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第二章烷烃

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02_第二章_烷烃

02_第二章_烷烃
3
一. 烷烃的同系列和异构 (Homologous series and isomerism of alkanes) 1. 同系列 CnH2n+2 n 分子式 n为碳原子个数 构造式 命名
1
2 3 4 5 6
CH4
C2H6 C3H8 C4H10 C5H12
CH4
CH3CH3 CH3CH2CH3 2 3 5
①. 扭转角φ由0°逐渐变到360 °可得到无数个构象，它 们之间差别在于原子在空间的排列不同。 ②. 扭转角φ= 0°120 °240 °360°为重叠式 φ=60°180 °300 °为交叉式 重叠式、交叉式构象为乙烷的两个典型构象，其它构 象处于这两个构象之间。 ③. 重叠式中两个碳原子上的C—H键相距最近，能量较高，
18
CH3 6 7 8 CH3CH2CHCH2CH2CCH2CH3 CH3 CHCH CH3 3
3 4 5 2 1
2,6,6-三甲基 - 3 -乙基辛烷
CH3 CH3CHCH 2CH2CH2CH2CHCHCH 2CH3 CH3 CH3
2,7,8-三甲基癸烷
19
三. 烷烃的构象 (Conformation of Alkanes) 概述： a. 构象：指分子中原子或原子团由于围绕单键的旋转而 产生的分子中原子在空间的不同排列。 b. 构象异构体：分子组成相同，构造式相同，因构象不 同而产生的异构体。 c. 构象异构体表示方法：透视式（伞形式，锯架式）， 纽曼投影式
仲碳
CH3CH2CH2CH2CH3
叔碳
CH3CHCH 2CH3 CH3
8
二. 烷烃的命名 (Nomenclature of Alkanes)
1. 普通命名（习惯命名法）
以烷作为母体，十个碳原子以下用甲、乙、丙、丁、戊、 己、庚、辛、壬、癸表示，十个碳原子以上用数字表示。

烷烃

烷烃

英文名
n-heptane
n-octane n-nonane n-decane n-undecane n-dodecane n-tridecane n-eicosane
正庚烷
正辛烷 正壬烷 正癸烷 正十一烷 正十二烷 正十三烷 正二十烷
C12
C13
C20
碳原子数为10以上时用大写数字表示
2. IUPAC命名法（系统命名法）
用“,”隔 开

含支链的取代基的命名
5 7 8 6 4
3 2
1
2
1
3
仲丁基 2-丁基 1-甲基丙基
2, 7-二甲基-4-仲丁基辛烷 2, 7-二甲基-4-(2-丁基)辛烷 2, 7-二甲基-4-(1-甲基丙基)辛烷
三.构象 (comformation) 和构象异构体
C—C单键是可以旋转的 单键的旋转使分子中的原子或基团在空间产生不同的排列 （构象） 不同的构象之间为构象异构关系（一类立体异构现象）
CH2
CH2
H 3C
C
CH3
1碳负离子 （伯碳负离子）
3碳正离子 （伯碳正离子）
二. 烷烃的命名

普通命名法
用于简单化合物的命名

IUPAC命名法（系统命名法）
（IUPAC: 国际纯粹与应用化学联合会， International Union of Pure and Applied Chemistry）
（正）丁基
n -b u ty l
n -B u
仲丁基
s e c -b u ty l (s e c o d a ry )
s -B u
CH3 C H 3C H C H 2 CH3 C H 3C CH3 叔丁基 te rt-b u ty l (te rtia ry ) t-B u 异丁基 is o b u ty l i-B u

第二章烷烃图文

第二章烷烃图文

少量环烃和其他衍生物。
天然气
C1~C6
20℃以下
液体石油(石油醚) C5~C6
20~60℃
汽油
C4~C8
40~200℃
煤油
C10~C16
175~275℃
柴油
C15~C20
250~400℃
润滑油
C18~C22
300℃
石蜡
C20~C30
350℃
沥青
C30以上
不挥发
第二章烷烃图文
1.烷烃的结构特征
碳原子都是 sp3 杂化 ，呈四面体结构 键角约为109.5
一构象停留时间极短(<10-6秒)不能分离。 • 乙烷交叉式构象是优势构象。
第二章烷烃图文
丁烷的构象CH3CH2-CH2CH3
CH 3 CH 3 6 0 O
H
H
HH
1
全重叠式
CH 3
H
CH 3
H
H
H
2
邻位交叉式
CH 3 H
60O
60O
H
H
CH 3 H
3 部分重叠式
CH 3
H
H 60O
CH 3
CH 3
CH3CH2CHCHCH3
CH3CH2CHCH(CH3)2
OH
CH3CH=CHCH2CH2CH(CH3)2
OH
(CH3)3CCH2CH(CH2CH3)2
CH3 CH3CCH2CHCH2CH3 第二章烷烃图文 CH3 CH2CH3
2. 烷烃的构象(Conformation)
构象：分子中的原子或基团在空间的特定 排列形式
重叠式两个H之间距离：2.29 A
氢原子半径：gH = 1.2 A

