医用化学-第十章-烃

第九章烃烃—是指仅由碳氢两种元素组成的有机化合物。烃链烃（脂肪烃）环烃饱和烃——烷烃CH3-CH3不饱和烃烯烃CH2=CH2炔烃CHCH脂环烃芳香烃一、甲烷CH4的分子结构成正四面体排列，分别与一个氢原子“头碰头”形成共价键，称σ键,σ键是一种较稳定的共价键。其它烷烃中碳原子也都是以σ键与其它四个原子键合的CH第一节烷烃分子中只有碳碳单键（C-C)和碳氢单键（C-H）的烃叫做烷烃，烷烃又称为饱和烃。烷烃是一系列化合物的总称，其通式为CnH2n+2,符合此通式互为同系物。同系物：结构相似，在组成上相差一个或多个系差（CH2）的一系列化合物（一）同系列二、烷烃的同系列和同分异构现象（二）烷烃的同分异构现象烷烃同系列中，甲烷、乙烷、丙烷只有一种结合方式，没有异构现象，从丁烷起就有同分异构现象。丁烷的分子式为C4H10的烷烃，存在以下两种构造：CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3CH3这种由分子中各原子的不同连接方式和次序而引起的同分异构现象叫做构造异构（三）碳原子的类型在烷烃分子中，由于碳原子所处的位置不完全相同，所以连接的碳原子数目也不一样。根据所连碳原子的数目进行分类：碳原子伯碳原子（又称为一级碳原子）仲碳原子（又称为二级碳原子）叔碳原子（又称为三级碳原子）季碳原子（又称为四级碳原子）三、烷烃的命名（一）普通命名法1.碳原子数目为C1～C10的用天干名称甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示；含10个以上碳原子时，用中文数字“十一、十二、……”来表示。2.为了区分异构体，①将直链烷烃命名为“正某烷”。例如：CH3CH2CH2CH2CH3正戊烷正十二烷CH3(CH2)10CH3②当分子结构为“”时，将其CH3CHCH3CH3CH3CHCH2CH2CH2CH3CH3异丁烷异庚烷CH3CCH3CH3CH3CH3CCH3CH2CH3CH3新戊烷新己烷例如：CH3CH(CH2)nCH3CH3命名为“异某烷”。③当分子结构为“”时，将其命CH3C(CH2)nCH3CH3CH3名为“新某烷”。例如：（二）系统命名法烷烃分子去掉一个氢原子而剩下的原子团称为烷基。烷基CH4－HCH3—甲烷CH3CH3－HCH3CH2—乙烷CH3CH2CH3CH3CH2CH2—CH3CHCH3丙烷－H1°－H2°甲基乙基正丙基异丙基（1）直链烷烃的命名对于直链烷烃的命名和普通命名法基本相同，仅不写正字。CH3(CH2)10CH3十二烷①选母体（或主链）选择分子中最长的碳链作为母体），若有两条或两条以上等长碳链时，应选择支链最多的一条为母体，根据母体所含碳原子数目称“某烷”。（2）支链烷烃的命名法的步骤：母体名称为“己烷”CH3CHCH2CHCH3CH2CH3CH3母体例1②编号把直链作为取代基，从靠近取代基近的一端开始编号，确定取代基位置从左至右：278(最低系列)从右至左：③④⑨76⑩⑨⑧1098...③②①132CH3CH(CH2)4CHCHCH2CH3CH3CH3CH3...④⑤例2若两个系列编号相同时，简单基团（非优先基团）占较小位号。选从左至右：3，4（不能选－C2H5占3位，－CH3占4位）CH3CH2CHCHCH2CH3CH3C2H5123456①②③④⑤⑥例3③写出全名称按照取代基的位次（用阿拉伯数字表示）、相同取代基的数目（用中文数字“二、三……”表示）、取代基的名称、母体名称的顺序写出全名称。注意：阿拉伯数字之间用“，”隔开；阿拉伯数字与文字之间用“－”相连；不同取代基列出顺序应按“基团次序规则”（参见第四章立体异构），较优基团后列出的原则处理。前面五个例题的名称如下:CH3CHCH2CHCH3CH2CH3CH3母体例12,4-二甲基己烷3-甲基-4-乙基己烷2,7,8-三甲基癸烷2,3,5-三甲基己烷母体CH3CH2CHCH2CH3CHCH3CH3例2265431CH3CHCH2CHCHCH3CH3CH3CH3①②③④⑤⑥例376⑩⑨⑧1098...