开链烃(烷烃)

构象：由于单键旋转而使原子或原子团在空 间表现的不同的形象
1. 乙烷的构象 2. 丁烷的构象
2. 丁烷的构象
CH3CH2CH2CH3 可以看作是CH3CH3分 子中两边碳端的氢分别被– CH3取代了 单键的旋转（包括C – C单键和C – H单键）
会产生无数的构象。
C – C单键旋转产生的构象中，有四种是典型
邻位交叉式构象
对位交叉式构象（最稳定，占优势构象）
丁烷分子中各种构象的位能变化曲线
小结
1. 各种构象在常温下都可自由旋转，无须经过化 学变化。 但从正丁烷 异丁烷，原子的连接方式 改变了，即构造发生了改变，需经过化学反应 才能进行。 2. 构象在常温下不能分离，只有在很低温度下才 可以分离。 3. 构象是空间异构现象，是立体化学的一部分， 是有机化合物结构的重要因素之一。它的重要 性将在糖的部分表现出来。糖的稳定性与构象 有关。
同分异构体
烷烃的异构主要是碳链异构，或叫碳胳异构、 碳架异构 碳链异构：是具有相同分子式，而具有不同 碳链骨架的异构体。它是构造异构的一种。 碳链有无分支、分支位置、分支数量的不同 可形成不同的碳链异构体 。
CH4、CH3CH3、 CH3CH2CH3 无异构体 CH3CH2CH2CH3 有2个
CH3CH2CH2CH3 和 CH3CHCH3 CH3
CH3 CH3 H C H
CH3 CH3
H
H H CH3 C CH3 H H C
CH3
·
·
H
H
H
H H
H
H
·
C
·
·
H
完 全 重 叠 式 构 象
H CH3
部 分 重 叠 式 构 象
完全重叠式构象（最不稳定）
能 量
部分重叠式构象
18.4~25.5 kJ/mol 14.2 kJ/mol 3.4 kJ/mol
速度决 定步骤
X· + A
A· + HX
A: CH3CH2CHCH3 CH3
速度决 定步骤
X· + A
A· + HX
CH2CH3 CH3 C • CH3
CHCH3 CH3 CH CH3 CH2CH2 •
开链烃
第一节
烷烃
一、概述 二、烷烃的命名 三、烷烃的构象 四、烷烃的性质
（一）烷烃的结构:
头碰头重叠形成σ键
碳原子采取sp3杂化
甲 烷 的 形 成 与 结 构
109.5o
H
0.109nm
H H
C
109。28'
H
乙 烷 分 子 的 形 成
σ键: 旋转不影响轨道重叠程度， 即σ键可沿键轴“自由”转动；重叠 程度大,稳定性高;键的极化度小。
Cl· + CH4 CH3· + Cl :Cl CH3Cl + Cl·
CH3· + HCl CH3Cl + Cl· HCl + ·CH2Cl CH2Cl2 + Cl· Cl2 CH3Cl + Cl·
自 由 基 消 失
·CH2Cl + Cl2
c) 链终止 Cl· + Cl· CH3· + Cl·
………………………………………………
—C N
看成一个C：N, N, N
* —CH= CH2
看成一个*C：H, C, C
例题4
5 6 4 7 8 9 CH3CHCH2CH2CHCH2CH2CH2CH3 2 3 1
CH3
1’ CHCH3 2’ CHCH3 3’ CH3
2-甲基-5-(1, 2-二甲基丙基）壬烷 或 2-甲基-5-1’ , 2’-二甲基丙基壬烷
头碰头重叠形成C－Cσ键
构象(conformation) 因单键旋转而使分子中原 子或基团在空间产生不同的排 列形象称为构象。每一种空间 排列形象就是一种构象 (conformation)。
乙烷的构象
（二）烷烃的构象
1. 乙烷的构象 2. 丁烷的构象
1. 乙烷的构象
CH3CH3 分子中各原子的连接方式 是定的，也即构造是定的 但单键的旋转会产生无数的构象。 C – C单键旋转产生的构象中，有两 种是典型的。
227 249
306 289
乙烷的重叠式内能最高，最不稳定，而交叉 式内能最低，最为稳定。这种构象称为优势构象.
能 量
分子间的碰撞足以产生这么 大的能量变化，因而各构象 间可以在常温下自动转化 重叠式构象 12.5kJ/mol
（稳定构象或占优势构象） 交叉式构象
乙烷分子中各种构象的位能变化曲线
三、烷烃的构象
C ↑ b.p.↑ 对于相同分子量的烃，侧连越多， b.p.越低
2) 熔点 (m.p.)
