2013.7有机化学-1-烷烃环烷烃烯烃
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有机化学第章烷烃和环烷烃
脂环烃：碳原子之间相互连成环，其性质类似链烃 的碳氢化合物。
脂环烃
饱和脂环烃，又称环烷烃，通式：CnH2n
不饱和脂环烃
环烯烃 环炔烃
单环脂环烃：分子中只有1个碳环。 环丙烷
环丁烷
分子中含有两个或两个以上碳环结构的脂环烃称为双环或 多环脂环烃。
两个碳环共用一个碳原子的脂环烃，称为螺环烃(spiro hydrocarbon)。“螺”字表示两个碳环只共用一个碳原子，此 碳原子称为螺原子。
Alkyl group names are obtained by removing the –ane from the alkane name , and replacing it with -yl
中文名 英文名 中文名 英文名 甲烷 methane 甲基 methyl 乙烷 ethane 乙基 ethyl 丙烷 propane 丙基 propyl 丁烷 butane 丁基 butyl
2. 编号：从第一桥头（共用碳原子）开始，沿最长桥路到第二桥 头，再沿次长桥路回到第二桥头，然后编最短的桥路。（先编大 桥，再编小桥)。取代基的位置最小。
3.命名: 某基二环[n.m.p]某烷。 n.m.p---指各桥路上碳原子数。
2 1
3
7
4
6
5
8 6
4 5
7 1
2
3
1-甲基二环[4.1.0]庚烷
Homolog
同系物： 同系列中各化合物互称同系物。
同系列差：相邻两个同系物在组成上的不变差数 CH2。
烷烃中的伯、仲、叔、季碳原子。
伯碳原子：只与1个碳原子直接相连的碳原子。 (primary) 也称一级碳原子，以1° 表示。 仲碳原子：只与2 个碳原子直接相连的碳原子。 (secondary) 也称二级碳原子，以2 ° 表示。 叔碳原子：只与3 个碳原子直接相连的碳原子。 (tertiary) 也称三级碳原子，以3 ° 表示。 季碳原子：与4个 碳原子直接相连的碳原子。 (quaternary) 是四级碳原子，以4 ° 表示。
烷烃和烯烃 课件 高中化学课件
应，但酸性KMnO4溶液氧化乙烯时，会产生一些其他气体混 杂在乙烷中，而乙烯与 Br 2 发生加成反应，不会产生其他气 体。 答案 B
(1)概念：由相对分子质量小的化合物分子结合成相对分 子质量较大的高分子化合物的反应。如加聚反应、缩聚反 应。 nCH2＝CH2 ― ― →
催化剂
(2)加聚反应的反应机理是：碳碳双键断裂后，小分子彼
此拉起手来，形成高分子化合物。可以用下式表示：
二、烯烃的顺反异构 是不是所有的烯烃都能形成顺反异构？ 并不是所有的烯烃都能形成顺反异构，双键同侧连接两 个相同的原子或原子团的烯烃就不能形成顺反异构。 产生顺反异构的条件是：构成双键的任意一个碳原子上 所连接的 2个原子或原子团都要不相同。如果用 a、 b 表示双 键碳原子上不同的原子或原子团，那么，因双键所引起的顺 反异构如下所示：
相对密度
相对密度-分子中的C原子数 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 5 10 15 20 分子中的C原子数
相对密度
二、烷烃、烯烃性质的比较
1．物理性质递变规律 随着碳原子数的增多： (1)状态：由气态到液态，再到固态。 (2)溶解性：都不易溶于水，易溶于有机溶剂。
(3)熔、沸点：熔、沸点逐渐升高。
沸点-分子中的C原子数 400 300 200
沸点
100 0 -100 0 -200 分子中的C原子数 5 10 15 20
沸点-分子中的C原子数 400 300 200
沸点
100 0 -100 0 -200 分子中的C原子数 5 10 15 20
相对密度-分子中的C原子数 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 5 10 15 20 分子中的C原子数
典例导析
烷烃烯烃环烷烃芳香烃的鉴别
烷烃烯烃环烷烃芳香烃的鉴别1.引言1.1 概述烷烃、烯烃、环烷烃和芳香烃是有机化合物中常见的四类化合物。
它们在化学性质、物理性质和化学反应等方面有着很大的差异，因此，对它们进行准确的鉴别至关重要。
