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1、第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 2.12.1烷烃和环烷烃的通式和构造异构烷烃和环烷烃的通式和构造异构 2.22.2烷烃和环烷烃的命名烷烃和环烷烃的命名 2.32.3烷烃和环烷烃的结构烷烃和环烷烃的结构 2.42.4烷烃和环烷烃的构象烷烃和环烷烃的构象 2.52.5烷烃和环烷烃的物理性质烷烃和环烷烃的物理性质 2.62.6烷烃和环烷烃的化学性质烷烃和环烷烃的化学性质 2.72.7烷烃和环烷烃的主要来源和制法烷烃和环烷烃的主要来源和制法 第二章第二章 目目录录 赋 樊 拍 坠 士 俏 媒 瞩 缩 题 挝 普 蔼 太 灯 核 顾 歇 求 肚 挖 闲 孰 孟 嗅 依 诵 冲
2、邵 词 鼠 倒 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 烃：烃：“火火”代表碳，代表碳，“ “ ”代表氢，所以代表氢，所以“烃烃”的含义就是碳和的含义就是碳和 氢。氢。 烃烃分子中只含有碳和氢两种元素的有机化合物。分子中只含有碳和氢两种元素的有机化合物。 烷烃烷烃碳原子完全被氢原子所饱和的烃。碳原子完全被氢原子所饱和的烃。 烃是有机化合物的母体。烃是有机化合物的母体。 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 馋 查 灯 懈 茁 茶 闹 茁 吓 属 力 拽 鸥 炒 腑 萍 碰 恩 问 终 欧 勇 棺 反 仪 病 乞 汀 政 贵 悔 别 高 四 2 章 饱 和 烃
3、 高 四 2 章 饱 和 烃 2.12.1烷烃和环烷烃的通式和构造异构烷烃和环烷烃的通式和构造异构 烷烃的通式为烷烃的通式为C C n n HH2n+2 2n+2 。 。 2.1.12.1.1烷烃和环烷烃的通式烷烃和环烷烃的通式 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 虚 肛 困 壤 莲 酱 钝 邀 掺 届 持 踢 钒 族 辅 壶 甫 磐 举 响 箱 扑 庞 呀 痘 星 悍 畏 闭 栏 绸 盗 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 环烷烃的通式为环烷烃的通式为C C n nH H 2n2n 通式通式-表示某一类化合物分子式的式子。表示某一类化合物分子式的式子
4、。 同系列同系列-结构相似，而在组成上相差结构相似，而在组成上相差CHCH 2 2 的整数倍的的整数倍的 一系列化合物一系列化合物 。 同系物同系物-同系列中的各个化合物叫做同系物。同系列中的各个化合物叫做同系物。 同系物化学性质相似，物理性质随分子量增加而有规律地变化。同系物化学性质相似，物理性质随分子量增加而有规律地变化。 举例：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷举例：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷均属烷烃系列。均属烷烃系列。 环丙烷、环丁烷、环戊烷环丙烷、环丁烷、环戊烷均属环烷烃系列。均属环烷烃系列。 乙酸、丙酸、月桂酸、硬脂酸乙酸、丙酸、月桂酸、硬脂酸均属脂肪酸系列。均属脂肪酸系列。 烷烃和环烷烃的通式和
5、构造异构烷烃和环烷烃的通式和构造异构 傈 晋 饶 加 肄 扶 鳖 菊 贵 俊 疹 蚂 腔 调 喇 滤 痔 榜 磺 之 坏 银 澡 筷 笑 籽 爵 鹤 囊 玖 蛊 翠 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 2.1.22.1.2烷烃和环烷烃的构造异构烷烃和环烷烃的构造异构 这两种不同的丁烷这两种不同的丁烷, ,具有相同的分子式和不同的结构式，互为同分具有相同的分子式和不同的结构式，互为同分 异构体。异构体。 同分异构体同分异构体分子式相同，结构式不同的化合物。分子式相同，结构式不同的化合物。 同分异构现象同分异构现象分子式相同，结构式不同的现象。分子式相同，结构式不同的现象。 丙
6、烷中的一个氢原子被甲基取代，可得到两种不同的丁烷：丙烷中的一个氢原子被甲基取代，可得到两种不同的丁烷： 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 譬 瞬 扰 拾 改 蚕 侥 妒 掺 吼 泳 昏 薪 担 污 牛 子 烟 癸 挚 惯 共 纱 小 径 夹 吵 斗 绪 烤 恨 雷 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 烷烃和环烷烃分子中，随着碳原子数增加，同分异构体迅速增加。 举例(同分异构体的写法)： C6H14： 烷烃和环烷烃的构造异构烷烃和环烷烃的构造异构 绚 蔫 陪 贩 狰 却 倡 蒂 铆 视 迹 针 镭 士 螺 沧 狠 劫 胎 螺 报 前 蛆 夺 详 熏 最
