第二章飽和烴烷烴

第二章飽和烴烷烴第一頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日烴---分子中只含有碳和氫兩種元素

的有機(jī)化合物(或稱為碳?xì)浠衔?。

烴是組成最簡(jiǎn)單的一類有機(jī)化合物，其它有機(jī)化合物可以看作是烴的衍生物。一般認(rèn)為烴是有機(jī)化合物的母體。第二頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日烴的分類

烴

開鏈烴

碳環(huán)烴飽和烴不飽和烴

烷烴單烯烴

炔烴二烯烴環(huán)烷烴環(huán)烯烴苯系芳烴脂環(huán)烴芳香烴非苯芳烴第三頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日烷烴

---分子中碳原子之間都以單鍵相連成鏈狀，其余價(jià)鍵都與氫原子相連的化合物。同系列和同分異構(gòu)(homologousseriesandisomerism)通式：CnH2n+2同系列---凡是在組成上相差一個(gè)或多個(gè)CH2，而且結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似,具有同一個(gè)通式的一系列化合物。系列差:CH2第四頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日同分異構(gòu)體：具有相同分子式的不同化合物。構(gòu)造異構(gòu)體：具有相同分子式，分子中原子或基團(tuán)因連接順序不同而產(chǎn)生的異構(gòu)體。由碳架不同引起的異構(gòu)，稱碳架異構(gòu)。(屬構(gòu)造異構(gòu))例烷烴分子中C數(shù)↑碳架異構(gòu)體↑。

第五頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日碳原子和氫原子的類型(伯)1°C⑴伯碳原子（一級(jí)碳原子，記作1℃）只與另一個(gè)碳原子相連，常處在鏈端。(仲)2°C⑵仲碳原子（二級(jí)碳原子，記作2℃）與另外二個(gè)碳原子相連，常處在鏈的中間。

(叔)3°C⑶叔碳原子（三級(jí)碳原子，記作3℃)與另外三個(gè)碳原子相連，常處在支鏈分出處。

(季)4°C⑷季碳原子（四級(jí)碳原子，記作4℃）與另外四個(gè)碳原子相連，常處在二個(gè)支鏈分出處。連接在伯、仲、叔碳原子上的氫分別稱為伯、仲、叔氫原子。第六頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日命名

(nomenclatune)(1)普通命名法（適用于簡(jiǎn)單化合物）1-10個(gè)碳的烷烴，詞頭用：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸；10個(gè)碳以上，用數(shù)字十一、十二等表示。碳架異構(gòu)體用正、異、新等詞頭區(qū)分。正己烷

正：直鏈烷烴異己烷

異新己烷

新CH3CH2CH2CH2CH3CH3-(CH2)12-CH3

正戊烷

正十四烷

第七頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日（2）系統(tǒng)命名法（IUPAC命名法）

國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（InternationalUnionofPureandAppliedChemistry簡(jiǎn)寫為IUPAC）直鏈烷烴直鏈烷烴與普通命名法相似但取消“正”字。支鏈烷烴支鏈烷烷烴，選取一個(gè)主鏈，以其所含碳原子數(shù)命名為某烷,支鏈按取代基處理。烷基——烷烴分子中去掉一個(gè)氫原子后所剩下的原子團(tuán)，常用R-表示。第八頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日第九頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日選最長(zhǎng)碳鏈作主鏈，支鏈作取代基。遇多個(gè)等長(zhǎng)碳鏈，則取代基多的為主鏈。(b)近取代基端開始編號(hào)，并遵守“最低系列編號(hào)規(guī)則”第十頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日(c)取代基距鏈兩端位號(hào)相同時(shí)，編號(hào)從順序小的基團(tuán)端開始。(d)名稱的排列順序中文名稱按基團(tuán)順序規(guī)則，較小的基團(tuán)列在前；英文名稱按基團(tuán)首字母的字順先后列出。?順序規(guī)則(a)單原子取代基,按原子序數(shù)大小排列。原子序數(shù)大,順序大；原子次序小,順序??；同位素中質(zhì)量高的,順序大。第十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日

(b)多原子基團(tuán)第一個(gè)原子相同,則依次比較與其相連的其它原子。(c)含雙鍵或叁鍵的基團(tuán),則作為連有兩個(gè)或叁個(gè)相同的原子。順序大的基團(tuán)稱較優(yōu)基團(tuán)。第十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日例：12345672,3,5-三甲基-4-丙基庚烷[注意]1）相同取代基數(shù)目用漢文數(shù)字二、三...表示；2）取代基位號(hào)用阿拉伯?dāng)?shù)字表示；3）阿拉伯?dāng)?shù)字與漢字之間必須用短橫線分開；4）阿拉伯?dāng)?shù)字之間必須用逗號(hào)分開?？蓪⑼闊N的命名歸納為：最長(zhǎng)碳鏈，最小定位，同基合并，由簡(jiǎn)到繁。

第十三頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日練習(xí)12345672,5-二甲基-3-乙基-4-丙基庚烷124562,2,3,5-四甲基己烷請(qǐng)指出碳原子的類型3第十四頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日烷烴的結(jié)構(gòu)（structureofalkane）109.5o烷烴分子中的碳原子是通過SP3雜化軌道而成鍵的，所有的鍵都屬于σ鍵。

碳的sp3雜化和σ鍵的形成第十五頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日σ鍵——原子軌道沿著兩原子核聯(lián)線的方向以“頭碰頭”的方式相互重疊形成的共價(jià)鍵。

