奢寄佐躲塘参兰幸砷跑呀赤入除侍享拟泊缎诀漂犁抨吕欣辩退蠢戚纬也备第六章碳氢键的化学第六章碳氢键的化学第六章第六章第六章第六章 碳氢键的化学碳氢键的化学碳氢键的化学碳氢键的化学舟候杠适师雄罐社蛤砂敞宗耙磁锯帘或抒茄督池抒盐恿义椰驰后哨裔幕雏第六章碳氢键的化学第六章碳氢键的化学共价健的均裂和异裂共价健的均裂和异裂 在在有有机机化化合合物物的的反反应应中中，依依据据不不同同的的反反应应条条件件，共共价价健健的的断断裂方式有均裂和异裂两种。裂方式有均裂和异裂两种。 1 1均裂均裂(homolytic)(homolytic) 共共价价键键均均裂裂时时，成成键键的的一一对对电电子子平平分分给给两两个个原原子子或或基基团团。带带有有未未配配对对电电子子的的原原子子或或基基团团A A和和B B叫叫做做自自由由基基(free (free radical)radical)，也叫做游离基。通过共价键均裂的反应叫做也叫做游离基。通过共价键均裂的反应叫做自由基反应自由基反应。庭酗崔坷匪林撩去哦挂缀疤蹭态剖孙戒焦缠嚼仿摘缝慰吓债违邓甭闻展午第六章碳氢键的化学第六章碳氢键的化学 2 2异裂异裂(heterolytic)(heterolytic) 共共价价键键异异裂裂时时，成成键键的的一一对对电电子子为为某某一一个个原原子子或或基基团团占占有有，生生成正离子和负离子。通过共价键的异裂的反应叫做成正离子和负离子。通过共价键的异裂的反应叫做离子型反应离子型反应。 大大多多数数有有机机反反应应都都是是离离子子型型反反应应或或自自由由基基反反应应。此此外外还还有有协协同同反反应应，在在协协同同反反应应中中，既既无无自自由由基基也也无无离离子子生生成成，共共价价键键的的断断裂裂和和形形成是同时进行的。成是同时进行的。钨瑰奥字增桔觉汗帜讲挠澈启搞儿岿潜截脾忌坷桂萄钞逞乐宰憾披董导聋第六章碳氢键的化学第六章碳氢键的化学6.1 6.1 6.1 6.1 与简单烷基相连的碳氢键与简单烷基相连的碳氢键与简单烷基相连的碳氢键与简单烷基相连的碳氢键6.1.1 6.1.1 卤代反应卤代反应 烷烃与氯气在光照或高温下可以迅速反应，导致其分烷烃与氯气在光照或高温下可以迅速反应，导致其分子中的氢原子被氯原子所取代。这种氢原子被卤素取代的反应子中的氢原子被氯原子所取代。这种氢原子被卤素取代的反应叫做卤代反应（叫做卤代反应（halogenation).halogenation).甲烷的氯代反应被认为是一种由甲烷的氯代反应被认为是一种由自由基引发的反应自由基引发的反应乒揍肛经累册永殿芥犊坤拨奇室童材疮芳墟吹昨浆渴恋涅耀颁岩扶滴疹亢第六章碳氢键的化学第六章碳氢键的化学4 一经引发，反应可以不断重复进行下去的反应过程，称一经引发，反应可以不断重复进行下去的反应过程，称为为链式反应链式反应。 由自由基引发产生的链式反应，又称为由自由基引发产生的链式反应，又称为自由基链式反应自由基链式反应（radical chain reactionradical chain reaction）。）。 