第二章链烃知识要点：一、结构特点烷烃：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。1）烷烃的分子组成通式：CnH2n+2。2）碳原子都是以SP杂化轨道与其他原子形成α键，碳原子都为正四面体结构。3）C-C键长均为0.154nm，C-H键长为0.109nm，，键角都接近于109.5°。碳原子和氢原子的分类伯碳：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。1）碳原子都是以SP杂化轨道与其他原子形成α键，碳原子都为正四面体结构。2）C-C键长均为0.154nm，C-H键长为0.109nm，，键角都接近于109.5°。3）碳链一般是曲折地排布在空间，在晶体时碳链排列整齐，呈锯齿状，在气、液态时呈多种曲折排列形式（因α键能自由旋转所致）。二、命名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。（二）系统命名法烷基—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MeCHs-甲基乙基EtCH,CH,-丙基CH.CHCH--n-Pr异丙基i-PrCH,CH-CHs7
7 • • 第二章 链烃 知识要点： 一、结构特点 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。 1）烷烃的分子组成通式：CnH2n+2 。 2）碳原子都是以 SP3 杂化轨道与其他原子形成σ键，碳原子都为正四面体结构。 3）C-C 键长均为 0.154nm, C-H 键长为 0.109nm,键角都接近于 109.5°。 碳原子和氢原子的分类 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。 1） 碳原子都是以 SP3 杂化轨道与其他原子形成σ键，碳原子都为正四面体结构。 2） C-C 键长均为 0.154nm, C-H 键长为 0.109nm,键角都接近于 109.5°。 3） 碳链一般是曲折地排布在空间，在晶体时碳链排列整齐，呈锯齿状，在气、液态 时呈多种曲折排列形式（因σ键能自由旋转所致）。 二、命名 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。 （二）系统命名法 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
CHCHCHCH-正丁基n-Bu异丁基i-BuCH,CHCHCHsCH.CH,CH-仲丁基s-BuCHsCH3CH_c -叔丁基t-BuCHs烷基的通式为CnH2n+1常用R表示命名：1.选择主连（母体）（1）选择含碳原子数目最多的碳链作为主链，支链作为取代基。（2）分之中有两条以上等长碳链时，则选择支链多的一条为主链。2.碳原子的编号（1）从最接近取代基的一端开始，将主链碳原子用1、2、3….·编号（2）从碳链任何一端开始，第一个支链的位置都相同时，则从较简单的一端开始编号。（3）若第一个支链的位置相同，则依次比较第二、第三个支链的位置，以取代基的系列编号最小（最低系列原则）为原则。3.烷烃名称的写出A将支链（取代基）写在主链名称的前面B取代基按“次序规则”小的基团优先列出烷基的大小次序：甲基<乙基<丙基<丁基<戊基<已基<异戊基<异丁基<异丙基。C相同基团合并写出，位置用2，3标出，取代基数目用二，三...标出。D表示位置的数字间要用逗号隔开，位次和取代基名称之间要用“半字线”隔开。可将烷烃的命名归纳为十六个字：最长碳链，最小定位，同基合并，由简到繁。三、构象构象一一构造一定的分子，通过单键的旋转而引起的分之中各原子在空间的不同排布称为构象。乙烷的构象8
