有機(jī)化學(xué)：第二章 飽和烴：烷烴和環(huán)烷烴（1）

1、烴類烴類（烷烴、烯烴、炔烴、芳烴）（烷烴、烯烴、炔烴、芳烴）系差系差環(huán)烷烴的通式：環(huán)烷烴的通式： CnH2n烷烴的通式烷烴的通式 ： CnH2n+2甲烷甲烷Methane丙烷丙烷Propane丁烷丁烷Butane乙烷乙烷EthaneCHHHHCHHCHHHCHHCHHHCHHHCHHCHHHCHHHCHHHCH2H2CCH2H2CCH2CH2H2CCH2H2CH2CCH2CH2CH2H2CH2CCH2CH2CH2環(huán)丙烷環(huán)丙烷環(huán)丁烷環(huán)丁烷 環(huán)戊環(huán)戊 烷烷環(huán)己烷環(huán)己烷 環(huán)烷烴的通式：環(huán)烷烴的通式： CnH2n CH4C2H6C3H8構(gòu)造異構(gòu)C4H10C5H12C6H14C20H42366,3192

2、35-11.73沸點(diǎn)： -0.5 CHCH3CH3CH3異丁烷CH2CH3CH2CH3正丁烷碳架異構(gòu)碳架異構(gòu)烷烴構(gòu)造異構(gòu)體的數(shù)目烷烴構(gòu)造異構(gòu)體的數(shù)目碳原子數(shù)異構(gòu)體數(shù)碳原子數(shù)異構(gòu)體數(shù)13456712359891015201835754,347366,319H3CCH2CH2CH3H3CCHCH3CH3H3CCCH3CH3CH3( (二二) )烷烴的命名烷烴的命名H3CCH2CH2CH2CH3H3CCHCH2CH3CH3CHCH2CCH3CH3CH3H3CCH3H3CCH2CH2H3CCCH3CH3H3CCHCH3H3CCH2CH2CH2H3CCCH3CH3調(diào)課通知 9.26日星期三的課調(diào)至9.2

3、8日星期五 具體時(shí)間和教室另行通知C1C2C3CH4CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3CH3CH3(CH2)3CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CCH3CH3CH3C4C5CH3(CH2)4CH3CH3CHCH2CH2CH3CH3CH3CCH2CH3CH3CH3CH3CHCHCH3CH3CH3CH3CH2CHCH2CH3CH3C6如何命名？如何命名？如何命名？如何命名？CH3(CH2)5CH3CH3(CH2)6CH3CH3(CH2)7CH3CH3(CH2)8CH3CH3(CH2)9CH3CH3(CH2)10CH3CH3(CH2)11CH3CH3(CH2

4、)18CH3C7C8C9C10C11C12C13C20CH3CHCH3CH3IUPAC命名法：命名法：2- -甲基甲基丙烷丙烷RHRInternational Union of Pure and Applied ChemistryR（烷烷基基）CH3CH3CH2CH3CH2CH2中中文文名名英英文文名名甲甲基基乙乙基基（正正）丙丙基基methylethyln-propylCH3CHCH3異異丙丙基基縮縮寫(xiě)寫(xiě)MeEtn-Prisopropyli-PrCH3CH2CH2CH2CH3CHCH2CH3（正正）丁丁基基異異丁丁基基n-butylisobutylCH3CCH3CH3叔叔丁丁基基tert-b

5、utyln-Bui-But-Bu(tertiary)CH3CH2CH仲仲丁丁基基sec-butyls-BuCH3(secodary)R（烷烷基基）中中文文名名英英文文名名縮縮寫(xiě)寫(xiě)CH3(CH2)3CH2CH3CHCH2CH2CH3（正正）戊戊基基異異戊戊基基n-pentyln-amylisopentylCH3CH2CCH3CH3叔叔戊戊基基tert-pentylCH3CCH2CH3CH3新新戊戊基基neopentylR（烷烷基基）中中文文名名英英文文名名縮縮寫(xiě)寫(xiě)最長(zhǎng)鏈為主鏈最長(zhǎng)鏈為主鏈取代基編號(hào)數(shù)最小取代基編號(hào)數(shù)最小取代基最多的鏈為主鏈取代基最多的鏈為主鏈小基團(tuán)排在前面（英文小基團(tuán)排在前面（英

