2脂肪烃化合物内容提要本章介绍烷烃、烯烃和炔烃的结构、命名、性质及其在有机制备、有机分析等各方面的应用；利用反应活性中间体(碳正离子、碳负离子、自由基)解释反应机理；掌握对映异构体、手性以及手性拆分的概念；了解不对称合成的概念。培养灵运用所学脂肪烃的知识科学地发现和理解新的有关脂肪烃的反应，且应用于工业生产中。只含碳、氢两种元素的化合物叫做烃或者碳氢化合物。烃类化合物可以根据它们的分子结构特征再进一步分类(见表2.1)。表2.1烃的分类及结构特征分类分子式通式结构特征实例脂肪烃饱和烃烷烃CnH2n+2含饱和C－C单键CH3CH3乙烷不饱和烃烯烃CnH2n含不饱和C=C双键CH2=CH2乙烯炔烃CnH2n—2含不饱和CºC叁键CHºCH乙炔环烃脂环烃单环烃环烷烃CnH2n含饱和碳环C6H12环己烷环烯烃CnH2n—2含带双键的碳环C6H10环己烯多环烃桥环烃CnH2n—2两个环共用两个以上碳原子双环[2.1.1]己烷螺环烃CnH2n—2两个环共用一个碳原子螺[4.4]壬烷芳烃单环芳烃CnH2n-6含一个芳环的碳环苯多环芳烃CnH2n-12含两个或以上芳环萘三苯甲烷非苯芳烃含有结构和性质与苯环相似的芳烃薁2.1脂肪烃的结构脂肪烃是只含有碳氢两种元素的开链烃。根据分子中碳氢元素组成，脂肪烃又可分为饱和烃和不饱和烃。饱和烃又称为烷烃，它的分子式通式为CnH2n+2。不饱和烃的不饱和程度用不饱和度表示。每增加一个不饱和键，分子中氢原子数减少2。凡与烷烃分子式通式CnH2n+2比较，氢原子数目少2，就称为一个不饱和度。例如，乙烯的不饱和度是1，乙炔的不饱和度是2。但是，应该注意，环烷烃虽然是饱和烃，但它的分子式通式比烷烃少两个氢原子。因此，在分析分子结构与不饱和度的关系时，应考虑碳环占有一个不饱和度。对于化合物的不饱和度(环加π键数)，可用下式计算：F=[∑某元素的原子个数×(化合价-2)/2]+1例1：计算苯的不饱和度。解：苯分子中有6个碳原子(4价)和6个氢原子(1价)，根据上述公式计算，F=[6C×(4-2)+6H×(1-2)]/2+1=4那么，苯的不饱和度是4。例2：计算萘的不饱和度。解：萘分子中有10个碳原子(4价)和8个氢原子(1价)，根据上述公式计算，F=[10C×(4-2)+8H×(1-2)]/2+1=7那么，萘的不饱和度是7。2.1.1烃的电子结构特点有机化合物的结构应该从不同层次来考虑。只有分别从原子，分子和电子的角度来分析化合物的结构特点，才有可能深入了解有机化合物的性质以及结构与性质的关系。2.1.1.1烃类化合物中的s电子与p电子1、烷烃中s电子的饱和性与烷烃的结构在烷烃分子中，碳原子处于sp3杂化态，相邻两个碳原子各以一个sp3杂化轨道相互重叠形成C－Cs键，碳原子以sp3杂化轨道与氢原子的s轨道相互重叠形成C－Hs键。σ键沿键轴呈圆柱形对称，故形成σ键的两原子可绕σ键轴旋转而可能导致分子中原子空间位置不同。烷烃分子中各碳原子的结构都可以用四面体模型来表示。在烷烃分子中，碳原子为sp3杂化态，碳原子的四个sp3杂化轨道间的夹角为109.5°。因此，碳原子上的键角接近109.5º。例如乙烷分子中存在一个C－Cσ键和六个C－Hσ键，（见图2.1）。键角∠HCH及∠HCC均为109.5°。由于碳原子的sp3杂化轨道体积及离原子核的距离均大于氢原则的1s轨道，因此，C－C键长(0.153nm)大于C－H键长(0.109nm)。烷烃中形成C－C键的两个碳原子的杂化态相同，其电负性相同，故成键电子对主要位于两个碳原子的核之间，C－C键为非极性键。并且成键的两个sp3杂化轨道大小相同，重叠程度高，因此，C－C键键能较高，不易断裂。由于碳原子的电负性(2.5)与氢原子的电负性(2.2)相近，C－H键中成键电子对略偏向碳原子，C－H键为很弱的极性键。并且碳的sp3杂化轨道的大小与氢原子的1s轨道相差不大，故重叠程度较高，C－H键键能也较高，不易断裂。因此，烷烃是一类非极性或极性很弱且化学性质不活泼的化合物，在室温下，与强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂等均不发生反应，所以烷烃常用作有机溶剂。但在一定条件下，例如高温、高压、光照或催化剂的影响下，烷烃也能发生一些反应。对于C－Cs键，两个s电子均匀地分布在两个碳原子之间，不存在电子结构上的薄弱点，难于发生化学反应。相对来讲，C－Hs键的电子分布均匀性差一些。因此，烷烃的化学反应主要发生在C－H键上。而对于C－H键来说，碳原子和氢原子都满足稳定的电耦结构，不能再容纳其它原子，因此，烷烃主要发生对氢原子的取代反应。2、不饱和烃中p电子的流动性与烯烃和炔烃的结构烯烃的官能团C＝C双键中两个碳原