有机化学第二章 烷烃

1、第二章烷烃Alkanes1厦门C大O学N有TE机N化T学B烷烃的结构及其同分异构现象12烷烃的命名烷烃的物理性质34烷烃的化学性质厦门大学有机化学B烷烃的结构及其同分异构现象2.11. 几个基本概念烃脂肪烃饱和烃（烷烃） 直链烷烃支链烷烃链烷烃的通式CnH2n+2同系列:同系物CH2或CH2的整数倍厦门大学有机化学B2.烷烃的结构特征碳原子都是 sp3 杂化键角约为10928C-C 键的平均键长为154 pm，C-H 键的平均键长为110 pm，呈四面体结构HH109.5109.5CCHHHHHH厦门大学有机化学B3. 烷烃的构型构型：一定构造的分子中原子在空间的排布状况如CH4的正四面体构型

2、厦门大学有机化学B4. 同分异构现象构造：分子中原子相互连接的方式和次序。同分异构体：分子式相同但构造不同的化合物。厦门大学有机化学B烷烃碳架异构体数目分子式异构体数目CH4 C2H6 C3H8 C4H10C5H12 C6H14C7H16 C8H18 C9H20 C10H22 C15H32C21H42 C40H8211123591835754,347366,31962,491,178,805,831厦门大E学xa有mp机le化学BC4H10CH3CH3CHCH3CH3CH2CH2CH3正丁烷异丁烷-145-11.7熔点：-135-0.5沸点：碳链异构体厦门5.大烷学烃有的机构化象学B构象：分子

3、中的原子或基团在空间的特定排列形式构象异构体：由单键旋转而产生的异构体单键旋转会产生无数个构象，它们互为构象异构体厦门大乙学烷有的机构象化学B构象式的表达方式： Newman 投影式(Newman projections) 锯架式( Sawhorse representations) 伞式HHHHHHHHHHHHHHHHHH厦门大学有机化学BNewman 投影式表示距观察点较远碳上的三个键表示距观察点较近碳上的三个键重厦叠门式大构象学与有交机叉化式学构B象HHHHH60OH HHHHHH重叠式构象交叉式构象最不稳定构能象量形差式12.6 kJ最m稳ol定-1 构象形式（优势构象）重叠厦式门与大

4、交叉学式有构机象的化能学量B分析2.29 AHHHHH HCC 1.54 A键长：CH 1.07,键角：HCH 109.5重叠式两个H之间距离：2.29 A氢原子半径：gH = 1.2 A乙烷厦不门同大构学象有的机能化量曲学线B 图E重叠式构象HHHH交叉式构象HHHH HHHHHHHHHHHHHHHH12.1 kJ / mol60120180240旋转角度厦门大丁烷学的有构机象化学BCH3CH3CH3HCH3CHH60O360O60OH HHHH HCH3 HH HH213部分重叠式Eclipsed全重叠式Eclipsed邻位交叉式GaucheCH3The least stabClHle3C

5、H3HCH3HHHcon60foO rmation60O最不稳定H构象HHHCH3H HHHCH3The most st6able54对位交叉式Anticonfor邻m位a交tio叉n式优势构G象auche部分重叠式Eclipsed丁烷厦不门同大构学象有的机能化量曲学线B 图CH3CHCH33CH3CH3CH3HHHHHHH1HHHE1HCH3HHCH3HCH HH533HCHCH33CH3HHHCH3HHHHH2H6HHCH343.7 kJ/mol15.9 kJ/mol18.8 kJ/mol60120180240300360旋转角度厦门大学有机化学B乙烷衍生物的构象分布邻位交叉式一般情况下是

6、对位交叉式但也有例外的情况发生衍生物对位交叉所占比例(%)ClCH2CH2Cl70BrCH2CH2Br8491PhCH2CH2Ph90厦门大学有机化学B邻位交叉为主的特殊情况HHOClOHHOHHHHHHH2-氯乙醇乙二醇高厦级门烷大烃学碳有链机呈化锯齿学形BHH HH HHHHHH HH HH厦2门.2大烷学烃有的机命化名学B1. 习惯命名法（普通命名法）2. 系统命名法3. 衍生物命名法4. 俗名掌握了解了解1. 习厦惯门命大名学法有（普机通化命学名B 法） 直链烷烃命名为正某烷 支链烷烃用“异”,“新”等区别 根据分子中所含碳原子数称为正某烷。碳数小 于或等于10时，用甲、乙壬、癸表示，