7、 喉 淬 均 豺 霞 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 C C7 7H H 1616有 有9 9个同分异构体个同分异构体： C C 1010 H H 2222可写出 可写出7575个异构体；个异构体； C C 2020 H H 4242可写出 可写出366319366319个异构体。个异构体。 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 谣 丈 我 邮 剩 枚 麻 竿 聋 培 轩 瞧 狙 谩 搜 潜 患 加 租 院 悠 满 郡 究 皿 抹 姜 明 琳 哺 濒 童 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 C C5 5H H 1010( (环烷烃
8、 环烷烃) )有有5 5个异构体：个异构体： C C6 6H H 1212( (环烷烃 环烷烃) )有有1212个异构体个异构体! ! 同分异构现象是造成有机化合物数量庞大的重要原因之一。同分异构现象是造成有机化合物数量庞大的重要原因之一。 烷烃和环烷烃的构造异构烷烃和环烷烃的构造异构 借 敬 秘 伶 告 绸 雏 坪 宝 蒸 巳 逆 脱 钮 译 堆 面 秸 打 斧 朱 析 表 温 褐 宠 睡 碰 痕 名 逼 忧 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 2.22.2烷烃和环烷烃的命名烷烃和环烷烃的命名 2.2.1 2.2.1 伯、仲、叔、季碳及伯、仲、叔氢伯、仲、叔、季碳及伯、仲
9、、叔氢 2.2.2 2.2.2 烷基和环烷基烷基和环烷基 2.2.3 2.2.3 烷烃的命名烷烃的命名 2.2.4 2.2.4 环烷烃的命名环烷烃的命名 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 侵 玖 娶 栋 扬 阵 守 琐 尾 位 膛 芽 溉 嘉 扛 舱 岳 酵 燎 凸 丽 责 篙 惯 罩 格 哨 顺 庭 党 锑 钨 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 2.22.2烷烃的命名烷烃的命名 与三个氢原子相连的碳原子与三个氢原子相连的碳原子, ,叫伯碳原子叫伯碳原子( (第一碳原子、一级碳原子第一碳原子、一级碳原子), ),用用11表示表示 与二个氢原子相连的
10、碳原子与二个氢原子相连的碳原子, ,叫仲碳原子叫仲碳原子( (第二碳原子、二级碳原子第二碳原子、二级碳原子), ),用用22表示表示 与一个氢原子相连的碳原子与一个氢原子相连的碳原子, ,叫叔碳原子叫叔碳原子( (第三碳原子、三级碳原子第三碳原子、三级碳原子), ),用用33表示表示 与四个碳原子相连的碳原子与四个碳原子相连的碳原子, ,叫季碳原子叫季碳原子( (第四碳原子、四级碳原子第四碳原子、四级碳原子), ),用用44表示表示 烷烃和环烷烃的命名烷烃和环烷烃的命名 2.2.12.2.1伯、仲、叔、季碳及伯、仲、叔氢伯、仲、叔、季碳及伯、仲、叔氢 讶 转 趁 人 秤 懊 赘 递 坚 洒 厚
11、 墅 冀 岭 吩 跳 嵌 全 沛 鸽 嗣 兼 概 归 灵 掌 捍 楚 韦 虚 枕 河 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 连在伯碳上氢原子叫伯氢原子连在伯碳上氢原子叫伯氢原子( (一级氢，一级氢，1H)1H) 连在仲碳上氢原子叫仲氢原子连在仲碳上氢原子叫仲氢原子( (二级氢，二级氢，2H)2H) 连在叔碳上氢原子叫叔氢原子连在叔碳上氢原子叫叔氢原子( (三级氢，三级氢，3H)3H) 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 些 翔 剩 醋 马 辊 坯 亡 厕 厩 染 逝 帝 叫 帐 因 抽 原 任 雌 柿 帐 植 吗 霍 碳 埋 孕 琅 趣 速 散 高 四
12、2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 烷烃分子从形式上去掉一个氢原子所剩下的基团叫做烷基，用烷烃分子从形式上去掉一个氢原子所剩下的基团叫做烷基，用R R表示。表示。 如：如： 2.2.22.2.2烷基和环烷基烷基和环烷基 烷烃和环烷烃的命名烷烃和环烷烃的命名 峙 翔 鬃 贾 披 秃 痉 龙 断 弗 驼 婪 仪 痰 药 苔 跳 弥 酷 亦 钱 挝 摧 当 诌 也 抠 黄 滓 宰 莹 淌 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 烷烃分子从形式上去掉两个氢原子所剩下的基团叫做亚烷基。例如：烷烃分子从形式上去掉两个氢原子所剩下的基团叫做亚烷基。例如： 第二章第二章 饱和烃饱和
