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1、第一章 烷 烃,1.1 烷烃的结构和命名,一、烷烃的命名,1.普通命名法,烷烃的名称用烷，碳原子数从110用天干（甲、乙、丙、丁、戊、已、庚、辛、壬、癸）表示；10以上用数字表示。,a.用“正”表示直链烷烃,正己烷,b.用“异”表示有 的烷烃,异戊烷,1.1 烷烃的结构和命名,异己烷,c.用“新”表示有 的烷烃,新戊烷,新庚烷,*用正、异、新只能区别五个碳以下的同分异构体,1.1 烷烃的结构和命名,2. 碳、氢原子的分类,a. 伯碳,与一个碳原子相连的碳,伯碳上的氢称伯氢,b. 仲碳,与两个碳原子相连的碳,仲碳上的氢称仲氢,c. 叔碳,与三个碳原子相连的碳,叔碳上的氢称叔氢,d. 季碳,与四个
2、碳原子相连的碳,1.1 烷烃的结构和命名,3. 基团的命名,基团：有机物去掉一个氢后剩余的部分,甲基,乙基,丙基,异丙基,1.1 烷烃的结构和命名,丁基,仲丁基,异丁基,叔丁基,新戊基,1.1 烷烃的结构和命名,乙烯基,丙烯基,烯丙基,苯基,苯甲基,甲氧基,羟甲基,1.1 烷烃的结构和命名,4. 同系列与同系物,同系列,同系物,1.1 烷烃的结构和命名,5. IUPAC命名法系统命名法,a. 选择最长碳链作为主链,（最长）,b. 主链含有尽可能多的支链,（最多）,1.1 烷烃的结构和命名,c. 编号时从支链最近的一端开始,（最小）,d. 命名时合并所有相同基团,（最简）,2，3，6-三甲基庚烷
3、,1.1 烷烃的结构和命名,e. 复杂取代基的命名,*取最长碳链作为取代基的主链,*取代基主链含有尽可能多的支链,*编号从与主链相连的碳原子处开始,*合并取代基主链上所有相同的取代基,2，6-二甲基-5-（1，2-二甲基丙基）壬烷,1.1 烷烃的结构和命名,6、顺序规则,a.将单原子取代基按原子序数大小排列，原子序数大的 顺序大，原子序数小的顺序小。,b.如果两个多原子基团的第一个原子相同，则比较与它 相连的其它原子，比较时按原子序数排列，先比较最 大的，仍相同，再比较居中的、最小的。,5-丙基-7-异丙基十一烷,1.1 烷烃的结构和命名,c.含有双键或三键的基团，可以认为连有两个或三个相 同
4、的原子。,例如下列基团排列顺序大小,1.1 烷烃的结构和命名,二、结构理论,1.价键理论,（经常使用）,电子配对,轨道重叠,饱和性,方向性,（头碰头、肩并肩）,*杂化轨道,1.1 烷烃的结构和命名,1.1 烷烃的结构和命名,110pm,108pm,106pm,价键理论核心思想：价电子定域在两个原子核之间,1.1 烷烃的结构和命名,2. 分子轨道理论,（经常不使用）,原子轨道,线性组合,分子轨道,1.1 烷烃的结构和命名,线性组合的条件：轨道能量相近、对称性匹配,137pm,146pm,优点：能很好的解释电子离域， 即共价键的电子不局限在两个原子核区域内运动,分子轨道理论核心思想：离域价电子为整
5、个分子所共享,1.1 烷烃的结构和命名,3.共振论,（比较经常使用）,二十世纪三十年代由美国加州理工学院鲍林（Pauling L.）提出来的一个化学理论。它的要点如下：,用经典的价键结构式无法描述分子(离子等)的真实结 构时，可用两个或多个价键式描述 . 分子的真实结构可认为是两个或多个价键式的杂化体 称这些经典的价键结构式为共振（结构）式 这些共振（结构）式是人们假想的，不是真实存在,1.1 烷烃的结构和命名,（非经典结构式）,共振式I,共振式II,杂化体,杂化体既不是这些共振 结构的混合物也不是它们的互变平衡体系，而是一个具有确定结构的单一体，它不能用任何一个共振结构来代替。,共振论的核心
6、思想：用不存在的结构描述真实的结构,1.1 烷烃的结构和命名,1.1 烷烃的结构和命名,写共振式的规则：,a.共振式中原子核位置不能移动,（核不动）,b.未成对电子数不变,（数不变）,1.1 烷烃的结构和命名,c.表观能量越低的共振式对杂化体的贡献越大（能量低）,能量低,能量较高,能量最高,共振式稳定性原则：,*共价键多稳定,*电荷分散稳定,1.1 烷烃的结构和命名,d. 所有参与共振的原子应在同一平面（共平面）,1.1 烷烃的结构和命名,1.2 异构现象,一、构型异构,构型：指分子中原子或基团的连接状态,1. 碳链异构,2. 官能团异构,3. 几何异构,1.2 异构现象,4. 互变异构,5.
7、 对映异构,1.2 异构现象,二、构象异构,构象：由于键自由旋转使分子中原子或基团在空间产生不同的排列，这种特定的排列形式称为构象。,1.构象的表示方法,a.伞型式,交叉式,重叠式,110pm,154pm,109.5,230pm,1.2 异构现象,一些原子或基团的范德华半径,（单位：pm）,120 200 150 140 135 185 180 190 195 215,b. 锯架式,重叠式,交叉式,斜放在眼前,缺点：氢与氢位置以及键角不很明确,1.2 异构现象,b. Newman式,垂直放在眼前,交叉式,重叠式,优点：位置明确,1.2 异构现象,2.乙烷的构象与分子内能,1.2 异构现象,2.
