第2章 烷烃

CH2CH3 CH3CHCHCH2CH3 CH3
2-甲基-3-乙基戊烷
D、如有两种最长碳链，选择取代基最多的做主链 2,3,5-三甲基-4-丙基庚烷 7 CH3CH2CHCHCHCHCH3 1 2,3-二甲基-4-仲丁基庚烷 CH3 CH3CH3 如果取代基数目相同，选序号之和最小的做主链
CH3 CH3 C CH CH3 CH3 CH3
透视式：从分子的斜侧方向观察，分子在人眼中 的形象，线表示共价键，线的交叉点和端点分别 表示C和H原子，一条较长的斜线表示C-C键， 其他较短的表示C-H键，C-H键之间夹角120度。
60° 0°
交叉式(Staggered)
重叠式(Eclipsed)
Newman投影式
H H H H
纽曼投影式：沿C-C键照射分子在与C-C键垂直的 屏幕所得到的分子的影像。圆表示离光源近的C 原子，离光源较远的C原子被遮盖。从圆心出发 的键表示较近的C原子的共价键，从圆周出发的 表示较远C原子的共价键。
CH3CH2CH2CH 仲戊基 CH3
具有(CH3)2CH(CH2)n―型的烷基叫异烷基，“异” 字用iso-表示。
CH3CH CH3 异丙基
CH3CHCH2 CH3 异丁基
CH3CHCH2CH2 CH3 异戊基
去掉一个叔氢原子得到的烷基叫叔烷基，“叔” 字常用t-表示。
CH3 CH3C CH3 叔丁基
H
H H H
H
0p 0p 11 11
H
m m
★烷烃结构特征：碳原子都是sp3杂化，所有C-C键和 C-H键都是单键（ σ键）相连；分子中的键角均接 近109.5⁰； C-C键平均键长154pm，C-H键平均键 长107pm 对sp3杂化轨道，含有0.25的s成分和0.75的p成分。 σ键的特点： 1.重叠方向：沿键轴方向 2.重叠方式：“头碰头” 3.重叠程度：大 4.键的稳定性：大 5.键的旋转性：能“自由”旋转
CH3CH CH3 异丙基
由正丁烷去掉2°氢剩下 的基团称仲丁基
CH3CH2CHCH3 仲丁基
由异丁烷去掉1°氢或3 °氢剩下的基团分别称异 丁基或叔丁基 CH3 CH3CHCH2 CH3C CH3 CH3 异丁基 叔丁基
去掉一个仲氢原子得到的烷基叫仲烷基，“仲” 字常用sec-表示。
CH3CH2CHCH3 仲丁基
o
H H
1.10 Å σ键(sp3-s)
C
• 当烷烃中的碳原子数大于3的时候，碳链就形成锯 齿形状。 • 烷烃中的碳氢键和碳碳键都是σ键。
丙烷
丁烷
正庚烷
2.4 烷烃的构象异构
构象（conformation）：由于C-C单键的旋转，导致 分子中原子或原子团在空间的不同排列方式。 构象异构体：分子组成相同，构造式相同，由单键 的旋转而产生的异构体。
烷烃通式：CnH2n+2 例CH4、 CH3CH3、CH3CH2CH3 、 CH3(CH2)nCH3 同系列：具有相同分子通式和结构特征的系列化合物 同系物：同系列中的各化合物互称为同系物。 同系列差：相邻两个同系物在组成上的不变差数“CH2” ★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呈 现规律性变化。同系列中的第一个化合物往往具有 明显的特性。
H H
能量曲线图
③ ① ⑤ ⑦
12kj/mol
CH3CH CH3 CH3
异丁烷
CH3
CH CH3
CH2
CH3
异戊烷
CH3
CH3 C CH3 CH3
新戊烷
CH3
CH2
CH2
CH2
CH3
正戊烷
CH3 CH3 CCH2CH3 CH3
新己烷
CH3CHCH2CH2CH3 CH3
异己烷
2.2.2 系统命名法
IUPAC:是国际纯粹与应用化学联合会 系统命名法:是根据IUPAC的命名原则，结合我国 的文字特点制定的命名法.
1s22(sp3)12(sp3)12 (sp3)12(sp3)1
杂化轨道电子排布
头碰头重叠 形成C—Hσ键
109.5o
乙烷 (CH3CH3)
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.