烷烃是一类由碳和氢组成的直链或支链链状化合物。
它们具有饱和的碳-碳单键，因此相对稳定。
在室温下，大多数烷烃是无色、无味、无毒的液体或气体，不溶于水，但溶于有机溶剂。
烷烃的物理性质主要取决于它们的分子量和分子结构。
烯烃是一类含有一个或多个碳-碳双键的化合物。
由于双键的存在，烯烃具有一定的不饱和性，对于化学反应来说更加活泼。
烯烃的物理性质与烷烃类似，但由于不饱和性的存在，烯烃容易发生加成反应。
环烷烃是一类由碳组成的环状化合物。
环烷烃分子内的碳原子通过碳-碳单键相连接，这种结构使得环烷烃更加稳定。
环烷烃的物理性质通常与烷烃相似，但由于环结构的存在，环烷烃在一些化学反应中表现出特殊性质。
芳香烃是一类含有苯环结构的化合物。
苯环由六个碳原子构成，每个碳原子通过一个碳-碳单键和一个碳-氢单键相互连接。
芳香烃通常具有特殊的香气，因此得名。
芳香烃的物理性质与烷烃有所不同，化学反应也更具特异性。
本篇文章旨在介绍烷烃、烯烃、环烷烃和芳香烃的主要特征和鉴别方法，以帮助读者准确判断和区分这些有机化合物。
通过了解它们的物理性质和化学反应，我们可以更好地理解它们在实验室和工业中的应用，为相关领域的研究和应用提供指导。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以描述文章的整体框架和各个部分的内容安排，以及每个部分的主题和目标。
文章结构部分的内容示例：1.2 文章结构本文共分为三个主要部分，具体结构如下：第一部分为引言部分，旨在介绍本文的背景和主题，并说明文章的目的和意义。
第一小节对烷烃、烯烃、环烷烃和芳香烃进行简要概述，以帮助读者对这些化合物有一个整体的了解。
第二小节是文章的主要部分，介绍了烷烃、烯烃、环烷烃和芳香烃的鉴别方法。
第三小节是结论部分，对文章的主要内容进行总结和归纳，并就烷烃、烯烃、环烷烃和芳香烃的鉴别提出一些结论和建议。
有机化学烷烃和环烷烃PPT课件
化工原料
烷烃可用于生产各种化学 品，如塑料、合成橡胶、 洗涤剂等。
溶剂
烷烃可用作溶剂，用于溶 解和提取物质。
环烷烃的应用
润滑油
高分子材料
环烷烃可作为润滑油的基础油，用于 机械设备的润滑。
环烷烃可用于合成高分子材料，如合 成橡胶和塑料。
燃料添加剂
环烷烃可用于燃料添加剂，提高燃料 的燃烧效率。
烷烃和环烷烃的未来发展前景
03 环烷烃概述
环烷烃的定义
总结词
环烷烃是有机化合物中的一类，其分子结构中至少含有一个 六元碳环。
详细描述
环烷烃是指一类具有环状结构的有机化合物，其分子结构中 至少含有一个六元碳环。这些化合物通常由直链或支链烷烃 通过一系列化学反应（如脱氢、聚合等）形成。
环烷烃的分类
总结词
环烷烃可以根据其环的大小和结构进 行分类。
烷烃的分类
根据碳原子数分类
可分为天然气、石油气、汽油、煤油、柴油等。
根据结构分类
可分为链状烷烃、环状烷烃和桥环烷烃。
烷烃的性质
01
02
03
物理性质
烷烃的熔点、沸点随着碳 原子数的增加而升高。
化学性质
烷烃的化学性质相对稳定， 不易发生氧化、还原等反 应。
烷烃的燃烧
烷烃完全燃烧生成二氧化 碳和水，放出大量热能。
有机化学的重要性
总结词
有机化学在工业、农业、医药和材料 科学等领域具有广泛应用，对人类社 会的发展和进步具有重要意义。
详细描述
有机化学为人类提供了丰富的化学品 和材料，如塑料、纤维、橡胶、药物 等，推动了工业、农业和医疗技术的 发展。
有机化学的发展历程
总结词
有机化学的发展经历了从天然有机物的研究，到合成有机物的出现，再到现代 有机合成和绿色化学的兴起等多个阶段。
有机化学：第五章 环烷烃
CH3 CHC3 H3
? CH3 C CH3 CHC3H3
CH3 H3C CHC3H3
e, a构象
e, a构象
33
1，3-二取代环己烷的构象
CH3
CH3
CH3 CH3
CH3 CH3
e, a构象
CH3 CH3
H3C
CH3
a, a构象
e, e构象，优势
34
小结：
1°环己烷有两种极限构象（椅式和船式），椅式为优势构象。 2°一元取代基主要以e键和环相连。 3°多元取代环己烷最稳定的构象是e键上取代基最多的构象。 4°环上有不同取代基时，大的取代基在e键上构象最稳定。
1885年，Baeyer提出了张力学说（strain theory）:
a. 形成环的C原子都在同一平面上，并排成正多 边形； b. 在不同环中C-C键之间的夹角小于或大于正四 面体所要求的角度：109°28′； c. 环中C-C键键角的变形会产生张力，键角变形 的程度越大，张力越大，环的稳定性低，反应活 性越大。
+
Cl2
+
Cl2
+
Cl2
+
Br2
+
Cl2
hv hv 300 oC hv hv
Cl Cl
Cl Br
Cl
10
氧化反应
KMnO4
O + CO2H
O3
( Z)
Zn/H2O
OHC
CHO
11
中小环的加成反应
加氢反应
+
H2
+
H2
+
H2
Ni 80 oC
Ni 100 oC
Pt 300 oC
? CH3 C CH3 CHC3H3
CH3 H3C CHC3H3
e, a构象
e, a构象
33
1，3-二取代环己烷的构象
CH3
CH3
CH3 CH3
CH3 CH3
e, a构象
CH3 CH3
H3C
CH3
a, a构象
e, e构象，优势
34
小结：
1°环己烷有两种极限构象（椅式和船式），椅式为优势构象。 2°一元取代基主要以e键和环相连。 3°多元取代环己烷最稳定的构象是e键上取代基最多的构象。 4°环上有不同取代基时，大的取代基在e键上构象最稳定。
1885年，Baeyer提出了张力学说（strain theory）:
a. 形成环的C原子都在同一平面上，并排成正多 边形； b. 在不同环中C-C键之间的夹角小于或大于正四 面体所要求的角度：109°28′； c. 环中C-C键键角的变形会产生张力，键角变形 的程度越大，张力越大，环的稳定性低，反应活 性越大。
+
Cl2
+
Cl2
+
Cl2
+
Br2
+
Cl2
hv hv 300 oC hv hv
Cl Cl
Cl Br
Cl
10
氧化反应
KMnO4
O + CO2H
O3
( Z)
Zn/H2O
OHC
CHO
11
中小环的加成反应
加氢反应
+
H2
+
H2
+
H2
Ni 80 oC
Ni 100 oC
Pt 300 oC
有机化学第四章烷烃和环烷烃
1. 乙烷的构象
小于两个H 的 von der waals 半 径（1.2Å）之和， 有排斥力
<60o
2 H
H C H H
2.3 Å
H C H H
60o
H H H H 1 1 2 H H H
C1旋转
H H
1 1 H
C1旋转
H H
2H 11 H H H
H
交叉式构象 staggered conformer 原子间距离最远 内能较低 （最稳定）
奇数碳
沸点
沸点大小取决于分子间的作用力
烷烃沸点的特点
（1）沸点一般很低（非极性，只有色散力）。 （2）随相对分子质量增大而增大（运动能量增大，范德华引力增大）。 （3）相对分子质量相同、叉链多、沸点低。（叉链多，分子不易接近）
密度
烷烃的密度均小于1（0.424-0.780) 偶极矩均为0。
饱和烃的偶极矩 溶解度
自由基型链反应（chain reaction）
甲烷的溴代反应机理
(1) (2) (3)
Br Br Br +
hv or
Br
+ Br Br H + CH3
链引发 chain initiation
H
CH3
CH3 + Br
Br
CH3 Br + Br
第(2), (3)步反应重复进行 (4) (5) (6) Br Br CH3 + + + Br CH3 CH3 Br Br
扭曲式构象 skewed conformer （有无数个）
重叠式构象 eclipsed conformer 键电子云排斥， von der waals排斥力，内能较高 （最不稳定）
第二节-环烷烃
第二节环烷烃2．1环烷烃的定义和命名分子中具有碳环结构的烷烃称为环烷烃，单环烷烃的通式为C n H2n，与单烯烃互为同分异构体。
环烷烃可按分子中碳环的数目大致分为单环烷烃和多环烷烃两大类型。
1．单环烷烃最简单的环烷烃是环丙烷，从含四个碳的环烷烃开始，除具有相应的烯烃同分异构体外，还有碳环异构体，如分子式为C5H10的环烷烃具有五种碳环异构体。
为了书写方便，上述结构式可分别简化为：当环上有两个以上取代基时，还有立体异构。
单环烷烃的命名与烷烃基本相同，只是在“某烷”前加一“环”字，环烷烃若有取代基时，它所在位置的编号仍遵循最低系列原则。
只有一个取代基时“1”字可省略。
当简单的环上连有较长的碳链时，可将环当作取代基。