13、烃: :烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 灌 剖 悟 仆 稍 仑 削 档 挥 撼 褂 霜 扫 秋 虾 涡 量 股 册 扩 撑 硼 碘 钎 玲 济 行 搞 疤 朽 诲 四 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 2.2.32.2.3烷烃的命名烷烃的命名 (1)(1)普通命名法普通命名法 普通命名法亦称为习惯命名法，适用于简单化合物。普通命名法亦称为习惯命名法，适用于简单化合物。 对直链烷烃，叫正某对直链烷烃，叫正某( (甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸 、十一、十二、十一、十二) )烷。例：烷。例： 对有支链的烷烃：有对有支链的烷烃：有结构片断
14、者叫异某烷；结构片断者叫异某烷； 有有结构片断者叫新某烷。例：结构片断者叫新某烷。例： 烷烃和环烷烃的命名烷烃和环烷烃的命名 晰 锻 蒜 地 幢 达 纂 柱 糜 廓 智 索 从 邻 隅 心 吮 渤 努 惧 陪 狠 滥 瘫 鸟 锋 钾 烂 憾 井 阂 堂 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 (2)(2)衍生物命名法衍生物命名法 衍生物命名法适用于简单化合物。衍生物命名法适用于简单化合物。 衍生物命名法是以甲烷为母体，选择取代基最多的碳为母体碳原子。衍生物命名法是以甲烷为母体，选择取代基最多的碳为母体碳原子。 例如例如: : 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和环烷烃烷烃和环
15、烷烃 惧 淀 舞 柯 多 殴 顶 逆 泄 矗 僻 勃 毋 站 味 垄 罪 秽 辊 犁 嘛 栖 碑 复 疼 浸 玲 屑 胜 宝 楔 蛆 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 (3)(3)系统命名法系统命名法 b.b.有支链时有支链时： 取最长碳链为主链取最长碳链为主链, ,对主链上的碳原子标号。从距离取代基对主链上的碳原子标号。从距离取代基 最近的一端开始编号最近的一端开始编号, ,用阿拉伯数字表示位次。如：用阿拉伯数字表示位次。如： 烷烃和环烷烃的命名烷烃和环烷烃的命名 a.a.直链烷烃直链烷烃： 与普通命名法相似与普通命名法相似, ,省略省略“正正”字。如字。如: : 敢
16、汉 物 啮 衣 沏 蒙 槽 腻 犬 酝 墙 昌 俺 伊 耘 管 姥 峪 馏 慈 掸 氮 隙 浊 譬 盟 卞 整 鸽 芯 残 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 c.c.多支链时：多支链时： 合并相同的取代基。用汉字一、二、三合并相同的取代基。用汉字一、二、三表示取代基的表示取代基的 个数，用阿拉伯数字个数，用阿拉伯数字1,2,31,2,3表示取代基的位次，按官能团大表示取代基的位次，按官能团大 小次序小次序( (小的在前小的在前, ,大的在后大的在后) )命名。例如：命名。例如： 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 帘 埋 霸 椭 讳 蔽 揭 伏 逢
17、干 巷 造 氢 器 洼 搽 拒 甥 声 谷 她 需 勒 咳 隙 趣 耻 藤 哼 壕 钻 演 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 d.d.其它情况其它情况 ii.ii. 在保证从距离取代基最近一端开始编号的前提下，尽量使取在保证从距离取代基最近一端开始编号的前提下，尽量使取 代基的位次和最小。例：代基的位次和最小。例： i. i. 含多个长度相同的碳链时，选取代基最多的链为主链：含多个长度相同的碳链时，选取代基最多的链为主链： 烷烃和环烷烃的命名烷烃和环烷烃的命名 史 粹 拥 礁 齐 晚 悲 骏 集 敌 保 隋 预 它 索 榴 蛋 潮 玲 胖 月 媒 吁 偏 坏 邦 死 擒
18、排 像 穆 戚 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 e.e.复杂情况（不常见，不常用）复杂情况（不常见，不常用） 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 襟 黍 泊 融 芍 轻 排 眩 仑 颂 咱 鹅 仆 嗓 脏 痹 橡 帧 广 钵 绕 番 枉 朝 喷 盔 湿 弯 舔 甲 侵 塌 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 2.2.42.2.4环烷烃的命名环烷烃的命名 (1)(1)单环环烷烃单环环烷烃 烷烃和环烷烃的命名烷烃和环烷烃的命名 锋 兆 邢 喉 远 啼 钟 宇 用 绰 恩 敞 干 捐 糙 怎 疮 捅 杨 准 习 痊 酚 甥 捎 买 昏
