有机化学第五,李景宁主编第章烷烃

第二章

烷烃(alkane)第一节烷烃的同系列及同分异构现象一、烷烃的同系列二、同分异构体三、结构式的书写四、碳原子和氢原子的种类第二节烷烃的命名一、普通命名法二、烷基的命名三、系统命名法第三节烷烃的构型一、碳原子的四面体概念及分子模型二、碳原子的sp3杂化三、烷烃分子的形成四、分子立体结构的表示方法第四节烷烃的构象一、构象(conformation)二、乙烷的构象三、正丁烷的构象第五节烷烃的物理性质第六节烷烃的化学性质一、化学性质稳定二、氧化反应三、热裂反应四、卤代反应第七节烷烃的卤代反应历程一、甲烷的卤代历程二、卤素对甲烷的相对反应活性三、氢原子反应活性与自由基的稳定性第八节过渡态理论一、反应进程的过渡态与能量变化二、甲烷氯代反应的能量变化三、过渡态与中间体、反应热与活化能第九节甲烷和天然气总目录一、烷烃的同系列烷烃分子中碳原子间以单键相连，其余都与氢原子相连。与碳原子结合的氢原子数目已达到最高限度，不可能再增加了，所以称为饱和烃（saturatedhydrocarbon）。烷烃的通式：CnH2n+2第一节

烷烃的同系列及同分异构现象

通式相同，结构相似，化学性质相似，物理性质随碳原子数的增加而有规律变化的化合物系列——同系列（homologousseries）：

同系列中化合物互为同系物（homolog）系列差CH2

甲烷

乙烷

丙烷分子式相同，碳干构造不同——碳干异构(constitutionalisomerism)同分异构体的书写方法（有3点，自学）分子式相同，结构不同的化合物为同分异构体——同分异构体正丁烷

异丁烷二、同分异构体构造式：三、构造式的书写

键线式（骨架式）：端点和拐点为碳原子，氢省略

简式：

伯碳（一级碳）1°（primary)：

直接与一个碳原子相连

仲碳（二级碳）2°(secondary)：直接与二个碳原子相连

叔碳（三级碳）3°(tertiary)：

直接与三个碳原子相连

季碳（四级碳）4°(quaternary)：直接与四个碳原子相连

与伯、仲、叔碳原子相连的氢原子称伯、仲、叔氢（1°H、2°H、3°H）四、碳原子和氢原子的种类例如：

一、普通命名法二、烷基的命名三、系统命名法第二节

烷烃的命名一、普通命名法1.正(normal)某烷

C1～C10

甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸>C10

汉文数字2.异(iso)某烷

碳链一末端带有两个甲基。正己烷n-hexane衡量汽油品种的基准物质，其辛烷值为100特殊：含五或六个碳原子的碳链端第二个碳原子为季碳原子的烷烃称为“新某烷”(neohexane)3.新某烷非新己烷

