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1、,第二章 开链烃,由碳和氢两种元素组成的化合物叫做碳氢化合物，简称为烃。一切有机化合物都可以看作是烃的衍生物，所以烃是有机化合物的“母体”。 根据碳链的骨架以及碳原子之间化学键的不同，可以将烃作如下分类：,第一节 烷、烯、炔的命名 有普通命名法和系统命名法两种。 一、普通命名法 将直链烷烃叫做正某烷，按天干顺序甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸10个字分别表示10个以内碳原子的数目，10个以上的碳原子就用十一、十二、十三等数字表示。 含支链的烷烃用异、 新等字来区别。如：,这种命名方法只适用于碳原子数较少的烷烃。,二、碳原子的类型 烃分子中的饱和碳原子可分为伯、仲、叔、季4种类型，以下列结
2、构为例来说明：,三、基的命名 一个化合物从形式上消除一个单价的原子或基团构成一价基，在烃类化合物中是除去一个氢原子以后的剩余部分。基根据相应母体的名称来命名。,脂肪烃基：脂肪烃去掉1个H所剩下的部分。“R-” 芳香烃基：芳香烃去掉1个H后剩下的部分。“Ar-” 烷基：烷烃的基。,烃基的名称由相应的烃名确定。 当烃分子中含有不同类型的氢时，会出现不同的烃基。,烃分子中去掉一个氢原子后剩下的原子团叫做烃基。,甲烷 甲基 Methyl,乙烷 乙基 Ethyl,Me,Et,Pr,iPr,Bu,sBu,iBu,tBu,烷烃同一碳上去掉2个H或3个H后,分别称为亚基、次基。,亚甲基 亚乙基,次甲基 次乙基
3、,四、顺序规则 1按原子的原子序数大小排列，原子序数大者优先于小者，孤对电子的优先顺序最小。原子序数相同的同位素，比较原子质量的大小，如D优先于H。,元素周期表,2当两个基团的第一个原子完全一样时，就比较其次连接的原子，依次类推，直到比较出优先顺序为止。,(C, C, C),(C, C, H),(C, H, H),(H, H, H),(C, C, C),(Cl, H, H),3当基团为不饱和基团时，,根据顺序规则，一些常见原子和基团的优先顺序如下：I、Br、Cl、SH、 F、OCOR、OR、OH、NO2、 NR2、NHCOR、NHR、NH2、 COOR、COOH、CONH2、COR、CHO、C
4、R2OH、CH2OH、CN、C6H5、CHR2(RCH3)、 CHCH2、CH2R、CH3、D、H、 孤对电子。 比较CH2Cl和COOH的大小?,五、系统命名 (一) 选择主链(母体) 选择最长的碳链作为主链并命名，所有的支链都作为取代基；在不饱和烃(烯烃、炔烃)中，主链必须含有不饱和键(官能团)，否则不能作为主链。如：,(二) 确定主链碳原子的位次(编号) 即确定取代基的位次。主链碳原子的位次从距离取代基(支链)最近的一端开始，即取代基具有尽可能低的位次，用阿拉伯数字从1、2、3顺序编号；在不饱和烃中则首先考虑不饱和键具有最低位次，其次考虑取代基具有最低位次。如：,取代基的位次与取代基的名
5、称之间用半字线隔开。不饱和烃中，必须注明不饱和键的位次，其位次以不饱和键所在碳原子的数字中较低的一个表示，把它写在母体名称之前并用半字线隔开。当不可能发生误会时，也可以不注明位次。,3-甲基己烷(不叫4-甲基己烷) 4-甲基-1-戊烯(不叫2-甲基-4-戊烯),(三)“最低系列”原则 The different rule 碳链从不同的方向编号时，得到两种不同编号系列，则顺次逐项比较两系列的不同位次，最先遇到的位数最小者，定为“最低系列”。如：,2,7,8-三甲基癸烷(不叫3,4,9-三甲基癸烷) 我们首先比较这两种编号的第一个数字，前者为2后者为3，故选择前者。如果第一个数字相同，我们就比较第