7、碳数 大于10时用十一、十二等表示。 链端第二个碳原子上有一个甲基支链的烃称“异”某烷。 链端第二个碳原子上有两个甲基支链的烃称“新”某烷。厦门大Ex学am有p机le 化学BC H 3C H 2C H 2C H 2C H 3正 戊 烷 C H 3CH CH 3CH 3CH 3 CH CH 2 CH 3CH 3异 戊 烷 CH 3 CH CH 2 CH 2 CH 3CH 3异 丁 烷 烷 CH 3C H 3 CCHCH 3CH 3C H 3 CCH 2 CH 3CH 33新 戊 烷 新 己 烷厦门2.大系学统有命机名化法学B中文系统命名法(CCS)：由中国化学会根据IUPAC命名法的原则，结合中

8、文特点而制定的。系统命名法化合物名称的构成：立体化学名取代基名母体名厦门大学有机化学B烷基的命名烷烃分子从形式上去掉一个氢原子后余下的基团CnH2n+1R-CH3:甲基CH4CH3CH3CH2CH3:乙基CH2CH2CH3正丙基CH3CH2CH3CH3CHCH3异丙基 (1-甲基乙基)厦门直链大烷学烃有的机命化名学B 按照分子中所含的碳原子数而称为“某烷” 碳原子数在十个以下的，用天干（甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸）来表示 碳原子数在十个以上的，用中文数字十一、十二、十三来表示CH3CH2CH2CH2CH2CH3己烷 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2

9、CH2CH3十三烷厦支门链大烷学烃有的机命化名学B选择主链（母体）编号 命名 取代基母体 厦门大学有机化学B选主链为母体遵循一长二多原则主链所含的碳原子为“某烷”厦门大Ex学am有p机le 化学BCH2CH3CH3CH2CH2CHCH2CHCH2CH3CH3CCH3CH3红线：8个C 绿线：7个C，2个取代基 ，4个取代基红 线为主链，母体为辛烷厦门大Ex学am有p机le 化学BCH 2CH 3CH 3CH 2CH 2 CHCH 2 CHCH 2CH 3H 3CCCH 3CH 2CH 3红线： 8个C， 绿线： 8个C绿线： 2个取代基； 红线： 4个取代基 红线为主链， 母体为辛烷 厦门大编

10、学有号机化学B 靠近取代基的一端依次编号，以阿拉伯数字表示其位次 若编号有选择，遵循最低系列原则碳链以不同方向编号，若有不止一种可能的系列，则需顺次逐项比较各系列的不同位次，最先遇到的位次最小者定为最低系列厦门大Ex学am有p机le 化学BCH2CH387625431CH3CH2CH2CHCH2CHCH2CH3H3CCCH3CH3离取代基最近的一端为右端， 编号应从右端开始。 厦门大Ex学am有p机le 化学BCH358764321CH3CHCH2CH2CH2CHCHCH382345671CH3CH3右到左编号：2，3，7左到右编号：2，6，7编号应从右端开始。 厦门大取学代有基机化学B取代母

11、体碳原子上的氢原子的其它原子或基团NO2CH3Cl厦取门代大基学的有列机出化顺学序B按次序规则，较大的基团后置（或是较优基团后置） 次序规则是为了表达某些化合物的立体化学关系而制定的判别原子或基团排列顺序的方法 中文系统命名法借用次序规则来规定取代基在命名中的列出次序。厦门大学有机化学B次序规则的主要内容各取代基的中心原子按原子序数由大到小排列，大者为“优先”基团；若为同位素则质量大的为“优先”基团；孤对电子排在最后。例如：ClOCDH：SCH3OCH3CH2Br若两个取代厦基门的中大心学原子有相机同（化例学如都B是碳）则比较与它相连的几个原子，比较时仍按原子序数排列，先比较各组中原子序数最大

12、者，若还是相同，在依次外排比较第二个、第三个等等OHCH2OCH3CH2OHH1OH1(O)1(C)=1(C)1(H)12 3HCCH2OH2(O)=2(O)1CHOCH3(C)3(H)2312 3厦门大学有机化学BHC OHH HHH C *OHOH CH=O CH2OH HCCH2相当于CCHCO相当于COCH H2OH(C) (C)(O) (C)HC CH2(C) (C)H CC * CCH(C相H当)于CCl CCH=CH2 CH(CH3)2 H3 2Cl(C) (C)含有双键和三键的基团，则相当于连有二个或三个组成双键或三键的原子厦门大学有机化学BExampleCH3CH2CH3CH