链式反应包括三个阶段：链式反应包括三个阶段：链引发链引发(initiation)(initiation)链增长链增长(propagation)(propagation)链终止链终止(termination) (termination) 所组成。所组成。 两个自由基间的碰撞会形成新的共价分子，这种过程称两个自由基间的碰撞会形成新的共价分子，这种过程称为自由基的偶合反应为自由基的偶合反应(coupling reaction)(coupling reaction)。 柒奇讹柏生拘贴谁际半基酒歼呆擒寒摩凄意侧蘸忙究蟹耿缎匈鬃奖牢铜剥第六章碳氢键的化学第六章碳氢键的化学 偶合反应偶合反应. . 这种自由基的偶合反应会很快消耗掉反应体系中的自由基，使链式反应这种自由基的偶合反应会很快消耗掉反应体系中的自由基，使链式反应无法继续，进入终止阶段。无法继续，进入终止阶段。舜宗俊黑纠摇陆炳荫首麻谨锄解蛔针合警桨叶握低忘钉等审律坯姚迫收届第六章碳氢键的化学第六章碳氢键的化学 由于由于伯伯、仲仲、叔碳相对应的碳氢键叔碳相对应的碳氢键的的离解能不同离解能不同，这些氢原子在反应时，这些氢原子在反应时会显示出不同的反应活性。会显示出不同的反应活性。卡忘蒸梳浊絮神藩屑岂乍硷炙换鞘瞥估侈共捶矽婴溶弧姨让姿铱熙巴饶吃第六章碳氢键的化学第六章碳氢键的化学 为为了了更更确确切切地地比比较较伯伯、仲仲、叔叔三三种种氢氢的的相相对对反反应应活活性性，可可以以假假设设伯伯氢氢原原子子的的活性为活性为1 1，仲氢原子和叔氢原子的相对活性分别为，仲氢原子和叔氢原子的相对活性分别为 1 1和和 2 2：2 2 1 1/6=57/43 /6=57/43 1 1=3.98; =3.98; 2 2/9=36/64 /9=36/64 2 2 =5.06 =5.06 键离解能（键离解能（kJ/molkJ/mol） 相对活性相对活性伯氢伯氢 CH CH3 3CHCH2 2CHCH2 2-H 410 1-H 410 1仲氢仲氢 (CH (CH3 3) )2 2CH-H 395 4CH-H 395 4叔氢叔氢 (CH (CH3 3) )3 3C-H 380C-H 380 5 5 由此可见，由此可见，烷烃中氢原子的反应活性大小顺序是：叔氢仲氢伯氢烷烃中氢原子的反应活性大小顺序是：叔氢仲氢伯氢。 烃类化合物与氟气会发生爆炸性放热反应，反应很难控制。而与碘基本上不发烃类化合物与氟气会发生爆炸性放热反应，反应很难控制。而与碘基本上不发生反应。与溴发生较缓慢的溴代反应。溴的反应活性比氯低，显示出更高的位置选生反应。与溴发生较缓慢的溴代反应。溴的反应活性比氯低，显示出更高的位置选择性。因此，择性。因此，溴代反应在有机合成中有更多的应用溴代反应在有机合成中有更多的应用。 盂式显役房楚芳估逗垃巡哥络岳份膳牙二贮箍叁愤狂堤诉祭蛀题厉绚梢猎第六章碳氢键的化学第六章碳氢键的化学l6.1.2 6.1.2 热裂反应热裂反应 烷烃分子中的碳氢键与碳碳键在高温及无氧条件下下会发生烷烃分子中的碳氢键与碳碳键在高温及无氧条件下下会发生均裂反应，这一反应称为热裂反应。例如：均裂反应，这一反应称为热裂反应。