2006年江苏省“南京工业大学杯”化学奥赛夏令营(选拔赛)辅导讲义 有机化学(烷烃)

1、2006 2006 江苏中学化学奥赛夏令营江苏中学化学奥赛夏令营 烷烃的同系列烷烃的同系列 烷烃的同分异构现象烷烃的同分异构现象 伯、仲、叔和季碳原子伯、仲、叔和季碳原子 普通命名法普通命名法 烷基烷基 系统命名法系统命名法 碳原子的四面体概念及分子模型碳原子的四面体概念及分子模型 碳原子的碳原子的sp3杂化杂化 烷烃分子的形成烷烃分子的形成 乙烷的构象乙烷的构象 正丁烷的构象正丁烷的构象 物质状态物质状态 沸点沸点 熔点熔点 相对密度相对密度 溶解度溶解度 氧化反应氧化反应 热裂热裂 卤代反应卤代反应卤素对甲烷的相对反应活性卤素对甲烷的相对反应活性 烷基自由基的稳定性烷基自由基的稳定性 偶联

2、反应偶联反应n武慈合成法武慈合成法n柯尔贝法柯尔贝法 还原反应还原反应 烷烃的通式：烷烃的通式： CnH2n+2 同系列的概念：同系列的概念：n 同一通式同一通式n 结构相似结构相似n 化学性质相似化学性质相似 同系物同系物 系列差系列差: CH2 丁烷丁烷正丁烷正丁烷 0.5CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3CH3异丁烷异丁烷-10.2 沸点：沸点： 正戊烷正戊烷沸点：沸点： 36.1CCCCCCCCCCCCCCC新戊烷新戊烷 9.5 异戊烷异戊烷 28 戊烷 Example： 己烷n写出最长直链式写出最长直链式n写出少一个碳原子的直链式作为主链写出少一个碳原子的直链式作为主链CCCC

3、CCCCCCCCCCCCCCCCCCCC同分异构体数目及构造式的推导同分异构体数目及构造式的推导：n 剔除重复的结构式剔除重复的结构式CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCn 写出少两个碳原子的直链式写出少两个碳原子的直链式 结果：CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCH3CH3CH3CH3CH3CCH2CHaaadbcaaa a：一级碳原子（一级碳原子（1 1o o） 伯碳伯碳b b：二级碳原子（二级碳原子（2 2o o） 仲碳仲碳c c：三级碳原子（三级碳原子（3 3o o） 叔碳叔碳d d：四级碳原子（四级碳原子（4 4o o） 季碳季碳正戊烷正戊烷异戊

4、烷异戊烷新戊烷新戊烷CH3CH2CH2CH2CH3CH3CH2CHCH3CH3CCH3CH3CH3CH3CH3CHCH2CCH3CH3CH3CH3异辛烷异辛烷烷基：烷烃分子从形式上消除一个氢原子而剩下的原子团烷基的通式： CnH2n+1Example甲基 CH3 Me乙基 CH3CH2 Et丙基 CH3CH2CH2 n-Pr丁基 CH3CH2CH2CH2 n-Bu IUPAC保留的基团名称：n异丙基 i-Prn异丁基 i-Bun仲丁基 s-Bun叔丁基 t-BuCH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CH2CHCH3CH3CH3CH3IUPAC：国际纯粹与应用化学联合会国际纯粹与应用化学

5、联合会直链烷烃的命名直链烷烃的命名n与普通命名法基本相同与普通命名法基本相同nExample： CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3n普通命名法：普通命名法： 正辛烷正辛烷n系统命名法：系统命名法： 辛辛 烷烷支链烷烃的命名支链烷烃的命名可将支链烷烃看作直链烷烃的烷基取代衍生物Example：1、选取主体：在分子中选择一个最长的碳链作主链， 根据主链的碳原子数称作某烷CH3CHCH2CH2CH2CH3CH3CH3CHCH2CH2CH3CH2CH3取代基取代基母体母体2、在有几种编号的可能时，应当使取代基的位次最小CH3CH2CHCH2CH2CH3CH31 2 3 4 5 66 5

