有机化学第四版_第二章烷烃

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有机化学第二章烷烃

分子式相同（即分子组成相同），而结构不同的化合物在同分异构体中如果它们的结构不同是由于分子中各原子连结的次序和方式不同引起的，叫“构造异构”。
同分异构现象：产生于同分异构体的现象构造异构：
三种戊烷的同分异构体的相互比较化学式键线式 b.p (°） C 31.6
正戊烷 CH3CH2CH2CH2CH3
CH4
CH3CH3 CH3CH2CH3
不存在构造异构体 m.P -138.3 0C m.P -159.4 0C
从丁烷丁烷开始，碳链出现了不同的连接方式丁烷 CH3CH2CH2CH3 b.P 0.5 0C 正丁烷 CH3CHCH3 b.P -11.7 0C 异丁烷 CH3 ∴正丁烷和异丁烷是两种不同的化合物同分异构体：
构象用投影式或透视式表示，Ex.乙烷的构象
重叠式构象
交叉式构象
重叠式构象
交叉式构象
重叠式构象
交叉式构象
在交叉式构象交叉式构象中，两个C上H原子互相距离最远，相互间排斥交叉式构象重叠式构象中，力最小，分子的内能最低，是最稳定的构象；在重叠式构象重叠式构象两个C上H原子相距最近，互相排斥力最大，内能最高，这种分子内存在一种张力，也就是要趋于最稳定的交叉式构象而产生的键的扭转张力，所以重叠式构象最不稳定。
五. 烷烃的性质物理性质：常T常P下： C1
的直链烷烃是气体 C5 C17 的直链烷烃是液体 C18 以上的直链烷烃是固体 b.p：随着分子量增加，分子的体积增大，范德华引力增大，b.p相应升高。分子量相同，支链越多，b.p 越低，因为支链多，分子间接近难，引力减小。 m.p：随着分子量增加，m.p升高，含偶数碳原子比含奇数碳原子的m.p高，因前者结构上更对称。 d:随着分子量增加，分子间作用力增大，距离减小，比重升高。溶解度：根据“相似相溶原理” 溶解度：根据“相似相溶原理”，烷烃一般不溶于水，而易溶于非极性溶剂。

有机化学—烷烃

(CH3)3C-叔丁基 > CH3CH2(CH3)CH-仲丁基 > (CH3)2CH- 异丙基>(CH3)2CHCH2-异丁基 > CH3CH2CH2CH2-正丁基 > CH3CH2CH2-正丙基 > CH3CH2-乙基 > CH3-甲基
例：用衍生命名法给下列烷烃命名
CH3CHCH2CH3 CH3
戊烷
烷烃
同分异构
同分异构的分类
构造异构
碳链异构（正丁烷和异丁烷）官能团位置异构（1-丁烯和2-丁烯）官能团异构（乙醇和二甲醚）
互变异构（乙酰乙酸乙酯酮式和烯醇式）
立体异构
构型异构
顺反异构（烯烃）光学异构（旋光异构）
构象异构（烷烃，环己烷，糖类）
一、烷烃的构造异构分子构造：分子中原子间互相连接的顺序和方式。
CH4
C2H6
C3H8
C4H10
H
HH
HHH
HHHH
H C HH C C HH C C C HH C C C C H
H 甲烷
HH 乙烷
HHH 丙烷
HHHH 丁烷
第一节烷烃的命名
一、伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子
1 H（伯氢）
2 H（仲氢）
H3C CH2 CH2 CH3
1 C（伯碳，一级碳） 2 C （仲碳，二级碳）
➢同系列同系差同系物具有同一通式，结构、性质相似,组成上相差一个或若干个CH2 的一系列化合物称为同系列。CH2称为系差，同系列中各化合物互称为同系物。如甲烷,乙烷，丙烷等都属于烷烃系列，三者彼此之间互称烷烃同系物。
CH4 甲烷
C2H6 乙烷
C3H7 丙烷
C4H8 丁烷

有机化学第二章烷烃(alkane)

同系列:具有相同的结构通式，性质相近，组成上相
差CH2及其整数倍的称为同系列。同系物:同系列中的各化合物互为同系物。同系差:相邻同系物之间的差CH2叫同系差。
H H C H H H H C H H C H H H H C H H C H H C H H H H C H H C H H C H H C H H
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碳架异构体用正、异、新等词头区分。
正(n-)：直链烃异(iso-)：从链端起第二个碳原子上带一个甲基新(neo-)：从链端起第二个碳原子上带两个甲基
CH3
CH3 CH3
CH3CH2CH2CH2CH2CH3 CH3CHCH2CH2CH3 CH3CCH2CH3
正己烷异己烷新己烷
I > Br > Cl > F > O > N > C > D > H
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② 如果两个多原子基团第一个原子相同,则比较与其相连的其它原子。比较时，按原子序数排列，先比较最大的，若相同，再顺序比较较中的、最小的。
CH2CH2CH3 C（C、H、H、）
CHCH3 CH3 C（C、C、H）
第二章烷烃（alkane）
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本章重点讲解：
1. 2. 3. 4.
烷烃的命名-重点烷烃的结构烷烃的物理性质烷烃的化学性质
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2
烃的分类及结构特征
分类脂肪烃饱和烃不饱和烃单环烃烷烃烯烃炔烃环烷烃环烯烃分子式通式 CnH2n+2 CnH2n CnH2n—2 CnH2n CnH2n—2 结构特征含饱和C－C单键含不饱和CC双键含不饱和CC叁键含饱和碳环含带双键的碳环 CH3CH3 乙烷 CH2CH2 乙烯 CHCH 乙炔 C6H12 环己烷 C6H10 环己烯实例

