构体,CH1有18个构造异构体。 构造异枃体的物理性质都不同。一般来讲,直链烷烃的沸点要比带有支链的构造异构体的 沸点高。例如,从表2-1可知正戊烷的沸点是36.1C,而异戊烷的沸点是29.9C,分支更多的 新戊烷沸点只有9.4C。 囊2-1部分烷烃异构体的物理常数 分子式 构造式 沸点/C 熔点/C 丁烷异钩体 正丁烷 C日CH:CHCH -138.3 丁烷 CH CH<CH3)CH 戊烷异构体 正皮烷 CHa CH2CH, CHs 129.8 异戊烷 CHICH(CH3)CH3CH3 159.9 新戊烷 CH2 C(CH) 16.8 已姹异构体 ShI 正已姹 CHAH:CH: CHCH: CHA 甲墓戊烷 CHCH(CH3)CH, CH-CH, 3-甲基哎烷 CHACH2CH(CH)CH2CH3 -118 2.2.二甲基丁烷 CHaC(CH3 ), CH2CH 19.7 100,0 2.3·二甲基丁烷 CHaCH(CH,CH(CH3) 烷烃的分子式都符合邇式CH+2。从甲烷开始,每增加一个碳原子就增加两个氢原子,因 此两个烷烃分子式之间总是相差一个或几个CH2。在组成上相差一个或多个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。如表21中所列的化合 物,都是烷烃同系列中的同系物。同系列中,相邻的两个分子式的差值CH2称为系差。 烷烃分子中的碳原子,按照它们所连碳原子数目的不同,可分为四类:只连有一个碳原子 的称为伯碳原子(或称第一碳原子),通常也用“1°”来表示;连有两个碳原子的称为仲碳原子 (或称第二碳原子),常用“2°”表示;连有三个碳原子的称为叔碳原子(或称第三碳原子)·常 用“3°”表示;连有四个碳原子的称为季碳原子(或称第四碳原子),常用“4”表示。与伯、仲、 叔碳原子相连的氢原子,分别称为伯、仲、叔氢原子。例如: H CH3 为了便于命名或说明有机化合物的结构,在有机化学中,常需要给予团以一定的名 称。例如,比甲烷少一个氢原子的原子团CH1叫做甲基;乙烷去掉一个氢原子后的原子团 CHCH叫做乙基,丙烷分子中的氢原子所处的位置不是完全等同的,因此丙烷去掉一个氢原 子后·可得到两种构造异构的丙基
HHH 去掉一个1"H C或CHCH2CH2 C一H HHH正丙基 始(1’)仲(2)伯”) 去掉一个:H H-C C-H或CH4CHCH1≡CHCH一 异丙基 同理,由正丁烷可得到两种构造异构的丁基,即正丁基和仲丁基,而由异丁烷则可得到另 外两种构造异构的丁基,即异丁基和叔丁基 HH 去掉一个1H 或 CH CH CH2CH HH HH HHHH正丁基 HHHH 去掉一个2H HCC-CC一H或CHCH2CH HH 去掉一个1°H H-C- 或 CH3 CHCH2=(CH3)2CHCH H C-H异丁基 HH H HH H-C-H 去掉一个3H HCC--H或 CH, CCH;≡(CH3)3C H 权丁基 总的来说,烷烃去掉一个氢原子后的原子团叫做烷基,常用R-(CH3n1-)表示。所以烷烃 又可用通式RH来代表。通常去掉直链烷烃末端氢原子所得的原子团叫做正烷基,命名时“正”字 常用n①代表例如正丙基 CH3CH2CH2又叫做n丙基,正丁基 CH, CH, CH2CH2-又叫做n-丁 基。去掉一个仲氢原子所得的烷基叫做仲烷基,命名时“仲”字常用se-②表示,例如仲丁基 CH3CH, CH—又叫做e-丁基。而CHCH(CH2),一型的烷基叫做异烷基,例姻异戊基 ①“正”的英文名为 norma|所以用n-代表 ②“仲”的英文名为 secondary,所以用x-代表 18
CH; CHCH. CH2,在英文名称中“异”字用is0-代表,但在中文名称中,此代号一般用得不 去掉一个叔氢原子后所得的烷基叫做叔烷基,命名时“叔”字可用t或tert-表示,例如叔丁 基(H3C—又叫做t丁基,叔戊基CHCH2C—又叫做t-戊基。而CH2C-CH2-叫做 CH 新戊基。 2.2烷烃的命名 烷烃最早是根据碳原子数目来命名的,例如甲烷、乙烷、丙烷等。后来发现了异构体,就冠以 不同形容词以示区别,例如丁烷的两个异构体,直链的叫做正丁烷,带有支链的叫做异丁烷;戊烷 的三个异构体中除正戊烷外.带有一个支链的叫做异戊烷,带有两个支链的叫做新戊烷。 CH3 CHICH, CH2CH2 CH3 CH3CHCH2 CH3 CHa"-C-CH CH3 正戊烷 异戊烷 靳戊烷 这种命名方法,现在常称为习惯命名法。习惯名称不能很好反映出分子的结构,而且对于碳原子 数较多,因而异构体也较多的烷烃来说,习惯命名法很难适用。因此,又有人提出用衍生命名法命 名即将所有烷烃看作是甲烧的烷基衍生物来命名。在命名时,选择连有烷基最多的碳原子作为 甲烷碳原子,而把与此碳原子相连的基团作为甲烷氢原子的取代基。