6、4 3 2 1左左右右CH3CHCH2CH2CH3CH2CH3 3-甲基己烷甲基己烷 2-乙基戊烷乙基戊烷 (读作：读作：3位甲基己烷位甲基己烷)3、当含有多个取代基时：小小 的的 取取 代代 基基 名名 称称 写写 在在 前前 面面 ， 大大 的的 写写 在在 后后 面面4、当具有相同长度的链可以作为主链时，应选 取具有支链数目最多的碳链CH3CH2CHCHCHCHCH3CH3CH2CH2CH3CH3CH312345672,3,5-三甲基三甲基-4-丙基庚烷丙基庚烷5、如果支链上还有取代基，这个取代了的支链：用括号表示：用括号表示： 2-甲基甲基-5,5-二二(1,1-二甲基丙基二甲基丙基)

7、癸烷癸烷用带撇的数字表示：用带撇的数字表示： 2-甲基甲基-5,5-二二-1,1-二甲基丙基癸烷二甲基丙基癸烷CH3CH2CH2CH2CH2CCH2CH2CHCH3CH3CCH3CH3CH2CH3CCH3CH3CH2CH312456738910构型：具有一定构造的分子中原子在空间的排列状况碳正四面体的概念 范特霍夫甲烷的正四面体构型凯库勒模型（球板模型）斯陶特模型（比例模型）甲烷的分子模型碳原子化合价的矛盾原子轨道杂化的设想(一)：原子轨道杂化的设想(二)：甲烷分子的形成乙烷分子的形成碳链的形状烷烃构造式的书写烷烃分子中碳原子的排列不是直线形的在结晶状态时，烷烃的碳链排列整齐，呈锯齿状键线表示

8、法(碳架表示法)楔形式己烷己烷2-甲基戊烷甲基戊烷HCHHH表示伸向纸的背后表示伸出纸的前面烷烃的剧烈氧化烷烃的温和氧化n在引发剂的引发下可以部分氧化，生成醇、醛、酸等含氧衍生物氧化反应机理：自由基反应C10H22O2CO2C HO2CO2+15 2H O10116778 kJ/mol3n+2Q+1222n+2(n+1)nn+H O2热裂反应：在高温及没有氧气的条件下发生的反应CH3CHCH2HHCH3CH2CH2HCH3CH2CH2CH2CH2CH4H2+460460丙烯丙烯乙烯乙烯卤代反应：烷烃的氢原子被卤素取代，生成卤化烃并放出卤代氢的反应ExampleCHCXX2XH+在日光下会发生剧

9、烈反应甲烷的卤代反应很难停留在一氯甲烷阶段CH4Cl2CH3ClClH+ClHCH4Cl2C+24CH2Cl2CH3ClClHCl2+CHCl3Cl2ClHCH2Cl2+CCl4Cl2ClHCHCl3+一氯甲烷一氯甲烷四氯甲烷四氯甲烷三氯甲烷三氯甲烷二氯甲烷二氯甲烷链的引发：链的引发：链的传递：链的传递：链的终止：链的终止：Cl : Cl2Clhv.CH2Cl2Cl. +CH4CH3. + HClCH3. + Cl:ClCH3Cl + Cl.CH3Cl + Cl.CH2Cl + HCl.CH2Cl + HCl + Cl.Cl2CH3. + CH3.CH3 CH3.CH2Cl + .CH2ClClCH2 CH2ClCl. + Cl.:结论：n反应活性：氟 氯 溴 碘甲基的自由基同一类型的键发生均裂时，键的解离能越小自由基越容易生成，生成的自由基也越稳定ExampleCH3HCH3HCH3CH2HCH3CH2HCH3CH2CH2HCH3CH2CH2HCH3CHHHCH3CHCH3HCCH3CH3HCH3HCCH3CH3CH3+H 435.1 kJ/mol.+H 410 kJ/mol.+H 410 kJ/mol.+H 397.5kJ/mol.+H 380.7 kJ/mol.烷基自由基的稳定性结论：结论：n烷基自由