有机化学课件第二章烷烃

有机化学课件第二章烷烃
第6页/共76页
▪烷烃分子中，随着碳原子数的增加,烷烃的构造异 构体的数目也越多. ▪写出C7H16的同分异构体？
第7页/共76页
(3)同系物
烷烃的通式 CnH2n+2, 直链烃的通式可写为: H-(-CH2-)n-H
同系物—在组成上相差一个或多个 CH2—同系列相邻的两个 分子式的差值 CH2 称为系差.
第8页/共76页
(4)烷烃中碳原子的分类:
在烃分子中仅与一个碳相连的碳原子叫做伯碳原子（或一级碳原子，用1°表 示）
与两个碳相连的碳原子叫做仲碳原子（或二级碳原子，用 2°表示）
与伯,仲,叔碳与原三子个 碳相相连连的的3H碳° 表原原示子子）叫,分做别叔 碳称原为子伯（ 或,仲三,叔级 碳H原原子子， 用
烷烃的物理性质：
• 1、状态：在常温常压下，1至4个碳原子的直链烷烃是 气体，5至16个碳原子的是液体，17个以上的是固体。
• 2、熔沸点：随分子量的增大而升高，原因：⑴ 分子 大，接触面积大，范德华力大；⑵ 分子大，分子运动 所需能量大。
• A 烷烃的沸点 随C数增加的变化： • 1) 直链烷烃的沸点随着分子量(碳数)的增加而有规律
第35页/共76页
•乙烷的C- C 键
Stuart模型
乙烷分子中C-C键(C-H键用直线表示)
第36页/共76页
其他烷烃：据测定，除乙烷外，烷烃分子的碳链并不排布在 一条直线上，而是曲折地排布在空间。这是烷烃碳原子的四 面体结构所决定的。如丁烷的结构：
烷烃分子中各原子之间都以σ键相连接的，所以两个碳原子可以相 对旋转，形成了不同的空间排布。实际上，在室温下烷烃（液态 ）的各种不同排布方式经常不断地互相转变着。
2P
2S

第二章 烷烃

第二章 烷烃

-CH2CH2CHCH3 异戊基 i-Pent CH3 CH3 -CH2-C-CH3 新戊基 neo-Pent CH3
仲丁基 s-Bu
CH3 -C-CH2CH3 CH3
叔戊基 t-Pent
英文命名中，n（正）, i（异）, sec（二级）, tert（三级）
烷烃分子从形式上去掉两个氢原子所剩下的基团叫做 亚烷基。
构造式 名称 构造式 名称
-CH3
甲基
Me Et
-CH2CH3
-CH2CH2CH3 CH3-CH-CH3 -CH2(CH2)2 CH3 -CH2-CH-CH3 CH3 -CH-CH2CH3 CH3
乙基
正丙基 n-Pr 异丙基 i-Pr
CH3 -C-CH3 CH3
叔丁基
t-Bu
正丁基 n-Bu 异丁基 i-Bu
2、构造异构的书写规则
先直后支、先边后心、先少后多、先简后繁
请大家书写庚烷的同分异构体
先直后支
先 简 后 繁
先边后心
先 少 后 多
三、烷烃分子中碳、氢类型
1、碳的类型
季碳 4oC 仲碳 2oC
叔碳 3oC 伯碳 1oC 2、氢的类型 根据与其相结合的碳原子， 分别称为伯、仲、叔氢。
1oH 2oH 1oC 2 oC
H H
m.p -138 C b.p
¡ ¡ -0.5 C
m.p -159 C b.p 11.7 C
¡ ¡
分子式相同，结构式不同的化合物－－同分异构体；
分子式相同，结构式不同的现象－－同分异构现象。
对烷烃这种同分异构是由于分子中碳原子排列方式不同引起的， 称为构造异构。
C4H10有2个异构体；C10H22有75个异构体；C20H42有366319 个异构体。 随着碳原子数增加，同分异构体迅速增加。

第二章_烷烃

第二章_烷烃

CH3 CH3 600℃
C2H4 + H2
CH4 + C + H2
CH4 >1200℃ C + 2H2
CH3 CH2 CH2 CH3 500℃
CH4 + C3H6
CH3CH3 + C2H4 C4H8 + H2
• 将有害的烃类化合物转化为低毒性的醇类化合物
• 将核苷酸转化为脱氧核苷酸
• 无用的自由基对细胞毒害很大
自由基清除剂 (radical scavengers)
(对苯二酚)
(半醌)
生物体内存在的自由基清除剂
➢氧化反应
CH4 + 2O2 燃烧 CO2 + 2H2O + 891 kJ mol-1 适当条件下可部分氧化为醇、醛、酮、羧酸等含氧化合物。
如果位次和相同，则从取代基较不优先的一 端开始
• 列出取代基
根据优先基团后列出的原则 (英文按字母顺 序)，在母体名称前依次列出取代基的位置、 数目、名称
3-甲基-5-乙基辛烷
7-甲基-3,3,6-三乙基癸烷
根据下面化合物的名称，画出结构式
a. 2,3-二甲基己烷 b. 2,4,5-三甲基-4-异丙基庚烷 c. 4,4-二乙基癸烷
• 反应性和选择性
• 不同卤素的反应性
F2 ＞ Cl2 ＞ Br2 ＞ I2
• 不同卤素的选择性
自由基形成的相对速率
• 反应性-选择性原则
反应性越强，选择性越低
➢
➢
如果甲基环己烷与Cl2和Br2发生卤代反应， 哪个反应可以得到更多的1-卤-1-甲基环己 烷?
溴代反应
生物体中的自由基反应
不溶于水，能溶于某些低极性有机溶剂 (苯、氯仿、四氯化碳等)