如：2．多环烷烃含有两个或多个碳环的环烷烃属于多环烷烃。
多环烷烃又按环的结构、位置分为桥环、螺环等。
（1）桥环两个或两个以上碳环共用两个以上碳原子的称为桥环烃，两个或两个以上环共用的叔碳原子称为“桥头碳原子”，从一个桥头到另一个桥头的碳链称为“桥”。
桥环化合物命名时，从一个桥头开始，沿最长的桥编到另一个桥头，再沿次长的桥编回到起始桥头，最短的桥最后编号。
命名时以二环、三环作词头，然后根据母体烃中碳原子总数称为某烷。
在词头“环”字后面的方括号中，由多到少写出各桥所含碳原子数(桥头碳原子不计入)，同时各数字间用下角圆点隔开，有取代基时，应使取代基编号较小。
例如：1，2，7-三甲基-双环[]庚烷双环[4.4.0]癸烷双环[2.2.1]庚烷（2）螺环脂环烃分子中两个碳环共用一个碳原子的称为螺环烃，共用的碳原子为螺原子。
命名时根据成环的碳原子总数称为螺某烷，编号从小环开始，经过螺原子编至大环，在“螺”字之后的方括号中，注明各螺环所含的碳原子数(螺原子除外)，先小环再大环，数字间用下角圆点隔开。
有取代基的要使其编号较小。
例如：5-甲基螺[3.4]辛烷 1，6-二甲基螺[3.5]壬烷2．2环烷烃的物理性质在常温常压下，环丙烷与环丁烷为气体，环戊烷、环己烷为液体。
有机化学 第2章 烷烃环烷烃
6543
基基 符 名
位名 次
21
注：末尾基团与母体名之间没连字符。
3-甲基己烷
四川大学化学学院
41
7 6 5 4 3 21 1 2 3 4 5 67
2, 2, 5, 6-四甲基庚烷 2, 3, 6, 6-四甲基庚烷
2, 7, 8-三甲基癸烷 3, 4, 9-三甲基癸烷
四川大学化学学院
异戊烷 iso-pentane
叔丁基
CH3 CH3-C-CH3
CH3 新戊烷 neo-pentane
四川大学化学学院
31
常见烷烃及名称
CH4 甲烷
methane
CH3CH3 乙烷
ethane
CH3CH2CH3 丙烷
propane
CH3(CH2)2CH3 正丁烷 butane
CH3(CH2)nCH3
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第二章 烷烃及环烷烃
有机化学(V）
内容包括：
烷烃的结构及异构 烷烃的命名 烷烃的物理性质 烷烃的化学性质 环烷烃的命名、构象及化学性质
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2
本章要求掌握
烷烃的结构、命名、异构（透视式，Newman 投影式）。
自由基卤代反应机理，伯、仲、叔氢的反应 活性。
C−C键平均键长154pm。 C−H键平均键长107pm。
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7
甲烷（CH4）的结构
头碰头重叠 形成C—Hσ键
109.5o
4个氢原子的1s轨 道分别与C原子的4 个sp3杂化轨道“头 碰头”重叠形成4 个C-H s(sp3-s)键。
四川大学化学学院
8
乙烷（CH3CH3）的结构
头碰头重叠形成 C－Cσ键
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sp3-sp3 s-sp3
0.154 nm 0.110 nm
分子组成相同但构造不同。 构造异构: 碳干异构： 从C4开始出现构造异构 — 碳干异构，异 构体的数量随着碳原子数增加而迅速增加。 Cn 异构体数
3 4 5 6 7 8 9 10
1 2 3 5 9 18 35 75
四、构型
C：sp3 杂化，四面体构型 烷烃分子的每个碳原子都是sp3杂化， 四面体构型。 ΔCCC = 111 - 113˚
2. 卤代反应 氯代和溴代反应
甲烷的氯代反应
CH4
+
Cl2
hv or
CH3Cl CHCl3
+ +
CH2Cl2 + CCl4 +
+
HCl
CH4 （过量）+ Cl2 CH4
+
hv or
CH3Cl
hv or
HCl HCl
Cl2（过量）
CCl4
+
氯代反应的选择性
Cl2 CH3CH2CH3 hv , 25oC CH3CH2CH2 Cl 45% + Cl CH3CHCH3 55%
两双键碳上较优的基团在同一侧即为 Z (zusammen)式, 在两侧则为 E (entgegen)式.
