A2烷烃和环烷烃.ppt

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1、第二章第二章 烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃第一节第一节 烷烷 烃烃一一 烷烃的结构烷烃的结构二二 烷烃的命名烷烃的命名四四 烷烃的化学性质烷烃的化学性质五五 烷烃的卤代反应历程烷烃的卤代反应历程第二节第二节 环环 烷烷 烃烃一一 环烷烃的分类环烷烃的分类二二 单环烷烃的命名单环烷烃的命名三三 单环烷烃的结构单环烷烃的结构四四 环烷烃的化学性质环烷烃的化学性质三三 烷烃的物理性质烷烃的物理性质【学习要求学习要求】1.1.了解了解C C原子和原子和H H原子的类型以及烷基。原子的类型以及烷基。4.4.掌握烷烃和环烷烃的化学性质及影响因素。掌握烷烃和环烷烃的化学性质及影响因素。5.5.掌握构象异构和顺反

2、异构产生的原因、特点、命名及掌握构象异构和顺反异构产生的原因、特点、命名及书写。书写。2.2.掌握普通命名法和系统命名法的基本原则，并能熟练掌握普通命名法和系统命名法的基本原则，并能熟练命名烷烃和环烷烃。命名烷烃和环烷烃。3.3.了解同系物沸点、熔点变化规律。了解同系物沸点、熔点变化规律。第一节第一节 烷烷 烃烃 烃烃：由由C C、H H 两种元素组成的化合物两种元素组成的化合物 叫碳叫碳氢化合物，简称烃。根据碳架的形状及碳原氢化合物，简称烃。根据碳架的形状及碳原子间连接的方式分类如下：子间连接的方式分类如下：烃烃脂肪烃脂肪烃脂环烃脂环烃芳香烃芳香烃不饱和脂肪烃（不饱和脂肪烃（烯烃、炔烃、二烯

3、烃）烯烃、炔烃、二烯烃）饱和脂环烃（饱和脂环烃（环烷烃环烷烃）不饱和脂环烃（不饱和脂环烃（环烯烃、环炔烃环烯烃、环炔烃）含苯芳烃（含苯芳烃（萘、蒽、菲萘、蒽、菲）非苯芳烃非苯芳烃饱和脂肪烃（饱和脂肪烃（烷烃烷烃）烷烷 烃烃定义：分子中只含定义：分子中只含 C C、H H 两种元素；两种元素；烃分子中碳原子之间以单键连接，碳原烃分子中碳原子之间以单键连接，碳原 子的其余化合价完全为氢原子所饱和。子的其余化合价完全为氢原子所饱和。通式通式：CnH2n+2+2同系列同系列：具有同一个分子通式，在组成上相差一个或几：具有同一个分子通式，在组成上相差一个或几 个个CHCH2 2的一系列化合物。的一系列化

4、合物。同系物同系物：同系列中的化合物彼此互为同系物。：同系列中的化合物彼此互为同系物。（一）（一）烷烃的同分异构现象烷烃的同分异构现象一一.烷烃的结构烷烃的结构分子式相同而分子式相同而结构结构不同的现象。不同的现象。同分异构同分异构构型构型构造异构构造异构构象构象（键的旋转产生键的旋转产生）立体异构立体异构碳架异构碳架异构位置异构位置异构官能团异构官能团异构互变异构互变异构顺反异构顺反异构（键的不能旋转产生键的不能旋转产生）旋光异构（旋光异构（手性产生手性产生）分子中原子和基团在分子中原子和基团在空间的排布不同空间的排布不同原子的连接方式和顺原子的连接方式和顺序不同序不同 与与一个碳一个碳相连

5、：一级碳原子，或相连：一级碳原子，或伯伯碳（碳（primaryprimary），），用用1 10 0C C表示，一级碳上的氢称一级氢，用表示，一级碳上的氢称一级氢，用1 10 0H H表示。表示。与与两个碳两个碳相连：二级碳原子，或相连：二级碳原子，或仲仲碳（碳（secondarysecondary），），用用2 20 0C C表示，二级碳上的氢称二级氢或仲氢，用表示，二级碳上的氢称二级氢或仲氢，用2 20 0H H表示。表示。与与三个碳三个碳相连：三级碳原子，或相连：三级碳原子，或叔叔碳（碳（tertiarytertiary），），用用3 30 0C C表示，三级碳上的氢称三级氢或叔氢，用表

