烷烃与环烷烃
2烷烃
2-1.用系统命名法命名下列化合物，并圈出结构中的异丙基、仲丁基和新戊基。
【解题思路】命名时，首先要确定主链。命名烷烃时，确定主链的原则是：首先考虑链的长短，长的优先。若有两条或多条等长的最长链时，则根据侧链的数目来确定主链，多的优先。若仍无法分出那条链为主链，则依次考虑下面的原则，侧链位次小的优先，各侧链碳原子数多的优先，侧分支少的优先。主链确定后，要根据最低系列原则对主链进行编号。最低系列原则的内容是：使取代基的号码尽可能小，若有多个取代基，逐个比较，直至比出高低为止。最后，根据有机化合物名称的基本格式写出全名。
2-2.写出下列化合物的结构式
1. 2,6,6-三甲基-7-叔丁基十一烷
2. 3,5-二乙基-4-仲丁基辛烷
【参考答案】
2-3.选择题
1.下列自由基最稳定的是 ，最不稳定的是 。
【解题思路】，由于?—p 超共轭效应的存在，自由基稳定性顺序是3°>2°> 1°
A 属于1°自由基，B.属于3°自由基，C 属于 2°自由基，D.属于2°自由基，
[参考答案]：最稳定的自由基是B ，最不稳定的自由基是A
2.在光照条件下，2,3-二甲基戊烷进行一氯代反应，可能得到的产物有 种。
.4 C
【解题思路】2,3-二甲基戊烷分子中有六种不同的氢原子，如下图所示：故可以得到一氯代产物6种，
[参考答案]：D
3.
下列化合物含有伯、仲、叔、季碳原子的是 。
,2,3-三甲基丁烷 ,2,3-三甲基戊烷
C. 2,3,4-三甲基戊烷
D. 3,3-二甲基戊烷
CH 3CH(CH 2)4CHCHCH 2CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3CH 2CH-CHCH 2CH 3CH(CH 3)2CH(CH 3)2
1. 2.3.(CH 3)3CCH 2CH 2CHCH 2CH 3CH 2CH 3A.CH 3CHCH 2CH 2CH 2.CH 3 B.CH 3CCH 2CH 2CH 3CH 3.C.CH 3CHCH 2CHCH 3.CH 3 D.CH 3CHCHCH 2CH 3.CH 3HC 3CH CH 3CH 3CH 31.CH 3CH(CH 2)3C CHCH 2CH 2CH 2CH 3C(CH 3)3
H 3C
【参考答案】B
4.下列化合物含有伯、仲、叔氢原子的是 。
,2,4,4-四甲基戊烷 B. 2,3,4-三甲基戊烷
C. 2,2,4-三甲基戊烷
D. 正庚烷
[参考答案]：B
[相关知识点]：伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子的概念。
① 与一个碳相连的碳原子是一级碳原子，用1?C 表示（或称伯碳），1?C 上的氢称为一级氢，用1?H 表示。 ② 与两个碳相连的碳原子是二级碳原子，用2?C 表示（或称仲碳），2?C 上的氢称为二级氢，用2?H 表示。 ③ 与三个碳相连的碳原子是三级碳原子，用3?C 表示（或称叔碳），3?C 上的氢称为三级氢，用3?H 表示。 ④ 与四个碳相连的碳原子是四级碳原子，用4?C 表示（或称季碳）
5.下列化合物沸点最高的是 ，最低的是 。
甲基己烷 ,3-二甲基戊烷
C. 癸烷
D. 3-甲基辛烷
【解题思路】总的来说，影响化合物沸点的因素有以下四种：相对分子质量、碳链的结构——直链与支链问题、分子的极性以及分子中是否存在氢键。本题各化合物均为烷烃，故影响沸点的因素主要考虑相对分子质量与碳链结构。沸点高低取决于分子量的高低，同等分子量取决于支链情况，支链多的沸点低。
【参考答案】
沸点最高的是C ，最低的是B 。
[相关知识点]有机物分子间的作用力及其对物理性质的影响
甲基丁烷在室温下光照溴代，生成产物相对含量最高的是 。
【解题思路】根据自由基反应特点，各种氢原子的反应活性顺序是3°H >2°H > 1°H ，
相对含量高的生成产物对应的氢原子活性更高，为3°H 被取代的产物。
参考答案为：B
[相关知识点]烷烃自由基取代反应中氢原子的反应活性
2-4.判断下列各组构象是否相同
A.BrCH 2CHCH 2CH 3CH 3
B.
C.
D.CH 3CCH 2CH 3CH 3Br CH 3CHCHCH 3
CH 3Br CH 3CHCH 2CH 2CH 3Br
1.
25Cl C 2H 53和2.COOH HOOC H H OH OH 和COOH COOH
OH
OH H H
【解题思路】碳-碳单键旋转引起构象的变化，如果一种构象度变为另外一种构象不涉及碳-碳单键旋转，则两种构象为同一构象，反之，如果一种构象变为另外一种构象过程涉及碳-碳单键旋转到则为不同构象。
【参考答案】
1相同（均为全交叉构象），2相同（均为全重叠构象），3不同，4相同
2-5.写出下列反应的机理
【解题思路】烷烃的卤代反应是自由基反应，包括链引发、链转移、链终止三个阶段。链引发阶段是产生自由基的阶段。由于键的均裂需要能量，所以链引发阶段需要加热或光照。链转移阶段是由一个自由基转变成另一个自由基的阶段，犹如接力赛一样，自由基不断地传递下去，像一环接一环的链，所以称之为链反应。链终止阶段是消失自由基的阶段。自由基两两结合成键。所有的自由基都消失了，自由基反应也就终止了。
【参考答案】
链引发、链转移、链终止三个阶段过程如下：
链引发；Cl 2 → Cl? + Cl?
链转移：CH 3CH 3 ? + Cl? → CH 3CH 2?+ HCl
CH 3CH 2?+ Cl 2 → CH 3CH 2Cl+ Cl?
