第三章饱和烃

第三章饱和烃：烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃的通式和构造异构2烷烃和环烷烃的命名3烷烃和环烷烃的结构烷烃和环烷烃的构象烷烃和环烷烃的物理性质6烷烃和环烷烃的化学性质

烷烃：指由碳和氢两种元素组成的饱和、开链有机化合物。第一节烷烃1.1烷烃的通式和构造异构

烷烃的通式为：CnH2n+2，n为碳原子个数。例如：

甲烷乙烷丙烷丁烷烷烃的构造异构C4H10：正丁烷异丁烷沸点：

-0.5℃-11.73℃同分异构体:分子式相同的不同的化合物。构造异构体:

分子式相同，分子构造不同的化合物，称为构造异构体。烷烃的构造异构属于碳架异构，烷烃构造异构体的数目1.2烷烃的命名(nomenclatureofalkanes)1.2.1伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子伯、仲、叔、季碳原子

1.2.2烷基烷基(alkylgroups):从烷烃中去掉一个H原子,剩余的结构部分表2.1一些烷基的名称与表示异丙基(iso-propyl)i-Pr－名称缩写1.2.3烷烃的命名（A）普通命名法(习惯命名法)

碳原子数用“天干”——甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸和十一、十二……等数目字表示。把在碳链的一末端有两个甲基的特定结构的烷烃称为"异某烷"。在五或六个碳原子烷烃的异构体中含有季碳原子的可加上"新某烷"

用“正”、“异”、“新”分别表示直链、一端具有异丙基或叔丁基的构造异构体。根据国际纯化学与应用化学联合会（internationalunionofpureandappliedchemistry）于1979年公布的命名原则，简称IUPAC命名原则，结合我国文字特点制定。（B）系统命名法

对于直链烷烃和普通命名法基本相同，仅不写正字。

Eg:CH3CH2CH2CH2CH2CH3己烷（1）选取主链（母体）。选一个含碳原子数最多的碳链作为主链,按这个链所含的碳原子数称为某烷,并以此作为母体.支链烷烃的命名法的步骤：当具有相同长度的链可作为主链时，则应选择具有支链数目最多的链作为主链。母体是己烷庚烷*(2)由距离支链最近的一端开始编号.若支链个数相同，则需顺次逐项比较各系列的不同位次，最先遇到的位次最小者为最低系列，定为主链。

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（2，3，5）（2，4，5）a．将母体名称放在取代基后面，称为X基X烷b．取代基的位次用主链上碳原子的编号表示（阿拉伯数字）写在取代基之前，用半字线相连，相同取代基合并表示（中文数字）。c.如果有几个不同的取代基时，把小的取代基名称写在前面，大的写在后面；(3)命名5–丙基–4–异丙基壬烷1234567893,7–二甲基–4–乙基壬烷12342，6-二甲基-3-乙基-4-丙基庚烷3-甲基-5-乙基庚烷2，3，7-三甲基-5-乙基辛烷2，5-二甲基-3，4-二乙基己烷4个C－Hσ键甲烷的结构

原子轨道沿键轴相互交盖，形成对键轴呈圆柱形对称的轨道称为σ轨道。σ轨道构成的共价键称为σ键。1.3烷烃的结构C－Cσ键是由两个碳原子各以一个sp3杂化轨道沿对称轴方向交盖而成的。如：乙烷分子的结构乙烷的结构

由两个和两个以上碳原子组成的烷烃，除了具有C－Hσ键外，还有C－Cσ键。乙烷的球棒模型由于σ键是沿成键轨道方向交盖而成，在碳链中，C－C－C的键角保持接近109.5°。对于直链烷烃，其三维形状是曲折形，而不是直线形。

图2.10正丁烷的球棒模型正十五烷曲折形1.4烷烃的构象1.4.1乙烷的构象

构象（conformation）:由于围绕单键旋转而产生的分子中的原子或基团在空间的不同排列形式。

烷烃的极限构象有两种：

交叉式（反叠式）antiperiplanar,ap

重叠式（顺叠式）synperiplanar,sp乙烷的构象能量/(kJ·mol-1)060120旋转角度/(°)12.6交叉式与重叠式是乙烷分子的极限构象1.5

烷烃的物理性质

物理常数：单一纯净的有机化合物在一定的条件下其物理性质为一固定值。t

有机化合物的物理性质：物态、熔点(mp)、沸点(bp)、相对密度(d)、折射率()和溶解度(s)等。nD物理常数已知化合物的鉴定不同化合物的分离测定利用烷烃：无色、有一定的气味。1.5.1沸点直链烷烃的沸点随相对分子质量的增加而升高。当C原子数相同时，含支链越多的烷烃，相应的沸点越低。沸点/℃36.127.99.5沸点与分子间的作用力——vanderWaals力相关。相对分子质量大的分子，其表面积增大，分子间vanderWaals力——色散力增大，其沸点随之升高。1.5.2熔点(mp)

直链烷烃的熔点随分子质量的增加而增加。一般含偶数碳原子烷烃的熔点通常比含奇数碳原子烷烃的熔点升高较多。在晶体中，分子间作用力不仅取决于分子的大小，还与晶体中晶格排列的对称性有关含偶数碳原子的碳链具有较好的对称性，晶格排列紧密。

支链↑，m.p↓(不利于晶格的紧密排列)。

对称性↑，m.p↑；高度对称的异构体——m.p＞直链异构体。

同分异构体

相对密度

烷烃相对密度小于1，随分子量的增加逐渐增大。溶解度

烷烃不溶于水，易溶于有机溶剂。1.6

烷烃的化学性质C-CC-H不活泼1.6.1自由基取代反应饱和烃分子中的氢原子被其它原子或基团所取代的反应——取代反应。通过自由基取代H原子的反应——自由基取代反应。(1)卤化反应(halogenation)：在光、高温或催化剂作用下，烷烃与卤素分子反应，生成卤代烷和卤化氢。烷烃卤素卤代烷卤化氢乙烷氯氯乙烷(78%)工业上洗涤剂原料的合成：十二烷氯十二烷(2)卤化的反应机理反应机理是化学反应所经历的途径或过程。烷烃卤化反应是自由基反应的机理。光或热的作用下，分子发生均裂，分解为2个