有机化学课件-第二章-烷烃

CH3 CH CH CH CH2 CH3 CH2 CH3 CH3
CH3
主链
2，4-= 甲基-3-乙基己烷
次序规则
①将单原子取代基按原子序数大小排列，原子序数大的顺序大，原子序数小的顺序小，有机化合物中常见的元素其顺序由大到小排列如下：
I＞Br＞Cl＞S＞P＞O＞N＞C＞D＞H
②如果多原子基团的第一个原子相同，则比较与他相连的其它原子，比较时，按原子序数排列，先比较最大的，仍相同，在顺序比较居中的、最小的。如果有些基团仍相同，则沿取代链逐次比较。
烷烃分子之中碳原子为正四面体构型。甲烷分子之中，碳
原子位于正四面体构的中心，四个氢原子在四面体的四个顶
点上，四个C-H键长都为0.109nm，所有键角 ∠ H-C-H都是
109.5º
H
CH
H
H
109.5o H
H 0.109nm
H H
甲烷的球棒模型
甲烷的正四面体构型
sp3杂化轨道
杂化就是由若干个不同类型的原子轨道混合起来，重新组合成数目相等的.能量相同的新轨道的过程。 C的电子构型：1S22S22P2
H-(-CH2-)n-H
或： CnH2n+2
同分异构体——由于分子式相同,但它们的构造不同(分子中各原子相连的方式和次序不同). 又叫构造异构体。
戊烷可看成是正丁烷和异丁烷上的一个 H被甲基-CH3 取代的产物: (正戊烷,异戊烷,新戊烷)......
烷烃分子中，随着碳原子数的增加,烷烃的构造异构体的数目也越多. 写出C7H16的同分异构体？
6C
C 2 1 编号错误
（2）若第一个支链的位置相同，则依次比较第二、第三个支链的位置，以取代基的系列编号最小（最低系列原则）为原则。

有机化学第二章

KMnO4
RCOOH + R'COOH
3 异构化反应－提高汽油的质量
AlBr3/HBr 27oC
4 裂化反应
400~700oC or heat, cat.
CnH2n+2
H2 + C mH2m+2 + C n-mH2(n-m)
2.6 烷烃的天然来源
► 烷烃的天然来源
(P:38)
C5-C6 C7-C9 C11-C16 C16-C18
说明：烷烃的溴代反应常用于叔氢原子的选择性卤代。
理论解释
烷烃的结构键能 KJ/mol
-1
不同卤原子的比较 Cl2 Br2
伯氢
仲氢叔氢
RCH2－H
R2CH－H R3C－H
405.8
393.3 376.6 活性增大易形成自由基
1
4 5
1
82 1600
自由基的稳定性： R3C>R2HC>RH2C>CH3
► 结构简式
CH3CH3
► 键线式
CH2 CH2
CH3CH2OH
CH3 O CH3
2.1.2
戊烷(pentane)的异构体
CH3CH2CH2CH2CH3
CH3CHCH2CH3 CH3
CH3 H3C C CH3 CH3
练习：写出分子式为C6H14的同分异构体
随碳原子数的增多，同分异构体数目剧增，这是有机化合物分子多样性的原因之一。
溴的选择性比氯好 F2易爆炸，I2难反应
过渡态理论
► 始态（反应物） ►A
过渡态
终（产物）
+ B-C
►A
+ B-C
A-B +C (Transition state) [A B C ] A-B +C

