第二章饱和脂肪烃
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第二章饱和脂肪烃
5.理解诱导效应、共轭效应及其特点与应用
重点：
烷烃的命名（包括烷烃的构象）及它们的化学性质
§１ 烷烃的结构及同系列的概念 一、烷烃的结构 ㈠结构特点 单键相连，C: SP3杂化, C-C 、 C-H均为σ键
乙烷的两种典型构象
H
H 2H
1
H
H
H
交叉式（优势构象）
H H
12
HH
HH
CH 3CH 2CHC2CHH 3 CH 3
3-甲基戊烷
1 23 45 6
7 8 9 10
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
C3H C2H CH CH C2H C2HC2H C2H CH C3H
C3H C3H
C3H
左往右：3，4，9
右往左：2，7，8
最低系列原则 2,7,8-三 甲 基 癸 烷
正戊烷
异戊烷
新戊烷
2.立体异构（构型异构）
二、同系列 CnH2n+2 同系物 结构上有共同特点 物理性质：随分子量有规律变化 化学性质：类似，但也有特殊性
§2 烷烃的命名 一、碳原子、氢原子的类型及烷基的概念
仲碳 叔碳 CH3
季碳
CH3 CH2 CH C CH3
伯碳
CH3 CH3
烷基 CnH2n+1—
室温 + B2r
CC4 l
Br2C2C H2B Hr
+ B2r CC 4 l Br2 C C 2 C H H 2 C H 2 B Hr
3.加HX
C3H +HBr CH3CHCH2CH3
室温
Br
+ HBr
不反应
环丙烷和环丁烷都能使溴的四氯化碳溶液褪色。 但它们不能使高锰酸钾溶液褪色，因为环烷烃 不易发生氧化反应。
反 -1， 2-二 甲 基 环 己 烷
㈡多环脂环烃 1.螺环烃
3.联环烃
环丙基环丙烷
1，2-二环丙基环丙烷
二、脂环烃的物理性质 脂环烃的物理性质与相应的链烃相似，但环烷烃的熔点、 沸点和比重都较相应的烷烃要高些。
脂环烃不溶于水，比水轻，易溶于有机溶剂。
三、 环烷烃的化学性质
㈠游离基取代反应
紫外线 + B2r
鉴别：丙烷、环丙烷、丙烯
C3 H C2 H C3 H B2r
不反应 褪色KM4nO不反应
C3 H CH=2CC HC 4 l 褪色
褪色
㈢氧化反应及燃烧
+
2O
Co 1atm
HOO2()4C CH OOH
100℃
(C 2 )n H 2 3n+ 2 O nC2O+n2O H
平均每-CH2的燃烧热KJ/mol : 环丙烷 > 环丁烷 > 环戊烷 > 环己烷
环的稳定性：
环己烷 >环戊烷 > 环丁烷 > 环丙烷
四、环烷烃的结构与构象 ㈠影响环烷烃稳定性的因素
1.角张力 2.扭转张力 3.范德华力 ㈡ 环丙烷的结构
㈢环己烷的结构与构象 椅式构象
0.25
5
6
1
3
4 2
优势构象
角张力 0 扭转张力 0 范氏力很小
船式构象： 角张力 0 扭转张力大 范氏力很大
中间体： 决定整个反应关键步骤的产物，又是 下一步的反应物。
反应类型（键的断裂）：
A:B → A. + B.
