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一自由基反应的条件、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 一烷烃 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。 §2一1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： 7·
• 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 CH H HCH CH, 乙烷 C.H CHCHa 丙烷 C.H HHHH 丁烷 C.Hie H-C-C-C-C-H CH,CH-CH-CH 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CH(亚甲基) 而连成碳链，碳链的两端各连一个氢原字。 HH用 H+C-C-C-C:H 故：通式烷烃的为HtCH2H或CH。 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CH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
• 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， 加到鼓端CH间一 HH 正丁烷 HHH H(沸点-0.5℃) H-C-C 加到中间碳CH间H HHH 异丁烷 C-H (沸点-10.2) 由两种丁烷可异构出三种戊烷 CHgCH-CH-CH-CH- 加到链端CH间，CCCH,CHCH正戊烷b.p36.1C CHa-CHZCH-CH3 异戊烷bp28℃ 加到链端CH间了 CHsCH-GHCHC C 加到中间碳C-H间 CH3-c -CH3 新戊烷bD9.5℃ Ha 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。 CH3CHCH2CH2CH2CH3 CH;CH2CHCH2CH2CH3 CHa CHa 再写少二个C原子的直链，另二个C作为取代基。 ·9
• 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
CHCH CHCHCH3 CH,CHCH-CHCH CHCHCHCHCH CHCH CH CH3 C2Hs CH, CH3 CHCCH2CH2CH3 CH:CH2CCHCH; CHa CH3 类推，再写少三个C原子的直链。 CH3 CHC-CHCHs CHaCH 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67.10.13. 25 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℃表示一与一个C原子直接相连。 仲碳：又称第二碳，用2℃表示一与二个C原子直接相连。 叔碳：又称第三碳，用3℃表示一与三个C原子直接相连。 季碳：又称第四碳，用4℃表示一与四个C原子直接相连。 999,94 CH3 CH3 CHa ·10
• 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
§2一2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： CHa CH3-CH2-CH2-CH2-CH CH3-CH-CH2-CHs CH3-C-CH3 CH CHa 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 烷基一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 CH- 甲基 Me CH.CH- 乙基 Et CH,CH.CH- 丙基 n-Pr CH.CH- 异丙基 i-Pr CH, CH4CH-CH-CH- 正丁基 n-Bu CH,CHCH- 异丁基 i-Bu ·11·
• 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