链终止：Cl? + Cl ?→Cl 2
CH 3CH 2?+Cl ?→ CH 3CH 2Cl
CH 3CH 2?+CH 3CH 2?→ CH 3CH 2CH 2CH 3
【相关知识点】烷烃的卤代反应，自由基反应历程
【相关题目】
解释甲烷氯化反应中观察到的现象
（1）甲烷和氯气的混合物可以在室温下和黑暗中可以长期保存而不起反应。
（2）将氯气先用光照，然后再迅速在黑暗中与甲烷混合，可以得到氯化产物。
（3）在黑暗中将甲烷和氯气的混合物加热到250度，可以得到氯化产物。
（4）将氯气光照后在黑暗中放置一段时间再与甲烷混合，不发生氯化反应。
（5）将甲烷光照后在黑暗中与氯气混合，不发生氯化反应。
2-6.某烷烃的相对分子质量为72。氯化时：①只得到一种一氯代产物；②得到三种一氯代产物；③得到四种一氯代产物；④只得到两种二氯代产物。分别写出这些烷烃的构造式。
【解题思路】 （1）根据相对分子质量计算分子式为C 5H 12，（2）根据给出的化学信息，确定突破口化合物的分子结构。 ①只得到一种一氯代产物说明分子中只有一种氢原子，原分子高度对称，应为新戊烷；②得到三种一氯代产物说明分子中有三种氢原子，应为正戊烷；
CH 3CH 3 + Cl 2热或光CH 3CH 2Cl + HCl 3.4.
3
和Br Br 25
OH OH 3和
25
③得到四种一氯代产物说明分子中有四种氢原子，应为异戊烷；④只得到两种二氯代产物显然只有新戊烷才符合要求。
【参考答案】 各构造式如下：
① ② ③ ④
【相关题目答案】
2-5
（1)甲烷与氯气的反应属于自由基反应，室温和黑暗中，甲烷和氯气都不能产生自由基，故可以长期保存不起反应。
(2)氯气先用光照射产生自由基，迅速在黑暗中与甲烷混合，自由基还来不及自相结合，就与甲烷产生连锁反应得到氯化产物。
（3）加热也能产生自由基，自由基与甲烷产生连锁反应得到氯化产物。
（4）氯气先用光照射产生自由基，在黑暗中与放置一段时间后自相结合成氯气，再与甲烷混合，由于无自由基存在，得不到氯化产物。
（5)甲烷键能较大，光照射不会产生自由基，在黑暗中氯气也不能产生自由基，由于无自由基存在，得不到氯化产物。
5 脂环烃
5-1.用系统命名法命名下列化合物
（1） （2） （3）
（4） （5） （6）
【参考答案】
（
1）反-1，2-二溴环戊烷
（2）反-3，5-二甲基环己烯
（3）反-1，2-二氯环己烷
（4）【解题思路】螺环烷烃是指单环之间共用一个碳原子的多环烃，共用的碳原子称为螺原子。螺环的编号是从螺原子上的小环开始顺序编号，由第一个环顺序编到第二个环，命名时先写词头螺，再在方括弧内按编号顺序写出除螺原子外的环碳原子数，数字之间用圆点隔开，最后写出包括螺原子在内的碳原子数的烷烃名称，如有取代基，在编号时应使取代基位号最小，取代基位号及名称列在整个名称的最前面。
参考答案：6-氯-螺[]癸烷
CH 3CH 2CH 2CH 2CH 3 C CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3CH CH 2C CH 3CH 33CH 3Br H Br H CH 3H H CH 3Cl Cl Cl
【相关知识点】螺环烷烃的命名 （5）【解题思路】桥环烷烃是指共用两个或两个以上碳原子的多环烷烃，共用的碳原子称为桥头碳，两个桥头碳之间可以是碳链，也可以是一个键，称为桥。将桥环烃变为链形化合物时，要断裂碳链，如需断两次的桥环烃称为二环，断三次的称三环等等，然后将桥头碳之间的碳原子数（不包括桥头碳）由多到少顺序列在方括弧内，数字之间在右下角用圆点隔开，最后写上包括桥头碳在内的桥环烃碳原子总数的烷烃的名称。如桥环烃上有取代基，则列在整个名称的前面，桥环烃的编号是从第一个桥头碳开始，从最长的桥编到第二个桥头碳，再沿次长的桥回到第一个桥头碳，再按桥渐短的次序将其余的桥编号，如编号可以选择，则使取代基的位号尽可能最小。参考答案：
4-甲基-1-异丙基二环[3，1，0]己烷
（6）参考答案：
2，2，7-三甲基-二环[2，2，1]庚烷
【相关知识点】桥环烷烃的命名
5-2写出下列化合物的构型式
（1）顺-1-甲基-2-溴环戊烷（2）顺-1，4-二甲基-环己烷
（3）反-1，2-二甲基-环丙烷（4）反-1-甲基-3-叔丁基环己烷（优势构象）
【参考答案】
（1） （2） （3） （4）
5-3.选择题
（1）下列二甲基环己烷属于反式的是：
A. B. C. D.
【参考答案】D （2）下列化合物中最稳定的构象是 。
A. B.
C. D.
【解题思路】大基团尽可能多在e-键的构象为取代环己烷的稳定构象，参考答案为D
（3）下列化合物有顺反异构体的是
CH 3H Br H CH 3CH 3H
CH 3CH 3H C(CH 3)3CH 3CH 3
CH 3CH 3
CH 3CH 3CH 3H 3C CH 3
A. 十氢萘
B. 1，1—二甲基环戊烷
C.乙基环戊烷
D. 1，2—二甲基环戊烷
【解题思路】环状化合物顺反构型的确定，由于成环碳原子的单键不能自由旋转，因此当环上不同的碳原子带有两个或多个基团时，就会产生两个或多个立体异构体。一个异构体的两个取代基团在环的同侧称为顺式构型。另一个异构体的两个取代基在环的异侧，称为反式构型，参考答案为：D 。
（4）下列化合物在常温下能使溴水褪色的是 A. B. C. D.
