有机化学 2烷烃

C4H10
C5H12 C6H14 C7H16 C8H18 C9H20 C10H22
十四烷
十五烷 二十烷 三十烷 一百烷 ┇ 烷烃的通式
C14H30
C15H32 C20H42 C30H62 C100H202 ┇ CnH2n+2
H H–C–H H 甲烷 CH4
H H H–C–C–H H H 乙烷 C2H6
H3C
CH2CH2CH CH2CH2 CH3 CH(CH3)2 4-丙基庚烷
§2-3 烷烃的结构
一、碳原子的四面体概念及分子模型
二、烷烃分子的形成
三、分子立体结构表示法
一、碳原子的四面体概念及 分子模型
1.构型：构型是指具有一定构造的分 子中原子在空间的排列状况。
2、碳正四面体的概念： 范特霍夫和勒贝尔同时提出碳正四面体的概 念。他们根据大量实证材料，认为碳原子相连的 四个原子或原子团，不在一个平面上，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的顶点上。由碳原子向 四个顶点所作连线就是碳的四个价键的分布。甲 烷分子的构型是正四面体。根据现代物理实验方 法测定结果充实了内容，四个碳氢键的键长都是 0.109nm，键角为109°28’。 碳正四面体的结构是由于碳原子成键时，采 取了sp3 杂化，四个sp3 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， 故键角为109°28’。
H
烷烃通式：CnH2n+2
这些结构上相似而组成上相邻的两个烷烃的组 成都是相差CH2。CH2 叫做同系列差。
具有同一个通式，组成上相差只是CH2或其 整数倍的一系列化合物叫做同系列。
同系物具有相似的化学性质，其物理性质 （例如沸点、熔点、相对密度、溶解度等）一般 是随着相对分子质量的改变而呈现规律性的变化。
CH3 具有 CH3-C- 结构，即端位第二个碳原子有3个CH3——叫“新” CH3
至于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。
CH3 CH3—CH—CH2—C—CH3 CH3 CH3
普通命名法简单方便。但只能适用于构造 比较简单的烷烃。对于比较复杂的烷烃必须使 用系统命名法。
H HH H–C–C–C–H H HH 丙烷 C3H8
H H H H H–C–C–C–C–H H H H H 丁烷 C4H10
在烷烃的一系列化合物中，其分子组成中所 含的碳原子和氢原子在数量上存在着一定的关系， 即每增加一个C 原子，就相应地增加二个H 原子。
H
可用一个式子代表： H ( C ) H n
取代基位置
母体名称
取代基名称
位置与名称用短线连接
小结: *开链烷烃的命名原则:选择含有侧链最多的 最长碳链为主链，主链按最低系列原则编号， 按顺序规则给出侧链顺序。 用系统命名法命名
例1
(1)
CH3 CH3CH2CH2CCH3 CH3
CH3
2,2-二甲基戊烷
(2)
(CH3CH2)2CHCHCH2CH3
§ 2-1 烷烃的通式、同系列和 构造异构
一、烷烃的通式和同系列
二、烷烃的同分异构现象
一、烷烃的通式和同系列
表2-1 一些烷烃的名称和分子式
烷 烃 分子式 烷 烃 分子式
甲 烷
乙 烷 丙 烷
CH4
C 2 H6 C 3 H8
十一烷
十二烷 十三烷
C11H24
C12H26 C13H28
丁 烷
戊 烷 己 烷 庚 烷 辛 烷 壬 烷 癸 烷
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。这里“基”有一价的涵义。 烷基的通式为CnH2n+1，常用R-代表烷基。 烷基的名称由相应的烷烃而得。
常见的烷基名称
构造式 名称
缩写 符号
构造式
名称
缩写 符号
-CH3 -CH2CH3 -CH2CH2CH3 CH3-CH-CH3 -CH2(CH2)2 CH3 -CH2-CH-CH3 CH3 -CH-CH2CH3 CH3
3-甲基-4-乙基己烷
CH3
(3)
(CH3)2CHCH2CH2CHCHCH2CH3 CH3
2,5,6-三甲基辛烷
下列烷烃的系统命名中，哪些应予改正？
CH3 H3C CH2 CH CH CH3 CH3 3，4-二甲基戊烷
H3C CH CH2 CH3 C 2H5 2-乙基丁烷 CH3 H3C CH2 CH2 C CH2 CH2CH3 CH3 4-二甲基庚烷
名称的写法： “取代基位次”+―取代基名称”+―母体名称” 补充说明： (1)相同支链要合并，阿拉伯数字之间加逗号 “，”，阿拉伯数字与汉字之间添短线“-‖。 (2)多个支链书写顺序：按“顺序规则”小前 大后。 (3)取代基太复杂，用小括号括起来，写在位 次之后。
如： CH3-CH2-CH-CH2-CH2-CH3 CH3
利用逐步缩短碳链的方法，推导出异构体的 数目及其构造式。
