有机化学 第2章

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1、*Email地址：时间： 18-1魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军第2章 烷烃2. 烷烃的异构4. 烷烃的命名1. 烷烃的定义3、碳、氢的类型18-25. 烷烃的构象6. 烷烃的物理性质及其规律7、烷烃的化学性质魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军只含C、H的化合物叫碳氢化合物，简称烃 。C只以-键相连的烃叫烷烃（饱和烃）烷烃的通式为 ： 或 H (CH2)n HCnH2n+21. 烷烃的定义18-3魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军分子中原子相互连接的方式和次序叫2.1 同分异构分子式相同，而结构相异的化合物。如：CH3CH2-OH CH3-O-CH32.2 结构异构（构造异构）在同分异构体中，由

2、于个原子的不同连接次序而引起的 异构叫构造异构。2. 烷烃的异构构造(Constitution)或结构(Strructure)18-4魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军一般异构有下列内容：异 构构造异构（原子连接次序不同 ）立体异构（原子空间延伸方向不同 ） 构型异构构象异构对映（旋光）异构18-5魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军3、碳、氢的类型在烃分子中的碳原子按照与其它碳原子相连的数目分为：伯碳（白色 ）仲碳（黄色） 叔碳（粉红）季碳（红色）分别记为1o、2o、3o、4o相应的与这些碳原子相连的氢也分别称为：CH3 CH3- - H2- H- H2- H2-CH3CCCCCH3CH3 C伯氢

3、、仲氢、叔氢。18-6魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军烷烃异构体的数目随C的增加而迅速增加。C的数目 1 2 3 4 5 10 20异构体数目 1 1 1 2 3 75 3663194.1 习惯命名法（俗名或普通命名）因而命名成为重要内容，有下列几种方法：4.2 衍生命名法4.3 系统命名法4. 烷烃的命名18-7魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军4.1 习惯命名法以甲、乙、丙等表示碳原子的数目，后面加一“烷” 字。此方法简洁明快，但只适用于简单的或个别化合物。CH3CH2CH2CH3CH3正戊烷新戊烷异戊烷正丁烷异丁烷CH3CHCH3CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3-

4、C-CH3CH3CH3CH318-8魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军4.2 衍生命名法以甲烷为母体，其它为取代基。此方法适用于结构复杂的化合物。C-CH2CH3CH3-C-CH3CH3CH3甲基乙基叔丁基苯基甲烷18-9魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军4.3 系统命名法这是我国于1979年在IUPAC的基础上，根据我国文字特点 制定的系统命名规则。4.3.1 直链烷烃的命名4.3.2 支链烷烃的命名4.3.3 取代基（侧链）的命名18-10魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军4.3.1 直链烷烃的命名1）10个C以下的烷烃用甲、乙、丙壬、癸等10大天干表示。如庚烷。2）10个C以上的烷烃用十一、十

5、二、等汉字表示。如十四烷辛烷壬烷 十八烷18-11魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军4.3.2、支链烷烃的命名1）选最长的碳链为主链，作为母体，命名为“某” 烷。如果最长碳链有不止一种，则选取代基最多的一条为主链。C-C-C-C-C-C-CC-C-C-C-C-C-C最终命名为癸烷C-C-C-C-C-C-C-C-C-CC-C-C-C-C-C-CC2）将主链从最靠近取代基的一端用1、2、3编号，C-C-C-C-C-C-C-C-C-CC-CC1235781018-12魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军如果两端距取代基一样远近时，选取代基位次和最小的一种方式。C-C-C-C-C-C-C-C-C-CC-C1

6、 2 3 46810CC3）命名时将取代基的位次和名称写在主链名称之前，取代基的位次和名称之间用“-”隔开，取代基之间也 要用“，”隔开。C-C-C-C-C-C-C-C-C-CC-CC12357810癸烷2-甲基 -8-乙基18-13魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军4）相同取代基可以合并，位次仍要用阿拉伯数字表示，相互之间要用“，”隔开，并在名称前用汉字表明取代 基的数目。C-C-C-C-C-C-C-C-C-CC-C1 246810CCC 癸烷3，3，8-三甲基 -4-乙基5)不同的取代基在命名时，简单的在前、复杂的在后 。C-C-C-C-C-C-C-C-C-CC-C1 246810C癸烷-3

7、-乙基6-甲基18-14魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军如根据上述规则命名下列化合物：2，5-二甲基-3-乙基-4-丙基庚烷CH3-CH2-CHCH-CH2-CH2-CH3CH-CH2-CH3CH3-CHCH3CH3CH-CH2-CH3CHCHCH3CH18-15魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军CH3 CH3CH2CH2CH2CH3CH3CH2CHCH3CH3-C-CH3CH3 CH3 结构异构它们的通式都是 ：CnH2n+218-16魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军4.3.3 取代基（侧链）的命名复杂的取代基要用上述规则将其命名 。简单的取代基有专用名称。CH3CH2CH2CH2CH3正丁基

8、仲丁基异丁基叔丁基CH3CH2CHCH3CH3CHCH2CH3CH3-C-CH3n-丁基s-丁基i-丁基t-丁基18-17魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军CH3CH2CH2正丙基CH3CH3CH异丙基CH3CH=CH丙烯基CH2CH=CH2烯丙基18-18魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军由于-键的自由旋转，引起分子中各原子在空间不同的 排布方式， 叫构象异构（Conformation)5.1、乙烷的构象5.2、丁烷的构象5. 烷烃的构象16-3魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军1、乙烷的构象16-4魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军说 明：纽曼投影式表达比较方便，因而经常使用。乙烷的重叠式和交叉式