第二章烷烃

第二章烷烃

与伯,仲,叔碳原子相连的H原子,分别称为伯,仲,叔H原子
如：
■5. 烷基
——烷烃去掉一个氢原子后的原子团.常用R-，或 (CnH2n+1-)表示,所以烷烃又可用通式RH表示. ◎正烷基:直链烷烃去掉一个末端氢原子所得的原 子团.命名时“正”字常用n-代表. eg：正丙基CH3CH2CH2-， n-丙基 ◎仲烷基:直链烷烃去掉一个仲氢原子所得的烷基。用 “sec-”表示. eg：仲丁基 CH3CH2CH sec-丁基
Chapter 2
烷
烃
(一) 烃的定义 ◎分子中只含有C、H两种元素的有机化合物叫 碳氢化合物,简称烃.
(二) 烃的分类: (1)开链烃(链烃),又叫脂肪烃. 可分为:烷烃 、烯烃 、二烯烃 、炔烃等
(2)闭链烃(环烃).
又分为:脂环烃和芳香烃两类.
§2-1 烷烃的通式、同系列和构造异构
• 烃：分子中只含有C和H两种元素的有机化合物。 • 烷烃：分子中只有C-C和C-H键的脂肪烃, 又叫饱和烃。
§2-5 烷烃的物理性质
1.聚集状态：C1～C4（g） C5～C17 （ｌ） ＞C17 （ｓ）
2.沸点（ｂ.ｐ.）
①与范德华引力有关: 相对分子量增加，分子间的范德华引力增 加， 导致沸点升高。 ②支链增加影响沸点：降低接触面从而减低分子间 引力。
■同数碳原子的构造异构体中，分子的支链越多， 则沸点越低。 例如： 正丁烷 ｂ.ｐ. - 0.5℃
H2 H2 H3C C C CH3
H H3C C CH3 CH3
烷烃分子中，随着C原子数的增加，构造异构体的数目也越多。
练习：C6H14有多少同分异构体，并写出它们
同分异构体是两种不同的化合物.物理性质有一定的差异.

有机化学课件-第二章烷烃

有机化学课件-第二章烷烃

第 二 章 烷 烃
1.烷烃的概念和分类

烷烃的分类：按照碳链骨架可分为链烷烃和环烷烃； 链状烷烃的结构通式：
H H C H H H
H C H H C H H H
H C H H C H H C H
H H
H
H
C
H
甲烷 CH4
• •
乙烷 C2H5
丙烷 C3H8
n
CnH2n+2
含有n个碳原子的直链烷烃

卤代反应的机理： 链引发： 自由基锁链反应
Cl
H
Cl
Cl
hv
2Cl
CH3
CH3
H
Cl
链增长：
CH3
Cl Cl H3C Cl
Cl
Cl
CH3
H3C
Cl
链终止：
CH3 Cl
CH3 Cl
CH3CH3 Cl2
练习题 2.14（1）
第 二 章 烷 烃
6.烷烃的化学性质

反应过程中能量的变化： 反应物 过渡态
第 二 章 烷 烃
6.烷烃的化学性质

热裂解反应 烷烃在隔绝空气和高温条件下反应，分子中碳碳键断裂，生 成小分子的烷烃，也可转变为烯烃和氢气等复杂混合物。
600℃
CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3
H2C C CH3 H H2C CH2
CH3CH2CH2CH3
丁烷加热至600℃反应，得甲烷、乙烷、乙烯、丙烯等
第 二 章 烷 烃
6.烷烃的化学性质

烷基自由基的相对稳定性：
H3C H3C CH H3C CH2 H3C CH H3C C CH3 CH3
CH3

第二章 烷烃(3hr)

第二章 烷烃(3hr)
a. 位次用阿拉伯数字表示；
b. 位次与名称之间用短横“-”隔开。
② 列出次序：
a. 不同取代基：
遵循次序规则，较大基团后列出；
b. 相同取代基： 名称合并，用汉字标明数目，位次按由 小到大次序的列出，并用“ , ”隔开。
常见烷基的大小（优先）次序：
-CH3＜-CH2CH3 ＜-n-C3H7 ＜-CH(CH3)2 ＜-C (CH3)3
CH3
CH2CH3
CH3CH2CHCH2CHCHCH2CH2CH3
CH2CH2CH3
（2）若同时存在几个等长链，则选择 取代基最多者为主链。 例2： ① ②
CH3
CH3 CH3
③
CH3CH2CH-CH-CH-CHCH3 CH2
CH2
CH3
2、确定取代基 （给主链编号确定取代基位次） （最小原则） 编号原则：
结构特点：
碳原子为sp3杂化，呈四面体构型； 分子中C、H或C、C之间均以σ键连接；
σ
C-H
σ
C-C
σ键特点： 沿键轴方向成键，成键电子云重叠 程度高，牢度大，不易断裂；
成键原子可以绕键轴“自由”旋转。
（P 烷烃中碳原子的4种连接方式： 41）
7 1 2 6 3
CH3 CH3
8
CH3
4
伯氢(1º H)：与1º C相连；
复杂支链名称作为一个整体放在括号 内，括号外标注其在主链的位次。
例：
1 2
CH3
3 4 5 6 7 8 9
10
CH3CH2CHCH2CHCH2CH2CH2CH2CH3 CH3
1'
C CH2CH3
2' 3'
CH3
3-甲基-5-（1,1-二甲基丙基）癸烷

第二章 烷烃

第二章 烷烃

I > Br > Cl > S > P > F > O > N > C > D > H
b. 多原子取代基先比较第一个原子，如相同，再比较第 二个原子，如依旧相同，则依次比较取代基中所有的原 子，直到分出原子序数大的原子，则该基团“较优”，
CH3CH2CH2CH2
<
H3C H3C
CH
c.含三键或双键基团。认为连有两个或三个相同原子。
CH3
1 6 2 5 3 4 4 3 5 2 6 1
CH3CH2CHCH2CHCH3 C2H5
主要烷基的优先次序：异丙基&g近一端开始编号的前 提下，注 意编号时应该使所有主链取代基位次的代数和最小
3．烷烃名称的书写规则
A 将支链（取代基）写在主链名称的前面
n-Butyl
Iso-Butyl
n-Bu
i-Bu
CH2
仲丁基 叔丁基
Sec-butyl Tert-Butyl
s-Bu t-Bu
CH3 CH3 C CH3
烷基的通式为CnH2n+1
常用R表示
二价基 —— 亚基：
两价集中在一个原子不需要定位， 集中在不同的原子一定要求定位
CH2
亚甲基
CH2CH2CH2
B 取代基按“次序规则”小的基团优先列出
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, 4……, 取代基数目用二, 三, 四……, di, tri, tetra。
D 表示位置的数字间要用逗号隔开，位次和取代基名称间
用“半字线” E 英文命名时，取代基按首字母顺序排列。

