内蒙古大学有机化学课件02烷烃

1、 第二章 烷烃（alkane）通式：CnH2n+2一. 同系列和同分异构组成上相差CH2及其整数倍。同系列中的各化合物互为同系物。 同分异构体：具有相同分子式的不同化合物。 构造异构体：具有相同分子式，分子中原子或基团因连接顺 序不同而产生的异构体。 由碳架不同引起的异构，称碳架异构。(属构造异构) 二.命名1. 烷基的概念 1）伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子2）烷基 R3) 命名中常用的形容词正 、 异 、新 、伯 、仲 、叔 、季 正：直链，无支链egCH3CH2CH2CH3正丁烷异：只有第二位上有一个甲基， 其余为直链正 、 异 、新 、伯 、仲 、叔 、季 正 、 异 、新 、

2、伯 、仲 、叔 、季 只有第二位上有一个甲基， 且从长链的另一端失去伯氢正 、 异 、新 、伯 、仲 、叔 、季 新：只有第二位上有两个甲基，其 余为长链正 、 异 、新 、伯 、仲 、叔 、季 只有第二位上有两个甲基，且 从长链的另一端失去伯氢正 、 异 、新 、伯 、仲 、叔 、季 从直链烷烃上去掉一个仲氢原子所得的烷基正 、 异 、新 、伯 、仲 、叔 、季 去掉一个叔氢后所得的烷基，且一般仅限于如下结构2.命名1）普通命名法（适用于简单化合物）命名法1.俗名2.普通命名法3.系统命名法 110个碳的烷烃，词头用：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸； 10个碳以上，用数字十一、十二等

3、表示。 碳架异构体用正、异、新等词头区分 正己烷 异己烷 新己烷 正 异 新直链烷烃英文命名烷 -anemethane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, heptane octane, nonane, decane n（正), i或iso（异）, neo（新）, s或sec（仲）, t或 tert（叔） n-octane , i- butane , neo- pentane CH3 methyl Me C2H5 ethyl Et CH3CH2CH2 n-propyl n- Pr （CH3）2CH i- propyl(isopropyl) i-

4、Pr CH3（CH2）3 n-butyl n-Bu （CH3）2CHCH2 i-butyl i-Bu （CH3）3C t- butyl t-Bu CH3CHCH2CH3 sec- butyl s-Bu烷 烷基 ane yl 2）系统命名法（IUPAC命名法） a. 选最长碳链作主链（母体），按主链所含的碳原子数称为“某烷”，支链作取代基。遇多个等长碳链，则取代基多的为主链。系统命名法(CCS命名法） = IUPAC命名法 + 汉字特点b. 近取代基端开始编号，并遵守“最低系列编号规则” 取代基距链两端位号相同时，编号从顺序小的基团端开始。 顺序规则 单原子取代基,按原子序数大小排列。原子序数大

5、,顺序大；原子次序小,顺序小；同位素中质量高的,顺序大。 多原子基团第一个原子相同,则依次比较与其相连的其它原子。氯甲基 二氟甲基 异丙基 丙基 含双键或叁键的基团,则作为连有两个或叁个相同的原子。 顺序大的基团称较优基团。乙炔基 叔丁基 乙烯基 d. 支链上连有取代基，则从与主链相连的碳原子开始将支链 碳原子依次编号，并将取代基位号、名称连同支链名写在 括号内。2-甲基 -5-（1，1-二甲基丙基）癸烷e. 名称的排列顺序 中文名称按基团顺序规则，较小的基团列在前；英文名称按基团的字母顺序先后列出。(注意在比较英文字母顺序时，iso（异）、neo（新）要参与比较，而i（异）、n（正）、sec

6、（二级）、tert（三级）、di（二个）、tri（三个），tetra（四个）等不参与比较。)5-丙基-4-异丙基壬烷或 5-丙基-4-(1-甲基乙基)壬烷 4-isopropyl-5-propylnonane or 4-(1-methylethyl)- 5-propylnonane注意 1）相同取代基数目用汉文数字二、三 .表示； 2）取代基位号用阿拉伯数字表示； 3）阿拉伯数字与汉字之间必须用短横线分开； 4）阿拉伯数字之间必须用逗号分开。举 例3，3二甲基4乙基庚烷4-ethyl-3,3-dimethylheptane2,3,5,5-四甲基庚烷2,3,5,5-tetramethylhept

