有機(jī)化學(xué)飽和烴烷烴

一、烷烴的通式和同系列2.1烷烴的通式、同系列和構(gòu)造異構(gòu)

CnH2n+2，n為碳原子個數(shù)

甲烷乙烷丙烷丁烷（A）

烷烴的通式例如:第1頁/共38頁第一頁，共39頁。（B）同系列和同系物同系列：通式相同，組成上相差“CH2”及其整倍數(shù)的一系列化合物。系差：“CH2”稱為系差。

同系物：同系列中的各個化合物互為同系物。第2頁/共38頁第二頁，共39頁。同分異構(gòu)體：構(gòu)造異構(gòu)體：結(jié)構(gòu)不同是由于分子中原子的連接方式和次序不同。

碳鏈異構(gòu)：異構(gòu)體的分子式相同而碳骨架不同的現(xiàn)象（直鏈和支鏈）。烷烴主要是碳鏈異構(gòu)。二、同分異構(gòu)-11.73℃沸點(diǎn)：-0.5℃第3頁/共38頁第三頁，共39頁。烷烴構(gòu)造異構(gòu)體的數(shù)目寫出構(gòu)造異構(gòu)體的步驟：寫出C6H14的所有構(gòu)造異構(gòu)體第4頁/共38頁第四頁，共39頁。三、碳原子與氫原子的類型

伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氫原子1°2°3°4°第5頁/共38頁第五頁，共39頁。aCH3—bCH2—bCH2—bCH2—aCH3

aCH3—bCH2—cCH—aCH3

aCH3

CH3

aCH3—dC—aCH3CH3戊烷（正戊烷）2-甲基丁烷（異戊烷）2，2-二甲基丙烷（新戊烷）a:一級（1o）(伯)碳原子b:二級（2o）(仲)碳原子c:三級（3o）(叔)碳原子d:四級（4o）(季)碳原子伯氫、仲氫、叔氫

第6頁/共38頁第六頁，共39頁。2.2烷烴的命名一、烴基（烷基）烴分子中去掉一個H后余下的原子團(tuán)，可用R-表示。甲基丙基丁基

仲丁基乙基(1)某基(2)仲某基第7頁/共38頁第七頁，共39頁。

異丁基異丙基新戊基叔丁基(3)異某基(CH3)2CHCH2CH2

異戊基(4)第8頁/共38頁第八頁，共39頁。二、烷烴的命名1、普通命名法(習(xí)慣命名法)

碳原子數(shù)用“天干”字——甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸和十一、十二……等數(shù)目字表示。

用“正”、“異”、“新”等前綴區(qū)別不同的構(gòu)造異構(gòu)體。第9頁/共38頁第九頁，共39頁。2、系統(tǒng)命名法I選擇母體化合物II給母體定編號III寫取代基

采用國際通用的IUPAC（國際純化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會）命名原則，結(jié)合中國文字的特點(diǎn)，中國化學(xué)會1980年再次修訂通過的原則。第10頁/共38頁第十頁，共39頁。（Ⅰ）選擇母體化合物母體化合物①選最長的連續(xù)碳鏈為主鏈,以主鏈碳原子數(shù)定為某烷.己烷第11頁/共38頁第十一頁，共39頁。②如果有幾個等長的碳鏈可作主鏈，選擇取代基最多的碳鏈為主鏈庚烷第12頁/共38頁第十二頁，共39頁。3456②當(dāng)主鏈編有幾種可能時，按“最低系列”原則編號（使取代基的位次盡可能?。á颍┙o母體定編號①主鏈上碳原子從靠近支鏈的一端依次用阿拉伯?dāng)?shù)字編號.123(從左)4(從右)12456第13頁/共38頁第十三頁，共39頁。(Ⅲ)寫取代基①取代基的名稱寫在主鏈前,位次用主鏈上碳原子的編號表示,寫在取代基名稱前,兩者只間用半字線“-”相連.②含有幾個不同的取代基時,,按“次序規(guī)則”規(guī)定的順序排列.③含幾個相同的取代基時,相同取代基合并,用二、三、四…表示其數(shù)目，并逐個標(biāo)明其所在位次，位次之間用豆號分開.烷己345612甲基3-第14頁/共38頁第十四頁，共39頁。1234567893,7-二甲基-4-乙基987654壬烷5-丙基-4-異丙基壬烷321第15頁/共38頁第十五頁，共39頁。2.3烷烴的結(jié)構(gòu)

一、甲烷的結(jié)構(gòu)和sp3雜化軌道

碳原子的四個sp3雜化軌道與氫原子的1s軌道在對稱軸方向交蓋形成四個σ鍵。第16頁/共38頁第十六頁，共39頁。σ鍵的形成及其特性

原子軌道沿鍵軸相互交蓋，形成對鍵軸呈圓柱形對稱的軌道稱為σ軌道。σ軌道構(gòu)成的共價鍵稱為σ鍵。例如：甲烷分子中有四個C－Hσ鍵。相類似，乙烷分子中有六個C－Hσ鍵和一個C－Cσ鍵。甲烷乙烷第17頁/共38頁第十七頁，共39頁。甲烷正丁烷成鍵原子可沿鍵軸自由旋轉(zhuǎn);球棍模型(Kekulé模型)σ鍵的特性:鍵能較大，可極化性較小。烷烴分子的模型第18頁/共38頁第十八頁，共39頁。三、乙烷的構(gòu)象構(gòu)象：由于圍繞σ鍵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的，分子中原子或基團(tuán)在空間的不同排列方式。σ圍繞C-Cσ鍵旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生無窮多的構(gòu)象，一般研究典型的極限構(gòu)象。第19頁/共38頁第十九頁，共39頁。重疊式(順疊式)構(gòu)象交叉式(反疊式)構(gòu)象透視式乙烷的兩種極限構(gòu)象及表示方式：球棒模型第20頁/共38頁第二十頁，共39頁。重疊式(順疊式)構(gòu)象交叉式(反疊式)構(gòu)象Newman投影式球棒模型第21頁/共38頁第二十一頁，共39頁。交叉式構(gòu)象最穩(wěn)定，重疊式構(gòu)象最不穩(wěn)定第22頁/共38頁第二十二頁，共39頁。