头碰头重叠形成 C－Cσ键
分子中所有键角约为 109.5oC(四面体构型) σ bond 154pm
第二章
烷烃
• 分子中只含有碳和氢两种元素的化合物称为碳氢 化合物，简称为烃(hydrocarbon)。 • 分类：
饱和烃——烷烃：如CH4、C2H6 脂肪烃 不饱和烃——烯烃、炔烃 烃 芳香烃 非苯型芳香烃：例：环戊二烯负离子 脂环烃——环烷烃 苯型芳香烃：例：苯 环烃 链烃
本章目的和要求
• 掌握烷烃的同系列和命名（IUPAC） • • • • 掌握烷烃的构造异构和构象异构 掌握烷烃的稳定性和卤代反应 掌握烷烃的自由基取代反应机理 了解烷烃的物理性质和来源
1.09 Å σ键(sp3-s)
H
109.5o
H C
H
C H H
H
H
H
CH4：正四面体 烷烃的碳原子增加时，碳原子必须彼此相连，剩余 的杂化轨道与氢原子结合，即由氢饱和，因此称饱 和碳氢化合物，简称烷烃。
2.3.2 其它烷烃结构 CH3CH3
H C H H H
1.54 Å σ键(sp3-sp3) 109.3
CH3 3-甲基-3-乙基-5-丙基-4-异丙基 辛烷 主要烷基的优先顺序：异丙基>丙基>乙基>甲基
在英文命名中，取代基按词首的字母排列顺序先后列出
3-ethyl-4-isopropyl-3-methyl-5-propyloctane
CH3 CH3 CH3CHCH2CCH2CCH2CH3 3,5,7-三甲基- 3,5-二乙 基壬烷 CH2 CH2 CH CH 2 3 3,5,7-三甲基- 5,7-二乙 CH3 CH3 基壬烷
1 2 3 4 5 CH3CHCH2CH2CH3 CH3
注意：a ：2—甲基戊烷 错误：b：2-甲基-戊烷
2-甲基戊烷
●有几个相同的取代基时，应并在一起，其数目用 汉字表示，表示取代基位置的两个或几个阿拉伯数 字之间用逗号“，”隔开
CH3 CH3CH2CCH2CH3 CH3
3,3-二甲基戊烷
●有几种不同的取代基时，应按照“次序规则”，较优 基团后列出 •主要烷基次序规则： 甲基<乙基<丙基<丁基<戊基<异戊基<异丁基<新戊 基<异丙基<仲丁基<叔丁基
y
1 价电子层： 2s2 + 2px1 + 2py + 2pz0
1s
2s
2px
2py
2pz
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.
z
2s
2px
2py
2pz
激 激发态: 2s 1 + 2px1 + 2py1 + 2pz1 发
y
2s 2px 2py 2pz
8 例1 CH3-CH2
3 2 1 5 CH2-CH-CH2 -CH-CH2-CH3
CH2 CH3
CH3
3-甲基-5-乙基辛烷
取 代 基 位 次 读 作 ： 位 连 字 符 基 名 母 体 名
CH3 CH3-CH CH3 CH3-CH2-CH2—CH—CH—C—CH2-CH3 CH2 CH2 CH2 CH3
烃的主要来源
天然气 甲烷（主要）、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷 石 油 各种烃的混合物： 汽油 C5-11，煤油C11-15， 柴油C15-18, 润滑油C16-20, 石蜡C18-30, 沥青C30-40 煤 芳香烃等
2.1 烷烃的通式、同系列和构造异构 2.1.1 烷烃的通式和同系列
n 1 2 3 4 5 6 9 10 15 20 分子式 构造式 CH4 CH4 C2H6 CH3CH3 C3H8 CH3CH2CH3 2 C4H10 3 C5H12 5 35 75 4347 366319 命名 甲烷 乙烷 丙烷 正丁烷、异丁烷 正戊烷、异戊烷、新戊烷 CnH2n+2 n为碳原子个数
x
1 2s 基态： 2 + 2px1 + 2py + 2pz0
激发态: 2s 1 + 2px1 + 2py1 + 2pz1
激发态的碳原子有4个单电子, 可以形成4个共价单键。
处于激发态的碳原子可以与4个H结合形成CH4。 但这样形成的甲烷分子的空间结构会是怎样？
z
x
y
90℃
激发态: 2s 1 + 2px1 + 2py1 + 2pz1
CH3 CH3CH2 C CH3 叔戊基
CH3 H3C C CH2 CH3 新戊基
由新戊烷去掉伯氢 得到的烷基
2.2 烷烃的命名
2.2.1 普通命名法
1～10个碳原子：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、 辛、壬、癸烷。CH4（甲烷）、C3H8（丙烷） 10个以上：中文数字， C11H24（十一烷） 烷烃异构体用词头“正（n-）、异（iso-）、新 （neo）”区分。正表示直链；异表示具有 (CH3)2CH-结构；新表示具有(CH3)3C-结构
CH2CH2CH3
7'
×
2,2,32,3,3- ×
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 CH3CHCH2CHCH2CH2CH2CH2CHCH3
2,4,92,7,9-
CH3
CH3
CH3
CH3
×
练习
CH3CH2CHCH2CH2CCH2CH3 CH CH3