烷烃的同系列及同分异构现象

ch正戊烷把在碳链的一末端有两个甲基的特定结构的烷烃称为hongheuniversityprofguoyali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衡量汽油品质的基准物质异辛烷则属例外因为它的名称沿用日久已成习惯了
第二章 烷 烃
Honghe University Prof Guo Ya-li
名： 中文命名 4-丙基-5-(1-异丙基丁基)十一烷 英文命名 5-(1-isopropylbutyl)-4-propylundecane Honghe University Prof Guo Ya-li
第三节 烷烃的构型及分子模型
一、碳原子的四面体概念及分子模型 构型：
构型是指只有一定构造的分子中原子在空间的排列状况
Van't Hoff和Le Bet同时提出碳正四面体的概念。认为碳原子相连 的四个原子或原子团，不是在一个平面上，而是在空间分布成四面 体。碳原子位于四面体的中心，四个原子或原子团在四面体是的顶 点上。甲烷分子的构型是正四面体。
常使用Kekiile模型（叫球棒模型）
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实 例 一
2 编
1 2 3 4 5 6 6 5 4 3 2 1 CH3CHCH2CHCHCH3 CH3 H3C CH3
2, 4, 5 2, 3, 5
1 确定主链: 最长链为主链。 号: 第一行 取代基编号为2, 4, 5; 第二行 取代基编号为2, 3, 5; 根据最低系列原则, 用第二行编号。 3. 命 名: 中文名称：2,3,5-三甲基己烷 英文名称：2,3,5-trimethylhexane
（A） 确定主链：
链的长短（长的优先），侧链数目（多的优先), 侧链位 次大小（小的优先），各侧链碳原子数（多的优先），侧分 支的多少（少的优先）。 （B） 编号：按最低系列原则编号。
最低系列原则：使取代基的位置号码尽可能小。若有多 个取代基，逐个比较，直至比出高底为止。
（C） 按名称基本格式写出全名。
实 例 三
1 7
2 6
3 5
4
4
5 3
6 2
7 1
CH3CH2CH
CH
CH2
CH CH3
CH3
CH3 5CH2
6CH 7 CH3
CH3
1 确定主链：有两根等长的主链，侧链数均为三个。 一长链侧链位次为2,4,5; 而另一长链侧链位次 为2,4,6, 小的优先。 2编 号：黑色编号侧链位次2,4,5;蓝色编号侧链位次3,4,6。按最底系列原 则选黑 色编号。 3命名：中文命名: 2,5-二甲基-4-异丁基庚烷; 或 2,5-二甲基-4-(2-甲丙基)庚烷 英文命名: 4-isobutyl-2,5-dimethylheptane;或 2,5-dimethyl-4-(2-methylpropyl)heptane
我国参考这个命名法的原则结合汉字的特点制定了我国的 系统命名法（1960）。1980年进行增补和修订，公布了《有机化 学命名原则》。 在系统命名法中，对于直链烷烃的命名和普通命名法是基 本相同的，仅不写上"正"字。
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四、 有机化合物系统命名的基本格式
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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"
衡量汽油品质的基准物质异辛烷则属例外，因为它的名称沿 用日久，已成习惯了。
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二、烷基
烷烃分子从形式上消除，一个氢原子而剩下 的原子团称为烷基。
1、构象与构象异构体
由于乙烷是由一个C-Cδ 键，六个C-Hδ 键连接形成 的，δ 键单键可绕键轴旋转。所谓构象是指有一定构造 的分子通过单键的旋转，形成的各原子或原子团在空 间的排布。由于单键的旋转，使连接在碳上的原子或原 子团在空间的排布位置随之发生变化，所以构造式相同 的化合物可能有许多构象。它们之间互为构象异构体。
4oC
(伯)
(叔) (季)
与一个碳原子相连的碳为一级碳原子； 与二个碳原子相连的碳为二级碳原子； 与三个碳原子相连的碳为三级碳原子； 与四个碳原子相连的碳为四级碳原子。
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第二节 烷烃的命名法
一、普通命名法。
通常把烷烃称为"某烷"，"某"是指烷烃中碳原子的数目。由一到 十用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示。如：C11H24， 叫十一烷。 凡直链烷烃叫正某烷。如：CH3CH2CH2CH2CH3正戊烷 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"。
一、烷烃的同系列（Homologous series）
凡具有同一个通式，结构相似，化学性质也相似，物理性质则随着碳 原子数目的增加而有规律地变化的化合物系列，称为同系列。同系列 中的化合物互称为同系物。相邻的同系物在组成上相差CH2，这个CH2 称为系列差。
二、烷烃的同分异构现象
烷烃同系列中，甲烷、乙烷、丙烷只有一种结合方式，没有异构现象， 从丁烷起就有同分异构现象。
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2、构象的表示方法。（以乙烷为例） 透视式（锯架式）：
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纽曼投影式（Newman）：
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3、乙烷的纽曼投影式：
构型
R, S; D, L; Z, E; 顺,反
+
取代基
+
母体
官能团位置号+名 称 (没有官能团时不 涉及位置号)
取代基位置号 + 个数 + 名称 (有多个取代基时，中文按顺序规则 确定次序，小的在前。英文按英文 字母顺序排列)
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五、 命名步骤
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实 例 四
CH3
CH3
CH3
CH2CH3
