有机化学第三版(胡宏纹)第二章 烷烃课件

第二章

烷

烃教学要求：1、掌握烷烃的结构、命名、同分异构2、了解烷烃的构像3、初步掌握烷烃的物理、化学性质4、了解反应机理的一般概念，掌握烷烃的卤代反应机理碳氢化合物及其衍生物碳氢化合物饱和烃有机化合物烃烷烃烯烃如甲烷、乙烷、丙烷等如乙烯、丙烯、丁烯等链烃不饱和烃烃炔烃如乙炔、丙炔、丁炔等饱和环烃环烃如环戊烷、环己烷等不饱和环烃如环戊烯、环己烯等第一节

烷烃的结构一

、甲烷的结构甲烷分子式CH

，四个氢原子正好位于以碳原子为中心的正4四面体的四个顶点上，分子中C—H的键长为110pm，HCH的角度为109

28'o二、其它烷烃的结构？烷烃的这种结构是怎么形成的C采取SP3杂化，C的SP3杂化轨道与H的S轨道或其它C的SP3轨道沿着对称轴的方向以“头碰头”的方式重叠形成σ键σ键电子云沿键轴呈圆柱形对称分布，原子可自由旋转而不影响电子云重叠的程度第二节

烷烃的同系列与同分异构一、同系列通式：C

H系差：CH2凡具有同一通式，化学性质相似，物理性质随着碳原子n

2n+2数的增加而有规律的变化，分子式间相差N个CH

的一系列2化合物称为同系列同系列中各化合物互称同系物二、同分异构分子式相同而结构和性质不同的现象称为同分异构分子式相同的不同化合物之间互称为同分异构体因分子中原子或原子团（基团）的连接方式或顺序不同而产生的同分异构称为构造异构C

H

有多少构造异构体？6

14四十烷有62491178805831个构造异构体，怎样才能快速准确地推导出全部构造异构体？伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子第三节

烷烃的命名一、

烷基的概念及名称烷烃分子中去掉1个H剩余的原子团称为烷基，常用R-表示二、命名方法1）普通命名法（适用于简单化合物）根据C原子数目称××烷，1~10个碳的烷烃，用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示；10个碳以上，用数字十一、十二等表示正十二烷正己烷异己烷新己烷有异构体可能时，必须用正、异、新等词头区分2）系统命名法（IUPAC命名法）a.选择最长碳链作主链，根据主链碳原子数称为××××烷，

以其作为母体戊烷庚烷b.从靠近支链一端开始对主链编号，用阿拉伯数字表示c.把支链烷基当作取代基，将其名称写在母体前面，再把表示支链位置号的数字写在最前面，数字和名称之间用短横线隔开2－甲基戊烷

3－甲基戊烷d.如果含有几个相同的支链，则在支链名称之前，用汉字数字表示支链的数目。但表示位置的数字不能省略，而且在阿拉伯数字之间要用逗号隔开。如含有几个不相同的支链，则按支链的顺序依次列出，顺序小的列前面2,4－二甲基己烷2,4－二甲基－3－乙基戊烷顺序规则：①

首先比较与主链直接相连的原子，原子序数大顺序大，原子序数小顺序小，同位素中质量高的顺序大②直接相连的原子相同,则依次比较与其相连的其它原子③含双键或叁键的基团,则作为连有两个或叁个相同的原子主链选择规则：①

最长碳链作为主链②

存在多条等长碳链时，以支链数目多的作为主链2,3,5-三甲基-4-丙基庚烷③以支链位置号较小的作为主链2,5-二甲基-4-异丁基庚烷主链编号规则:①

从靠近支链一端开始编号②以支链位置号之和最小的方式编号2,3,5-三甲基己烷③从顺序小的基团一端开始编号4-丙基-8-异丙基十一烷支链编号规则：支链上连有支链（取代基）时，从直接与主链相连的碳原子开始将支链碳原子依次编号，并将取代基位号、名称连同支链名写在括号内2-甲基-5-(1,1-二甲基丙基)癸烷2-甲基-5-1