6、文以字母順序排列）以字母順序排列）CH3CH2CH2CHCH2CH3CH2CH2CH2CH312345678123456784- -乙基辛烷4- -乙基- -辛烷不正確命名CH3CH2CH2CHCHCH3CH2CH3CH31234561234562- -甲基- -3- -乙基己烷3-異丙基己烷不正確命名不同基團(tuán)編號(hào)相不同基團(tuán)編號(hào)相同時(shí)，使小取代基同時(shí)，使小取代基編號(hào)最小編號(hào)最小相同取代基合并用相同取代基合并用大寫(xiě)大寫(xiě)數(shù)字表示（數(shù)字表示（英英文表示基團(tuán)數(shù)目用詞文表示基團(tuán)數(shù)目用詞頭頭 di, tri, tetra, penta, hexa 表示）表示）用用“,”隔開(kāi)隔開(kāi)CH3CH2CHCH2CH2

7、CHCH2CH3CH3CH2CH371234568123456783-甲基-6-乙基辛烷6- -ethyl- -3- -methyloctaneCH3CH2CHCH2CHCHCH2CH3EtEtEt123456783, 4, 6- -三乙基辛烷3, 4, 6- -triethyloctane(4) 支鏈的命名支鏈的命名CH3CH2CH2CH2CH2CH CH2CCH2CHCH2CH3CH3CH3CH3CH310 9 8 7 6 5 4 3 2 12-甲基甲基-5-(1,1-二甲基丙基二甲基丙基)癸烷癸烷CH3CH2CH CH2CH2CH CH2CH3CH3CHCH2CH3CH35-丙基丙基-4

8、-異丙基壬烷異丙基壬烷1234567893,7-二甲基二甲基-4-乙基壬烷乙基壬烷CH3CH2CH2CHCH CH2CH2CHCH3CH3CH2CH2CH3CH2CH31234756892.2.4 環(huán)烷烴的命名環(huán)烷烴的命名 環(huán)烷烴的命名與烷烴相似，它在烷烴名稱環(huán)烷烴的命名與烷烴相似，它在烷烴名稱 前加上前加上“環(huán)環(huán)”字，稱字，稱“環(huán)某烷環(huán)某烷”。環(huán)上的支鏈。環(huán)上的支鏈 作為取代基，將其位次號(hào)和名稱放在環(huán)某作為取代基，將其位次號(hào)和名稱放在環(huán)某 烷之前。烷之前。 當(dāng)環(huán)上有不止一個(gè)取代基時(shí)，將成環(huán)碳當(dāng)環(huán)上有不止一個(gè)取代基時(shí)，將成環(huán)碳 原子編號(hào)。編號(hào)時(shí)，使原子編號(hào)。編號(hào)時(shí)，使“次序規(guī)則次序規(guī)則”中中

9、“優(yōu)先優(yōu)先”的基團(tuán)具有較大的位次號(hào)，且使的基團(tuán)具有較大的位次號(hào)，且使 所有的取代基位號(hào)盡可能的小。所有的取代基位號(hào)盡可能的小。CH3CH2CH3123456CH3CH3CH(CH3)2124531-甲基甲基-3-乙基環(huán)己乙基環(huán)己 烷烷1,1-二甲基二甲基-3-異丙基異丙基環(huán)戊環(huán)戊 烷烷習(xí)題 習(xí)題2.3 習(xí)題2.4 1，2，4，5，6 習(xí)題 2.6 1，22.3 烷烴和環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)2.3.1 鍵的形成及其特性鍵的形成及其特性C :1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0碳原子在基態(tài)時(shí)的電子構(gòu)型：碳原子在基態(tài)時(shí)的電子構(gòu)型：sp3雜化軌道雜化軌道(Hybrid orbitals