一价基：见教材P21表2-3.二价基：

三价基：

二、烷基的命名1.直链烷烃：某烷2.支链烷烃（1）选择主链（母体）：选择碳原子数最多的碳链为主链三、系统命名法例1战、例牢2：躲给下下列有壮机物送选择推主链虚线蚀框着钱的是羞主链如果础两条翠碳链就的碳截原子雹数相帮同时伐，选复择含搬支链端较多稼的碳换链为伯主链蕉。故选A链为斜主链例3咱：ABa.从靠茂近取便代基贵一端币开始姜编号顷；（2刮）主弊链碳恳原子警的位瞎次编彼号编号烟应从究左到珍右，面甲基淹位次嫩较小b.当有嗽几种堆编号杯可能废时，龟选择前使取郊代基构具有袋“最脏低系丽列”烂即使拒取代帮基的盈编号椒顺次仰逐项书比较胡为最邮小的秋编号波。取代刺基编申号：怨（上嚼）2角，6，8（下去）2蓬，4，8评（正昨确编外号）例4秃：IU鞋PA辟C法按萄取代羞基英垮文名吩称的晌第一米个字变母的并次序鞋排列够。2-甲基酒己烷特（2-me双th辞yl帅he南xa挥ne）a.按取稀代基壤位次粱、取雾代基鸦名称傻、母均体名留称顺昼序书嚼写，疾取代庸基位旦次和怒取代慈基名满称之里间要求用半尼字线狸“－全”连六接起昏来，弊取代炼基名杏称和个母体染名称蜓间则葱不用吐半字匀线连未接。（3绕）名称只的书陕写规叔则b.如果米含有霸几个龙相同险的取奔代基鞭时，沙取代蹈基名锤称前曾用二垄、三父、四……等表其示其央数目肾，其晶位次猎则必狱须逐衔个注幸明，鸭位次口的阿肝拉伯雕数字渡之间驱以“，”隔开亡。2,富3,卷5-三甲邻基己书烷在IU叶PA背C命名墙法中柳，英仆文名该称中勇的一麦、二脑、三妨和四蔬等数主字用共相应汁的词完头“mo滋no得”、“di捷”、“tr搅i”和“te疗tr趁a”等表点示，售简单攀的取倒代基服英文臂数字奔词头虫不参础加字叼母顺勇序排响列，吗但“is屑o”撒,“映ne忍o”则参碌与排明序。2,脏3,睬5-三甲洋基己陶烷2,周3,笑5-藏tr扣im剃et洪hy奸lh舟ex虏an剖e2,5-虹二甲齐基-袋3-米乙基互己烷3-et宗hy满l-羽2,面5-义di犬me仰th与yl星he撑xa拒ne2,8-甚二甲腊基-本4-撇乙基斩壬烷4-et挎hy窜l-却2,碰8-证di叔me究th蛇yl屈no冻na根nec.如果乡丰含有示几个政不同依的取悟代基责时，危按照钥“次计序规僻则（se总qu渣en疼ce盼r帖ul弊e）”（呜中国坏化学景会《有机畜化学约命名皆原则》规定），“较荡优”堵基团矩写在闸后面夏，而谜简单葱基团笼写在浩前面。次序穴规则尊是为随了表逝达某振些有田机化伸合物迈的立叹体化晌学关标系，回需决芹定有芽关原沈子或语基团显的排遮列次标序。育它的欣主要导内容揉如下涝：①单原例子取逼代基利按其秤原子伴序数斥大小绸排列禽，大抵者为努“较属优”随基团努。若薄为同牲位素或，则桌质量主大的针为“透较优乔”基跃团。旗例如:“＞染”表沃示“庭优于姨”②多原状子取抽代基计则逐麦个原燥子顺馋次比熊较，添排出婆优先潮次序婆。丁基剧异银丙基两个议基团蚊的第榜一个位原子况所连趁接的你原子盗或基袜团相稍同（C、H、H），糖则比亭较第葱二个盆原子奏：丁基涌第二垮个碳写：C、H、H；异丙口基第验二个级碳：C、C、H因此讲：异犯丙基风＞丁纠基③含有买双键掘或三雕键基茧团，掏可以乳认为蛇连有予两个罩或三榆个相理同原宰子。乙烯膏基第酱一个岩原子轨：C、C、H乙炔扶基第魂一个蕉原子完：C、C、C因此袍：乙淋炔基陡＞乙复烯基d.如果萌两个幸不同语取代拔基的殖位次帐都符节合“最低恼系列”时，鞋按次磁序规切则顺非序，“较优”基团缝后列何出。4-丙基-6马-异丙蜂基壬窝烷4-is赴op深ro谁py招l-6-pr伶op端yl吊no吸na灭ne如果基支链海上还摸有取麻代基示时，荣这个拔取代托了的扛支链亮的名琴称可沫放在气括号弓中或镰用带抖撇的使数字衬来标尤明支志链中饿的碳膊原子滨。2-甲基-5无-（1,必2-二甲削基丙纳基）缺癸烷或2-甲基-5手-1′,2′-二甲席基丙嘴基癸瞎烷结构构造分子中原子的排列顺序构型分子中原子在空间的排列状况构象由于单键的旋转，形成分子中各原子或原子团的空间排布结构——性质——用途学习伯的线台索：一、驶碳原役子的舅四面叫体概鞠念及精分子堵模型1.四面隐体概橡念（18笑74汪年家范休特霍乳夫（表荷兰惩）和闭勒贝全尔提迁出：谣碳的扶四面效体结牲构）以甲撑烷为拳例C—旷H键长娇：冈0.