有机化学第二章：烷烃和环烷烃

有机化学第二章读书笔记分享！下图是烷烃和环烷烃相关知识和的思维导图，包括环烷烃的命名、结构、理化性质和烷烃的通式与同分异构、命名、结构、物理性质等内容。干货满满，值得大家学习！

烷烃和环烷烃

• 烷烃
  • 通式与同分异构
    • 通式：CnH(2n+2)
    • 同系列：通式相同，组成差n个CH2
    • 同系物：同系列中各个化合物，结构相似，化学性质相似
    • 构造：原子在分子中彼此结合的顺序和方式
    • 构造异构：构造不同而产生的同分异构
      • 碳架异构是构造异构的一种
  • 有机物中碳原子和氢原子頒
    • 连接1,2,3,4个碳原子的碳原子为伯(1°，一级)，仲(2°，二级)，叔(3°，三级)，季(4°，四级)碳原子
    • 与伯，仲，叔碳相连的H原子称为伯(1°)，仲(2°)，叔(3°)H
  • 烷烃命名
    • 烷基
      • 通式：CnH(2n+1)
    • 普通命名法
      • 按分子总碳数命名甲乙丙……
      • 区别异构体：正/异/新
    • 系统命名法(IUPA规则)
      • 选择连有最多取代基的最长碳链作主链
      • 主链编号使取代基编号位次最小
      • 写出取代基名称，位次，个数，给出主链名称
        • 相同取代基合并，用二，三等表示数目
        • 不同取代基，优先基团后写出(*)
  • 烷烃结构
    • 杂化轨道理论
      • 碳原子sp3杂化
      • σ键形成：沿键轴方向重叠形成的键，轨道交盖程度大，牢固
      • σ键特点：较牢固，可绕键轴自由旋转
  • 烷烃构象
    • 构象：由于围绕σ键旋转所产生的分子的各种主体形象
      • 乙烷构象
        • 透视式(锯架式)
        • 纽曼投影式
          • 交叉式构象能量最低，重叠式构象能量最高
  • 烷烃的物理性质
    • 物质状态
      • C4以下气态，C5~C16液态，C17以上固态
    • 沸点&熔点
      • 范德华力越大，熔沸点越大
      • 分子量越大，熔沸点越大
      • 带支链的烷烃沸点低，分子对称的熔点高
      • 含偶数C的较奇数C熔点增高幅度大
    • 溶解度
      • 相似相溶
  • 烷烃的化学性质
    • 卤代反应
      • 有机分子中H原子被卤原子取代生成卤代物，并放出卤化氢
      • 反应活性：F2>Cl2>Br2>I2
      • 不同类型氢原子一氯代相对活性
        • 3°H>2°H>1°H
    • 反应历程
      • 化学反应所经历的途径或过程，又称反应机理或反应机制
      • 通过均裂进行的反应称自由基反应；通过异裂进行的反应称离子型反应
      • 烷烃的卤代烃反应历程为自由基链锁反应，分为链的引发，链的传递，链的终止。
        • 高温，光照，过氧化物一般是自由基反应的条件
      • 一步反应：反应物一过渡态一产物
      • 多步反应：反应物一过渡态1一中间体一过渡态2一产物
      • 过渡态与中间体异同：
        • 相同：高能量，寿命短，活性高
        • 不同点：中间体处能谷，能证明；过渡态处能峰，不可分离
        • 决定反应速率的是活化能，不是反应热
      • 甲烷氯代反应决定反应速率的步骤
        • 产生甲基自由基的一步
        • 自由基稳定性：3°>2°>1°>甲基自由基
• 环烷烃
  • 分类和同分异构
    • 分类：
      • 按环大小：
        • 小，常见，中，大
      • 按环多少：
        • 单环
        • 双环
        • 多环
        • 多环包括桥环，螺环
      • 按是否饱和：
        • 饱和，不饱和
    • 同分异构：
      • 顺(Cis)：两个相同原子或基团处于环平面同侧
      • 反(Trans)：两个相同原子或基团处于环平面异侧
  • 命名
    • 原则同烷烃，有顺反异构时标明构型
      • 桥环命名：桥头碳原子为1号，先走大圆再小圆，最后桥上碳原子，命名时先写几环，[]内写大小圆碳数，最后写总碳数
      • 螺环命名：先走小圆再大圆，经过螺原子，命名时先写螺，[]内写小大圆碳数，最后写总碳数
  • 环烷烃结构
    • 角偏差
      • SP3杂化C原子键角应为109°28'，任何偏差都会引起分子张力，有力图恢复正常的趋势
        • 只对小环适用
    • 扭转张力
      • 除了角张力以外，C一H之间电子云斥力构成扭转张力
      • 环丁烷：蝴蝶式 环戊烷：信封式
  • 环己烷及其取代衍生物构象
    • 环己烷构象
      • 椅式(优势)
      • 船式
      • 直立键(a)：垂直向上/下
      • 平伏键(e)：斜向上/下
        • 向上/下的C原子有一根垂直向上/下的a键，另一根是斜向下/上的e键
      • 转环作用
        • 环经过翻转以后，键的相互位置(上下)不变，但原a键变e键，e键变a键
    • 环己烷取代衍生物优势构象(椅式)
      • 环己烷一取代物以取代基处于e键的构象最稳定
      • 环己烷多元取代物最稳定的构象一般是e取代基最多的构象
      • 环上不同取代基时，一般大的取代基在e键上的最稳定
    • 十氢萘构象
  • 环烷烃理化性质
    • 加氢
    • 加卤素
      • 小环开链，大环取代
    • 加卤化氢
      • 和卤化氢加成，开环位置选择取代最多和最少的环碳之间，H加成于取代最少位置