1有機化學習題書除本教材習題外，學有余力的同學還可參考1）《基礎有機化學習題解答與解題示例》，北京大學出版社。有習題、答案及解題示例。2）《有機化學例題與習題》，高等教育出版社，介紹了一些解題的思路。或者，一些有機化學的考研參考書，綜合性強，可幫助開拓思路。2雜化軌道的波函數(shù)系數(shù)課本第34頁分子軌道理論解釋鍵的極性情況a=ba<bFC氟帶部分負電荷，碳帶部分正電荷，C-F鍵是有極性的。第二章飽和碳氫化合物SaturatedHydrocarbon3第二章重點講解問題一、飽和碳氫化合物（烷烴、環(huán)烷烴）的命名二、飽和碳氫化合物的構(gòu)象與構(gòu)象分析三、碳氫化合物的穩(wěn)定性與拜爾的環(huán)張力學說四、飽和碳氫化合物的物理性質(zhì)（分子間的非共價作用）42.1碳氫化合物的分類碳氫化合物

——由碳和氫兩種元素形成的有機化合物的總稱，又稱烴（hydrocarbon）開鏈烴

環(huán)烴

飽和烴

——烷烴，環(huán)烷烴

不飽和烴

烯烴，環(huán)烯烴芳香烴炔烴，環(huán)炔烴5中文名英文名分子式結(jié)構(gòu)簡式甲烷methaneCH4CH4乙烷ethaneC2H6CH3CH3丙烷propaneC3H8CH3CH2CH3正丁烷n-butaneC4H10CH3CH2CH2CH3正戊烷n-pentaneC5H12CH3CH2CH2CH2CH32.2開鏈烷烴的命名61、對于碳數(shù)為C1~C10的直鏈烷烴----甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示碳數(shù)，稱為“某烷”2、對于碳數(shù)>C10的烷烴----直接用中文數(shù)字表示碳數(shù)英文命名類似“碳數(shù)詞干+ane詞尾”methane,ethane,propane,butane,pentane,hexane,heptane,octane,nonane,decane,undecane(十一烷),dodecane(十二烷)2.2開鏈烷烴的命名72.2開鏈烷烴的命名82.2開鏈烷烴的命名構(gòu)造異構(gòu)體（constitutionalisomers）—分子式相同但分子內(nèi)原子的連接順序或方式不同的異構(gòu)體。普通命名法（Commonnames）對于構(gòu)造異構(gòu)體，則使用“正”、“異”、“新”等表示。“正(n-)”代表直鏈烷烴，“異(iso-)”和“新(neo-)”分別表示特定的分支烷烴。9

普通命名法的局限CH3CH—CHCH3CH3CH3

noneCH3CH2CH2CH2CH2CH3

hexaneCH3CHCH2CH2CH3

CH3

isohexane

CH3CH3—C—CH2CH3

CH3

neohexane

CH3CH2CHCH2CH3CH3

none10需要系統(tǒng)命名法烷基（Alkyl）—烷烴分子中從形式上消除一個氫的部分，通常用

R-表示，英文用“

yl”替代“

ane”methane——methylCH3-

Meethane———ethylCH3CH2-

Etn-propane——n-propylCH3CH2CH2-

n-Pr

isopropyl(CH3)2CH-

i-Prn-butane———n-butylCH3CH2CH2CH2-

n-Bu

sec-butylCH3CH2CHCH3

sec-Buisobutane——

isobutyl(CH3)2CHCH2-

i-Bu

tert-butyl(CH3)3C-tert-Bu烷基的概念11Primary(1o),secondary(2o),tertiary(3o),quaternary(4o)Cbutonlyprimary,secondary,tertiaryH

注意烷烴分子和烷基中碳級別的不同烷烴中碳和氫的種類12IUPAC:

InternationalUnionofPureandAppliedChemistry系統(tǒng)命名法（IUPACRules）131、直鏈烷烴同普通命名法，取消“正”字2、對支鏈烷烴，最長的碳鏈—