Z-form
E-form
Z-form
E-form
顺反异构又称为几何异构。 二者不能相互转换，是可以分离的两个不同的化合物。 几何异构体之间在物理性质和化学性质上都可以有较大 的差别，可以分离。
重要的烯基: CH2=CH－
ΔHCH = 109.5˚
五、构象 (Comformations)
C - C 单键是可以旋转的 单键旋转使分子中的原子或基团在空间产生不同的排列 — 构象。 不同的构象为构象异构（一种立体异构）
乙烷的两种构象
立体结构的表达
楔形式
锯架式
Newman 投影式
乙烷的极限构象：
交叉式与重叠式
二、用途
§1.2 环烷烃
§1.2.1 环烷烃命名
环烷烃的类型
(单)环烷烃
通式：CnH2n
（与单烯烃通式相同）
稠环(桥环烃）
桥环烃
螺环烃
一、普通环烷烃的命名
CH3
环丙烷
环己烷
甲基环丙烷
1,3-二甲基环己烷
1-甲基-4-异丙基环己烷
顺-1,3-二甲基环戊烷
反-1,3-二甲基环戊烷
环丙基环己烷
4-乙基-5-环己基辛烷
溴代反应的选择性
Br2 CH3CH2CH3 hv , 127 C
o
Br CH3CH2CH2 Br 3% + CH3CHCH3 97%
选择性：2o H : 1o H = 97 : 1
CH3 CH3CHCH3
Br2 hv , 127oC
CH3 CH3CHCH2 少量 Br +
CH3 CH3CCH3 Br > 97 %
主碳链较长 取代基位次较低
4-乙基辛烷 主碳链有较多的取代基
取代基排列：先小后大
2-甲基-3-乙基己烷
3-甲基-6-乙基辛烷
§1.1.2 烷烃的结构
一、烷烃的通式 CnH2n+2
同系列(homologous series)： 通式相同、组成上相差一个结构单元的一系列化合 物。 …… CH CH CH CH
二、桥环与螺环 桥环化合物： 编号从桥头原子开始，先大后小，取代基有较低的位 次。 十氢萘 二环[4.4.0]癸烷 bicyclo[4.4.0]decane
二环[1.1.0.]丁烷
8-甲基二环[4.3.0]壬烷
二环[1.1.1.]戊烷
二环[2.2.1]庚烷
1,7,7-三甲基二环[2.2.1]庚烷
普通命名法：异丁烷 IUPAC命名法：2-甲基丙烷
系统命名法 (IUPAC命名法):
基本原则： 选主链定母体：选较长或最长、取代基较多或 最多的碳链作为主碳链，以此作为母体并命名； 定位编号：遵照最低系原则列从主碳链一端编 号，即取代基有较低或最低的位次，支链作为 取代基定位。 名称：位次 + 取代基名 + 母体名。 注意：相同的取代基合并，注意连接与分隔等。
基础有机化学
山东大学化学与化工学院 有机化学研究所 赵宝祥 2013.7.18
第一章 烷烃
碳氢化合物称为烃 Hydrocarbons
开链烷烃 环烷烃 烯烃 炔烃 芳香烃
饱和烃即烷烃
烃
不饱和烃
§1.1 开链烷烃
烷烃 Alkanes (石蜡烃 Paraffins)
§1.1.1 烷烃的命名 §1.1.2 烷烃的结构 §1.1.3 烷烃的性质 §1.1.4 烷烃的来源与用途
§1.2.3 环烷烃的性质
一、化学性质
五元以上 环烷烃
性质相似 链状烷烃
Cl2 / hv
Cl
自由基取代反应
H2 / Pt 催化加氢
HI
不反应
不反应
小环环烷烃
活泼，易开环
小环化合物的特殊性质 —— 易开环加成 催化加氢
H2 / Pt, 50oC or Ni, 80 C
2 2
o
CH3CH2CH3
H2 / Pt, 50oC
3 1
CH3
3
CH2CH3
or Ni, 80oC
CH3CHCH2CH3
1
产生较稳定的产物
H2 / Pt, 120oC or Ni, 200 C
o
CH3CH2CH2CH3
与卤素的反应
Br2 / r.t. Br Br
CH2CH2CH2 Cl2 / FeCl3 Cl Cl
CH2CH2CH2 Br2 / r.t.