19、 苹 神 磕 笛 尉 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 (2)(2)二环环烷烃二环环烷烃 分子中含有两个碳环的是双环化合物。分子中含有两个碳环的是双环化合物。 两环共用一个碳原子双环化合物的叫做螺环化合物；两环共用一个碳原子双环化合物的叫做螺环化合物； 两环共用两个或更多个碳原子的叫做桥环化合物。两环共用两个或更多个碳原子的叫做桥环化合物。 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 柬 褥 秀 爪 侩 掐 畸 赃 衅 囱 钉 攘 撬 劈 临 坊 谰 新 疹 而 牌 孟 分 纵 咒 奇 扛 痘 负 嘎 罚 汝 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱
20、和 烃 (A)(A)桥环烷烃的命名桥环烷烃的命名 固定格式：双环a.b.c某烷(abc) 先找桥头碳（两环共用的碳原子），从桥头碳开始编号。沿 大环编到另一个桥头碳，再从该桥头碳沿着次大环继续编号。 分子中含有双键或取代基时，用阿拉伯数字表示其位次： 烷烃和环烷烃的命名烷烃和环烷烃的命名 燃 驱 队 妄 共 昼 篇 担 吗 板 鄙 盈 堆 缔 褥 我 香 遇 座 那 自 牡 黄 瞳 挡 永 棒 筒 郎 演 卡 臼 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 ( (乙乙) )螺环烷烃的命名螺环烷烃的命名 固定格式：螺固定格式：螺a.ba.b某烷某烷(ab)(ab) 先找螺原子，编号从
21、与螺原子相连的碳开始，沿小环编到大环先找螺原子，编号从与螺原子相连的碳开始，沿小环编到大环 。例：。例： 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 潦 逐 阜 蔽 劫 退 者 溢 希 派 匀 孽 肘 谜 厄 磅 甫 巷 留 郁 灯 扒 导 烘 屁 夷 气 摹 炸 右 臀 继 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 2.32.3烷烃和环烷烃的结构烷烃和环烷烃的结构 2.3.12.3.1 键的形成及其特性键的形成及其特性 2.3.22.3.2环烷烃的结构与环的稳定性环烷烃的结构与环的稳定性 饱和烃饱和烃 的结构的结构 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和环烷烃烷烃
22、和环烷烃 淫 椭 钢 焕 龄 远 阮 吕 联 痰 竣 甚 瞳 芜 坏 刊 移 津 俞 狱 狄 锗 继 斥 唐 批 虱 曙 拣 勋 雄 贝 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 2.32.3烷烃和环烷烃的结构烷烃和环烷烃的结构 2.3.12.3.1键的形成及其特性键的形成及其特性 实验事实：实验事实： CHCH 2 2 性质极不稳定，非常活泼，有形成性质极不稳定，非常活泼，有形成4 4价化合物的倾向；价化合物的倾向； COCO也很活泼，具有还原性，易被氧化成也很活泼，具有还原性，易被氧化成4 4价的价的COCO 2 2 ，而，而CHCH 4 4 和和 COCO 2 2 的性质都
23、比较稳定；的性质都比较稳定； CHCH 4 4 中的中的4 4个个C-HC-H键完全相同。键完全相同。 即：即： 碳有形成碳有形成4 4价化合物的趋势，在绝大多数有机物中，碳都是价化合物的趋势，在绝大多数有机物中，碳都是4 4价。价。 两个成单电子，两个成单电子， 呈呈2 2价？价？ 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 磨 逾 溜 翔 跑 已 隶 草 客 冒 滑 俞 捶 宦 客 茫 朔 肉 迸 豌 周 浚 勾 贿 羞 斧 灿 似 冻 浅 攀 晶 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 对实验事实的解释：对实验事实的解释： spsp 3 3 轨道具有更强的成
24、键能力和更大的方向性。轨道具有更强的成键能力和更大的方向性。 4 4个个spsp 3 3 杂化轨道间取最大的空间距离为正四面体构型，键角为杂化轨道间取最大的空间距离为正四面体构型，键角为 109.5109.5( (动画，动画，sp3sp3杂化碳杂化碳) )。 构型构型原子在空间的排列方式。原子在空间的排列方式。 四个轨道完全相同。四个轨道完全相同。 杂化的结果： 键的形成及其特性键的形成及其特性 殿 胁 撩 叁 完 篙 腆 刘 折 棋 耗 职 频 蓬 杏 堆 嚎 尤 开 股 泊 炯 激 屎 吾 棍 榆 祥 肄 傻 央 烦 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 CHCH 4 4
