有机化学-第二章-烷烃

第二章烷烃第一节、烷烃的同系列和异构第二节、烷烃的命名第三节、烷烃的构象第四节、烷烃的物理性质第五节、烷烃的反应第六节、烷烃的氯化第七节、烷烃的来源和用途烃：只含有碳和氢两种元素的化合物称为碳氢化合物，也称为烃，它是最简单的有机化合物。饱和的：单键<直，支链>即烷烃（开链）按碳架分烯烃不饱和的：含双键，三键

炔烃烷烃：分子中所有碳原子彼此都以单键（C-C）连接，碳的其余价键都与氢原子相连，称为饱和烃。第一节烷烃的同系列和异构一、烷烃的同系列和同系物（自学）掌握：烷烃的通式：CnH2n+2；同系物的结构相似，性质相近。二、构造异构（constitutionalisomerism）构造异构：分子式相同，仅由于组成分子的原子间连接顺序和方式不同而引起的同分异构现象称之。

烷烃分子中碳原子数增加，构造异构体数目迅速增加，癸烷C10H22和十二烷C12H26分别有75个和355个异构体。三、碳原子和氢原子的分类伯（一级）1o：与另外一个C相连1oH（Primary)仲（二级）2o：与另外两个C相连2oH(Secondary)叔（三级）3o：与另外三个C相连3oH(Tertiary)季（四级）4o：与另外四个C相连(Quaternary)

第二节烷烃的命名一、普通命名法原则：含1~10个碳原子的直链烷烃词首用天干顺序甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、新、壬、癸表示；11以上碳原子起用汉字数字表示。※直链烷烃为正某烷，如CH3(CH2)5CH3(正)庚烷※只有(CH3)2CH-端链的为异某烷，如

(CH3)2CHCH3异丁烷※只有(CH3)3C-端链的为新某烷，如（右）新戊烷普通命名法只能命名简单化合物但对于稍复杂的烷烃无法命名，如：二、系统命名法1892年化学家在日内瓦会上拟定了一种系统的有机化合物命名法，此后经IUPAC多次修订。中国化学会按国际通用原则出版了《有机化学命名原则》(1980)。(i)选择最长的、取代基最多的碳链为主链；(ii)把支链作为取代基，烷烃中去掉一个氢原子的一价原子团为烷基；

甲基(Me)CH3-,乙基(Et)CH3CH2-

异丙基(iso-Pr)(CH3)2CH-,仲丁基(sec-Bu)

叔丁基(t-Bu)甲烷：methane乙烷：ethane丙烷：propane丁烷：butane戊烷：pentane己烷：hexane庚烷：heptane辛烷：octane壬烷：nonane返回癸烷：decane(iii)主链上碳原子编号从离取代基最近一端开始，遵循最低系列规则、次序规则。例2,2,3,5-四甲基己烷(不是2,4,5,5-四甲基己烷)2-甲基-4-乙基-3-异丙基己烷(iv)若支链上还有取代基，可用带撇的数字标明或支链全名放在括号中。

2－甲基－5－(1’，1’－二甲基丙基)－壬烷支链烷烃命名原则：1选择烷烃分子中的最长碳链为主链，按其碳原子数称为“某烷”（当分子中有两条等长碳链，则选择取代基多者为主链）2编号：从靠近取代基一端开始用“1，2…”等编号，使取代基编号的位次最小。3书写名称：将相同取代基合并，数目用汉字表示；不同取代基时，名称按“次序规则”，优先者置后。次序规则：①按原子序数的大小排列，大者优先，孤对电子最后。I>Br>Cl>S>F>O>N>C>H>孤对电子5335171698761②如果直接相连的第一个原子的序数相同时，再比较其次相连原子的序数，依次类推。(CH3)2CHCH2-CH3CH2CH2-★常见烷基次序：（3）含有双键和叁键基团，可以认为连有两个或三个相同原子例1：取代基位置用阿拉伯数字标出，不同取代基之间用破折号连接。例2：相同取代基合并写，数目用中文数字表示，位置间用逗号隔开。两取代基不同，取代基位置相同，给较小的取代基（次序较小）位号较小。（英文则按字母顺序）3-甲基-5-乙基庚烷3-ethyl-5-methylheptane例4：例3：

例5：第三节烷烃的结构构成烷烃的碳原子以SP3杂化轨道成键，为σ键。σ键定义：两个轨道沿着轨道的对称轴方向互相重叠。特点：成键电子云对称分布，绕键轴自由旋转不改变电子云形状和重叠程度。sp3杂化轨道特点：

（1）形状：一头大，一头小（2）成分：每一个轨道含1/4S，3/4P成分。（3）易于成键：成键时，轨道重叠程度大于单纯S或P轨道。（4）键角：等性杂化，各轨道间夹角均为109°28’。由于碳的四面体构型，使烷烃分子的碳链不在一条直线上，而是曲折地排布在空间。σ键：电子云围绕两核间连线呈圆柱体的轴对称，键可“自由旋转”。第四节烷烃的构象构象（conformation）：一已知构型的分子，仅由单键的旋转而引起分子中的原子或基团在空间的特定排列形式称为构象。构象异构体：单键旋转时会产生无数个构象，这些构象互为构象异构体。一、乙烷的构象构象有无数种，研究典型位置的构象：重叠式、交叉式。构象的表示：透视式，纽曼投影式乙烷的构象异构体构象的稳定性

