环烷烃的化学性质

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有机化学-环烷烃

有机化学-环烷烃

1. 物理性质(自学) 2. 化学反应 1). 取代反应
+ Br2

Br
+ HBr
机理:自由基机理 取代反应一般在五、六元环上易发生。
12
2). 加成反应 小环易发生加成反应。
①. 加 H2
+ H2
Ni
+ H2 + H2
② . 加 X2
40℃ Ni CH CH CH CH 3 2 2 3 100℃
29
(aa)
稳定
从例1和例2可看出:对于1,2取代反式较顺式稳定。 例3:写出顺-1,3-二甲基环己烷的最稳定构象。 ee 例4:写出反-1,3-二甲基环己烷的最稳定构象。
ae
从例3和例4可看出:对于1,3取代顺式较反式稳定。
同理可推出:对于1,4取代反式较顺式稳定。
30
练习:写出
最稳定构象。
写出顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷的最稳定构象。
24
处于交叉式。四种张力能为零。
②. 室温下环己烷分子由于热运动,可以从一个椅 式经过环的翻转,成为另一个椅式构象。 3 4 6 4 5
5
1 6
3
2
1
2
③. 椅式构象用纽曼投影式表示(从C3朝C4看,C1朝C6看)
H H
4 3
2
H
6
H

有机化学 3环烷烃

有机化学  3环烷烃
3.加溴 + Br2
CH2 CH2 加热 + Br2 Br + 2 CH2 CH2
室温
Br
Br Br
CH2-CH2-CH2-CH2
Br
Br Br
Br
+ Br
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*3.氢卤酸:环丙烷的烷基衍生物与氢卤酸加
成时,符合马氏规则,氢原子加在含氢较多的碳 原子上,即加成的位置发生在连结最少和最多烷 基的碳原子间。
第三章 环烷烃
教学目的: 掌握环烷烃的命名、结构、化学性质、 环己烷的构象。 教学重点: 环烷烃的命名、结构、化学性质、环 己烷的构象。 教学难点: 取代环己烷的构象。
§3-1 环烷烃的分类
§3-1 环烷烃的分类
§3-2 环烷烃的命名
§3-3 环烷烃的结构
§3-4 环烷烃的工业来源及制法
§3-5 环烷烃的物理性质
环丙烷环的键
由sp3杂化轨道构成C-C-C的键角都应是 109°28′,但环丙烷分子中须将键角压缩至 105.5°,此时分子内产生一种要求恢复正常键 角的内在力量,称为角张力(angle strain)(由拜尔 提出的),角张力使环丙烷容易开环。
环丁烷也存在角张力,但比环丙烷小些,所 以它的稳定性比环丙烷要大。随着成环碳原子数 的增加,角张力环逐渐减弱,环戊烷中C-C-C 的键角为108°,非常接近于四面体的夹角,因此, 环戊烷基本上没有张力。实验证明,它们成环的 碳原子不在同一平面上。

环烷烃的概念

环烷烃的概念

环烷烃的概念

环烷烃是一类有机化合物,也被称为脂环烷烃或脂肪环烷烃。它的分子结构由碳(C)和氢(H)原子组成,其中碳原子形成一个或多个环状结构,每个碳原子上连接着两个氢原子。环烷烃的普遍化学式为CnH2n,其中n代表碳原子的数量。

环烷烃根据碳原子的环状结构可以分为多个类别,最简单的是环己烷(C6H12),它由六个碳原子组成一个环。其他常见的环烷烃有环戊烷、环丙烷等。

环烷烃的特点是分子结构中含有一个或多个环状结构,这种环状结构使得环烷烃相对于直链烷烃具有一些特殊的性质。首先,由于环烷烃分子内部有较大的空间限制,环烷烃的分子难以与其他分子进行反应,使得环烷烃的化学稳定性较高。此外,环烷烃还具有较高的沸点和熔点,比直链烷烃的物理性质要高。

环烷烃可以通过多种方法合成,最常见的方法是通过烷烃的脱氢反应得到。例如,环己烷可以由己烷经过加热脱氢反应制得。此外,环烷烃还可以通过环状化合物之间的反应合成,如环戊烷可以由乙烯和乙烯二聚反应得到。

环烷烃在生活中有广泛的应用。最典型的例子是石油和天然气中的环烷烃,它们是石油和天然气中最常见的组分之一。石油和天然气中的环烷烃可以用于生产燃料、润滑剂和化工原料。此外,环烷烃还可用作溶剂、塑料、橡胶等领域的原料。