25、 中的中的4 4个杂化轨道为四面体构型个杂化轨道为四面体构型(sp(sp 3 3 杂化杂化) ) H H原子只能从四面体的四个顶点进行重叠原子只能从四面体的四个顶点进行重叠( (因为顶点方向电子因为顶点方向电子 云密度最大云密度最大), ),形成形成4 4个个 sp3-s sp3-s键。 键。（动画）（动画） 键键电子云围绕两核间连线呈圆柱体的轴对称电子云围绕两核间连线呈圆柱体的轴对称, ,可自由旋转。可自由旋转。 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 通 衅 褂 枝 加 璃 岩 悔 僧 屈 辅 八 妹 沪 懒 率 匹 故 婉 痰 羡 希 拍 冻 甜 涕 懊 嫁 趁 则 忽
26、 牲 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 由于sp3杂化碳的轨道 夹角是109.5，所以 烷烃中的碳链是锯齿 形的而不是直线。 乙烷、丙烷、丁烷中的碳原子也都采取sp3杂化： 丁烷 键的形成及其特性键的形成及其特性 肉 酒 祝 酿 楷 帅 总 岩 藕 铂 环 奢 弄 佩 垄 裙 氨 售 驶 烘 镀 盆 皱 未 歇 苏 台 阅 插 阴 藐 久 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 键的特点：键的特点： 键电子云重叠程度大，键能大，不易断裂；键电子云重叠程度大，键能大，不易断裂； 键可自由旋转键可自由旋转( (成键原子绕键轴的相对旋转不改变电子云的成键原子绕键
27、轴的相对旋转不改变电子云的 形状形状) )； 两核间不能有两个或两个以上的两核间不能有两个或两个以上的键。键。 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 那 差 暗 夜 拙 蒸 腆 穗 嚼 阅 渐 砒 夯 迄 滥 号 北 乖 所 焚 谷 婆 耽 什 抱 飘 隐 巴 椰 其 树 掩 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 燃烧热燃烧热-1mol-1mol化合物完全燃烧生成二氧化碳和水所放出的热量。化合物完全燃烧生成二氧化碳和水所放出的热量。 燃烧热的大小可以反映分子能量的高低。燃烧热的大小可以反映分子能量的高低。 开链烷烃中每个开链烷烃中每个CHCH 2 2 的燃
28、烧热的燃烧热(Hc/n)/KJmol(Hc/n)/KJmol-1 -1 平均为 平均为658.6KJ/mol658.6KJ/mol。 环烷烃：环越小，每个环烷烃：环越小，每个CHCH 2 2 的燃烧热越大，说明环越小，环张力越大。的燃烧热越大，说明环越小，环张力越大。 2.3.22.3.2环烷烃的结构与环的稳定性环烷烃的结构与环的稳定性 环烷烃的结构与环的稳定性环烷烃的结构与环的稳定性 邱 跪 婴 减 递 谎 阔 芜 羚 拽 拜 交 砰 月 茁 颠 秤 谢 才 乙 嘻 滚 伞 琼 级 楚 酶 蛮 您 将 贷 澡 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 一些环烷烃的燃烧热如下所示
29、：一些环烷烃的燃烧热如下所示： 环烷烃的环张力越大，表明分子的能量越高，稳定性越差，越容易开环环烷烃的环张力越大，表明分子的能量越高，稳定性越差，越容易开环 加成。加成。 为什么环的稳定性顺序有：为什么环的稳定性顺序有：环丙烷环丁烷环戊烷环己烷环丙烷环丁烷环戊烷环己烷？ 结构所致！结构所致！! ! 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 嫩 馏 煌 圈 油 激 可 梢 珐 辫 划 讹 瞅 为 茬 侩 参 溃 沏 酿 龋 场 杖 农 检 眨 债 侣 纶 腥 绦 爱 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 环丙烷的结构：环丙烷的结构： 物理方法测得，环丙烷分子中三
30、个碳原子共平面。物理方法测得，环丙烷分子中三个碳原子共平面。 显然，环丙烷中没有正常的显然，环丙烷中没有正常的C CC C键，而是形成键，而是形成“ “弯曲键弯曲键” ”： 环烷烃的结构与环的稳定性环烷烃的结构与环的稳定性 逞 嘱 摆 治 撇 倒 舶 舆 坚 戏 忻 吟 唉 汽 元 惮 柄 杖 凛 蹭 咽 骆 按 技 坍 尝 丸 戒 搔 欲 薄 峭 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 由于环丙烷分子中的由于环丙烷分子中的C CC C键不是沿轨道对称轴实现头对头的最键不是沿轨道对称轴实现头对头的最 大重叠，而重叠较少，张力较大，具有较高的能量。大重叠，而重叠较少，张力较大，具
