第二章 烷 烃
第二章 烷烃
顺序规则 ① 单原子取代基,按原子序数大小排列。原子序数大, 顺序大；原子次序小,顺序小；同位素中质量高的, 顺序大
I > Br > Cl > F > O > N > C > D > H
② 多原子基团第一个原子相同,则依次比较与其相连的其它原子。
CH2CH2CH3 C（C、H、H、）
<
CHCH3 CH3
CH3CH2CHCH3 CH2CH3
3
CC
C-C-C-C-C-C-C C-C-C C
1 2
主链
b. 主链编号 近取代基端开始编号，并遵守“最低 系列编号规则”
CH3 CH3 CH CH CH2 CH3 CH CH3 CH3
取代基位号 取代基位号
2，3，5 2，4，5
取代基距链两端位号相同时，编号从顺序小的基团 端开始。
CH3OH、C2H5OH、C3H7OH
二、同分异构
C4H10 丁烷 CH3CH2CH2CH3 CH3 CH3CHCH3 C5H12 戊烷
正丁烷
异丁烷
正戊烷
异戊烷
新戊烷
同分异构体：具有相同分子式的不同化合物 构造异构体：具有相同分子式，分子中原子或基团因连 接顺序不同而产生的异构体。 由碳架不同引起的异构，称碳架异构。(属构造异构) 异构体数目随碳原子增加而迅速增加 同分异构体的推导（课本17页）
4 全重叠 2，6 部分重叠 3，5 邻位交叉 1=7 对位交叉
H3CCH3
2, 4, 6 是不稳定构象，
H3CH H H 4 H H H3CH
1, 3, 5, 7 是稳定构象。
H H
能 量
H H 2
H CH3
第二章 烷烃
-CH2CH2CHCH3 异戊基 i-Pent CH3 CH3 -CH2-C-CH3 新戊基 neo-Pent CH3
仲丁基 s-Bu
CH3 -C-CH2CH3 CH3
叔戊基 t-Pent
英文命名中，n（正）, i（异）, sec（二级）, tert（三级）
烷烃分子从形式上去掉两个氢原子所剩下的基团叫做 亚烷基。
构造式 名称 构造式 名称
-CH3
甲基
Me Et
-CH2CH3
-CH2CH2CH3 CH3-CH-CH3 -CH2(CH2)2 CH3 -CH2-CH-CH3 CH3 -CH-CH2CH3 CH3
乙基
正丙基 n-Pr 异丙基 i-Pr
CH3 -C-CH3 CH3
叔丁基
t-Bu
正丁基 n-Bu 异丁基 i-Bu
2、构造异构的书写规则
先直后支、先边后心、先少后多、先简后繁
请大家书写庚烷的同分异构体
先直后支
先 简 后 繁
先边后心
先 少 后 多
三、烷烃分子中碳、氢类型
1、碳的类型
季碳 4oC 仲碳 2oC
叔碳 3oC 伯碳 1oC 2、氢的类型 根据与其相结合的碳原子， 分别称为伯、仲、叔氢。
1oH 2oH 1oC 2 oC
H H
m.p -138 C b.p
¡ ¡ -0.5 C
m.p -159 C b.p 11.7 C
¡ ¡
分子式相同，结构式不同的化合物－－同分异构体；
分子式相同，结构式不同的现象－－同分异构现象。
对烷烃这种同分异构是由于分子中碳原子排列方式不同引起的， 称为构造异构。
C4H10有2个异构体；C10H22有75个异构体；C20H42有366319 个异构体。 随着碳原子数增加，同分异构体迅速增加。
第2章 烷烃
20
以乙烷的重叠式构象
H
H H H H
HH HH 伞形式
锯架式
21
纽曼投影式：
H H H H H 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：
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
+ 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
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。
16
d. 写法
（ 半 取代基位置 字 线 用 ） 阿 拉 伯 数 字 ， 数 字 间 用 逗 号 隔 开 位次 取代基名称 母体
相 同 的 取 代 基 合 并 起 来 ， 用 一 、 二 、 三 表 示
第二章 烷烃(Alkane)
• 键 ——凡是成键电子云对键轴呈圆柱形对称的 键均称为 键.以 键相连的两个原子可以相对旋转 而不影响电子云的分布.
2.3.2 其它烷烃的结构
•乙烷的C- C 键
Stuart模型
乙烷分子中C-C键(C-H键用直线表示)
其他烷烃：据测定，除乙烷外，烷烃分子的碳链并不排 布在一条直线上，而是曲折地排布在空间。这是烷烃碳 原子的四面体结沟所决定的。如丁烷的结构：
烷烃分子中各原子之间都以σ键相连接的，所以两个碳原子 可以相对旋转，形成了不同的空间排布。实际上，在室温下 烷烃（液态）的各种不同排布方式经常不断地互相转变着。
注意:键线式书写烷烃的分子结构:
•为了方便，只要写出锯齿形骨架,用锯齿形线的 角 (120º )及其端点代表碳原子.不写出每个碳上所连的氢 原子.但其它原子必须写出.
• 乙烷可看成甲烷的一个氢原子被甲基-CH3取代；
• 丙烷可看成乙烷上的一个H被甲基-CH3取代; • 丁烷可看成丙烷的一个H被甲基 -CH3 取代：
• 同分异构体 ——由于分子式相同,但它们的构造
不同(分子中各原子相连的方式和次序不同). 又叫 构造异构体。
•它们是两种不同的化合物.物理性质一定的差异. 直链烃的沸点比带有支链的构造异构体的高（表21）.