但是,环烷烃也存在一些环境和健康方面的问题。环烷烃是一类挥发性有机物,

它们在大气中的存在会对空气质量产生负面影响,形成臭氧、光化学烟雾等污染物。此外,环烷烃还可能引发健康问题,如呼吸道疾病和神经系统损伤。

总之,环烷烃是一类有机化合物,具有稳定性高、物理性质特殊的特点。它们在能源、化工和其他领域有着广泛的应用,但也带来环境和健康方面的问题。对环烷烃的深入研究和合理利用,有助于提高环境质量,推动可持续发展。

环烷烃的性质

环烷烃的性质

环烷烃的性质

常见环、中环和大环环烷烃较稳定,化学性质与链状烷烃相似,与强酸(如硫酸)、强碱(如氢氧化钠)、强氧化剂(如高锰酸钾)等试剂都不发生反应,在高温或光照下能发生自由基取代反应;小环环烷烃环丙烷和环丁烷不稳定,除可以发生自由基取代反应,易开环发生加成反应(additionreaction)。

1.自由基取代反应

环烷烃与烷烃相似,在光照或高温条件下,可发生自由基取代反应。例如:

2.加成反应

(1)加氢

在催化剂Ni的作用下,环烷烃可进行催化加氢反应,加氢时环烷烃开环,碳链两端的碳原子与氢原子结合生成烷烃。

(2)加卤素、氢卤酸

★环丙烷在常温下,能与卤素或氢卤酸发生加成反应。例如:

★环丁烷在加热条件下,也可以与卤素或氢卤酸发生加成反应

★环戊烷、环己烷及高级环烷烃不能发生加成反应。

当环丙烷的烷基衍生物与氢卤酸作用时,碳环开环多发生在连氢原子最多和连氢原子最少的两个碳原子之间。氢卤酸中的氢原子加在连氢原子较多的碳原子上,而卤原子则加在连氢原子较少的碳原子上。例如:

小结:环丙烷的性质很活泼,易开环发生加成反应;环丁烷的活性较环丙烷弱,可以开环发生加成反应,只是条件较环丙烷强烈;环戊烷、环己烷及高级环烷烃的化学性质则与开链烷烃相似,环比较稳定难发生开环加成反应。另外,环烷烃同链状烷烃一样可以发生自由基取代反应。

烷烃的结构与性质

烷烃的结构与性质

烷烃的结构与性质

烷烃是一类基本有机化合物,由碳和氢原子构成。它们的分子由碳

原子构成的链或环连接而成,具有特定的结构和性质。本文将探讨烷

烃的结构以及与其相关的性质。

一、直链烷烃

直链烷烃是最简单的烷烃类别,分子由一条直线状的碳链构成。举

个例子,正丁烷(CH3-CH2-CH2-CH3)是一种直链烷烃,其分子中包含

四个碳原子。直链烷烃的化学式可用CnH2n+2表示,其中n代表烷烃

分子中碳原子的数量。

直链烷烃的物理性质包括沸点、熔点和密度等。随着碳原子数量的

增加,直链烷烃的沸点和熔点逐渐增加。这是因为随着分子量的增加,分子间的范德华力也增强,使得分子间相互作用加强,需要更高的温

度来克服这种相互作用。此外,随着分子量的增加,直链烷烃的密度

也逐渐增加。

二、支链烷烃

支链烷烃的分子由一条或多条侧链连接到主链上,与直链烷烃相比,支链烷烃具有更多的碳原子连接方式。举个例子,2-甲基丁烷(CH3-

CH(CH3)-CH2-CH3)是一种支链烷烃,其中有一个甲基基团连接在主链上。

支链烷烃与直链烷烃在物理性质上有所不同。由于支链的存在,支

链烷烃分子具有更大的隔离度,分子间相互作用减少,从而导致其沸

点和熔点相对较低。支链烷烃的密度也较低,因为支链的存在减少了分子的紧密排列。

三、环烷烃

环烷烃是由碳原子构成的环连接而成的分子结构。与直链烷烃和支链烷烃相比,环烷烃的分子形状呈环状,因此具有特殊的性质。环烷烃的一个例子是环己烷(C6H12),其中六个碳原子形成一个环状结构。