例如异丁烷可叫做三甲基 甲烷,异戊烷和新戊烷可以分别叫做二甲基乙基甲烷和四甲基甲烷。 CH CH3-C-CH, CH,-C-CH, CH 异丁烷 异戊烷 新戊烷 三甲基甲烷 二甲基乙基甲烷 四甲基甲烷 这种甲烷衍生物命名法,对于更复杂的烷烃仍不适用。 目前有机化合物最常用的命名法是国际纯粹化学和应用化学联合会( International Union of Pure and Applied Chemistry,简称 IUPAC)制订的系统命名法。我国现用的系统命名法,基本 上就是根据 IUPAC规定的原则再结合我国文字上的特点而制订的。 烷烃的系统命名规则如下 (1)直链烷烃按碳原子数命名,碳原子数在十以内时,依次用天干(甲、乙、丙、丁、戊、己、庚 辛、壬、癸)来代表碳原子数,在十以上时直接用中文数字如十一、十二……来表明碳原子数。 )“异”的英文名为 Isomer:c,所以用iso-代表。 说“叔”的英文名为 tertiary.所以用r-或r代表
例如: CH3 CH CH, (CH2) CHs CH,(CH,),CHe 乙烷 (2)带有支链的烷烃支链烷烃命名时是把它看作是直链烷烃的烷基衍生物。 A)选择主链——把构造式中连续的最长碳链——一作为母体称为某烷。把构造式中较短的 链作为支链,看作取代基。命名时将基名放在母体名称的前面称为某基某烷。如果构造式中较 长碳链不止一条时,则选择带有最多取代基的一条为主链。选择主链时要注意,不能只把书面上 的直链看作主链,凡连续相连的碳原子都应包括在一条碳链之内。例如 CH, CH CH, CH3 CH,CHCH, CH:CH, CH, CH3 CH, CH, CHCH, CH, CH, CH- CH, CH 上例中最长连续碳链有八个碳原子,该化合物母体的名称为辛烷。 cH2cHz+CH-CH→CH2CH, CHI CH CH--CHCH, CH, CHa CH-CHcH一CH CH3::CH, CH, CH 六个碳的主链上有四个取代基 六个碳的主链上有两个取代基 上例中最长的六个碳原子的碳链有两条,应按()式即取其中支链较多的为主链,该化合物的母 体名称为己烷。 (B)从最接近取代基的一端开始将主链磺原子用阿拉伯数字1,2,3…编号。例如 CH, CH, CHCH CH』CHCH2 CHCH CH3 CHa CHCH. CHCH, CH CHCH,CH CH:CH2 CH, 缃号正确 编号不正确 (C)命名取代基时把它们在母体链上的位次作为取代基的前缀。如果带有几个不同的取代 基,命名时将简单的基团名称放在前面,复杂的基团名称放在后面①(英文名称则以取代基名称 的首字母A,B,C,…为次序)。如果带有几个相同的取代基,则可以合并,但应在基团名称之前写 明位次和数目,数目须用汉字二、三……来表示。例如 烷基简单、复杂的说法是不确切的,确切的說法是按立体化学中次序规则(见3.3节)顺序列出指定“较优”基团后
CH, CH CHCH. CH--CHCH, CH, CH3CHCHACHCH CH: CH-CH CHCH3 CH, CH, CH3 CH3 CH 取代基:3-甲基5-乙基 取代基:2,5-二甲基3,4-二乙基 为了清楚起见,书写化合物名称时,要注意各个位次数字之间须用逗号“.”隔开,位次与基 之间需用短线“”相隔,最后一个基名和母体名称直接相连 按照上述各条规定,上面所给两个化合物的全称为 CH;CH CH3CH:CH--CHCH: CH3 CH: CHCH: CHCH CH: CH -CH CHCH CH2CH, CH3 CH3 CH: 3-甲基5-乙基辛烷 2.5·二甲基-3.4-二乙基己烷 (不能称为6甲基-乙基辛烷,因为编 (不能称为34二异丙基已烷因为没有批对主链) 号不是从最接近取代基的灬端开始。) 又如 CH. CH--CHCH, CHCH CH CHa CH: CH CH-CH CH3 2.3,7·三甲基-5-乙基辛烷 (不能称为2.3二甲基-5异丁基康烷因为主链不是最长链,也不能称为 2,3·二甲基5乙基7甲基辛烷因为没有把相同取代基合并。) 2.3烷烃的结构 2·3.l甲烷的结构和s户3杂化轨道 甲烷是最简单的烷烃,甲烷分子中四个氢原子的地位完全相同,用其他原子取代其中任何 个氢原子,只能形成一个取代甲烷,例如构造为 CHC1的化合物只有一个,构造式CHC1只代表 一个化合物。 用物理方法测得甲烷分子为一正四面体结 H 构,碳原子居于正四面体的中心,和碳原子相连的 四个氢原子,居于四面体的四个角(图2-1),四个 碳氢键键长都为0.110nm,所有HCH的键角都 图2-1甲烷的四面体结 是109.5° 碳原子基态的电子构型是1s22p2p。按杂化轨道理论,在形成甲烷分子时,先从碳原子的 2s轨道上激发一个电子到空的2p、轨道上去,这样就具有了四个各占据一个轨道的末成对的价