叔碳 (3) 叔氢 伯氢 仲氢 叔氢
伯碳 (1, primary) 仲碳 (2, secondary) 叔碳 (3, tertiary) 季碳 (4, quaternary )
三、构造与异构
构造(constitution): 分子中原子相互连接的 方式与次序。
单键 (σ bond):
烷烃分子的碳-碳、碳-氢键都是单键。 C-C: C-H:
2,7,7-三甲基二环[2.2.1]庚烷
螺环烃：
定位从螺原子的邻位开始，先小后大，取代基有较低 的位次。
2 3 4 10 9 1 6 5 7 8
螺[4.5]癸烷 spiro[4.5]decane
1
4 5 3
4-甲基螺[2.4]庚烷 4-methylspiro[2.4]heptane
2 7
6
衍生物命名
十氢萘
萘
O
莰烷
camphane bornane
2-莰酮（樟脑） camphor
菠烷
§1.2.2 环烷烃的结构
环的分类
小环
C3-4 C5-7 C8-11
普通环
中环
大环
C>11
环的大小与稳定性 环烷烃的燃烧热数据
每个CH2的燃烧 (KJ/mol)
普通环 > 中环 > 小环
每个CH2的燃烧热 (KJ/mol)
交叉式
重叠式
丙烷的构象
the staggered conformation of propane
the eclipsed conformation of propane
§1.1.3 烷烃的性质
一、物理性质
物态：气体？ 液体 ？ 固体？
沸点（bp） 熔点（mp）
20 密度（比重，d 4 ）
20 折光率 ( n D )
一. 结构
双键碳是 sp2 杂化。 键是由 p 轨道侧面重叠形成。 室温下双键不能自由 旋转，可存在顺反异构体。 C=C双键比C-C单键短。
二. 同分异构现象
链单烯烃分子通式为CnH2n，与单环烷烃是同分异构。 烯烃分子中除有碳骨架异构外, 还存在由于双键位置 而产生的异构, 二者均属于构造异构。 构造异构
§1.1.1 烷烃的命名
一、烷烃基 (Alkyl)
烃基：R (radical) 烃分子去除一个氢原子所余的原子团。
alkane 烷烃
Hale Waihona Puke alkyl烷烃基一些常见的烷基 R中文名称 英文名称
二、烷烃的命名
普通 (习惯) 命名法 系统命名法 (IUPAC 命名法) 衍生物命名法
CH3 CH3CHCH3
开环加成发生在取代较多与较少的碳碳键。
§1.2.4 环烷烃的来源与用途
环己烷 环十二烷
AlCl3
AlCl3
Twistane 扭烷
第二章烯烃
§2.1 烯烃的结构与命名
§2.2 烯烃的物理性质
§2.3 烯烃的化学反应 §2.4 二烯烃
§2.5 烯烃的制备 §2.6 烯烃的来源与用途制备
§2.1 烯烃的结构与命名
CH3CH=CH－ 乙烯基 丙烯基 propenyl 烯丙基 allyl vinyl 1-丙烯基
CH2=CHCH2－
2-丙烯基 1-丙烯-2-基 1-甲基乙烯基
CH3C=CH2
异丙烯基 isopropenyl
CH2CH3 CH3CH2CH=CHCHCHCH2CH3 CH2CH(CH3)2
8-甲基-5, 6-二乙基-3-壬烯
CH4 + 2 O2 燃烧 CO2 + 2 H2O + 891 kJ/mol
H° c ＝ - 891 kJ/mol
CnH2n+2 + (3n+1/2) O2 combustion n CO2 + (n+1) H2O + HC
0.154 nm 0.110 nm
分子组成相同但构造不同。 构造异构: 碳干异构： 从C4开始出现构造异构 — 碳干异构，异 构体的数量随着碳原子数增加而迅速增加。 Cn 异构体数
3 4 5 6 7 8 9 10
1 2 3 5 9 18 35 75
四、构型
C：sp3 杂化，四面体构型 烷烃分子的每个碳原子都是sp3杂化， 四面体构型。 ΔCCC = 111 - 113˚
2. 卤代反应 氯代和溴代反应
甲烷的氯代反应
CH4
+
Cl2
hv or
CH3Cl CHCl3
+ +
CH2Cl2 + CCl4 +
+
HCl
CH4 （过量）+ Cl2 CH4
+
hv or
CH3Cl
hv or
HCl HCl
Cl2（过量）
CCl4
+
氯代反应的选择性
Cl2 CH3CH2CH3 hv , 25oC CH3CH2CH2 Cl 45% + Cl CH3CHCH3 55%
两双键碳上较优的基团在同一侧即为 Z (zusammen)式, 在两侧则为 E (entgegen)式.