有机化学--第二章烷烃

重叠式构象扭转张力大
重叠式和交叉式构象之间的能量差约为12.6 kJ·mol-1，此能量差称为能垒。其它构象的能量介于此二者之间。
有机化学--第二章烷烃
2.3.4丁烷的构象
正丁烷可以看作是乙烷分子中每个碳原子上各有一个氢原子被甲基取代的化合物，其构象更为复杂，我们主要讨论沿C2和C3之间的σ键键轴旋转所形成的四种典型构象：
仲氢伯氢
叔氢有机化学--第二章烷烃
2. 烷基 (alkyl group)
烷烃分子从形式上去掉一个氢原子后余下的基团称为烷
基，其通式为CnH2n+l，通常用R— 表示。最常见的烷基有：
烷基名称
烷基
中文名英文名缩写
烷基
中文名英文名缩写
CH3 CH3CH2
甲基 methyl 乙基 ethyl
Me-
仲丁基 sec-butyl s-Bu-
CH3CH2CHCH3
(s-butyl)
Et-
异丁基 isobutyl i-Bu
(C H 3 )2 C H 2 C H 2
C H 3C H 2C H 2 CH3CHCH3
正丙基 Propyl
Pr-
异丙基 isopropyl i-Pr-
(CH3)3C (C H 3)3C C H 2
6-tert-butyl-5-ethyl-2-methyldecane
有机化学--第二章烷烃
(4)如果烷烃比较复杂，在支链上还连有取代基时，可用带撇的数字标明取代基在支链中的位次或把带有取代基的支链的全名放在括号中。例如:
12
3
有机化学--第二章烷烃
2.3 烷烃的结构
碳原子基态时的电子层结构为：

有机化学课件-第二章烷烃

第二章烷烃
1.烷烃的概念和分类

烷烃的分类：按照碳链骨架可分为链烷烃和环烷烃；链状烷烃的结构通式：
H H C H H H
H C H H C H H H
H C H H C H H C H
H H
H
H
C
H
甲烷 CH4
• •
乙烷 C2H5
丙烷 C3H8
n
CnH2n+2
含有n个碳原子的直链烷烃

卤代反应的机理：链引发：自由基锁链反应
Cl
H
Cl
Cl
hv
2Cl
CH3
CH3
H
Cl
链增长：
CH3
Cl Cl H3C Cl
Cl
Cl
CH3
H3C
Cl
链终止：
CH3 Cl
CH3 Cl
CH3CH3 Cl2
练习题 2.14（1）
第二章烷烃
6.烷烃的化学性质

反应过程中能量的变化：反应物过渡态
第二章烷烃
6.烷烃的化学性质

热裂解反应烷烃在隔绝空气和高温条件下反应，分子中碳碳键断裂，生成小分子的烷烃，也可转变为烯烃和氢气等复杂混合物。
600℃
CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3
H2C C CH3 H H2C CH2
CH3CH2CH2CH3
丁烷加热至600℃反应，得甲烷、乙烷、乙烯、丙烯等
第二章烷烃
6.烷烃的化学性质

烷基自由基的相对稳定性：
H3C H3C CH H3C CH2 H3C CH H3C C CH3 CH3
CH3

有机化学第四版(胡宏纹)第二章烷烃

n-pentane
n-hexane n-heptane
CH3(CH2)6CH 正辛烷
CH3(CH2)7CH 正壬烷 CH3(CH2)8CH 正癸烷
n-octane
n-nonane n-decane
２烷基的命名
烷烃分子中去掉一个氢原子剩下的原子团称为烷基。烷基的英文名是将烷烃的词尾-ane改为-yl。
如果有几种不同的烷基连接在母体链上，按次序规则从小到大的先后次序来命名。 CH
2，4-二甲基-3-乙基戊烷
3 CH3CH2CHCHCH3 2 1 CH3 CH 4 CH3 5
3
1.选主链(母体)
CH 2CH3
1 2 3 4 5 6
2.编号
2
3.书写
1 5
CH 2CH3
3 4
CH3CHCH 2CHCH 2CH3
仲丁基(s-Bu) sec-butyl
CH3C CH3
叔丁基(t-Bu) tert-butyl
两价的烷基lidene
CHCH3
亚乙基 ethylidene
C(CH3)2
亚异丙基 isopropylidene
CH2CH2
1,2-亚乙基 dimethylene
CH2CH2CH2
CH3 CH3CHCHCH3 CH3CH2CHCHCH2CH2CH3 CH3
2,3,5-三甲基-4-丙基庚烷 2,3,5-trimethyl-4-propylheptane
第二步给定编号：
如果烷基在母体碳链上可因位置不同而引起异构现象时，就必须对母体碳链进行编号，并用数字指明烷基所连的碳原子。编号时，以离取代基最近的一端为1。
•同分异构现象：具有分子式相同而结构

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四、烷基
烃分子中去掉一个氢原子后剩下的原子团叫做烃基。

脂肪烃基：脂肪烃去掉1个H所剩下的部分。

“R-”
芳香烃基：芳香烃去掉1个H后剩下的部分。

“Ar-”
烷基：烷烃的基。

烷烃同一碳上去掉2个H或3个H后, 分别称为亚基、次基。

如：
碳原子外层电子排布为1s22s22px12py1,有2个未成对电子，应该是二价的，但碳原子实际上是四价的.
由于2S轨道的能量与2p较接近,2S上的1个电子可以激发到2pz空轨道上.激发态的碳原子有4个单电子。

第三节烷烃的构象p23
第四节烷烃的物理性质
1．状态：
在常温常压下，1至4个碳原子的直链烷烃是气体，5至17个碳原子的是液体，18个及以上的是固体。

2．沸点：。