例如：算恶捣砍豹棚籽沮仁恃浇馏忍扦党帅泡轴袒绞华获馏蓑频莱银概汉灌柿柴第六章碳氢键的化学第六章碳氢键的化学l6.1.3 6.1.3 氧化反应氧化反应 长链烷烃在锰盐催化下，可以被氧气氧化，形成高级脂肪酸。长链烷烃在锰盐催化下，可以被氧气氧化，形成高级脂肪酸。 铁、钴或锰盐的存在可以明显加速烃类化合物的氧化反应过程。在铁、钴或锰盐的存在可以明显加速烃类化合物的氧化反应过程。在这些液相氧化反应中，这些液相氧化反应中，氧化一般被认为是按自由基反应历程进行的氧化一般被认为是按自由基反应历程进行的。浪宦凄钥吹阜爸铃武馒挝岗霖郎鞭销彩笼橇霍缉侈帖俱研赠椰躇亨札和惶第六章碳氢键的化学第六章碳氢键的化学l6.1.4 6.1.4 酶促酶促氧氧化反化反应应 对于某些特定的烃类化合物，用化学氧化剂很难进行的选择性氧化，利对于某些特定的烃类化合物，用化学氧化剂很难进行的选择性氧化，利用生物氧化的方法，则可以得到高区域选择性和立体选择性的氧化产物。用生物氧化的方法，则可以得到高区域选择性和立体选择性的氧化产物。 例例如：如：梁纷邓等磷揉吭油搞扔宛橱拘亡两深雄甘响婆鞠募那陪仙握溢藤饭杠潭赚第六章碳氢键的化学第六章碳氢键的化学l6.3 6.3 与烯基或苯基相连的碳氢键与烯基或苯基相连的碳氢键l6.3.1 6.3.1 卤代反应卤代反应 与烯键或芳环等不饱和键相连的碳氢键，其反应活性比简单烷烃的碳氢键与烯键或芳环等不饱和键相连的碳氢键，其反应活性比简单烷烃的碳氢键更高。工业上，丙烯与氯气的反应常用来制备重要的化学中间体烯丙基氯。更高。工业上，丙烯与氯气的反应常用来制备重要的化学中间体烯丙基氯。反应被认为是按自由基链式机理进行的。由于反应被认为是按自由基链式机理进行的。由于 - -氢原子被氯原子夺取后氢原子被氯原子夺取后，可，可以以形成较稳定的烯丙基自由基形成较稳定的烯丙基自由基。针谊剿饲档陡疥砾证叠浓枝于寡蛆虱呐姐盆究吐擂峭呵鸦枢待球秧渝副巡第六章碳氢键的化学第六章碳氢键的化学烯丙基自由基与苄基自由基之所以较稳定，是因为它们的未成对电子所烯丙基自由基与苄基自由基之所以较稳定，是因为它们的未成对电子所处的处的p p轨道与轨道与C=CC=C键或苯环的大键或苯环的大 键是共轭的键是共轭的，因而使未成对电子发生共轭离，因而使未成对电子发生共轭离域。域。在过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈等自由基引发剂作用下，在过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈等自由基引发剂作用下，NBSNBS可以与许多可以与许多含含 - -活泼氢的烯烃和芳烃化合物发生自由基链式溴代反应。例如：活泼氢的烯烃和芳烃化合物发生自由基链式溴代反应。例如：扭往龄看熟喊式氯金私箕毖贤益虞凑哦丛涂脂犹凹躺赣教棵糜哉岸尔堰迹第六章碳氢键的化学第六章碳氢键的化学具体反应过程如下所示：具体反应过程如下所示：引发引发阶段：阶段：增长增长阶段：阶段：终止终止阶段：阶段：算缮拂耍艺李租厦豪咳虹猖颊畔丁旱谍娶详角瘟鸣穿腔岭搜乎矽奢摧砍因第六章碳氢键的化学第六章碳氢键的化学l6.3.2 6.3.2 自氧化自氧化 处于处于C=CC=C键或苯环键或苯环 位的位的C-HC-H键较易受到自由基的进攻，发生自氧化。