有机化学第二章 饱和烃

1、,第二章 烷 烃,第一节 同系列和同分异构 第二节 命名 第三节 烷烃的结构 第四节 乙烷和丁烷的构象 第五节 物理性质 第六节 化学性质 第七节 自然界的烷烃 习 题,C、H化合物烃 hydrocarbon,烃,开 链 烃 （脂肪烃）,环烃,饱和烃烷烃,不饱和烃烯烃 二烯烃 炔烃,脂环烃,芳香烃,第一节 同系列和同分异构,名称 分子式 构造式 构造简式,甲烷 CH4,CH4,乙烷 C2H6,CH3CH3,丙烷 C3H8,CH3CH2CH3,CnH 2n+2烷烃的通式,在组成上相差一个或几个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。 CH2 称为系差。

2、,CH3-,CH3-,CH3CH2CH2CH3 正丁烷,异丁烷,CH3-,CH3-,回首页,下一页,上一页,烷烃的同分异构体数目,回首页,下一页,上一页,主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边（末端碳除外），排布孪邻到间。,例如：C6H14,C C C C C C,H3 H2 H2 H2 H2 H3,H,H3,H3,H2,H2,H,H3,H3,H2,H3,H3,H3,H3,H,H,H3,H3,H3,H3,H3,H3,H2,H2,同分异构体的写法,回首页,下一页,上一页,第二节 命名,一、伯、仲、叔、季碳原子及伯、仲、 叔氢原子,1C,2C,4C,3C,二、烷基,CnH2n+1 R,甲基,乙基

3、,正丙基,异丙基,回首页,下一页,上一页,正丁基,仲丁基,异丁基,叔丁基,1. 习惯命名法,甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸,为了区分同分异构体，通常采用一些词头来表示：,正（n）表示直链烷 异（iso）表示链端第二位C原子上带有一个甲基。 新（neo）表示链端第二位C原子上带有两个甲基,适用于简单的有机化合物,三、烷烃的命名,上一页,下一页,回首页,下一页,上一页,（1）主链最长碳链,（2）编号距支链最近端开始,（3）取代基表示法数目：二、三、四次序：先小后大,2-甲基-4-乙基已烷,（4）多条最长碳链时，主链取代基最多,2-甲基-3-乙基已烷,3-异丙基已烷,2、系统命名法 IUPA

4、C,回首页,下一页,上一页,(5) 在多条支链时，采取“最低系列”编号方法。,2，3，6-三甲基庚烷,2，5，6-三甲基庚烷,练习：,sp3 杂化碳原子形成的甲烷,sp3 杂化碳原子形成的乙烷,六个CH键和一个CC键,四个CH键,第三节 烷烃的结构,在甲烷分于中，已知碳原子为sp3杂化，CH键是由 碳原子的sp3杂 化轨道与氢原子的1s轨道在对称轴的方向交盖而成。,键的特性： a、键存在于任何含有共价键的有机分子中,且在分子中可以单独存在。 b、由于键是在成键轨道方向的直线上相互交盖而成,故交盖程度大， 键的键能较大，可极化性较小。 C、键可以沿键轴自由旋转而不被破坏。,丙烷分子中碳碳间的键,

5、其他烷烃上碳原子所连接的四个原子或原子团并不完全相同，因此每个碳上的键角并不完全相同。除乙烷外，烷烃分子的碳链并不排布在同一条直线上，而是曲折地排布在空间。为了书写的方便，碳链仍然写成直链的形式。,也可用键线式来书写烷烃的分子结构。用锯齿型线的角及其端点来代表碳原子，除氢原子外的其他原子或原子团必须写出。,第四节 乙烷、丁烷的构象,构象：由于围绕单键旋转而引起的分子中各原子在空间的不同排列方式 称为构象。,一. 乙烷的构象,乙烷的的构象是无穷多的，其中有典型意义的两种构象是重叠式 和交叉式的构象,乙烷分子绕CC单键360 o时要经过三个重叠式和三个交叉式构象。这两种构象可分别用透视式和纽曼（M