如：正丁烷的沸点：- 0.5℃，熔点：- 138.3℃， 异丁烷的沸点：- 11.7℃，熔点：- 159.4℃，
•戊烷可看成是正丁烷和异 丁 烷 上 的 一 个 H 被 甲 基CH3 取代的产物: (正戊烷 ,异戊烷,新戊烷)......
•随着碳原子数的增加,烷烃的构造异构体的数目也越 多.庚烷C7H16有9个构造异构体,辛烷C8H18有18个. •部分异构体的物理性质差异见表2-1. (3)同系物 烷烃的通式 CnH2n+2, 直链烃的通式可写为:
有机化学--第二章烷烃
重叠式构象 扭转张力大
重叠式和交叉式 构象之间的能量差 约为12.6 kJ·mol-1， 此能量差称为能垒。 其它构象的能量介 于此二者之间。
有机化学--第二章烷烃
2.3.4丁烷的构象
正丁烷可以看作是乙烷分子中每个碳原子上各有一 个氢原子被甲基取代的化合物，其构象更为复杂，我们 主要讨论沿C2和C3之间的σ键键轴旋转所形成的四种典型 构象：
仲氢 伯氢
叔氢 有机化学--第二章烷烃
2. 烷基 (alkyl group)
烷烃分子从形式上去掉一个氢原子后余下的基团称为烷
基，其通式为CnH2n+l，通常用R— 表示。最常见的烷基有：
烷基名称
烷基
中文名 英文名 缩写
烷基
中文名 英文名 缩写
CH3 CH3CH2
甲基 methyl 乙基 ethyl
Me-
仲丁基 sec-butyl s-Bu-
CH3CH2CHCH3
(s-butyl)
Et-
异丁基 isobutyl i-Bu
(C H 3 )2 C H 2 C H 2
C H 3C H 2C H 2 CH3CHCH3
正丙基 Propyl
Pr-
异丙基 isopropyl i-Pr-
(CH3)3C (C H 3)3C C H 2
6-tert-butyl-5-ethyl-2-methyldecane
有机化学--第二章烷烃
(4)如果烷烃比较复杂，在支链上还连有取代基时，可用带撇 的数字标明取代基在支链中的位次或把带有取代基的支链的 全名放在括号中。例如:
12
3
有机化学--第二章烷烃
2.3 烷烃的结构
碳原子基态时的 电子层结构为：
有机化学课件-第二章烷烃
第 二 章 烷 烃
1.烷烃的概念和分类
烷烃的分类：按照碳链骨架可分为链烷烃和环烷烃； 链状烷烃的结构通式：
H H C H H H
H C H H C H H H
H C H H C H H C H
H H
H
H
C
H
甲烷 CH4
• •
乙烷 C2H5
丙烷 C3H8
n
CnH2n+2
含有n个碳原子的直链烷烃
卤代反应的机理： 链引发： 自由基锁链反应
Cl
H
Cl
Cl
hv
2Cl
CH3
CH3
H
Cl
链增长：
CH3
Cl Cl H3C Cl
Cl
Cl
CH3
H3C
Cl
链终止：
CH3 Cl
CH3 Cl
CH3CH3 Cl2
练习题 2.14（1）
第 二 章 烷 烃
6.烷烃的化学性质
反应过程中能量的变化： 反应物 过渡态
第 二 章 烷 烃
6.烷烃的化学性质
热裂解反应 烷烃在隔绝空气和高温条件下反应，分子中碳碳键断裂，生 成小分子的烷烃，也可转变为烯烃和氢气等复杂混合物。
600℃
CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3
H2C C CH3 H H2C CH2
CH3CH2CH2CH3
丁烷加热至600℃反应，得甲烷、乙烷、乙烯、丙烯等
第 二 章 烷 烃
6.烷烃的化学性质
烷基自由基的相对稳定性：
H3C H3C CH H3C CH2 H3C CH H3C C CH3 CH3
CH3
第二章 烷烃
I > Br > Cl > S > P > F > O > N > C > D > H
b. 多原子取代基先比较第一个原子，如相同，再比较第 二个原子，如依旧相同，则依次比较取代基中所有的原 子，直到分出原子序数大的原子，则该基团“较优”，
CH3CH2CH2CH2
<
H3C H3C
CH
c.含三键或双键基团。认为连有两个或三个相同原子。
CH3
1 6 2 5 3 4 4 3 5 2 6 1
CH3CH2CHCH2CHCH3 C2H5
主要烷基的优先次序：异丙基&g近一端开始编号的前 提下，注 意编号时应该使所有主链取代基位次的代数和最小
3．烷烃名称的书写规则
A 将支链（取代基）写在主链名称的前面
n-Butyl
Iso-Butyl
n-Bu
i-Bu
CH2
仲丁基 叔丁基
Sec-butyl Tert-Butyl
s-Bu t-Bu
CH3 CH3 C CH3
烷基的通式为CnH2n+1
常用R表示
二价基 —— 亚基：
两价集中在一个原子不需要定位， 集中在不同的原子一定要求定位
CH2
亚甲基
CH2CH2CH2
B 取代基按“次序规则”小的基团优先列出
大小次序：甲基<乙基<丙基<丁基<戊基<己基<异戊基<异 丁基<异丙基。 C 相同基团合并写出，位置用2，3, 4……, 取代基数目用二, 三, 四……, di, tri, tetra。
