有机化学第二部分课件

烷烃的系统命名法；同系列和同分异构体的概念和书写方法；烷烃的构型和构象，表示和书写方法；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。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……

同系列：具有一个通式，结构相似，性质相似的化合物系列。２同分异构现象

构造异构：具有相同的分子式，而分子中原子或基团的顺序不同。碳链异构，碳链的连结方式和次序不同；官能团异构，相同的原子组成不同的官能团。位置异构，取代基或官能团的位置不同；构造(Constitution)：分子中原子互相联结的方式和次序。３构造式的书写方法

构造简式

构造式键线式４写出烷烃的同分异构体５碳、氢原子的分类

和伯、仲、叔碳原子相连的氢原子称为伯、仲、叔氢原子；伯、仲、叔、季碳原子；1º2º3º4º不同类型的氢原子反应性能是有一定差别的。异构体可以在名称前加形容词正、异、新来表示。正戊烷n-pentane

异戊烷i-pentane

新戊烷neopentane

新己烷neohexane烷烃分子中去掉一个氢原子剩下的原子团称为烷基。

２烷基的命名烷基的英文名是将烷烃的词尾-ane改为-yl。甲基(Me)methyl

乙基(Et)ethyl

丙基(Pr)propyl

丁基(Bu)butyl

异丙基(i-Pr)isopropyl异丁基

(i-Bu)isobutyl仲丁基(s-Bu)sec-butyl叔丁基(t-Bu)tert-butyl三价的烷基叫次基，命名中使用的次基限于三个价在同一个碳原子上的结构。次甲基methylidyne次乙基ethylidyne英文词尾是-ylidyne。

３系统命名法选择最长的碳原子直链作为主链

，支链作为取代基；主链碳原子编号，使取代基的位次最小；3-甲基己烷

1烷基和烷基的位数写在主链的前面，阿拉伯数字和汉字之间用“-”连接；在英文名称中，烷烃的词尾为-ane，烷基的词尾为-yl。3-methylhexane

2

3

4

5

6取代基的数目用汉字数字表示；2,2,3-三甲基戊烷

2,2,3-trimethylpentane

在英文名称中则用di、tri、tetra、penta等表示。基团的“大小”，应按次序规则确定：

取代基游离价所在的原子，原子序数大的优先；原子序数相同时，则按同位素的质量数。

游离价所在的原子相同时，则依次比较和该原子相连的第二个原子；第二个原子相同时，再比较第三个，依此类推。

4-丙基-5-异丙基辛烷

4-propyl-5-isopropyloctane

异丙基的次序优先(“大”)，命名时列在后面。2,2,7,7,8当主链碳原子编号有选择性时，要遵循最低系列原则。2,3,3,8,82,2,7,7,8-pentamethylnonane

-五甲基壬烷×1'3,5-二甲基-6-2'-甲基丁基十一烷3,5-二甲基-6-(2-甲基丁基)十一烷若支链上还有取代基，要用带撇的阿拉伯数字编号。2'3'4'3,5-bimethyl-6-(2-methylbutyl)undecane

3,5-bimethyl-6-2'-methylbutylundecane

分子的构型(Configuration)，是指具有一定构造的分子中各种基团在空间的分布。１甲烷的构型在有机化合物中碳是四价的，都是sp3杂化。2s2p2s2psp34个C—H键全部为sp3—1sσ键甲烷分子的形成楔形透视式

分子模型0.109nm109º28'Kekulè模型Stuart模型构象(Conformation)，是具有一定构造的分子，因单键旋转改变其原子或原子团在空间的相对位置而呈现的不同立体形象。１乙烷的构象锯架透视式纽曼投影式交叉式(ap)重叠式(sp)乙烷的构象的稳定性：交叉式>重叠式楔形透视式0.229nm0.25nm乙烷构象势能关系图0º60º180º120º240º300º360ºE重叠式

交叉式

12.5kJ·mol-1

２丁烷的构象

全重叠式(sp)对位交叉式(ap)邻位交叉式(sc)部分重叠式(ac)

(ac)(sc)稳定性次序：ap>sc>ac>sp。0º60º180º120º240º300º360ºEap

acscspacscap

14.6kJ·mol-118.4~25.5kJ·mol-13.3~3.7kJ·mol-1分子总是倾向于以稳定的构象形式存在。15％70％15％１物质状态

烷烃在室温常压下：1C~4C(g)，5C~16C(l)，17C~(s)２沸点bp.

烷烃的沸点随分子量的增加而逐渐升高；CH3(CH2)3CH3bp./℃36.1

68.998.4CH3(CH2)4CH3CH3(CH2)5CH3相同分子量的烷烃，支链越多，沸点越低。bp./℃36.127.99.5液体的沸点取决于分子间引力的大小，分子间引力越大，沸点就越高。

分子间作用力主要有偶极力、色散力和氢键。３熔点mp.