【解题思路】甲基环丙烷是小环烷烃，可以与溴发生开环反应，使溴的红棕色消失，
参考答案为：D
（5)下列化合物能使溴水褪色，但不能使 溶液褪色的是
A. B. C. D.
【解题思路】烯烃分子中含C=C 双键，能与溴发生加成反应，使溴的红棕色消失，当被高锰酸钾溶液氧化时，不饱和键被破坏，同时紫色高锰酸钾溶液褪色生成褐色的二氧化锰沉淀。根据上述实验现象可以来鉴别烯烃。环丙烷是小环烷烃，可以与溴发生开环反应，使溴的红棕色消失，环戊烷性质稳定，不与高锰酸钾溶液和溴水反应，参考答案为：D
CH 3CH=CHCH 3， C H C CH 2CH 3 采用的方法是 （ ） （6）鉴别CH 3CH 2CH 2CH 3，
H + ; Ag(NH 3)2+ ; Br 2/光
醇 ; Br 2/H 2O ; Ag(NH 3)2+
(NH 3)2+ ; Br 2加成 ; KMnO 4/H +
【解题思路】
鉴别题是有机化学习题常见类型之一。作为鉴别反应，一般需要具备以下条件：
a). 简单—－通常是一步反应，不需经过多步变化；
b). 易做――只需试管和实验室常见试剂便可试验；
c). 明了――有颜色变化，或有气体产生，或有沉淀生成。
解题的方式也有多种，如按上面文字叙述，要求简单扼要，也可采用图表形式：
本题为脂肪烃类化合物的鉴别，通常采用Br 2/CCl 4或KMnO 4溶液试验，褪色者为不饱和烃。末端炔烃可用生成炔化银（白色沉淀）或炔化亚铜（红色沉淀）来鉴别。
【相关知识点】不饱和脂肪烃与卤素的加成反应，不饱和脂肪烃与高锰酸钾的氧化反应，小环烷烃与卤素的加成反应，炔氢的有关反应，可用于不饱和脂肪烃的简单鉴别方法：
试剂或反应 适用化合物 现象
1 高锰酸钾溶液 烯烃 炔烃 褪色
2 溴水 烯烃 炔烃 ，小环烷烃 褪色
3 Ag(NH 3)2+ 末端炔 白色沉淀
【参考答案】三者均为气体，可将四种气体分别通入高锰酸钾溶液，不能褪色的为甲基环丙烷和丁烷。甲基环丙烷和丁烷通入溴水，使溴水褪色的是甲基环丙烷；能使高锰酸钾溶液褪色的为2-丁烯和1-丁炔。然后再将后两者分别通入硝酸银的氨溶液，能生成白色沉淀的为1-丁炔。不生成白色沉淀的为2-丁烯，这样便可将四者鉴别出来。
,
烷烃与环烷烃
2烷烃 2-1.用系统命名法命名下列化合物，并圈出结构中的异丙基、仲丁基和新戊基。 【解题思路】命名时，首先要确定主链。命名烷烃时，确定主链的原则是：首先考虑链的长短，长的优先。若有两条或多条等长的最长链时，则根据侧链的数目来确定主链，多的优先。若仍无法分出那条链为主链，则依次考虑下面的原则，侧链位次小的优先，各侧链碳原子数多的优先，侧分支少的优先。主链确定后，要根据最低系列原则对主链进行编号。最低系列原则的内容是：使取代基的号码尽可能小，若有多个取代基，逐个比较，直至比出高低为止。最后，根据有机化合物名称的基本格式写出全名。 2-2.写出下列化合物的结构式 1. 2,6,6-三甲基-7-叔丁基十一烷 2. 3,5-二乙基-4-仲丁基辛烷 【参考答案】 2-3.选择题 1.下列自由基最稳定的是 ，最不稳定的是 。 【解题思路】，由于 —p 超共轭效应的存在，自由基稳定性顺序是3°>2°> 1° A 属于1°自由基，B.属于3°自由基，C 属于 2°自由基，D.属于2°自由基， [参考答案]：最稳定的自由基是B ，最不稳定的自由基是A 2.在光照条件下，2,3-二甲基戊烷进行一氯代反应，可能得到的产物有 种。 A.3 B.4 C.5 D.6 【解题思路】2,3-二甲基戊烷分子中有六种不同的氢原子，如下图所示：故可以得到一氯代产物6种， [参考答案]：D CH 3CH(CH 2)4CHCHCH 2CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3CH 2CH-CHCH 2CH 3CH(CH 3)2CH(CH 3)2 1. 2.3.(CH 3)3CCH 2CH 2CHCH 2CH 3 CH 2CH 3 A.CH 3CHCH 2CH 2CH 2.CH 3 B.CH 3CCH 2CH 2CH 3 CH 3.C.CH 3CHCH 2CHCH 3. CH 3 D.CH 3CHCHCH 2CH 3 .CH 3 C H C C 3 C H C H 3C H 3C H 3 1.C H 3C H (C H 2)3C C H CH 2C H 2C H 2C H 3C (C H 3)3H 3C
烷烃、环烷烃
