饱和烃

医用有机化学第四章饱和烃，讲述了饱和烃的基本概念、化学性质、物理性质、异构、命名法、烷烃、环烷烃、构象异构。

饱和烃

• 基本概念
  • 由碳和氢组成的化合物称为烃
  • 研究顺序
    • 命名
    • 结构
    • 性质
    • 应用
• 烷烃
  • 结构
    • sp3杂化
    • 头碰头
    • 单键可旋转
    • 根据直接连结的c原子数量不同可用一，二，三，级碳原子(1º，2º，3º，4º表示)
      • 又可称为伯仲叔季
      • 而伯仲叔季碳上的氢原子分别称为伯氢，仲氢，叔氢……
• 异构
  • 同分异构 分子式层面相同
    • 同系物
      • 指的是结构和官能团以及化性相似，但是相差若干ch2的有机物
      • 所有该系列的有机物称为 同系列
        • ch2为同系差
    • 结构异构
      • 碳链异构
      • 位置异构
      • 官能团异构
    • 立体异构
      • 几何异构(顺反异构)
      • 光学异构(又称旋光异构因为有旋光性，也称手性异构)
      • 构象异构(通过单键旋转产生的异构)
        • 表达方式
          • 锯架式
          • 纽曼投影式
        • 链烃
          • 如乙烷的重叠式和交叉式
          • 本质上是相距最远，总体能量最低最稳定
            • 其中能量最低的称为优势构象
• 命名法
  • 普通命名法
    • 甲乙丙丁戊己庚辛壬癸
      • 十一十二……
    • 正异新
      • 要求极为严格只对于二号位碳的碳原子计数
    • 最后是什么碳取决于所有碳的总数
  • 系统命名法
    • 步骤
      • 选主链
        • 多种可能等长下选择取代基最多的链为主链
      • 总体系数较低
      • 写全称
        • 新版是根据甲乙丙基的英文字母排序
        • 位号用阿拉伯数字 不同位之间用逗号(英)
          • 数量用一二三汉字
            • 汉字和阿拉伯数字之间用短横线分割
              • 注意乙二醇和二乙醇的区别
        • 最后定性用主链的长度，不包括基团的长度(区别于普通命名法)
• 构象异构 导致分子中原子或原子团不同排列方式，为异构 ，彼此异构体为构象异构体
  • 常用表现方式
    • 锯架式
    • 纽曼投影式
  • 常见例子
    • 乙烷
      • 交叉式 (优势构象:相距最远，范德华力最小即有机物能量最低，最稳定的构象状态)
      • 重叠式)
    • 丁烷
      • 全重叠式
      • 部分重叠式
      • 临位交叉式
      • 对位交叉式(优势构象)
  • 规律
    • 相距最远时，范德华力最小，斥力最小，最稳定，能量最低，为优势构象。
    • 并非只有以上几种构象，无数个构象，上述只是极端情况。
• 物理性质
  • 随着碳数增加而增加
    • 熔沸点
      • 其中只有熔点偶数链烷增幅＞奇数链烷
      • 室温常压，1-4正为气态，5-17正液，更大正固
      • 支链多沸点较同级低
    • 密度
      • 但是趋于0.8g/cm^3时稳定，都小于水
  • 随着碳数增加而减小
    • 无
  • 不变
    • 极性
      • 为非极性或者说是弱极性
      • 都易溶于极性小的有机溶剂
• 化学性质
  • 稳定性
    • 除了小环都比较稳定
  • 氧化
    • 燃烧
    • 被强氧化剂加氧
  • 卤代
    • 光照/加热
      • 注意卤素序数越小，条件越易实现
    • 反应机理
      • 链引发
        • 卤素单质均裂
      • 链增长
        • 光照下，消耗均裂产生的自由基与烷烃反应，同时产生另一个自由基
      • 链终止
        • 随着反应物量减少，自由基自相撞几率增加
    • 马氏加成
      • 取代h的位置几率一般优先多的h，叔碳＞仲碳＞伯碳
  • 烷基自由基
    • 不同类型键解离能不同
      • 三级H＜二级H 所连v连结这三个其他c 所以三级H最容易解离
• 环烷烃
  • 分类与命名
    • 按环分
      • 单脂环烃
      • 多脂环烃
        • 稠环烃
          • 多个六圆环
        • 桥环烃 共用两个碳
        • 螺环烃 公用一个碳
    • 命名
      • 基本原则
        • 环为母体，取代基最小
        • 多取代基 小取代基系数最小
        • 链远大于环时以环为取代基 如:环丁基
      • 特别
        • 桥环
          • 先大环后小环
          • 取长桥一端到长桥另一头，编完回到原点，最后编连接桥
        • 螺环
          • 先小后大 从共用碳最近的c开始最后编大环
  • 结构与稳定性
    • 五或六环最稳定
      • 因为与自然正四面体最接近，每个基团之间距离最大，斥力最小
    • 三环最不稳定
      • 因为键角120°斥力大，与自然最合适键角差距大
      • 三碳原子因为三点一面共面(唯一平面环)，斥力大
      • 甚至能与卤素开环(类似加成)
    • 优势构象
      • 要点 (补充a键为垂直于环的键，e键为大致平行于环的键)
        • 椅式构象最稳定
        • 多取代基时e键(平行键)取代基最多是稳定构象
        • 不同取代基基时，较大取代基处于e键的构象是稳定构象
  • 性质
    • 物性
      • 对称，刚性，熔沸点密度比同碳烷烃高，但也小于水
    • 化性
      • 环丙烷
        • 卤素或者氢卤酸开环
        • 但是不与酸性高锰酸钾反应(区别烯炔基)
      • 一般
        • 催化加氢，小环活泼
        • 与卤素加成，四碳环也会与卤素加成，五碳环不会
        • 高锰酸钾都不反应
        • 开环时氢的去向，氢多继续加，马氏加成
        • 自由基反应