垮10宇9nm∠H帐CH键角商：1军09泽°2昏8′第三藏节烷烃蔽的构撇型2.分子宾模型凯库干勒模昆型、哈斯陶猛特模芽型3.构型坛(co惧nf蔬ig放ur舟at赚io粗n)凯库蛮勒模援型球棒恨模型斯陶翁特模久型比例集模型具有为一定锻构造嗓的分衫子中薄原子棵在空握间的丘排列持状况——构型（1密）为蛛什么煤碳原顺子具温有四着价？（2见）4坑个C—机H键是宾等同葵的吗巾？思考二、剂碳原山子的sp友3杂化1.碳原熄子的sp3杂化基态瓶激咳发态查杂化汉态2.顺s膜p3杂化盒轨道撞特点方向育性更彼强4个sp3轨道材等同最稳收定的攀排列尤方式络：正荷四面删体（糕4个脱价键讽尽可材能远盼离）三、众烷烃扬分子咬的形帐成甲烷燥：CH4C—秃H键：sp3—s甲烷临分子意的形估成C—粗H键sp3—s乙烷裳：C2H6C—把C键sp3—s责p3乙烷分子聪的形东成四、薪分子碍立体益结构寨的表棍示方架法1.楔形眠（伞右形）在透视豪式及米书写甲烷去：甲烷暂凯库堤勒模橡型楔形亮透视侮式乙烷坡：2.锯架们（sa写wh督or克se乐f待or捷mu胁la符)透视数式及枝书写3.纽曼临投影惨式(Ne失wm泡an厅p巧ro年je忙ct酿io硬n)及书齿写一、股构象钢(co右nf粥or统ma堵ti赔on龄)有一馆定构者造的袖分子址通过韵单键尼的旋叛转，足形成居各原浊子或相原子科团的页空间券排布待。第四续节烷烃粒的构程象二、宣乙烷敬的构具象1.两种助极限薯构象维的表图达重叠殿式（耀顺叠具式）ec望li山ps镇ed仙c走on组fo叼rm甘at以io执n交叉吗式（愿反叠捐式）st长ag聚ge尝re剪d程co凤nf提or像ma勒ti合on思考控：写波出重弓叠式摩和交燃叉式鲜构象葱的楔险形式秘、锯它架式渗和纽彼曼式切。前后敢两个置碳上狱的氢原子晚处于弓交叉肌位置前后辰两个利碳上猜的氢原子鞋处于恩重叠门位置模型楔形那式锯架撤式纽曼哨式模型锯架青式纽曼适式楔形自式2.两种橡极限束构象攻的位卸能变久化稳定望性比段较：辛交叉行式＞泽重叠智式思考如何孝分析俩交叉肃式构丙象和胃重叠镰式构猜象的乖稳定唉性？秘（原勿子的俩空间电分布常、位旦能）三、塌正丁抵烷的拥构象围绕C2—萄C3单键闸旋转域形成抛各种害构象1.四种肃极限形构象魄式的塑表达对位跪交叉谁式（糟反叠画式）部分桥重叠酒式（疲反错要式）邻位慨交叉屑式（揪顺错蝇式）全重证叠式子（顺肯叠式嗓）2.四种膛极限器构象母的位壤能变驳化稳定鲁性比科较：对位闯交叉主式＞耀邻位骨交叉某式海＞稍部分携重叠绘式速＞全谁重叠存式注意材：构秋造、塞构型险、构折象和并极限凡构象干的概躲念思考写出离戊烷堆（C2—C3）的极序限构粉象式舱（纽究曼式赴、锯荷架式完、楔概形式于）2.驱总结惑书写纯纽曼慈式、马锯架抖式、航楔形风式的天规律一、竖物态规律少：二、支沸点bo侄il捡in掌g假po近in乒t规律兆：三、帖熔点me钉lt叶in饺g恋po勇in呀t规律眠：随相份对分活子质肿量的谱增加霜，气畜态算—狠液态怠—夏固态C数增胸加，恳沸点邮升高案；B.正烷贡烃沸驾点＞碍支链男烷烃沸点（同罢碳数杠）C数增喷加，饭熔点疤升高建；B.偶数台烷烃乖熔点泡＞奇雪数烷步烃熔点第五圾节烷烃网的物丸理性乖质四、耽相对谣密度规律乐:C数增久加，确相对冲密度(d)升高五、乓溶解证度so速lu延bi俯li仰ty规律蒜:难溶愤于水舍，易化溶于竭有机鞠溶剂设，尤昼其是搁烃类劳。相似头相溶烷烃税也是美一种怕溶剂籍。如度石油惭醚，普它是替含碳烘数较由低的下几种旨烷烃污的混博合物醉，是村实验耕室常斥用的串溶剂悼。通缠常以河沸程痛分为石油泪醚30右-6肢0（bp畏3诵0～60虏℃）石油录醚60罗-9波0和石亦油醚90禾-1树20等。一、卧化学虎性质烧稳定原因奸：（1姻）C—C获、C朋—Hσ键的钥键能悟大，陈不易摄破裂化学键C—CC—H键能/(kJ·mol-1)345.6415.3（2起）C—C键矩祖为0菊，C—饮H偶极樱矩很朱小，电子灯云分虫布均嫁匀，阿为非欢极性熔分子（3肆）键橡的断卡裂：举均裂第六灵节烷烃爽的化创学性援质二、贪氧化渡（ox揉id偷at砌io涛n）反应（自由俭基反涝应）1.燃烧用途酱：用罗作燃侧料（示重要恼能源迅之一进）当体继积比CH4∶O2（空气迟）=哈1梦∶2钓（1散0）批瓦斯娱爆炸2.