第二周有机化学

【基本要求】1、能正确书写烷烃的构造异构体，掌握烷烃的命名原则。2、能用原子轨道杂化理论解释烷烃中碳原子的构型。3、理解烷烃的自由基反应的条件、历程，掌握自由基的稳定性。第2章烷烃1烷烃中碳原子的类型烷烃的两种命名方法烷烃物理性质与其结构的关系卤代反应的条件和类型卤代反应的机理和特点如何理解自由基的稳定性预习问题2烃：环状烃开链烃不饱和烃饱和烃烯烃炔烃烷烃烷烃的自然界存在方式气态液态固态天然气、沼气汽油、煤油石蜡、凡士林芳香烃脂环烃“烷”表示碳的化合价已经完全饱和的意思只由碳和氢两种元素组成的有机物称为碳氢化合物，简称为烃。3

烷烃的通式

甲烷（CH4）、乙烷（C2H6），丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）、戊烷（C5H12）……。

通式CnH2n+2

同系列

具有同一通式，结构和性质相似，相互间相差一个或几个CH2的一系列化合物。

2.1烷烃的通式、同系列和同分异构现象4

同分异构现象：分子式相同而结构式不同的现象。构造异构：分子式相同而构造式不同所产生的同分异构现象（课本199页总结）其中由于碳链的构造不同而产生的同分异构现象

碳链异构5

书写碳链异构体的方法例如：C5H126

随着分子中碳原子数目的增加，异构体的数目明显增加。碳原子数异构体数碳原子数异构体数42111595313802791543471075203663197烷烃中碳原子的类型烷烃中氢原子的类型8烷基的名称由相应的烷烃命名。

甲基乙基

丙基异丙基2.2烷烃的命名

一、烷基烷基是烷烃去掉一个氢原子剩下的原子团，其通式为CnH2n+1－，常用R－表示。9丁基异丁基仲丁基叔丁基（CH3）3CCH2—（CH3）2CHCH2CH2—

新戊基

异戊基

10二、习惯命名法（适用于简单化合物）含1～10个碳的直链烷烃，词首采用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示。从十一起用数字表示，称十一烷，十二烷等。烷烃名称CH4C2H6C3H8C9H20C10H22C11H24C12H26甲烷乙烷丙烷壬烷癸烷十一烷十二烷11简单碳链异构体用正、异、新等词头区分。异：新：12三、系统命名法（IUPAC命名法）（1）选择最长的碳链作主链，看作母体，称为某烷。主链外的支链作为取代基。如有等长碳链，则选择分支最多的为主链。（2）从最接近取代基的一端开始，用阿拉伯数字对主链碳进行编号，使取代基编号依次最小。13

例如：

下面的特别情况，两种编号方式都符合编号原则，命名时给小的取代基较小的编号：3－甲基－4－乙基己烷14如果分子中有多种取代基，在命名时简单的放在前面，复杂的放在后面。5－甲基－4－乙基壬烷（3）写名称：名称的排列顺序是将母体名称放在取代基后面，称为×基×烷。例如：15

1）基与母体的关系所有基都放在母体的前面。2）基与基的关系基与基之间用短线格开，不同取代基按先小后大的顺序排列。相同取代基加起来，其数目用中文数字二、三、四、……等来表示，并把这些中文数字放在相应基的前面。3）位次与基的关系位次与基之间也用短线隔开。每个基的位次都要写出来，并且写在相应基的前面。4）位次与位次的关系表示相同基的若干个位次，必须用逗号隔开。【注意】16练习：

1.下列化合物的系统命名是否正确？如有错请改正。

3-甲基戊烷2-甲基-3-乙基己烷4-乙基-6-丙基壬烷17

2.命名下列化合物：

3-甲基-5-乙基辛烷2,2,6,6,7-五甲基辛烷2,3,7-三甲基-5-乙基辛烷2,3,7,7,8,10-六甲基十一烷18

2.3烷烃的分子结构

1．甲烷和乙烷的分子结构正四面体CH419CH3CH320碳的价键分布呈四面体型，而且碳碳单键可以自由旋转，所以三个碳以上烷烃分子中的碳链不是像构造式那样表示的直线型，而是以如下锯齿形或其它可能的形式存在。21

