第二章、烷烃

1、第二章第二章 烷烃烷烃烃：仅有碳和氢两种元素组成的化合物烃：仅有碳和氢两种元素组成的化合物第一节第一节 烷烷 烃烃一、烷烃的结构一、烷烃的结构2s2px2py2pz激发2s2px2py2pz杂化sp3xyzxyz109o28（一）碳原子均为（一）碳原子均为sp3 杂化杂化甲烷的球棒模型甲烷的球棒模型乙烷乙烷:在乙烷分子中形成在乙烷分子中形成6个个 Csp3 1s1个个 Csp3 Csp3（二）烷烃的通式和同系列（二）烷烃的通式和同系列1、 通式通式 ： CnH2n+22、 同系列同系列(homologous series) 具有相同分子通式和结构特征的一系具有相同分子通式和结构特征的一系列化合

2、物列化合物3、同系物、同系物(homolog) 同系列中的各化合物互称为同系列中的各化合物互称为 同系物同系物（三）碳原子的种类（三）碳原子的种类12伯碳原子伯碳原子( 1 )：1、5、6、7、8仲碳原子仲碳原子( 2 ) ：4叔碳原子叔碳原子( 3 ) ：3季碳原子季碳原子( 4 ) ：2345678伯氢原子伯氢原子( 1H )：仲氢原子仲氢原子( 2 H)叔氢原子叔氢原子( 3 H)7654321CH2CH2CH2CH3CHCH3CH,CH3CH3CH2二二. . 命名：命名：( N )( N ) （1）普通命名法：只适合于直链及部分带侧链的烷烃。）普通命名法：只适合于直链及部分带侧链的烷

3、烃。 直链烷烃的命名：直链烷烃的命名： 110碳：碳： 甲，甲， 乙，丙，丁，戊，己，庚，辛，壬，癸乙，丙，丁，戊，己，庚，辛，壬，癸C10以上用中文数字表示碳原子数目以上用中文数字表示碳原子数目 C11H24 ：正十一烷C12H26 ：正十二烷 C20H42 ：正二十烷含侧链烷烃的命名含侧链烷烃的命名 若在链的一端含有若在链的一端含有 且且无其它侧链无其它侧链的烷烃，则按的烷烃，则按 碳原子总数叫做异某烷碳原子总数叫做异某烷(iso- 或或i)。CH3-CHCH3若具有基团若具有基团 且且无其它侧链的无其它侧链的含五或含五或六个碳原子的烷烃，分别命名为六个碳原子的烷烃，分别命名为新新戊戊烷及

4、烷及新新己烷己烷(neo-)。 CH3CCH3CH3（2）系统命名法：）系统命名法：a. 主链的选择：主链的选择：选择含取代基多的碳链选择含取代基多的碳链b.主链的编号：主链的编号：CH3CHCHCH3CH2CH2CH CH2CH3CH3CH2CH312345678取代基编号的位次最小取代基编号的位次最小2，6-二甲基二甲基-5-乙基辛烷乙基辛烷叔丁基叔丁基 异丙基异丙基 异丁基异丁基 丁基丁基 丙基丙基 乙基乙基 甲基甲基c.书写取代基的规则书写取代基的规则（优先次序）优先次序）-（复杂基团后列出）（复杂基团后列出）CH3甲 基 CH3CH2乙 基CH3CH2CH2正 丙基CH3-CHCH3

5、异丙基CH3-CCH3CH3叔 丁 基CH3-CH-CH2-CH3CH3-CH2-CH-CH3CH3-CH2-CH2-CH2-正丁基正丁基(n-)(n-)仲丁基仲丁基(sec-)(sec-) 异丁基异丁基( iso-)( iso-)CH2亚甲基亚甲基CH次甲基次甲基例如: 4-甲基甲基-3-乙基庚烷乙基庚烷 3,4-二甲基二甲基-5-乙基庚烷乙基庚烷CH2CH3CH3,CHCH3CHCH3CHCH2CH2CH317654321CH2CH2CH2CH3CHCH3CH,CH3CH3CH2H3CCHCCH2CHCH3CH3CH3CH3CH32 , 3 , 3 , 5 四甲基己烷四甲基己烷 如果含有几

6、个相同的取代基时，把它们如果含有几个相同的取代基时，把它们合并起来，取代基的数目用二、三、四合并起来，取代基的数目用二、三、四等表等表示，写在取代基的前面，其位次必须逐个注明，示，写在取代基的前面，其位次必须逐个注明，位次的数字之间要用位次的数字之间要用“，”隔开。隔开。CH3CH2HCCH3CHCH2CHCH3HCCH3CH3CH2CH3 当具有相同长度的链可作为主链时，则当具有相同长度的链可作为主链时，则应选择具有支链数目最多的链作为主链。应选择具有支链数目最多的链作为主链。2，3， 5 三甲基三甲基 4 丙基庚烷丙基庚烷 *普通命名法与系统命名法的区别：普通命名法与系统命名法的区别： 正

7、丁烷正丁烷 新戊烷新戊烷CH3CH3,CH3CHCH3CCH3CH3,CH3CH2CH3CCH3CH3,CH3CH2CH2CH3,CH3异丁烷异丁烷(2 - 甲基丙烷甲基丙烷)新己烷新己烷2,2 - 二甲基丙烷二甲基丙烷2,2 - 二甲基丁烷二甲基丁烷 6个个 Csp3 1s 1个个 Csp3 Csp3 第二节第二节 构象异构体构象异构体乙烷分子中两个甲基围绕碳碳乙烷分子中两个甲基围绕碳碳键旋转时，其氢原子键旋转时，其氢原子在空间的相对位置将不断改变，形成无数个不同的空在空间的相对位置将不断改变，形成无数个不同的空间排列方式，这种通过间排列方式，这种通过而引起不同的排列方而引起不同的排列方式叫