控制介氧化R：邪C20～C30代替腾动植脊物油搞脂制个造肥侨皂生产隔各种叙含氧蜻衍生阿物：却醇、瓦醛、选酸等三、贿热裂朱（py茧ro近ly钟si虾s）反搁应（自登由基勉反应糕）1.热裂械：在斜高温惧及无眯氧条瓶件下浴发生赛键断闷裂的尿分解线反应慰。生产叙燃料冒和化裳工原封料2.催化逼热裂吹：应过用催化化剂据的热弱裂反广应称扔催化草热裂申反应生扛产高剩辛烷泰值汽锐油，迁提高钞汽油外利用漠率六.四、瞧卤代桶（he目lo弄ge斜na污ti钳on）反粒应（黄自由责基反勿应）用途捎：落1）行生产拿氯代姥甲烷瓜混合义溶剂疑；2）幅控制深条件枣，制遭备一聪氯甲嘴烷。1.甲烷的的氯刑代2.甲烷国的卤血代卤素穴的活叶性：F2>分Cl2>考Br2>势I2（1扒）为术什么济卤代盘反应幅不加业控制绢则可卷得到涝混合康产物娇？（2退）反葬应体袋系中愿，有钉一氯振甲烷肤、未踏反应提完的蚂甲烷塞，如匪何分增离？（3）派为什跃么卤内素的材活性要：F2>让Cl2>肿Br2>达I2？思考3.C3以上疾烷烃嫌的卤苍代从反烘应式偿中可蛙看到匪：①盐同一某化合兼物中事，不独同的很氢原吊子被夏卤代付的产薄率不榜同；②坟同一漠化合鄙物中归，同犹一氢先原子苍，不缎同的案卤素惕，氢星被卤妙代的扛产率芳不同越。讨论授：（1区）氢秒原子律的卤版代反倚应活塌性：每个锹氢原碎子的喷反应辉概率糟=产码率/附氢原茅子个畅数氯代烦反应锻中氢树原子侍的反斯应活丝式性：1°H：里43篮/6杨≈7夜6摊4/半9≈茄72°尼H：怠5遣7/泛2=饿28格.53°如H：猛3厦6/涉1=遥3陡6氯代骨：3赏°H墙∶猴2°仪H桨∶清1°冈H=困5∶盆4∶茅1溴代芝：3廊°H邀∶肚2°央H嫁∶乞1°兼H=林16察00票∶8这2∶啦1（2诵）根据亡反应感活性鼻，推跟测异惕构体镜产率(自学)思考啊：为耻什么繁氢原拥子的疤卤代昨反应娱活性国顺序章为仇3°派>2垫°>防1°塞？反应做历程钳（或债反应脱机理匹）：化学匹反应破所经照历的拢途径逝或过李程。研究低内容热：①菠反应浆步骤②彻反应歌中心③伪价键渴变化④肿影响合因素研究堡思路承：第七国节烷烃漫的卤帆代反显应历改程（re澡ac据ti点on虚m醉ec抖ha派ni壤sm）一、既甲烷爱的卤博代历达程1.甲烷粪和氯艘气反唇应的懒实验晕事实午：2.根据后实验筐事实竞，提析出如姻下机她理：链引砌发（ch筐ai纽奉n屠in松it金ia灾ti廉on）：链传靠递（ch芽ai袖n危pr难op输ag姿at征io汗n）：理论区上可闷把所翠有甲迎烷分粪子中耗的氢砖原子竞全夺抹去。股事实渣上，缠连锁芝反应淘不可对能永和久传盘递下狸去，帅直到际自由离基互孙相结运合或抢与惰堤性物奔种结键合而摧失去盟活性宇时，莲这个王连续衡的反却应就景终止骆了。链终翻止（ch网ai摩n钢te颠rm兄in牢at艰io贱n）：（1悼）请燃你用扒自由桶基卤乌代反络应机恰理解棋释甲速烷氯煎代的照实验事实尽。（2谋）为荡什么以烷烃慨卤代五反应立易得高到多抗卤代负物？思考二、礼卤素应对甲灰烷的毁相对置反应企活性卤素霜的相扣对反央应活鼠性为妇：氟扎>肆氯侄>伞溴著>与碘反应册活性丹的解捕释：1.反应献热（re膊ac权ti嫁on印e尊nt辟ha异lp斧yΔrHm）解释ΔrHm=烛(4昼35杨.1群+2爽42颤.5张)－（3去51伙.4吓+4沸31瓶）=臂-壁10种4.皱8(kJ愉·m返ol－1)（放热董）反应皇热：庸一般狱来说羞，放蚊热反鸟应较堂易进脚行，而吸北热反局应较矮难进另行。甲烷锈卤代矩的反陷应热ΔrHm/（kJ娘·m枝ol－1）反应FClBrI反应（1）-129.7+4.1+66.9+136.4反应（2）-292.9-108.9-104.6-83.7总反应-422.6-104.8-37.3+52.72.活化透能（ac绪ti揪va俩ti庆on袖e萝ne放rg仅y)活化盲能：呈为使境反应阅发生肌而必群须提辣供的底最低贼能量秒。活化凯能越搅低，姿反应基越易吐发生掌。活化能EFEClEBrEI(kJ·mol－1)4.216.775.2137.9卤素株对烷劫烃的裹相对覆取代拼反应贿活性拢：F2＞桶Cl2＞叨Br2＞I2三、堪氢原驱子反鲜应活橡性与董自由婆基的讨稳定旬性1、宫氢原伟子的购反应巴活性氢原纠子的传反应犹活性股顺序证为：3°较>班2°饰>遵1°2、图自由变基及鼻其稳沸定性自由虫基结肯构：甲烷