13、3CH2CHCH2CHCH2CHCH2CH2CH2CH3CH（CH3）23-甲基-5-乙基-7-异丙基十一烷 3-甲基-5-乙基-7-(1-甲基乙基）十一烷厦门大学有机化学BExampleBrClCH3CH2CHCH2CHCH2CHCH2CH2CH3CH（CH3）27-异丙基-5-氯-3-溴癸烷 7-（1-甲基乙基）-5-氯-3-溴癸烷 厦门大学有机化学B相同取代基合并列出取代基位次，位次之间用逗号隔开，并用中文数字表示取代基数目CH3CH2CH3CH3CH2CHCH2CHCH2CHCH2CH3CH（CH3）22,7- 二甲基- 3,5- 二乙基壬烷厦门大学有机化学BCH3CH3CH2CHCH

14、2CH2CHCH2CH3CH2CH33-甲基-6-乙基辛烷不同取代基所取代的位置编号相同时， 较优基团编号大厦门大学有机化学B请同学们命名下列化合物CH3FCH3CH2CCH2CHCH2CHCH2CH3CH3CH（CH3）22,7,7- 三甲基- 3-乙基-5-氟壬烷厦门大学有机化学B取代基上带有支链（自学）取代基作为母体来命名，给支链编号，以主链相连的碳原子编号为1，依次编号：CH332C1CH3CH3CH210987654321CCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CHCH3321CHCH3CH2CCH3CH332-甲基5,5-二(1,1-二甲基丙基)癸烷2-甲基5,5-二-1,1-

15、二甲基丙基癸烷厦门大学有机化学B3. 衍生物命名法（自学）以甲烷为母体，其它部分做为取代基命名CH3CH3CHCCH3CH2CH2CH3CH3二甲基正丙基异丙基烷厦门大学有机化学B4. 俗名根据其来源而命名，如甲烷又称沼气厦门大学有机化学B2.3 烷烃的物理性质物理性质：不需要发生化学变化就表现出来的性质外观：状态、颜色、气味物理常数：mp , bp , nD , aD , 溶解度厦门大学有机化学B沸点 随分子量的增加,沸点升高 同分子异构体:支链越多,沸点越低 低级烷烃的沸点相差较大,高级烷烃的沸点相差较小乙烷的沸点比甲烷大72.9十二烷比十一烷大20.4厦门大学有机化学BExample比较

16、下列烷烃的沸点大小正癸烷正庚烷正己烷2-甲基戊烷2,2-二甲基丁烷厦门大学有机化学B2.4 烷烃的化学性质烷烃分子中只含C-C和C-H键，十分稳定C-H键的极性小，不易发生异裂，一般发生均裂取代反应：烷烃分子中的氢原子被其他原子或基团所取代的反应卤代反应：烷烃分子中的氢原子被卤素取代的反应厦门大学有机化学B1. 卤代反应反应条件：光、高温或催化剂 hvor CH4CHCl3Cl2HClCl2CH3ClCH2Cl2HClCl2CH3ClCH2Cl2HClCHCl3CCl4Cl2HCl厦门卤大代学反应有的机机化理学B反应机理：化学反应所经历的途径或者过程 hv链引发Cl2 CH4CH32Cl+Cl

17、Cl2HClCH3链增长ClCH3ClCl2 CH3CH3CH3ClClClCH3CH3 CH3 Cl链终止hvCHCl HClCH4+Cl23厦门多大卤学代有的机产化生学B hv+CH4Cl2+CH3Cl CH2Cl2+ CHCl3CCl4+HClCl+ClCH3Cl CH2ClCH2Cl2 CHCl2CHCl3CH2ClCH2Cl2+Cl2 Cl Cl2Cl+HClCHCl2 CHCl3CCl3+ Cl+HClCl+CCl3Cl2CCl4厦甲门烷大卤学化有的机反化应热学B反应过程分步反应热（kJ/mol)FClBrIX+ CH4HX+CH3-130+4+71+138CH3+X2CH3X+X

18、-297-107-100-84H-427-103-29+54厦门大学有机化学B烷烃卤代反应活性氯化和溴化是常用反应。氟化反应大量放热，难以控制。碘化反应吸热，反应很慢。反应活性：F2 Cl2 Br2 I2厦卤门代大反学应有的机选化择学性Bhv28%CH CH CH CH ClCH CH CH CH+Cl32223223235CH3CH2CHCH3ClH) = 28 / 6 ：72 / 4 =1：4+72%V(1H)：V(2hv(CH ) CHCH Cl+(CH ) CClCH CHCH+Cl3 223 337%3323563%CH3V(1H)：V(3H) = 63 / 9 ：37 / 1 =1：5.3V(1H)：V(2H) ： V(3H) =1：4：5.3反应活性：叔氢仲氢伯氢厦门大学有机化学Bhv+CH3CH2CH3Br2CH3CH2CH2Br3%CH3CHCH3127hvBr97%+CHCHCHBr(CH)CHCHBr+(CH)CBr3CH3V(1323 2299%127H)：V(2H) ： V(3H) =