有机化学 第二章 烷 烃

远，斥力最小，能量最低，最稳定。
φ= 60°300 °为顺交叉式。 C2上CH3与C3上CH3离的相对 较近，斥力相对较大，稳定性不如④。 φ= 0°为全重叠式。 C2上CH3与C3上CH3离的最近，斥力 最大，能量最高，最不稳定。 φ= 120 °240 °为部分重叠式。C2上CH3与C3上CH3离的较 近，斥力也较大，较不稳定。
3
一. 烷烃的同系列和异构 (Homologous series and isomerism of alkanes) 1. 同系列 CnH2n+2 n 分子式 n为碳原子个数 构造式 命名
1
2 3 4 5 6
CH4
C2H6 C3H8 C4H10 C5H12
CH4
CH3CH3 CH3CH2CH3 2 3 5
CH3
CH3CH3
CH3Cl
链终止
35
①. 具有链引发、链增长、链终止的反应在化学上叫自由 基反应（自由基链反应，连锁反应）。
②. 决定反应速度的步骤是
Cl + CH4 CH3 + HCl
链增长反应中的 夺氢过程
③. 不同卤素的反应活性
氟＞氯＞溴＞碘 ④. 各种氢的相对反应活性 结论：叔氢＞仲氢＞伯氢
异表示有下列结构的支链：
CH3CH CH2 CH3
CH3 C CH2 CH3
9
新表示分子中有季碳原子： CH3
例： CH3CH2CH2CH2CH2CH3
CH3CHCH 2CH2CH3 CH3
正己烷
异己烷
CH3
CH3 C CH3 CH3
CH3 CCH2CH3 CH3
新戊烷
CH3
新己烷
10
CH3 CH3CHCHCH 3 CH3
H H
H
HH
CH3
H H
H H
H CH3
①.φ=0°
H H
②.φ=60°
CH3 H
CH3 H3C
③.φ=120°
H H HH
CH3 CH3
H CH3
H H 3C
H
H
H H
H
HH
④.φ=180°
⑤.φ=240°
⑥.φ=300°
⑦.φ=360°
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从丁烷构象可看出： ①. 扭转角φ由0°逐渐变到360 °可得到无数个构象，其中 有四 种典型构象。 ②. 扭转角φ= 180 °为反交叉式。C2上CH3与C3上CH3离的最
CH3CH2CHCH 2CH3 CH3
上述结构无法用普通命名（习惯命名法）法命名 2. 系统命名法（IUPAC） IUPAC：International union of pure and applied chemistry CCS：Chinese chemical society
1). 直链烷烃
以烷作为母体，十个碳原子以下用甲、乙、丙、丁、戊、 己、庚、辛、壬、癸表示，十个碳原子以上用数字表示。
18
CH3 6 7 8 CH3CH2CHCH2CH2CCH2CH3 CH3 CHCH CH3 3
3 4 5 2 1
2,6,6-三甲基 - 3 -乙基辛烷
CH3 CH3CHCH 2CH2CH2CH2CHCHCH 2CH3 CH3 CH3
2,7,8-三甲基癸烷
19
三. 烷烃的构象 (Conformation of Alkanes) 概述： a. 构象：指分子中原子或原子团由于围绕单键的旋转而 产生的分子中原子在空间的不同排列。 b. 构象异构体：分子组成相同，构造式相同，因构象不 同而产生的异构体。 c. 构象异构体表示方法：透视式（伞形式，锯架式）， 纽曼投影式
+ Br2
hν
CH3
CH3 C Br CH3
99.5%
2). 烷基自由基的稳定性 在自由基链反应中，决定速度步骤中的中间体是烷基自由
28
③. 能量曲线图
①
③
⑤
⑦
15.9kj/mol ② ④
⑥ 3.7kj/mol
0
60
120
180
240
300
360
④. 丁烷有无数个构象，最稳定的构象是反交叉式。
29
2. 高级烷烃的构象
锯齿状排列，其中C-H都处于交叉式，碳链看起来向锯齿。 最稳定的构象是：整个碳链是锯齿状的。
30
31
32
四. 烷烃的物理性质 (Physical Properties of Alkanes) （自学） 五. 烷烃的反应 (Chemical Reactions of Alkanes) 概述： 1. 卤化反应 卤化反应：烷烃分子中的氢原子被卤素取代的反应。 烷烃和卤素（Cl2、Br2）在暗处不发生反应，但在光照