6、示，三级碳上的氢称三级氢或叔氢，用3 30 0H H表示。表示。与与四个碳四个碳相连：四级碳原子，或相连：四级碳原子，或季季碳（碳（quaternaryquaternary），），用用4 40 0C C表示表示 （二）（二）C C原子和原子和H H原子的种类原子的种类l l 碳原子的四种类型碳原子的四种类型碳原子的四种类型碳原子的四种类型1 1 C C（伯碳，一级碳）（伯碳，一级碳）（伯碳，一级碳）（伯碳，一级碳）primary carbonprimary carbon2 2 C C（仲碳，二级碳）（仲碳，二级碳）（仲碳，二级碳）（仲碳，二级碳）secondary carbonsecondar

7、y carbontertiary carbontertiary carbon3 3 C C （叔碳，三级碳）（叔碳，三级碳）（叔碳，三级碳）（叔碳，三级碳）4 4 C C （季碳，四级碳）（季碳，四级碳）（季碳，四级碳）（季碳，四级碳）quaternary carbonquaternary carbon1 1 H H（伯氢）（伯氢）（伯氢）（伯氢）2 2 H H（仲氢）（仲氢）（仲氢）（仲氢）3 3 H H（叔氢）（叔氢）（叔氢）（叔氢）2 2 C C 1 1 C C 1 1 C C 分析下列化合物所含碳原子种类分析下列化合物所含碳原子种类分析下列化合物所含碳原子种类分析下列化合物所含碳原子种

8、类 碳原子种类的碳原子种类的碳原子种类的碳原子种类的扩展扩展扩展扩展1 1 自由基自由基自由基自由基（伯自由基）（伯自由基）（伯自由基）（伯自由基）2 2 自由基自由基自由基自由基（仲自由基）（仲自由基）（仲自由基）（仲自由基）3 3 自由基自由基自由基自由基（叔自由基）（叔自由基）（叔自由基）（叔自由基）1 1 碳负离子碳负离子碳负离子碳负离子（伯碳负离子）（伯碳负离子）（伯碳负离子）（伯碳负离子）3 3 碳正离子碳正离子碳正离子碳正离子（叔碳正离子）（叔碳正离子）（叔碳正离子）（叔碳正离子）(三三).).构象构象 (comformation)(comformation)和构象异构体和构象异

9、构体 C CC C单键是可以旋转的单键是可以旋转的单键是可以旋转的单键是可以旋转的 单键的旋转使分子中的原子或基团在空间产生不同的排列单键的旋转使分子中的原子或基团在空间产生不同的排列单键的旋转使分子中的原子或基团在空间产生不同的排列单键的旋转使分子中的原子或基团在空间产生不同的排列（构象）（构象）（构象）（构象）不同的构象之间为构象异构关系（一类立体异构现象）不同的构象之间为构象异构关系（一类立体异构现象）不同的构象之间为构象异构关系（一类立体异构现象）不同的构象之间为构象异构关系（一类立体异构现象）乙烷的两种构象乙烷的两种构象构象构象(conformation)(conformation)

10、：原因：原因：由于由于键绕键轴键绕键轴“自由自由”转动，非键合原子或基转动，非键合原子或基团在空间产生不同的排列团在空间产生不同的排列 由于由于单键旋转单键旋转所形成的异构体称所形成的异构体称构象异构体构象异构体 构象异构体的数量构象异构体的数量：无数无数 典型构典型构象：象：根据能量的高低具有代表性的构象根据能量的高低具有代表性的构象 A：构象异构体之间不可能完全分开：构象异构体之间不可能完全分开B：构象异构体之间的转换不需断键构象异构体之间的转换不需断键构象异构体的特点构象异构体的特点：l l 描述立体结构的几种方式描述立体结构的几种方式描述立体结构的几种方式描述立体结构的几种方式透视式透