Z-form
E-form
Z-form
E-form
顺反异构又称为几何异构。 二者不能相互转换，是可以分离的两个不同的化合物。 几何异构体之间在物理性质和化学性质上都可以有较大 的差别，可以分离。
重要的烯基: CH2=CH－
ΔHCH = 109.5˚
五、构象 (Comformations)
C - C 单键是可以旋转的 单键旋转使分子中的原子或基团在空间产生不同的排列 — 构象。 不同的构象为构象异构（一种立体异构）
乙烷的两种构象
立体结构的表达
楔形式
锯架式
Newman 投影式
乙烷的极限构象：
交叉式与重叠式
二、用途
§1.2 环烷烃
§1.2.1 环烷烃命名
环烷烃的类型
(单)环烷烃
通式：CnH2n
（与单烯烃通式相同）
稠环(桥环烃）
桥环烃
螺环烃
一、普通环烷烃的命名
CH3
环丙烷
环己烷
甲基环丙烷
1,3-二甲基环己烷
1-甲基-4-异丙基环己烷
顺-1,3-二甲基环戊烷
反-1,3-二甲基环戊烷
环丙基环己烷
4-乙基-5-环己基辛烷
溴代反应的选择性
Br2 CH3CH2CH3 hv , 127 C
o
Br CH3CH2CH2 Br 3% + CH3CHCH3 97%
选择性：2o H : 1o H = 97 : 1
CH3 CH3CHCH3
Br2 hv , 127oC
CH3 CH3CHCH2 少量 Br +
CH3 CH3CCH3 Br > 97 %
主碳链较长 取代基位次较低
4-乙基辛烷 主碳链有较多的取代基
取代基排列：先小后大
2-甲基-3-乙基己烷
3-甲基-6-乙基辛烷
§1.1.2 烷烃的结构
一、烷烃的通式 CnH2n+2
同系列(homologous series)： 通式相同、组成上相差一个结构单元的一系列化合 物。 …… CH CH CH CH
二、桥环与螺环 桥环化合物： 编号从桥头原子开始，先大后小，取代基有较低的位 次。 十氢萘 二环[4.4.0]癸烷 bicyclo[4.4.0]decane
二环[1.1.0.]丁烷
8-甲基二环[4.3.0]壬烷
二环[1.1.1.]戊烷
二环[2.2.1]庚烷
1,7,7-三甲基二环[2.2.1]庚烷
普通命名法：异丁烷 IUPAC命名法：2-甲基丙烷
系统命名法 (IUPAC命名法):
基本原则： 选主链定母体：选较长或最长、取代基较多或 最多的碳链作为主碳链，以此作为母体并命名； 定位编号：遵照最低系原则列从主碳链一端编 号，即取代基有较低或最低的位次，支链作为 取代基定位。 名称：位次 + 取代基名 + 母体名。 注意：相同的取代基合并，注意连接与分隔等。
基础有机化学
山东大学化学与化工学院 有机化学研究所 赵宝祥 2013.7.18
第一章 烷烃
碳氢化合物称为烃 Hydrocarbons
开链烷烃 环烷烃 烯烃 炔烃 芳香烃
饱和烃即烷烃
烃
不饱和烃
§1.1 开链烷烃
烷烃 Alkanes (石蜡烃 Paraffins)
§1.1.1 烷烃的命名 §1.1.2 烷烃的结构 §1.1.3 烷烃的性质 §1.1.4 烷烃的来源与用途
§1.2.3 环烷烃的性质
一、化学性质
五元以上 环烷烃
性质相似 链状烷烃
Cl2 / hv
Cl
自由基取代反应
H2 / Pt 催化加氢
HI
不反应
不反应
小环环烷烃
活泼，易开环
小环化合物的特殊性质 —— 易开环加成 催化加氢
H2 / Pt, 50oC or Ni, 80 C
2 2
o
CH3CH2CH3
H2 / Pt, 50oC
3 1
CH3
3
CH2CH3
or Ni, 80oC
CH3CHCH2CH3
1
产生较稳定的产物
H2 / Pt, 120oC or Ni, 200 C
o
CH3CH2CH2CH3
与卤素的反应
Br2 / r.t. Br Br
CH2CH2CH2 Cl2 / FeCl3 Cl Cl
CH2CH2CH2 Br2 / r.t.