环烷烃的性质与其分子结构有密切关系。由于环状结构的存在,环烷烃分子内部有较大的张力,导致其相对不稳定。此外,由于环烷烃中碳原子的取向限制,它们往往比相应的直链烷烃熔点和沸点更高。环烷烃还表现出一些特殊的化学反应,如环开裂和环化等。

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

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:

烷烃环烷烃的物理化学性质

烷烃环烷烃的物理化学性质

甲烷的氯代反应
CH4
+
Cl2
hv or
CH3Cl CHCl3
+ +
CH2Cl2 + CCl4 +
+
HCl
CH4 (过量)+ Cl2 CH4
+ Cl2(过量)
hv or
CH3Cl
hv or
HCl HCl
CCl4
+
反应特点:
(1)反应需光照或加热。 (2)光照时吸收一个光子可产生几千个氯甲烷(反应有引发过程)。 (3)有O2存在时反应延迟,过后正常。延迟时间与O2量有关。
Cl
H
+ + Cl
+ + Cl
CH2Cl
CH3Cl + Cl
(c) Cl + H
CH2Cl2
Cl CHCl 3 H
CHCl2
CHCl2 + Cl
(d)
Cl CCl3
+
H + Cl
CCl3 Cl
Cl CCl4
H
+
CCl3
+ Cl
3. 其它烷烃的卤代反应(一卤代)

反应通式 机理通式
(1) X (2) X (3) R X + + 第(2), (4) (5) (6) X X R + + +

环烷烃的结构特点

环烷烃的结构特点

环烷烃,作为烃类的一种特殊形态,具有其独特的结构和性质。从结构角度来看,环烷烃可以视为一个或多个碳原子构成的闭合链,其中每个碳原子都与其它碳原子通过单键或双键连接。这些碳环结构是环烷烃的主要特点之一。

在环烷烃中,最常见的碳环是五元环和六元环,因为这两个环的碳原子数是最稳定的。此外,环烷烃的稳定性也与其取代基有关。例如,当环上有一个或多个甲基时,其稳定性会增加。同时,如果环上的氢原子被其他基团取代,其稳定性会降低。

除了碳环结构外,环烷烃还具有一些特殊的性质。例如,由于其结构紧凑,环烷烃的沸点相对较低。此外,由于其饱和性,环烷烃的化学性质相对稳定,不易发生氧化或聚合等反应。

环烷烃的合成方法通常是通过某些特定反应来完成的。例如,通过烷基化反应可以将烷基引入到环中,或者通过某些特定反应来构建碳环结构。这些合成方法的选择取决于所需的环烷烃的结构和性质。

总的来说,环烷烃是一种具有独特结构和性质的烃类。其独特的碳环结构使得环烷烃在化学和物理性质上表现出与开链烃不同的特点。同时,由于其稳定的化学性质和较低的沸点等特点,使得环烷烃在许多领域都有广泛的应用。通过不断深入研究环烷烃的结构和性质,我们不仅可以更好地理解其物理和化学行为,也可以为合成具有特定性能的环烷烃提供更有效的方法。

02-环烷烃的化学性质课件

02-环烷烃的化学性质课件

• 环己烷和以上的大环化合物的张力能很小或等 于零,它们都是稳定的化合物.
C+的扩 环重排!
• 在加热,强氧化剂作用或催化剂存在时,可用空气
氧化成各种氧化产物:
例:
O
HNO3
CH2CH2COOH Ba(OH)2 CH2CH2COOH Δ
2 环烯烃和环二烯烃的反应
(1) 环烯烃的加成反应
• 易发生加氢,加卤素,加卤化氢和加硫酸等反应.
Br Br
例:
+ Br2 C C l4
CH3 + HI
H3C I
• 与某些不饱和化合物发生双烯合成反应. 例1:
环戊二烯 例2:
•双环[2.2.1]-5-庚烯-2-羧酸甲酯
•双环[2.2.1]-2,5-庚二烯
3 环烷烃的环张力和稳定性
(1) 烷烃每增加一个CH2,燃烧热增值基本一定,平均为 658.6 kJ/mol.
(2) 环烷烃的通式为:每增加一个 CH2,燃烧热增加,平均 每个 CH2 的燃烧热为Hc/n.
• 环丙烷的烷基衍生物与HX加成,环的破裂发生在含 H最多和最少的两个碳原子之间,且符合马氏规律.
CH3—CH—CH2 + HBr CH2
CH3CHCH2CH3 Br
•四碳环不易开环,在常温下与卤素,卤化氢不反应。
(3) 氧化反应:

烷烃环烷烃性质

烷烃环烷烃性质

二、化学性质
1.环烷烃具有和开链烷烃相似的性质。 (1)取代反应:在光照或加热条件下,与卤素反应
光 Cl 300℃ Br
+ Cl2
+ Br2
(2)氧化反应 ①常温下,环烷烃很稳定,一般不与氧化剂,空气中的氧反应, 即使性质最活泼的环丙烷,也不与KMnO4 反应。因此,可以利 用KMnO4 区别环烷烃和不饱和烃(与烷烃相似)。例如:
这是汽油、柴油等作为动力燃料的依据。当燃烧不完全时,则有
游离碳生成,在动力车尾气中有黑烟冒出。
⑵烷烃的部分氧化 高级烷烃,如石蜡烃在KMnO4 、MnO2或 Mn(Ac)2催化下,用空气或O2氧化,可得到的C12- C18的脂肪酸。
RCH2CH2R' + O2 锰盐 RCOOH + R'COOH
其中C12-C18的脂肪酸可直接与NaOH反应,制成高级
1.氯代 (1)甲烷的氯代反应:
CH4 + 2Cl2 强日光 C + 4HCl
此反应剧烈,甚至爆炸。实际意义不大。 但在漫射光作用下,可以发生较为缓和的反应,例:
CH4 + Cl2 350-400℃ CH3Cl + HCl 或漫射光 一氯甲烷
甲烷的氯代反应较难停留在一氯甲烷阶段,产物为四种氯化物的 混合物。
CH3Cl + Cl2 350-400℃ 或漫射光 350-400℃ 或漫射光 CH2Cl2 + HCl 二氯甲烷 CHCl3 + HCl 三氯甲烷

化妆品化学:环烷烃的性质

化妆品化学:环烷烃的性质

CH3
CH
+ H Cl
CH2
CH2
CH3CHCH2CH3 (2-氯 丁烷) Cl
02 环烷烃的化学性质
习题一: 完成下列化学反应
CH3
(1)
+ Cl2
?
CH3
(2) CH3
+ HBr
?
CH3
02 环烷烃的化学性质
(1) (3)
习题二: 完成下列化学反应
300℃
+ Cl2
(2)
Ni
CH CH2 + 2H2
H + Cl
Cl
光 或加热
Cl + HCl
氯 代环己烷
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
➢ 氯代环己烷是具有窒息性气味的无色液体,主要用作合成抗癫痫病、抗痉挛 病药物盐酸苯海素的原料。 ➢ 环戊烷和环己烷分子中的C—H键都是相同的,所以一元取代物只有一种,比 开链烷烃简单。
02 环烷烃的化学性质
一、环烷烃的化学性质
2、加成反应
(1)催化加氢:在催化剂作用下,环丙烷和环丁烷等小环烷烃可以开环发
4、溶解性
环烷烃不溶于水,但易溶于有机溶剂。
1

2

02 环烷烃的化学性质
一、环烷烃的化学性质
➢ 与开链烷烃相似,环烷烃分子中的C-C键和C-H键一般不易被氧化,在光照 或者加热条件下,可以发生取代反应。 ➢ 小环(三元环丙烷、四元环丁烷)环烷烃由于成键轨道重叠程度小,分子内存 在键角张力而容易开环,发生加成反应。

第四章__环烷烃

第四章__环烷烃

椅式构像
船式构像
H 2 H
250pm H3H
H 1 H
H6
H 5 H
H 4 H
H
HH H
H
6
H
2
1 H5 4
H
H
H
3H
H
H
H 183pm H
H6
H
5
H 3H
4
H H
1
H
HH
2
H
6
HH
4 53
HH
12
H
H
稳定性:椅式构象环己烷 > 船式构象环己烷 室温下,平衡有利于椅式构象(优势构象),约占99.9%
除特别要求外,通常可用平面多边形表示;有多个取代 基但无明确要求时也用平面方法表示
1,2-二甲基环己烷
反-1,2-二甲基环己烷


1.写名称或结构
5-甲基螺[3.4]辛烷 3,7,7-三甲基二环[4.1.0]庚烷
2. 写出化合物
OH
CH3
的优势构象
3.教材(第二章)5(2、3、4)
根据环C原子数称为××烷、××烯作为母体,以螺为词 头,把二个环除螺原子外的C原子数按由小到大的顺序放 在词头与母体间的方括号内,数字间用小圆点隔开,有取 代基或不饱和键时,从与螺原子相邻的小环C开始编号, 使取代基或不饱和键的位置号尽可能较小