10、) :基態(tài)基態(tài)2p2s1s電子電子躍遷躍遷激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)2p2s1ssp3-雜化態(tài)雜化態(tài)雜化雜化1ssp3圖圖 2.1 sp3 雜化軌道形成過(guò)程示意圖雜化軌道形成過(guò)程示意圖在甲烷分子中，在甲烷分子中，C 原子是原子是sp3雜化。雜化。S 軌道成分：軌道成分：1/4； p 軌道成分：軌道成分：3/4。圖圖 2.2 sp3雜化軌道雜化軌道圖圖 2.3 sp3雜化的碳原子雜化的碳原子幾何構(gòu)型：四面體幾何構(gòu)型：四面體sp3-1s 鍵鍵4個(gè)個(gè)CH 鍵鍵圖圖 2.4 甲烷的結(jié)構(gòu)甲烷的結(jié)構(gòu)CHHHH雜化軌道要點(diǎn)(3) 雜化只能發(fā)生在能級(jí)接近的軌道之間，(1 ) 軌道雜化是指同一個(gè)原子中相關(guān)軌道的混合,由此產(chǎn)生

11、的雜化軌道也是原子軌道。 (2)參與雜化的軌道中電子所處的能級(jí)略有不同，而雜化軌道中的電子則處于相同能級(jí)。雜化后能級(jí)相當(dāng)于雜化前有關(guān)電子能級(jí)的中間值。(7) 雜化軌道成鍵時(shí)，要滿足化學(xué)鍵間最小排斥原理，鍵角越大，排斥力越小。雜化軌道類型不同，成鍵時(shí)鍵角不同，分子的空間結(jié)構(gòu)也不同。(4) 各種雜化軌道的“形狀”均為葫蘆形，由分布在原子核兩側(cè)的大小葉瓣組成，軌道的伸展方向是指大葉瓣的伸展方向，為簡(jiǎn)明起見(jiàn)往往不給出小葉瓣。(5) 雜化軌道的數(shù)目等于參與雜化的軌道的總數(shù)(6) 雜化軌道可分為等性雜化軌道與不等性雜化軌道兩種。圖圖 2.5 甲烷的球棍模型甲烷的球棍模型圖圖 2.6 甲烷的比例模型甲烷的比

12、例模型鍵的特性：鍵的特性： 鍵呈圓柱型對(duì)稱，鍵能較大，可極化性鍵呈圓柱型對(duì)稱，鍵能較大，可極化性 小，可沿鍵軸自由旋轉(zhuǎn)。小，可沿鍵軸自由旋轉(zhuǎn)。 CC 鍵是由兩個(gè)碳原子各以一個(gè)鍵是由兩個(gè)碳原子各以一個(gè)sp3雜化軌道沿對(duì)稱軸方向交蓋而成的。雜化軌道沿對(duì)稱軸方向交蓋而成的。如：乙烷分子的結(jié)構(gòu)如：乙烷分子的結(jié)構(gòu)乙烷的結(jié)構(gòu)乙烷的結(jié)構(gòu) 由兩個(gè)和兩個(gè)以上碳原子組成的烷烴，由兩個(gè)和兩個(gè)以上碳原子組成的烷烴，除了具有除了具有CH鍵外，還有鍵外，還有CC 鍵。鍵。 由于由于鍵是沿成鍵軌道方向交蓋而成，在鍵是沿成鍵軌道方向交蓋而成，在 碳鏈中，碳鏈中，CCC的鍵角保持了接近的鍵角保持了接近 109.5。對(duì)于直鏈烷烴

13、，其三維形狀是。對(duì)于直鏈烷烴，其三維形狀是 曲折型，而不是直線型。曲折型，而不是直線型。1個(gè)個(gè)C鍵鍵6個(gè)個(gè)CH鍵鍵sp3 sp3 鍵鍵sp3 1s 鍵鍵圖圖 2.7 乙烷的球棒模型乙烷的球棒模型圖圖 2.8 乙烷的比例模型乙烷的比例模型圖圖 2.9 乙烷的棍棒模型乙烷的棍棒模型圖圖2.10 正丁烷的球棒模型正丁烷的球棒模型圖圖2.11 正丁烷的比例模型正丁烷的比例模型正十五烷正十五烷曲折型曲折型每個(gè)每個(gè)CH2的燃燒的燃燒 (KJ/mol) 每個(gè)每個(gè)CH2的燃燒熱的燃燒熱 (KJ/mol)小小環(huán)環(huán)C3C4環(huán)丙烷環(huán)丙烷 697.1環(huán)丁烷環(huán)丁烷 686.1中中環(huán)環(huán)C8 C11環(huán)辛烷環(huán)辛烷 663.8