σ鍵的電子云集中地分布在兩核的聯(lián)線上，且沿鍵軸呈圓柱形對(duì)稱分布。σ鍵比較牢固，能自由旋轉(zhuǎn)，而不影響電子云重疊程度。第十六頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日固態(tài)時(shí)，碳鏈一般為鋸齒型簡(jiǎn)寫鍵線式為了書寫方便，通常都是寫成直鏈形式。乙烷和丁烷的構(gòu)象(conformationofethaneandbutane)

構(gòu)象——由單鍵旋轉(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。重疊式（由H-C-C-H組成的兩面角為0o）交叉式（由H-C-C-H組成的兩面角為60o）第十七頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日重疊式

楔形式鋸架式紐曼式交叉式楔形式鋸架式紐曼式介于重疊式與交叉式之間的無數(shù)構(gòu)象稱為扭曲式構(gòu)象。構(gòu)象的穩(wěn)定性（分析乙烷兩個(gè)極端構(gòu)象）第十八頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日

排斥力最大排斥力最小

內(nèi)能高內(nèi)能低構(gòu)象的穩(wěn)定性與內(nèi)能有關(guān)。內(nèi)能低,穩(wěn)定；內(nèi)能高,不穩(wěn)定。內(nèi)能最低的構(gòu)象稱優(yōu)勢(shì)構(gòu)象。其它構(gòu)象的內(nèi)能介于這兩者之間。丁烷的構(gòu)象繞C-2和C-3之間的σ鍵旋轉(zhuǎn)，形成的四種典型構(gòu)象。第十九頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日構(gòu)象穩(wěn)定性：對(duì)位交叉式>鄰位交叉式>部分重疊式>全重疊式室溫下，正丁烷構(gòu)象異構(gòu)體處于迅速轉(zhuǎn)化的動(dòng)態(tài)平衡中，不能分離。最穩(wěn)定的對(duì)位交叉構(gòu)象是優(yōu)勢(shì)構(gòu)象。

第二十頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日物理性質(zhì)(physicalproperty)沸點(diǎn)1．隨著碳原子數(shù)的遞增，沸點(diǎn)依次升高。2．原子數(shù)相同時(shí)，支鏈越多，沸點(diǎn)越低。熔點(diǎn)1．碳原子數(shù)目增加，熔點(diǎn)升高。2．分子的對(duì)稱性越大，熔點(diǎn)越高?；瘜W(xué)性質(zhì)(chemicalproperty)1．氯代（chlorination）CH4+Cl2CH3Cl+HCl第二十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日烷烴鹵代反應(yīng)的機(jī)理反應(yīng)機(jī)理---化學(xué)反應(yīng)所經(jīng)歷的過程,又稱反應(yīng)歷程。有機(jī)反應(yīng)分類

自由基反應(yīng)

離子型反應(yīng)

單鍵均裂A自由基B自由基

——均裂產(chǎn)生的帶單電子的原子或基團(tuán)叫自由基?！ㄟ^自由基而進(jìn)行的有機(jī)反應(yīng)叫做自由基反應(yīng)。

例：Cl·氯自由基CH3·甲基自由基

第二十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日甲烷和氯的反應(yīng)機(jī)理：

氯分子在光照或高溫下裂解（均裂），產(chǎn)生自由基：鏈引發(fā)（initiation)①產(chǎn)生甲基自由基：鏈增長(zhǎng)②(propagation)產(chǎn)生新的氯自由基：鏈增長(zhǎng)③氯甲基自由基的形成：鏈增長(zhǎng)④氯甲基自由基再與氯分子作用，生成二氯甲烷及氯原子：鏈增長(zhǎng)⑤......第二十三頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日自由基之間碰撞，形成穩(wěn)定分子，反應(yīng)終止：鏈終止(termination)整個(gè)反應(yīng)經(jīng)歷三個(gè)階段：鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)、鏈終止。此自由基反應(yīng)也稱鏈鎖反應(yīng)或鏈反應(yīng)。討論題甲烷氯代易得氯代烷的混合物，為什么？自由基反應(yīng)一般是在氣相或非極性溶劑中進(jìn)行，反應(yīng)可被光、熱或過氧化物所引發(fā)。第二十四頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日我們生物體系主要遇到的是氧自由基，例如超氧陰離子自由基、羥自由基、脂氧自由基、二氧化氮和一氧化氮自由基。加上過氧化氫、單線態(tài)氧和臭氧，通稱活性氧。體內(nèi)活性氧自由基具有一定的功能，如免疫和信號(hào)傳導(dǎo)過程。但過多的活性氧自由基就會(huì)有破壞行為，導(dǎo)致人體正常細(xì)胞和組織的損壞，從而引起多種疾病。如心臟病、老年癡呆癥、帕金森病和腫瘤。此外，外界環(huán)境中的陽(yáng)光輻射、空氣污染、吸煙、農(nóng)藥等都會(huì)使人體產(chǎn)生更多活性氧自由基，使核酸突變，這是人類衰老和患病的根源。自由基具有很高的能量，非?；顫姡谏矬w內(nèi)自由基通過多種化學(xué)途徑對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生作用。由于自由基引起的電子轉(zhuǎn)移有任意性，因此對(duì)生物系統(tǒng)存在潛在的危害。第二十五頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日伯、仲、叔氫的反應(yīng)活性R3C－H﹥R2CH－H﹥RCH2－H

不同氫的反應(yīng)活性與自由基的穩(wěn)定性有關(guān)。自由基的穩(wěn)定性與共價(jià)鍵均裂時(shí)鍵的離解能大小有關(guān).第二十六頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日鍵離解能愈小，鍵越易斷裂，其所連氫原子的活性越高，自由基越容易形成，所形成的自由基越穩(wěn)定。自由基穩(wěn)定性次序?yàn)椋蝴u素的反應(yīng)活性：F＞＞Cl＞