D 表示位置的数字间要用逗号隔开，位次和取代基名称间
用“半字线” E 英文命名时，取代基按首字母顺序排列。
有机化学 第二章 烷烃
C
C
C C C
C
C C C
2-甲基-4-乙基己烷
4）支链上有取代基时，取代支链的名称可放在括 号中表明。例：
CH 3 H3C CH 2 C CH 3 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 H3C CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 C CH 2 CH 2 CH CH 3 H3C CH 2 C CH 3 CH 3 H3C
1．普通命名法
a． 链烃分子碳原子数目在10以内时，用天干数 表示，即甲、乙、丙、丁、、、、、、壬、癸； 在10以外，则用汉文数字表示。
例： 甲烷 乙烷 壬烷 十一烷 二十烷
b. 用正、异等来表示异构体
CH3 CH3 C CH3 CH2
CH3 CH CH3
异辛烷
异辛烷中的异不符合命名的规定，是一个特例。
偶数碳
奇数碳
二 沸点
沸点大小取决于分子间的作用力 烷烃沸点的特点 （1）沸点一般很低（ 烷烃为非极性分子，不存在静电引力， 诱导力） ，只有色散力）。 （2）随相对分子质量增大而增大（运动能量增大，范德华 引力增大）。 （3）相对分子质量相同、叉链多、沸点低。（叉链多，分 子不易接近）
三 密度
小于1
A
B
C
D
E
F
（2）正丁烷的构象势能关系图
沿C2-C3键轴 旋转的转动能 垒 22.6 kJ· -1 mol
能 量
CH3 H H CH3 H H 1
H3CCH3
H3CH
H H
4
H H
H3CH
H H 2
H CH3
CH3 H 6
4 全重叠 2，6 部分重叠 3，5 邻位交叉 1=7 对位交叉
第二章 烷烃
㈠ 稳定性 • C－C键和C－H键均很牢固 键和C • C－H键的极性小，C和H都很难被极化 键的极性小， 都很难被极化 • 在常温下，与强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂 在常温下，与强酸、强碱、强氧化剂、 都不发生反应 ㈡ 燃烧 燃烧产物为CO 并放出大量的热， 燃烧产物为CO2和H2O，并放出大量的热，因 此烷烃成为可作为重要的能源. 此烷烃成为可作为重要的能源.
CH3 H + Cl Cl CH3 Cl + H Cl
kJ/mol 435
243
351
431
∆H = (435+243) －(351+431) = －104kJ/mol 3.卤代反应机制 卤代反应机制 反应机制又称反应历程， 反应机制又称反应历程，是化学反应所经 反应历程 具体途径. 具体途径. 历的
扭转张力 非稳定构象具有恢复成稳 定构象的力量；
2、正丁烷的构象 、
正丁烷的构象比较乙烷要较为复杂一些。 正丁烷的构象比较乙烷要较为复杂一些。 正丁烷的极端典型构象有四种： 正丁烷的极端典型构象有四种：
全重叠式 邻位交叉 部分重叠式 对位交叉式
（１）正丁烷的构象势能关系图
沿C2-C3键轴旋转 的转动能垒 22.6 kJ·mol-1
CH3
CH2 CH2 CH2 CH3 正戊烷或戊烷(n (n-Pentane) 正戊烷或戊烷(n
CH3 C CH3
CH3
CH2
CH CH3
CH3
CH3
异戊烷(iso 异戊烷(iso- Pentane) (iso
CH3 新戊烷(neo (neo新戊烷(neo Pentane)
㈡系统命名法
⒈ 烷基的命名 烃分子中去掉一个氢原子， 烃分子中去掉一个氢原子，所剩下的部分叫做烃基 一价烷基的通式为C 脂肪烃基常用 R－表示 一价烷基的通式为 nH2n+1－ －表示,一价烷基的通式为 常见烷基的结构和名称 CH3－ 甲基 C2H5－乙基 CH3CH2CH2－ （正）丙基
第二章-烷烃
3.练习:给下列化合物命名
26
Practice
Give the systematic name for the following compounds:
• 2,3-dimethyl-4-propyldecane • 2,3-二甲基-4-丙基癸烷
2,3-dimethyl-5-(2-methylbutyl)decane
♠ 烷烃分子中碳原子为正四面体构型 。四个C-H键长都为 0.109nm，所有键角 ∠ H-C-H都是109.5º。
凯库勒模型
斯陶特模型
29
Hybridizaion of orbitals（轨道的杂化）
♠一个s轨道与3个p轨道杂化，形成4个sp3杂化轨道！ ♠杂化前的轨道数等于杂化后得到的杂化轨道数! ♠1个sp3杂化轨道仍然是一个轨道，最多容纳2个电子。
2,3-二甲基-5-（2-甲基丁基）癸烷
27
总结：烷烃的命名 普通命名法——仅限于简单烷烃
系统命名法 A.选择主链 B.给取代基编号 C.书写名称： （数字）-取代基+主链