主鏈，主鏈碳數(shù)—

“某烷”，主鏈以外的其他部分—

支鏈或取代基

烷烴的系統(tǒng)命名法143、將主鏈上的碳原子編號—由距支鏈最近的一端開始（編號-“支鏈名”“某烷”）4、相同的取代基可以合并，用二（di）、三（tri）、四（tetra）等表示相同取代基的數(shù)目，其編號在連字符前用逗號分隔列出。2,5-二甲基庚烷(2,5-dimethylheptane)153-乙基庚烷(3-ethylheptane)

烷烴的系統(tǒng)命名法5、多個支鏈存在時，英文按字母順序排列，中文則按“次序規(guī)則”，將較優(yōu)基團列在后面。16

烷烴的系統(tǒng)命名法注意若兩個取代基不同，但取代位號相同，則給“較優(yōu)”基團以大編號（英文按字母順序）3-甲基-5-乙基庚烷3-ethyl-5-methylheptane注意！174-ethyl-2-methylhexane18次序規(guī)則(1)

原子序數(shù)大的為“較優(yōu)”基團(2)

第一原子相同，按原子序數(shù)大小順序比較第二原子例如：-CH2Cl>-CH2OH，因為-C(Cl,H,H)>-C(O,H,H)19

烷烴的系統(tǒng)命名法次序規(guī)則又如：-CH2CH(CH3)2<-CH2CH2OH，因為-C(C,H,H)=-C(C,H,H)

C(C,C,H)<C(O,H,H)(3)

含有雙鍵和叁鍵的基團，可以認為連有兩個或三個相同原子

20

烷烴的系統(tǒng)命名法常見烷基的次序舉例

-C(C,C,H)-C(C,H,H)-C(C,C,H)-C(C,H,H)21-C(C,H,H)-C(C,H,H)6、如果支鏈還有分支，不能用簡單的基名稱來命名，則需要對支鏈按照類似原則進行編號和命名。編號從支鏈與主鏈相連的碳原子開始。22

烷烴的系統(tǒng)命名法3-乙基-5-(1-乙基丙基)壬烷3-ethyl-5-(1-ethylpropyl)nonane237、如果具有不止一條可選擇的等長的碳鏈(1)以取代基數(shù)目最多的碳鏈為主鏈。24烷烴的系統(tǒng)命名法2,5-二甲基-4-仲丁基庚烷或2,5-二甲基-4-(1-甲基丙基)庚烷4-(sec-butyl)-2,5-dimethylheptaneor2,5-dimethyl-4-(1-methlpropyl)heptane(2)*

取代基數(shù)目一樣多時，以側(cè)鏈位次最低的鏈為主鏈1-甲基丙基2-甲基丙基25注意英文命名中的前綴di，tri，tetra，sec和tert不計入排序中，但iso，neo和cyclo計入排序中。

26烷烴的系統(tǒng)命名法C3H6

C4H8C5H10

結(jié)構(gòu)通式：CnH2n272.3環(huán)烷烴(Cycloalkanes)的命名不飽和度（thedegreeofunsaturated）

—分子組成的氫原子數(shù)目與理論上最大可能數(shù)目之差的情況。分子式：CnHm，

則不飽和度

=Saturatedhydrocarbons:CnH2n+2單環(huán)環(huán)烷烴的不飽和度就是1。對于環(huán)烷烴，當它不存在雙鍵、三鍵時，其不飽和度其實就代表環(huán)的數(shù)目。[(2n+2)-m]/2環(huán)烷烴的不飽和度（環(huán)的數(shù)目）281.單環(huán)環(huán)烷烴的命名

若環(huán)烴做母體，則母體名—

“環(huán)某烷”2.3環(huán)烷烴的命名isopropylcyclopentane291-cyclobutylpentane2.3環(huán)烷烴的命名當環(huán)上有2個不同取代基時，它們以字母順序引出，1號位給最先引出的取代基。1.單環(huán)環(huán)烷烴的命名301-ethyl-3-methylcyclopentane

