大学有机化学第四章 链烃和环烃.doc

第四章 链烃和环烃 【目的要求】 1、掌握烷烃的分子结构及同分异构现象、同系列及分子通式、系统命名法、主要化学性质；掌握烯烃的结构、同分异构现象及产生顺反异构的原因和条件、的系统命名法 、主要化学性质；掌握炔烃的结构、同分异构现象、系统命名方法、主要化学性质；掌握二烯烃的分类和命名、结构及其表示方法、共轭二烯烃的主要化学性质；掌握炔烃的结构、同分异构现象、系统命名方法；、主要化学性质；掌握脂环烃的命名、主要化学性质、环己烷及其衍生物的构象。 2、熟悉烷烃的普通命名法及物理性质变化规律；熟悉烯烃、炔烃的物理性质及变化规律；理解单环烷烃的稳定性与环的大小的关系。 3、了解烷烃、烯烃、炔烃的制备方法。 【教学内容】 第一节 烷烃 烷烃是指开链的饱和脂肪烃，即分子中的碳原子都以单键相连，其余价键全部与氢原子结合而成。通式为CnH2n+2 。 一、烷烃的同系列和同分异构现象 结构相同而在分子组成上相差一个或若干个CH2的一系列化合物称为同系列。同系列中的各化合物互称同系物，“CH2”称为系差。 二、烷烃的命名 （一）、普通命名法 （二）、系统命名法 1、直链烷烃的系统命名法是把普通命名法中的 “正”字去掉即是。 2、带支链的烷烃命名原则如下： （1）、选择分子中最长的碳链为主链，根据主链碳原子数目称为某烷。 （2）、如果有几条碳链等长，选择含取代基最多的碳链为主链。 （3）、支链作为取代基。烷基是指烷烃分子中去掉一个氢原子后剩余的部分，通常用R-表示。 （4）、从靠近取代基的一端开始，将主链碳原子用阿拉伯数字编号，将取代基的位次、名称写在母体名称之前，阿拉伯数字与汉字之间用短线“-”隔开。 （5）、若有相同取代基应合并，并用汉字二、三等表示出取代基的数目。取基各位次数字之间要用逗号“，”隔开。 （6）、若主链有几种编号可能，按“最低系列”编号方法。即逐个比较两种编号的取代基位次数字，最先遇到位次较小者为“最低系列”。 （7）、主链上有几种不同取代基时，根据中国化学会制定的有机化学命名原则，取代基在名称中的排列顺序按立体化学中的“次序规则”，将“较优”基团列在后面。 （8）、复杂取代基的编号。从与主链相连的碳原子开始以带“′”的数字编号，以与主链编号相区别。 三、烷烃的结构 根据杂化理论认为碳原子在形成甲烷分子时发生了sp3杂化，所以甲烷分子是正四面体结构。烷烃分子中的碳原子是正四面体结构，因此除乙烷外烷烃分子中的碳原子并不排布在一条直线上，而是以锯齿形或其他可能的形式存在。所以“直链烷烃”仅指不带支链的烷烃。 四、烷烃的构象 （一）、乙烷的构象 由于围绕单键旋转而引起的分子中各原子或基团在空间的不同排列方式称为构象（conformation）。乙烷可以有无数种构象，但它的极端构象只有两种，即重叠式和交叉式。 （二）、丁烷的构象 五、烷烃的物理性质 在常温常压下，C1～C4的直链烷烃是气体；C5～C17的直链烷烃是液体；含18个碳原子以上的直链烷烃是固体。烷烃几乎不溶于水，易溶于有机溶剂。直链烷烃的沸点、熔点都随相对分子质量的增加而升高。在同数碳原子的烷烃异构体中，直链烷烃比支链烷烃的沸点高，并且支链越多，沸点越低。 六、烷烃的化学性质 （一）、卤代反应 烷烃与氯、溴等卤素作用，烷烃中的氢原子能被卤原子取代生成卤代烷，这个反应称为烷烃的卤代反应或卤化反应。 1、甲烷的氯代反应 在漫射光、热或某些催化剂的作用下，甲烷分子中的氢原子可以被氯原子取代，生成一氯甲烷和氯化氢。 生成的一氯甲烷容易继续氯代生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷。 2、其它烷烃的氯代反应 其它烷烃在相似条件下也可以发生氯代反应，但产物更复杂。 3、烷烃和其它卤素的取代反应 4、甲烷卤代反应历程 反应历程是指由反应物至产物所经历的过程。一个反应历程是根据这一反应的许多实验事实，总结归纳作出的理论假设。这种假设必须符合并能说明已经发生的实验事实。 （1）、甲烷氯代反应机制 甲烷的卤代反应历程是自由基取代反应历程。 (2)、 甲烷卤代反应中的能量变化 (二)、 氧化反应 烷烃可以燃烧，生成二氧化碳和水，并放出大量热， 七、烷烃的制备 （一）、武兹（A.Wurtz）反应 卤代烷与金属钠作用生成烷烃的反应称为武兹反应。 （二）、科瑞（E.J.Cory）—郝思（H.House）反应 该反应由二烷基铜锂和卤代烷作用生成烷烃、烷基铜和卤化锂 。 八、常用烷烃 第二节 烯 烃 分子中含有碳碳双键的碳氢化合物称为烯烃。烯烃比同碳数的烷烃少两个氢原子，是不饱和烃，其通式为CnH2n。 一、烯烃的结构 最简单的烯烃是乙烯（CH2=CH2），乙烯分子中的两个碳原子和四个氢原子都在同一平面上。 二、烯烃的同分异构 （一