11、视式透视式透视式锯架式锯架式锯架式锯架式NewmanNewman投影式投影式投影式投影式注意注意注意注意NewmanNewman投影式的写法投影式的写法投影式的写法投影式的写法键电子云排斥，键电子云排斥，键电子云排斥，键电子云排斥，von der waals排斥力，排斥力，内能较高内能较高内能较高内能较高（最不稳定）（最不稳定）（最不稳定）（最不稳定）1.1.乙烷的构象乙烷的构象乙烷的构象乙烷的构象交叉式构象交叉式构象交叉式构象交叉式构象扭曲式构象扭曲式构象扭曲式构象扭曲式构象重叠式构象重叠式构象重叠式构象重叠式构象staggeredstaggeredconformerconformerske

12、wedskewedconformerconformereclipsedeclipsedconformerconformer原子间距离最远原子间距离最远原子间距离最远原子间距离最远内能较低内能较低内能较低内能较低（最稳定）（最稳定）（最稳定）（最稳定）优势构象优势构象（有无数个）（有无数个）（有无数个）（有无数个）小于两个小于两个H 的的von der waals 半半径（径（1.2）之和，）之和，有排斥力有排斥力l l 乙烷构象转换与势能关系图乙烷构象转换与势能关系图乙烷构象转换与势能关系图乙烷构象转换与势能关系图旋转中须克服能垒旋转中须克服能垒扭转张力扭转张力 电子云排斥电子云排斥 相邻两相

13、邻两H间间的的von der waals排排斥力斥力一般情况下一般情况下(T-250oC):单个乙烷分子：绝大部分时间单个乙烷分子：绝大部分时间在稳定构象式上。在稳定构象式上。一群乙烷分子：某一时刻，绝一群乙烷分子：某一时刻，绝大多数分子在稳定的构象式上。大多数分子在稳定的构象式上。2.2.丁烷的构象丁烷的构象丁烷的构象丁烷的构象对位交叉式（对位交叉式（对位交叉式（对位交叉式（antianti）（反交叉式）（反交叉式）（反交叉式）（反交叉式）部分重叠式部分重叠式部分重叠式部分重叠式邻位交叉式邻位交叉式邻位交叉式邻位交叉式（gauchegauche）全重叠式全重叠式全重叠式全重叠式邻位交叉式邻位

14、交叉式邻位交叉式邻位交叉式（gauchegauche）甲基间距离甲基间距离最远最远(最稳定最稳定)较不稳定较不稳定较稳定较稳定甲基间距离最近甲基间距离最近（最不稳定）（最不稳定）l l 丁烷构象转换与势能关系图丁烷构象转换与势能关系图丁烷构象转换与势能关系图丁烷构象转换与势能关系图3.3.其它烷烃的构象其它烷烃的构象其它烷烃的构象其它烷烃的构象规律规律:大基团总是占大基团总是占据对位交叉据对位交叉最稳定最稳定最不稳定最不稳定立体异构体：立体异构体：立体异构体：立体异构体：由原子或基团在由原子或基团在由原子或基团在由原子或基团在空间空间空间空间的排列（或连接）方式不同所产生的的排列（或连接）方式

15、不同所产生的的排列（或连接）方式不同所产生的的排列（或连接）方式不同所产生的异构体（包括异构体（包括异构体（包括异构体（包括构型异构体构型异构体构型异构体构型异构体和和和和构象异构体构象异构体构象异构体构象异构体）n n 立体异构体、构型异构体与构象异构体立体异构体、构型异构体与构象异构体立体异构体、构型异构体与构象异构体立体异构体、构型异构体与构象异构体构型异构体构型异构体构型异构体构型异构体 不可转换不可转换不可转换不可转换 理论上可分离理论上可分离理论上可分离理论上可分离构象异构体构象异构体构象异构体构象异构体 可通过单键旋转转换可通过单键旋转转换可通过单键旋转转换可通过单键旋转转换 一

16、般无法分离一般无法分离一般无法分离一般无法分离见分类见分类二二二二.烷烃的命名烷烃的命名烷烃的命名烷烃的命名l l 取代基（烷基）取代基（烷基）取代基（烷基）取代基（烷基）：烷烃：烷烃：烷烃：烷烃去掉一个氢原子去掉一个氢原子去掉一个氢原子去掉一个氢原子后留下的原子团后留下的原子团后留下的原子团后留下的原子团烷烃烷烃烷烃烷烃烷基烷基烷基烷基n n 普通命名法普通命名法普通命名法普通命名法 用于简单化合物的命名用于简单化合物的命名用于简单化合物的命名用于简单化合物的命名 IUPACIUPAC命名法（系统命名法）命名法（系统命名法）命名法（系统命名法）命名法（系统命名法）（IUPACIUPAC:国际