区别：
28
2. 3 Configuration of Alkanes（烷烃的构型）
♠ Configuration（构型）是指具有一定构造的分子中原子在 空间的排列状况。
为2878.2 6kJ/mol，异丁烷为2869.8 6kJ/mol。 （异丁烷内能低）
49
B. Pyrolysis（热裂反应）
♠ 在隔绝空气的条件下，烷烃经过高温加热，发生 分子中碳碳键断裂生成小分子化合物。
50
C. Halogenation（烷烃的卤代反应）
甲烷的氯代反应
反应条件： 不加控制时，得到混合物 甲烷过量，主产物为氯甲烷 Cl2大大过量，主产物为四氯化碳 实验现象： 反应需要光照或加热。 反应有引发过程，光照时吸收一个光子可产生几千个氯甲烷 有O2存在时反应延迟，O2消耗后反应正常
第二章-烷烃
CH3 CH2 CH3 CH2 CH CH2 CH CH3 CH2 CH2 CH3
主链：八个碳原子，辛烷
2) 编号：从离取代基最近的一端开始，用阿拉伯数 字1,2,3...将主链碳原子编号. (使取代基的位次最小)
4
5
8
7 6
CH3 CH2
CH3 CH2 CH CH2CH CH3
3 CH2
2 CH2 1 CH3
CH3 CH3 C
CH3
i-Bu t-Bu
• 烷烃分子从形式上去掉两个氢或三个氢原子而剩下 的原子团分别称为亚基、次基。(page 20)
亚基: CH2
CHCH3
C(CH3)2
亚甲基
亚乙基
亚异丙基
CH2 CH2 1, 2-亚乙基
CH2 CH2 CH2 1, 3-亚丙基
次基:
CH
次甲基
CCH3
次乙基
(CH3)3CCH2CH3
键线式
碳干式 C C C C C C
C CCCC
C
3、碳原子和氢原子的类型
• 伯碳原子(一级碳原子, 1o)(primary): 直接与一个碳原子相连 • 仲碳原子(二级碳原子, 2o)(secondary): 直接与两个碳原子相连 • 叔碳原子(三级碳原子, 3o)(tertiary): 直接与三个碳原子相连 • 季碳原子(四级碳原子, 4o)(quaternary): 直接与四个碳原子相连
CH3
碳架异构
构造异构 位置异构
同
官能团异构（包括互变异构）
分
异
(分子式相同，而构造不同)
构
立体异构
构型异构 构象异构
顺反异构 旋光异构
(构造相同，原子在空间排布方式不同)
2、第二章 烷烃
新己烷
(二)系统命名法(IUPAC)
（1）直链烷烃的命名 对于直链烷烃的命名
和普通命名法基本相同，仅不写"正"字。
CH 3 (CH 2 ) 10 CH 3
十二烷
（2）支链烷烃的命名法的步骤： ①选母体（或主链）：选择分子中最长的碳链作 为母体），若有两条或两条以上等长碳链时，应 选择支链最多的一条为母体，根据母体所含碳原 子数目称“某烷”。
400℃
C H4
+
C l2
或
hν， 25℃ 125℃ hν
C H 3C l
氯甲烷
+
HC l
C H4
+
B r2
C H 3Br
溴甲烷
+
HBr
H H
+
Cl C l2
25℃ hν
H
氯代环己烷
+
HC l
烷烃的卤代反应一般难以停留在一取代阶段， 通常得到各卤代烃的混合物。若要得到其中某一产 物，可通过控制甲烷和氯的配料比来实现。例如甲 烷的氯代：
3，3-二甲基-5-乙基庚烷
2，3-二甲基-4-叔丁基辛烷
二甲基二叔丁基甲烷
甲基三异丙基甲烷
请写出下列化合物的结构式。
1、分子式为C5H12，但分子中仅含有一个叔氢 的烷烃。 2、分子式为C6H14，但分子中仅含有伯氢和叔 氢的烷烃。
第三节 烷烃的结构
杂化轨道理论：在形成分子的过程中，由于原子间的 相互影响，若干类型不同而能量相近的原子轨道相互混杂， 重新组合成一组能量相等，成分相同的新轨道，这一过程 称为杂化。经过杂化而形成的新轨道叫做杂化轨道。
2,3,5-三甲基己烷
有机化学课件-2-烷烃
二、同分异构：
定义：分子式相同而结构（或物理或化学性质）不同的现象； 分类：同分异构可分为构造异构和立体异构；
构造异构：分子式相同而构造式不同（构造是指分子中原子的连 接顺序）； 如：CH3CH2OH和CH3OCH3；
构造异构又可分为：碳架异构、碳链异构、官能团异构和位置异 构。
如：环己烷和己烯 （碳架异构）
HHH HH
其立体结构为：
H
C
H
C
C
H
H
H H
C－C（σ键）： 154pm，sp3－sp3； C－H（σ键）： 110pm，sp3－s； 由于所有C原子都采用sp3杂化，所以所有的键角都约在109.5 0；
为了书写方便，碳链可写成折线式， 如己烷可写成：
碳原子上的氢原子可省略，但也可标出；但若标出某个碳原子 上的氢原子，则必须标齐。
如： CH3(CH2)4CH3 正己烷
3. 带有支链的烷烃；
CH3
末端具有 CH3CH 结构的，加“异”，
CH3
末端具有 CH3 C 结构的，加“新”，
CH3
CH3
如：CH3CH CH2CH3 异戊烷
