烷烃的性质

氯化钠的溶剂比
• 烷烃不溶于水，而易溶于四氯化碳—“结构相似者相溶”
2.6 烷烃的化学性质
• 烷烃为不活泼有机物。石油醚（C5~C6的烷烃）,汽油， 煤油等作为溶剂;凡士林（C18~C34的烷烃）润滑剂. 2.6.1 氧化反应 • 燃烧:
•高级脂肪酸:
条件:催化剂KMnO4,MnO2或脂肪酸锰.120℃,1.5~3MPa
(2)带有支链的烷烃
•选择主链 ——把构造式中连续的最长碳链--作为母
体称为某烷 . 若最长碳链不止一条 , 选择其中含较多支 链的为主链. 例 1：
最长连续碳链有八个碳原子,该化合物母体的名称为辛烷
例 2：
六个碳的主链上有四个取代基
六个碳的主链上有两个取代基
带有支链的烷烃编号:
按最接近取带基的一端开始将主链碳原子用阿拉伯 数字1,2,3...编号. (使取代基的位次最小)
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.
2.4烷烃的构象
2.4.1乙烷的构象 乙烷分子中两个甲基围绕碳碳 σ键旋转时，其氢原子在空间的相对位置将不断 改变，形成无数个不同的空间排列方式，这种通 过单键旋转而引起不同的排列方式叫构象，它们 互为构象异构体或称旋转异构体。 表示方法如下：
正戊烷
二、衍生物命名法
H CH3-C-CH3 CH3 异丁烷 三甲基甲烷 H CH3-C-CH2CH3 CH3 异戊烷 二甲基乙基甲烷 CH3 CH3-C-CH3 CH3 新戊烷 四甲基甲烷
三. 系统命名法(IUPAC)
(1) 直链烷烃按碳原子数命名
• 10以内：依次用天干:甲乙丙丁戊己庚辛壬癸(gui) . • 10以上：用中文数字:十一....烷.
与伯,仲,叔碳原子相连的H原子,分别称为 伯,仲,叔H原子 如：
(5)烷基
—— 烷烃去掉一个氢原子后的原子团 . 常用 R-，或 (CnH2n+1-)表示,所以烷烃又可用通式RH表示. • 正烷基 :对去掉一个直链烷烃末端氢原子所得的原 子团.命名时“正”字常用n-代表. •甲基,乙基; •正丙基CH3CH2CH2-: n-丙基 • 仲烷基 :去掉一个仲氢原子所得的烷基. 用“sec-”表示. • 仲丁基 CH3CH2CH- , sec-丁基 CH3
• 异烷基: 而 CH3CH(CH2) n- (n0) 型的烷基叫异烷基 CH3 用“iso-”表示. •iso-异丙基 •iso-异戊基 CH3CHCH2CH2CH3 • 叔烷基: 去掉一个叔氢原子所得的烷基. 用“t-”或“tert-”表示. CH3 叔丁基: CH3-Ct-丁基 CH3
•叔戊基:
有机化学 Organic Chemistry 第二章 烷 烃
第二章
(一) 烃的定义
烷烃 (Alkane )
• 分子中只含有C、H两种元素的有机化合物叫 碳氢化合物,简称烃.
(二) 烃的分类: (1)开链烃(链烃),又叫脂肪烃. 可分为:烷烃 、烯烃 、二烯烃 、炔烃等 (2)闭链烃(环烃). 又分为:脂环烃和芳香烃两类.
Undecane (十一烷)
Dodecane (十二烷)
CH3(CH2)9CH3
CH3(CH2)10CH3
(2)烷烃的通式 —— 直链烷烃分子中，一个或几
个 -CH2- 基团（亚甲基）连成碳链，碳链的两端再连 有两个氢原子，因此直链烷烃的通式可写为:
H ( CH2 )n H 或： CnH2n+2 • 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：
CH3CH3CH2CH3CH2CH2(CH3)2CHCH3CH2CH2CH2CH3CH2CHCH3
Me Et n-Pr i-Pr n-Bu sec-Bu