17、纯粹与应用化学联合会，国际纯粹与应用化学联合会，国际纯粹与应用化学联合会，国际纯粹与应用化学联合会，I Internationalnternational U Unionnion ofof P Pureure andand A Appliedpplied C Chemistryhemistry）l l 一些常见的烷基一些常见的烷基一些常见的烷基一些常见的烷基（1 1）取代基中与主链直接相连的原子按）取代基中与主链直接相连的原子按原子序数原子序数由大由大到小排列，原子序数大的为优先基团。到小排列，原子序数大的为优先基团。H HC CN NO OF FP PS SClClBrBrI Il次序规则次

18、序规则（2 2）若取代基中与主链直接相连的）若取代基中与主链直接相连的第一个原子第一个原子相同，则把相同，则把与与第一个原子第一个原子直接相连的直接相连的其他原子其他原子进行比较，若仍相同，则进行比较，若仍相同，则继续比较，直到有差别为止。继续比较，直到有差别为止。较优基团较优基团与主链直接相连的与主链直接相连的与主链直接相连的与主链直接相连的第一个原子第一个原子第一个原子第一个原子与主链直接相连的与主链直接相连的与主链直接相连的与主链直接相连的其他其他其他其他原子原子原子原子（3 3）含有双键和三键的基团，可以看作是用单键连有两个）含有双键和三键的基团，可以看作是用单键连有两个或三个相同的原

19、子或基团。或三个相同的原子或基团。较优基团较优基团较优基团较优基团比较下列基团的优先顺序（1 1）根据分子中碳原子的总数称为）根据分子中碳原子的总数称为#烷，碳原子数为烷，碳原子数为1-101-10的用的用甲、乙、丙、丁、甲、乙、丙、丁、表示。表示。1010个以上的用中文数字个以上的用中文数字表示。如：十二烷。表示。如：十二烷。（2 2）直链烷烃，名字前加）直链烷烃，名字前加“正正”。链端链端第二个碳原子第二个碳原子上有一个甲基而无其他支链的，名字上有一个甲基而无其他支链的，名字前加前加 “异异”（CHCH3 3）2 2CHCH。链端链端第二个碳原子第二个碳原子上有二个甲基而无其他支链的，名字

20、上有二个甲基而无其他支链的，名字前加前加“新新”。（CHCH3 3）3 3CCHCCH 普通命名法普通命名法普通命名法普通命名法例：例：例：例：中文名中文名中文名中文名英文名英文名英文名英文名甲烷甲烷甲烷甲烷乙烷乙烷乙烷乙烷丙烷丙烷丙烷丙烷methanemethaneethaneethane 碳原子数目碳原子数目碳原子数目碳原子数目 +烷烷烷烷 碳原子数为碳原子数为碳原子数为碳原子数为110110用天干用天干用天干用天干（甲、乙、丙、（甲、乙、丙、（甲、乙、丙、（甲、乙、丙、壬、壬、壬、壬、癸）表示癸）表示癸）表示癸）表示C1C2C3propanepropane碳原子数为碳原子数为碳原子数为碳

21、原子数为1010以上时用以上时用以上时用以上时用中文数字中文数字表示表示。如：十二烷如：十二烷 异构词头用词头异构词头用词头异构词头用词头异构词头用词头“正正正正”、“异异异异”和和和和“新新新新”等区分等区分等区分等区分 相应的英文词头为相应的英文词头为相应的英文词头为相应的英文词头为 n n-(normal)(normal)、isoiso和和和和neoneo（注意不加（注意不加（注意不加（注意不加“-”）中文名中文名中文名中文名英文名英文名英文名英文名正正正正丁烷丁烷丁烷丁烷异异异异丁烷丁烷丁烷丁烷正正正正戊烷戊烷戊烷戊烷异异异异戊烷戊烷戊烷戊烷新新新新戊烷戊烷戊烷戊烷n n-butbut

