第二章 开链烃(烷烃)

CH3
CH3
H C
CH3 CH3
H
H
H H CH3 C CH3
CH3
H
H
H
H
C
·
·
H
H H
H
H
·
C
·
·
H
完 全 重 叠 式 构 象
H CH3
部 分 重 叠 式 构 象
完全重叠式构象（最不稳定）
能 量
部分重叠式构象
18.4~25.5 kJ/mol
14.2 kJ/mol
3.4 kJ/mol
邻位交叉式构象
CH3CHCH3 CH3
CH4、CH3CH3、
CH3CH2CH3 有2个
无异构体
CH3CH2CH2CH3
戊烷呢？ 己烷呢？
CH3CH2CH2CH2CH3 正戊烷 CH3CHCH2CH3 CH3 CH3 CH3 C CH3 CH3 异戊烷
新戊烷
4º 碳， 或季碳
CH3
CH3
3º 碳， 或叔碳
2) 卤代反应
1) 氧化反应（燃烧）
CH4 + O2
燃烧
CO2↑ + H2O
2. 化学性质
烷烃分子中所有的键都是 σ 键，因而化 学性质比较稳定，与强酸、强碱、强氧化剂、 还原剂、金属钠等都不能反应。
1) 氧化反应（燃烧）
2) 卤代反应
2) 卤代反应 CH4 + 2Cl2
光照 hν
CH3Cl + HCl
（次序规则）
CH3CHCH2CH2CHCH3 2 3 5 6 4 1 CH3 Cl
两边编号均满足最低系列原则。但Cl的原子 序数比C大，是较优基团；较优基团置后（次 序规则），即编号在后
6
5
4
3
2
1
2-甲基-- 5-氯己烷
对比
Cl 最低序列原则 3 2 CH3CH2CH2CHCHCH3 5 4 CH3 3
1) 沸点 (b.p.)
2) 熔点 (m.p.)
C ↑ m.p.↑
3) 水溶性
不溶于水和极性溶剂，而溶于极性小的有机溶剂
四、烷烃的性质
1. 物理性质 2. 化学性质
2. 化学性质
烷烃分子中所有的键都是 σ 键，因而化 学性质比较稳定，与强酸、强碱、强氧化剂、 还原剂、金属钠等都不能反应。
1) 氧化反应（燃烧）
2
1
3
CH3
1’ CHCH3 2’ CHCH3 3’ CH3
2-5-1’ , 2’-二甲基丙基壬
开链烃
第一节
烷烃
一、概述 二、烷烃的命名 三、烷烃的构象 四、烷烃的性质
（一）烷烃的结构: 碳原子采取sp3杂化
头碰头重叠形成s键
109.5
o
甲 烷 的 形 成 与 结 构
对位交叉式构象（最稳定，占优势构象）
丁烷分子中各种构象的位能变化曲线
小结
1. 各种构象在常温下都可自由旋转，无须经过化 学变化。 但从正丁烷 异丁烷，原子的连接方式 改变了，即构造发生了改变，需经过化学反应 才能进行。 2. 构象在常温下不能分离，只有在很低温度下才 可以分离。 3. 构象是空间异构现象，是立体化学的一部分， 是有机化合物结构的重要因素之一。它的重要 性将在糖的部分表现出来。糖的稳定性与构象 有关。
b) 对于同一烷烃与相同卤素反应的活性： 叔氢 > 仲氢 > 伯氢 > CH4 这可从自由基稳定性比较得到解释
速度决 定步骤
X· A +
A· HX +
A: CH3CH2CHCH3 CH3
速度决 定步骤
X· A +
A· HX +
CH2CH3 CH3 C • CH3
CHCH3 CH3 CH CH3
CH2CH2 •
取 代 基 位 次
3-甲基-5-乙基辛烷
读 作 ： 位
连 字 符 基 名
母 体 名
（最低系列原则） 例2 CH3-CH2-CH—CH-CH2-CH3 CH3-CH CH-CH3 CH3 CH3
2,5-二甲基-3,4-二乙基己烷 2,5-甲基-3,4二乙基己烷 2,5-2甲基 3,4-2乙基己烷
例题3
H
0.109nm
H H
C
109。28'
H
乙 烷 分 子 的 形 成
s键: 旋转不影响轨道重叠程度， 即s键可沿键轴“自由”转动；重 叠程度大,稳定性高;键的极化度小。
头碰头重叠形成C－Cσ键
构象(conformation) 因单键旋转而使分子中原 子或基团在空间产生不同的排 列形象称为构象。每一种空间 排列形象就是一种构象 (conformation)。
（二）系统命名法
关键是如何确定主链和处理取代基的位置
分为三步：一选二编三配基。 1. 定主链：最长碳链，取代最多