2.乙烷和正丁烷的构象在常温下，乙烷分子中C-Cσ键可以自由旋转，在旋转中形成许多不同的空间排列形式，这种由于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方式，叫做构象。

乙烷分子可以有无数种构象，但只有两种极限式构象：交叉式构象和重叠式构象。

交叉式构象为优势构象222324

构象的两种表示方法

透视式

交叉式重叠式25

纽曼投影式：

交叉式重叠式26

乙烷处于交叉式构象时，两个碳上的氢原子相距最远，相互排斥力最小，因而内能最低。重叠式构象内能最高。但二者内能相差仅12.5kJ/mol，室温时，分子热运动所提供的能量就能使各个构象相互转化，因而不能分离出乙烷的某一构象异构体。27

乙烷各种构象的内能变化28丁烷的构象293031

丁烷的四种极端构象式全重叠式＞部分重叠式＞邻位交叉式＞对位交叉式。对位交叉式是优势构象式

丁烷的四种极端构象式全重叠式＞部分重叠式＞邻位交叉式＞对位交叉式。对位交叉式是优势构象式

丁烷的四种极端构象式全重叠式＞部分重叠式＞邻位交叉式＞对位交叉式。对位交叉式是优势构象式322.5烷烃的物理性质

1.状态

C1~C4的烷烃为气态，C5~C16的烷烃为液态，C17以上的烷烃为固态。2.沸点碳原子数目↑，b.p↑；

碳原子数目相同时，支链↑，b.p↓；333.熔点

碳原子数目增加，熔点升高。

分子的对称性越大，熔点越高。

4.相对密度（比重）

小于1，随着分子量的增加而增加，最后接近于0.8（20℃）。

5.溶解度

不溶与水，溶于某些有机溶剂，尤其是烃类中（“相似相溶”原理）。

342.6、烷烃的化学性质

烷烃的化学性质很不活泼。在常温下，烷烃与强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂等都不易起反应。

1．氧化与燃烧35

2．热裂反应

烷烃在隔绝空气的条件下进行的分解叫热裂反应。36热裂化反应根据生产目的的不同可采用不同的裂化工艺。深度裂化（裂解）a.目的：主要是得到基本化工原料（乙烯，丙烯，丁二烯，乙炔）b.裂化温度800~1100℃催化裂化a.目的：提高汽油的产量和质量（生产高辛烷值的汽油）b.裂化温度400~500℃c.加入一定的催化剂373卤代反应及卤代反应机理1）烷烃的氢原子被卤素取代生成卤代烃的反应称为卤代反应。通常是指氯代或溴代。

38

在紫外光漫射或高温下，甲烷易与氯、溴发生反应：

39甲烷的氯代反应较难停留在一取代阶段。氯代烷可继续氯代生成二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳。这些氯代烷的混合物在工业上常作为溶剂或有机合成原料。如想得到其中单一产物，可采用不同比例的反应物进行反应。例如，要使反应限制在第一阶段，可采用过量的甲烷：40调整比例，可使产物主要为四氯化碳：

亦称反应历程、反应机制，是描述反应由反应物到产物所经历的每一步过程。氯与甲烷反应有如下的实验现象：2）反应机理41氯分子在光照或高温下裂解（均裂），产生自由基：

链引发①产生甲基自由基：链增长②（1）甲烷与氯的反应在室温及暗处不能进行。（2）只有在光照或加热的情况下才能进行。（3）当反应由光引发时，体系每吸收一个光子，可产生许多（几千个）氯甲烷分子。故假设氯与甲烷的反应过程如下：42产生新的氯自由基：链增长③氯甲基自由基的形成：链增长④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......43自由基之间碰撞，形成稳定分子，反应终止：链终止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。44[讨论题]

甲烷和氯气同时光照，为什么不引发甲基自由基？45

(3)其他烷烃的卤代

伯氢与仲氢的相对活性为：46

伯氢与叔氢的相对活性为：63/9：37/1=1：5

烷烃中各种氢的活性顺序为：

叔（3°）氢＞仲（2°）氢＞伯（1°）氢473)

烷烃卤代反应的相对活性与烷基自由基的稳定性a.烷烃卤代的相对活性：3°C-H>2°C-H>1°C-H原因：不同C-H键的离解能不同。键的离解能愈小，则自游基愈容易生成，反应也就易进行。b.自由基的稳定性：3°R·>2°R·