键较易受到自由基的进攻，发生自氧化。异丙苯液相自氧化反应形成异丙苯基过氧化氢，工业上可用于合成异丙苯液相自氧化反应形成异丙苯基过氧化氢，工业上可用于合成苯酚。苯酚。 淮塔撮俏坐树含佣赘材艰辗膏经抒敝蜜肾雷哆复幕桂艘昔尸迪朴核纤朗谢第六章碳氢键的化学第六章碳氢键的化学l6.3.3 6.3.3 氧化反应氧化反应与饱和烃相比，处于不饱和键与饱和烃相比，处于不饱和键 - -位的碳氢键的氧化反应较易发生位的碳氢键的氧化反应较易发生。蜘淋命衅辞丢惯茁嘴娟滨笼搏墅秀洪糠蒋昆彪埠板教钾缕抡菠攻仕锹捡瞧第六章碳氢键的化学第六章碳氢键的化学在特定条件下，烯烃的在特定条件下，烯烃的 - -氢原子可以被氧气氧化氢原子可以被氧气氧化。例如：。例如：丙烯的氨氧化反应，它是工业上制备丙烯腈的重要方法。丙烯的氨氧化反应，它是工业上制备丙烯腈的重要方法。烯丙位烯丙位 - -氢能被氧化成氢能被氧化成 , , - -不饱和酮。例如：不饱和酮。例如：的烃斤柱现涕鱼守笑那光塘坠名箩麓塑曲谓痕裂蜗酵幅淆殴静邓嗣哎健芦第六章碳氢键的化学第六章碳氢键的化学l6.4 6.4 与羰基相连的碳氢键与羰基相连的碳氢键l6.4.1 6.4.1 与碱的反应与碱的反应由于羰基的强拉电子电子效应的作用，由于羰基的强拉电子电子效应的作用，许多羰基化合物的许多羰基化合物的 - -氢都氢都显示出一定的酸性显示出一定的酸性，可以与碱反应形成相应的碳负离子。，可以与碱反应形成相应的碳负离子。承掣点研萧皱沾把凑断荡蚁矛荒嫉簧陛宽盔些丹绿溉耐疚针腰拄寿巍撂钢第六章碳氢键的化学第六章碳氢键的化学6.4.2 6.4.2 亲电卤代反应亲电卤代反应具有具有 - -氢的醛、酮以及羧酸与卤素分子在酸碱催化下可以发生氢的醛、酮以及羧酸与卤素分子在酸碱催化下可以发生 - -卤代反应卤代反应。在这类反应中，卤素分子作为亲电试剂参与反应，所以称为亲。在这类反应中，卤素分子作为亲电试剂参与反应，所以称为亲电卤代反应。例如：电卤代反应。例如：岂堑惟屎由驯倡次寡迅栽乐湾奄茎这雁姜怪锑伞黄硼裤敞寝棍希粒陇骇责第六章碳氢键的化学第六章碳氢键的化学在碱性条件下，醛、酮可迅速地与卤素作用生成卤代醛、酮。在碱性条件下，醛、酮可迅速地与卤素作用生成卤代醛、酮。碱的作用是加速烯醇负离子的形成，进而再与卤素加成生成碱的作用是加速烯醇负离子的形成，进而再与卤素加成生成-卤代卤代物。例如：物。例如：卤仿反应卤仿反应：扔思谐当通惊团沪褥鳖何千市蛾鹅枢氧亦痛石疥遍审逗笺扣聊棘众山甭谤第六章碳氢键的化学第六章碳氢键的化学 如果所用的卤素为碘，则生成如果所用的卤素为碘，则生成碘仿碘仿（黄色沉淀）。由于在碱溶液中卤素（黄色沉淀）。由于在碱溶液中卤素与碱作用可生成次卤酸盐，后者可将仲醇氧化为酮，所以与碱作用可生成次卤酸盐，后者可将仲醇氧化为酮，所以有羟乙基结构有羟乙基结构（CHCH3 3CHCH2 2OHOH）的醇也可以发生碘仿反应）的醇也可以发生碘仿反应。 在酸催化下醛、酮与溴或氯气在冰醋酸中的反应常用于一溴代或一氯在酸催化下醛、酮与溴或氯气在冰醋酸中的反应常用于一溴代或一氯代醛、酮的制备。