CH3
CH3 C CH2CH3 新己烷
CH3
普通命名法只能命名结构简单的有机物，局限性大；但名称可 直接反映出有机物的结构。
CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2（碳链异构） CH3CH2OH和CH3OCH3 （官能团异构）、 CH3CH2CH=CH2和CH3CH=CHCH3 （位置异构）；
立体异构： 构造式相同而原子在空间的立体位置不同； 可分为： 顺反异构（见第三章“环烷烃”和第六章“烯烃”）
和对映异构（见第四章“对映异构”）。 烷烃只存在构造异构（碳链异构），没有立体异构； 如：
第二章 烷烃
第一条规则：
将各种取代基的连接原子，按原子序数的大小排列， 原子序数大的顺序在前。若为同位素，则质量数高 的顺序在前。
I > Br > Cl > S > P > F > O > N > C > D > H
(secondary)
。
与三个碳原子相连的碳称为叔碳原子，以 3 表示；
(primary)
。
与四个碳原子相连的碳称为季碳原子，以 4 表示；
(quaternary)
我们不难看出，除季碳原子上不连有 氢原子外，其它碳原子都连有氢原子。故 我们把伯、仲、叔碳原子上结合的氢原子 相应的称为伯、仲、叔氢原子。
结构式 沸点（ ℃ ）
CH3CH2CH2CH3
CH3 CH3CHCH3
–0.5 –10.2
很明显，同分异构（构造异构）现象是由于分 子中碳原子的排列方式不同产生的，这种结构上的 差别，在物理性质上必然导致有所不同，如：沸点、 密度等等，但化学性质相似。
烷烃分子中，随碳原子数目的增加，构造异构 体的数目也越多。
子跃迁到(2pz)轨道中，然后四个轨道杂化， 形成4个能量相等的杂化轨道, 即sp3杂化轨
道。
2px 2py 2pz
激发
2s 基态
2px 2py 2pz 2s
激发态
杂化
sp3 sp3 sp3 sp3
2s
2py
2pz
2pz
sp3
sp3
每个sp3 杂化 轨道相当于1/4S成份和3/4P 成份。其空间 取向是指向正四面体的顶点，对称轴之间互成 109。28′。 每个sp3 杂化 轨道在对称轴的一个方向上，这样，可以 更有效地与其它原子轨道重叠，对于成键有利。
有机化学第二章烷烃PPT课件
在硫酸存在下，烷烃发 生磺化反应，生成磺酸。
烷烃的工业应用
燃料
润滑油
烷烃是燃料的主要成分，如汽油、柴 油等。
烷烃可以作为润滑油的成分，起到润 滑和冷却的作用。
化工原料
烷烃可以作为生产醇、醚、酯等化合 物的原料。
04 烷烃的同分异构现象
同分异构体的概念
01
同分异构体是指具有相同分子式 ，但具有不同结构的现象。
和烯烃。
烷基化反应
将一个碳负离子加到另一个碳 基上，生成新的烷烃。
加氢反应
将氢气与不饱和烃反应，生成 饱和烃。
烷烃的分解反应
氧化反应
脱氢反应
水解反应
磺化反应
在氧气存在下，烷烃发 生氧化反应，生成酮、
醛、酸等化合物。
在加热条件下，烷烃发 生脱氢反应，生成烯烃。
在酸性或碱性条件下， 烷烃发生水解反应，生
02
同分异构体可以是碳链异构、官 能团位置异构和官能团异构等。
烷烃的同分异构现象
烷烃的同分异构现象主要表现在碳链 异构上，即相同数目的碳原子通过不 同的方式连接而成。
烷烃的碳链异构可以分为直链烷烃和 支链烷烃两类。
同分异构体的分类
碳链异构
由于碳原子的排列顺序不同而引 起的同分异构现象。
官能团位置异构
烷烃在其他领域的应用
工业润滑油
烷烃具有良好的润滑性能和稳定性，是工业润滑油的重要组分。随着工业技术的发展，对烷烃润滑油的需求也在 不断增加。
高分子材料
烷烃可以作为合成高分子材料的基础原料，如聚乙烯、聚丙烯等塑料，广泛应用于包装、建筑、电子等领域。随 着环保意识的提高，烷烃基高分子材料正朝着可降解、环保的方向发展。
详细描述
第二章 烷烃1(化学)
分子式 CH4 C2H6
C3H8
构造式 H H C H H H H H C C H H H H H H H C C C H H H H
构造简式 CH4 CH3CH3
ห้องสมุดไป่ตู้
CH3CH2CH3
C4H10
C5H12
CnH2n+2
H H H H H C C C C H H H H H H H H H C C C H H H C HH H H H H H H H C C C C CH H H H H H H H H H H C C C C H HH C HH H H H H H C HH H C C C H H H C HH H
CH3 CH3CH2CHCH2CH3
CH3 CH3 CH3CH CHCH3
(2) 衍生物命名法
将所有的烷烃都看作是甲烷分子中氢原子被其它原子团取代后的衍 生物。命名时选一个C为母体，其它为取代基。如前面的两个异 构体 CH3
CH3CH2CHCH2CH3 甲基二乙基甲烷 CH3 CH3 CH3CH CHCH 3 二甲基异丙基甲烷
