第二章烷烃 学习要求: 1能正确书写烷烃的构造异构体,掌握烷烃的命名原则 2能用原子轨道杂化理论解释烷烃中碳原子的构型。 3掌握σ键的形成、结构特点及特性 4掌握构象式(纽曼式和透视式)的写法 5掌握烷烃的物理性质(沸点,熔点,溶解度,比重等)存在的规律性的变 化 6掌握烷烃的氧化,裂化,取代反应。 7掌握烷烃的卤代反应自由基反应的条件、历程及自由基的稳定性 分之中只有C、H两种元素的有机化合物叫做烃 烷烃 开链烃(脂肪烃) 七 烯烃 烃 炔烃 环状烃(脂环烃) 脂环烃 芳香烃 烷烃:分之中的碳除以碳碳单键相连外,碳的其他价键都为氢原子所饱和的 烃叫做烷烃,也叫做饱和烃。 §2-1烷烃的同系列及同分异构现象 烷烃的同系列 最简单的烷烃是甲烷,依次为乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等,它们的分子式 构造式为:
• 7 • 第二章 烷 烃 学习要求： 1 能正确书写烷烃的构造异构体，掌握烷烃的命名原则。 2 能用原子轨道杂化理论解释烷烃中碳原子的构型。 3 掌握σ键的形成、结构特点及特性。 4 掌握构象式（纽曼式和透视式）的写法。 5 掌握烷烃的物理性质（沸点，熔点，溶解度，比重等）存在的规律性的变 化。 6 掌握烷烃的氧化，裂化，取代反应。 7 掌握烷烃的卤代反应 自由基反应的条件、历程及自由基的稳定性。 分之中只有 C、H 两种元素的有机化合物叫做烃 烷烃 开链烃（脂肪烃） 烯烃 烃 炔烃 环状烃（脂环烃） 脂环烃 芳香烃 烷烃：分之中的碳除以碳碳单键相连外，碳的其他价键都为氢原子所饱和的 烃叫做烷烃，也叫做饱和烃。 §2—1 烷烃的同系列及同分异构现象 一、 烷烃的同系列 最简单的烷烃是甲烷，依次为乙烷、丙烷 、丁烷、戊烷等，它们的分子式、 构造式为：
分子式 构造式 构造简式 甲烷 H 乙烷 ChE H-C-C-H CH3 CH3 HHH H-C-C-C-H 丙烷 CH3CH2CH3 HH H 丁烷 CAH H-C-C-C-C-H CH3CH2CH2CH3 HHHH 从上述结构式可以看出,链烷烃的组成都是相差一个或几个CH2(亚甲基) 而连成碳链,碳链的两端各连一个氢原字。 HHH: HTC-C-C-CHH HH日HH 故:通式烷烃的为HcH2)H或ClH2 具有同一通式,结构和化学性质相似,组成上相差一个或多个CH2的一系列化 合物称为同系列。 同系列中的化合物互称为同系物。 由于同系列中同系物的结构和性质相似,其物理性质也随着分之中碳原子 数目的增加而呈规律性变化,所以掌握了同系列中几个典型的有代表性的成员 的化学性质,就可推知同系列中其他成员的一般化学性质,为研究庞大的有机 物提供了方便。 在应用同系列概念时,除了注意同系物的共性外,还要注意它们的个性(因 共性易见,个性则比较特殊),要根据分子结构上的差异来理解性质上的异同
• 8 • 分子式 构造式 构造简式 甲烷 CH4 CH4 乙烷 C2H6 CH3CH3 丙烷 C3H8 CH3CH2CH3 丁烷 C4H10 CH3CH2CH2CH3 从上述结构式可以看出，链烷烃的组成都是相差一个或几个 CH2（亚甲基） 而连成碳链，碳链的两端各连一个氢原字。 故：通式烷烃的为 或 CnH2n+2 。 具有同一通式，结构和化学性质相似，组成上相差一个或多个 CH2的一系列化 合物称为同系列。 同系列中的化合物互称为同系物。 由于同系列中同系物的结构和性质相似，其物理性质也随着分之中碳原子 数目的增加而呈规律性变化，所以掌握了同系列中几个典型的有代表性的成员 的化学性质，就可推知同系列中其他成员的一般化学性质，为研究庞大的有机 物提供了方便。 在应用同系列概念时，除了注意同系物的共性外，还要注意它们的个性（因 共性易见，个性则比较特殊），要根据分子结构上的差异来理解性质上的异同， H C H H C H H H H C H H C H H C H H H H C H H C H H C H H C H H H H C H H C H H C H H C H H H H ( CH2 ) H H C H H H