③②①132CH3CH(CH2)4CHCHCH2CH3CH3CH3CH3...④⑤例4CH3CH2CHCHCH2CH3CH3C2H5123456①②③④⑤⑥例52-甲基-3-乙基戊烷常温常压下，四个碳原子以内的直链烷烃为气体；C5～C17的烷烃为液体。溶解性——“极性相似相容原理”1.物态和溶解性直链烷烃的沸点和熔点随着分子量的增大而升高在碳原子数目相同的烷烃异构体中，直链烷烃的沸点较高，支链烷烃的沸点较低，支链越多，沸点越低。2.沸点和熔点四、烷烃的性质（一）物理性质五、烷烃的化学性质烷烃H2SO4NaOHKMnO4Na不发生反应稳定1.烷烃的燃烧：氧化反应CH4+2CO2CO2+2H2O+886.2KJ·mol-12.取代反应CH4+Cl2CH3Cl+HCl紫外光CH2Cl2Cl2Cl2CHCl3Cl2CCl4甲烷分子中的氢原子被氯原子取代的反应称为氯取代反应第二节烯烃和炔烃含有碳碳双键（C=C)的烃称为烯烃，含有一个碳碳双键的开链烯烃通式为CnH2n（一）乙烯的结构双键结构：乙烯分子中的σ键和π键如图118°CCHHHH一、烯烃（二）烯烃的命名•基本方法与烷烃类同，不同的是，选择含有碳碳双键最长的碳链做主链，编号从离双键最近的一段开始。6754321CHCH2CHCCH2CH2CH3CH2CH3CH3CH33，5-二甲基-2-乙基-1-庚烯（选择含有双键的最长碳链为母体）CH3CH2CHCHCHCHCH2CH3CH3C2H5123456783-甲基-6-乙基-4-辛烯（双键居中，两种编号相同甲基占较小位次）3.顺反异构（P343）相同原子或基团在双键同一侧的为顺势，在异侧的为反式（双键碳上连有相同原子，则不存在顺反异构）CCCH3HH3CHCCHCH3H3CH顺势-2-丁烯反式-2-丁烯（三）烯烃的物理性质（四）烯烃的化学性质由于π键的存在，烯烃的化学性质比较活泼1.烯烃的加成反应CC+ABCCAB加成反应是两个分子结合成一个产物分子的反应（双键单键）（1）加氢（还原反应）H3CCH2H3CCH3CHCH2+H2Pt此反应可用于测定化合物分子中双键的数目H3CCCl4CHBrH3CCH2BrCHCH2+Br2（2）烯烃与卤素加成（烯烃使得溴水或溴的四氯化碳溶液的红色褪色——鉴别烯烃的碳碳双键）H3CCHBrH3CCH2HCHCH2+HBrH3CCHOHH3CCH3CHCH2+H2OH+（3）烯烃的卤化氢加成（4）烯烃与水加成马氏加成规则：不对称烯烃与不对称试剂加成，试剂分子中带负电荷的部分总是加到碳碳双键中含较少的碳原子上，带正电荷的部分（H+）加到碳碳双键中含氢较多的碳原子上。2.烯烃的氧化反应高锰酸钾水溶液为紫红色，此反应中，高锰酸钾被还原为棕色的二氧化锰沉淀，紫红色消失。此性质可以用来鉴别烷与烯。CH3CH=CH2冷+KMnO4HO-CH3CHCH2OHOHCH3CH=CH2+KMnO4H+CH3COOH+CO2+H2OR'C=CHR''RKMnO4H+RCOR'+R''COOHR'C=CH2RKMnO4H+RCOR'+H2O+CO24.烯烃的聚合反应CH2-CH2[]nCH2-CH[]nClCF2-CF2[]n聚乙烯PE不能做食品级包装聚氯乙烯PVC可做食品级塑料制品聚四氟乙烯PTFE“塑料王”二、二烯烃含有两个双键二烯烃共轭二烯烃隔离二烯烃命名：含有两个双键在内的最长的碳链做主链称作“某二烯”，从靠近双键的一段开始编号CH3CCHCCHCH3CH3C2H51234562-甲基-4-乙基-2，4-己二烯（两个双键和取代基都符合“最低系列”）二烯的化学性质•隔离二烯烃化学性质与单烯烃相同•共轭二烯烃，加成时，既能得到1,2-加成产物，又能得到1,4-加成产物三、炔烃含有碳碳三键的烃成为炔烃通式：CnH2n-2....