22、aneaneisoisobutbutaneanen n-pentpentaneaneisoisopentpentaneaneneoneopentpentaneaneC4C5 系统命名法系统命名法(IUPAC)IUPAC)：（1 1）选主链选主链，碳链，碳链最长最长，支链，支链最多最多。（2 2）定基位定基位，有多个排序时有多个排序时遵循遵循“最低系列原则最低系列原则”(最最先遇到位次较低的取代基为最低系列），先遇到位次较低的取代基为最低系列），有多个最低有多个最低系列时系列时，按，按“次序规则次序规则”使使较优基团较优基团位次较大。位次较大。(3)(3)书写时，标明取代基的位次，名称，且按优先

23、次序书写时，标明取代基的位次，名称，且按优先次序书写书写。l l 例例例例最长链为主链最长链为主链取代基编号数最小取代基编号数最小取代基最多的链为主链取代基最多的链为主链小基团排在前面（英文小基团排在前面（英文以字母顺序排列）以字母顺序排列）l l 练习练习练习练习2 2，6 6二甲基二甲基-3-3，6 6二乙基壬烷二乙基壬烷写出写出 3 3甲基甲基8 8乙基乙基6 6氯十一烷的结构式氯十一烷的结构式l l 化合物性质的两个方面化合物性质的两个方面化合物性质的两个方面化合物性质的两个方面物理性质物理性质物理性质物理性质 物态：物态：物态：物态：气体？气体？气体？气体？液体液体液体液体？固体？固

24、体？固体？固体？沸点（沸点（沸点（沸点（b.p.b.p.）熔点（熔点（熔点（熔点（m.p.m.p.）密度（比重）密度（比重）密度（比重）密度（比重）溶解度：溶解度：溶解度：溶解度：水中溶解度？水中溶解度？水中溶解度？水中溶解度？有机溶剂中？有机溶剂中？有机溶剂中？有机溶剂中？折光率折光率折光率折光率 化学性质：化学性质：化学性质：化学性质：有机化学反应有机化学反应有机化学反应有机化学反应（重点）（重点）（重点）（重点）三三 烷烃的物理性质烷烃的物理性质1物态物态 常温、常压(0.1MPa)C5C16：液态液态C1C4：气态气态C17：固态固态2 2 沸点（沸点（b.p）随分子质量的增加而增高，

25、但高级烷烃沸点差较小，难以随分子质量的增加而增高，但高级烷烃沸点差较小，难以分离。在同分异构体中分离。在同分异构体中 ，分子中支链增多，分子中支链增多 ，分子间距增大，分子间距增大，分子间作用力分子间作用力减少，沸点降低减少，沸点降低 。分子间作用力分子间作用力b.pb.pMM支链少支链少 3 3 熔点熔点(m.p)(m.p)随分子质量的增加而增高随分子质量的增加而增高 ，熔点高低与，熔点高低与分子间作用力分子间作用力、分子在分子在晶格中的排列有关晶格中的排列有关。分子对称性高，排列比较整齐，分子间作用力大，。分子对称性高，排列比较整齐，分子间作用力大，熔点高熔点高 。偶数碳原子的烷烃比含奇数

26、碳原子的烷烃熔点升高值大，两者偶数碳原子的烷烃比含奇数碳原子的烷烃熔点升高值大，两者形成两条熔点曲线形成两条熔点曲线 。对同分异构体，分子的对称性越高，分子排列。对同分异构体，分子的对称性越高，分子排列越紧密有序，熔点越高。越紧密有序，熔点越高。M，m.pm.p 4 4 相对密度：相对密度：分子量分子量，密度，密度 支链支链，密度，密度 5 5 溶解度：溶解度：易溶于非极性的有机溶剂，不溶于极性溶剂易溶于非极性的有机溶剂，不溶于极性溶剂但但1 1 C H C H电负性电负性电负性电负性 2.5 2.22.5 2.2l l 烷烃的结构烷烃的结构烷烃的结构烷烃的结构 l l 一般情况下烷烃化学性质