这是我们学习有机化学的基本方法之 二、烷烃的同分异构现象 1.异构现象 甲、乙、丙烷只有一种结合方式,无异构现象,从丁烷开始有同分异构现象, 可由下面方式导出, 加到链端CH间 HHHH正丁烷 H-C-C-C--C-H HHH (沸点-0.5℃) H-C-C-C-H HH H HHH异丁烷 加到中间碳CH间H-C-c-cH (沸点-10.2) 由两种丁烷可异构出三种戊烷 加到链端C间 CH3CH2 CH2CH2CH3正戊完bp361℃ CH3-CH2-CH2-CH3 CH3-CH2CHCH3异戊烷bp28℃C CH3 链端CH CH3CH2CHcH3二Cx 加到中间碳CH间CH-9-CH新戊烷bp95℃ CH3 上述这种分子式相同而构造式不同的化合物称为同分异构体,这种现象称为 构造异构现象。 构造异构现象是有机化学中普遍存在的异构现象的一种,这种异构是由于碳 链的构造不同而形成的,故又称为碳链异构。 随着碳原子数目的增多,异构体的数目也增多,见P20表2-2 构体的导出步骤(C7H16) 写出此烷烃的最长直链式。CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3 再写少一个C原子的直链,另一个C作为取代基。 CH3 CH2CH3 CH3 CH2CHCH, CHC CH3 再写少二个C原子的直链,另二个C作为取代基
• 9 • 这是我们学习有机化学的基本方法之一。 二、 烷烃的同分异构现象 1．异构现象 甲、乙、丙烷只有一种结合方式，无异构现象，从丁烷开始有同分异构现象， 可由下面方式导出， 正丁烷 （沸点-0.5℃） 异丁烷 （沸点-10.2） 由两种丁烷可异构出三种戊烷 上述这种分子式相同而构造式不同的化合物称为同分异构体，这种现象称为 构造异构现象。 构造异构现象是有机化学中普遍存在的异构现象的一种，这种异构是由于碳 链的构造不同而形成的，故又称为碳链异构。 随着碳原子数目的增多，异构体的数目也增多，见 P20 表 2-2。 构体的导出步骤（C7H16） 写出此烷烃的最长直链式。CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3 再写少一个 C 原子的直链，另一个 C 作为取代基。 再写少二个 C 原子的直链，另二个 C 作为取代基。 H C H H C C H H H H H -CH H 加到中间碳 C-H 间 加到链端C-H间 H C C C C H H H H H H H H H H C C C H H H C H H H H H H CH3 -CH2 -CH2 -CH3 -CH2 - 加到链端 间 加到中间碳 间 C-H C-H CH3CH2CH2CH2CH3 CH3 -CH2 -CH-CH3 正戊烷 b.p 36.1℃ 异戊烷 b.p 28℃ CH3 -CH2 -CH-CH3 -CH2 - 加到链端C-H 间 CH3 C CH3 CH3 CH3 CH3 新戊烷 b.p 9.5℃ CH3 CH3CHCH2CH2CH2CH3 CH3CH2CHCH2CH2CH3 CH3 CH3
CH3CH CHCH2CH3 CH3 CHCH2CHCH3 CH3 CH_ CH3 CH3 CH3 CH3 CH C2H5 CH CH3 CH3CCHCH2CH3 CH.CCH CH 类推,再写少三个C原子的直链。 CH3 CH3C-CHCH3 CH3CH3 不重复的只能写出9个。 随着碳原子数的增加,异构体的数目增加很快: C原子数6 异构体数59…75…802|…3679万多个… 三、伯、仲、叔、季碳原子 伯碳:又称第一碳,用1℃表示一一与一个C原子直接相连。 仲碳:又称第二碳,用2℃表示一一与二个C原子直接相连。 叔碳:又称第三碳,用3℃表示一一与三个C原子直接相连。 季碳:又称第四碳,用4℃表示一一与四个C原子直接相连 CH3 CH2 CH, CH2CH3 3 CH2C—CHCH 3 CHa CH