三键结构：碳碳三键中的σ键和π键，乙炔分子呈直线型（一）炔烃的结构（二)炔烃的命名•普通命名：结构简单的炔烃可以用普通命名•系统命名：与烯烃相似，选择含碳碳三键最长的碳链做主链，从靠近三键的一端开始编号6CH3CH2CHCCCHCH3CH3CH3123455-甲基-4-乙基-2-己炔（选择含取代基简单的最长碳链为母体）CH3CH=CHCCH3-戊烯-1-炔CH3CCCHCH2CH=CH2C2H55-乙基-1-庚烯-5-炔(三)炔烃的物理性质（1）加氢反应CH3CCCH3Pt+H2CH3CH2CH2CH3(四)炔烃的化学性质（与烯烃类似）CH3-CC-CH3+2Br2CH3-C-C-CH3CCl4（炔烃能使溴水褪色）BrBrBrBr（2）加卤素CH3-CCHCH3-CCH2CH3-C-CH3BrBrBrHBrHBr（炔烃加成遵循马氏加成规则）（3）加卤化氢加成CH3CH2CCCH2CH3KMnO4H+2CH3CH2COOH2.氧化反应3.金属炔化物的生成此反应常用于乙炔及其它末端炔烃的鉴别。HC2AgNO32NH3.H2OCH++AgC2H2O2NH4NO3CAg++乙炔银（白色）HCCu2Cl22NH3.H2OCH++CuC2H2O2NH4ClCCu++乙炔铜（红棕色）第三节脂环烃环烷烃的通式为CnH2n一、命名（1）根据分之中成环碳原子数目，称为环某烷。（2）把取代基的名称写在环烷烃的前面。CH3CH3甲基环丙烷甲基环丁烷•环状烯烃命名，首先选择双键编号最小，然后使取代基的编号尽可能小二、化学性质环丙烷和环丁烷存在较大的环张力，环不稳定，与烯烃的化学性质相似，也容易发生催化加氢反应。NiNiH2+CH3CH2CH3+H2CH3CH2CH2CH380℃200℃+Br2CCl4室温CH2CH2CH2BrBr环丁烷与溴的加成反应需在加热下进行。CH2CH2CH2BrCH2BrCCl4Br2+环丙烷与溴在室温下就能反应，使溴的颜色褪去。120oC五元环和六元环很稳定，与链状烷烃化学性质相似H2SO4NaOHKMnO4Na不发生反应在光照下可与卤素发生取代反应+Br2光照，加热Br第四节芳香烃分子中含有一个或一个以上苯环的烃称为芳香烃苯是最简单的芳香烃，分子式为C6H61825年苯首次得到分离，分子式为Ｃ6H6二、芳香烃命名:1.苯环上只有一个取代基CH2CH3CH3苯甲苯乙苯CH(CH3)2异丙苯CH3CH31，2-二甲苯（o-或邻二甲苯）CH3CH31，3-二甲苯（m-或间二甲苯）CH3CH31，4-二甲苯（p-或对二甲苯）2.苯环上有两个取代基CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3H3C3.苯环上有三个取代基连三甲苯偏三甲苯均三甲苯1,2,3-三甲苯1,3,5-三甲苯1,2,4-三甲苯CH3CHCH2CHCH3CH32-甲基-4-苯基戊烷CH2CH=CH23-苯基丙烯4.苯环上连有结构复杂或不饱和的碳链，苯环作取代基5.苯的其它衍生物CH3BrNO2Cl氯苯硝基苯邻溴甲苯CH3NO2NO2O2NCH3NO2NO2CH3BrCH3Br对溴甲苯间溴甲苯2,4-二硝基甲苯2,4，6-三硝基甲苯芳基：苯基：C6H5-,Ph-苄基：CH2-R常见芳香基：1865年德国化学家凯库勒创造性地提出苯的环状结构式很多问题无法解释二、苯的结构(一)苯的凯库勒结构式1825年苯首次得到分离，分子式为Ｃ6H6苯不与溴水加成，也不被KMnO4氧化，却可在催化剂作用下发生取代反应，且一元取代物和邻二取代物都只有一种。SP2杂化，6个C-Cσ键，6个C-Hσ键键长都相等，介于单双键之间(二)苯的真实结构:四.芳烃的化学性质苯容易发生取代反应，不易发生加成和氧化反应①卤代反应FeBr3Br2+BrCl2CH3FeCl3+ClCH3CH3Cl+NO2Cl2FeCl3+NO2Cl55~60oC(一)取代反应②硝代反应HONO2浓H2SO450-60℃+NO2H2O+NO2HONO2浓H2SO495℃+NO2NO2NO2CH3CH3NO2+58%38%NO2浓H2SO430℃CH3HO+③磺化反应HOSO3H+SO3HH2O+强酸溶于水S-OHOO苯磺酸CH3Cl2光