2有机化学饱和脂肪烃

Organic Chemistry
Chapter 2 饱和脂肪烃（烷烃）
CH3 H CH C H H CH2 H H CH C C H H H CH2
Organic Chemistry
CH3
乙基与甲基相比，乙基是较优基团
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Chapter 2 饱和脂肪烃（烷烃）
活化能：过度态与反应物间的能量差 活化能越高，反应速率越慢，在一个多步骤的反应中，最慢 的一步是决定反应速率的步骤（限速步骤）
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Chapter 2 饱和脂肪烃（烷烃）
④ 游离基的稳定性：
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含单电子的碳原子连接的烷基越多，游离基越稳定
CH3 CH2 CH2CH2 CH3
CH3 C CH3 CH3
CH3 CH2 CH CH3 CH3
H3C
正戊烷
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异戊烷
新戊烷
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2）系统命名法：
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① 直链烷烃的系统命名法与普通命名法相同，只是把“ 正 ”字取消 ② 支链烷烃： a 在分子中选择一条最长的碳链作主链，根据主链所含的碳原子数 目称为某烷，将主链以外的其它烷基看作是取代基（支链）；若 有几条等长的最长碳链时，选取取代基多者为主链
Chapter 2 饱和脂肪烃（烷烃）
三、命 名 1）普通命名法：
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① 用“甲乙丙丁戊己庚辛壬癸”十个字分别表示十个及以下碳原 子的数目，十个以上的碳原子数目用十一，十二…表示，加上 “ 烷 ”字就是全名 ② 用正、异、新等前缀区别同分异构体 直链称为“正” 在第二个碳上有一个甲基，其余为直链称为“异” 在第二个碳上有二个甲基，其余为直链称为“新”
Organic Chemistry
CH3 CH3 CH2 CH CH3 CH CH2 CH CH3 CH CH3
CH3
CH3 CH3 CH CH CH3 C CH CH3 CH3 CH CH3 CH3
CH2 CH3
2,3,5－三甲基－4－丙基庚烷
2,4－二甲基－3,3－二异丙基戊烷
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各取代基按先后次序排列的规则各取代基中与主链母体直接相连的原子其原子序数大的为较优基团如与母体相连的第一个原子相同则比较与该原子相连的第二原子的原子序数大者为较优基团若第二个原子也相同则比较第三个以此类推??23378五甲基5异戊基壬烷organicchemistryorganicchemistrychapter2饱和脂肪烃烷烃chhhchch2chch2ch3ch3cchhhhh乙基与甲基相比乙基是较优基团organicchemistryorganicchemistrychapter2饱和脂肪烃烷烃ch31ch2c3ch24ch5ch2ch2chch3ch3ch3ch3ch26ch7ch8ch39ch3ch3ch323378五甲基5异戊基壬烷5异戊基23378五甲基壬烷organicchemistryorganicchemistrychapter2饱和脂肪烃烷烃ch2chchchchch3ch2ch2ch3ch3ch3ch3ch3235三甲基4丙基庚烷ch3chcchch3chch3ch3ch3ch3chch3ch324二甲基33二异丙基戊烷organicchemistryorganicchemistrychapter2饱和脂肪烃烷烃1甲烷的空间结构
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b 由距离支链近的一端开始，将主链上的碳原子编号，支链所在 的位置就以它所连接的碳原子的号数表示；若两端距支链等距 时，则按“最低系列”规则编号
最低系列：从主链的两端分别编号，逐个比较两种编号法中表示取 代基位置的数字，最先遇到位次较小者，为“最低系列”
CH3 CH3
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Cl + CH4 CH3 + HCl
增长阶段（循环2）
终止阶段
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③ 反应中的能量变化：
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Chapter 2 饱和脂肪烃（烷烃）
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a b b b a CH3 CH2 CH2CH2 CH3
a H3C
d
C
a CH3
a CH3
a: 一级（1° ）碳原子或伯碳原子 c: 三级（ 3° ）碳原子或叔碳原子 b: 二级（ 2° ）碳原子或仲碳原子 d: 四级（ 4° ）碳原子或季碳原子
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组成烷烃的碳原子数目增加，其异构体的数目也随之增加
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sp3
H
H C H
H
C H H H
H C H
H C H H
乙烷分子中原子轨道重叠
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3）
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键： C H 或 C C 键中成键原子的电子云是沿着轴向重 叠的，这样形成的键叫 键，成键原子绕键轴作 相对旋转时，并不影响电子云的重叠，不会破坏 键，即单键可以旋转
s
2p — — —
能 量
2s —
1s —
1 1 1S2 2S2 2Px 2Py 2Pz0 )
碳原子基态的电子构型( Organic Chemistry
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Organic Chemistry
2p — — —
能 量
2p — — —
2s — 1s —
激发态 sp3杂化态
六、烷烃的物理性质
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1）一般来说，同系列中各物质的物理常数是随相对分子质量 的增加而递变的 2）烷烃同系物的熔点、沸点以及相对密度都随相对分子质量 的增加而升高，且相对密度都小于1 3）同分异构体中，分支程度越高，沸点越低 4）烷烃不溶于水及其它极性强的溶剂；而易溶于氯仿，乙醚 四氯化碳，苯等弱极性或非极性溶剂中
3）氯代
① 烷烃在光（或紫外光）照射或在高温下，能与卤素单质 发生取代反应。例如甲烷的氯代，即甲烷中的氢原子被 氯取代，得到不同氯代烷的混合物：
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CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl
（一氯甲烷）
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一、烷 烃
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1）烃：由碳和氢两种元素形成的有机化合物称为烃，也叫碳氢化合物 2）烃的分类： 开链烃（脂肪烃） 烃
（碳架）
饱和烃 烃