• • 8 CH3CH2CH2CH2- 正丁基 n-Bu CH3CHCH2- 异丁基 i-Bu CH3 CH3CH2CH- 仲丁基 s-Bu CH3 CH3 CH3 C 叔丁基 t-Bu CH3 烷基的通式为 CnH2n+1 常用 R 表示 命名： 1．选择主连（母体） （1） 选择含碳原子数目最多的碳链作为主链，支链作为取代基。 （2） 分之中有两条以上等长碳链时，则选择支链多的一条为主链。 2．碳原子的编号 (1) 从最接近取代基的一端开始，将主链碳原子用 1、2、3.编号 （2）从碳链任何一端开始，第一个支链的位置都相同时，则从较简单的一端开始编号。 （3） 若第一个支链的位置相同，则依次比较第二、第三个支链的位置，以取代基的系 列编号最小（最低系列原则）为原则。 3．烷烃名称的写出 A 将支链（取代基）写在主链名称的前面 B 取代基按“次序规则”小的基团优先列出 烷基的大小次序：甲基<乙基<丙基<丁基<戊基<己基<异戊基<异丁基<异丙基。 C 相同基团合并写出，位置用 2，3.标出, 取代基数目用二,三.标出。 D 表示位置的数字间要用逗号隔开，位次和取代基名称之间要用“半字线”隔开。 可将烷烃的命名归纳为十六个字：最长碳链，最小定位，同基合并，由简到繁。 三、构象 构象——构造一定的分子，通过单键的旋转而引起的分之中各原子在空间的不同排布 称为构象。 乙烷的构象
乙烷的极限构象有两种，即交又式和重叠式。构象通常用透视式或纽曼（Newman)投影式表示透视式纽曼(Newman)投影式HHH交叉式HHXHIHHHAX重叠式H、ZHHHHH交叉式构象为乙烷的优势构象丁烷的构象丁烷的四种典型构象：CH3CH3lCH3HCH3H-H人HHHHHHHCH3HCH3全重叠式邻位交叉式部分重叠式对位交叉式其稳定性次序为：对位交叉式》邻位交叉式部分重叠式全重叠式相对能垒：03.3KJ/mol14.6KJ/mo118.4~25.5KJ/mol四、物理性质烷烃的物理常数见P47表2-3。1.状态：C一C的烷烃为气态，C,Cl6的烷烃为液态，C以上的烷烃为固态。2.沸点：（1）着碳原子数的递增，沸点依次升高。（2）原子数相同时，支链越多，沸点越低。3.熔点（1）碳原子数目增加，熔点升高。（2）分子的对称性越大，熔点越高。4.相对密度（比重）9
9 • • 乙烷的极限构象有两种，即交叉式和重叠式。 构象通常用透视式或纽曼(Newman)投影式表示 透视式 纽曼(Newman)投影式 交叉式 重叠式 交叉式构象为乙烷的优势构象 丁烷的构象 丁烷的四种典型构象： 其稳定性次序为： 对位交叉式 > 邻位交叉式 > 部分重叠式 > 全重叠式 相对能垒: 0 3.3KJ/mol 14.6KJ/mol 18.4~25.5KJ/mol 四、物理性质 烷烃的物理常数见 P47 表 2-3。 1.状态：C1—C4的烷烃为气态，C5~C16的烷烃为液态，C17以上的烷烃为固态。 2.沸点： （1）着碳原子数的递增，沸点依次升高。 （2）原子数相同时，支链越多，沸点越低。 3.熔点 （1）碳原子数目增加，熔点升高。 （2）分子的对称性越大，熔点越高。 4.相对密度（比重） H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H CH3 H CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 H H H H H H H H H H H H H H H 对位交叉式 部分重叠式 邻位交叉式 全重叠式
都小于1，随着分子量的增加而增加，最后接近于0.8（20℃）。分子间的引力增大分子间的距离相应减小，相对密度就增大。5.溶解度不溶与水，溶于某些有机溶剂，尤其是烃类中（“相似相溶”原理）。五、化学性质（一）氧化和燃烧烷烃在空气中燃烧，生成二氧化碳和水，并放出大量的热能。如：3n+1燃烧CnH2n+2 +O.nCO2 + (n+1)H2O +热能(Q)2A92 02CH14+++6CO2+7H2O+4138KJ/mol（二）热裂反应在高温及没有氧气的条件下使烷烃分子中的C-C键和C-H键发生断裂的反应称为热裂反应。（三）卤代反应烷烃的氢原子被卤素取代生成卤代烃的反应称为卤代反应。通常是指氯代或溴代。1.甲烷的氯代反应黑暗中不发生反应CH4 + Cl2强烈日光4HCI + C猛烈反应在紫外光漫射或高温下，甲烷易与氯、溴发生反应。CH4 + Ch 漫射光、CHa-CI + HCI甲烷的卤代反应较难停留在一元阶段，氯甲烷还会继续发生氯化反应，生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳。2.其他烷烃的氯代反应伯、仲、叔氢的相对反应活性为：氯代：3°H：2°H：1°H=5：4：1溴代：3°H：2°H：1°H=1600：82：1（四）烷烃的卤代反应机理1.甲烷的氯代历程10
