学习-有机化学第二章1烷烃

烷烃的命名法；同系列和同分异构体的概念；烷烃的构型、构象和表示方法；烷烃的物理性质和化学性质。烷烃的命名、性质，构型和构象；烷烃卤代反应的历程。第二章(1)

烷烃Alkanes

烃Hydrocarbon（C、H）链烃环烃饱和烃（烷烃）不饱和烃（烯烃、炔烃）脂环烃芳香烃碳氢１烷烃的同系列

系列差：CH2称为同系列的系列差，也称系差。烷烃的通式CnH2n+2同系物：同系列中的各个化合物互称同系物。CH4C2H6C3H8C4H10C5H12……CnH2n+2

同系列：具有同一个通式，结构相似，性质相似的化合物系列。第一节烷烃的同分异构２同分异构现象同分异构：分子式相同而结构不同。

C1~C3烷烃无异构现象CH4C2H6C3H8无异构体

C4以上烷烃出现同分异构现象构造异构体：分子式相同而构造不同的异构体。碳链(干)异构直链支链C4H10：构造(Constitution)：分子中原子或基团连接的次序。构造式:构造简式：键线式正丁烷（直链）异丁烷（支链）构造异构：分子式相同而构造不同。练习：写出烷烃C6H14的同分异构体--注意书写步骤1

C（伯碳，一级碳）primarycarbon2

C（仲碳，二级碳）secondarycarbontertiarycarbon3

C

（叔碳，三级碳）4

C

（季碳，四级碳）quaternarycarbon1

H（伯氢）2

H（仲氢）3

H（叔氢）3碳、氢原子的类型伯、仲、叔、季碳原子伯、仲、叔氢原子1º2º3º4º不同类型的碳、氢原子的反应活性是有一定差别的。

分析下列化合物所含碳原子种类1º１普通命名法(习惯命名法)

碳原子数目+烷,碳原子数为1-10用天干，C10以上用汉字（十一、十二……）

英文命名用词尾-ane表示烷烃甲烷乙烷丙烷methaneethanepropaneC1C2C3CH4CH3CH3CH3CH2CH3第二节烷烃的命名异构体用词头“正”、“异”和“新”等区分英文词头为

n-(normal)、iso和neo正丁烷异丁烷正戊烷异戊烷新戊烷n-butaneisobutanen-pentaneisopentaneneopentaneC4C5正十二烷n-dodecaneC12CH3(CH2)10CH3烷烃去掉一个氢原子剩下的原子团称为烷基。

1)烷基的命名2系统命名法R—HR—2)系统命名法（IUPAC）CH3CH2CH2CH2CH2CH3直链烷烃某烷己烷hexane(2)支链烷烃选主链:最长(链);最多（取代基）主链碳编号：最小（取代基位次）；最低（系列）取代基：相同--合并；不同--小前在英文名称中，取代基的排列按字母顺序名称书写：a-基-b-基某烷3-甲基己烷

13-methylhexane

2

3

4

5

6最长链为主链取代基编号数最小2,2,3-三甲基戊烷

2,2,3-trimethylpentane

3-甲基-5-乙基庚烷

5-ethyl-3-methylheptane

不同基团编号相同时，使小取代基编号最小2,3,5-三甲基-4-丙基庚烷

支链数目最多的为主链。2,3,5-trimethyl-4-propylheptane

2,2,7,7,8遵循最低系列原则。2,3,3,8,82,2,7,7,8-pentamethylnonane

-五甲基壬烷×构型(Configuration)：具有一定构造的分子中原子在空间的排列状况。构型式：表示构型的式子。楔形式1.碳原子的四面体构型和分子模型实线：平面上实楔：指向面外虚楔：指向面里第三节烷烃的结构分子模型Kekulè

模型球棒模型（直观）Stuart模型比例模型（实际）2烷烃的分子结构1）碳的sp3杂化2s2p2s2psp3C:1s22s22p2每一个sp3轨道都含有1/4的s成份和3/4的p成份。碳原子的四个sp3杂化轨道的空间取向是指向正四面体的四个顶点，每个轨道对称轴之间的夹角为109º28'。2）烷烃分子的形成甲烷分子的形成（C-H