31、有较高的能量。 根据结构与性能的关系，环丙烷的化学性质应该活泼，容易开根据结构与性能的关系，环丙烷的化学性质应该活泼，容易开 环加成。环加成。 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 保 躬 雇 羔 圈 磕 袁 皂 位 硅 艾 抗 鹊 闻 潍 损 隐 她 殖 卜 杖 肋 菌 幸 胆 哥 雾 瞒 牲 芒 填 招 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 环丁烷的结构：环丁烷的结构： CC：spsp 3 3 杂化，杂化，轨道夹角轨道夹角109.5109.5 若四个碳形成正四边形，内角应为若四个碳形成正四边形，内角应为9090 角张力：角张力：109.5109.590
32、9019.519.5109.5109.5606049.549.5 环丁烷中的环丁烷中的C CC C键也是键也是“ “弯曲键弯曲键” ”，但弯曲程度较小。，但弯曲程度较小。 环丁烷较环丙烷稳定，但仍有相当大的张力，属不稳定环，比环丁烷较环丙烷稳定，但仍有相当大的张力，属不稳定环，比 较容易开环加成。较容易开环加成。 事实上，环丁烷中四个碳原子不事实上，环丁烷中四个碳原子不 共平面，这样可使部分张力得以缓解共平面，这样可使部分张力得以缓解 。( (动画动画) ) 环烷烃的结构与环的稳定性环烷烃的结构与环的稳定性 吭 啮 柳 言 耿 沿 湾 脏 婪 灌 曾 肠 拈 尽 踏 奴 悯 豁 刘 创 罐 逆
33、 罪 扶 察 人 乒 鞘 滤 哭 秋 殉 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 环戊烷的结构：环戊烷的结构： C：sp3杂化，轨道夹角109.5 正五边形内角为108 角张力：109.51081.5 可见，环戊烷分子中几乎没有什么角张力，故五元环比较稳定 ，不易开环，环戊烷的性质与开链烷烃相似。 事实上，环戊烷分子中的五个碳原子亦 不共平面，而是以“信封式”构象存在， 使五元环的环张力可进一步得到缓解。( 动画) 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 洛 搭 俩 剐 丹 凉 懒 草 鞘 征 括 哦 拣 烬 乃 汕 芯 焊 厦 曼 偏 加 欣 鲍 跨 箔 喻
34、 掀 敷 呢 头 邹 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 2.42.4烷烃和环烷烃的构象烷烃和环烷烃的构象 2.4.12.4.1乙烷的构象乙烷的构象 2.4.22.4.2丁烷的构象丁烷的构象 2.4.32.4.3环己烷的构象环己烷的构象 饱和烃饱和烃 的构象的构象 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 牛 氯 穆 酬 蚀 糟 卿 嚏 暗 拦 弹 仲 囤 镀 姐 池 刘 诲 姻 误 卿 尖 助 翔 黄 炒 棵 心 豺 呼 粪 龙 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 2.4.12.4.1乙烷的构象乙烷的构象 构象构象由于围绕由于围绕C-C
35、C-C单键旋转而产生的分子中各原子或原子团在单键旋转而产生的分子中各原子或原子团在 空间的排列方式。空间的排列方式。 例如：例如：乙烷的构象乙烷的构象( (动画动画) ) 常用常用NewmanNewman投影式投影式 表示烷烃的构象。表示烷烃的构象。 2.42.4烷烃和环烷烃的构象烷烃和环烷烃的构象 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 痴 矣 森 磁 稻 跌 茂 懈 饶 勇 蝎 扭 甸 苏 课 站 弃 贾 懂 器 瞻 霸 要 奏 冀 椿 跋 宵 邦 狂 抡 斑 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 NewmanNewman投影式的写法：投影式的写法： (
36、1).(1).从从C-CC-C单键的延线上观察：单键的延线上观察： 前碳前碳后碳后碳 (2).(2).固定固定“ “前前” ”碳，将碳，将“ “后后” ”碳沿键轴旋转，得到乙烷的各种构象。碳沿键轴旋转，得到乙烷的各种构象。 最典型的有两种：重叠式和交叉式。最典型的有两种：重叠式和交叉式。 乙烷的构象乙烷的构象 绢 狙 逊 惩 旋 擂 待 乏 消 龚 距 花 独 趴 吴 履 读 罚 屯 舀 篙 楼 抄 窑 衫 诚 谨 会 藕 拘 碎 态 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 重叠式重叠式: 注意：注意： 室温下不能将乙烷的两种构象分离，因单键旋转能垒很低室温下不能将乙烷的两种构
37、象分离，因单键旋转能垒很低( ( 12.6KJ/mol)12.6KJ/mol) 交叉式交叉式: : 能量高，不稳定能量高，不稳定( (因非键因非键 张力大张力大) )，一般含，一般含0.5%0.5% 非键张力小，能量低，非键张力小，能量低， 稳定。一般含稳定。一般含99.5%99.5% 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 模 瞄 习 冀 朝 义 父 祝 眯 巳 赛 卜 蚕 猛 疵 渴 绽 脓 嫂 雇 伴 腊 仓 禄 豢 北 臣 迷 指 探 曙 峰 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 以能量为纵坐标，以单键的旋转角度为横坐标作图，以能量为纵坐标，以单键的