有机化学 第3环烷烃

有机化学 第3环烷烃

38.5 27.4 5.4 0 3.8 5.0 5.5 5.0 5.0 1.3 1.7 0 0.4 0.1 0.1 -
115.5 109.6 27.0 0 26.6 40.0 49.5 50.0 64.0 15.6 22.1 0 6.0 1.6 1.7 -
小环C3、C4 环张力很大
中 环
正常环中的 C5、C7环张 力很小
桥环化合物编号时,从一个桥头开始,循最长的桥编到另一个桥头, 然后再循次长桥编回起始桥头,最后从紧挨着起始桥头的碳原子循最 短桥完成全部编号(桥头原子不重复编号)。 两个桥头原子中的任意一个都可以作为编号起点。如果一个桥头有 取代基时,有取代基的编“1”号。两个桥头都有取代基时,取代基小 的编“1”号。 桥链上同时有不饱和键和取代基时,先按最长、次长、最短桥顺序 考虑,再考虑使不饱和键给予最小编号,最后考虑将取代基尽可能给 予最小编号。 4 CH CH
第二节 环烷烃
环烷烃
• 环烷烃是环状的烷烃。环烷烃分子中碳原子相互以单键联结成闭合碳 环,其余的价全部与氢原子连接。 • 要将链状烷烃变为环状,需将链端两个碳原子上的氢原子去掉,因此 单环烷烃的通式为CnH2n。 • 多环烷烃中每成一个环,氢原子将减少两个,所以双环烷烃的通式为 CnH2n-2。 • 可想而知,环烷烃和烷烃的大多数性质相似。 • 许多有机化合物具有环状结构。
120

烷烃与环烷烃的结构与性质

烷烃与环烷烃的结构与性质

烷烃与环烷烃的结构与性质烷烃(Alkanes)是由碳(C)和氢(H)元素组成的最简单的有机化合物,由于不含双键或三键,因此其化学性质相对较为稳定。而环烷烃(Cycloalkanes)则是烷烃中的一个特殊类别,其碳原子通过共享化学键形成环状结构。本文将深入探讨烷烃和环烷烃的结构和性质。

一、烷烃的结构与性质

烷烃的结构特点主要包括碳骨架的直线链状构型以及其化学键的特性。烷烃中的碳原子都采用sp3杂化,形成四个σ键。由于烷烃中只存在碳碳单键和碳氢键,因此分子间无极性键,电子云分布均匀,呈现出较小的极性。这也是烷烃较为稳定且不易发生反应的原因。

烷烃的物理性质主要包括密度、沸点和熔点。烷烃的密度较小,随着碳链长度的增加而增加。由于烷烃之间的相互吸引作用较弱,分子间力为范德瓦尔斯力,因此密度较低。沸点和熔点也随着碳链长度的增加而增加,但增幅逐渐减小。

烷烃的化学性质主要表现在其不活泼的化学反应中。由于sp3杂化碳原子上的电子密度较小,碳原子与其他原子的相互作用较弱,因此烷烃不容易与其他物质发生反应。但在适当条件下,烷烃可以通过氧化、还原、卤原子取代等反应来进行功能化。此外,烷烃在氧气存在下会发生燃烧反应,生成二氧化碳和水。

二、环烷烃的结构与性质

环烷烃是由碳原子通过共享化学键形成环状结构的一类化合物。与烷烃相比,环烷烃具有更为复杂的分子结构和性质。环烷烃的环状结构使得分子内部存在较大的张力,这种张力可以通过环的扭曲、马登环或突破环破坏而释放。