CH4

甲基自由基

CH3·

Csp3杂化Csp2杂化解离召能：同一炭类型量的键休（如C—苹H）发生讯均裂启时，善键的舒解离遥能愈表小，袄则自仙由基微愈容作易生碰成，辛生成秃的自确由基下也较朗稳定签。自由基自由基类型1°1°1°2°3°C—H解离能kJ·mol－1

435.1410410397.5380.7自由强基的魔稳定竞性顺爷序为桂：3披°>轮2幻玉°>轮1屑°>CH3·氢原惯子的绿反应叔活性耽为：内3耻°>晌2妥°>卧1灰°卤代坐反应笋的决宅速步茎骤：后生成割烷基忽自由农基一、闷反应榨进程带的过狸渡态帅与能纵量变夏化1.反应汤进程锣与过裳渡态慢（tr摇an田si愤ti朝onst释at傍e）第八唱节过渡盛态理切论2.能量肺变化驰曲线乒图——表示航反应秤进程运的能维量变迟化a：反应嘱物位伟能（父峰谷斯）b：过渡膀态位轻能（吊峰顶板）c：产物质位能宣（峰吩谷）E：活化他能E′：逆反捧应的寨活化搬能ΔH：反应泼热思考滑：（1吹）从家能量托变化配的角炼度描述反脱应进处程。（2格）左随图表晒示的验反应筝是放热还朝是吸孤热？（3趋）过蝴渡态仰有什底么特承点？（1持）一穷步反慕应（2椅）多睬步骤蜡反应（1步）指脚出两肆图向述我们景提供那了什爹么反呼应信而息？（2证）对或于多趋步骤肉反应址，哪汗一步痛是决舟速步单骤？（3谱）如帖果反糖应有妖两个钟方向梁，如浊何控林制反井应向购预想垫方向训进行模？思考二、须甲烷演氯代惕反应灵的能钩量变泰化链增疲长：反应E/(kJ·mol－1)ΔH/(kJ·mol－1)

Ⅰ16.74.1Ⅱ4.2-109决速织步骤岸：第助一步——生成巩甲基命自由渣基链终叛止：思考砌：请绘警出链榆引发（氯顷生成挽氯自鉴由基骄）的能量唤曲线螺图，压描述薄反应进程维。三、踩过渡艇态与奖中间桥体、至反应夜热与巷活化导能过渡态中间体反应的中间状态反应中产生的活泼质点未被测出可测出（稳定的中间体则可分离）位能的最高点（峰顶）位能低于过渡态、高于产物活化能反应热过渡态与反应物内能差反应物与生成物的内能差反应发生所需的最低能量反应放出或吸收的能量E>0（实验测定）通过键能计算，也可实验测定

ΔH>0

吸热；ΔH<0

放热决定反应速率不能决定反应速率一、眼甲烷在的性鄙质和猫用途仇（恰自学寻）二、捆天然鸽气和捕液化却天然临气天然浆气成分美：甲照烷（垦主要督）、局乙烷小、丙哄烷等武烃类斜化合功物，