CH3 CCH2CH3 1' 2' 3' 3-甲基-5-1',1'-二甲基丙基壬烷 CH3CH2CH2CH2CHCH2CHCH2CH3 3-甲基-5-(1,1-二甲基丙基)壬烷 2 1 9 8 7 6 5 4 CH3
CCS命名法和IUPAC命名法的区别：
CH3 CH3CH2CHCHCH2CH3 CH2CH3
系统命名法举例
CH3 CH3 CH3CHCH2CHCHCH3 CH2CH2CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 2,2,4,5－四甲基己烷 2,3,5,5－四甲基己烷 CH3 CH3 2,6,6－三甲基辛烷 3,3,7－三甲基辛烷 CH3CH2 CH CH CH2CH3 H3C CH CH CH3 CH3 CH3
第二章烷烃
11
（一）普通命名法
对于结构较简单的烷烃，常用普通命名法命 名。基本原则是： 1．直连烷烃：正“某”烷。例如： CH3CH2CH2CH3命名为“正丁烷”。 2．含有10个以上碳原子的直链烃，用小写中 文数字表示碳原子的数目。如： CH3(CH2)9CH3命名为“正十一烷”。
12
3．对于含有支链的烷烃，则必须在“某烷” 前面加上一个汉字来区别。在链端第二位碳 原子上连有1个甲基时，称为“异某烷”，在 链端第二位碳原子上连有2个甲基时，称为 “新某烷”。 如：
27
2px 2py 2pz
烷烃碳原子采用sp3杂化，正四面体 结构，键角为109.5°结构如图：
结构式
构造式
28
（二） σ 键的形成及其特性
两个成键原子轨道沿对称轴方向相互重叠 （头碰头”方式重叠 ）而形成的键叫σ 键。
29
30
31
四、烷烃的构象
1．乙烷的构象 构象的定义：当围绕烷烃分子中的C-C σ键旋转时，分子中 的氢原子或烷基在空间的排列方式即分子的立体形象不断 地变化。这种由于围绕C-C键旋转所产生的分子的各种立 体形象称为构象( conformation )。 乙烷有两种典型构象，重叠式和交叉式， 表示形式：纽曼投影式和透视式．
第一种： 正丁烷
8
4、饱和碳原子的类型：
伯碳：-CH3 仲碳：-CH2 叔碳：-CH 季碳： -C
1oC 2oC 3oC 4 oC
伯氢 1oH 仲氢 2oH 叔氢 3oH
注意：氢原子的类型：同碳原子相对应
9
例：
H H C H
1oC
CH3 H C
4oC
H C
2oC
H C H
chapter-2 烷烃(完整)
31
思考题：丙烷有几种典型的构象并画出其典 型构象的纽曼投影式。
CH3 H H H H H
H3CH
H H
H H
交叉式
重叠式
32
画出化合物
的所有典型的构象。
最稳定
最不稳定
33
2.4 烷烃的性质
一、烷烃的物理性质
1. 存在状态
室温下，1~4个C的烷烃为气体，5~16个C的烷烃 为液体，大于16个C的烷烃为固体。 2. 熔点和沸点：随分子量的增大而升高 原因: (1)分子大，接触面积大，范德华力大；
—CH2CH3
CH2 CH2 CH2 SH
乙基
H3C CH2 CH CH3 SH
正丙基
CH3 H3C CH CH2 SH H3C
仲丙基
H3C C CH3 SH H3C
正丁基
仲丁基
CH3
CH2 CH2 CH2 CH2 SH
H3C
CH CH2 CH2 SH
异丁基
叔丁基
正戊基
异戊基
6
碳原子的四种类型：
1 H（伯氢）
原子。
F
7 6 5
CH2 CH 2
4 3 2
Cl CH2 CH3
1
15
H3C CH2 CH 2 CH CH
练习：用系统命名法命名下列烷烃
(1) 2，2-二甲基戊烷 (3)
(2)
3-甲基-4-乙基己烷 2，5，6-三甲基辛烷
(4) 2，7，9-三甲基-6-异丁基十一烷
16
2.3 烷烃的结构
一、甲烷的构型(configuration)
由于sp3杂化碳的轨道夹 角是109.5°，所以烷烃 中的碳链是锯齿形的而 不是直线。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第二章烷烃基本内容和重点要求烷烃的系统命名法（学时）烷烃的结构（学时）烷烃的物理性质及其变化规律（学时）烷烃的化学性质及卤代反应机理（学时）烷烃的构象异构（学时）重点掌握烷烃的系统命名法、烷烃的构象异构、卤化的自由基反应机理及各类自由基的相对稳定性。
2.1烷烃的同系列和同分异构1、烷烃的同系列烷烃的通式：Cn H 2n+2同系列：凡具有同一通式，化学性质相似，物理性质随着碳原子数的增加而有规律的变化，分子式间相差N个CH2的一系列化合物。
同系物：同系列中各化合物的互称。
系差：CH22、烷烃的异构构造：分子中原子互相连接的方式和次序。
同分异构体：分子式相同而构造不同的化合物的互称。
烷烃同分异构体的构造式的书写原则（以C6H14为例）：①先写出最长的碳链。
C—C—C—C—C—C②再写出少一个碳原子的直链，把剩下的一个碳原子当作支链加在主链上并依次变动支链的位置。