6、二个数字，顺次逐项比较。,(四) 按优先顺序编排 在两种不同编号中，两个不同的取代基位于相同的位次时，应使优先顺序小的具有最低编号。在名称中，按优先顺序由小到大的顺序列出。如：,4-丙基-6-异丙基壬烷 (不叫4-异丙基-6-丙基壬烷),(五) 合并取代基 把相同的取代基合并起来，取代基的数目用二、三、四等汉字表示，写在取代基的前面，位次必须逐个注明，位次的数字之间要用“,”隔开。如：,6,6,7-三甲基-3-丙基-1-辛烯,(六) 取代基最多者为主链 如有若干条等长的碳链可供选择时，应选择取代基最多的为主链。如：,2,4-二甲基-3-乙基戊烷 (不叫2-甲基-3-异丙基戊烷),(七) 当化合
7、物同时含有双键和叁键时，编号按“最低系列”原则和优先顺序规则 当双键和叁键处于不同编号位置时，按最低系列原则。如： 3-戊烯-1-炔(不叫2-戊烯-4-炔) 若双键和叁键处于相同的编号位置，则按优先顺序规则。如： 1-戊烯-4-炔(不叫4-戊烯-1-炔) 不论上述何种情况，命名时都写成“几烯几炔”，烯在前炔在后(优先顺序规则)。,总结上述命名原则，我们可以概括出“含、长、多、低”四个字。即选择含有官能团的最长碳链为主链，使主链上连有尽可能多的取代基，编号时应使官能团具有最低位次，其次是取代基具有最低位次，并遵循“优先顺序规则”(基团处于相同位次时)和“最低系列原则”(基团处于不同位次时)。 名
8、称书写应正确使用阿拉伯数字、汉字、天干、逗号和半字线等，随意乱用或使用不规范化都是不允许的。 总的原则: 判断母体 确认主链 两大原则 规范书写,2-乙基1戊烯,3甲基庚烷,2，3，5三甲基4丙基庚烷,5甲基4乙基6丁基癸烷,2，2，4三甲基戊烷,3甲基2,4-己二烯,5-庚烯1-炔,3-甲基-5-乙基庚烷,“优先次序规则”,4-甲基-3-乙基庚烷,“最低系列原则”,命名下列化合物,2,3-二甲基-3-己烯,4,5-二甲基-2-己烯,2,6-二甲基-5-乙基-3-庚烯,2,6-二甲基-3-乙基-4-辛烯,2,3,7-三甲基-6-乙基-4-辛烯,Note: a 双、三键共存时，母体为烯炔，选取同
9、时含双、三键的最长碳链为主链，编号遵循最低系列原则，若位次相同，选取双键位数小者； b 碳数超过10，且有官能团时，要在碳数和母体名称间加“碳”字，以免误会。,3-甲基1己烯5炔,1、同系物结构与通式,凡具有同一个通式，结构相近，在组成上相差一个或几个-CH2- 的许多化合物组成的一个系列同系列， -CH2-为系列差。,第二节 烷、烯、炔的结构,同系物结构相似，化学性质也相近，物理性质随碳原子数增加呈规律性递变,2. 键和键 原子轨道沿键轴重叠，形成的共价键称为键；肩并肩重叠形成的共价键称为p键。,4. 甲烷、乙烷、乙烯、乙炔分子的形成,每个sp3杂化轨道含1/4 s 成分和 3/4 p成分,
10、sp3杂化轨道形状,碳原子的sp3杂化轨道,键角为 109.28,甲烷的形成和结构,109o28,正四面体结构,头碰头重叠形成键,烷烃的结构 烷烃具有通式CnH2n+2 形成烷烃的碳原子都是sp3杂化的碳原子，这种杂化轨道间的夹角是10928。 分子中的CH键和CC键均为键。 由于烷烃中的键角都近似10928，所以直链烷烃的实际形状都不是直线形的，而是锯齿状的。,乙烷,相类似，乙烷分子中有六个CH键和一个 CC键。,头碰头重叠形成CC键,肩并肩重叠形成p键. p键重叠程度较小, 键较不牢固 不能自由旋转。,烯烃是分子中含有碳碳双键(烯键)的烃。含有一个双键的开链烃，具有通式CnH2n。 最简单
11、的烯烃是乙烯CH2CH2。根据杂化轨道理论，乙烯中碳原子的杂化类型属于sp2杂化。 乙烯分子中，两个碳原子各以一个sp2杂化轨道“头碰头”地重叠形成一个碳碳键(sp2sp2)，又各以sp2杂化的轨道与氢原子的s轨道重叠，共形成4个碳氢键(sp2s)，这5个键都在同一个平面上。每个碳原子余下的未参与杂化的2pz轨道，其对称轴相互平行，可“肩并肩”地侧面重叠，形成碳碳之间的第二个键，这就是键。,炔烃叁键碳原子 SP杂化,杂化,CC键,碳碳叁键,CH键,HC CH,180 直线型分子,CHCH的形成,炔烃是含有叁键的不饱和烃，比相应的烯烃少两个氢原子。含有一个叁键的开链单炔烃，具有通式CnH2n-2