构象的稳定性与内能有关。内能低，稳定；内能高，不稳定。内能最低的构象称优势构象

φ

扭转角φ为00，1200，2400重叠式扭转角φ为600，1800，3000交叉式扭转角φ不停变化则构象不同，构象之间转化需要能量。

φ乙烷构象能量变化图重叠式能量比交叉式高12.1KJ/mol分子由一个交叉式转到另一个交叉式需经过能量较高的重叠式，亦称能垒。因此，碳碳单键的旋转并非自由。扭转张力：由于构象是重叠式而引起的张力称之。转动能垒：分子由一个稳定的交叉式构象转为一个不稳定的重叠式构象所必须的最低能量(250C时转速达1011次/秒）单键旋转的能垒一般在12.6~41.8KJ/mol范围内，所以，室温下的分子热运动即可克服此能垒而使构象迅速互变。

丁烷可看作是1，2-二甲基乙烷，沿C2，C3旋转，产生各种构象，典型构象有四种：二、丁烷的构象室温下，构象异构体处于迅速转化的动态平衡，不能分离。对位交叉占68%，邻位交叉占32%，其余含量极少。稳定性次序：对位交叉式>邻位交叉式>部分重叠式>全重叠式最稳定的对位交叉式构象是优势象。丁烷构象的能量变化图第五节烷烃的物理性质物理性质：物态、熔点、沸点、密度、溶解度及光谱性质。有机化合物的物理性质取决于它们的结构和分子间作用力※

非共价力包括：范德华作用力（吸引力和斥力）等偶极-偶极作用力氢键HydrogenBond

※非共价力：作用于分子间和分子内,影响化合物的物理性质和化学性质偶极-偶极作用力（极性分子）：

极性大的分子，偶极-偶极作用力大，熔、沸点高，水溶性增强范德华作用力（非极性分子）：极化率越大，分子的接触面积越大，范德华作用力越大。溶沸点越高。吸引或排斥与分子间距离有关，太近，表现为排斥作用。氢键：饱和性和方向性1、沸点沸点——化合物的蒸汽压等于外压(0.1Mpa)时的温度。烷烃的b.p.随分子量的↑而有规律地↑：分子间力越大，沸点越高

(1)同系列中，C原子数越多，b.p.越高烷烃为非极性分子，C原子数越多，Mr越大，分子间作用力（色散力）越大，b.p越高若含氢键：分子间的氢键使熔点、沸点升高分子内的氢键使熔点、沸点降低如：(3)分子量相近的不同类物质非极性化合物<极性化合物<有氢键的化合物色散力色散力取向力诱导力色散力取向力诱导力氢键b.p.甲醇>乙醇>乙醛>丙烷2、熔点：固体受热使分子内能增加到能克服分子间范德华力，晶体开始熔化变为液体时的温度称之。由此可见：含偶数C，m.p.↑的多；含奇数C，m.p.↑的少。从而形成了“偶上奇下”两条曲线（与分子间作用力和分子结构对称性有关）

(1)同系列中：C奇→C偶，m.p.升高（对称性越大）锯齿状C偶→C奇，m.p.降低总趋势是C原子数增加，m.p.升高3、溶解性有机溶剂极性溶剂非极性溶剂—烃类质子性溶剂—H2O,ROH,NH3,RCOOH非质子性溶剂—丙酮、乙醚、DMSO、DMF难溶于水，易溶于有机溶剂。4、相对密度随分子量↑，烷烃的相对密度↑，最后接近于0.8(d≤0.8)。原因:分子量↑，分子间力↑，分子间相对距离↓，最后趋于一极限。溶解度一般标准(室温下,100g溶剂中)

：

可溶解10g溶质：易溶可溶解1g溶质：可溶可溶解0.1g溶质：难溶5、折射率※折射率反映了分子中电子被光极化的程度，折射率越大，表示分子被极化程度越大。※正构烷烃中，随着碳链长度增加，折射率增大。第六节烷烃的反应一、烷烃化学性质总体特点

(1)稳定：对强酸，强碱，强氧化剂，强还原剂都不发生反应。

(2)烷烃的多数反应都是通过自由基机理进行的。同系列中化合物具有相似的化学性质，因此可通过研究一个典型化合物的性质来推测得到同系物中其它成员的性质。但所谓相似，只具有定性的意义。表现在：二、氧化燃烧反应1

Q（燃烧热）越小，分子越稳定。2支链越多，燃烧热越小，故烷烃异构体中支链越多，则越稳定。3生成热数值越小，化合物越稳定。1在反应速度上，往往有较大差异。低级同系物反应速度一般较快，高级同系物在相同条件下反应较慢，甚至不反应。2此外，同系物中第一个成员往往具有特殊的性质。

三、烷烃的裂解

热裂解：增加有机物产量催化裂解：增加有机物质量

四、异构化反应

由一个化合物转为其异构体的反应。

20%80%※甲基自由基的结构(P31)甲基C：SP3杂化甲基自由基C：SP2杂化五、烷基自由基

伯烷基(1o)自由基类别仲烷基(2o)自由基叔烷基(3o)自由基稳定性：甲基自由基<1o自由基<2o自由基<3o自由基六、卤代反应：烃中H被X取代1、甲烷卤代反应（机理--------自由基链式反应）反应机理（反应历程）：描述反应物如何逐步变成产物的过程有关烷烃氯代反应的实验事实：①黑暗中混合烷烃和氯气不发生反应，光照或高温下反应剧烈，难以控制；②每吸收一个光子，可以产生几千个氯甲烷分子；③氧气或某些自由基捕获剂存在下反应出现一段诱导期，诱导期长