③然后写出少两个碳原子的直链，把剩下的两个碳原子当作一个或两个取代基加到主链上，并依次变动支链的位置。
④以此类推……2.2 烷烃的命名1. 烷基的概念1）伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子2）烷基 R-烷基：烷烃分子中去掉一个氢之后剩余的部分（原子团）称为基。
CH 3CH 2CH2CH 3CH3CH 3CH 2CH 3CH 3CH 3CH 2CH 2CH 2CH 3CH 3两价的烷基叫亚基， 2、烷烃的命名 （1）普通命名法用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸十个字分别表示十个 以下碳原子的数目，十个以上的碳原子就用汉字数字（十一、十二、十 三……）表示，用正、异、新等前缀区别同分异构体。
eg ：正戊烷 异戊烷 新戊烷 （2）衍生物命名法CH 3CHCCH 3CH 3CH 2CH 3CH 3CH 3CH 2CCH 3CH 3CH CH 2CH 3CH 3将所有烷烃看作是甲烷的烷基衍生物来命名。
在命名时，选择连有烷基最多的碳原子作为甲烷碳原子，而把与此碳原子相连的基团作为甲烷氢原子的取代基，适用于简单的有机化合物。
甲基乙基仲丁基甲烷 二甲基乙基异丙基甲烷（3）系统命名法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。
其基本精神是体现化合物的系列和结构的特点。
后来由国际纯粹和应用化学联合会（International Union of Pure and Applied Cherristry 简写IUPAC ）作了几次修订，简称为IUPAC 命名法。
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。
如；CH3CH2CH2CH2CH3 普通命名法叫正戊烷，系统命名法叫戊烷。
对于支链烷烃，把它看作是直链烷烃的烷基取代衍生物。
支链烷烃的命名法的步骤：1）选取主链（母体）。
选一个含碳原子数最多的碳链作为主链。
（写出相当于这个主链的直链烷烃的名称）含多取代基时，编号采用“最低次序”原则。
所谓“最低序列”指的是碳链以不同方向编号，得到两种或两种以上的不同编号序列，则顺次比较各系列的不同位次，最先遇到的位次最小者为“最低系列”。
2）主链碳原子的位次编号。
确定主链位次的原则是要使取代基的位次最小。
从距离支链最近的一端开始编号。
位次和取代基名称之间要用“一”连起来，写出母体的名称。
3）如果有几个不同的取代基时，把小的取代基名称写在前面，大的写在后面；如果含有几个相同的取代基时，把它们合并起来，取代基的数目用二、三、四……等表示，写在取代基的前面，其位次必须逐个注明，位次的数字之间要用“，”隔开。
烷基大小的次序：甲基 < 乙基 < 丙基 < 丁基 < 戊基 < 己基.4）当具有相同长度的链可作为主链时，则应选择具有支链数目最多的链作为主链。
5）如果支链上还有取代基时，从与主链相连的碳原子开始，把支链的碳原子依次编号，支链上取代基的位置就由这个编号所得的号数来表示。
这个取代了的支链的名称可放在抬号中，或用带撇的数字来表明支链中的碳原子。
用括号表示：2—甲基—5、5一二（1、1—二甲基丙基）葵烷用带撇的数字表示：2—甲基—5、5一二—1‘、1’—二甲基丙烷葵烷。
有关命名方法可参阅《有机化学命名原则》（1980年版）1、碳原子的四面体构型和SP3杂化甲烷分子中C—H的键长为110pm，HCH的角度为109o28'，四个氢原子正好位于以碳原子为中心的正四面体的四个顶点上。
其它烷烃分子中，C–H和C–C的键长分别为110和154pm，或与此相近，C–C–C的键角在111~113之间，接近四面体所要求的角度。
因此，可以认为烷烃分子中碳原子以SP3杂化轨道相互重叠，生成C–Cσ键，碳原子以SP3杂化轨道与氢原子的1S轨道重叠，生成C–Hσ键。
成键电子云对键轴呈圆柱形对称的键都称为σ键，以σ键相连接的两个原子可以绕对称轴相对旋转而不影响电子云的分布。
键的特点：电子云呈轴对称；具有可旋转性；重叠程度高，键较牢固构象（conformation）: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。
（1）乙烷的构象乙烷分子的两种极限构象是交叉式和重叠式。
通常用以下三种形式表示。
a.交叉构象HHHHHH楔形式透视式纽曼式b.重叠构象HHHH HHH扭转张力：键扭转从最稳定的交叉式构象变成重叠式构象所需克服的力。
扭转能：使构象之间转化所需的能量。
由于不同的构象内能不同，要想彼此互变，必须越过一定的能垒才能完成。
因此，所谓单键的自由旋转并不是完全自由的。