均裂 自由基反应
A:B→ A+ + B-
异裂 离子型反应
一、游离基的结构
㈠结构
CnH2n+1
CH 3CH 2
R3C
CH3 H SP3
CH3 + H
R
SP2
120 °
R
P 轨道 CR
甲烷自由基结构
或300℃
CH3 紫外线
+ B2r
Br + HBr
CH3 Br + HBr
㈡小环化合物的 加成反应 1.催化加氢
Ni + H 2
80℃
CH 3CH 2CH 3
+ H 2 120-N 180i℃ C3H C2H C2H C3H
Pt + H 2 >300℃ C3C H2C H2C H2C H3H
2.加卤素
CH3CH2CH2CH3 正丁烷
(CH3)2CHCH2CH3 异戊烷
C(CH3)4 新戊烷
C3 H (C2)H 8C3 H
癸烷
CH 3CH 2CHC2CHH 3 CH 3
㈡系统命名法
C3H (C2)H 1C 0 3H 十二烷
1.选主链
2.编号
4.最低系列原则
3.写出化合物的名称
5.最长碳链不止一条，选择使取代基最多为主链
C3C H2H C2H （C3)2H CH
丙基
异丙基
CH3CH2CHCH3
仲丁基
(C3)3 H C
叔丁基
二、烷烃的命名
㈠习惯命名法
习惯命名法一般只适用于简单的，含碳较少的烷烃。 基本原则是根据分子中碳原子的数目而称为某烷。 C < or = 10 甲，乙 ……癸; C > 10 十一,十二…...
CH3
CH3
CH3CH C2CH2CH2CH2CC3H
CH3CH3
CH3
2 ， 2 ， 7 ， 7 ， 8 -五 甲 基 辛 烷
C3 H C3 HC2 HC2 HCHCHC2 HC2 HC3 H
C2 H C3 H
4-甲 基 -5-乙 基 辛 烷
CH 3 CHCHCHCH 2 CH 2 CH 3 CH 3 CH 3 CHC 3 H CH 2CH 3
C4 H+C2l
C3 H Cl+HCl
或光照
光照
C3H C2H C3H +B2r
CH 3CHC 3 +HCH 3CH 2CH 2Br
Br
９７％
３％
条件：光照或加热
反应活性：
F2>Cl2>Br2>I2 叔氢>仲氢>伯氢
§4 游离基(自由基)取代反应历程 反应历程：化学反应所经历的中间过程，也叫反应机理
㈡稳定性
C3H H C3+ H H
C 3 C H H HC 3 C H 2+ H H
H =4 3 5 K Jm o l-1
H =4 1 0 K Jm o l-1
C 3 C 2 C H H H H C 3 C 2 C H 2 H + H H =4 1 0 K Jm o l-1
C3 C HH 3 CH C3 C HH 3 C + HH H =3 9 8 K Jm o l-1
光 Cl:Cl 2C l
链传递
CH 4+Cl
CH 3 +HCl
链终止
CH 3 +C2l
………..
CH 3Cl+ Cl
Cl +Cl CH3 + CH3 CH3 + Cl
C2l CH3CH3
CHwk.baidu.comCl
光照
C3H C2H C3H +B2r
CH 3CHC 3 +HCH 3CH 2CH 2Br
Br
原因：
９７％
56
1
4
3
2
平伏键 （e 键） 直立键 （a 键）
6个 a键，3个朝上，3个朝下； 6个 e键，3个平伏朝上，3个平伏朝下
环己烷的一元或多元取代物的稳定构象
H
R
H
H R
H 环己烷一元取代物椅式构象的翻转
可见取代基在e键稳定
比较顺-1，2-二甲基环己烷同反-1，2-二甲基环己烷 的稳定性
5
6
1 CH 3
H
C3 C H 2 C HH 3 CC H3 C H 2 C HH 3+ C HH H =3 9 8 K Jm o l-1
H
(C 3 ) 3 C H H(C 3 ) 3 C + H H H =3 8 5 K Jm o l-1
游离基稳定性次序为： 叔游离基＞仲游离基＞伯游离基