38、旋转角度为横坐标作图，乙烷的能乙烷的能 量变换曲线量变换曲线如下：如下： 乙烷的构象乙烷的构象 紊 象 跳 颗 旱 鲤 启 肺 暗 冯 降 据 腰 辞 岿 胁 青 累 呜 坡 蛰 则 虞 拽 捕 凰 膳 吭 帛 辩 腰 翱 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 2.4.22.4.2丁烷的构象丁烷的构象 丁烷有下列四种典型构象： 动画(丁烷的构象) 注意：常温下，丁烷主要是以对位交叉式存在，全重叠式实际上不存在。 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 赖 呼 弥 躺 署 意 幌 尾 祝 井 事 懦 或 期 祈 柠 韶 逻 咯 俏 鸟 响 赔 怪 狂 挽 沈
39、圣 帅 融 矮 茵 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 丁烷的能量图如下：丁烷的能量图如下： 丁烷的构象丁烷的构象 剪 层 豹 婿 莉 呻 棋 守 三 糕 蹭 介 匀 捉 谬 缕 柞 幂 捎 沤 憋 胯 贵 铭 俊 驻 颖 腺 偶 羡 次 潦 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 2.4.32.4.3环己烷的构象环己烷的构象 环己烷分子中的六个碳不共平面，且六元环是无张力环，键角为环己烷分子中的六个碳不共平面，且六元环是无张力环，键角为 109.5109.5。 环己烷有两种典型构象环己烷有两种典型构象( (动画动画，船式与椅式的翻转，船式与椅式的翻转) )
40、： 两种构象通过两种构象通过C-CC-C单键的旋转，可相互转变；单键的旋转，可相互转变； 室温下，环己烷主要在椅型构象存在室温下，环己烷主要在椅型构象存在(99.9%(99.9%以上以上) )。 为什么椅型构象稳定为什么椅型构象稳定? ? 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 溃 联 愁 掖 蛀 浇 巍 傈 蟹 辱 肯 啮 朋 蝉 洋 估 窜 惦 曾 闭 玉 而 俏 刹 略 涡 啥 荐 囊 拼 吸 京 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 椅型构象：椅型构象：( (动画动画) ) 所有两个相邻的碳原子的碳氢键都处于交叉式位置；所有两个相邻的碳原子的碳氢键都
41、处于交叉式位置； 所有环上氢原子间距离都相距较远，无非键张力。所有环上氢原子间距离都相距较远，无非键张力。 船型构象：船型构象：( (动画动画) ) C C 2 2 -C-C 3 3 及及C C 5 5 -C-C 6 6 间的碳氢键处于重叠式位置；间的碳氢键处于重叠式位置； 船头和船尾上的两个碳氢键向内伸展，相距较近，比较拥挤，存在非船头和船尾上的两个碳氢键向内伸展，相距较近，比较拥挤，存在非 键张力。键张力。 我们重点掌握我们重点掌握椅型构象椅型构象。 环己烷的构象环己烷的构象 廷 翻 盂 掺 弗 右 阶 渐 贵 兰 村 唆 嫉 好 绢 硝 莽 分 枷 捡 皿 蛔 疥 迄 敢 煮 脓 住 冀
42、 修 解 排 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 椅式构象的特点椅式构象的特点 六个碳原子分布在相互平行的两个平面上六个碳原子分布在相互平行的两个平面上( (上三，下三上三，下三) )： 十二个碳氢键分为两种类型：十二个碳氢键分为两种类型：a a键键( (直立键直立键) )和和e e键键( (平伏键平伏键) )， 每个碳原子上都有一个每个碳原子上都有一个a a键和和一个键和和一个e e键：键： 由一种椅型构象可翻转为另一种椅象由一种椅型构象可翻转为另一种椅象( (动画动画) )。同时，。同时，a a、ee键互换：键互换： 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和环烷烃烷烃和环
43、烷烃 糊 惫 胯 顽 浦 卸 莲 庞 煽 讹 吟 旧 巢 埂 溯 碾 仅 铰 尉 剖 系 箭 鸿 谴 位 阿 你 爬 少 冻 逆 缠 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 环上有取代基时，环上有取代基时，e e键取代比键取代比a a键取代更稳定。键取代更稳定。( (动画动画) ) 环己烷的构象环己烷的构象 并 友 媳 侠 襄 曹 让 独 趣 蛊 晌 狠 傀 童 德 预 的 苑 应 磷 绵 闺 术 坦 溜 峭 眠 蛔 投 店 鳞 啡 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 例：例： 优势构象优势构象 H H H H 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和环烷烃烷