12、 最简单的炔烃是乙炔，乙炔分子中的碳氢原子都分布在同一直线上，碳原子是sp杂化，键角为180，碳碳叁键中一个是键，两个是键,1.重迭程度与键能： p 键重迭程度比s 键小。p 键易打开，易发生加成反应。 2.C=C键的键长：0.134nm，比CC单键(0.154nm)短。 3. p 电子云的分布：对称分布在分子平面的上、下方，不能沿CC s 键轴旋转。 4.极化性： p电子云分散，流动性大，易受外电场影响而变形，致使p键极化度较大。这就是烯烃分子中的双键易发生反应的缘故。,p键和s键的比较：,烷烃、烯烃、炔烃结构比较,CH2=C=CH2分子中三个碳原子的杂化状态分别是： A. 3个碳原子都是s
13、p2杂化 B. C2、C3是sp2杂化 C. C1、C3是sp2杂化 D. 3个碳原子都是sp3杂化,第三节 同分异构现象,分子式相同，但分子中各原子的排列次序、结合方式或空间位置不同,碳链异构(carbon-chain isomerism)碳原子之间的连接次序和方式不同,写出分子式为C7H16的所有烷烃的异构体并命名,烷烃的异构体数目,再如：,顺-2-丁烯 反-2-丁烯,mp -139 ,bp 3.5 mp -117 , bp0.9,第四节 烷烃的性质,A. 物质状态 C4以下gas，C5 C16liquid，C17 以上 solid。,B. 沸点 直链烷烃的沸点随碳原子数的增多而升高在 同
14、分异构体中，分支程度越高，沸点越低。 C. 熔点 C4以上的正烷烃的熔点随着碳原子数增加而 升高。偶数碳原子的烷烃的熔点升高多些。 同分异构体中，对称性越高的熔点越高。 D. 溶解度 相似相溶 ( like dissolves like)。,一般情况下，烷烃的化学性质相当稳定，与强酸、强碱、常用氧化剂、还原剂均无反应。,一、氧化反应,氧化反应是指加氧或脱氢。 还原反应是指加氢或脱氧。,二、卤代反应 在高温或日光(紫外光)照射下，烷烃可以与卤素发生取代反应卤代反应。卤代时烷中的氢原子逐个为卤原子所取代，最终产物是各种卤代烃的混合物。以甲烷氯化为例：,上述卤代反应的历程，目前认为是属于游离基反应。
15、首先是氯分子吸收光能量，均裂为两个氯游离基：,链的增长,链的终止,链的引发,连锁反应,Eg2:下列几种操作条件和过程，哪一些可以得到氯代物，哪一些不能起反应，并解释之。 (1) 甲烷和氯气的混合物放置在室温和黑暗中。 (2) 将氯气先用光照射，然后迅速在黑暗中与甲烷混合。 (3) 将氯气先用光照射，然后在黑暗中放置一段时间，再与甲烷混合。 (4) 将甲烷先用光照射，在黑暗中迅速与氯气混合。 (5) 将甲烷与氯气混合放置在日光下。,Eg1:乙烷发生卤代反应会有几种卤代产物生成？,烷烃的卤代反应是游离基反应，它是因共价键的均裂而引起的。光照(紫外线)、高温、催化剂(如过氧化物)、气相反应、非极性条
16、件等，有利于这类反应的进行。 反应速率 :30H 20H 10H F2 Cl2 Br2 I2 游离基(自由基)与人类生活的关系十分密切。,您一定有过以下的体验： 将一个苹果切成两半，并让它们在空气中暴露数个小时。 不久，您就会发现苹果的切面变成了棕色。这是因为空气中的氧分子侵入到苹果的分子结构中，从而发生了氧化作用。 但是，如果您能在切完苹果后立即向切面上挤上一些柠檬汁，那么苹果会保持很久的新鲜度。 为什么呢？因为柠檬中含有丰富的维他命C，而维他命C是一种强有力的抗氧化剂。它可以起到中和游离基氧分子的作用。 类似的这种氧化和抗氧化的原理也可以应用到人体里，如果人体里没有足够的抗氧化物，体内的健康细胞就会受到氧游离基分子的破坏，从而导致那些致命疾病的产生。,第