环烷烃的物理性质与烷烃相似,但由于分子内部的张力存在,环烷烃的沸点和熔点一般较烷烃高。与烷烃相比,环烷烃的流动性较差,不易蒸发。

烷烃环烷烃的物理化学性质详解

烷烃环烷烃的物理化学性质详解

链转移
(4) X + X (5) X + R (6) R + R
XX RX RR
链终止
烷烃卤代反应的选择性问题
➢ 反应对不同类型氢的反应选择性如何?(不同类型氢的相对反 应活性如何?)
➢ 不同卤素的反应选择性有何差异?(不同卤素的相对反应活性 如何?)
如:
CH3CH2CH3
X2 hv or
CH3CH2CH2 X
烷烃的天然来源
烷烃的来源—石油和天然气
– 天然气的主要成分为低级烷烃( 75%甲烷,15%乙烷,5% 丙烷,5%其它较高级的烷烃)的混合物。
– 石油的主要成分是各种烃类(烷烃、环烷烃和芳香烃等)的复 杂混合物
烷烃的天然来源 可燃冰——天然气水化合物,化学式为CH4·8H2O
烷烃的天然来源
烷烃和环烷烃的化学性质
熔点与结构的关系
m.p. -130 ℃
m.p. -160 ℃
m.p. -17 ℃
对于碳原子相同的烷烃异构体,对称性好的异构体,分子在晶格 中排列紧密,分子间力大,熔点高。
相对密度 烷烃比水轻,相对密度小于1。 随分子量的增加,分子间作用力增强,分子间距离减小,密度增 大。
溶解度 烷烃溶于有机溶剂中,不溶于水。 "相似者相溶"--普遍适用的经验规律。 水是极性分子,烷烃是非极性分子,很难溶于水中。

有机化学-烷烃和环烷烃的化学性质及制备

有机化学-烷烃和环烷烃的化学性质及制备

烷烃和环烷烃的化学性质及制备

一、烷烃的主要化学性质

总体:稳定,自由基型反应居多。

(一)燃烧和氧化

一般条件下不与普通氧化剂反应,剧烈可燃烧,C→CO2,H→H2O,(杂→氧化物)。

有机化学中:氧化——加氧or 去氢

还原——加氢or 去氧

(二)卤代反应(实质:取代反应)

取代反应(substitution reaction)是指有机化合物受到某类试剂的进攻,致使分子中一个原子(或基团)被这个试剂所取代的反应。分为亲电取代、亲核取代、自由基取代三类。

探讨一类有机反应主要从以下四个方面展开:反应产物、反应类型、反应历程、反应活性(反应活性又可从试剂和底物两个方面讨论)。

烷烃的取代属于自由基取代反应。

反应产物:一~多卤代烷

反应类型:自由基型(反应条件:光照or 高温)

反应历程:链引发、增长、终止

反应活性:试剂角度考虑:氟〉〉氯〉溴〉〉碘

底物角度考虑:叔氢〉仲氢〉伯氢

二、烷烃的来源和制备

1、烷烃是其他有机物的母体,一般不经人工合成,而是从天然气和石油中获得。

2、天然来源烷烃是相当复杂的混合物,难以分离。若需纯粹烷烃,可人工合成来制备。

3、工业生产采用柯尔伯电解羧酸盐来制取

4、实验室通过武兹、科瑞-郝思合成法以及还原反应来获得。(1)武慈反应(制备对称烷烃)