27、一般情况下烷烃化学性质一般情况下烷烃化学性质一般情况下烷烃化学性质不活泼、耐酸碱不活泼、耐酸碱不活泼、耐酸碱不活泼、耐酸碱（常用作低极性溶（常用作低极性溶（常用作低极性溶（常用作低极性溶 剂，如正己烷、正戊烷、石油醚等）剂，如正己烷、正戊烷、石油醚等）剂，如正己烷、正戊烷、石油醚等）剂，如正己烷、正戊烷、石油醚等）l l 烷烃可与卤素发生烷烃可与卤素发生烷烃可与卤素发生烷烃可与卤素发生自由基取代反应自由基取代反应自由基取代反应自由基取代反应（烷烃的重要反应）（烷烃的重要反应）（烷烃的重要反应）（烷烃的重要反应）spsp3 3 杂化杂化杂化杂化已饱和已饱和已饱和已饱和不能加成不能加成不能加成不能

28、加成低极性共价键低极性共价键低极性共价键低极性共价键H H不易被置换不易被置换不易被置换不易被置换四四烷烃的化学性质烷烃的化学性质1.1.甲烷的卤代反应甲烷的卤代反应甲烷的卤代反应甲烷的卤代反应 l l 甲烷的氯代反应甲烷的氯代反应甲烷的氯代反应甲烷的氯代反应反应特点反应特点反应特点反应特点:(1)(1)(1)(1)反应需光照或加热。反应需光照或加热。反应需光照或加热。反应需光照或加热。(2)(2)(2)(2)光照时吸收一个光子可产生几千个氯甲烷（反应有引发过程）。光照时吸收一个光子可产生几千个氯甲烷（反应有引发过程）。光照时吸收一个光子可产生几千个氯甲烷（反应有引发过程）。光照时吸收一个光子

29、可产生几千个氯甲烷（反应有引发过程）。l l 甲烷与其它卤素的反应甲烷与其它卤素的反应甲烷与其它卤素的反应甲烷与其它卤素的反应反应速率反应速率反应速率反应速率:F F2 2 Cl Cl2 2 Br Br2 2 I I2 2 （不反应）（不反应）（不反应）（不反应）F F2 2 ：反应过分剧烈、较难控制反应过分剧烈、较难控制反应过分剧烈、较难控制反应过分剧烈、较难控制ClCl2 2 ：正常（常温下可发生反应）：正常（常温下可发生反应）：正常（常温下可发生反应）：正常（常温下可发生反应）BrBr2 2 ：稍慢（加热下可发生反应）：稍慢（加热下可发生反应）：稍慢（加热下可发生反应）：稍慢（加热下可发

30、生反应）I I2 2 ：不反应。即使反应不反应。即使反应不反应。即使反应不反应。即使反应,其逆反应易进行其逆反应易进行其逆反应易进行其逆反应易进行主要讨论的内容主要讨论的内容1.1.有机反应的类型有机反应的类型离子型反应离子型反应由共价键异裂成离子而引起的反应。由共价键异裂成离子而引起的反应。自由基反应自由基反应 由自由基而引起的反应。由自由基而引起的反应。五五 烷烃的卤代反应历程烷烃的卤代反应历程自由基的稳定性顺序：自由基的稳定性顺序：叔自由基叔自由基仲自由基仲自由基伯自由基伯自由基甲基自由基甲基自由基 异裂异裂均裂均裂烷烃上烷烃上H原子的活性顺序：原子的活性顺序：叔叔H仲仲H伯伯H甲基甲基

31、H 根据解离能解释自由基的稳定性及根据解离能解释自由基的稳定性及H H的活性的活性自由基的能量越高越不稳定，自由基的能量越高越不稳定，C-HC-H断键所需能量越低，断键所需能量越低，该该H H越活泼越活泼2.2.卤代反应机理：卤代反应机理：实验事实实验事实：CHCH4 4、ClCl2 2混合物在黑暗中长期保存，不反应混合物在黑暗中长期保存，不反应。CHCH4 4经光照后与经光照后与ClCl2 2混合，也不反应混合，也不反应。ClCl2 2经光照后，迅速在黑暗中与经光照后，迅速在黑暗中与CHCH4 4混合，反应立即发混合，反应立即发 生。生。实验事实告诉我们：实验事实告诉我们：烷烃的卤代反应是从

32、烷烃的卤代反应是从ClCl2 2的光照开始的。的光照开始的。光提供的能量：330kJ/mol Cl-Cl 断键能量：242.4kJ/mol C-H C-H 断键能量断键能量:435 kJ/mol:435 kJ/moll l 甲烷的甲烷的甲烷的甲烷的氯代氯代氯代氯代反应机理的表达反应机理的表达反应机理的表达反应机理的表达自由基型自由基型自由基型自由基型链反应（链反应（链反应（链反应（chain reactionchain reaction）自由基自由基自由基自由基中间体中间体中间体中间体n n 过渡态过渡态过渡态过渡态(Transition StateTransition State)理论理论理