第二章烷烃

第二章烷烃

季碳(40)：只与4个其它碳原子直接相连
1
0
CH3
2 CH2
0
3 CH
0
CH3 0 4 CH C
3
CH3 CH3
伯氢(10)：伯碳上的氢原子
仲氢(20)：仲碳上的氢原子
叔氢(30)：叔碳上的氢原子
（三） 烷烃系统原则
直链烷烃的系统名法与普通命名法相
似。支链烷烃命名要点是确定主链和处理取
代基的位置问题，而概括起来就是三个字：
CH3CHCH2CH3
CH3 CH CH2 CH3
CH3 CH3 C CH3
烷烃同一碳原子上去掉二个氢原子或三个氢原 子后，分别称为亚基、次基，如：
CH2
亚甲基
CHCH3
亚乙基
CH
次甲基
C CH3
次乙基
（二）碳及氢的类型
伯碳(10)：只与1个其它碳原子直接相连 仲碳(20)：只与2个其它碳原子直接相连 叔碳(30)：只与3个其它碳原子直接相连
普通命名法仅适合简单的烷烃。 它的命名方法是1~10以内的碳原子数用天干 字甲、乙、丙、丁、戊、已、庚、辛、壬、 癸表示。从十一个碳原子开始用中文数字表 示。称为正某烷，“正”（n-）字一般略去。 如： CH3CH2CH3 CH3(CH2)10CH3 丙烷 十二烷
烷烃的英文名称：表示碳原子数的词头+ane 词尾组成。
第三节 烷烃的异构现象
（一）烷烃的同系列
凡是具有同一分子通式和相同结构特征的一 系 列 化 合 物 称 为 同 系 列 （ homologous series）。 同系列中的化合物互称同系物（homolog）。 相邻两同系物之间的组成差别(CH2)称同系 差。

有机化学 第二章 烷烃

有机化学 第二章 烷烃
2, 2-二甲基-3-乙基己烷
C
C
C C C
C
C C C
2-甲基-4-乙基己烷
4）支链上有取代基时，取代支链的名称可放在括 号中表明。例：
CH 3 H3C CH 2 C CH 3 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 H3C CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 C CH 2 CH 2 CH CH 3 H3C CH 2 C CH 3 CH 3 H3C
1．普通命名法
a． 链烃分子碳原子数目在10以内时，用天干数 表示，即甲、乙、丙、丁、、、、、、壬、癸； 在10以外，则用汉文数字表示。
例： 甲烷 乙烷 壬烷 十一烷 二十烷
b. 用正、异等来表示异构体
CH3 CH3 C CH3 CH2
CH3 CH CH3
异辛烷
异辛烷中的异不符合命名的规定，是一个特例。
偶数碳
奇数碳
二 沸点
沸点大小取决于分子间的作用力 烷烃沸点的特点 （1）沸点一般很低（ 烷烃为非极性分子，不存在静电引力， 诱导力） ，只有色散力）。 （2）随相对分子质量增大而增大（运动能量增大，范德华 引力增大）。 （3）相对分子质量相同、叉链多、沸点低。（叉链多，分 子不易接近）
三 密度
小于1
A
B
C
D
E
F
（2）正丁烷的构象势能关系图
沿C2-C3键轴 旋转的转动能 垒 22.6 kJ· -1 mol
能 量
CH3 H H CH3 H H 1
H3CCH3
H3CH
H H
4
H H
H3CH
H H 2
H CH3
CH3 H 6
4 全重叠 2，6 部分重叠 3，5 邻位交叉 1=7 对位交叉

第二章-烷烃

第二章-烷烃

CH3 CH2 CH3 CH2 CH CH2 CH CH3 CH2 CH2 CH3
主链：八个碳原子，辛烷
2) 编号：从离取代基最近的一端开始，用阿拉伯数 字1,2,3...将主链碳原子编号. (使取代基的位次最小)
4
5
8
7 6
CH3 CH2
CH3 CH2 CH CH2CH CH3
3 CH2
2 CH2 1 CH3
CH3 CH3 C
CH3
i-Bu t-Bu
• 烷烃分子从形式上去掉两个氢或三个氢原子而剩下 的原子团分别称为亚基、次基。(page 20)
亚基: CH2
CHCH3
C(CH3)2
亚甲基
亚乙基
亚异丙基
CH2 CH2 1, 2-亚乙基
CH2 CH2 CH2 1, 3-亚丙基
次基:
CH
次甲基
CCH3
次乙基
(CH3)3CCH2CH3
键线式
碳干式 C C C C C C
C CCCC
C
3、碳原子和氢原子的类型
• 伯碳原子(一级碳原子, 1o)(primary): 直接与一个碳原子相连 • 仲碳原子(二级碳原子, 2o)(secondary): 直接与两个碳原子相连 • 叔碳原子(三级碳原子, 3o)(tertiary): 直接与三个碳原子相连 • 季碳原子(四级碳原子, 4o)(quaternary): 直接与四个碳原子相连
CH3
碳架异构
构造异构 位置异构
同
官能团异构（包括互变异构）
分
异
(分子式相同，而构造不同)
构
立体异构
构型异构 构象异构
顺反异构 旋光异构
(构造相同，原子在空间排布方式不同)

