有机化学 第二章 烷烃A

四 饱和烃的偶极矩
五 溶解度
烷烃不溶于水，溶于非极性溶剂, 相似相溶
六、 烷烃的化学性质
一 总体特点 1. 稳定。对强酸，强碱，强氧化剂，强还原剂都 不发生反应。 2. 烷烃的多数反应都是通过自由基机理进行的。
1. 氧化 甲烷的氧化：
CnH2n+2 +(3n+1/2)O2 = n CO2+( n+1 ) H2O + ΔHc ΔHc = H产物 + H原料
第二章
烷
烃
（一）重点 1．烷烃的系统命名及同分异构现象； 2．烷烃的结构与相应的物理性质如熔点、 沸点、溶解度等之间的关系； 3．烷烃的构象：透视式和纽曼投影式的写 法及各构象之间的能量关系； 4．烷烃卤化的自由基反应机理及各类自由 基的相对稳定性。
（二）难点
1．烷烃卤化的自由基反应机理 反应机理： 1）链的引发； 2）链的增长； 3）链的终 止。 2．烷烃的构象：透视式和纽曼式的写法及 各构象之间的能量关系。
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C C
3．伯、仲、叔和季碳原子
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。
1o H 2 oH 3 oH
1oC 2 oC 3 oC 4oC
(伯) (仲) (叔) (季)
练 习
二、 烷烃的命名法
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
1
2 6
3 5
4
4
5 3
6 2
7 1
实 例 三
7
CH3CH2CH
引 言
只含碳和氢两种元素的化合物称碳氢化合物， 简称烃。烃是最简单的有机化合物，其它的有机 化合物都可以看作是烃的衍生物。烃可分为开链 烃及环烃。开链烃又可分为饱和烃和不饱和烃二 类。这一章讨论饱和烃，即烷烃。
烷烃分子中碳原子以单键相互成键，其余的价 键完全与氢原子相连，分子中氢的含量已达最高 限度，因此是饱和烃。
3．烷烃分子的形成 烷烃分子中，每个碳原子均是sp3 杂化的， 其中碳原子与碳原子之间各以一个sp3杂化轨道 重叠形成C-C 键，剩下的未有成键的sp3轨道再 分别与氢原子的1s轨道重叠形成C-H键，即 C-
C键：sp3-- sp3；C-H键：sp3—s 。这样，便
构成了丰富多彩的烷烃分子。
σ键的定义
扭转张力 非稳定构象具有恢复成稳 定构象的力量； 转动能垒 分子由一个稳定的交叉式构 象转为一个不稳定的重叠式 构象所必须的最低能量。 （25°时转速达1011次/秒）
2. 丙烷的构象 烷烃的下一个化合物是丙烷 C3H8 :
CH3 H H H H H
H3CH
H H
H H
交叉式
重叠式
ΔE=4+4+5.3=13.3KJ· -1 mol 丙烷只有二种极限构象，一种是重叠式构象，另 一种是交叉式构象。二种构象的能差13.3kJ· -1。 mol
3．系统命名法
例：
烷基的命名:
H3C CH3 CH3CH2 CH3CH2CH2 H3C
甲基
CH3CH2CH2CH2
乙基
正丙基
CH3CH2CH CH3
异丙基
H3C CH CH2 H3C
正丁基 (n)
二级丁基 （sec or3 H3C
CH3 C CH3 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。
2,3,5-三甲基-4-丙基庚烷
4 CH 3 2 1 CH CH CH CH 3 3 CH 3 CH 35' 2 CH 2' CH 2CH 3 6' 7'
3）主链碳原子的位次编号 位次原则：有几种编号的可能时，小取代基
写前面，大取代基写后面，同者合并。例，
CH 3 1 2 3 4 5 6 H 3C C CH CH 2 CH 2 CH 3 CH 3 CH 2CH 3
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
H H
2, 4, 6 是不稳定构象，
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
H3C
CH2CH2CH CH2CH2 CH3 CH(CH3)2 4-丙基庚烷
三、 烷烃的构型
1．碳原子的四面体概念及分子模型
构型：指具有一定构造的分子中原子在空间的排列 状况。
2．碳原子的SP3杂化
C: 1S2.2S2.2Px.2Py
轨道杂化后，不再是原来的轨道，而是一种含有原 来不同轨道成分的新轨道.
英文命名: 4-isobutyl-2,5-dimethylheptane;或 2,5-dimethyl-4-(2-methylpropyl)heptane
课上练习
下列烷烃的系统命名中，哪些应予改正？
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 CH3 H3C CH2 CH CH CH3 CH3 3，4-二甲基戊烷
支链烷烃命名步骤 1）选取主链：以碳原子数最多的碳链为主链, 把 支链当作取代基，并使取代基的位次为最小。
H3C
CH2 CH CH CH2 CH2 CH3 CH3 CH3
3, 4-二甲基庚烷
2）当一个分子具有相同长度的链可以作为主链时， 选择顺序为：
具有侧链数目数多的链
为主链，例：
7 6 5 H3C CH 2 CH
直链烷烃每增加一个CH2，燃烧热平均约增加 659 kJ / mol，含同数C原子的烷烃异构体中，直链 越多，燃烧热越小。
2．热裂
烷烃的裂解反应属自由基反应，反应在没有氧气及 高温下进行，这种在高温及没有氧气的条件下发生 键断裂的反应称热裂反应。
例：
CH 3 CH 2 CH 3 CH 3 CH 2 CH 3 CH 3 CH 2 CH 3 CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 CH 2 CH 3 CH 3 CH 3 H
2-甲基-5,5’-二（1,1-二甲基丙基）癸烷 （或带撇的数字）
实 例
1 8
2 7
3 6
4 5
5 4
6
7 2
8 1
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 C HH 3
H C H 3
H
H H H
H C H 3
H
H H
H C H 3
H H
H C H 3
H H HC H 3
HC H 3
H C3 H
H C3 H
H H H
HH
H H
H
H
HH H
φ=0º ,360º 全重叠式 顺叠±sp
φ=60° 顺交叉式 顺错+sc
φ=120° φ=180° φ=240° φ=300° 部分重叠式 反交叉式 部分重叠式 顺交叉式 反错+ac 反叠±ap 反错-ac 顺错-sc
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
2．衍生物命名法
以甲烷为母体，命名时，选择烷基最多的 碳原子作为母体甲烷的碳原子。
甲基CH3- (Me) methane 异丙基 (i-Pr) 乙基CH3CH2- ( Et ) ethane 亚甲基 丙基CH3CH2CH2- ( n-Pr ) propane 次甲基
丁基 (n-Bu, butane)
折光率(n) 旋光度[α]λ t 密度（D） 溶解度 偶极矩（μ） μ=qd 光谱特征
一 熔点
取决于分子间的作用力和晶格堆积的密集度。
烷烃熔点的特点 （1） 随相对分子质量增大 而增大。 （2）分子结构对称性越好，其 熔点越高。因此偶数碳的直链 烷烃高于奇数碳的直链烷烃， 甲烷高于丙烷，新戊烷高于戊 烷。 （如右图）。 （3）相对分子质量相同的烷 烃，叉链增多，熔点下降。