（碳的结合方式）
环
烃
不饱和烃
3）烷烃：开链的饱和烃称为烷烃
CH4
甲烷
CH3CH3
乙烷
CH3CH2CH3
② 在催化剂存在下，烷烃在其着火点以下，烷烃可以被氧化， 氧化的结果是：碳链在任何部位都有可能断裂，生成含碳 原子数较原来烷烃少的含氧有机物，如醇、醛、酮、酸等
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2）丁烷的构象：
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（1）
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七、烷烃的化学性质
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1）烷烃由于 C C 及 C H 键的强度很大， C H 键的极性很 小，所以烷烃对离子型的试剂有相当的化学稳定性，与大 多数试剂，如强酸、强碱，强氧化剂等都不起反应 2）在高温或有催化剂存在时，烷烃也表现出一定的化学活性
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c 命名中阿拉伯数字表示取代基的位置，有相同取代基时应并在一起表 示，用汉文数字表示相同取代基的数目；阿拉伯数字与汉字之间用短 线分开，阿拉伯数字之间用逗号隔开
2,3,3,7,8－五甲基－5－异戊基壬烷
CH3 H3C C CH3
>
CH3
HC
> CH
3
CH3
H2C
>
H3C
CH3 H3C C CH3
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H
H
>
H 3C
CH CH3
H
>
H3C
CH2
>
H
CH3
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4）氧化
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① 有机反应中，在有机分子中加入氧或去掉氢叫做氧化；反 之，加入氢或去掉氧则叫做还原
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四、烷烃的结构
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1）甲烷的空间结构：甲烷的空间结构是正四面体型的，即四个氢 原子在正四面体的四个顶点，碳原子在正四 面体的中心，四个 C H 键的键长完全相等， H C H 键角都是109.5°
正四面体型
球棍模型
比例模型
CH3 CH3
1
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CH3 CH2
4
CH
2
C
3
CH
5 6
CH2 CH
7
CH2 CH
8
CH CH3
9
CH3
CH3 CH3
CH2
CH3
CH3
2,3,3,7,8－五甲基－5－异戊基壬烷
5－异戊基－2,3,3,7,8－五甲基壬烷
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4）三个碳以上烷烃分子中的碳链不像结构式那样表示的直线 型，而是以锯齿型或其它可能的形式存在
CH2 CH3
丙烷
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CH2
CH3
CH3 CH2
CH3
CH2 CH2
戊烷
CH2 CH3
CH3
丁烷
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丙烷
CH3CH2CH2CH3
丁烷
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二、同系列和同分异构
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1）同系列：结构相似，而在组成上相差 CH2 或它的倍数的化合物系列， 称为同系列；同系列中的各化合物称为同系物。 2）烷烃的通式：可以用 Cn H2n+2 表示烷烃同系物的组成，称为烷烃的通式 3）烷烃的同分异构： a b c a CH3 CH2 CH CH3 a CH3 a CH3
2s — 1s —
基态
————
碳原子2s电子的激发和sp3杂化
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H
H C H H
H H
C H
H
碳的sp3杂化轨道与氢的1s轨道重叠
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② 氯代反应的机理：烷烃的氯代是按游离基历程进行的：
Cl Cl 2Cl
引发阶段 增长阶段（循环1）
CH3 + Cl Cl CH3Cl + Cl
CH3Cl + Cl CH2Cl + HCl CH2Cl + Cl Cl CH2Cl2 + Cl
Cl + Cl Cl2 CH3 + CH3 CH3CH3 CH3 + Cl CH3Cl CH 2 Cl + CH 2 Cl ClCH 2 CH 2 Cl
CH3 CH3 CH C CH2 CH CH2 CH2 CH CH3 CH3 CH CH3 CH3
CH3 CH3 CH C CH2 CH CH2 CH2 CH CH3
CH3 CH CH3 CH3
CH3 CH3
CH2 CH CH3
CH3 CH3
CH2 CH CH3
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2）轨道杂化理论：碳原子在以四个单键与其它四个原子或基团结合 时，一个 轨道与三个 p 轨道经过杂化后，形 3 3 成四个等同的 sp 杂化轨道，四个 sp 杂化 轨道的轴在空间的取向相当于从正四面体的中心伸 向四个顶点的方向
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五、乙烷和丁烷构象
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1）构象：由于围绕单键旋转而产生的分子中的原子或基团 在空间的不同排列形式叫做构象
2）乙烷的构象：
透视式
投影式
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1
CH3 CH2
4
CH3
CH3
CH3 CH2
6
CH
2
C
3
CH
5 6
CH2 CH
7
CH2 CH
8
CH CH3
9
CH3
9
CH
8
C
7
CH
5 4
CH2 CH
3
CH2 CH
2
CH CH3
1
CH3
CH3 CH3
CH2
CH3 CH3
CH2
CH3
CH3
CH3
CH3
2,3,3,7,8－五甲基－5－异戊基壬烷
2,3,7,7,8－五甲基－5－异戊基壬烷
d 支链烷基的位置及名称写在母体名称的前面，当主链上有不同支链 基团时，则将“次序规则”中的“ 较优基团 ”列在后面
次序规则： 各取代基按先后次序排列的规则 各取代基中与主链母体直接相连的原子，其原子序数大的为较优基团 如与母体相连的第一个原子相同，则比较与该原子相连的第二原子的 原子序数，大者为较优基团，若第二个原子也相同，则比较第三个， 以此类推
日光
CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + HCl
（二氯甲烷）
日光
CH2Cl2 + Cl2 CHCl3 + HCl
（三氯甲烷）
日光
CHCl3 + Cl2 CCl4 + HCl
（四氯化碳）
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日光
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光
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