1-甲基-3-乙基環(huán)戊烷1,3-dimethylcyclohexane2.3環(huán)烷烴的命名當環(huán)上有多個取代基時，則將1位編號給予能使第2個取代基編號最小的位置。1.單環(huán)環(huán)烷烴的命名31A.1,1,2-trimethylcyclopentane(not1,2,2;not1,1,5)4-ethyl-2-methyl-1-propylcyclohexane2-甲基-4-乙基-1-丙基環(huán)己烷

not1,3,4,(2<3);not

5,1,2,(4<5)2.3環(huán)烷烴的命名2.二環(huán)橋環(huán)烷烴的命名橋環(huán)烴—

bridgedhydrocarbon,分子內(nèi)環(huán)與環(huán)之間有兩個或兩個以上共用碳原子的多環(huán)烴。橋頭碳—

共用的碳原子橋—

兩個橋頭碳原子間的碳鏈322.3環(huán)烷烴的命名2.二環(huán)橋環(huán)烷烴的命名母體名

—

幾環(huán)[n1.n2.n3…]某烷環(huán)的數(shù)目各橋上碳數(shù)由大到小排全部環(huán)上碳原子數(shù)332.二環(huán)橋環(huán)烷烴的命名編號

—

從橋頭碳開始，繞最長的橋到另一個橋頭，再繞次長橋回來，最后再編最短的橋?！?/p>

可能的情況下給取代基以盡可能小的編號34一般步驟：1.選取母體2.確定取代基的位置和名稱3.以適當?shù)捻樞蛟谀阁w名稱前列出取代基的編號和名稱4.必要時，對構(gòu)型進行標示（詳見第三章和第五章的構(gòu)型標示方法）命名小結(jié)352.4開鏈烷烴的構(gòu)象1乙烷(Ethane)的構(gòu)象362.4開鏈烷烴的構(gòu)象1乙烷(Ethane)的構(gòu)象37Isomerism（同分異構(gòu)現(xiàn)象）Conformation（構(gòu)象異構(gòu)）——由于繞s-鍵旋轉(zhuǎn)而形成的分子內(nèi)原子在空間的不同排列稱為構(gòu)象異構(gòu)?！猼heycanbeinterconvertedbyrotationaboutoneormoresigma-bonds——theinterconversionaresorapidthatwecannotseparatethem討論：乙烷的構(gòu)象有多少個？——無數(shù)個！38Conformationalanalysis----describestheenergyofsuchconformationalinterconversion1乙烷(Ethane)的構(gòu)象乙烷構(gòu)象分析勢能圖

扭轉(zhuǎn)張力39丙烷的構(gòu)象思考：為什么丙烷兩種極限構(gòu)象的勢能差（3.3kcal/mol）高于乙烷（3.0kcal/mol）？402丁烷（Butane）的構(gòu)象StericStrain----astericeffectvanderWaalsrepulsionofgroupsthatareclosetoeachother41正丁烷構(gòu)象分析勢能圖扭轉(zhuǎn)張力2丁烷(Butane)的構(gòu)象42思考題：Pleasetrytofigureoutwhyinthefollowingcasesthegaucheconformationispreferedoverstaggered.Kingsbury,J.Chem.Ed.1979,56,431.432.5環(huán)烷烴的構(gòu)象

環(huán)丙烷、環(huán)丁烷和環(huán)戊烷的構(gòu)象

角張力和扭轉(zhuǎn)張力442.5環(huán)烷烴的構(gòu)象2.環(huán)己烷的椅式構(gòu)象(Chairconformationofcyclohexane）穩(wěn)定的極限構(gòu)象---椅式構(gòu)象452.環(huán)己烷的椅式構(gòu)象(Chairconformationofcyclohexane）46椅式構(gòu)象中的三個平面2.環(huán)己烷的椅式構(gòu)象(Chairconformationofcyclohexane）474848abond---axialbond

ebond---equatorialbond2.環(huán)己烷的椅式構(gòu)象(Chairconformationofcyclohexane）2.環(huán)己烷的椅式構(gòu)象abond---axialbond

ebond---equatorialbond492.5環(huán)烷烴的構(gòu)象3.monosubstitutedcyclohexanethestableconformer----

thesubstituent（取代基）isinequatorialposition---1,3-diaxialinteraction502.5環(huán)烷烴的構(gòu)象3.monosubstitutedcyclohexane512.5環(huán)烷烴的構(gòu)象3.monosubstitutedcyclohexane

構(gòu)象翻轉(zhuǎn)(ring-flip)

----

rapidlyinterconversionbetweentwochairconformations523.monosubstitutedcyclohexane534.disubstitutedcyclohexane

e.g.