第二章 烷烃

第二章 烷烃

H H
H H
H3C H
H
对位交叉式
邻位交叉式
全重叠式
部分重叠式
构象稳定性：
对位交叉式 > 邻位交叉式 > 部分重叠式 > 全重叠式 室温下，正丁烷构象异构体处于迅速转化的动态平衡中，
不能分离。最稳定的对位交叉构象是优势构象。
[讨论题] （1）为什么1,2-二溴乙烷的偶极矩为零，而乙二醇却有一定的 偶极矩？
Me Et n-Pro i-Pro n-Bu
CH3CH2CH3
n-Butane
CH3CH2CH2CH3 sec-Butyl
sec-Bu iso-Bu
tert-Bu
CH3 CH3CHCH3
CH3
iso-Butyl
tert-Butyl
CH3CHCH2
(CH3)3C-
(CH3)2CHCH3
2. 命名
1）普通命名法（适用于简单化合物） 1~10个碳的烷烃，词头用：甲、乙、丙、丁、戊、己、 庚、辛、壬、癸; 碳架异构体用正、异、新等词头区分。
三 饱和烃的偶极矩
四 溶解度
烷烃不溶于水，溶于非极性溶剂.
五 熔点（m.p）
取决于分子间的作用力和晶格堆积的密集度。 有机物熔点特点: （1） 随相对分子质量增大 而增大。 （2） 偶数碳烷烃比奇数碳 烷烃的熔点升高值 大（如右 图）。 （3）相对分子质量相同的烷 烃，叉链增多，熔点下降。 偶数碳 奇数碳
会发生氯代反应吗 ？
2）甲烷氯代易得氯代烷的混合物，为什么？ 3）甲烷和氯气同时光照，为什么不引发甲基自由基？
CH 3Cl kJ/mol 422.2
Cl Cl
CH 2Cl2 414.2
2Cl

第二章-烷烃

第二章-烷烃

从第三碳原子开始到中间碳原子
4 主链少三个碳 三个甲基； 一个甲基和一个乙基； 丙基； 异丙基； 从第四碳原子开始到中间碳原子
四.分子中C原子、H原子的分类
在烃分子中仅与一个碳相连的碳原子叫做伯碳原子（或一级碳 原子，用1°表示） 在烃分之中仅与两个碳相连的碳原子叫做仲碳原子（或二级碳 原子，用2°表示） 在烃分之中仅与三个碳相连的碳原子叫做叔碳原子（或三级碳 原子，用3°表示） 在烃分之中仅与四个碳相连的碳原子叫做季碳原子（或四级碳 原子，用4°表示）
1° C 例如： H 3 C H3 4° 2 ° C CH 2 C H3 3° CH C H3 1° CH 3
和伯、仲、叔碳原子相连的氢原子称为伯、仲、叔氢原子或一 级、二级、三级氢； 不同类型的氢原子反应性能是有一定差别的。
碳原子种类的扩展
CH3 H3C CH2 CH2 H3C CH CH3 H3C C CH3
选择最长的碳原子直链作为主链，称为“某烷”,支链作为取代基
CH3 CH2 H3C CH2 CH CH2 CH2 CH CH3 CH2 CH2 CH3
当主链的选择有多个相同长度的链可供选择时，应选支链数目最多 的作为主链
CH3 CH3CHCHCH3 CH3CH2CHCHCH2CH2CH3
2 主链编号 （1）离取代基近的一端开始；
中文名
CH3(CH2)4CH3 CH3 CH3CHCH2CH2CH3 CH3
英文名
正己烷 异己烷
n-hexane
Isohexane或i-hexa
C6
CH3CH2CHCH2CH3 CH3 CH3CCH2CH3 CH3 CH3 CH3CHCHCH3 CH3
如何命名？ 新己烷 neohexane

第二章 烷烃

第二章 烷烃

Ar—芳基 Ph—苯基 Ac—乙酰基； R—烷基
t-Bu—叔丁基（三级丁基）
2.2 烷烃的命名
一. 习惯命名法
•直链烷烃:根据碳原子数命名：甲烷,乙烷,丙烷..... •支链烷烃:（异构体） CH3 CH3CHCH2CH3 异戊烷 CH3 CH3-C-CH3 CH3 新戊烷
CH3CH2CH2CH2CH3
重叠式
重叠式
12.6kJ/mol
交叉式
交叉式
交叉式
乙烷分子各种构象的能量曲线：交叉式稳定
2.4.2丁烷的构象 ①丁烷的结构（模型）
键线式
构造式
Stuart模型
②丁烷的构象（看成乙烷的两个端氢被甲基取代）
丁烷C(2)-C(3)键旋转引起的各构象的能量变化
2.5 烷烃的物理性质
分子间的作用力（氢键、偶极-偶极作用、van der waals力）影响物质的沸点、熔点及溶解度等物理性质。
(二) 烃的分类
开链烃(链烃),又叫脂肪烃. 包括:烷烃 、烯烃 、二烯烃 、炔烃等 闭链烃(环烃). 包括:脂环烃和芳香烃两类.
2.1 烷烃的通式,同系列和构造异构
(1)烷烃的定义:分子中除C-C单键相连外,其它价键
都被氢原子所饱和的碳氢化合物,因此也叫饱和烃. 根据含C原子数目依次叫甲烷,乙烷,丙烷,丁烷 ...... 名称 分子式 构造式 构造简式 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3(CH2)2CH3
(2)带有支链的烷烃的系统命名 ＊
第一步——选择主链: 把构造式中连续的最长碳链作为母体,以最长碳链 的碳原子数目称为某烷;若最长碳链不止一条,选择其 中含较多支链的为主链. 例1:

第二章 烷烃

第二章 烷烃
为了表达化合物的立体化学关系，须决定 有关原子或基团的排列顺序，其方法称为顺序 规则。其 主要内容如下：
第一条规则：
将各种取代基的连接原子，按原子序数的大小排列， 原子序数大的顺序在前。若为同位素，则质量数高 的顺序在前。
I > Br > Cl > S > P > F > O > N > C > D > H
(secondary)
。
与三个碳原子相连的碳称为叔碳原子，以 3 表示；
(primary)
。
与四个碳原子相连的碳称为季碳原子，以 4 表示；
(quaternary)
我们不难看出，除季碳原子上不连有 氢原子外，其它碳原子都连有氢原子。故 我们把伯、仲、叔碳原子上结合的氢原子 相应的称为伯、仲、叔氢原子。
结构式 沸点（ ℃ ）
CH3CH2CH2CH3
CH3 CH3CHCH3
–0.5 –10.2
很明显，同分异构（构造异构）现象是由于分 子中碳原子的排列方式不同产生的，这种结构上的 差别，在物理性质上必然导致有所不同，如：沸点、 密度等等，但化学性质相似。
烷烃分子中，随碳原子数目的增加，构造异构 体的数目也越多。
子跃迁到(2pz)轨道中，然后四个轨道杂化， 形成4个能量相等的杂化轨道, 即sp3杂化轨
道。
2px 2py 2pz
激发
2s 基态
2px 2py 2pz 2s
激发态
杂化
sp3 sp3 sp3 sp3
2s
2py
2pz
2pz
sp3
sp3
每个sp3 杂化 轨道相当于1/4S成份和3/4P 成份。其空间 取向是指向正四面体的顶点，对称轴之间互成 109。28′。 每个sp3 杂化 轨道在对称轴的一个方向上，这样，可以 更有效地与其它原子轨道重叠，对于成键有利。

有机化学第二章烷烃PPT课件

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成醇或醚。
在硫酸存在下，烷烃发 生磺化反应，生成磺酸。
烷烃的工业应用
燃料
润滑油
烷烃是燃料的主要成分，如汽油、柴 油等。
烷烃可以作为润滑油的成分，起到润 滑和冷却的作用。
化工原料
烷烃可以作为生产醇、醚、酯等化合 物的原料。
04 烷烃的同分异构现象
同分异构体的概念
01
同分异构体是指具有相同分子式 ，但具有不同结构的现象。
和烯烃。
烷基化反应
将一个碳负离子加到另一个碳 基上，生成新的烷烃。
加氢反应
将氢气与不饱和烃反应，生成 饱和烃。
烷烃的分解反应
氧化反应
脱氢反应
水解反应
磺化反应
在氧气存在下，烷烃发 生氧化反应，生成酮、
醛、酸等化合物。
在加热条件下，烷烃发 生脱氢反应，生成烯烃。
在酸性或碱性条件下， 烷烃发生水解反应，生
02
同分异构体可以是碳链异构、官 能团位置异构和官能团异构等。
烷烃的同分异构现象
烷烃的同分异构现象主要表现在碳链 异构上，即相同数目的碳原子通过不 同的方式连接而成。
烷烃的碳链异构可以分为直链烷烃和 支链烷烃两类。
同分异构体的分类
碳链异构
由于碳原子的排列顺序不同而引 起的同分异构现象。
官能团位置异构
烷烃在其他领域的应用
工业润滑油
烷烃具有良好的润滑性能和稳定性，是工业润滑油的重要组分。随着工业技术的发展，对烷烃润滑油的需求也在 不断增加。
高分子材料
烷烃可以作为合成高分子材料的基础原料，如聚乙烯、聚丙烯等塑料，广泛应用于包装、建筑、电子等领域。随 着环保意识的提高，烷烃基高分子材料正朝着可降解、环保的方向发展。
详细描述

第二章烷烃

第二章烷烃

11
（一）普通命名法
对于结构较简单的烷烃，常用普通命名法命 名。基本原则是： 1．直连烷烃：正“某”烷。例如： CH3CH2CH2CH3命名为“正丁烷”。 2．含有10个以上碳原子的直链烃，用小写中 文数字表示碳原子的数目。如： CH3(CH2)9CH3命名为“正十一烷”。

