有机化学【烷烃】

例：
21
CH2CH3 | CH3CHCH2CHCH2CH3 3 4 5|
CH2CH2CH3
6 78
3-甲基-5-乙基辛烷
系统命名法命名直链烷烃时，与习惯 命名法基本相同，但无须“正”字。
例：
C3 C H H 2 C H 2 C H 2 C3H
戊烷——系统命名
正戊烷——习惯命名
系统命名的基本原则：（支链烷烃）
例：
11 10 9
CH3 CH CH2 CH3
CH3
8
CH
C7
654
CH2CH2CH2
CH3 CH3
3
21
CH CH CH3
CH3 CH3
• 2，3，7，7，8，10-六甲基十一烷
• （而不是 2，4，5，5，9，10-六甲基十一烷）
（C）将取代基的名称写在主链名称之前，取 代基的位次用主链上碳原子的编号表示，写 在取代基名称之前，两者之间用半字线“-” 相连。当含有几个不同的取代基时，取代基 排列的顺序，按“次序规则”所规定的“较 优”基团后列出（简单的基团在前，复杂的 基团在后）。当含有几个相同的取代基时， 相同基团合并，用二、三、四……表示其数 目，并逐个标明其所在位次，位次号之间用 逗号“，”分开。
第二章 烷 烃 (alkane)
烃(hydrocarbon)的定义:
分子中只含有碳(carbon)和氢 (hydrogen)两种元素的有机化合物叫做 碳氢化合物，简称烃。
其它有机化合物可以看作是烃的衍 生物，所以烃是有机化合物的“母体”。
开链烃 (脂肪烃)
饱和烃(烷烃) 如 CH3－CH3 烯烃 如 CH2＝CH2
色散力示意图:
烷烃的状态
烷烃属于非极性分子，分子间只 有 微 弱 的 色 散 力 ， 在 室 温 （ 25℃ ） 和 0.1MPa下，
C1~C4的烷烃为气态（gas）； C5~C16的烷烃为液态（liquid）； C17以上的烷烃为固态（solid）。
1．沸点（boiling point）
1、随着碳原子数的递增，沸点依次升高。
(1)普通命名法： 例： C3 C H H 2 C H 2 C H 2 C3（H 正戊烷）
CH 3 CHC H2CH3
CH 3
（异戊烷）
CH 3 CH 3 C CH 2 H
CH 3
（新戊烷）
普通命名法基本原则:
普通命名法亦称习惯命名法。碳原子数在
十以内，分别用甲、乙、丙、丁、戊、己、 庚、辛、壬、癸表示碳原子的数目，十个碳 原子以上则以十一、十二……数目字表示。 以“正”、“异”、“新”等前缀区别不同 的构造异构体。“正”代表直链烷烃；“异” 指仅在一末端具有(CH3)2CH－构造而无其它 支链的烷烃；“新”专指具有(CH3)3C－构造 的含五、六个碳原子的烷烃。
构造异构：因分子中原子的连结次序不同或 者键合性质不同而引起的异构。
正丁烷和异丁烷的这种构造异构是由于 碳骨架不同引起的，故又称碳架异构。烷烃 的构造异构均属于碳架异构。
例如，C7H16有9个构造异构体，C8H18 有18个构造异构体。
问题:
C6H14有多少个构造异构体？ 写出其结构简式和键线式。
CH3CH2CH2_ CH CH2 CH CH2CH2CH2CH3
CH3 CH
CH2
CH3
CH2
CH3
6-丙基-4-异丙基癸烷
命名练习:
1C (. H 3 ) C 2 H C H C 2 H C 2C (H 3 ) 3
2.
3.
1 2 34 56 7 8 9
CH3CH2C CH HC 2H21C CH HC C 2H H22C C 3H H23CH2CH3 CH3 CH2CH3
用透视式表示乙烷的构象 乙烷分子的纽曼投影式
锯架式
Newman
极限构象
乙烷交叉式构象与重叠式构象的能量分析
H
H
每个C-H、C-H
H
重叠的能量约
为4 KJ mol-1
H
C-H 键长 C-C 键长
键角 两面角 两氢相距
0.110 nm 0.154 nm 109.5o 0o 0.229 nm
0.110 nm 0.154 nm 109.5o 60o 0.250 nm
含有四个或四个以上碳原子的烷烃 不止一种构造。例如：
CH3－CH2－CH2－CH3 CH3－CCHH3－CH3
正丁烷
异丁烷
（沸点：－0.5℃） （沸点：－11.7℃）
构造异构、碳架异构： 正丁烷和异丁烷属于同分异构体。正丁
烷和异丁烷这种同分异构体，是由于分子内 原子间互相连接的顺序不同造成的（即不同 构造(constitution)引起的），称为构造异构 体（constitutional isomers） 。
优势构象（能量最低的稳定构象称为优势构象）
问题： (1) 在常温下能否将重叠式与交叉式构象分 离?为什么？
(2) 试画出丙烷的极限构象。
2．丁烷的构象
对位交叉式 部分重叠式 邻位交叉式 全重叠式
（优势构象）
试分析丁烷不同构象的稳定性。
五、烷烃的物理性质
外观：
物理性质 状态，颜色，气味
物理常数： 沸点（b.p.) 熔点（m.p.)