二、 烷烃氯代反应历程
链引发
4
3
2
CH 3
顺（e a )
CH3 CH3
反（e e ) 稳定
同理：顺－１，３和反－１，4二取代环己烷分别比 反－１，３和顺－１，４二取代环己烷稳定
画出 1-甲基-3-异丙基环己烷的优势构象
CH3
CH(C3H)2
重叠式
丁烷：C3H C2H C2H C3H
H
CH 3 H
H
H
H
CHH 3
CH CH
3
3
H
H
CH 3
H
CH 3
HH
CH 3
CHH 3
HH
HH
全交叉式 斜（部分）交叉式 半（部分）重叠式 全重叠式
(优势构象)
丁烷的构象
㈢ 烷烃的异构 1.构造异构：碳架异构
CH3CH2CH2CH2CH3 (CH3)2CHCH2CH3 C(CH3)4
３％
C3 H C2 H C3 H+Br
C3 H CH3C稳 H定 C3 H C2 H C2 H
第二节 脂环烃
学习要求：
1.熟练掌握单环脂环烃的命名 2.掌握小环化合物的化学性质 3.掌握环己烷及其衍生物的优势构象
一、 脂环烃概述 含义：
饱和脂环烃
饱和程度 不饱和脂环烃
小环 3-4 个碳
分类
单环烃
单环烃 普通环 5-7 个碳
环的数目 双环烃
中环 8-11 个碳 大环 > 11 个碳
桥环烃
多环烃 螺环烃
㈠单环脂环烃 1.命名
1,3-二 甲 基 环 己 烷
C 2H 5
5-甲基-1，3-环戊二烯
4-甲基环己烯
(CH 2)4CH3
环丁基戊烷
CH 2 CH 2
1,2-二 环 己 基 乙 烷 顺 -1， 2-二 甲 基 环 己 烷
2 ， 3 ， 5 -三 甲 基 -4 -丙 基 庚 烷
§3 烷烃的化学性质 一、 氧化反应 有机反应中
加氧 氧化
去氢
还原 去氧 加氢
C 2 n 2 n + + 3 H 2n O 2 +1 n2 C +(O 1 n )2 O H +
二、 卤代反应 有机化合物分子中的氢原子被其它原子或基团 取代的反应总称为取代反应
5.理解诱导效应、共轭效应及其特点与应用
重点：
烷烃的命名（包括烷烃的构象）及它们的化学性质
§１ 烷烃的结构及同系列的概念 一、烷烃的结构 ㈠结构特点 单键相连，C: SP3杂化, C-C 、 C-H均为σ键
乙烷的两种典型构象
H
H 2H
1
H
H
H
交叉式（优势构象）
H H
12
HH
HH
CH 3CH 2CHC2CHH 3 CH 3
3-甲基戊烷
1 23 45 6
7 8 9 10
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
C3H C2H CH CH C2H C2HC2H C2H CH C3H
C3H C3H
C3H
左往右：3，4，9
右往左：2，7，8
最低系列原则 2,7,8-三 甲 基 癸 烷
正戊烷
异戊烷
新戊烷
2.立体异构（构型异构）
二、同系列 CnH2n+2 同系物 结构上有共同特点 物理性质：随分子量有规律变化 化学性质：类似，但也有特殊性
§2 烷烃的命名 一、碳原子、氢原子的类型及烷基的概念
仲碳 叔碳 CH3
季碳
CH3 CH2 CH C CH3
伯碳
CH3 CH3
烷基 CnH2n+1—
室温 + B2r
CC4 l
Br2C2C H2B Hr
+ B2r CC 4 l Br2 C C 2 C H H 2 C H 2 B Hr
3.加HX
C3H +HBr CH3CHCH2CH3
室温
Br
+ HBr
不反应
环丙烷和环丁烷都能使溴的四氯化碳溶液褪色。 但它们不能使高锰酸钾溶液褪色，因为环烷烃 不易发生氧化反应。
反 -1， 2-二 甲 基 环 己 烷
㈡多环脂环烃 1.螺环烃
3.联环烃
环丙基环丙烷
1，2-二环丙基环丙烷
二、脂环烃的物理性质 脂环烃的物理性质与相应的链烃相似，但环烷烃的熔点、 沸点和比重都较相应的烷烃要高些。
脂环烃不溶于水，比水轻，易溶于有机溶剂。