8、式叫，它们互为，它们互为或称或称。(一一) 乙烷的构象乙烷的构象 CH3CH3乙烷的交叉式乙烷的交叉式构象模型构象模型乙烷的重叠式乙烷的重叠式 构象模型构象模型HHHHHHHHHHHH 交叉式构象交叉式构象 重叠式构象重叠式构象 乙烷的锯架式乙烷的锯架式( perspective formula ) 投影式投影式( projection formula ) HHHHHHHHHHHH 交叉式构象交叉式构象 重叠式构象重叠式构象 乙烷的纽曼投影式乙烷的纽曼投影式 ( Newman projection formula ) 12.6kJ/mol(二二) 正丁烷的构象正丁烷的构象4画出1，2-二氯乙烷

9、的优势构象式 ClHHHHCl练习：下列哪一对化合物是等同的。CH3BrHHBrCH3HCH3BrBrCH3HHHHClClFHHHFClClHHHClFClHHClClFFClHHFFCl四、烷烃的物理性质四、烷烃的物理性质 有机物的物理性质，通常包括沸点、熔点、溶解度、密度、折光率、比旋光度等，烷烃同系物的物理性质通常随碳原子数的增加呈现规律性的变化。 在室温下，C1C4的正烷烃为气体，C5C6的正烷烃为液体，C17以上的正烷烃则为固体。 三三 化学性质化学性质(一）一） 氧化和燃烧热：（彻底氧化和部分氧化）氧化和燃烧热：（彻底氧化和部分氧化）（二）裂解（二）裂解A、热裂解（、热裂解（75

10、0 以上）以上）B、催化裂解（、催化裂解（450 以内）以内）R-H + O2CO2H2O热量 +（三）（三） 卤代反应卤代反应 （Halogenation):CH4CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4紫外光Cl2紫外光Cl2紫外光Cl2紫外光Cl2烷烃氯代反应历程：烷烃氯代反应历程：(1) 链 引 发 ： Cl : Cl hv2Cl.(2) 链 增 长： 2Cl.+HCH3+HClCH3.CH3.+ Cl2CH3Cl +Cl.Cl.+HCH2Cl CH2Cl.+HCl CH2Cl.+Cl2CH2Cl2 + Cl. Cl.+HCHCl2 CHCl2+HCl.(3) 链 终 止： Cl.+C

11、l.Cl2CH3.+Cl.CH3ClCH3.+CH3.CH3-CH3烷烃卤代反应的取向烷烃卤代反应的取向CH3CH2CH3CH3CH2CH2Cl+ CH3HCClCH31-1-氯丙烷氯丙烷2-2-氯丙烷氯丙烷43%43%57%57%氢原子的相对活性氢原子的相对活性:仲氢仲氢 / 伯氢伯氢 =（57/2）/（43/6）= 4 / 1Cl2光照光照25 CH3CCH3CH3HCl2光照光照25 CH3CCH3CH2ClH2-2-甲基甲基-1-1-氯丙烷氯丙烷2-2-甲基甲基-2-2-氯丙烷氯丙烷CH3CCH3CH3Cl+64%64%36%36%叔氢与伯氢的相对活性叔氢与伯氢的相对活性:叔氢叔氢/伯

12、氢伯氢=（36/1）/（64/9）=（5.1/1） 实践结果表明：叔、仲、伯氢在室温时的实践结果表明：叔、仲、伯氢在室温时的相对活性为相对活性为5：4：1，即每个伯、仲、叔氢被氯，即每个伯、仲、叔氢被氯取代生成相应氯代烷底相对比例。这说明取代生成相应氯代烷底相对比例。这说明 ，烷烃烷烃的氯代，在室温下有选择性。的氯代，在室温下有选择性。CH3CH2CH3+ Br2光照光照127 CH3CH2CH2Br+ CH3HCBrCH31-1-溴丙烷溴丙烷2-2-溴丙烷溴丙烷3%3%97%97%CH3CCH3CH3H+ Br2光照光照127 CH3CCH3CH2BrHCH3CCH3CH3Br+2-2-甲基

13、甲基-1-1-溴丙烷溴丙烷2-2-甲基甲基-2-2-溴丙烷溴丙烷痕量痕量 99%99% 溴代反应中，也遵循叔氢溴代反应中，也遵循叔氢仲氢仲氢伯氢的伯氢的反应活性，相对活性为反应活性，相对活性为1600：82：1，溴的选，溴的选择性比氯强。择性比氯强。烷烃卤代反应的取向烷烃卤代反应的取向 碳链较长的烷烃发生氯代或溴代反应时，可生成各种异构体的混合物。氯的活泼性较大，但选择性较差，所以在氯代反应中各种异构体间的比例相差不大；溴的活泼性较小，但选择性强，因而溴代反应产物中的一种异构体会占很高的比例。4、烷基自由基的构型与稳定性、烷基自由基的构型与稳定性CHHHCH3叔（叔（ 3 ） 仲（仲（ 2） 伯（伯（ 1）稳定性增强（由离解能数据得出）稳定性增强（由离解能数据得出）R3CR