能否跟據(jù)以上構(gòu)象異構(gòu)原理，用紐曼投影式并以C2-C3為旋轉(zhuǎn)軸，畫出正丁烷的極限構(gòu)象。對位交叉式(反錯式)部分重疊式(反疊式)鄰位交叉式(順錯式)全重疊式(順疊式)

正丁烷沿C2和C3之間的σ鍵鍵軸旋轉(zhuǎn)有四種典型構(gòu)象。問題2-2（p12）23第23頁/共38頁第二十三頁，共39頁。正丁烷不同構(gòu)象的能量曲線圖第24頁/共38頁第二十四頁，共39頁。

直鏈烷烴的沸點(diǎn)一般隨相對分子質(zhì)量的增加而升高。沸點(diǎn)(b.p.)一、物理性質(zhì)

一般C4以下的直鏈烷烴是氣體，C5-C16的烷烴是液體，大于C17的烷烴是固體。物態(tài)碳原子數(shù)相同時，含支鏈多的烷烴沸點(diǎn)低。2.4烷烴的性質(zhì)

第25頁/共38頁第二十五頁，共39頁。

烷烴相對密度小于1，隨分子量的增加逐漸增大。

烷烴不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑。

直鏈烷烴的熔點(diǎn)分子質(zhì)量的增加而增加,一般含偶數(shù)碳原子烷烴的熔點(diǎn)通常比含奇數(shù)碳原子烷烴的熔點(diǎn)升高較多。

在有支鏈的烷烴中，當(dāng)相對分子量相同時，對稱性好的熔點(diǎn)高。熔點(diǎn)(m.p.)相對密度溶解度第26頁/共38頁第二十六頁，共39頁。一些直鏈烷烴的物理常數(shù)第27頁/共38頁第二十七頁，共39頁。二、烷烴的化學(xué)性質(zhì)σ鍵鍵能大，C-Hσ鍵極性又小，故烷烴化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。一般在常溫下與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、氧化劑、還原劑都不反應(yīng)。但穩(wěn)定性是相對的。結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

烷烴分子中只含C-C單鍵和C-H單鍵，是σ鍵.α-鍵第28頁/共38頁第二十八頁，共39頁。（2）氧化反應(yīng)

適當(dāng)條件下可部分氧化為醇、醛、酮、羧酸等含氧化合物。

烷烴在沒有氧氣存在下進(jìn)行的熱分解反應(yīng)叫裂化反應(yīng).（3）裂化反應(yīng)第29頁/共38頁第二十九頁，共39頁。

烷烴分子中的氫原子被其它原子或基團(tuán)所取代的反應(yīng)，為取代反應(yīng)。被鹵素取代的反應(yīng)稱為鹵代反應(yīng)。（1）取代反應(yīng)在漫射光或熱的作用下，烷烴發(fā)生鹵代反應(yīng)：（A）鹵代反應(yīng)第30頁/共38頁第三十頁，共39頁。甲烷的氯化較難停留在一氯化階段：

產(chǎn)物為四種氯甲烷的混合物，氯氣過量時主要得到四氯化碳，甲烷過量時主要得到一氯甲烷。第31頁/共38頁第三十一頁，共39頁。鏈引發(fā):鏈增長:（B）鹵化的反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理化學(xué)反應(yīng)所經(jīng)過的途徑或過程.

由自由基引發(fā)的烷烴的氯化是一個連鎖反應(yīng)，也叫鏈反應(yīng)。鏈反應(yīng)分為鏈引發(fā)、鏈增長和鏈終止三個階段：第32頁/共38頁第三十二頁，共39頁。鏈終止:（C）鹵素和烷烴中不同氫的活性①鹵素進(jìn)行鹵代反應(yīng)的活性第33頁/共38頁第三十三頁，共39頁。②鹵化反應(yīng)中烷烴不同氫的活性與自由基的穩(wěn)定性丙烷的氯化反應(yīng)：仲氫與伯氫活性之比為：1°2°取代伯氫45％55％取代仲氫第34頁/共38頁第三十四頁，共39頁。異丁烷的一元氯化反應(yīng)：叔氫與伯氫活性之比為：氫原子被鹵化的次序（由易到難）為：

叔氫＞仲氫＞伯氫烷基自由基的穩(wěn)定性次序為：

(CH3)3C·＞(CH3)2CH·＞CH3CH2·＞CH3·1°3°取代伯氫64％36％取代叔氫第35頁/共38頁第三十五頁，共39頁。(六)烷烴的主要來源和制法

石油的主要成分是各種烴類(烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴等)的復(fù)雜混合物

天然氣的主要成分為低級烷烴（75％甲烷，15％乙烷，5％丙烷，5%其它較高級的烷烴）的混合物。（B）Corey—House合成（1）烷烴的來源—石油和天然氣（2）烷烴的制法（A）烯烴加氫第36頁/共38頁第三十六頁，共39頁。第37頁/共38頁第三十七頁，共39頁。感謝