9、的位垒相差12KJ/mol, 分子在室温下的热运动就可以翻转此位垒，因而分子不能确定在某种状态下。16-6魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军2、丁烷的构象丁烷的构象在室温下主要以反叉式和顺叉式存在。前者为63%、后者为37%。 一般的直链烷烃以锯齿状存在。16-7魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军在室温和一个大气压下1-4个C的直链烷烃为气体，如沼气、液化气。5-17个C的直链烷烃为液体，如汽油、柴油、机油。18个C以上的直链烷烃为固体， 如石蜡。6. 烷烃的物理性质及其规律16-10魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军1、沸 点结构极性分子量范德华力分子间力 影响沸 点的主 要因素因而1）分子量增大

10、，沸点升高。2）分子的极性越大，沸点越高。3）同碳原子数的异构体中，支链越多沸点越低。16-11魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军2、熔 点 结构极性分子量范德华力分子间力 影响熔 点的主 要因素 分子的对称性（规整性）因而1）分子量增大，分子的极性越大，熔点升高。2）分子的对称性与越大，熔点越高。3）偶数c比相邻奇数c的熔点升高幅度大，因而随着c数的 增加熔点成锯齿状，且这种差距随着c数的增加而缩小。16-12魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军例如 ：CH3CH2CH2CH2CH3 CH3 CH3CHCH2CH3 CH3-C-CH3 CH3 CH3 7.5沸点36.127.9-16.8熔点-12

11、9.8-159.9烷烃的熔、沸点规则具有普遍意义，对其他类型的 有机化合物也基本适应16-14魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军3、烷烃的比重烷烃的比重都小于1，随着分子量的增加，最后接近于0.8左右。4、溶解性烷烃几乎不溶于水，而溶于CCI4、乙醚等有机溶剂。符合相似相溶规则。16-16魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军12345678碳原子数熔 点16-13魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军纽曼投影式的正确表达：HHHHHH重叠式HHHHHH交叉式16-5魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军直链烷烃的稳定结构：CC CCC CH HHH HH HH HH HH HHC CC C16-9魏能俊 有机化

12、学主讲教师：曹瑞军正丁烷各种构象的稳定性比较：006001200180024003000360016-8魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军试判断下列化合物熔、沸点的高低 ：CH3CH2CH2CH2CH2CH3 CH3CH2CHCH2CH3 CH3 CH3-CH-CH-CH3 CH3 CH3 熔 点沸 点CH3-C-CH2-CH3 CH3 CH3 68.763.358.049.7-95-118-128-10016-15魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军7.1 烷烃的氧化反应7.2 烷烃的异构化反应 7.3 烷烃的裂化反应 7.4 烷烃的取代反应（卤代反应） 7.5 烷烃的卤代反应的历程烷烃全部由C-

13、H、C-C的键组成，性质比较稳定，在通常状态下不与强酸、强碱、强氧化剂反应。但在高温、高压、光照、催化剂等的作用下，仍能发生反应。7、烷烃的化学性质：18-2魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军(3n+1)2氧化分为:部分氧化全部氧化（燃烧）4C+5H2+O2正丁烷HfHc异丁烷能 量4CO2 + 5H2O反应为：CnH2n+2 + O2 = nCO2 + (n+1）H2O7.1. 烷烃的氧化反应18-3魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军1)直链烷烃每增加一个CH2，燃烧热平均增加659KJ 。2）在同碳原子异构体中，支链越多，生成热越大（燃烧热越小），烷烃就越稳定.说 明18-4魏能俊 有机化学主

14、讲教师：曹瑞军7.2、异构化反应CH3 CH3CHCH3 由一个化合物转变为其异构体的反应叫异构化反应AlBr3，HBr，27异构化反应使烷烃的支化度提高，稳定性增加。此反应经常用于提高汽油的品质（即辛烷值）。20%CH3CH2CH2CH3 80%18-5魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军使烷烃分子发生裂解的过程叫裂化， 可分为 ：热 裂 化 5MPa,500-600，产物为轻油催化裂化 常压，450-500，产物为优质轻油、乙烯 、丙烯、丁烯等，视催 化剂而定。 裂 解 温度大于700，产物为乙烯、丙烯等 。 裂化使重油变为轻油，且提高了油的品质，是石油工业的 重要反应。7.3. 烷烃的裂化反

15、应18-6魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军裂化反应是一个复杂过程，产物也很复杂。 但不外是烷烃分子中的C-C键，C-H建的断裂。裂化反应中键是均裂，产生自由基中间体， 反应如下：H CH3CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH3CH2CHCH3CH3CH3CH2CH2CH3CH2H2 CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3C6H14C8H18CH2=CH218-7魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军尽管键断裂没有确定的地方，但总是较弱的键断裂是主要的 。 一般规律是：1）自由基的稳定性 ：叔仲伯甲基2）C-H键能的大小 ：伯仲叔中间体越稳定，反应越快C-H键能越小，反应活性越高18-8魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军RCH3CH2CH2CH2 CH3CH2CHCH3 CH3-C CH3CH3 Hf(KJ/mol) 67.037.754.4Ea CH3CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2 CH3CH2CHCH3中间体越稳定，活化能越小，反应就越快，产物越多。 能 量反应进程烷基自由基的稳定性18-9魏能俊 有机化学主讲教师：曹瑞军C-H的键能R-HCH3-HCH3CH2CH3CHCH3CH2=CHCH2HHCH3CCH3CH3HH439.6397.7389.4360.1410.7键能 (KJ/mol)可见H的活泼性为：烯丙基氢 叔氢 仲氢 伯氢键能越小，越不稳定，