§2-2 烷烃的命名法
一、伯、仲、叔和季碳原子
二、烷基 三、烷烃的命名
一、伯、仲、叔和季碳原子
把直接与一个碳原子相连的称为伯(或 一级)碳原子，可用1°表示； 直接与二个碳原子相连的称为仲(或二 级)碳原子，可用2°表示； 直接与三个碳原子相连的称为叔(或三 级)碳原子，可用3°表示； 直接与四个碳原子相连的称为季(或四 级)碳原子，用4°表示。
甲烷的分子模型
H
H C H H H
（透视式）
H—C—H
H
甲烷的立体构造式
虚线——表示伸向纸平面后方 实线——表示在纸平面前上 楔线——表示伸向纸平面前方
甲烷的正四面体构型
凯库勒模型 甲烷模型
斯陶特模型
甲烷凯库勒模型
甲烷斯陶特模型
二、烷烃分子的形成
1、σ键的形成：原子轨道以头碰头的方式进 行重叠交盖所形成的共价键称为键。 其特点是：在键轴方向上进行最大程度的重 叠，形成的价键比较稳定，以键相连的二个原子 可以键为轴做相对旋转。
CH3CH(CH2)4CH CH3 CH3
CHCH2CH3 2,7,8-三甲基癸烷 CH3 3,4,9-三甲基癸烷
√ ×
(3)若主链上有几种取代基时，应按“次序规 则”，较优基团(大的基团)后列出，同者合并。 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： I>Br>Cl>S>P>F>O>N>C>D>H ②在同位素中质量高的顺序大。 ③如果两个多原子基团的第一个原子相同， 则比较与它相连的其它原子，比较时，按原子序 数排列，先比较最大的，仍相同，再顺序比较居 中的、最小的。如-CH2C1与-CHF2中-CH2C1大与 -CHF2。 ④含有双键或叁键的基团，可认为连有两个或 叁个相同的原子。
二、烷烃的同分异构现象
同分异构现象：分子式相同的不同化 合物叫做同分异构体(简称异构体)。这种 现象叫做同分异构现象。 同分异构包括碳链异构、位置异构、 官能团异构、差向异构、旋光异构等。
从丁烷开始出现同分异构体
H H H H H H H H H H 链端被-CH3 中间被-CH3 H H–C–C–C–H H–C–C–C–C–H H–C–C–C–H 取代 取代 H H H H H H H H H H-C-H H
2.衍生物命名法 以甲烷为母体，把其它烷烃看作是甲 烷是氢原子被烷基取代后的化合物。通常 选择连有烷基最多的碳原子作为母体甲烷。 例如： CH3
CH3—CH2—CH—C—CH3 CH3 CH3
二甲ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ仲丁基甲烷
*3.系统命名法
依 据 国 际 纯 粹 和 应 用 化 学 联 合 会 (International Union Of PureandApplied Chemistry简写为IUPAC) 简称为IUPAC命名法 的命名原子，制定了我国的系统命名法。
甲基 乙基 正丙基 异丙基
Me Et n-Pr i-Pr
CH3 -C-CH3 CH3
叔丁基
t-Bu
正丁基 n-Bu
异丁基
i-Bu
-CH2CH2CHCH3 异戊基 i-Pent CH3 CH3 -CH2-C-CH3 新戊基 neo-Pent CH3 CH3 -C-CH2CH3 CH3
叔戊基 t-Pent
355 802 1 858 4 347 366 319 36 797 588 4 111 646 763
如：戊烷 C5H12
CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 正戊烷 沸点：36℃ CH3-CH-CH2-CH3 CH3 异戊烷 28 ℃ CH3 CH3-C-CH3 CH3 新戊烷 9.5 ℃
一个已知分子式的烷烃究竟有多少个异构体？
烷烃的通式、同系列和构造异构 烷烃的命名法 烷烃的结构 烷烃的构象 烷烃的物理性质 烷烃的化学性质
在组成上仅含有碳与氢两元素的化合物叫碳 氢化合物也称为烃。 根据烃分子中碳原子间连接方式可分为：
饱和烃：烷烃 开链烃 （脂肪烃） 烯烃 炔烃 环状烃 脂环烃 芳香烃
烃
不饱和烃：
脂肪烃分子中只含有C-C单键和C-H 键的 叫做烷烃。通式为CnH2n+2。
CH3-CH2-CH—CH-CH2-CH3 3 4 CH3—CH CH—CH3 2 5 1 CH3 CH3 6
√
CH3CH2CHCH2CH3 CH CH3 CH3
4
×
3
2, 5-二甲基-3,4-二乙基己烷 CH3
2 1
CH3CH2CH2-CH—CH-CH-CH3 5 CHCH3 CH3 6 CH 2 7 CH 3 2, 3, 5-三甲基-4-丙基庚烷
第二章
烷烃(alkane)
教学目的： 掌握烷烃的命名及同分异构现象；烷 烃的结构与构象；物理、化学性质；烷烃 卤化的自由基反应机理及各类自由基的相 对稳定性。