叔碳 (3) 叔氢 伯氢 仲氢 叔氢
伯碳 (1, primary) 仲碳 (2, secondary) 叔碳 (3, tertiary) 季碳 (4, quaternary )
三、构造与异构
构造(constitution): 分子中原子相互连接的 方式与次序。
单键 (σ bond):
烷烃分子的碳-碳、碳-氢键都是单键。 C-C: C-H:
2,7,7-三甲基二环[2.2.1]庚烷
螺环烃：
定位从螺原子的邻位开始，先小后大，取代基有较低 的位次。
2 3 4 10 9 1 6 5 7 8
螺[4.5]癸烷 spiro[4.5]decane
1
4 5 3
4-甲基螺[2.4]庚烷 4-methylspiro[2.4]heptane
2 7
6
衍生物命名
十氢萘
萘
O
莰烷
camphane bornane
2-莰酮（樟脑） camphor
菠烷
§1.2.2 环烷烃的结构
环的分类
小环
C3-4 C5-7 C8-11
普通环
中环
大环
C>11
环的大小与稳定性 环烷烃的燃烧热数据
每个CH2的燃烧 (KJ/mol)
普通环 > 中环 > 小环
每个CH2的燃烧热 (KJ/mol)
交叉式
重叠式
丙烷的构象
the staggered conformation of propane
the eclipsed conformation of propane
§1.1.3 烷烃的性质
一、物理性质
物态：气体？ 液体 ？ 固体？
沸点（bp） 熔点（mp）
20 密度（比重，d 4 ）
20 折光率 ( n D )
一. 结构
双键碳是 sp2 杂化。 键是由 p 轨道侧面重叠形成。 室温下双键不能自由 旋转，可存在顺反异构体。 C=C双键比C-C单键短。
二. 同分异构现象
链单烯烃分子通式为CnH2n，与单环烷烃是同分异构。 烯烃分子中除有碳骨架异构外, 还存在由于双键位置 而产生的异构, 二者均属于构造异构。 构造异构
§1.1.1 烷烃的命名
一、烷烃基 (Alkyl)
烃基：R (radical) 烃分子去除一个氢原子所余的原子团。
alkane 烷烃
Hale Waihona Puke alkyl烷烃基一些常见的烷基 R中文名称 英文名称
二、烷烃的命名
普通 (习惯) 命名法 系统命名法 (IUPAC 命名法) 衍生物命名法
CH3 CH3CHCH3
开环加成发生在取代较多与较少的碳碳键。
§1.2.4 环烷烃的来源与用途
环己烷 环十二烷
AlCl3
AlCl3
Twistane 扭烷
第二章烯烃
§2.1 烯烃的结构与命名
§2.2 烯烃的物理性质
§2.3 烯烃的化学反应 §2.4 二烯烃
§2.5 烯烃的制备 §2.6 烯烃的来源与用途制备
§2.1 烯烃的结构与命名
CH3CH=CH－ 乙烯基 丙烯基 propenyl 烯丙基 allyl vinyl 1-丙烯基
CH2=CHCH2－
2-丙烯基 1-丙烯-2-基 1-甲基乙烯基
CH3C=CH2
异丙烯基 isopropenyl
CH2CH3 CH3CH2CH=CHCHCHCH2CH3 CH2CH(CH3)2
8-甲基-5, 6-二乙基-3-壬烯
CH4 + 2 O2 燃烧 CO2 + 2 H2O + 891 kJ/mol
H° c ＝ - 891 kJ/mol
CnH2n+2 + (3n+1/2) O2 combustion n CO2 + (n+1) H2O + HC