烷烃 烷烃即饱和烃（saturated group)，是只有碳碳单键的链烃，是最简单的一类有机化合物。烷烃分子里的碳原子之间以单键结合成链状(直链或含支链)外，其余化合价全部为氢原子所饱和。烷烃分子中，氢原子的数目达到最大值，它的通式为CnH2 n+2。分子中每个碳原子都是sp3杂化。最简单的烷烃是甲烷。 烷烃中，每个碳原子都是四价的，采用sp3杂化轨道，与周围的4个碳或氢原子形成牢固的σ键。连接了1、2、3、4个碳的碳原子分别叫做伯、仲、叔、季碳；伯、仲、叔碳上的氢原子分别叫做伯、仲、叔氢。 为了使键的排斥力最小，连接在同一个碳上的四个原子形成四面体(tetrahedro n)。甲烷是标准的正四面体形态，其键角为109°28′（准确值：arccos(-1/3)）。 理论上说，由于烷烃的稳定结构，所有的烷烃都能稳定存在。但自然界中存在的烷烃最多不超过50个碳，最丰富的烷烃还是甲烷。 由于烷烃中的碳原子可以按规律随意排列，所以烷烃的结构可以写出无数种。直链烷烃是最基本的结构，理论上这个链可以无限延长。在直链上有可能生出支链，这无疑增加了烷烃的种类。所以，从4个碳的烷烃开始，同一种烷烃的分子式能代表多种结构，这种现象叫同分异构现象。随着碳数的增多，异构体的数目会迅速增长烷烃还可能发生光学异构现象。当一个碳原子连接的四个原子团各不相同时，这个碳就叫做手性碳，这种物质就具有光学活性。 烷烃失去一个氢原子剩下的部分叫烷基[1]，一般用R-表示。因此烷烃也可以用通式RH来表示。 烷烃最早是使用习惯命名法来命名的。但是这种命名法对于碳数多，异构体多的烷烃很难使用。于是有人提出衍生命名法，将所有的烷烃看作是甲烷的衍生物，例如异丁烷叫做2-一甲基丙烷。 现在的命名法使用IUPAC命名法，烷烃的系统命名规则如下： 找出最长的碳链当主链，依碳数命名主链，前十个以天干(甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸)代表碳数，碳数多于十个时，以中文数字命名，如：十一烷。 从最近的取代基位置编号：1、2、3...(使取代基的位置数字越小越好)。以数字代表取代基的位置。数字与中文数字之间以- 隔开。 有多个取代基时，以取代基数字最小且最长的碳链当主链，并依甲基、乙基、丙基的顺序列出所有取代基。 有两个以上的取代基相同时，在取代基前面加入中文数字：一、二、三...，如：二甲基，其位置以, 隔开，一起列于取代基前面。 异辛烷（2,2,4-三甲基戊烷）的结构式。异辛烷是汽油抗爆震度的一个标准，其辛烷值定为100。对于一些结构简单或者常用的烷烃，还经常用俗名。如，习惯上直链烷烃的名称前面加“正”字，但系统名称中并没有这个字。在主链的2位有一个甲基的称为“异”，在2位有两个甲基的称为“新”。这虽然只适合于异构体少的丁烷和戊烷，出于习惯还是保留了下来，甚至给不应该叫“异”的2,2,4-三甲基戊烷也冠上了“异辛烷”的名字。
第二节_环烷烃.
环烷烃 2．1环烷烃的定义和命名 分子中具有碳环结构的烷烃称为环烷烃，单环烷烃的通式为C n H2n，与单烯烃互为同分异构体。 环烷烃可按分子中碳环的数目大致分为单环烷烃和多环烷烃两大类型。 1．单环烷烃 最简单的环烷烃是环丙烷，从含四个碳的环烷烃开始，除具有相应的烯烃同分异构体外，还有碳环异构体，如分子式为C5H10的环烷烃具有五种碳环异构体。 为了书写方便，上述结构式可分别简化为： 当环上有两个以上取代基时，还有立体异构。 单环烷烃的命名与烷烃基本相同，只是在“某烷”前加一“环”字，环烷烃若有取代基时，它所在位置的编号仍遵循最低系列原则。只有一个取代基时“1”字可省略。
当简单的环上连有较长的碳链时，可将环当作取代基。如： 2．多环烷烃 含有两个或多个碳环的环烷烃属于多环烷烃。多环烷烃又按环的结构、位置分为桥环、螺环等。 （1）桥环两个或两个以上碳环共用两个以上碳原子的称为桥环烃，两个或两个以上环共用的叔碳原子称为“桥头碳原子”，从一个桥头到另一个桥头的碳链称为“桥”。桥环化合物命名时，从一个桥头开始，沿最长的桥编到另一个桥头，再沿次长的桥编回到起始桥头，最短的桥最后编号。命名时以二环、三环作词头，然后根据母体烃中碳原子总数称为某烷。在词头“环”字后面的方括号中，由多到少写出各桥所含碳原子数(桥头碳原子不计入)，同时各数字间用下角圆点隔开，有取代基时，应使取代基编号较小。例如： 1，2，7-三甲基-双环[2.2.1]庚烷双环[4.4.0]癸烷双环[2.2.1]庚烷 （2）螺环脂环烃分子中两个碳环共用一个碳原子的称为螺环烃，共用的碳原子为螺原子。命名时根据成环的碳原子总数称为螺某烷，编号从小环开始，经过螺原子编至大环，在“螺”字之后的方括号中，注明各螺环所含的碳原子数(螺原子除外)，先小环再大环，数字间用下角圆点隔开。有取代基的要使其编号较小。例如：
人卫有机化学5-2第二章--烷烃和环烷烃
第二章 烷烃和环烷烃 有机化合物（简称有机物）中有一类数量众多，组成上只含碳、氢两种元素的化合物，称为碳氢化合物，简称烃（hydrocarbon ）。烃分子中的氢原子被其他种类原子或原子团替代后，衍生出许多其他类别的有机物。因此，烃可看成是有机物的母体，是最简单的一类有机物。根据结构的不同，烃可分为如下若干种类。 烃在自然界中主要存在于天然气、石油和煤炭中，是古老生物埋藏于地下经历特殊地质作用形成的，是不可再生的宝贵资源，是社会经济发展的主要能源物质，也是合成各类生活用品和临床药物的基础原料。本章讨论两类饱和烃——烷烃和环烷烃。 第一节 烷烃 分子中碳原子彼此连接成开放的链状结构的烃称为开链烃，因其结构与人不饱和开链烃 烃 饱和开链烃—烷烃 脂环烃（环烷烃、环烯烃等） 闭链烃 (环烃) 开链烃 (脂肪烃) 芳香烃 烯烃 炔烃
