02第二章烷烃..doc

第二章 烷 烃（Alkane）学习要求：1 能正确书写烷烃的构造异构体，掌握烷烃的命名原则2 能用原子轨道杂化理论解释烷烃中碳原子的构型3 掌握σ键的形成、结构特点及特性4 掌握构象式（纽曼式和透视式）的写法5 掌握烷烃的物理性质（沸点，熔点，溶解度，比重等）存在的规律性的变化6 掌握烷烃的氧化，裂化，取代反应7 掌握烷烃的卤代反应 自由基反应的条件、历程及自由基的稳定性引言只由C、H两种元素组成的有机化合物称为碳氢化合物，简称为烃(hydrocarbon) 烷烃 开链烃（脂肪烃） 烯烃 烃 炔烃 环状烃（脂环烃） 脂环烃 芳香烃 第一节　烷烃的同系列及同分异构现象烷烃(alkane)：分之中的碳除以碳碳单键相连外，碳的其他价键都为氢原子所饱和的烃叫做烷烃，也叫做饱和烃(saturated hydrocarbon)。

烷有完满的含义，也就是饱和的意思 一、烷烃的同系列（homologous series） 最简单的烷烃是甲烷，依次为乙烷、丙烷 、丁烷、戊烷等，它们的分子式、构造式为： 分子式 构造式 构造简式 甲烷 CH4 CH4 乙烷 C2H6 CH3CH3 丙烷 C3H8 CH3CH2CH3 丁烷 C4H10 CH3CH2CH2CH3 从上述结构式可以看出，链烷烃的组成都是相差一个或几个CH2（亚甲基）而连成碳链，碳链的两端各连一个氢原字。

故：通式烷烃的为 或 CnH2n+2 具有同一通式，结构和化学性质相似，组成上相差一个或多个CH2的一系列化合物称为同系列 同系列中的化合物互称为同系物（homolog）由于同系列中同系物的结构和性质相似，其物理性质也随着分之中碳原子数目的增加而呈规律性变化，所以掌握了同系列中几个典型的有代表性的成员的化学性质，就可推知同系列中其他成员的一般化学性质，为研究庞大的有机物提供了方便在应用同系列概念时，除了注意同系物的共性外，还要注意它们的个性（因共性易见，个性则比较特殊），要根据分子结构上的差异来理解性质上的异同，这是我们学习有机化学的基本方法之一二、烷烃的同分异构现象甲、乙、丙烷只有一种结合方式，无异构现象，从丁烷开始有同分异构现象，可由下面方式导出， 正丁烷 （沸点-0.5℃） 异丁烷 （沸点-10.2）由两种丁烷可异构出三种戊烷 上述这种分子式相同而构造式不同的化合物称为同分异构体，这种现象称为构造异构现象。

构造异构现象是有机化学中普遍存在的异构现象的一种，这种异构是由于碳链的构造不同而形成的，故又称为碳链异构随着碳原子数目的增多，异构体的数目也增多2． 异构体的推导步骤三、伯、仲、叔和季碳原子在烃分之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）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）例如： 与伯、仲、叔碳原子相连的氢原子，分别称为伯、仲、叔氢原子不同类型的氢原子的反应性能有一定的差别第二节 烷烃的命名法一、普通命名法根据分子中碳原子数目称为“某烷”，碳原子数十个以内的依次用甲、乙、丙、丁、戊……癸表示，十以上的用汉字数字表示碳原子数，用正、异、新表示同分异构体例如： 正戊烷 异戊烷 新戊烷普通命名法简单方便，但只能适用于构造比较简单的烷烃对于比较复杂的烷烃必须使用系统命名法。

二、烷基烷基：烷烃分之从形式上消除一个氢原子而剩下的原子团称为烷基这里“基”有一价的涵义 烷基 名称 通常符号 CH3- 甲基 Me CH3CH2- 乙基 Et CH3CH2CH2- 丙基 n-Pr CH3CH- 异丙基 i-Pr CH3 CH3CH2CH2CH2- 正丁基 n-Bu CH3CHCH2- 异丁基 i-Bu CH3 CH3CH2CH- 仲丁基 s-Bu CH3 CH3 CH3 C 叔丁基 t-Bu CH3烷基的通式为CnH2n+1 常用R表示 此外 还有两价的烷基叫亚基，三价的烷基叫次基。

三、系统命名法（IUPAC命名法）系统命名法是中国化学学会根据国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC）制定的有机化合物命名原则，再结合我国汉字的特点而制定的（1960年制定，1980年进行了修定）系统命名法规则如下：1.选择主链（母体）（1） 选择含碳原子数目最多的碳链作为主链，支链作为取代基 （2） 分之中有两条以上等长碳链时，则选择支链多的一条为主链例如：2.碳原子的编号(1) 从最接近取代基的一端开始，将主链碳原子用1、2、3……编号 （2）从碳链任何一端开始，第一个支链的位置都相同时，则从较简单的一端开始编号 例如： 1 2 3 4 5 6 7 编号正确 CH3-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH3 7 CH3 CH2-CH3 1 编号错误 （3） 若第一个支链的位置相同，则依次比较第二、第三个支链的位置，以取代基的系列编号最小（最低系列原则）为原则 1 2 3 4 5 6 7 8 编号正确 例如： CH3-CH-CH2-CH-CH2-CH2-CH-CH3 8 CH3 CH3 CH3 1 编号错误 3．名称的书写次序A 将支链（取代基）写在主链名称的前面 B 取代基按“次序规则”小的基团优先列出烷基的大小次序：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……标出, 取代基数目用二,三……标出D 表示位置的数字间要用逗号隔开，位次和取代基名称之间要用“半字线”隔开例如：可将烷烃的命名归纳为十六个字：最长碳链，最小定位，同基合并，由简到繁.第三节 烷烃的构型一、碳原子的四面体概念及分子模型构型(configuration)是指具有一定构造的分子中原子在空间的排列状况烷烃分之中碳原子为正四面体构型 甲烷分之中，碳原子位于正四面体构的中心，四个氢原子在四面体的四个顶点上，四个C-H键长都为0.109nm，所有建角 ∠ H-C-H都是109.5º 甲烷的正四面体构型二、碳原子的SP3杂化碳原子的基态电子排布是(1s2、2s2、2px1、2py1、2pz)，按未成键电子的数目，碳原子应是二价的，但在烷烃分子中碳原子确是四价的，且四个价键是完全相同的为什么烷烃分子中碳原子为四价，且四个价键是完全相同的呢？原因：在有机物分子中碳原子都是以杂化轨道参与成键的，在烷烃分子中碳原子是以SP3杂化轨道成键的杂化后形成四个能量相等的新轨道称为SP3轨道，这种杂化方式称为SP3杂化，每一个SP3杂化轨道都含有1/4 S成分和3/4 P成分。

四个SP3轨道对称的分布在碳原子的四周，对称轴之间的夹角为109.5º,这样可使价电子尽可能彼此离得最远,相互间的斥力最小,有利于成键 SP3轨道有方向性，图形为一头大，一头小，示意图如下：。