（2）正丁烷的构象选C2-C3σ键为轴，以纽曼式表示：部分重叠邻位交叉全重叠全交叉四种典型构象的能量高低顺序是：全交叉＜邻位交叉＜部分重叠＜全重叠2.4 烷烃的物理性质有机化合物的物理性质通常包括化合物的状态、熔点、沸点、比重、折光率、溶解度、旋光度，这些物理常数是用物理方法测定出来的，可以从化学和物理手册中查出来。
1、物质状态在室温和一个大气压下，C1-C4是气体，C5-C16是液体，C17以上是固体。
2、沸点正烷烃的沸点是随着分子量的增加而有规律升高。
液体沸点的高低决定了分子间引力的大小，分子间引力愈大，使之沸腾就必须提供更多的能量，所以沸点就愈高。
而分子间引力的大小取决了分子结构。
分子间的引力称为范德华引力（静电引力，诱导力和色散力）。
正烷烃的偶极距都等于零。
是非极性分子。
引力是由于色散力所产生的，分子量越大，即碳原子数越多，电子数也越多。
分子间接触面增大，色散力当然也就越大沸点就越高。
色散力只有近距离内才能有效地产生作用，随着距离的增大而减弱。
在分子量相同的烷烃中，含支链的分子中由于支链的阻碍，使分子间靠近接触的程度不如正烷烃。
所以正烷烃的沸点高于它的异构体。
正戊烷 b.p. 36.10C 新戊烷 b.p. 9.50C3、熔点正烷烃的熔点，同系列C1-C3不那么规则，但C4以上的是随着碳原子数的增加而升高。
不过，其中偶数的升高多一些，以至含奇数和含偶数的碳原子的烷烃各构成一条熔点曲线，偶数在上，奇数在下。
解释：在晶体中，分子间的作用力不仅取决于分子的大小，而且取决于警惕中碳链的空间排布情况。
排列紧密（分子间的色散力就大）熔点就高。
在共价化合物晶格中的质点是分子，偶数碳的烷烃具有较高的对称性，使碳链之间的排列比奇数的紧密（分子间的色散力大）。
所以。
含偶数的烷烃的熔点比奇数的升高就多一些。
正戊烷 m.p. –1290C 新戊烷 m.p. –16.60C3、比重正烷烃的比重是随着碳原子的数目增加逐渐有所增大，二十烷以下的按近于0.78。
这也与分子间引力有关，分子间引力增大，分子间的距离相应减小，比重则增大。
4、溶解度：烷烃不容与水，能溶于某些有机溶剂，尤其是烃类中。
“相似相溶”，结构相似，分子间的引力相似，就能很好溶解。
2、5 烷烃的化学性质烷烃的化学性质很不活泼。
在常温常压下，烷烃与强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂等都不易起反应，在有机反应中常用来作溶剂，但烷烃的这种稳定性也是相对的，在一定的条件下，如在适当的温度或压力及催化剂存在的条件下，烷烃也可以和一些试剂起反应，烷烃的主要反应有：1、卤代反应烷烃的氢原子可被卤素取代，生成卤代烃，并放出卤化氢。
这种取代反应称为卤代反应。
氟、氯、溴、碘与烷烃反应生成一卤和多卤代烷，其反应活性为：F2> Cl2> Br2，碘通常不反应。
除氟外，在常温和黑暗中不发生或极少发生卤代反应，但在紫外光漫射或高温下，氯和溴易发生反应。
有时甚至剧烈到爆炸的程度。
1）氯代反应：甲烷的氯代反应较难停留在一氯代甲烷阶段。
但控制一定的反应条件和原料的用量比，可以使其中一种氯代烷为主要产品。
碳链较长的烷烃氯代时，反应可以在分子中不同的碳原子上取代不同的氢，得到各种氯代烃。
每个氢原子的相对活性为：仲氢/伯氢=（57/2）/（43/6）=4/1这就是说仲氢和伯氢的相对活性为4：1。
叔氢与伯氢的相对活性：叔氢/伯氢=（36.1/1）/（64/9）=（5.1/1）实践结果表明,叔、仲、伯氢在室温时的相对活性位5：4：1，即每个伯、仲、叔氢被氯取代生成相应氯代烷底相对比例。
这说明，烷烃的氯代，在室温下有选择性。
溴代反应2）溴代反应中，也遵循叔氢〉仲氢〉伯氢的反应活性，相对活性为1600：82：1。
溴的选择性比氯强，这是什么道理呢？这可用卤原子的活泼性来说明，因为氯原子较活泼，又有能力夺取烷烃中的各种氢原子而成为HCL 。
溴原子不活泼，绝大部分只能夺取较活泼的氢（3o H或4o H）。
3）卤代反应机理实验证明，甲烷的卤代反应机理为游离基链反应，这种反应的特点是反应过程中形成一个活泼的原子或游离基。
其反应过程如下：（1）链引发: 在光照或加热至250—400度时，氯分子吸收光能而发生共价键的均裂，产生两个氯原子游离基，使反应引发。
Cl22Cl•（2）链增长：氯原子游离基能量高，反应性能活泼。
当它与体系中浓度很高的甲烷分子碰撞时，从甲烷分子中夺取一个氢原子，结果生成了氯化氢分子和一个新的游离基——甲基游离基。
Cl•+ CH4HCl + CH3•甲基游离基与体系中的氯分子碰撞,生成一氯甲烷和氯原子游离基.CH3• + Cl2CH3Cl + Cl•反应一步又一步地传递下去，所以称为链反应。
CH3Cl + Cl• CH2Cl• + HCl3CH2Cl• + Cl2CH2Cl2+ Cl•（3）链终止：随着反应的进行，甲烷迅速消耗，游离基的浓度不断增加，hυ燃烧： +CO2RH O 2+H O 2 催化氧化： R-R'+O 2催化剂ROH +R'OH 游离基与游离基之间发生碰撞结合生成分子的机会就会增加。