体脂肪酸链状结构相似又称脂肪烃，具有这种结构特点的有机物统称脂肪族化合物。分子中原子间均以单键连接的开链烃称为饱和开链烃，简称烷烃（alkane）。 一、烷烃的结构、分类和命名 （一）烷烃的结构 1.甲烷分子结构甲烷是家用天然气的主要成分，也是农村沼气和煤矿瓦斯的主要成分，广泛存在于自然界中，是最简单的烷烃。 甲烷分子式是CH ，由一个碳原子与四个氢原子分别共用一对电子，以四个 4 共价单键结合而成。如下图2-1（a）所示。 图2-1 甲烷分子结构示意图 结构式并不能反映甲烷分子中的五个原子在空间的位置关系。原子的空间位置关系属于分子结构的一部分，因而也是决定该物质性质的重要因素。化学学科常借助球棍模型来形象地表示有机物分子的空间结构（不同颜色和大小的球表示不同原子，小棍表示共价键）。根据现代物理方法研究结果表明，甲烷分子空间结构如图2-1（b）所示。但是球棍模型这种表示书写起来极不方便，要将甲烷的立体结构在纸平面上表示出来，常通过实线和虚线来实现。如图2-1（c）所示，虚线表示在纸平面后方，远离观察者，粗实线（楔形）表示在纸平面前方，靠近观察者，实线表示在纸平面上，这种表示方式称透视式。 将甲烷透视式中的每两个原子用线连接起来，甲烷在空间形成四面体。根据现代物理方法测定，甲烷分子为正四面体结构，碳原子处于四面体中心，四个氢原子位于四面体四个顶点。四个碳氢键的键长都为0.109 nm，键能为414.9kJ?mol-1，所有H-C-H的键角都是109.5o。 碳原子核外价电子层结构为2s22p2，按照经典价键理论，共价键的形成是电子配对的过程。碳原子价电子层上只有两个单电子，因而碳原子应该只能形
烷烃和环烷烃的化学性质及制备
烷烃和环烷烃的化学性质及制备 一、烷烃的主要化学性质 总体：稳定，自由基型反应居多。 （一）燃烧和氧化 一般条件下不与普通氧化剂反应，剧烈可燃烧，C →CO 2，H →H 2O ，（杂→氧化物） 有机化学中：氧化=加氧or 去氢，还原=加氢or 去氧 （二）卤代反应（实质：取代反应） 取代反应（substitution reaction ）是指有机化合物受到某类试剂的进攻，致使分子中一个原子(或基团)被这个试剂所取代的反应。分为亲电取代、亲核取代、自由基取代三类。 探讨一类有机反应主要从以下四个方面展开：反应产物、反应类型、反应历程、反应活性（反应活性又可从试剂和底物两个方面讨论）。 烷烃的取代属于自由基取代反应。 反应产物：一～多卤代烷 反应类型：自由基型（反应条件：光照 or 高温） 反应历程：链引发、增长、终止 反应活性：试剂角度考虑：氟 〉〉氯 〉溴 〉〉碘 底物角度考虑：叔氢 〉仲氢 〉伯氢 二、烷烃的来源和制备 1、烷烃是其他有机物的母体，一般不经人工合成，而是从天然气和石油中获得。 2、天然来源烷烃是相当复杂的混合物，难以分离。若需纯粹烷烃，可人工合成来制备。 3、工业生产采用柯尔伯电解羧酸盐来制取 4、实验室通过武兹、科瑞-郝思合成法以及还原反应来获得。 （1）武慈反应（制备对称烷烃） 2RX （乙醚） + Na → R-R + 2NaX ( X = Br 、I ) （2）科瑞-郝思反应 R 2CuLi （二烷基铜锂） + R ’X → R-R ’ + RCu （烷基铜） + LiX （3）还原 卤代烃、醇、醛、酮、酸等还原制得（见以后章节） 三、环烷烃的主要化学性质 总体：大环像烷，小环像烯。 （一）取代反应（卤代，自由基型） + Br + HBr Br 日光 环己烷 溴代环己烷
第二章 烷烃和环烷烃
第二章烷烃和环烷烃 1．写出只有伯氢原子，分子式为C8H18烷烃的结构式。 2．为什么没有季氢原子？ 3．命名下列化合物。 4．写出下列烷烃或环烷烃的结构式 ⑴不含有仲碳原子的4碳烷烃。 ⑵具有12个等性氢原子、分子式为C5H12的烷烃。 ⑶分子中各类氢原子数之比为：1°H：2°H：3°H = 6：1：1，分子式为C7H16的烷烃。 ⑷只有1个伯碳原子、分子式为C7H14的环烷烃。写出所有可能的环烷烃的结构式并加以命名。 5．化合物2,2,4-三甲基己烷分子中的碳原子，各属于哪一类型（伯、仲、叔、季）碳原子？ 6．元素分析得知含碳84.2%、含氢15.8%，相对分子质量为114的烷烃分子中，所有的氢原子都是等性的。写出该烷烃的分子式和结构式，并用系统命名法命名。 7．将下列化合物按沸点降低的顺序排列 ⑴丁烷⑵己烷 3 ⑶-甲基戊烷 ⑸-二甲基丁烷⑹环己烷 ⑷-甲基丁烷 2,3 2 8．按稳定性从大到小的次序，用Newman投影式表示丁烷以C2—C3键为轴旋转的4种典型构象式。 9．化合物A的分子式为C6H12，室温下能使溴的四氯化碳溶液褪色，但不能使高锰酸钾溶液褪色。A氢化得2,3-二甲基丁烷，与HBr反应得化合物B（C6H13Br）。写出化合物A 和B的结构式。 10．写出下列化合物的构象异构体，并指出较稳定的构象。 （1）异丙基环己烷（2）1-氯环己烷 11．将下列自由基按稳定性从大到小的次序排列。 12．为什么凡士林在医药上可用作软膏的基质？