三、 环烷烃的化学性质
㈠游离基取代反应
紫外线 + B2r
鉴别：丙烷、环丙烷、丙烯
C3 H C2 H C3 H B2r
不反应 褪色KM4nO不反应
C3 H CH=2CC HC 4 l 褪色
褪色
㈢氧化反应及燃烧
+
2O
Co 1atm
HOO2()4C CH OOH
100℃
(C 2 )n H 2 3n+ 2 O nC2O+n2O H
平均每-CH2的燃烧热KJ/mol : 环丙烷 > 环丁烷 > 环戊烷 > 环己烷
环的稳定性：
环己烷 >环戊烷 > 环丁烷 > 环丙烷
四、环烷烃的结构与构象 ㈠影响环烷烃稳定性的因素
1.角张力 2.扭转张力 3.范德华力 ㈡ 环丙烷的结构
㈢环己烷的结构与构象 椅式构象
0.25
5
6
1
3
4 2
优势构象
角张力 0 扭转张力 0 范氏力很小
船式构象： 角张力 0 扭转张力大 范氏力很大
中间体： 决定整个反应关键步骤的产物，又是 下一步的反应物。
反应类型（键的断裂）：
A:B → A. + B.
均裂 自由基反应
A:B→ A+ + B-
异裂 离子型反应
一、游离基的结构
㈠结构
CnH2n+1
CH 3CH 2
R3C
CH3 H SP3
CH3 + H
R
SP2
120 °
R
P 轨道 CR
甲烷自由基结构
或300℃
CH3 紫外线
+ B2r
Br + HBr
CH3 Br + HBr
㈡小环化合物的 加成反应 1.催化加氢
Ni + H 2
80℃
CH 3CH 2CH 3
+ H 2 120-N 180i℃ C3H C2H C2H C3H
Pt + H 2 >300℃ C3C H2C H2C H2C H3H
2.加卤素
CH3CH2CH2CH3 正丁烷
(CH3)2CHCH2CH3 异戊烷
C(CH3)4 新戊烷
C3 H (C2)H 8C3 H
癸烷
CH 3CH 2CHC2CHH 3 CH 3
㈡系统命名法
C3H (C2)H 1C 0 3H 十二烷
1.选主链
2.编号
4.最低系列原则
3.写出化合物的名称
5.最长碳链不止一条，选择使取代基最多为主链
C3C H2H C2H （C3)2H CH
丙基
异丙基
CH3CH2CHCH3
仲丁基
(C3)3 H C
叔丁基
二、烷烃的命名
㈠习惯命名法
习惯命名法一般只适用于简单的，含碳较少的烷烃。 基本原则是根据分子中碳原子的数目而称为某烷。 C < or = 10 甲，乙 ……癸; C > 10 十一,十二…...
CH3
CH3
CH3CH C2CH2CH2CH2CC3H
CH3CH3
CH3
2 ， 2 ， 7 ， 7 ， 8 -五 甲 基 辛 烷
C3 H C3 HC2 HC2 HCHCHC2 HC2 HC3 H
C2 H C3 H
4-甲 基 -5-乙 基 辛 烷
CH 3 CHCHCHCH 2 CH 2 CH 3 CH 3 CH 3 CHC 3 H CH 2CH 3
C4 H+C2l
C3 H Cl+HCl
或光照
光照
C3H C2H C3H +B2r
CH 3CHC 3 +HCH 3CH 2CH 2Br
Br
９７％
３％
条件：光照或加热
反应活性：
F2>Cl2>Br2>I2 叔氢>仲氢>伯氢
§4 游离基(自由基)取代反应历程 反应历程：化学反应所经历的中间过程，也叫反应机理
㈡稳定性
C3H H C3+ H H
C 3 C H H HC 3 C H 2+ H H
H =4 3 5 K Jm o l-1
H =4 1 0 K Jm o l-1
C 3 C 2 C H H H H C 3 C 2 C H 2 H + H H =4 1 0 K Jm o l-1
C3 C HH 3 CH C3 C HH 3 C + HH H =3 9 8 K Jm o l-1
光 Cl:Cl 2C l
链传递
CH 4+Cl
CH 3 +HCl
链终止
CH 3 +C2l
………..
