用途：①可用燃烧来测定他们的C、H含量。 ②很好的燃料。
用途：①碳黑是黑色的颜料。
②可作为橡胶的填料，具有补强作用
用途：制备甲醇、甲酸、甲醛等重要的化工原料 2）裂解反应
3）生成合成气
4）卤代反应（略） 4．甲烷的实验室法
二、其他烷烃
烷烃天然来源主要是来自石油和天然气
11 第三章 环烷烃
学习要求：
1．掌握环烷烃的命名方法和基本结构。 2．熟练掌握环烷烃和环烯烃的化学性质。
3．熟练掌握环烷烃的顺、反异构现象和环己烷的构象。
第1节 环烷烃的分类命名和异构现象
一、分类 1．饱和脂环烃 环烷烃 （如：
） 不饱和脂环烃 环烯烃 （如：）
环炔烃
2．环的大小：小环（3～4元）；普通环（5～7元）；中环（8～12元）和大环（十二碳以上）
环的多少：单环；多环（桥环，螺环） 二、命名
1．环烷烃的命名
1）根据分子中成环碳原子数目，成为环某烷 2）把取代基的名称写在环烷烃的前面。
3）取代基位次按―最低系列‖原则列出，基团顺序按―次序规则‖小的优先列出
例如：
1-甲基环戊烷 异丙基环己烷 1，4-二甲基-4-乙基 1-甲基-3-异丙基
环己烷 环己烷
2．环烯烃的命名 1）称为环某烯。
2）以双键的位次和取代基的位置最小为原则。
例如：
环戊烯 1-甲基环戊烯 3，4-二甲基 1，3-环戊烯 2-甲基-1，3
环己烯 环己烯
3．多环烃的命名
1）桥环烃（二环、三环等）
12 分子中含有两个或多个碳环的多环化合物中，其中两个环共用两个或多个碳原子的化合物称为桥环化合物。
编号原则：从桥的一端开始，沿最长桥编至桥的另一端，再沿次长长桥至始桥头，最短的桥最后编号。
命名：根据成环碳原子总数目称为环某烷，在环字后面的方括号中标出除桥头碳原子外的桥碳原子数（大的数目排
环烯烃具有烯烃的通性
前，小的排后），如上图。其他同环烷烃的命名。 例如：上化合物名为 7，7-二甲基二环[2，2，1]庚烷
2-甲基-5-异丙基二环[3，1，0]己烷 2-乙基-6氯二环[3，2，1]辛烷 2）螺环烃
两个环共用一个碳原子的环烷烃称为螺环烃。
编号原则：从较小环中与螺原子相邻的一个碳原子开始，途径小环到螺原子，再沿大环至所有环碳原子。
命名：根据成环碳原子的总数称为环某烷，在方括号中标出各碳环中除螺原子以外的碳原子数目（小的数目先排，大的排后），其他同烷烃的命名。
三、异构现象
脂环烃的异构有构造异构和顺反异构。如C5H10的环烃的异构有：
第2节 脂环烃的性质
一、普通环的性质
普通脂环烃具有开链烃的通性
环烷烃主要是起自由基取代反应，难被氧化。
二、小环烷烃的特性反应 1．加成反应 1）加氢
2）加卤素
13 3）加HX，H2SO4
曲键侧面重叠，形成弯曲键（香蕉键），其键角是105.5o，因键角要从109.5o压缩到105.5o，故环有一定的张力（角张力）。
另外环丙烷分子中还存在着另一种张力——扭转张力（由于环中三个碳位子处于同一个平面，
2．氧化反应
环丙烷对氧化剂稳定，不被高锰酸钾、臭氧等氧化剂氧化。例如
故可用高锰酸钾溶液来区别烯烃与环丙烷衍生物。 ◆环烃性质小结：
1．小环烷烃（3，4元环）易加成，难氧化，似烷似烯。 普通环以上难加成，难氧化，似烷。
2．环烯烃、共轭二烯烃，各自具有其相应烯烃的通性。
第3节 脂环烃的结构
从环烷烃的化学性质可以看出，环丙烷最不稳定，环丁烷次之，环戊烷比较稳定，环己烷以上的大环都稳定，这反映了环的稳定性与环的结构有着密切的联系。 一、环丙烷的结构与张力学说 1．环丙烷的结构
理论上：1）饱和烃，C为sp3杂化，键角为109.5o 2）三碳环，成环碳原子应共平面，内角为60o
现代物理方法测定，环丙烷分子中：键角 C-C-C=105.5o；H-C-H=114o
所以环丙烷分子中碳原子之间的sp3杂化轨道是以弯曲键（香蕉键）相互交盖的。
由图可见，环丙烷分子中存在着较大的张力（角张力和扭转张力），是一个有张力环，所以易开环，发生加成反应。
2．张力学说
在环丙烷分子中，电子运的重叠不能沿着sp3轨道轴对称重叠，只能偏离键轴一定的角度以弯
相邻C-H键互相处于重叠式构象，有旋转成交叉式的趋向，这样的张力称为扭转张力）。环丙烷的总张力能为114KJ/mol。 二、环丁烷和环戊烷的构象
1．环丁烷的构象
与环丙烷相似，环丁烷分子中存在着张力，但比环丙烷的小，因在环丁烷分子中四个碳原子不在同一平面上，见右图：
根据结晶学和光谱学的证明，环丁烷是以折叠状构象存在的，这种非平面型结构可以减少C-H的重叠，使扭转张力
减小。环丁烷分子中C-C-C键角为111.5o，角张力也比环丙烷的小，所以环丁烷比环丙烷要稳定些。总张力能为
108KJ/mol。 环丁烷的构象 2．环戊烷的构象
环戊烷分子中，C-C-C夹角为108o，接近sp3
杂化轨道间夹角109.5o环张力甚微，是比较稳定的环。但若环为平面结构，则起C-H键都相互重叠，会有较大的扭转张力，所以，环戊烷是以折叠式构象存在的，为非平面结构，见右图，其中有四个碳原子在同一平面，另外一个碳原子在这个平面之外，成信封式构象。