C ↑ m.p.↑
3) 水溶性
不溶于水和极性溶剂，而溶于极性小的有机溶剂
四、烷烃的性质
1. 物理性质 2. 化学性质
2. 化学性质
烷烃分子中所有的键都是 σ 键，因而化 学性质比较稳定，与强酸、强碱、强氧化剂、 还原剂、金属钠等都不能反应。
构象。
丁烷的对位交叉式构象
丁烷的邻位交叉式构象
C H
·
H H H
C H
·
CH3 CH 3
·
·
CH3 H
H H
CH3 H
C
·
H CH3 H H H H H
CH3
对 位 交 叉 式 构 象
占 优 势 构 象
最 稳 定 构 象 ，
C
·
H CH3
CH3
邻 位 交 叉 式 构 象
丁烷的完全重叠式构象
丁烷的部分重叠式构象
3-甲基-5-乙基辛烷
取 代 基 位 次 读 作 ： 位 连 字 符 基 名 母 体 名
（最低系列原则） 例2 CH3-CH2-CH—CH-CH2-CH3 CH3-CH CH-CH3 CH3 CH3
2,5-二甲基-3,4-二乙基己烷 2,5-甲基-3,4二乙基己烷 2,5-2甲基 3,4-2乙基己烷
CH3CH2CH2CH3 Br2
光，127 ℃
CH3CH2CH2CH2Br + CH3CHCH2CH3 Br (2%) (98%)
A. 反应机理（反应历程） ——游离基反应历程（自由基反应历程
a) 链引发 b) 链传递
速度决 定步骤
Cl :Cl
hν
2Cl·
产生自由基 新 基 形 成 ， 旧 基 消 失
开链烃
烃：只由碳氢两种元素组成的有机化合物
饱和烃——烷烃 开链烃 烯烃 不饱和烃 炔烃 烃 脂环烃 环状烃 芳香烃 环烷烃 环烯烃
开链烃
第二章
烷烃
一、概述 二、烷烃的命名 三、烷烃的构象 四、烷烃的性质
一、概述
1. 2.
烷烃的来源和用途 烷烃的通式与同分异构体
通式和同系列 烷烃的通式：CnH2n+2 同系列（homologous series）：具有同一分 子通式和相同结构特征的一系列化合物 同系物（homolog）：同系列中的化合物互称 为同系物 同系物具有相似的化学性质，但反应速率往往 有较大的差异；物理性质一般随碳原子数的增加而 现规律性变化。同系列中的第一个化合物往往具有 显的特性。
CH3
2º碳， 或仲碳
与伯、仲、叔碳相连的氢分别称为伯、仲、叔氢。 请问有季氢吗？
烃基及其命名
•
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。 • 烃基的名称由相应的烃名确定。
•当烃分子中含有不同类型的氢时，会出现不同的烃基。
CH3 甲基 • CH4 CH3CH2 乙基 • CH3CH3
• CH3CH2CH3
CH3CH2CH2 正丙基
CH3CHCH3 异丙基
• CH3CHCH3
CH3
CH3CCH3 叔丁基 CH3
开链烃
第一节
烷烃
一、概述 二、烷烃的命名 三、烷烃的构象 四、烷烃的性质
例题3
√（次序规则）
CH3CHCH2CH2CHCH3 2 3 5 6 4 1 CH3 Cl ×
两边编号均满足最低系列原则。但Cl的原子 序数比C大，是较优基团；较优基团置后（次 序规则），即编号在后
6
5
4
3
2
1
2-甲基-- 5-氯己烷
对比
Cl √ 最低序列原则 3 2 CH3CH2CH2CHCHCH3 5 4 CH 3
1) 氧化反应（燃烧） 2) 卤代反应
1) 氧化反应（燃烧）
CH4 + O2
燃烧
CO2↑ + H2O
2. 化学性质
烷烃分子中所有的键都是 σ 键，因而化 学性质比较稳定，与强酸、强碱、强氧化剂、 还原剂、金属钠等都不能反应。
1) 氧化反应（燃烧） 2) 卤代反应
2) 卤代反应 CH4 + 2Cl2
………………………………………………
B. 反应活性的解释
a) 对于同一烷烃，F2 > Cl2 > Br2 > I2
速 度 决 Cl· + CH4 Br· + CH4 I· + CH4 定 步 CH3· + CH3· + CH3· + 骤 HCl HBr HI 活化能 kJ/mol 4
67 138
b) 对于同一烷烃与相同卤素反应的活性： 叔氢 > 仲氢 > 伯氢 > CH4 这可从自由基稳定性比较得到解释
·
H H
·
H
·
H
H
H H