• 10 • 类推，再写少三个 C 原子的直链。 不重复的只能写出 9 个。 随着碳原子数的增加，异构体的数目增加很快： C 原子数 6 7 … 10 … 13 … 25 … 异构体数 5 9 … 75 … 802 … 3679 万多个 … 三、 伯、仲、叔、季碳原子 伯碳：又称第一碳，用 1℃表示——与一个 C 原子直接相连。 仲碳：又称第二碳，用 2℃表示——与二个 C 原子直接相连。 叔碳：又称第三碳，用 3℃表示——与三个 C 原子直接相连。 季碳：又称第四碳，用 4℃表示——与四个 C 原子直接相连。 CH3CH2CH2CH2CH3 1 。 2 。 1 。 2 。 2 。 CH3C CH3 CH3 CHCH3 CH3 3 。 4 。 1 。 1 。 1 。 1 。 1 。 CH3C CH3 CH3 CHCH3 CH3 CH3CHCH2CHCH3 CH3 CH3CH CHCH2CH3 CH3CH2CCH2CH3 CH3CH2CHCH2CH3 CH3CCH2CH2CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 C2H5
§2-2烷烃的命名 有机化合物的命名的基本要求是必须能够反映出分子结构,使我们看到一个 不很复杂的名称就能写出它的结构式,或是看到构造式就能叫出它的名称来。 烷烃的命名法是有机化合物命名的基础,应很好的掌握它。 烷烃常用的命名法有普通命名法和系统命名法 普通命名法 根据分子中碳原子数目称为“某烷”,碳原子数十个以内的依次用甲、乙 丙、丁、戊……癸表示,十以上的用汉字数字表示碳原子数,用正、异、新表 示同分异构体。例如 CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 CH3 CH-CH2-CH3 CH3-C--CH 正戊烷 异戊烷 新戊烷 普通命名法简单方便,但只能适用于构造比较简单的烷烃。对于比较复杂的 烷烃必须使用系统命名法。 二、烷基 为了学习系统命名法,应先认识烷基 烷基—烷烃分之中去掉一个氢原子而剩下的原子团称为烷基 烷基 名称 通常符号 甲基 乙基 E CHaCH2CH2- 丙基 CH- 异丙基 i-Pr CH3CH2CH2CH 正丁基 CH3CHCH 异丁基 i-B
• 11 • §2—2 烷烃的命名 有机化合物的命名的基本要求是必须能够反映出分子结构，使我们看到一个 不很复杂的名称就能写出它的结构式，或是看到构造式就能叫出它的名称来。 烷烃的命名法是有机化合物命名的基础，应很好的掌握它。 烷烃常用的命名法有普通命名法和系统命名法 一、 普通命名法 根据分子中碳原子数目称为“某烷”，碳原子数十个以内的依次用甲、乙、 丙、丁、戊……癸表示，十以上的用汉字数字表示碳原子数，用正、异、新表 示同分异构体。例如： 正戊烷 异戊烷 新戊烷 普通命名法简单方便，但只能适用于构造比较简单的烷烃。对于比较复杂的 烷烃必须使用系统命名法。 二、 烷基 为了学习系统命名法，应先认识烷基 烷基 烷烃分之中去掉一个氢原子而剩下的原子团称为烷基。 烷基 名称 通常符号 CH3- 甲基 Me CH3CH2- 乙基 Et CH3CH2CH2- 丙基 n-Pr CH3CH- 异丙基 i-Pr CH3 CH3CH2CH2CH2- 正丁基 n-Bu CH3CHCH2- 异丁基 i-Bu CH3 CH3 -CH2 -CH2 -CH2 -CH3 CH3 CH CH2 -CH3 CH3 CH3 C CH 3 CH3 CH3