这种构象的张力很小，但总张力能25KJ/mol，扭转张力在
2.5KJ/mol以下，因此，环戊烷的化学性质稳定。 环戊烷的构象
第4节 环己烷的构象
在环己烷分子中，六个碳原子不在同一个平面内，碳碳键间的夹角可以保持109.5o因此环很
稳定。
一两种极限构象——椅式和船式
椅式 船式 无角张力 无角张力
无C-H键间的扭转张力 有C-H键间的扭转张力 无张力环 有张力环 常温下 99% 常温下 1%
椅式构象稳定的原因：
相临碳上的C-H键全部为交叉式
船式构象不稳定的原因：
相临碳上的C-H键全部为重叠式
二平伏键（e键）与直立键（a键）
在椅构象中C-H键分为两类。第一类六个C-H键与分子的对称轴平行，叫做直立键或a键（其中三个向环平面上方伸展，另外三个向换环平面下方伸展）；第二类六个C-H键与直立键形成接近109.5o的夹角，平伏着向环外伸展，叫做平伏键或e键。如下图：
在室温时，环己碗的椅式构象可通过C-C键的转动（而不经过碳碳键的断裂），由一种椅式构象变为另一种椅式构象，在互相转变中，原来的a键变成了e键，而原来的e键变成了a键。
两个椅式构象的互相转变
当六个碳原子上连的都是氢时，两种构象是同一构象。连有不同基团时，则构象不同。
14 第5节 取代环己烷的构象
一、一元取代环己烷的构象
一元取代环己烷中，取代基可占据a键，也可占据e键，但占据e键的构象更稳定。 例如：
原因：a取代基结构中的非键原子间斥力比e键取代基的大（因非键原子间的距离小于正常原子键的距离所致）。从下图中原子在空间的距离数据可清楚看出，取代基越大e键型构象为主的趋势越明显。
甲基环己烷原子间的距离 二、二元取代环己烷的构象 1．1，2—二取代
（顺式） 只能是e,a构象
（反式） a,a构象 e,e构象（优势构象） 2．1，3—二取代 （反式）
只有e,a构象（其中有大的基团时，则在e键上）
（顺式） a,a构象 e,e构象（优势构象） 其他二元、三元等取代环己烷的稳定构象，可用上述同样方法得知。 ▲小结：1．环己烷有两种极限构象（椅式和船式），椅式为优势构象 2．一元取代基主要以e键和环相连
3．多元取代环己烷最稳定的构象是e键上取代基最多的构象 4．环上有不同取代基时，大的取代基在e键上构象最稳定
第6节 多环烃 （P55）
十氢奈：
反十氢萘 顺十氢萘
作业1 P41 问题3-1、3-2
作业2 P53 问题3-4 P54 问题3-5
第四章 对映异构（Enantiomerism）
一、旋光性 1．偏振光
光是一种电磁波，电场或磁场的震动方向与光前进的方向垂直。自然光是一束在各个不同平面上，垂直于光前进的方向上振动的光。
15 表示一束自然光朝着我们直射过来，光波在一切可能的平面上振动。
自然光 尼可尔棱镜 偏光
偏振光：仅在一个平面内振动的光。 2．旋光性的测定
偏振光穿过手性物质时，会发生偏转现象，也就是光会在一个不同的平面内振动。
对映体能使偏振光的振动平面顺时针旋转（向右旋），这种对映体是右旋的（dextrorotatory），向左旋则为左旋的（levorotatory），分别用（+）和（-）表示。
由于对映体有这种光学活性，所以将对映体又称为光学异构体。
自然光
化合物分为两类：一类是能使偏振光振动平面旋转一定角度，即有旋光性。另一类则没有旋光性。
例如：
[α]20D=+52.6（水） +：右旋 -：左旋
葡萄糖
比旋光度：每毫升含1g旋光物质的溶液，在10cm盛液管测得的旋光度。 表示：[α]=
100αCL C：样品浓度 L：盛液管长度
比旋光度是对映体的一种物理性质，在既定的溶液中随所使用的溶剂、温度和偏振光波长不同而变化。
±葡萄糖：外消旋体，通过分离可得左旋体和右旋体。
具有手性的分子，有对映异构体，有旋光性。
二、手性（Chirality） 1．手性
手性是指实物和镜象不能叠合的一种性质。 例： 实物和镜象关系
这种具有手性，实物和镜象不能叠合而引起的异构就是对映异构。实物和镜象是一对对映体。 例：
结构特点：中间碳原子连的四个原子（基团）不同，这个中间碳原子叫手性碳原子或不对称碳原子。
在生物体内，大量存在手性分子。如葡萄糖有营养指的是右旋葡萄糖。如氯霉素是一种药物，但只有一种对映异构体有疗效。在药物中，手性化合物占50%以上。
一对对映异构体是两种不同的化合物，它们的化学性质、物理性质无差别，差别是对偏振光有不同的反映。一个可以把偏振光向左旋，另一个则把偏振光向右旋。
偏振光是检验手性分子的一种最常用的方法。
2．分子的手性和对称性（Chirality and symmetry of molecule）
分子与其镜象是否能互相叠合决定于分子本身的对称性。即分子的手性与分子的对称性有关。对称元素：对称面、对称中心、对称轴。 1）对称面（σ）
定义：若有一个平面，能将分子切成两部分，一部分正好是另一部分的镜象，这个平面就是这个分子的对称面有两个对称面：
可看出H-C-H平面上下翻转
180o