不稳定。交叉式中两个碳原子上的C—H键相距最远，
能量较低，稳定。
25
④. 能量曲线图
①
③
⑤
⑦
12kj/mol
②
④
⑥
0
60
120
180
240
300
360
⑤. 乙烷有无数个构象，乙烷最稳定的构象是交叉式。
26
2. 丁烷构象
3 4 1 2 CH3CH2 CH2CH3
CH3 H CH3
CH3 CH3
CH3 H
论假设。公认的机理，能够解释实验事实。
Cl Cl hν or △ Cl + Cl
链引发
34
Cl + CH4
Cl2 + CH3
CH3 + HCl
CH3Cl + Cl
链增长
CH3Cl + Cl
CH2Cl + Cl2
CH2Cl + HCl
CH2Cl2 + Cl
……
CH3 +
Cl +
Cl + Cl
Cl2
CH3
第二章 烷 烃
(Alkanes)
第二章
烷 烃 (Alkanes)
一. 烷烃的同系列和异构 二. 烷烃的命名 三. 烷烃的构象
四. 烷烃的物理性质
五. 烷烃的反应
六. 烷烃的制备
2
概述：
烃是指只含有碳和氢两种元素的化合物。 烷烃指具有通式为CnH2n+2的碳氢化合物。 烷烃是一类饱和烃，分子中除碳碳键外，其他键被氢 饱和。即碳原子结合氢原子的数目已达到饱和程度。 主要来源：天然气和石油。 用途：可作为燃料，也是现代化学工业的原料。 分类： 链状烃 环状烃
20
以乙烷的重叠式构象说明：
透视式：
H
H
H
H
H H H H
HH HH 伞形式
锯架式
21
纽曼投影式：
H H H HБайду номын сангаасH H
d. 注意：构象异构体的互相转换不需发生共价键的断裂。
分子的构象异构体有无数个，无法画出，采用 抓两头，选中间（选内能最高及最低构象）， 中间选几个典型。
22
1. 乙烷构象 扭转角：
11
CH3(CH2)6CH3 CH3(CH2)9CH3
2). 支链烷烃 ①. 烷基的命名
辛烷
十一烷
烷基：烷烃分子中取掉一个氢剩下的部分。
CH3
甲基 乙基 丙基
Me（Methyl）
CH3CH2
Et（Ethyl）
n-Pr（Propyl）
CH3CH2CH2
12
CH3CH CH3
异丙基
丁基 异丁基
i-Pr （isopropyl） n-Bu （Butyl） i-Bu （isobutyl）
6
2. 碳原子和氢原子的类型 叔碳（3°）：与一个氢原子相连的碳。 仲碳（2°）：与两个氢原子相连的碳。 伯碳（1°）：与三个氢原子相连的碳。 季碳：与四个碳原子相连的碳。 叔氢：与叔碳相连的氢原子。
仲氢：与仲碳相连的氢原子。
伯氢：与伯碳相连的氢原子。
7
CH3
CH3 C CH3 CH3
季碳 伯碳
①. 扭转角φ由0°逐渐变到360 °可得到无数个构象，它 们之间差别在于原子在空间的排列不同。 ②. 扭转角φ= 0°120 °240 °360°为重叠式 φ=60°180 °300 °为交叉式 重叠式、交叉式构象为乙烷的两个典型构象，其它构 象处于这两个构象之间。 ③. 重叠式中两个碳原子上的C—H键相距最近，能量较高，
36
CH3CH2CH3 + Cl2
hν
CH3CH2CH2Cl + CH3CHCH 3 43%
Cl 57%
6个伯氢所得 仲氢 / 伯氢=
57/2 4 = 1 43/6
2个仲氢所得
仲氢的反应活性是伯氢的4倍。
CH3 CH3 C Cl + CH3 C H CH3 CH2Cl
CH3
CH3 C H + Cl2 CH3
2,5-二甲基-4-异丙基庚烷
17
CH3 CH2 CH CH CH CH CH3 CH3 CH2 CH3 CH3 CH2 CH3
2,3,5-三甲基-4-丙基庚烷
7
6
5
4
3
2
1
CH3 CHCH 2CH3 CH3CHCH 2CCH 2CH2CH2CH3 CH3 C(CH3)3
2-甲基-4-仲丁基-4-叔丁基辛烷
φ D
C
B A
H H 1 2 H C C H H H
1
2
23
H H
H H H
H H
H H
H
HH
H H
H H
HH
①.φ=0°
H H H
②.φ=60°
H H
H H