键）HC乙烷分子的形成（C-H、C-C

键）CC6个C—Hσ键和一个C—Cσ键3.键

定义：原子轨道沿其对称轴方向相互重叠形成的共价键特点：比较稳定；可以自由旋转4其他烷烃的构型

在气态和液态时，由于σ键自由旋转而形成多种曲折形式；在结晶状态时，烷烃的碳链排列整齐，且呈锯齿状。碳原子都是sp3杂化，碳氢键和碳碳键都是σ键。C—C：sp3—sp3σ键，C—H：sp3—1sσ键。１乙烷的构象1）乙烷的两种极限构象第四节烷烃的构象构象(Conformation)：具有一定构造的分子，由于单键旋转而产生的分子中原子或基团在空间的不同排列形象。乙烷的两种极限构象60°60°交叉式(ap)重叠式(sp)交叉式(ap)锯架透视式纽曼投影式交叉式(ap)重叠式(sp)2）构象的表示方法楔形透视式楔形式锯架式Newman投影式交叉式交叉式构象扭曲式构象重叠式构象原子间距离最远内能较低（最稳定）（有无数个）键电子云排斥，vonderwaals排斥力，内能较高（最不稳定）3）构象分析0.25nm0.23nm稳定性：交叉式>重叠式乙烷构象势能关系图0º60º180º120º240º300º360ºE重叠式

交叉式

12.5kJ·mol-1

构象异构：由于绕单键旋转而产生的各种不同构象的现象。特点：C-C键旋转产生；异构体数目无数；一般无法分离2.丁烷的构象对位交叉式（反叠式）部分重叠式（反错式)邻位交叉式（顺错式）全重叠式(顺叠式)邻位交叉式（顺错式）甲基间距离最远(最稳定)较不稳定较稳定甲基间距离最近（最不稳定）

丁烷构象转换与势能关系图稳定性次序：对位交叉式>邻位交叉式

>部分重叠式>全重叠式分子总是倾向于以稳定的构象形式存在。18.5％63％18.5％室温下，这些构象异构体之间快速转化，分离不出来3.其它烷烃的构象规律:大基团总是占据反式对位交叉位置最稳定最不稳定１物质状态

C1~C4(g)，C5~C16(l)，C17~(s)２沸点b.p.随分子量增加而升高；同分异构体：支链越多，沸点越低。CH3(CH2)3CH3bp./℃36.1

68.998.4CH3(CH2)4CH3CH3(CH2)5CH3bp./℃36.127.99.5物理性质主要由分子间作用力决定的第五节烷烃的物理性质３熔点m.p.

分子量越大，熔点越高；对称性越高，熔点越高。不溶解于水，易溶解于有机溶剂。４相对密度d

５溶解度

小于1，趋于最大值0.78(20℃)。化学性质由分子结构决定烷烃稳定。常温下，强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂等都不能和烷烃起反应。C-Cσ键C-Hσ键第六节烷烃的化学性质1

氧化反应完全氧化(燃烧)部分氧化(控制氧化)

发生键断裂，生成较小分子的烷、烯等产物2裂化反应化学亮点2-1化学亮点2-23卤代反应分子中的原子或基团被卤原子取代的反应hor△反应式实例甲烷的氯代反应很难停留在一氯甲烷阶段。一氯甲烷二氯甲烷三氯甲烷四氯化碳反应活性X2：

F2(剧烈)>Cl2>Br2>I2(极慢)H：3°>2°>1°氯代：3ºH:2ºH:1ºH=5:4:1溴代：3ºH:2ºH:1ºH=1600:82:1选择性X2：

Br2>Cl2

64%36%>99%<1%化学亮点2-3反应方程式表示反应物与产物间的数量关系，反应历程（反应机理）是反应物到产物所经历的过程或途径。研究反应机理的意义：了解影响反应的各种因素，最大限度地提高反应的产率。发现反应的一些规律，指导研究的深入。产物CH3X和HX生成的合理途径（C-H断裂，均裂or异裂？）１甲烷的氯代反应历程第七节烷烃的卤代反应历程自由基型链反应（chainreaction）自由基中间体卤素的相对活性：F2>Cl2>Br2>I2

从反应过程的能量变化来理解。２

卤素的相对活性

C-H键的解离能越小，反应活性就越大。３烷烃的相对活性

卤代反应中不同类型氢的活性3oH>2oH>1oH>CH4X•

+R—HR•+H—X自由基CH3•RCH2•R2CH•R3C•ΔH/kJ·mol-1435.1405.8393.3376.6C-H键的解离能越小,生成的自由基越稳定,越易生成。自由基的相对稳定性：3o>2o>1o>CH3•

R3C•>R2CH•>RCH2•>CH3•见P39图一步（基元）反应：４过渡状态和活化能Ea

abc位能反应进程abcEa

ΔH

放热反应位能反应进程abcEa

ΔH

吸热反应过渡态：反应物转变为产物的中间状态，（推测的）势能最高处的原子