2．烷基的名称：
烷基常用R－表示，其通式为CnH2n+1－
CH3－
CH3CH2－
CH3CH2CH2－
甲基
乙基
(正)丙基
CH3CHCH3 CH3CH2CH2CH2－ CH3CHCH2CH3
|
|
异丙基
(正)丁基
仲丁基
(CH3)2CHCH2－ (CH3)3C－ (CH3)3CCH2－
异丁基
叔丁基
新戊基
3．烷烃的命名：
当二个氢原子的间距少于0.240 nm （即 二个氢原子的半径和）时，氢原子之间会产 生排斥力，从而使分子内能增高，所以重叠 式比交叉式内能高。
两氢离距相比:
0.250 nm > 0.240 nm > 0.229 nm
能量差别:
E重叠 > E交叉 E=12.6KJ•mol-1
乙烷不同构象的能量变化曲线
例： CH3CH2CH2CH2CH2CH3 （正己烷）
CH3CHCH2CH2CH3 CH3
CH3 CH3—C—CH2 CH3
CH3
（异己烷） （新己烷）
(2)系统命名法：
我国现在使用的有机化合物系统命 名法是参考国际纯粹和应用化学联合会
(International Union of Pure and Applied Chemistry 简称IUPAC)制定的 命名原则，并结合我国的文字特点于1960 年制定，1980年由中国化学会加以增减修 订的《有机化学命名原则》。
如果含有几个不同取代基时，取代基 排列的顺序，是将“次序规则” 所规定的 “较优”基团列在后面。
•几种烃基的优先次序为:
•(CH3)3C—> (CH3)2CH— > CH3CH2CH2— > CH3CH2— > CH3—
例：
CH3 CH CH2 CH CH2 CH3
CH3
CH2CH3
2-甲基-4-乙基己烷
乙烷的球棒模型(a)和比例模型(b)
(a)
(b)
碳的价键分布呈四面体型，而且碳碳单键 可以自由旋转，所以三个碳以上烷烃分子中的 碳链不是像构造式那样表示的直线型，而是以 如下锯齿形或其它可能的形式存在。
C
C
C
C
C
CCCC NhomakorabeaC
C
C
C
C
C
C C
C
C
C
C
C
C
C
C C
四、烷烃的构象
构象(conformation)定义:
2、碳原子数相同时，支链越多，沸点越低。
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。 （非极性，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、支链多、沸点低。 （支链多，分子不易接近）
问题： 正戊烷、异戊烷、新戊烷中， 沸点最高的是（ ）； 最低的是（ ）。为什么？
（A）从烷烃的构造式中选取最长的连 续碳链作为主链，支链作为取代基。当 含有不止一个相等的最长碳链可供选择 时，一般选取包含支链最多的最长碳链 作为主链。根据主链所含碳原子数称为 “某”烷。
例：
1
CH3CH2CH2_ CH_CH2CH3 CH_CH3
CH3
CH3CH2CH2_ CH2_CH2CH3
名称 分子式 构造式的简写式
甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷
CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12
CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3(CH2)2CH3 CH3(CH2)3CH3
烷烃的通式与同系列:
烷烃的分子式都符合通式： CnH2n+2，两个烷烃分子式之间总是相差 一个或几个CH2。在组成上相差一个或 多个CH2，且结构和性质相似的一系列 化合物称为同系列。同系列中的各化合 物互称为同系物。同系列中，相邻的两 个分子式的差值CH2称为系差。
3 -乙基-5 -(1 -乙基丙基)壬烷
英文命名简介:
甲烷 乙烷 丙烷 丁烷
methane ethane propane butane
正丁烷 n-propane
异丁烷 i-propane
甲基 乙基 丙基 丁基
methyl(Me) ethyl(Et) propyl(Pr) butyl(Bu)
正丁基 异丁基 仲丁基 叔丁基
二、烷烃的命名
1．碳原子与氢原子的类型：