13．完成下列反应式 14．写出下列药物的构象。 （1）镇痛药哌替啶（杜冷丁，Dolantin）的主要代谢产物哌替啶酸的结构为： 写出哌替啶酸的构象（—COOH在e键的构象）。 （2）促动力新药西沙必利（Cisapride）的结构为： 写出西沙必利的优势构象。 15．体内的抗坏血酸可使α-生育酚自由基还原再生为α-生育酚，同时抗坏血酸转变为抗坏血酸自由基。完成上述体内的自由基反应。 16．环己烷与氯在光或热的条件下，可生成一氯环己烷的反应是自由基的链反应。写出链引发、链增长、链终止的各步反应式。 17．在C6H14的构造异构体中，哪几种异构体不能用普通命名法命名。 18．试写出下列烷基的名称。 （1）CH3CH2 CH2 CH2― （2）（CH3）2CH―CH2―CH2― 19．试比较（1）丁烷、丙醇和丙胺的沸点；（2）丁烷、甲基乙基醚CH3―O―CH2CH3和丙醇在水中的溶解度。 20．试推测（1）辛烷（2）2,2―二甲基己烷（3）新辛烷和（4）2,2,3,3―四甲基丁烷燃烧热的大小。 21．（1）写出的反应机理。 （2）对于上式反应1940年前人们曾设想过下列机理，但没有被人们普遍认可，试说明可能的原因。 （3）为什么在引发阶段不一定先由乙烷产生CH3·，而是由Cl2产生Cl·？ 22．等摩尔的新戊烷和乙烷的混合物进行氯代反应，一氯代反应产生氯代新戊烷[(CH3)3CCH2Cl]和氯乙烷的比例为2.3：1，比较新戊烷和乙烷中1°H的活性。
环烷烃
一、 环烷烃的命名 环烷烃的命名与烷烃相似，只是在同数碳原子的链环烷烃的名称前加“环”字。 环丙烷 环丁烷 环己烷 成环碳原子的编号，应使环上取代基的位次最小。 甲基环戊烷 1-甲基-3-乙基己烷 当环上有复杂取代基时，可将环作为取代基命名。 2CH 2CH 2CH 3 2CH 2CH 2CH 1-环丁基丁烷 1，4-二环戊基丁烷 二、环烷的结构与稳定性 环烷烃的稳 定性与其环的几何形状和 角张力有关，分子键角越接 近正四面体角（109° 28′），分子越稳定，反之， 偏差越大角张力越大，环越 不稳定。 ………
一、稳定性：烷烃具有高度的化学稳定性，常用作溶剂的药物基质。烷烃在适宜的反应条件 下，也能进行一些反应，主要有卤代反应。 二、卤代反应：有机化合物分子中的氢原子（或其他原子）或基团被另一原子或基团取代的化学反应称为取代反应。烷烃分子中的氢原子被卤素原子取代的反应称为卤代反应。 1、甲烷的卤代反应 条件：紫外光照射或加热至250~400℃ 产物：一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷（氯仿）和四氯甲烷（四氯化碳）的混合物一般较难限定取代在一元取代的产物（CH 3 Cl）的阶段 CH 4+Cl 2 2、烷烃卤代反应的取向 含有不同类型氢原子的烷烃，发生自由基氯取代反应，生成多种氯代烷异构体的混合物。 CH 3CH 2 CH 33 CH 2 CH 2 Cl+CH 3 CHCH 3 Cl 1-氯丙烷（43%）2-氯丙烷（57%） CH 3 CH 3 CH 3 CH 3CHCH 3 +Cl 32 -Cl + CH 3 CCH 3 Cl 2-甲基-1-氯丙烷（37%）2-甲基-2氯丙烷（63%） 由于氯的活泼性较大，选择性较差，在氯代反应中，各种产物间的相对比例相差不大；溴的活泼性较小，选择性较强，总是以一种产物占优势。 CH 3CH 2 CH 3 CH 3 CH 2 CH 2 Br+CH 3 CHCH 3 Br 1-溴丙烷（3%）2-氯丙烷（97%） CH 3 CH 3 CH 3 CH 3CHCH 3 +Br 32 -Br + CH 3 CCH 3 Br
第二章 烷烃和环烷烃最终版
第一章 烷烃和环烷烃 一、烷烃 1.烷烃的命名：普通命名法(异构词头用词头“正”、“异”和“新”等区分) 系统命名法：（1）选主链：碳链最长 （2）编号：“最低系列”原则是：逐个比较两种编号法中表示取代基位置的数字，最先遇到取代基位置最小者，定为最低系列． （3）书写表达：次序规则（p19) 小练习：1、用系统命名法命名下列有机物： 2、根据名称写出下列有机物的结构简式，并判断下列有机物命名是否正确，如不 正确，指出错误原因，然后再写出正确命名 （1）2，2，3，3－四甲基戊烷 （2）3，4－二甲基－4－乙基庚烷 （3）2，5－二甲基庚烷 （4）2，3－二甲基－6－乙基辛烷 （5）3，3－二甲基丁烷 （6）3－甲基－2－乙基戊烷 2.烷烃的分子结构 ① 烷烃的构象和构象异构体 ② 交叉式和重叠式构象（最不稳定） ③ 透视式或纽曼投影式 小练习： 以C2与C3的σ键为旋转轴，试分别画出2,3-二甲基丁烷和2,2,3,3-四甲基丁烷的典型构象式，并指出哪一个为其最稳定的构象式。 1）烷烃的物理性质： a. C1~ C4为气态，C5~ C17为液态，C17以上为固态 b. 沸点随相对分子质量增大而增大 CH 3— CH 2 —CH 2 —CH CH 2 —CH 3 —CH 3 CH 3— CH 3 CH 3 —CH 3 C CH 3— C H 2 —CH —CH 3 CH 3