• • 10 都小于 1，随着分子量的增加而增加，最后接近于 0.8（20℃）。分子间的引力增大， 分子间的距离相应减小，相对密度就增大。 5.溶解度 不溶与水，溶于某些有机溶剂，尤其是烃类中（“相似相溶”原理）。 五、化学性质 （一）氧化和燃烧 烷烃在空气中燃烧，生成二氧化碳和水，并放出大量的热能。如： （二）热裂反应 在高温及没有氧气的条件下使烷烃分子中的 C-C 键和 C-H 键发生断裂的反应称为热 裂反应。 （三）卤代反应 烷烃的氢原子被卤素取代生成卤代烃的反应称为卤代反应。通常是指氯代或溴代。 1．甲烷的氯代反应 在紫外光漫射或高温下，甲烷易与氯、溴发生反应。 甲烷的卤代反应较难停留在一元阶段，氯甲烷还会继续发生氯化反应，生成二氯 甲烷、三氯甲烷和四氯化碳。 2．其他烷烃的氯代反应 伯、仲、叔氢的相对反应活性为： 氯代：3°H ：2°H ：1°H = 5 ：4 ：1 溴代：3°H ：2°H ：1°H = 1600 ：82 ：1 （四）烷烃的卤代反应机理 1.甲烷的氯代历程 CnH2n+2 3n+1 2 O2 燃烧 nCO2 + (n+1)H2O + 热能(Q) C6H14 + 9 O2 6CO2 + 7H2O + 4138KJ/mol 1 2 CH4 Cl2 黑暗中 强烈日光 不发生反应 4HCl + C 猛烈反应 CH4 Cl2 CH3 Cl HCl 漫射光
实验证明，甲烷的氯代反应为自由基历程huor CI: CI2 CI.链引发CH4 + CI.CH3+HCICH3. + Ch2CH3-CI + CI.CHs-CI + CI.CH2-CI + HCI链增长阶段CH2-Cl2 + CI. CH2-CI + Cl2CI. + CI.Cl2CH3. + CH3CH3-CH3链终止阶段. CH3 + CI.CHs-CI从上可以看出，一且有自由基生成，反应就能连续的进行下去，这样周而复始，反复不断的进行反应，故又称为链锁反应。凡是自由基反应，都是经过链的引发、链的传递、链的终止三个阶段来完成的。2. 卤素的相对反应活性卤素的反应活性：氟>氯>溴>碘。P3940可从卤素对甲烷的反应热△H看出，见P62表2-183.烷烃卤代反应的相对活性与烷基自由基的稳定性（1）烷烃卤代的相对活性：3°C-H>2°C-H>1°C-H原因：不同C-H键的离解能（D）不同，见P41，键的离解能愈小，则自游基愈容易生成，反应也就易进行。（2）自由基的稳定性：3°R.>2°R.>1°R.>CH:原因：同上，即愈容易生成的自由基愈稳定。$2—2烯烃烯烃的结构（一）双键的结构1.双键碳原子为sp2杂化2.双键由α键和元键组成（二）α键和元键的比较1.α键可以单独存在，并存在于任何含共价键的分子中。11
11 • • 实验证明，甲烷的氯代反应为自由基历程 从上可以看出，一旦有自由基生成，反应就能连续的进行下去，这样周而复始，反复 不断的进行反应，故又称为链锁反应。 凡是自由基反应，都是经过链的引发、链的传递、链的终止三个阶段来完成的。 2.卤素的相对反应活性 卤素的反应活性： 氟 > 氯 > 溴 > 碘。P39~40 可从卤素对甲烷的反应热ΔHR看出，见 P62 表 2-18 3.烷烃卤代反应的相对活性与烷基自由基的稳定性 （1）烷烃卤代的相对活性： 3°C-H > 2°C-H > 1°C-H 原因：不同 C-H 键的离解能（D）不同, 见 P41，键的离解能愈小，则自游基愈容 易生成，反应也就易进行。 （2）自由基的稳定性： 3°R· > 2°R· > 1°R· > CH3· 原因： 同上，即愈容易生成的自由基愈稳定。 §2—2 烯 烃 一、 烯烃的结构 （一）双键的结构 1．双键碳原子为 sp2 杂化 2．双键由σ键和π键组成 （二）σ键和π键的比较 1. σ键可以单独存在，并存在于任何含共价键的分子中。 Cl Cl h or υ 2 Cl CH4 Cl CH3 HCl Cl2 CH3-Cl Cl CH3-Cl Cl CH2-Cl HCl CH2-Cl Cl2 CH2-Cl2 Cl · · · . . 链引发 链增长阶段 Cl · Cl · Cl2 Cl CH3-Cl CH3-CH3 链终止阶段 · · · · · · CH3· CH3· · · CH3 · · CH3