14、環(huán)壬烷環(huán)壬烷 664.6環(huán)癸烷環(huán)癸烷 663.6普普通通環(huán)環(huán)C5 C7環(huán)戊烷環(huán)戊烷 664.0環(huán)己烷環(huán)己烷 658.6環(huán)庚烷環(huán)庚烷 662.4大大環(huán)環(huán)C12 環(huán)十四烷環(huán)十四烷 658.6環(huán)十五烷環(huán)十五烷 659.0開(kāi)鏈烷烴每個(gè)開(kāi)鏈烷烴每個(gè)的燃燒熱：的燃燒熱：658.6 KJ/mol穩(wěn)定性穩(wěn)定性小環(huán)小環(huán)普通環(huán)普通環(huán)中環(huán)中環(huán)環(huán)烷烴的穩(wěn)定性：環(huán)烷烴的穩(wěn)定性：環(huán)己烷環(huán)己烷 環(huán)戊烷環(huán)戊烷 環(huán)丁烷環(huán)丁烷 環(huán)丙烷環(huán)丙烷環(huán)的張力越小，相應(yīng)的環(huán)烷烴越穩(wěn)定。環(huán)的張力越小，相應(yīng)的環(huán)烷烴越穩(wěn)定。環(huán)丙烷的結(jié)構(gòu)：環(huán)丙烷的結(jié)構(gòu)：CH2CH3CH3109.5CCCHHHHHH60114105圖圖2.12 丙烷及環(huán)丙烷分子中碳

15、碳鍵丙烷及環(huán)丙烷分子中碳碳鍵 原子軌道交蓋情況原子軌道交蓋情況Space FillingModelBall and Stick ModelCHHHH109.5o1.09 鍵鍵(sp3-s)CHHCHHHH109.3o1.54 1.10 鍵鍵(sp3-s) 鍵鍵(sp3-sp3)構(gòu)象構(gòu)象 ( (comformation) ) 和構(gòu)象異構(gòu)體和構(gòu)象異構(gòu)體乙烷的兩種構(gòu)象乙烷的兩種構(gòu)象CHHCHHHH12HHHHHH1212HHHHHH1von der waals排斥力，排斥力，CHHCHHHH2.3 小于兩個(gè)小于兩個(gè)H 的的von der waals 半半徑（徑（1.2）之和，）之和，有排斥力有排斥力

16、60oC1旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)-250oC): 單個(gè)乙烷分子：絕大部分時(shí)間單個(gè)乙烷分子：絕大部分時(shí)間在穩(wěn)定構(gòu)象式上。在穩(wěn)定構(gòu)象式上。一群乙烷分子：某一時(shí)刻，絕一群乙烷分子：某一時(shí)刻，絕大多數(shù)分子在穩(wěn)定的構(gòu)象式上。大多數(shù)分子在穩(wěn)定的構(gòu)象式上。CH3HHHCH3HC2旋轉(zhuǎn)123460oCH3HHHHH3CCH3HHHHH3C60oCH3HHCH3HH60o60oCH3HHCH3HH甲基間距離甲基間距離最遠(yuǎn)最遠(yuǎn)(最穩(wěn)定最穩(wěn)定)較不穩(wěn)定較不穩(wěn)定較穩(wěn)定較穩(wěn)定甲基間距離最近甲基間距離最近（最不穩(wěn)定）（最不穩(wěn)定）CH2H3C12CH2CH334060120degrees of rotation36030024018014.23.320.914.23.3potential energy (KJ/mol)CH3HHHCH3HCH3HHHCH3HCH3HHHHH3CCH3HHC