33、论理论在化学反应中，反应物相互接近，总是先达到一势能最高点在化学反应中，反应物相互接近，总是先达到一势能最高点在化学反应中，反应物相互接近，总是先达到一势能最高点在化学反应中，反应物相互接近，总是先达到一势能最高点（活化能活化能活化能活化能，相应结构称为，相应结构称为，相应结构称为，相应结构称为过渡态过渡态过渡态过渡态），然后再转变为产物。），然后再转变为产物。），然后再转变为产物。），然后再转变为产物。例：机理步骤例：机理步骤例：机理步骤例：机理步骤(2)(2)(2)(2)过渡态过渡态过渡态过渡态势能增加势能增加势能降低势能降低过渡态过渡态过渡态过渡态：反应物转变为产物的中间状态，反应物转变

34、为产物的中间状态，反应物转变为产物的中间状态，反应物转变为产物的中间状态，（推测的）势能最高处推测的）势能最高处推测的）势能最高处推测的）势能最高处 的原子排列，的原子排列，的原子排列，的原子排列，无法测得。无法测得。无法测得。无法测得。中间体：中间体：中间体：中间体：反应中生成的寿命较短的分子、离子或自由基，反应中生成的寿命较短的分子、离子或自由基，反应中生成的寿命较短的分子、离子或自由基，反应中生成的寿命较短的分子、离子或自由基，中间体中间体中间体中间体 一般很活泼，但可通过实验方法观察到。一般很活泼，但可通过实验方法观察到。一般很活泼，但可通过实验方法观察到。一般很活泼，但可通过实验方法

35、观察到。对比对比对比对比势能最高势能最高l l 甲烷氯代的势能变化图甲烷氯代的势能变化图甲烷氯代的势能变化图甲烷氯代的势能变化图过渡态过渡态过渡态过渡态:势能最高势能最高处的原子排列，处的原子排列，Ea：活化能：活化能 D DH:反应热反应热l l 机理的决速步骤机理的决速步骤机理的决速步骤机理的决速步骤（以氯代为例）（以氯代为例）（以氯代为例）（以氯代为例）D D D DH H(反应热反应热反应热反应热)+7.5 kJ/mol吸热吸热112.9 kJ/mol放热放热决速步骤决速步骤决速步骤决速步骤 2 2 氧化反应：氧化反应：烷烷烃烃在在高高温温和和空空气气中中燃燃烧烧，生生成成二二氧氧化化

36、碳碳和和水水，并并放出大量的热。放出大量的热。注注:烷烃与空气以一定比例混合后会发生爆炸，烷烃与空气以一定比例混合后会发生爆炸，这就是煤矿常见的瓦斯爆炸。这就是煤矿常见的瓦斯爆炸。第二节第二节 环烷烃环烷烃(cycloalkane)(cycloalkane)一一 环烷烃的分类及命名环烷烃的分类及命名 螺环烃螺环烃(两个碳环共用两个碳环共用1 1个个C)C)；稠环烃稠环烃(两个或两个以上两个或两个以上苯环苯环共用两个相邻共用两个相邻C)C)桥环烃桥环烃(两个或两个以上两个或两个以上碳环碳环共用两个以上共用两个以上C)环烷烃：分子中具有碳环结构的烷烃环烷烃：分子中具有碳环结构的烷烃（一）环烷烃的分

37、类（一）环烷烃的分类 根据碳环的数目分类根据碳环的数目分类单环烷烃单环烷烃多环烷烃多环烷烃小环小环(C(C3 3C C4 4)；普通环普通环(C(C5 5C C7 7)；中环中环(C(C8 8C C1111)；大环大环(C(C1212)。螺环烃螺环烃稠环烃稠环烃桥环烃桥环烃（二）二）单环烷烃的构造异构和命名单环烷烃的构造异构和命名命名命名以碳环为母体，环上侧链为取代基，根据成环以碳环为母体，环上侧链为取代基，根据成环碳原子的数目称碳原子的数目称“环环#烷烷”。一个取代基时一个取代基时称称#基环基环#烷烷多个取代基时多个取代基时从较小的原子或基团开始，遵循从较小的原子或基团开始，遵循最最低系列原