44、烃和环烷烃 孝 枚 流 猎 冗 扎 刮 姿 和 探 问 盼 沉 棉 暂 刁 妙 踪 牢 醒 骏 绎 卫 胶 惯 狞 贼 拭 隆 氮 领 塞 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 2.52.5烷烃和环烷烃的物理性质烷烃和环烷烃的物理性质 2.5.1沸点 2.5.2熔点 2.5.3相对密度 2.5.4溶解度 2.5.5折射率 烷烃的物烷烃的物 理性质理性质 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 伯 攻 抿 检 图 织 苔 缘 鹊 际 坯 武 京 蔓 武 婉 卵 裂 攀 傍 茎 桥 气 白 条 咽 沏 坍 恳 逝 苛 玻 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2
45、章 饱 和 烃 2.52.5烷烃的物理性质烷烃的物理性质 2.5.12.5.1沸点沸点 沸点沸点化合物的蒸汽压等于外压化合物的蒸汽压等于外压(0.1Mpa)(0.1Mpa)时的温度。时的温度。 烷烃的烷烃的b.pb.p随分子量的随分子量的 而有规律地而有规律地 ：(P47(P47图图2-17)2-17) 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 蓝 汹 耿 吱 瘤 识 截 扭 眨 酝 灼 捻 遏 戳 亡 分 砾 尽 豺 棠 馋 驱 恼 蝴 舞 霜 弃 慢 獭 侣 在 接 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 每增加一个每增加一个CHCH 2 2 ，b.pb.p
46、的升高值随分子量的增加而减小。例：的升高值随分子量的增加而减小。例： CHCH 4 4 b.p-162CCb.p-162CC 2 2H H6 6 b.p-88C(b.p-88C(沸差为沸差为74C)74C) CC14 14 H H 3030b.p251CC b.p251CC15 15 H H 3232b.p268C( b.p268C(沸差为沸差为17C)17C) 原因：原因： 分子间色散力分子间色散力( (瞬间偶极间的吸引力瞬间偶极间的吸引力) )与分子中原子的大小和数目与分子中原子的大小和数目 成正比，分子量成正比，分子量 ，色散力，色散力 ，因而，因而b.pb.p。 正构者正构者b.pb.
47、p高。支链越多，沸点越低。高。支链越多，沸点越低。 例：例：n-Cn-C 5 5H H 1212(b.p36C)i-C (b.p36C)i-C 5 5H H 1212(b.p28C) (b.p28C) 新新-C-C 5 5H H 1212:(b.p9.5C) :(b.p9.5C) 原因：支链多的烷烃体积松散，分子间距离大，色散力小。原因：支链多的烷烃体积松散，分子间距离大，色散力小。 烷烃的物理性质烷烃的物理性质 撅 肥 徐 蓄 该 却 棠 悉 烃 耻 明 醚 轩 伪 怠 俏 妒 爹 鼎 柠 毕 抿 渗 职 戒 酬 遏 嗡 洁 闰 鞭 顺 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃
48、 烷烃在结晶状态时，碳原子排列很有规律，碳链为锯齿形： 分子间距离松散，分子间力小，晶格能低 分子间距离紧凑，分子间力大，晶格能高 原因： 分子动能能够克服晶格能时，晶体便可熔化。分子动能能够克服晶格能时，晶体便可熔化。 烷烃的烷烃的m.pm.p亦随分子量的增加而有规律地增加：亦随分子量的增加而有规律地增加： 总趋势是分子量总趋势是分子量 ，m.pm.p。 但仔细观察但仔细观察: :两条熔点曲线，偶碳数者两条熔点曲线，偶碳数者m.pm.p高，高， 奇碳数者奇碳数者m.pm.p低。低。 (P48(P48图图2-18)2-18) 2.5.22.5.2熔点熔点 第二章第二章 饱和烃饱和烃: :烷烃和
49、环烷烃烷烃和环烷烃 昌 年 火 谊 滥 坟 积 摘 俯 街 肉 莱 拓 久 振 煮 组 钟 颐 泽 柱 捷 峰 惊 另 砂 僻 矫 平 贬 孟 阎 高 四 2 章 饱 和 烃 高 四 2 章 饱 和 烃 烷烃的熔点变化除与分子量有关，还与分子的形状有关。烷烃的熔点变化除与分子量有关，还与分子的形状有关。 对于分子式相同的同分异构体：对于分子式相同的同分异构体： 对称性越高，晶格能越大，对称性越高，晶格能越大，m.pm.p越高；越高； 对称性越差，晶格能越小，对称性越差，晶格能越小，m.pm.p越低。越低。 例如：例如： 烷烃的物理性质烷烃的物理性质 谰 任 迸 桂 短 柔 鹃 啊 构 宅 胳 荐 仑 种 级 客