13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 CH3CH2CHCH2CHCH2CHCH2CHCH2CHCH2CH3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 CH2CHCH2CHCH2CH3 9 10 11 12 13 8 CH3 CH3
CH3CH 2CH2CHCHCH 3 1 2 3 4 CH 3
1 确定主链：有两根等长的长链。两根长链均有两个侧链。侧链位次
均为4,5。侧链的碳原子数均为3,7。
黑字长链4位无侧分支，5位有侧分支。绿字长链4,5位 侧链均有侧 分支。侧分支少优先。
2编
3命
号：黑字编号，取代基位置4,5。蓝字编号取代基位置7,8。取黑字编号。
名：中文 英文 3,5,9-三甲基-11-乙基-7-(2,4-二甲基己基)十三烷 7-(2,4-dimethylhexyl)-3-ethyl-5,9,11-trimethyltridecane Honghe University Prof Guo Ya-li
3命
实 例 五
CH3 CH2 11 10 9 CH 2 1 2 3 48 CH3CH 2CH2CH 2 1 7 6 5 4 3 5 6 7 8 9 10 11 CHCH 2CH 2CH2CH 2CH2CH 3 5 6 7 8 9 10 11
本章提纲
第一节 烷烃的同系列及同分异构现象
第二节 烷烃的命名法 第三节 烷烃的构型及分子模型 第四节 烷烃的构象 第五节 烷烃的物理性质 第六节 烷烃的化学性质 第七节 卤代反应历程 第八节 烷烃的制备
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第一节 烷烃的同系列及同分异构现象
有机化学中的同分异构现象
碳架异构体
位置异构体
构造异构体
同 分 异 构 体
官能团异构体 互变异构体 价键异构体 构型异构体
几何异构体 旋光异构体 交叉式构象
立体异构体 电子互变异构体
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构象异构体 重叠式构象
第四节 烷烃的构象
一、乙烷的构象
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把重复者去掉。这样己烷的同分异构体只有5个。
书写构造式时，常用简化的式子为： CH3CH2CH2CH2CH3
或 CH3(CH2)4CH3
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有机化合物构造式的表达方式 :
H H C H H C H H C H H C H H
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构造：
原子或原子团的连接方式及顺序
构造异构：
分子式相同，而构造不同的异构体称为构造异构体。
在烷烃分子中随着碳原子数的增加，异构体的数目增加得很快。对 于低级烷烃的同分异构体的数目和构造式，可利用碳干不同推导出来。
构造异构的书写方式：
以己烷为例其基本步骤如下； 写出这个烷烃的最长直链式： （省略了氢）
1 确定主链： 有两根等长的最长链。侧链数均为5。侧链的位次均为3，5，7，9，11。
侧链的碳原子数由小到大依次为：1，1，1，2，8 多的优先 1，1，1，1，9
2编
号：第二行编号和第一行编号取代基位次等同(均为3,5,7,9,11)，此时用最底 系列原则无法确定选那一种编号，则用下面方法确定编号。中文，让顺 序规则中顺序较小的基团位次尽可能小，所以，取第二行字编号。英 文，按英文字母顺序，让字母排在前面的基团位次尽可能小，所以取 第一行编号。
2编 3命 号： 第二行取代基编号2,3,4,5; 第一行取代基编号 4,5,6,7。根据最低系列原则, 选第二行编号 名： 中文名称： 2,3,5-三甲基-4-丙基辛烷 英文名称： 2,3,5-trimethyl-4-n-propyloctane
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蛛网式
H
C H
结构简式
H3C CH CH3 CH2 CH2 CH3
CH3CHCH2CH2CH2CH3 CH3
键线式
OH
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碳、2
CH3 CH
1oH 2oH 3oH
CH3 1oC
2oC (仲)
3oC
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1
2 7
3 6
4 5
5 4
6
7 2
8 1
实 例 二
8
CH3CH2CH2CH CH3
CH
6 CH2 7 CH2 8 CH3
CH
3
CHCH3
CH3 CH3
1 确定主链： 有两个等长的最长链。
比侧链数: 一长链有四个侧链，另一长链有二个 侧链，多的优先。
H
H HH
H
H H H H H
H H
重叠式构象
HH
H
H
HH
H H
H
H HH
H H H
H
H H
H
H H H
交叉式构象
H
H
伞式
锯架式
纽曼式
伞式，锯架式与纽曼式的画法也适合于其它有机化合物 Honghe University Prof Guo Ya-li
二、碳原子的sp3杂化
C 1S2 2S2 2px1 2py1,按照未成键电子的数目，碳原子应当是二 价。然而，实际上甲烷等烷烃分子中碳原子一般是四价，而不是 二价。原子杂化理论设想，碳原子形成烷烃时：
它们的空间取向是分指向四面体的顶点。Sp3轨道的对称轴之间互 成109028`。
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三、IUPAC命名法
1892年在日内瓦开了国际化学会议，制定了系统的有机化 合物的命名法，叫做日内瓦命名法。后由国际纯粹和应用化学联 合会（IUPAC）作了几次修订，简称为IUPAC命名法。
三、烷烃分子的形成
由于C的四个sp3轨道的几何构型为正四面体，轨道对称夹角为 109028`，这就决定的烷烃分子中碳原子的排列不是直线形的。 甲烷的正四面体构型可用契性透视式表示：
实线表示处在纸平面上的价键，虚契性线表示处在纸面的价键， 实契性线表示处在纸面前的价键。
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写出少一个碳原子的直链式作为主链把剩下的碳当作支 链。依次当取代基连在各碳原子上，就能写出可能的同 分异构体的构造式。
写出少二个碳原子的直链式作为主链。把两个碳原子当 作支链（2个甲基），接在各碳原子上，或把两个碳原子 当作（乙基），接在各碳上。