有機化學（第9版）第四章

烷烴和環烷烴第一節烷烴第二節環烷烴重點難點熟悉了解掌握烷烴及環烷烴的命名，烷烴及環烷烴的構象異構，烷烴的鹵代反應，環烷烴的開環加成反應。烷烴的理化性質，自由基反應的機制。藥物構效關系及自由基作用在醫學中的應用。烷烴第一節1.烷烴中碳原子均采用sp3雜化。2.烷烴分子存在C-Hσ鍵和C-Cσ鍵兩種化學鍵。有機化學（第9版）一、結構甲烷的結構乙烷的結構有機化學（第9版）一、結構3.碳原子的類型4.氫原子的類型（1)概念：按直接連接的碳原子的數目分為伯、仲、叔、季碳原子，又稱為一、二、三、四級碳原子。（2）表示方法：1°、2°、3°和4°。（1）概念：連在伯、仲、叔碳上的氫。（2）表示方法：1°H、2°H和3°H。有機化學（第9版）二、構造異構和命名（一）

碳鏈異構

由于碳鏈結構不同而產生的同分異構現象。（二）命名

烷烴的命名通常分為普通命名法(commonnomenclature)和系統命名法(systematicnomenclature)。C5H12(正)戊烷n-pentane(異)戊烷iso-pentane(新)戊烷neo-pentane有機化學（第9版）二、構造異構和命名常見的烷烴

中文英文結構簡式中文英文結構簡式甲烷methaneCH4己烷hexaneCH3(CH2)4CH3乙烷

ethaneCH3CH3庚烷heptaneCH3(CH2)5CH3丙烷propaneCH3CH2CH3辛烷octaneCH3(CH2)6CH3丁烷butaneCH3(CH2)2CH3壬烷nonaneCH3(CH2)7CH3戊烷pentaneCH3(CH2)3CH3癸烷decaneCH3(CH2)8CH3常見烷烴的結構及名稱有機化學（第9版）二、構造異構和命名常見烷基的結構與名稱甲基(-Me)

methyl乙基(-Et)

ethyl丙基(-Pr)

propyl異丙基(iso-Pr)

isopropyl異丁基(iso-Bu)isobutyl叔丁基(tert-Bu)tertbutyl仲丁基(sec-Bu)secbutyl有機化學（第9版）烷烴的命名規則

（1）選擇含有取代基最多的最長碳鏈為主鏈，按主鏈所含碳原子數命名為某烷；（2）從靠近取代基的一端開始編號；（3）編號遵循依次最小原則；（4）相同基團合并寫，不同基團按照“基團次序規則”優先基團后列出。常見烷基的優先順序：異丙基>異丁基>丁基>丙基>乙基>甲基二、構造異構和命名2,4,4,6-四甲基辛烷2,4,4,6-tetramethyloctane有機化學（第9版）二、構造異構和命名基團次序規則（sequencerule）直接相連的原子，序數大者優先；直接相連的原子相同時，依次比較后面的原子，直至不同；雙鍵或叁鍵可看作兩個原子連接2次或3次。C,C,CC,C,HC,C,HC,H,HH,H,HC,H,HH,H,H有機化學（第9版）三、構象異構（一）

乙烷的構象

乙烷構象的表示

（1）

鋸架式重疊式交叉式（2）紐曼投影式

重疊式交叉式有機化學（第9版）三、構象異構（一）

乙烷的構象

乙烷構象的能量變化及穩定性

交叉式構象中碳上氫彼此間相距最遠，斥力最小，能量最低；由交叉式轉換至重疊式時，碳上氫彼此間距離越來越近，斥力逐漸增大，分子內能逐漸升高；重疊式構象中碳上氫彼此間距離最近，分子內能最高；由重疊式轉至交叉式時，碳上氫彼此間距離越來越遠，斥力逐漸增減小，分子內能逐漸降低。乙烷分子構象能量圖結論：交叉式構象是穩定的優勢構象。有機化學（第9版）三、構象異構（二）丁烷的構象

丁烷的典型構象（繞C2—C3鍵軸旋轉）C2-C3鍵對位交叉式鄰位交叉式部分重疊式全重疊式有機化學（第9版）三、構象異構（二）丁烷的構象

丁烷構象的能量變化及穩定性

對位交叉式：體積較大的甲基處于對位，相距最遠，斥力最小，分子的能量最低，是優勢構象；鄰位交叉式：甲基處于鄰位，相互距離比對位交叉式近，能量較對位交叉式高；全重疊式：甲基及氫都各處于重疊位置，相互斥力最大，分子能量最高，是最不穩定的構象；部分重疊式：甲基和氫互相重疊，能量較高，但比全重疊式的能量低。構象穩定性對位交叉式鄰位交叉式全重疊式部分重疊式有機化學（第9版）三、構象異構（二）丁烷的構象