12

3．对于含有支链的烷烃，则必须在“某烷” 前面加上一个汉字来区别。在链端第二位碳 原子上连有1个甲基时，称为“异某烷”，在 链端第二位碳原子上连有2个甲基时，称为 “新某烷”。 如：
27
2px 2py 2pz
烷烃碳原子采用sp3杂化，正四面体 结构，键角为109.5°结构如图：
结构式
构造式
28
（二） σ 键的形成及其特性
两个成键原子轨道沿对称轴方向相互重叠 （头碰头”方式重叠 ）而形成的键叫σ 键。
29
30
31
四、烷烃的构象
1．乙烷的构象 构象的定义：当围绕烷烃分子中的C-C σ键旋转时，分子中 的氢原子或烷基在空间的排列方式即分子的立体形象不断 地变化。这种由于围绕C-C键旋转所产生的分子的各种立 体形象称为构象( conformation )。 乙烷有两种典型构象，重叠式和交叉式， 表示形式：纽曼投影式和透视式．
第一种： 正丁烷
8
4、饱和碳原子的类型：
伯碳：-CH3 仲碳：-CH2 叔碳：-CH 季碳： -C
1oC 2oC 3oC 4 oC
伯氢 1oH 仲氢 2oH 叔氢 3oH
注意：氢原子的类型：同碳原子相对应
9
例：
H H C H
1oC
CH3 H C
4oC
H C
2oC
H C H
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第二章烷烃[问题2—1]：请写出庚烷C 7H 16的同分异构体构造式和简化式解：构造式 简化式 ①HHHHHHH H H H H H H HC C C C C C CHCH 3CH 2CH 2CH 2CH 2CH 2CH 3②HC C C C C H H H H H H HHHHHHC HHHCH 3CHCH 2CH 2CH 2CH 3CH 3③HC CC C C H H H H H H HHHHHHC HHHCH 3CHCH 2CH 2CH 2CH 3CH 3④HC C C C C H H H H H HHHHHH HCH HHCH 3CHCH CH 2CH 2CH 3CH 3⑤H C C C C C HHHHHHH HH C CHH HH HHCH CHCH CHCH 323CH CH 33⑥H C C C C C HHHHHHH H HC CHH HH H H CH CCH CH CH 323CH CH 332⑦H C C C C C HHH HHHHHHC CHH H HHHCH CH C CH CH 3232C C HH H 23⑧H C C C C C HH H HHHHHHCCHHH H HCH CH C CH CH 3232C C H H 33⑨HH H HHHC CHHH HHH CH CCH CH 33C C H H 33CCCCCHHHCH 3[问题2-2] 用系统命名法写出问题2-1中庚烷的各同芬异构体的名称。

解：对应于上题的名称顺序为：① 庚烷 ② 2-甲基己烷 ③ 3-甲基己烷 ④ 2，3-二甲基戊烷 ⑤ 2，4-二甲基戊烷 ⑥ 2，2-二甲基戊烷 ⑦ 3-乙基戊烷 ⑧ 3，3-二甲基戊烷 ⑨ 2，2，3-三甲基丁烷[问题2-3] 按照σ键的含义，SP 3-S,SP 3-SP 3是σ键，而1S 和2P,2P 和2P 能否形成σ键？解：1S和2P以及2P和2P也可以形成σ键。

如：H F O O[问题2-4] 为什么在结晶状态时,烷烃的碳链排列一般是锯齿状?解: 由于sp3轨道的几何构型为四面体，轨道夹角为109028、，因此烷烃中碳原子碳的排列呈直线型的。

在结晶状态时，碳链排列整齐，呈锯齿状（最稳定）。

[问题2-5] 解释：异戊烷的熔点（-159.9）低于正戊烷（-129.7），而新戊烷的熔点（-16.6）却最高。

解：熔点高低取决于晶体中碳链的空间排布紧密程度，排列的越紧密，熔点就越高。

据有对称性较好的烷烃，其空间排列紧密程度也好，熔点也较高。

新戊烷对称性最好，熔点则最高，异戊烷对称性最差，熔点则最低。

[问题2-6] 氯溴分别与甲烷起反应时的活化能为 4.1KJ/mol,70.3KJ/mol, 何者易起卤代反应？解：氯易与甲烷起卤代反应，因为反应的活化能越低，反应越易进行。

习题1．写出庚烷的同分异构体的构造式，用系统命名法命名之。

解：庚烷的构造式主要有①CH CH CH CH CH CH CH3222223②CH CHCH CH CH CH32223CH3正庚烷 2-甲基-己烷③CH CH CHCH CH CH32223CH3④CH CCH CH CH323CH3CH323-甲基-己烷 2.2-二甲基-戊烷⑤⑥CH CH CCH CH 3223CH3CH3CH CHCHCH CH 33CH3CH323.3-二甲基戊烷 2.3-二甲基-戊烷⑦ ⑧ ⑨CH CHCH CHCH 33CH 3CH 32CH CCHCH 33CH 3CH 3CH 3CH CH CHCH CH 3CH 322CH 232.4-二甲基-戊烷 2.3.3-三甲基-丁烷 3-乙基-戊烷2.用系统命名法命名下列化合物。

① ② ③CH CH CHCH CH 3CH 3222CH CH CH 223CH CH CHCH 3CH 32CH 3CH 3CH CHCH CCH 3CH 3CH 3CH 3223-乙基-庚烷 2.3-二甲基-戊烷 2.4.4-三甲基-戊烷④ ⑤CH CHCHCH CHCH 3CH 3CH 3CH 3222CH C C C C C C C CC C C C C C2.5-二甲基-3-乙基己烷 4-甲基-3.3-乙基-5-异丙基辛烷⑥ ⑦(C 2H 5)2CHCH(C 2H 5)CH 2CH(CH 3)2CH CH CH CHCHCH CH CH 322223C H 25CH 32-甲基-4,5-二乙基-庚烷 4-甲基-5-乙基辛烷⑧ ⑨CH CH CH CHCHCH CH CH 322223C H 25CH 3C H C H 32C C C H (C H ) C H233CH CH CH CH CH CH CH CH 3323223334-甲基-5-乙基辛烷 3,3-二甲基-4-乙基-5-(1,2-二甲基丙基)-烷3,指出习题2中符合下列条件的烷烃:(1) 没有叔基的; (2) 含有一个季碳原子的; (3)含义丙基的 (4)含有叔基的. 解: 其中,符合(1)的有: 没有 符合(2)的有 :③⑤⑨ 符合(3)的有: ⑤符合(4)的有: ①②③④⑤⑥⑦⑧⑨ 4,写出构造式,并用系统命名法命名之. (1) C H 512仅含有伯氢,没有仲氢和叔氢解:CH 3C CH CH CH 333辛戊烷(2) C H 512仅含有一个叔氢的.解:CH 3C CH H CH CH 3322-甲基丁烷（3） C H 512仅含有伯氢和仲氢解：CH CH CH CH CH 32223 正戊烷5，写出下列化合物的构造式和简式 （1）2，2，3，3-四甲基戊烷解：CH C(CH ) C(CH ) CH CH 3323223C C C CCCCC C（2）由一个丁基和一个异丙基组成的烷烃 解：C H C H (C H ) C H C H C H C H 33223 C C C C CC2（3）含一个侧链甲基和分子量86的烷烃解：由C H n n +2知道12n+n+2=86，得n=6因此，该烷烃有两种可能结构①CH CH(CH ) CH CH CH CH 33223 C C C C CC2②CH CH CH (CH )CH CH CH 33223 C CC C CC2（4）分子量为100，同时汉幼伯，叔，季碳原子的烷烃。