直链烷烃的熔点随分子量的增加而升高，其中含偶数个碳原子的升高得多些。原因：在晶体中，分子之间的作用力不仅取决于分子的大小，而且和分子的对称性有关。mp./℃-129.7-159.9-16.6分子量相同的烷烃异构体中，对称性大的熔点高些。烷烃不溶解于水，易溶解于有机溶剂。４相对密度d

相对密度，是有机物的质量与同体积水的质量比，是无单位的量。５溶解度

直链烷烃的相对密度随着分子量的增加而增大，最后趋近于最大值0.78(20℃)。１烷烃的稳定性在常温下，强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂等都不能和烷烃起反应，或反应速度很慢。原因：烷烃是饱和烃，C—C键和C—H键都是比较牢固的共价键(σ键)，键能较大；分子无极性(μ＝0)，碳和氢的电负性差别小(C：2.5，H：2.2)，分子中的共价键不易极化；分子中无官能团。２

氧化反应

燃烧(完全氧化)ΔH是反应中的焓(一种热力学函数)的变化，可以表示反应热；ΔH为正时反应是吸热的，为负时反应是放热的。部分氧化(控制氧化)

热裂化３裂化反应

温度越高，烷烃的裂化越彻底。催化裂化在450~500℃常压下进行，应用最广泛的催化剂为硅酸铝，目的是使石油工业的重馏份转变为轻馏份，提高汽油的产量和质量。４卤代反应甲烷的氯代

甲烷的氯代反应很难停留在一氯甲烷阶段。

氯甲烷二氯甲烷三氯甲烷四氯化碳其他烷烃的氯代

1-氯丙烷

2-氯丙烷1ºH与2ºH的活性比：H的卤代活性：3°H>2°H>1°H。

43%57%2-甲基-1-氯丙烷2-甲基-2-氯丙烷1ºH与3ºH的活性比：64%36%由此得出氯代反应时：3ºH:2ºH:1ºH=5:4:1利用氯代反应时H的活性比率，可以预测烷烃在氯代时产物中各异构体的得率。1-氯丁烷(A)2-氯丁烷(B)溴代反应中氢的活性差别较大：烷烃的碘代反应为可逆的，因此碘代烷能被HI还原。

溴对各种氢的选择性较好，特别是三级氢。99%3ºH:2ºH:1ºH=1600:82:1反应历程，也称反应机理，是原料通过化学反应变成产物的全过程。

分子的碰撞和作用是在10-12~10-14秒内完成的。反应历程研究的作用：

根据反应历程，可以选择最适当的反应条件，以得到较高的产率。

通过对有机反应历程的研究，也可以找出在表面上看似没有关系的反应之间的内在联系。

１甲烷的氯代反应历程链引发链传递链终止在链传递的步骤中，氢还可以进一步被取代。…………卤素的相对活性：F2>Cl2>Br2>I2

这可以从反应过程的能量变化来理解。２

卤素的相对活性

CH3—FCH3—ClCH3—BrCH3—I键能/kJ·mol-1：

447.7351.4292.9234.3由此求出甲烷卤代反应的能量变化。435.1242.5351.4431.0断裂键吸收的能量：

435.1+242.5=677.6kJ·mol-1

键能/kJ·mol-1：

形成键放出的能量：-(351.4+431.0)=-782.4kJ·mol-1

反应热：ΔH=677.6-782.4=-104.8kJ·mol-1

同样计算出其他卤素对甲烷卤代的反应热。用反应热来衡量反应进行的难易、快慢，但有许多例外。435.1

431

ΔH=4.1kJ·mol-1

必须供给16.7kJ·mol-1才能发生反应，称为活化能。碳氢键解离能越小，反应活性就越大。３烷烃的相对活性

ΔH=410kJ·mol-1

ΔH=397.5kJ·mol-1

ΔH=380.7kJ·mol-1

烷烃的相对活性为：3ºH>2ºH>1ºH碳氢键的解离能越小，则生成的自由基越稳定。烷基自由基的稳定性顺序：自由基CH3CH3CH2(CH3)2CH(CH3)3CΔH/kJ·mol-1435.1410397.5380.7自由基的稳定性叔烷基>仲烷基>伯烷基>甲基自由基的结构

CH3.和平面结构的伯烷基自由基接近sp2杂化，其他自由基多为sp3杂化。自由基产生：可由热或光引发，也可用自由基引发剂引发。

一步反应：４过渡状态和活化能

abc位能反应进程abcEa

ΔH

放热反应位能反应进程abcEa

ΔH

吸热反应活化能Ea：过渡状态和反应物的能量差。反应热ΔH：生成物和反应物的能量差。吸热反应ΔH>0，放热反应ΔH<0。多步反应，其中每一步都经历一个过渡状态。两个过渡态之间的最低点相当于反应的中间体。位能反应进程CH4+Cl··CH3CH3Cl+Cl·E1E2ΔH当两个自由基结合成分子时，反应非常容易发生，不需要活化能。位能反应进程ΔH５诱导效应I(Inductiveeffects)由于形成分子的原子的电负性不同，使分子中成键的电子云沿碳链向电负性较大的基团方向偏移的效应。诱导效应的产生静态诱导效应：静态分子中表现出来的诱导效应。动态诱导效应：发生反应时，共价键电子对的正常分布发生的改变。诱导效应的传递诱导效应的方向供电子的诱导效应+II=0吸电子的诱导效应-I诱导效应的相对强弱同族元素的电负性越大，