1,2-dimethylcyclohexane

cis-transstereoisomers(屬構(gòu)型異構(gòu))2.5環(huán)烷烴的構(gòu)象cis-trans-穩(wěn)定性？54Answer

1,2-disubstitutedcyclohexane

---trans-isomerismorestable(foreeismorestablethanea)Questions

1)Howabout1,3-and1,4-disubstitutedcyclohexane?

2)Pleasetrytodrawoutthechairconformersandanswertheabovequestion2.5環(huán)烷烴的構(gòu)象4.disubstitutedcyclohexane552.5環(huán)烷烴的構(gòu)象5.環(huán)己烷的其他構(gòu)象56575.環(huán)己烷的其他構(gòu)象6.環(huán)己烷的各構(gòu)象轉(zhuǎn)化勢能圖

2.5環(huán)烷烴的構(gòu)象582.6烷烴和環(huán)烷烴的燃燒熱、生成熱與穩(wěn)定性

1、燃燒熱化合物的燃燒熱(ΔH?c)：一個化合物在標準狀態(tài)下完全燃燒生成二氧化碳和水的過程所放出的熱量。烷烴在空氣中燃燒生成二氧化碳和水，反應式如下：

主要用于同分異構(gòu)體穩(wěn)定性的比較。相同組成的同分異構(gòu)體，燃燒熱越高者，化合物所具有的能量就越高，也就越不穩(wěn)定。ΔH?C591、燃燒熱烷烴的不同異構(gòu)體能量是有所不同的。烷烴ΔH?C/kJ·mol-1戊烷-3537.2異戊烷-3530.5新戊烷-3516.2601、燃燒熱烷烴ΔH?C/kJ·mol-1環(huán)烷烴ΔH?C/kJ·mol-1丙烷-2220.3環(huán)丙烷-2092.2（697.4/C)丁烷-2879.1環(huán)丁烷-2747.3（686.8/C)戊烷-3537.2環(huán)戊烷-3322.0（664.4/C)己烷-4195.6環(huán)己烷-3954.5（659.1/C)612.生成熱生成熱（ΔH?f）：是指化合物在標準狀態(tài)下由單質(zhì)元素生成過程中放出的熱量。對于烴類化合物而言，即指由單質(zhì)碳（石墨）和氫氣生成該化合物的過程中的放熱。ΔH?f相同組成的同分異構(gòu)體，生成熱越高者越穩(wěn)定。622.生成熱事實上大多數(shù)烴類化合物是難以從單質(zhì)碳和氫生成的，因此通常烴類的生成熱是通過燃燒熱和CO2與H2O的生成熱計算而得，如：ΔH?f

（烷烴）＝ΔH?f（CO2+H2O）－ΔH?C633、烷烴和環(huán)烷烴的化學反應與穩(wěn)定性化合物的穩(wěn)定性直接與化學鍵的強度有關，化學鍵越強，則斷裂相關化學鍵需要的能量越高，相應化合物的化學穩(wěn)定性越高。烷烴中C-C，C-H鍵的鍵能分別為347和435kJ/mol鍵的強度高，加上鍵的極性很弱，不容易受到富電子或缺電子基團進攻，因此化學性質(zhì)不活潑主要反應：鹵代、燃燒、氧化、和裂解等以鍵的均裂即自由基反應為主要特征643、烷烴和環(huán)烷烴的化學反應與穩(wěn)定性鹵代反應舉例問題：反應能控制在某個取代階段嗎？653、烷烴和環(huán)烷烴的化學反應與穩(wěn)定性鹵代反應舉例為什么不同的氫有不同的活性，反應體現(xiàn)出一定的選擇性？663、烷烴和環(huán)烷烴的化學反應與穩(wěn)定性鹵代反應舉例問題：上述溴代反應的產(chǎn)物含有一個手性碳，那么反應中得到是一對對映異構(gòu)體呢，還是單一的一個呢，或者其中一個過量呢？這就是反應的立體化學問題。673、烷烴和環(huán)烷烴的化學反應與穩(wěn)定性小環(huán)烷烴的不穩(wěn)定性體現(xiàn)：68飽和碳氫化合物的穩(wěn)定性1.Saturatedcarbons

----Alkanesrelativelystable2.Cycloalkanes----RingStrainInstabilityofthree-andfour-memberedrings