8、丁烷的构象与分子内能,1.3 烷烃的物理性质,感官性：,（颜色、气味）,无色、低级有味、高级无味,物理常数：,比重,d1,熔点,m.p,与分子质量大小及分子间作用力有关外还与分子对称性有关,沸点 b.p,与分子间作用力有关,14 碳为气体、516碳为液体、17为固体,1.4 有机化学反应类型和理论,1、碰撞理论,一、反应理论,2、过渡态理论,反应物 过渡态 生成物,3、Hammond假说,在简单的一步反应中，该步过渡态的结构、能量与更接近的那边类似，也就是在放热反应中过渡态结构与反应物近似，在吸热反应中过渡态结构与生成物近似。,二、有机化学反应的分类,1、按反应类型分类,、取代反应,分子中的原
9、子或基团被其它原子或基团替代的反应,1.4 有机化学反应类型和理论,、加成反应,不饱和度相对较高的化合物变成不饱和度相对较低化合物的反应,不饱和度：使化合物变成开链饱和烃理论上所需要氢分子的个数,不饱和度：,1.4 有机化学反应类型和理论,=1+6+(0-6)/2=4,、消除反应,不饱和度相对较低的化合物变成不饱和度相对较高化合物的反应,1.4 有机化学反应类型和理论,、重排反应,仅仅是碳骨架发生变化的反应,Cleison重排,Cope重排,1.4 有机化学反应类型和理论,2、按进攻试剂的种类分类,、亲核反应,进攻试剂为亲核试剂（即富电子的试剂）,如：,特点：反应物提供成键轨道，进攻试剂提供成
10、键电子,1.4 有机化学反应类型和理论,、亲电反应,进攻试剂为亲电试剂（即缺电子的试剂）,1.4 有机化学反应类型和理论,如：,特点：反应物提供成键电子，进攻试剂提供成键轨道,、游离基反应,进攻试剂为游离基（即自由基）,如：,1.4 有机化学反应类型和理论,1.5 烷烃的化学性质,一、氧化反应,1.彻底氧化（燃烧）,2.部分氧化,1.5 烷烃的化学性质,二、裂化反应,1、热裂化反应,在无氧、高温下，烷烃发生碳碳键或碳氢键断裂生成小分子量的烯烃或烷烃的反应。,1.5 烷烃的化学性质,2、催化裂化反应,一般温度在400500，用硅酸铝或氧化铝等为催化剂，目的是为了获得高质量的汽油。,1.5 烷烃的
11、化学性质,三、卤代反应,1. 甲烷的卤代反应,反应机制（Reaction mechanism）,1.5 烷烃的化学性质,化学反应所经历的途径或过程，又称反应机理或反应机制。,链的引发:,链的传递:,链的终止:,1.5 烷烃的化学性质,Why? 引发不是：,2.自由基的构型和稳定稳定性,1.5 烷烃的化学性质,b.自由基的稳定性,3、电子效应理论及对自由基稳定性的解释,电子效应：原子或基团对反应中心的电子有效性的影响， 具体可以分为诱导效应、共轭效应、超共轭效应三种,1.5 烷烃的化学性质,. 诱导效应,因原子电负性的差异或基团极性差异而引起电子沿分子链 向某一方向传递的电子效应。,诱导效应特点
12、：,1、沿键传递,2、短程永久效应,吸电子诱导效应记作I，推电子诱导效应记作+I,如,1.5 烷烃的化学性质,习题：,分析酸性 的原因,1.5 烷烃的化学性质,. 共轭效应:,因电子云密度的差异而引起的电子通过共轭体系沿分子链 向某一方向传递的电子效应。,共轭体系的类型,1.5 烷烃的化学性质,1.5 烷烃的化学性质,吸电子共轭效应记作，推电子共轭效应记作+,如,特点：,长程的、可遍及整个共轭体系的效应,1.5 烷烃的化学性质,. 超共轭效应：,CH s键与p键或轨道之间的共轭,因为109.5跟90差不多，所以可以微弱的肩并肩重叠，,特点：超共轭效应永远是推电子电子效应,1.5 烷烃的化学性质
13、,共轭效应 超共轭效应 诱导效应,自由基只有7个电子，缺电子， 通过共轭把键电子分过来一部分来稳定结构。,1.5 烷烃的化学性质,超共轭效应,有9个CH 的超共轭效应来稳定中间碳的缺电子结构。,总之，在缺电子时需要有基团来补，多电子时需要有基团来分散才稳定.,自由基的稳定性,1.5 烷烃的化学性质,同理可得碳正离子稳定性：,碳负离子稳定性：,1.5 烷烃的化学性质,4、卤代反应的活性和选择性,75% 25%,46% 54%,90% 10%,64% 36%,1.5 烷烃的化学性质,从上面可以看出三种氢反应活性不同,氯代反应,原因：,一、二、三级自由基稳定性顺序决定,1.5 烷烃的化学性质,75% 25%,3% 97%,90% 10%,99%,溴代反应,反应选择性：,反应部位的专一程度,溴代反应比氯代反应选择性好,1.5 烷烃的化学性质,Hammond假设对溴代比氯代选择性好的解释,1.5 烷烃的化学性质,1.5 烷烃的化学性质,当T450时，全部活化了，就没有了选择性，3:1就是3:1,