解：由题意，设该烷烃的分子式为 C H n n +2则有：12n+n+2=100 得n=7C C C CCCCCH CH(CH )C(CH )33336，试指出下列各组化合物是否相同？为什么？ （1）Cl C C HHl Cl C HHCl解：相同。

因为该物质的分子的空间结构为四面体，因而不存在同分异构现象。

（2）CC CC CC CC CC C解：相同。

它们是同种分子的两个不同构象，但它们可以相互转化。

7，用杂化轨道理论阐述丙烷分子中C —C 和C —H 键的形式。

解：碳原子经过杂化，外围电子形成四个sp 3杂化轨道，于是两个碳原子各以一个sp 3轨道重叠形成C —C 键，即sp 3---sp 3碳原子又以一个sp 3轨道和氢原子1s 轨道重叠形成C---H 键，即sp 3—s8, (1)把下列三个透视式写成Newman 投影式，它们是不是不同的构象呢？ClFCl HHH ClClF H HHClFCl H HH解：它们的Newman 投影式依次为：HHH它们是同一种构象。

（2）把下列二个楔形式，写成Newman投影式，它们是不是同一种构象？CHHCHH解：H它们不是同一种构象。

9,写出戊烷的主要构象式(Newman投影式表示)3对立交叉式部分交叉式（顺错式）顺叠式（全重叠式）反错式（部分重叠式）10，试估计下列烷烃按其沸点的高低排列成序（把沸点高的排在前面）（1）2-甲基戊烷（2）正己烷（3）正庚烷（4）十二烷解：排列顺序为：（4）（3）（2）（1）11，写出在室温时将下列化合物进行一氯代反应预计到的全部产物的构造式。

（1）正己烷（2）异己烷H3C CH2CH2CH2CH2CH2Cl H3CCH2CH2CH2CH CHCl3H3C CH2CH2CH2CH CHCl3H3CCH C2CH2CH CHCl33H 3C CH 2CH 2CH 2CH CH Cl3H 3CH C CH2CH CH Cl33H（3）2.2-二甲基丁烷H 3C CH C CH 2CHCH Cl33HH 3C CH C CH 2CH 32CH 3H 3CH C CH 2CH CH 3H2H 3C CH CCHCH Cl 3CH 33H 3C CH CCH CH ClCH 332212，试绘出下列反应能量变化的曲线图。

CH 3H +FHF+CH 3435.1KJ/mol 564.8KJ/mol ΔH=-129.7KJ/mol E 或=5KJ/mol 解：13，绘出下列反应的能量变化曲线图：CH 3CH 2H +ClHCl +CH 3CH 2ΔH=-16.7KJ/mol 或-21KJ/mol,用E1表示 E 或=4.1KJ/mol,用E2表示。

解：14，溴、氯分别与甲烷起氯代反应的活化能为4.1KJ/mol.75.3KJ/mol,说明何者较易起反应？答：氯易于甲烷起氯代反应，因为溴与甲烷反应的活化能比氯与甲烷反应的活化能高的多（75.3）4.1）。

从而反应需吸收更多的能量才能形成中间的过渡态，故溴比氯难起反应。

15，在下列一系列反应步骤中（1）A →B (2)B+C →D+E (3) E+A →2F 试回答：（a ） 哪些质点可以认为是反应物、产物、中间体？ （b ） 写出中的反应式；（c ） 绘出一张反应能量变化曲线图。

答：（a ）反应物：A,C 产物：D,F 中间体:B,E(b)2A+C →D+2F (c)16,写出乙烷氯代（日光下）反应生成氯乙烷的历程。

解：历程为：Cl Cl +CH CH 32HHCl+32CH CH+Cl CH CH +Cl3232Cl217。

试写出下列各反应生成的一氯代烷，预测所得异构体（1）CH CH CH 323+Cl解：产物可能为：CH 3CH 2CH 2Cl+CH 3CH CHCl伯氢为6 仲氢为2CH 3CH 2CH 2ClCH 3CH CH 3即所得异构体比例CH 3CH 2CH 2Cl CH 3CH CH 3=34（2）(CH ) CCH(CH )3332Br 2CC l 4解:同上可得产物为;H C 3C CHCH3CH332H C3C CHCH3CHCHCH Cl332H C3C CCH3CHCHCH33Cl318,用反应式表示从含三个碳原子的化合物制备乙烷解：用CH3CH2CH2Cl直接制备正己烷2C H3CH2CH2Cl+2Na CH3(CH2)4CH3+2NaCl19，试根据甲烷只有一种二元取代物的事实，说明甲烷为什么不可能排列成正方平面构型，也不可能成为梯形构型？解:若甲烷的构型为正方平面构型，则二元取代物的构型为：H C XX和H CXXH（X为取代基）两种不同的构型。

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