38、则低系列原则编号。编号。有多个最低系列时，使较优基团位有多个最低系列时，使较优基团位次较大。次较大。1 1，2-2-二甲基二甲基-1-1-乙基环丙烷乙基环丙烷 正确正确1 1，2-2-二甲基二甲基-2-2-乙基环丙烷乙基环丙烷 错误错误不饱和键位次最小不饱和键位次最小练习：1-甲基甲基-3-乙基乙基-4氯氯环己烷环己烷1-甲基甲基-2-乙基乙基-5-异丙基环己烷异丙基环己烷反反-1-甲基甲基-3-乙基环己烷乙基环己烷注：当环上有复杂的取代基时，碳环作为取代基注：当环上有复杂的取代基时，碳环作为取代基三三单环烷烃的结构单环烷烃的结构角张力角张力:实际键角偏离正常键角而使分子产生的张力实际键角偏离

39、正常键角而使分子产生的张力 （一）（一）单环烷烃的结构单环烷烃的结构扭转张力扭转张力:相邻相邻C C上的上的H H原子间因距离太近而产生的斥力原子间因距离太近而产生的斥力 由此可见：由此可见：(1)(1)键的键的重叠程度小重叠程度小，稳定性，稳定性 。(2)(2)电子云分布在电子云分布在两核连线的外侧两核连线的外侧，增加了试剂进攻的，增加了试剂进攻的可能性，故具有可能性，故具有不饱和烯烃不饱和烯烃的性质。的性质。（二）（二）单环烷烃的立体异构单环烷烃的立体异构顺反异构顺反异构由于两个成环碳原子上所连接的不同原由于两个成环碳原子上所连接的不同原子或基团在空间的子或基团在空间的排列（分布）不同排列

40、（分布）不同而形成不同构型而形成不同构型化合物的异构现象。化合物的异构现象。顺式顺式反式反式顺反异构产生的原因：顺反异构产生的原因：键键不能旋不能旋转转 顺反异构体的特点：顺反异构体的特点：为不同物质，转换需断键为不同物质，转换需断键环己烷的构象异构环己烷的构象异构环己烷中C-C键在环不破裂的情况下，可发生协同扭转，产生无数构象。典型构象典型构象:船式构象（能量最高）船式构象（能量最高）椅式构象椅式构象（能量最低）优势构象（能量最低）优势构象环己烷的椅式构象环己烷的椅式构象环己烷的船式构象环己烷的船式构象范德华张力：原子间由于距离太近范德华张力：原子间由于距离太近(a键键2.甲基甲基H与与C3

41、、C5直立直立H距离距离远远不存在范德华力不存在范德华力多取代环己烷的优势构象多取代环己烷的优势构象1，2二取代：二取代：顺反aeaeaaee优势构象优势构象注：环己烷中的顺反，若相同基团都朝上或下，即注：环己烷中的顺反，若相同基团都朝上或下，即顺顺，若，若相同基团相同基团一个朝上，一个朝下，即一个朝上，一个朝下，即反反多元多元取代环己烷优势构象的书写规律取代环己烷优势构象的书写规律取代基尽可能在取代基尽可能在e键上键上体积大的取代基尽可能在体积大的取代基尽可能在e键上键上例例1 1 写出顺写出顺-1-1-甲基甲基-4-4-异丙基环己烷的优势构象。异丙基环己烷的优势构象。同时要满足顺反异构和位置同时要满足顺反异构和位置例例2 2 写出反写出反-1-1-甲基甲基-2-2-乙基环己烷的优势构象。乙基环己烷的优势构象。例例3 3 写出下列化合物的优势构象。写出下列化合物的优势构象。四四环烷烃的化学性质环烷烃的化学性质1.与烷烃类似的性质与烷烃类似的性质（1）卤代反应：）卤代反应：（2）氧化反应：）氧化反应：所有环烷烃所有环烷烃2.与烯烃类似的性质与烯烃类似的性质小环烷烃的加成小环烷烃的加成（1）加加H2：（2）加加X2：3.加加HX：