,1′-二甲基丙基癸烷′5-丙基-4-异丙基壬烷4-isopropyl-5-propylnonane2,3,4,8,9-五甲基-7-乙基癸烷第四节

烷烃的构像由单键旋转而产生的分子中原子或基团在空间的不同排列方式称为构象一、乙烷的构象两种极端构象：重叠式和交叉式介于重叠式与交叉式之间的无数构象称为扭曲式构象楔形式锯架式纽曼式两种构象的稳定性：不直接相连的原子间的作用力称为非键张力，张力总是使体系的内能增加构象的稳定性与内能有关，内能越低的构像越稳定，交叉式构像较重叠式构像稳定，其它扭曲式构像的内能及稳定性介于这两者之间，内能最低的构象称为优势构象乙烷不同构象的能量曲线图•转动能：12.5kJ/mol•

每对重叠氢H-C-C-H重叠张力(扭转张力)：~4.2kJ/mol•室温下，构象异构体处于迅速转化的动态平衡中，不能分离二、正丁烷的构象绕C-2和C-3之间的σ键旋转，形成的四种典型构象对位交叉式

邻位交叉式构象稳定性

：全重叠式部分重叠式对位交叉式>邻位交叉式>部分重叠式>全重叠式室温下，正丁烷构象异构体处于迅速转化的动态平衡中，不能分离。最稳定的对位交叉构象是优势构象第五节

烷烃的物理性质状态

、沸点(bp)

、熔点(mp)

、相对密度

、溶解度等物理性质与化合物的结构密切相关一、状态烷烃均无色。室温下，C

-C

为气体，C

-C

为液体，C

以1451617上是固体

。低级烷烃易挥发有特殊气味，高级烷烃难以挥发无气味二、沸点总体是随分子量的增加而增加bpCH

-162℃4C

H

-88.6℃2

6C3H8

-42℃C

H

-0.5℃4

10同分异构体间直链烃最高，支链越多沸点越低bp36.1

C25oC9

Coo沸点呈现出的规律如何解释？三、熔点总体也是随分子量的增加而增加，但不像沸点那样有简单规律，呈现出奇偶两条曲线增加同分异构体间，通常支链使熔点降低-138℃-94℃-153℃-145℃-159℃-17℃

-100℃-129.8℃熔点呈现出的规律又如何解释？分子的对称性越好，在晶格中堆积得越紧密，分子间作用力越大，熔点也就越高四、密度随分子量的增加而增加，但小于1比水轻五、溶解性不溶于水，易溶于有机溶剂尤其是非极性有机溶剂讨论（1）为什么1,2-二溴乙烷的偶极矩为零，而乙二醇却有一定的偶极矩？第六节

烷烃的化学性质化学性质取决于分子的结构。C-C、C-Hσ键键能较大，极性较小，很稳定。特殊条件下具有反应活性一、光卤代反应hvCH

CH

CH

＋ClCH

CH

CH

Cl＋CH

CHClCH323232233烃分子中的H被卤素取代的反应称为卤代反应1.

反应机理由反应物到产物所经历的全部过程称为反应机理亦称反应历程、反应机制氯分子在光照或高温下裂解（均裂），产生氯自由基：链引发

①产生甲基自由基：链增长

②链增长

③链增长

④产生新的氯自由基：氯甲基自由基的形成：氯甲基自由基再与氯分子作用，生成二氯甲烷及氯原子：链增长

⑤......自由基之间碰撞，形成稳定分子，反应终止：链终止

⑥整个反应经历三个阶段：链引发、链增长、链终止此自由基反应也称链锁反应或链反应几个关键步骤的能线图讨论1）将氯气用光照射后在黑暗中放置一段时间再与甲烷混合，会发生氯代反应吗

？2）甲烷和氯气同时光照，为什么不引发甲基自由基？Cl－Cl2432.

H的反应活性与自由基的稳定性氯代：oH与2o1H被取代的概率为621ooH与3

H氢被取代的概率为9:1氯代反应三种氢的活性：1°H

:2°H

:3°H=1:3.8:5溴代：溴代反应三种氢的活性：1°H

:2°H

:3°H=1:82:1600卤代反应中，H的反应活性顺序是：302010H的反应活性是由什么决定的？不同氢的反应活性是由自由基的稳定性决定的自由基的稳定性与共价键均裂时键的离解能大小有关自由基稳定性次序为302010甲基自由基烷基自由基的结构：中心碳sp²杂化孤单电

子占据未参与杂化的P轨道P轨道垂直于三个sp²杂化轨道所在的平面甲基自由基乙基自由基异丙基自由基叔丁基自由基3.

卤素的反应活性卤素的活性：F>Cl>Br>I氟代反应一旦引发将剧