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第二章 饱和烃烷烃和环烷烃 本章主要内容 烷烃和环烷烃的通式和构造异构 烷烃和环烷烃的命名 烷烃和环烷烃的结构 烷烃和环烷烃的构象 烷烃和环烷烃的物理性质 烷烃和环烷烃的化学性质 烷烃和环烷烃的主要来源和制法 (b)编号 按最低系列原则编号。 使取代基的位置号码尽可能小。 若有多个取代基，逐个比较，直至比出高底为止。 联环：两环以单键或双键相连 两个碳环共用一个碳原子的叫螺环化合物. 共用两个或以上碳原子的叫桥环化合物. 2.3.2 环烷烃的结构与环的稳定性 （2）乙烷交叉式构象与重叠式构象的表示方法 （2）正丁烷的构象势能关系图 （3） 正丁烷的构象分布 高级烷烃的碳链呈锯齿形 2.5 烷烃和环烷烃的物理性质 2.6 烷烃和环烷烃的化学性质 (1) 卤代反应 （2）甲烷的氯代反应机理 本章总结 烷烃 烷烃的命名（习惯和系统命名） 烷烃的异构现象和构象（纽曼投影式） 烷烃的性质（卤代反应） 环烷烃 环烷烃的命名； 环烷烃的反应：三元环的开环加成反应； 会写环己烷的椅式构象，会写取代环己烷稳定构象。 2.6 烷烃和环烷烃的化学性质 （3）卤代反应的取向与自由基的稳定性 2.6 烷烃和环烷烃的化学性质 以1°H 的反应活性为 1，那么： 叔、仲、伯氢在室温时氯代的相对活为5：4：1 叔、仲、伯氢在溴代反应中的相对活为1600：82：1 为什么? 2.6 烷烃和环烷烃的化学性质 * 机理的控速步骤（以氯代为例） DH(反应热) + 7.5 kJ/mol 吸热 －112.9 kJ/mol 放热 控速步骤 2.6 烷烃和环烷烃的化学性质 * 过渡态(Transition State)理论 在化学反应中，反应物相互接近，总是先达到一势能最高点（活化能，相应结构称为过渡态），然后再转变为产物。 例：机理步骤(2) 过渡态 势能增加 势能降低 势能最高 2.6 烷烃和环烷烃的化学性质 * 自由基的稳定性 2.6 烷烃和环烷烃的化学性质 * 2o 自由基 较易生成 3o 自由基 较易生成 自由基的相对稳定性：3o 2o 1o 1o 自由基 较难生成 1o 自由基 较难生成 不同类型自由基的相对稳定性 键离解能（DH） 2.6 烷烃和环烷烃的化学性质 ?X + CH3-H ? CH3 + H-X F Cl Br I 439.3 568.2 431.8 366.1 298.3 -128.9 +7.5 +73.2 +141 H (KJ/mol) Ea (KJ/mol) +4.2 +16.7 +75.3 +141 总反应热 (KJ/moL)：F(-426.8) Cl(-104.6) Br(-30.96) I(53.97) 氟代反应难以控制。 碘代反应一般不用，碘自由基是不活泼的自由基。 氯代和溴代反应常用，氯代比溴化反应快5万倍。 （4） 反应活性与选择性 反应活性为：F2 Cl2 Br2，碘通常不反应 2.6 烷烃和环烷烃的化学性质 2.6.2 氧化反应（1）在空气中燃烧： 2.6 烷烃和环烷烃的化学性质 （2）在催化剂下部分氧化，生成醇、醛、酸等 2.6 烷烃和环烷烃的化学性质 环丁烷的构象 环戊烷的构象 小环化合物的性质活泼，与烯烃性质有些相似 2.3 烷烃和环烷烃的结构 两面角ω 扭转角 单键旋转时，相邻碳上的其他键会交叉成一定的角度，称为两面角。 两面角为0° 时的构象为重叠式构象。 两面角为60° 时的构象为交叉式构象。 ω 2.4.1 乙烷的构象 构象是指有一定构造的分子通过单键的旋转，形成的各原子或原子团在空间的排布。 2.4 烷烃和环烷烃的构象 球棒模型 乙烷的交叉式构象 乙烷的重叠式构象 2.4 烷烃和环烷烃的构象 透视式 锯架式 纽曼式△ 交叉式构象 重叠式构象 透视式，锯架式与纽曼式的画法也适合于其它有机化合物 2.4 烷烃和环烷烃的构象 重叠式、交叉式构象比较 当二个氢原子的间距少于240pm（即二个氢原子的半径和）时，氢原子之间会产生排斥力，从而使分子内能增高，所以重叠式比交叉式内能高。 229 pm 250 pm 2.4 烷烃和环烷烃的构象 优势构象 乙烷分子各种构象的能量曲线 （3）乙烷构象势能关系图 2.4 烷烃和环烷烃的构象 为 主 2.4.2 正丁烷的构象 （1） 正丁烷(C2-C3)的极限构象 (顺叠) (顺错) (反错) (反叠) 2.4 烷烃和环烷烃的构象 2.4 烷烃和环烷烃的构象 构象分布 在达到平衡状态时，各种构象在整个构象中所占的比例称为构象分布。 15 % 15 % 70 %