c.相对分子质量相同、支链多、沸点低。 d.基本上随分子量的增加而增加 参阅物理常数表，试推测下列化合物沸点高低的一般顺序。 (1) (A) 正庚烷 (B) 正己烷 (C) 2-甲基戊烷 (D) 2,2-二甲基丁烷 (E) 正癸烷 (2) (A) 丙烷 (B) 环丙烷 (C) 正丁烷 (D) 环丁烷 (E) 环戊烷 (F) 环己烷 (G) 正己烷 (H) 正戊烷 (3) (A) 甲基环戊烷 (B) 甲基环己烷 (C) 环己烷 (D) 环庚烷 2）烷烃的化学性质：（从物质的结构来判断） a.甲烷的卤代反应：（氯代和溴代反应，反应速率：氯代 >溴代）自由基取代 b.其它烷烃的卤代反应（一卤代）：反应活性：3o H > 2o H > 1o H > CH4 c.自由基的相对稳定性：3o > 2o > 1o，越是稳定的自由基，越容易形成。 小练习：1.已知烷烃的分子式为C5H12，根据氯化反应产物的不同，试推测各烷烃的构造，并写出其构造式。 (1)一元氯代产物只能有一种 (2)一元氯代产物可以有三种 (3)一元氯代产物可以有四种 (4)二元氯代产物只可能有两种 2.将下列的自由基按稳定性大小排列成序。 ⑴⑵⑶⑷ 二、环烷烃 1、环烷烃的命名和类型 （一）单环烷烃（注意支链、顺反异构） （二）多环烷烃(桥环和螺环的命名) ①桥环：环的数目[桥头间的碳原子数]某烷，例：二环[4. 4. 0]癸烷 ②螺环：螺[除螺C外的碳原子数]某烷，例：螺[4. 5]癸烷 小练习：1、给下列环烃命名 CH3CH3CHCH2CH2 CH3 CH3CCH2CH3 CH3 CH3CHCHCH3 CH3 CH 3 CH 3 H 3 C
第二章 烷烃和环烷烃
第二章 烷烃和环烷烃 一、 教学目的与要求： 1、掌握烷烃和环烷烃的结构特征和命名；烷烃和环烷烃的构象异构。 2、掌握烷烃和环烷烃的化学性质的异同点；烷烃和环烷烃的自由基取代及 机理；掌握小环的开环加成。 二、教学重点 1、烷烃的命名（包括六碳以下的英文命名）。伯、仲、叔碳原子和氢原子, 乙烷与正丁烷的构象； 2、烷烃的结构特征：σ键。卤代自由基反应机理，伯、仲、叔氢的反应活 性，伯、仲、叔碳自由基的相对稳定性； 3、脂环烃的命名（单环、螺环与桥环），三元、四元环的开环加成。 4、环己烷的椅式构象以及取代环己烷的优势构象规律。 三、教学难点： 1、烷烃的英文命名； 2、自由基卤代反应机理； 3、环己烷的椅式构象，以及取代环己烷的优势构象规律； 4、环丙烷的结构； 六、教学步骤及时间分配 导言：烃（Hydrocarbon ）：碳氢化合物。 简述烃的分类，介绍本章学习的重点要求，强调本章内容是学习后续各章的 基础。 1.1 烷烃 一、烷烃的结构 烷烃的结构特征：碳为sp 3杂化；C-H 、C-C 均为σ键。 σ键特点：键牢固，电子云沿键轴呈圆柱形对称，可自由旋转。 [示CH 4、CH 3CH 3的球棒模型] 简述同系列和同系物的概念和重要性： 二、烷烃的异构现象 (一) 碳链异构（carbon chain isomer ）：具有相同分子式，仅由于碳链结 构不同而产生的同分异构现象。 如：丁烷（C 4H 10 ）： 正丁烷 异丁烷 戊烷（C 5H 12）： 正戊烷 异戊烷 新戊烷 从以上异构体引出：四种类型的碳,三种类型的氢。 分析：各级碳和氢的结构特征和代表的符号。 思考：①指出下列烷烃的各级碳和氢： CH 3-C-CH 2-CH-CH 2-CH 3CH 3CH 33CH 32CH 3 CH 3
环烷烃
2.2 环烷烃(cycloalkane) 一、环烷烃的分类和命名 (一)环烷烃的分类 小环：三元环、四元环 中环：七元环十二元环 大环：十二元环以上 常见环：五元环、六元环 单环环烷烃 螺环烃 桥环烃 环烷烃 多环环烷烃 (二)环烷烃的命名 1.单环环烷烷烃：与烷烃相似，只在母体名称前加“环”字，编号使取代基的位次最小。 环丙烷环丁烷环戊烷环己烷环辛烷 4-Ethyl-1,2-dimethyl-cyclopentane 1,2-二甲基-4-乙基环戊烷 例： 2.双环螺脂环烃的命名是在成环碳原子总数的烷烃名称前加上“螺”字。螺环的编号是从螺原子的邻位碳开始，由小环经螺原子至大环，并使环上取代基的位次最小。将连接在螺原子上的两个环的碳原子数，按由少到多的次序写在方括号中，数字之间用下角圆点隔开，标在“螺”字与烷烃名之间。例如 螺[3.4]辛烷 spiro[3.4]octane 命名双桥脂环烃时，以碳环数“二环”为词头。然后在方括号内按桥路所含碳原子的数目由多到少的次序列出，数字之间用下角圆点隔开。方括号后写出分子中全部碳原子总数的烷烃名称。编号的顺序是从一个桥头开始，沿最长桥路到第二桥头，再沿次长桥路回到第一桥头，最后给最短桥路编号，并使取代基位次最小。例如： 1,7-二甲基螺[4.4]壬烷
1-甲基二环[4.1.0]庚烷 二环[2.2.2]辛烷 1-methylbicyclo[4.1.0]heptane bicyclo[2.2.2]octane 二、环烷烃的结构与稳定性 (一)拜尔张力学说 o 28' 60 o 90o （1）碳原子成环时都处于同一平面，即具有平面的分子结构。 （2）根据正四面体的模型，假设成环后键角为109o28′的环状化合物不仅稳定，而且容易形成。 角张力：SP 3杂化的C 形成环丙烷时每个键必须向内偏转24o44′，形成环丁烷则须偏转9o44′，它们都有恢复稳定的正四面体结构的趋势，即键的偏转使分子内部产生了张力，这种张力是由于键角的偏转而产生，故称角张力。 稳定性：偏转角度越大，张力越大，环就越不稳定而易发生开环反应。 结论：环丙烷和环丁烷为张力环，不稳定，易开环； 环戊烷和环己烷为无张力环，稳定，不易开环。 (二)弯曲键 1. X-射线衍射解析及量子力学计算结果：环丙烷的C —C 键键角为105.5o，Ｃ—Ｈ键键角为114 o，即Ｃ为SP 3杂化。 ２.成键时，两个原子的电子云重叠不是在一条直线上正面重叠，而是似“香蕉”状弯曲部分重叠。 ３.弯曲键重叠程度小，易断裂、开环，不稳定。