2. 编号：位次最低(最低系列原则)
3. 配基：先小后大(次序规则：优先基团后
编号、后列出)) 同基合并
8 例1 CH3-CH2
3 2 1 5 CH2-CH-CH2 -CH-CH2-CH3 CH2 CH3 CH3
Cl· CH4 + CH3· Cl :Cl + CH3Cl + Cl·
CH3· HCl + CH3Cl + Cl· HCl + · 2Cl CH CH2Cl2 + Cl·
· 2Cl + Cl2 CH
c) 链终止
………………………………………………
………………………………………………
Cl· Cl· + CH3· Cl· +
（稳定构象或占优势构象） 交叉式构象
乙烷分子中各种构象的位能变化曲线
三、烷烃的构象
构象：由于单键旋转而使原子或原子团在空 间表现的不同的形象
1. 乙烷的构象
2. 丁烷的构象
2. 丁烷的构象
CH3CH2CH2CH3 可以看作是CH3CH3分 子中两边碳端的氢分别被– CH3取代了 单键的旋转（包括C – C单键和C – H单键） 也会产生无数的构象。 C – C单键旋转产生的构象中，有四种是典型 构象。
+ CH2Cl2
+ CHCl3
+ CCl4
通过控制一定的反应条件和原料的用量比，可以使其中 一种氯代物成为主要的产品。比如： 400~450℃, 甲烷:氯气=10:1，主要生成一氯甲烷。 400℃左右, 甲烷:氯=0.263:1，主要生成四氯化碳。
含有不同类型H的烷烃氯代时，可得到不同的氯代烃.
光，25℃
开链烃
烃：只由碳氢两种元素组成的有机化合物
饱和烃——烷烃 开链烃 烯烃 不饱和烃 炔烃
烃 脂环烃
环状烃 芳香烃 环烷烃 环烯烃
开链烃
第二章
烷烃
一、概述 二、烷烃的命名 三、烷烃的构象 四、烷烃的性质
一、概述
烷烃的来源和用途 2. 烷烃的通式与同分异构体
1.
通式和同系列 烷烃的通式：CnH2n+2 同系列（homologous series）：具有同一分 子通式和相同结构特征的一系列化合物 同系物（homolog）：同系列中的化合物互称 为同系物 同系物具有相似的化学性质，但反应速率往往 有较大的差异；物理性质一般随碳原子数的增加而 呈现规律性变化。同系列中的第一个化合物往往具 有明显的特性。
3-甲基-2-氯己烷
较优基团写在后边
对主链上的取代基编号定位
首先应符合最低系列原则 其次在满足最低系列原则的前提下， 应满足次序规则：较优基团置后
编号在后 较优基团置后 命名时总写在后
较优基团的决定：
a) 原子序数大的为较优基团 b) 原子序数相同时采用外推法 c) 遇到双键和三键的情况
CH3CH2 乙基 CH3CH2CH2 正丙基 （较优基团） CH3CH2CH2 正丙基
CH3CHCH3 异丙基 （较优基团）
CH3
HO
（较优基团）
—C N
看成一个C：N, N, N
* —CH= CH2
看成一个*C：H, C, C
例题4
5 6 4 7 8 9 CH3CHCH2CH2CHCH2CH2CH2CH3
丁烷的对位交叉式构象
丁烷的邻位交叉式构象
C H
·
H H H
C H
·
CH3 CH 3
·
·
CH3 H
H H
CH3
H
C
·
H CH3 H H H H H
CH3
对 位 交 叉 式 构 象
占最 优稳 势定 构构 象象 ，
C
·
H
CH3
CH3
邻 位 交 叉 式 构 象
丁烷的完全重叠式构象
丁烷的部分重叠式构象
•当烃分子中含有不同类型的氢时，会出现不同的烃基。
CH3 甲基 • CH4 CH3CH2 乙基 • CH3CH3
• CH3CH2CH3
CH3CH2CH2
正丙基
CH3CHCH3 异丙基
• CH3CHCH3
CH3
CH3CCH3 叔丁基 CH3
开链烃
第一节
烷烃
一、概述 二、烷烃的命名 三、烷烃的构象 四、烷烃的性质
Cl2 CH3Cl + Cl·
自 由 基 消 失
B. 反应活性的解释
a) 对于同一烷烃，F2 > Cl2 > Br2 > I2
速 度 决 Cl· CH4 + Br· CH4 + I·+ CH4 定 步 CH3· + CH3· + CH3· + 骤 HCl HBr HI 活化能 kJ/mol 4