异丁基—— iso-Butyl
叔丁基—— tert-Butyl
(CH3)2CHCH2(CH3)3C-
i-Bu
tert-Bu
常用基团的英文简写
Me—甲基； Et—乙基；Pr—丙基；i-Pr—异丙基；
其中C10~C20的脂肪酸可代替天然油脂制取肥皂. 2.6.2 异构化反应
2.6.3 裂化反应
•裂化——在高温下使烷烃分子发生裂解的过程。
CH3CH2CH2CH3混合物 (较低级的烯，烷，H2)
•热裂化反应——通常在5MPa及500~600℃下进行的裂
化反应。
•催化裂化 —— 在催化剂存在下的裂化 . 碳链断裂的同
n-Bu—正丁基；t-Bu—叔丁基（三级丁基）； Ar—芳基；Ph—苯基；Ac—乙酰基；R—烷基
2.2 烷烃的命名
一. 习惯命名法
•最早根据碳原子数命名：甲烷,乙烷,丙烷..... • 支链烷（异构体） CH3 CH3CHCH2CH3 异戊烷 CH3 CH3-C-CH3 CH3 新戊烷
CH3CH2CH2CH2CH3
H-(-CH2-)n-H
•同系物—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 称同系物. （表2-1中的化合物都是烷烃同系列中的同系物）
•系差—同系列相邻的两个分子式的差值 CH2 称为系差.
(4)烷烃中碳原子的分类:
•伯碳原子(第一碳原子),用“1º ”表示； • 仲碳原子(第二碳原子),用“2º ”表示； • 叔碳原子(第三碳原子),用“3º ”表示； • 季碳原子(第四碳原子),用“4º ”表示。
•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:
•同数碳原子的构造异构体中，分子的支链越多，则 沸点越低。 例如： 正丁烷的沸点：- 0.5℃ 异丁烷的沸点：- 11.7℃
(2)熔点
• 基本上随分子量 的增加而增加。 （奇数和偶数碳） • 烷烃的熔点变化： 是因为晶体分子 间的作用力不仅 直链烷烃的熔点与分子中所含碳原 子数目的关系 取决于分子的大 小，也取决于他们在晶格中的排列。 分子的对称性增加，它们在晶格中的排列越紧 密，熔点也越高。
重叠式
交叉式
H
锯 架 式
H
H
H
H
伞 式
H H H
HH
H H H
H
H H
H H
H
钮 曼 式
H
在重叠式中两个碳上氢原子间距为229pm(小于两个氢原 子的半经之和240pm)相互间排斥，能量高。 在交叉式中，两个氢原子的间距为250pm，交叉式能量 最低，两者能差约为12KJ/mol，能量图如下：
c: 相同的取代基可以合并，但应在基团名称之前写明位 次和数目，数目用二，三，四.....表示. d:位次数字之间须用逗号“,”隔开，位次与基名之间需 用短线“-”相隔。最后一个基名和母体名称直接相连。
例1:
CH2CH3 CH3CHCH2CHCH2CH3 CH2CH2CH3 (注意编号)
1
取代基: 3-甲基 5-乙基 3-甲基-5-乙基辛烷 5-ethyl-3-methyloctane 取代基: 2,5-二甲基 3,4-二乙基 2,5-二甲基-3,4-二乙基己烷
正丁烷
丙烷
异丁烷
• 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2-1）.
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℃，
HH H H HH
A
A
A
E
B B B
H H H H H
0
60
120
180
240
300
360
Degrees of Rotation
B
H
2.4.2丁烷的构象
为
主
丁烷C(2)-C(3)键旋转引起的各构象的能量变化
取代乙烷衍生物的构象 例：1,2-二溴乙烷(对 位交叉式构象约占84％)
Br H H
3,4-diethyl-2,5-dimethylhexane
例2:
CH3CH2CH -CHCH2CH3 CH3-CH CHCH3 CH3 CH3
1
(注意主链)
例3:
1
CH3CH-CHCH2CHCH2CH3 CH3 CH3 CH2 CH-CH3 CH3
2,3,7-三甲基-5-乙基辛烷 5-ethyl-2,3,7-trimethyloctane
例: (正戊烷-129.8 ℃ ,异戊烷-159.9 ℃,新戊烷-16.8 ℃)
(3)相对密度: 随着相对分子量的增加而有所增加, 最后接近0.8左右.
— 作用力随着分子质量的增加而增加，使分子间 的距离相对地减少的缘故。
(4)溶解度 — 当溶剂分子之间的吸引力和溶质分子之间，以及溶剂 分子与溶质分子之间的相互吸引力相近时，溶解容易进 行。
CH3 CH3-CH2-CCH3 •新戊基: CH3 CH3-C-CH2CH3
neopentyl
t-戊基
• 部分烷基的英文表示：
• 烷基（Alkyl）——烷烃分子中从形式上消除一个氢的 部分，通常用 R- 表示，英文 用 “ yl ” 替代 “ ane ”

甲基—— Methyl 乙基 —— Ethyl 正丙基 —— n-Propyl 异丙基—— isopropyl 正丁基 —— n-Butyl 仲丁基—— sec-Butyl
球棒模型
丙烷
CH3CH2CH3 Propane
丁烷 CH3(CH2)2CH3
Butane
Name Pentane Hexane Heptane Octane Nonane Decane (戊烷) (己烷) (庚烷) (辛烷) (壬烷) (癸烷)
Condensed Structure CH3(CH2)3CH3 CH3(CH2)4CH3 CH3(CH2)5CH3 CH3(CH2)6CH3 CH3(CH2)7CH3 CH3(CH2)8CH3
H
H Br
乙二醇(分子内氢键, 主要为邻位交叉式构 象)
H O H H H O H
H
2.5 烷烃的物理性质
(1)沸点（直链烷烃）
•直链烷烃 — 随着烷烃相对分子量的增加，分子间
的作用力也增加，其沸点也相应增高。
(1-2)沸点（带支链的烷烃） • 同数碳原子的构造异构体中——支链增多，则分子趋 向球形，使分子不能像正烷烃那样接近，分子间作用 力也就减弱，所以在较低的温度下，就可以克服分子 间引力而沸腾。
2.1 烷烃的通式,同系列和构造异构
(1)烷烃 —又叫饱和烃,由于石蜡是烷烃的混合物 ,故
烷烃也称石蜡烃. 例如:甲烷,乙烷,丙烷,丁烷(正丁烷,异丁烷),戊烷 (正戊 烷,异戊烷,新戊烷)...... 名称 甲烷
Methane
分子式 CH4
构造式
球棒模型
乙烷
Ethane
C2H6
名称
结构简式
构造式
编号a:把它们在母链上的位次作为取代基的前缀，2-甲基...
3 4 5 6
b:有不同取代基时，简单的放在前 面,复杂的放在后面;注意：英文名 称则以取代基的首字母A、B、C… 为次序.
CH3CH2CHCH2CH2CH3
2 CHCH3 1 CH3
3-ethyl-2-methylhexane (two substituents)
基团大小的排序原则：
2.3 烷烃的结构 2.3.1 甲烷的结构和 sp3杂化轨道
Stuart模型
甲烷的球棒模型
•sp3杂化轨道
一个s轨道与三个p轨道形成四个sp3杂化轨道
甲烷的四个C-H 键
• 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 原子的四面体结构所决定的。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。