2RX(乙醚)+ Na → R-R + 2NaX ( X = Br、I ) (2)科瑞-郝思反应

R2CuLi(二烷基铜锂)+ R’X → R-R’ + RCu(烷基铜)+ LiX

(3)还原

卤代烃、醇、醛、酮、酸等还原制得(见以后章节)三、环烷烃的主要化学性质

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第二节 环烷烃的性质
8
一、环烷烃的物理性质
表3-2 常见环烷烃的物理常数
名称 环丙烷 环丁烷 环戊烷 环己烷 环庚烷 环辛烷 环壬烷 环十二烷 甲基环戊 烷 甲基环己 烷 熔点(℃) -12.7 -80 -94 6.5 -12 14.8 10.8 61 -142.4 -126 沸点(℃) -32.9 12.6 49.3 80.8 18.5 150.7 178.4 72 101 相对密度(d420) 0.6807(-33℃) 0.7038(0℃) 0.7457 0.7785 0.8098 0.8362 0.850 0.861 0.749 0.7694 9
氢原子较少的碳环原子上。例如:
CH3 + HBr CH3CHCH2CH3 Br 2-溴丁烷
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(三)氧化反应
环烷烃与烷烃相似,在常温下与一般氧化剂(如高锰酸钾溶液、臭氧等)
不发生反应,即使环丙烷也是如此。因此,这可作为环烷烃与烯烃、炔烃的鉴
别反应。但在加热、加压或者在催化剂存在时,环丙烷也可被空气或强氧化剂 氧化成各种含氧化合物。例如:用热硝酸氧化环己烷,则环破裂生成二元酸。
1,2-二甲基-4-乙基环己烷
CH3
(四)环上取代基比较复杂时,则 把环作为取代基来命名。例如:
CH3 CH2 CH CH CH3
2-甲基-3-环戊基戊烷
(五)对于具有顺反异构的环烷烃,命 名时也可采用顺反命名法。即相同基团 在环平面同侧的称为顺式,在异侧的称 为反式,其它命名规则不变。例如:
H CH3 CH3 顺-1,3-二甲基环丁烷 H H H CH3 反-1,3-二甲基环丁烷 CH3
浓HNO3 CH2CH2COOH CH2CH2COOH 己二酸
由上可知,三、四元环不稳定,易发生开环加成反应,性质与烯烃相似, 但不易被氧化,五、六元环稳定,性质像烷烃。
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环丙烷
环丁烷
环戊烷
环己烷
三元环和四元环不稳定,容易发生开环反应,而五元环和六元环相 对稳定
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(二)环烷烃的同分异构
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碳架异构、位置异构 例如:
CH3 CH3 CH3 环戊烷 甲基环丁烷 1,2-二甲基环丙烷 CH3 CH3 1,1-二甲基环丙烷
顺反异构:
H
H
H CH3
CH3 H
CH3 CH3 顺-1,2-二甲基环丙烷
第三章
环烷烃
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本章内容概要:
第一节 环烷烃的结构和命名 第二节 环烷烃的性质
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教学目的和要求:
1、掌握 环烷烃的分子结构特点和单环环
烷烃的命名,掌握环烷烃的化学性质。
2、熟悉 环烷烃的分类。 3、了解 环烷烃的主要物理性质。
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第一节
环烷烃的结构和命名
一、环烷烃的结构与同分异构现象
(一)环烷烃的结构 环烷烃的通式为:CnH2n(n≥3) 环烷烃的结构可以用简式来表示,例如:三角形代表环丙烷, 正方形代表环丁烷,五边形代表环戊烷,六边形代表环己烷。
反-1,2-二甲基环丙烷
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二、环烷烃的命名
环烷烃的命名和烷烃相似。首先根据组成环的碳原子数称为“某烷”,然后在
“某烷”前面冠以“环”字,叫“环某烷”。
(一)含有简单侧链的环烷烃命名时,
将环看做母体,侧链作为取代基。环上
只有一个取代基时,不必编号。例如:
甲基环戊烷
CH3
(二)若含有两个或两个以上的相同取代
基时,要将环进行编号,以确定取代基所
在的位置。编号时使取代基的编号最小。 例如:
CH3 CH3 1,2-二甲基环己烷
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(三)若含有两个或两个不同的取
代基时,把最小的取代基所在的碳 原子变为“1”号,然后使取代基的编 号最小。例如:
CH2CH3
CH2CH3
CH3 CH3
CH3
1-甲基-3-乙基环己烷
二、环烷烃的化学性质
(一)取代反应
环戊烷及其以上的环烷烃,在光照条件下与卤素可发生取代反应,生 成卤代环烷烃。例如:
+ Br2
紫外线 。 或300 C
Br
+ HBr
+ Br2
紫外线
Br
+ HBr
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(二)加成反应
小环环烷烃尤其环丙烷,和一些试剂作用时容易发生环的破裂而与试 剂结合的反应,类似烯烃的加成反应,也常称为开环反应。
1.加氢 在催化剂的作用下,环烷烃可进行催化加氢反应,加氢时环烷烃开环,
CH3CH2CH3 + H2 碳链两端的碳原子与氢原子结合生成烷烃。 80。 C Ni
+ H2
Ni 120。 C
CH3CH2CH2CH3
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2.加卤素 环丙烷在常温下就可以与卤素发生加成反应,环丁烷在加 热的情况下也能反应。
+ Br2
CCl4
CH2CH2CH2 Br Br 1,3-二溴丙烷
+ Br2
CH2CH2CH2CH2 Br Br 1,4-二溴丁烷
环戊烷及更高级的环烷烃与溴不发生加成反应,而发
生取代反应。
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3.加卤化氢 环丙烷及其烷基衍生物常温 下还易与卤化氢发生加成反应。
+ HBr
CH3CH2CH2 Br 1-溴丙烷
当环丙烷的烷基衍生物与卤化氢作用时,碳环开环多发生在含 氢原子最多和含氢原子最少的两个碳原子之间,一般卤化氢中 的氢原子加在含氢原子较多的碳环原子上,而卤原子则加在含
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