CH 3Cl+ Cl
Cl +Cl CH3 + CH3 CH3 + Cl
C2l CH3CH3
CHwk.baidu.comCl
光照
C3H C2H C3H +B2r
CH 3CHC 3 +HCH 3CH 2CH 2Br
Br
原因：
９７％
56
1
4
3
2
平伏键 （e 键） 直立键 （a 键）
6个 a键，3个朝上，3个朝下； 6个 e键，3个平伏朝上，3个平伏朝下
环己烷的一元或多元取代物的稳定构象
H
R
H
H R
H 环己烷一元取代物椅式构象的翻转
可见取代基在e键稳定
比较顺-1，2-二甲基环己烷同反-1，2-二甲基环己烷 的稳定性
5
6
1 CH 3
H
C3 C H 2 C HH 3 CC H3 C H 2 C HH 3+ C HH H =3 9 8 K Jm o l-1
H
(C 3 ) 3 C H H(C 3 ) 3 C + H H H =3 8 5 K Jm o l-1
游离基稳定性次序为： 叔游离基＞仲游离基＞伯游离基
二、 烷烃氯代反应历程
链引发
4
3
2
CH 3
顺（e a )
CH3 CH3
反（e e ) 稳定
同理：顺－１，３和反－１，4二取代环己烷分别比 反－１，３和顺－１，４二取代环己烷稳定
画出 1-甲基-3-异丙基环己烷的优势构象
CH3
CH(C3H)2
重叠式
丁烷：C3H C2H C2H C3H
H
CH 3 H
H
H
H
CHH 3
CH CH
3
3
H
H
CH 3
H
CH 3
HH
CH 3
CHH 3
HH
HH
全交叉式 斜（部分）交叉式 半（部分）重叠式 全重叠式
(优势构象)
丁烷的构象
㈢ 烷烃的异构 1.构造异构：碳架异构
CH3CH2CH2CH2CH3 (CH3)2CHCH2CH3 C(CH3)4
３％
C3 H C2 H C3 H+Br
C3 H CH3C稳 H定 C3 H C2 H C2 H
第二节 脂环烃
学习要求：
1.熟练掌握单环脂环烃的命名 2.掌握小环化合物的化学性质 3.掌握环己烷及其衍生物的优势构象
一、 脂环烃概述 含义：
饱和脂环烃
饱和程度 不饱和脂环烃
小环 3-4 个碳
分类
单环烃
单环烃 普通环 5-7 个碳
环的数目 双环烃
中环 8-11 个碳 大环 > 11 个碳
桥环烃
多环烃 螺环烃
㈠单环脂环烃 1.命名
1,3-二 甲 基 环 己 烷
C 2H 5
5-甲基-1，3-环戊二烯
4-甲基环己烯
(CH 2)4CH3
环丁基戊烷
CH 2 CH 2
1,2-二 环 己 基 乙 烷 顺 -1， 2-二 甲 基 环 己 烷
2 ， 3 ， 5 -三 甲 基 -4 -丙 基 庚 烷
§3 烷烃的化学性质 一、 氧化反应 有机反应中
加氧 氧化
去氢
还原 去氧 加氢
C 2 n 2 n + + 3 H 2n O 2 +1 n2 C +(O 1 n )2 O H +
二、 卤代反应 有机化合物分子中的氢原子被其它原子或基团 取代的反应总称为取代反应