烷烃及环烷烃
第一节 烷烃（由碳和氢两种元素组成的化合物称为烃， 其它各类有机化合物可视为烃的衍生物。） 一、烷烃的结构。 烷烃分子中的所有碳原子均为sp 3杂化，按照与它直接连接的碳原子数目不同，可分为伯、仲、叔、季碳原子，分别用1°2°3°4表示。其中伯、仲、叔、季碳原子上的氢原子，分别成为伯、仲、叔、季氢原子。 二、烷烃的构造异构和命名 。 （一）构造异构：分子式相同，结构式不同。 1、碳链异构： CH 3CH 2CH 2CH 3 和 CH 3 3 3 2、官能团异构： CH 3CH 2OH CH 3-O-CH 3 3、顺反异构： CH 3 H Cl C C CH 3 CH 3 Cl C C CH 3 （二）烷烃的命名 1、普通命名法：烷烃分子碳原子个数在十以下的，用甲乙丙丁…表示碳原子个数，是个以上用中文数命名。如C 11H 24(十一烷) (熟练掌握常见烷基结构和和名称P17 表2-2) 2、系统命名法。 （1）选主链：选择含有取代基最多的连续的最长碳链为主链。 （2）位次最低：使得取代基的位次尽可能的小。 （3）命名：①合并相同取代基，在取代基前用二，三数字表明取代基数目 ②依据优先基团先列出原则：异丙基＞丙基＞乙基＞甲基 例 ：
三、烷烃的构象异构 （一）乙烷的构象：乙烷可产生无数种构象异构体，最典型有重叠式和交叉式能量变化图（见图2-5）（掌握画法） 1、构象的表示方法
2、乙烷构象之间的能量变化及优势构象。 当乙烷分子处于重叠式构象时，分子能量最高，最不稳定；当乙烷分子处于交叉式构象时，分子能量最低，最稳定，因此交叉式为乙烷的优势构象。 （二）丁烷的构象。 四种典型的构象： 其中对位交叉式为优势构象。 四、烷烃的物理性质。（了解） 五、烷烃的化学性质。 （一）稳定性：与强酸、碱、强氧化剂，还原剂一般不反应。 （二）卤代反应。 1、甲烷的卤代反应: 2、卤代反应机制：
烷烃的性质
烷烃 第一部分：知识点讲解 1．烃的分类、通式和主要化学性质 氧化：燃烧 饱和烃：烷烃C n H2n+2(n≥1) 甲烷取代结构：链状、碳碳单键裂解 链烃氧化：燃烧、使KMnO4(H+)褪色 (脂肪烃) 烯烃C n H2n(n≥2) 乙烯加成：H2、X2、HX 、H2O等 结构：链状、碳碳双键加聚 氧化：燃烧、使KMnO4(H+)褪色 炔烃C n H2n-2(n≥2) 乙炔加成 不饱和烃结构：链状、碳碳叁键加聚 氧化：燃烧、使KMnO4(H+)褪色 烃二烯烃C n H2n-2 (n≥3) 1，3—丁二烯加成：1，2加成、1，4加成 结构：链状、两个碳碳双键加聚 饱和环烃：环烷烃C n H2n (n≥3) 结构：环状、碳碳单键氧化：燃烧、不能使KMnO4(H+)褪色，不能因反应使反应使溴水褪色 苯加成 环烃取代：卤代、硝化、磺化 苯及其同系物C n H2n-6 (n≥6) 结构：环状、大π键 不饱和环烃：芳香烃氧化：燃烧、使KMnO4(H+)褪色 稠环芳烃：萘、蒽甲苯取代 加成 2．烃的转化关系 烷烃(CH3CH3) CH3CH2Cl 石油 烯烃(CH2 = CH2) CH≡CH CH2 = CH [ CH2 -CH ] n Cl Cl C2H5OH CH2BrCH2Br [ CH2-CH2]n 焦炭CaC 2 煤 C6H5NO2 C6H12C6H5Br C6H5SO3H
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例1．120℃时，1体积某烃和4体积O2混合，,完全燃烧后恢复到原来的温度，压强体积不变，该烃分子式中所含的碳原子数不可能是（） A．1 Ｂ．2 Ｃ．3 Ｄ．4 例2．据报道，近来发现了一种新的星际分子氰基辛炔，其结构简式为： HC≡C—C≡C－C≡C－C≡C－C≡N。对该物质判断正确的是（） A．晶体的硬度与金刚石相当B．能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．不能发生加成反应D．可由乙炔和含氮化合物加聚制得 例3．下图是制取蒸馏乙醇的气化装置部分，安装时温度计的位置正确的是（） A．B．C．D． 例4．以下实验能获得成功的是（） A．用含结晶水的醋酸钠和碱石灰共热制甲烷气体 B．将铁屑、溴水、苯混合制溴苯 C．在苯酚溶液中滴入少量稀溴水出现白色沉淀 D．将铜丝在酒精灯上加热后，立即伸入无水乙醇中，铜丝恢复成原来的红色 例5．实验室用液溴和苯反应制取粗溴苯，得到粗溴苯后，要用如下操作精制①蒸馏②水洗③用干燥剂干燥④用10%NaOH溶液洗⑤水洗。正确的操作顺序是（） A．①②③④Ｂ．②④⑤③①Ｃ．④②③①⑤Ｄ．②④①⑤③ 例6．.描述CH3-CH=CH-C≡C-CF3分子结构的下列叙述中,正确的是（） A．6个碳原子有可能都在一条直线上 B．6个碳原子不可能都在一条直线上 C．6个碳原子有可能都在同一平面上 D．6个碳原子不可能都在同一平面上