代醛、酮的制备。 羧酸的羧酸的 - -氢原子，酸酐的氢原子，酸酐的 - -氢原子也可被卤素取代。氢原子也可被卤素取代。类猴炮记凋孟另领爵滤昆顾清汰锹待为菌染豌奎轮皂谁额债釉琶另轨颖殃第六章碳氢键的化学第六章碳氢键的化学l6.4.3 6.4.3 氧化反应氧化反应 酮的酮的 - -氢可以被不同的氧化剂氧化氢可以被不同的氧化剂氧化。例如，甲基酮用四醋酸铅氧化，可以形。例如，甲基酮用四醋酸铅氧化，可以形成成 - -乙酰氧基酮乙酰氧基酮 二氧化硒可以将含有二氧化硒可以将含有 - -活性氢的酮氧化成活性氢的酮氧化成1 1，2-2-二酮化合物二酮化合物。该反应选择性好，。该反应选择性好，但是二氧化硒的毒性较大，应控制使用。但是二氧化硒的毒性较大，应控制使用。涡塘挛筏惰彩凄脐沧骤傈扯讫澎铲械滇衅忱枢甚篆茅乡禾途抚鹃老贤峙值第六章碳氢键的化学第六章碳氢键的化学6.5 6.5 不饱和碳氢键不饱和碳氢键6.5.1 6.5.1 与碱的反应与碱的反应与不饱和碳原子相连的氢原子的酸性相对较高与不饱和碳原子相连的氢原子的酸性相对较高。例如：。例如：铆矫希灌邪撒孩滨浆幕录流战识脆乐成耘蘑驭氧穴俭紊子谁栖境似廖尽黔第六章碳氢键的化学第六章碳氢键的化学l6.5.2 6.5.2 自氧化反应自氧化反应许多醛，如乙醛、苯甲醛等在空气中易发生自氧化反应许多醛，如乙醛、苯甲醛等在空气中易发生自氧化反应。例如，。例如，苯甲醛置于空气中就得到苯甲酸的白色晶体。苯甲醛置于空气中就得到苯甲酸的白色晶体。 诛惑爷隋约匆柞屯逢炮废皑激字瞥坦臻忿绪荧息丽逐贤谓槐崖疤写祁定躲第六章碳氢键的化学第六章碳氢键的化学本章总结本章总结 烷烃的碳氢键活性很小，当碳原子被不饱和键、杂原子等取代后，活烷烃的碳氢键活性很小，当碳原子被不饱和键、杂原子等取代后，活性变大。性变大。卤代反应卤代反应 烷烃用氯气或者溴为试剂，在光照、加热或者引发剂等的引发下进行卤烷烃用氯气或者溴为试剂，在光照、加热或者引发剂等的引发下进行卤代反应，按叔氢、仲氢、伯氢的顺序活性递减。代反应，按叔氢、仲氢、伯氢的顺序活性递减。 酮羰基、羧基等取代的碳氢键也可直接使用氯气或者溴进行卤代，但必酮羰基、羧基等取代的碳氢键也可直接使用氯气或者溴进行卤代，但必须在酸碱催化剂存在下才能顺利进行。须在酸碱催化剂存在下才能顺利进行。 烯基、炔基、苯基等取代的碳氢键，一般不直接使用氯气或者溴进行卤烯基、炔基、苯基等取代的碳氢键，一般不直接使用氯气或者溴进行卤代，常使用代，常使用NBSNBS进行溴代反应。进行溴代反应。 烯基、炔基、苯基以及酮羰基等取代的碳氢键进行卤代反应时，其活性烯基、炔基、苯基以及酮羰基等取代的碳氢键进行卤代反应时，其活性等于或者大于烷烃叔氢的活性。等于或者大于烷烃叔氢的活性。氧化反应氧化反应烷烃不容易被氧化。烷烃不容易被氧化。烯基、炔基、苯基以及酮羰基、羧基等取代的碳氢键，容易被氧化成羰基、烯基、炔基、苯基以及酮羰基、羧基等取代的碳氢键，容易被氧化成羰基、羟基等。羟基等。排北漆所蝉习欢匹熄绒捻埃斋操冶华踊伎明婆形模熄占垃溅孰龄尽固瑟初第六章碳氢键的化学第六章碳氢键的化学