6、.S.Newman）投影式表示：,Newman投影式: 是从CC键的延长线上观察，两个碳原子在投影式中处于重叠位置。,1. 重叠式构象中，两个碳原子上的H原子相互重叠，无论CH键上的电子 对之间，或H原子之间的距离均最近，相互排斥力最大，因此能量最高， 是最不稳定的构象,2.在交叉式构象中，两个H原子相互交错，无论CH键上的电子对之间， 间或H原子之间的距离均最远，相互排斥力最小，因此能量最低，是最稳定 的构象,3. 重叠式的能量比交叉式能量约高12.6kj/mol，这种能量差叫做能垒。,单键的旋转并不是完全自由的，但是在 室温下，分子热运动即可越过此能垒， 而使各种构象迅速互变，所以在室温下

7、 乙烷是无数构象组成的平衡混合物,二. 丁烷的构象,CH3CH2CH2CH3 沿C2-C3键旋转产生四个极限构象：,丁烷四种典型构象的能量高低为：,对位交叉式 邻位交叉式 部分重叠式 全重叠式,第五节 物理性质,一、物态,在室温下，C1C4 气体；C5C16 液体；C17以上为固体。,二、沸点(b.p.),蒸气压与分子间作用力有关 分子间作用力越大，沸点越高,M ，b.p；支链，b.p,三、熔点 烷烃熔点较低,1、M，m.p.,2、同分异构体：对称性越大，熔点越高。,3、含偶数C，m.p的多；含奇数C，m.p的少从而形成了 “偶上奇下”两条曲线。,五、 溶解度 “相似相溶”规则，难溶于水，易溶

8、于有机溶剂,四、 密度 所有烷烃密度小于1，M ，d，最后接近于0.8左右,1. 氧化反应,烷烃在空气中点火引发可发生燃烧反应，并放出大量的热。,在催化剂（KMnO4,MnO2或脂肪酸锰盐）存在下，烷烃可以氧化为 高级脂肪酸。所得产物为混合物，工业上应用价值不大。,2. 取代反应,烷烃分子中的氢原子被其他原子或基团取代的反应，称为取代反应。 通过自由基取代分子中氢原子的反应，称为自由基取代反应。被卤素 取代的反应叫卤代反应,也称为卤化反应。,(1) 甲烷的氯代反应,产物：四种氯代化合物的混合物,影响产物组成的因素： （1）反应物的摩尔比 （2）反应时间,过量存在的甲烷比一氯甲烷更容易与氯反应,

9、甲烷和氯在强光下发生猛烈的反应，甚至发生爆炸。,（2）其他烷烃的氯代反应伯、仲、叔氢的活泼性,乙烷：,丙烷：,1H 2 H 6个 2个,以1H 的反应活性为 1,活性： 1,烷烃分子中伯、仲、叔氢原子活泼性的不同，也可用键的离解能不同来解释：,H原子的反应活性次序为：3H 2H 1H ，显然，自由基形成的难易应为：,容易形成的自由基，一定是稳定的自由基。自由基的稳定性顺序为：,反应活性：F Cl Br I,（3）烷烃与其他卤素的取代反应,烷烃与氟作用时，反应剧烈并有大量热放出，反应不易控制，有时会引起爆炸，因此烷烃氟代并无实用价值；烷烃不能与碘反应，碘代烷必须用其它方法来制备。,溴的活泼性不如

10、氯，与烷烃反应比较缓慢，但溴更有选择性，溴尽量取代叔氢原子或仲氢原子，溴代反应更有用。,（4）甲烷氯代反应历程,在光照或高温下，烷烃的氯代反应属自由基链反应或自由基反应。甲烷反应历程如下：,第七节 自然界的烷烃,烷烃的主要来源: 石油和天然气,从油田开采出来未经加工的石油叫原油，原油的主要成分是烃类 （烷烃、环烷烃、芳香烃）,原油，根据沸点的不同可以分馏得到不同的馏分：汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、凡士林、沥青等,天然气是蕴藏在地层内的可燃气体，甲烷含量不同，可分干天然气（含甲烷86%99%）和湿天燃气（含甲烷60%70%）,可燃冰,可燃冰的学名为“天然气水合物”，是天然气在0和30个大气压的作用下结晶而成的“冰块”。“冰块”里甲烷占80% 99.9%，可直接点燃，燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、