正丁烷C2—C3旋轉時各種構象的能量曲線丁烷構象的能量變化及穩定性

有機化學（第9版）三、構象異構（三）藥物構效關系藥物分子的構象與藥物作用效果存在一定的關系，通常優勢構象具有更好的作用效果。

多巴胺（抗震顫麻痹藥）對位交叉式有機化學（第9版）四、物理性質bp、mp、密度：隨C原子數↑而↑；

烷烴支鏈↑，bp↓；烷烴對稱性↑，mp↑；正烷烴密度＜0.8g.cm-3

；烷烴易溶于有機溶劑，難溶于水。烷烴的波譜性質：直鏈烷烴熔、沸點與分子中碳原子數的關系紅外光譜（IR)：3000～2850cm-1（C–H的伸縮振動，一般為強吸收）1465～1340cm-1（C–C的彎曲震動，吸收較弱）核磁共振氫譜（1H-NMR）：δ

0.9～1.8有機化學（第9版）五、化學性質（一）穩定性1.甲烷的鹵代反應（二）鹵代反應烷烴與強酸、強堿、強氧化劑、強還原劑均不反應。

有機化學（第9版）五、化學性質（二）鹵代反應2.鹵代反應的機制烷烴的鹵代反應屬于自由基鏈反應鏈引發鏈增長鏈終止鹵素活性順序：F2>Cl2>Br2>I2有機化學（第9版）五、化學性質（二）鹵代反應3.烷烴鹵代反應的取向烷烴鹵代反應的取向取決于烷烴的結構及鹵素的活性有機化學（第9版）五、化學性質（二）鹵代反應4.烷基自由基穩定性及構型sp2雜化甲基自由基叔丁基自由基自由基穩定性環烷烴第二節有機化學（第9版）一、命名命名原則（1）環碳原子的編號，應使環上取代基的位次最小；（2）有多個取代基時，應使它們的位次和最小；（3）書寫名稱時遵守基團次序規則；（4）存在順反結構時，需標明在名稱前。1-甲基-3-乙基環己烷1-ethyl-3-methylcyclohexane順-1,3-二甲基環戊烷cis-1,3-dimethylcyclopentane反-1,3-二甲基環戊烷trans-1,3-dimethylcyclopentane有機化學（第9版）二、結構與穩定性成鍵角度與雜化軌道產生偏差會產生角張力，偏差越大，角張力越大，環越不穩定。環己烷>環戊烷>環丁烷>環丙烷環烷烴穩定性環丙烷分子中的彎曲鍵有機化學（第9版）三、化學性質催化加氫開環環丙烷丙烷環丁烷丁烷有機化學（第9版）三、化學性質親電加成當烷基取代的環丙烷與HX作用時，碳環開環發生在連氫原子最多和連氫原子最少的兩個碳原子之間。氫鹵酸中的氫原子加在連氫原子較多的碳原子上，而鹵原子則加在連氫原子較少的碳原子上。有機化學（第9版）四、構象（一）環戊烷的構象環戊烷較穩定的優勢構象是離開平面的碳原子上的氫原子與相鄰碳上的氫原子呈交叉式。從這里看有機化學（第9版）四、構象（二）環己烷的構象1.椅式構象和船式構象量能50.6KJ/M椅式構象船式構象半椅式構象扭船式構象室溫下，船式和椅式構象可以互相轉變。有機化學（第9版）四、構象（二）環己烷的構象2.椅式構象和船式構象的穩定性(1)椅式構象穩定性

椅式構象中既無角張力，又幾乎無扭轉張力和空間張力，屬于優勢構象。230pm有機化學（第9版）四、構象（二）環己烷的構象2.椅式構象和船式構象的穩定性(2)船式構象穩定性

船式構象中雖無角張力，但存在較大的空間張力和扭轉張力，屬于不穩定的構象。183pm有機化學（第9版）四、構象（二）環己烷的構象3.取代環己烷的構象分析環己烷的碳氫鍵6根平伏鍵（e鍵，3上3下）6根豎直鍵（a鍵，3上3下）通過翻環作用，可實現a、e鍵互換，但a、e鍵的取向不變有機化學（第9版）四、構象3.取代環己烷的構象分析一取代取代環己烷的構象e鍵取代為優勢構象（二）環己烷的構象有機化學（第9版）四、構象

二取代取代環己烷的構象二取代環己烷存在順、反位置上的差異，需要具體分析。（二）環己烷的構象3.取代環己烷的構象分析有機化學（第9版）四、構象二取代取代環己烷的構象順-1,2-二甲基環己烷ee（優勢構象）反-1,2-二甲基環己烷較大基團位于e鍵（優勢構象）順-1-甲基-4-叔丁基環己烷（二）環己烷的構象