----duetoanglestrain(角張力)----Baeyer環(huán)張力學說692.7非共價作用與性質(zhì)的關系非共價力包括：

氫鍵（HydrogenBond）

偶極-偶極作用力（Dipole-dipoleInteraction）范德華作用力（vanderWaalsinteraction，包括吸引力和斥力）等等作用于分子間和分子內(nèi)影響化合物的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)

---熔點、沸點、溶解性能

---酸堿性、反應速度和反應方向70非共價力及其強度InteractionsStrengthion-ioninteractioncomparabletocovalentbondingion-dipole50~200kJ/moldipole-dipole5~50kJ/molhydrogenbonding4~120kJ/molcation-πinteractions5~80kJ/molπ-πstacking0~50kJ/molvanderWaalsforces<5kJ/mol,variablehydrophobiceffects3~10kJ/mol712.7非共價作用與性質(zhì)的關系飽和性

當A－H中的氫原子與一個B原子結(jié)合形成氫鍵后，另一個電負性大的原子B’則難以接近氫原子了，因為B、A的負電荷將排斥原子B’靠近，因此一個氫原子只能與一個雜原子形成氫鍵。

(1)氫鍵氫鍵的飽和性和方向性722.7非共價作用與性質(zhì)的關系方向性

1.只有當A-H…B在同一直線上時最強；

2.氫鍵的方向和未共用電子對的對稱軸一致，這樣可使原子B中負電荷分布最多的部分最接近氫原子，這樣形成的氫鍵最穩(wěn)定。氫鍵的強弱

A、B的電負性越大，氫鍵越強；B的原子半徑越小，氫鍵越強。（F-H…F最強）732.7非共價作用與性質(zhì)的關系分子內(nèi)氫鍵與分子間氫鍵

分子間氫鍵使熔點、沸點升高(乙醇和二甲醚)

分子內(nèi)氫鍵使熔點、沸點下降分子間氫鍵使水溶性增加74(2)dipole-dipole

interactions偶極-偶極作用力（極性分子）極性大的分子，偶極-偶極作用力大，溶沸點高，水溶性增強2.7非共價作用與性質(zhì)的關系75(3)vanderWaalsforces范德華作用力（所有分子）areinduceddipole-induceddipoleinteractions

極化率越大，分子的接觸面積越大，范德華作用力越大，溶沸點越高。吸引或排斥與分子間距離有關，太近，表現(xiàn)為排斥作用。2.7非共價作用與性質(zhì)的關系76沸點（boilingpoint,b.p.）

影響因素：分子的極性、分子量、分子接觸面積、氫鍵。2.7非共價作用與性質(zhì)的關系77BoilingPointsDependonthestrengthoftheattractiveforcesbetweentheindividualmoleculesC-C、C-H---nonpolarbondsvanderWaalsforces---

dependsontheareaofcontactbetweenthemoleculesTheboilingpointsofalkanesincreaseastheirsizeincreaseAbranchedcompoundhasarelativelylowerboilingpoint78熔點（meltingpoint，m.p.）

分子的極性、分子量、分子接觸面積、氫鍵、分子對稱性極性增大，分子量增大，分子接觸面積增大，分子間氫鍵的存在和強度增強，熔點升高；分子對稱性升高，熔點升高，因為可以緊密堆積。2.7非共價作用與物理性質(zhì)的關系79MeltingPointsPackinginfluencesthemeltingpointofacompoundPackingisapropertythatdetermineshowwelltheindividualmoleculesinasolidfittogetherinthecrystallatticeThetighterthefit,themoreenergyrequiredtobreakthelatticeandmeltthecompound.80MeltingPointsofAlkanes熔點增加幅度：偶數(shù)碳烷烴>奇數(shù)碳烷烴81MeltingPointsofAlkanes分子對稱性升高，熔點升高，因為可以緊密堆積。偶數(shù)烷烴鏈屬于中心對稱，對稱性最高，奇數(shù)烷烴鏈只有對稱軸和對稱面777766682溶解性（solubility）

GeneralRule:

相似相溶原理

(likedissolveslike)

質(zhì)子性溶劑—極性溶劑非質(zhì)子性溶劑—非極性溶劑—烴類