7、ane2，5二甲基4异丁基庚烷或2,5二甲基4（2甲丙基）庚烷4isobutyl2,5dimethylheptane或2,5dimethyl4(2methylpropyl)heptane 2，7，9 -trimethyl- 6 -（2-methylbutyl）undecane2,7,9三甲基6（2甲基丁基）十一烷三. 烷烃的结构1.碳的SP3杂化和键的形成基态时 C：1S2 2S2 2Px1 2Py1 2Pz0 四个C-H键六个C-H键 一个C-C键 烷烃分子立体结构表示方法(楔形)：实线-键在纸平面上; 楔线-键在纸平面前; 虚线-键在纸平面后。 2.烷烃的构象构象：由单键旋转而产生的分子中

8、原子或基团在 空间的不同排列方式。1）乙烷的构象a.两种极端构象重叠式（由H-C-C-H组成的两面角为0o）交叉式（由H-C-C-H组成的两面角为60o）重叠式 楔形式 锯架式 纽曼式 交叉式 楔形式 锯架式 纽曼式 介于重叠式与交叉式之间的无数构象称为扭曲式构象。b. 构象的稳定性分析乙烷两个极端构象 排斥力最大 排斥力最小 内能高 内能低 交叉式内能最低，最稳定，为优势构象， 重叠式最不稳定， 其它构象的内能介于这两者之间。乙烷不同构象的能量曲线图 转动能：12.5kJ/mol 每对重叠氢H-C-C-H 重叠张力(扭转张力)： 4.2kJ/mol 室温下，构象异构体 处于迅速转化的动态 平

9、衡中，不能分离。 2.正丁烷的构象 绕C-2和C-3之间的键旋转，形成的4种典型构象。 对位交叉式 邻位交叉式 全重叠式 部分重叠式构象稳定性：对位交叉式 邻位交叉式 部分重叠式 全重叠式室温下，正丁烷构象异构体处于迅速转化的动态平衡中， 不能分离。最稳定的对位交叉构象是优势构象。 四.物理性质状态 , 沸点(bp), 熔点(mp) , 相对密度, 溶解度, 折光率，旋光度.bp. 36.1oC 25oC 9oC1.状态 ：气体液体固体2.沸点：a.分子量 b.p ，接触面 色散力 b.支链 b.p3.熔点： 涉及晶格排列 a. 对称性 m.p eg-17oC-130oC-159.9oC分子量

10、 “奇偶效应”: 偶数在上 , 奇数在下.偶数升高得多一些4. 密度：5. 溶解度1.燃烧五.化学性质C-C、C-H为键，键能大，极性小，稳定性高。高温、光照等条件下发生反应。2.热裂反应 化合物在高温和无氧存在下的分解反应。 3.卤化反应 1) 氯化2）反应机理（反应历程、反应机制）描述由反应物到产物所 经历的每一步过程链引发 链增长 链增长 链终止.自由基链反应1oH与2oH被取代的概率为: 623）氯化反应的取向氢的相对反应活性： 1oH:2oH = (45/6) : (55/2 ) = 1 : 3.8 1oH与3oH氢被取代的概率为: 9:1氢的相对反应活性： 1oH : 3oH =

11、( 64/9):(36/1) = 1 : 5稳定性与共价键均裂离解能有关氢原子的反应活性：叔氢 仲氢 伯氢 不同氢的反应活性与自由基的稳定性有关自由基稳定性次序为_ 烷基自由基结构 带孤单电子碳 sp杂化。孤单电 子占据未参与杂化的P轨道。P轨道垂直于三个sp杂化轨道所在的平面。乙基自由基 异丙基自由基 叔丁基自由基能量越低，体系越稳定电子活动范围越大，体系越稳定CHCHHCH之间斥力较大，与p几乎平行，且形状也与p轨道相似，与p部分重叠。电子 “离域”超共轭效应定义：烷基上的碳原子与体积极小的氢原子结合，对电子云屏蔽作用很小，所以C-H上的电子比较容易与邻近的电子（或P轨道）共轭，使电子重新分配，基团稳定。键与P轨道的共轭叫- p 超共轭效应。烷烃CH越多，电子离域程度越大，稳定性越大.sp2.sp2sp3有3个C-H 电子同P轨道交盖.接近sp2有6个C-H 键电子同P轨道交盖接近sp2有9个C-H 键电子同P轨道交盖 溴代反应3种氢的活性： 1H : 2H :