第二章 飽和碳氫化合物12-02-18

1、碳氫化合物碳氫化合物 由碳和氫兩種元素形成的有由碳和氫兩種元素形成的有機化合物的總稱，又稱機化合物的總稱，又稱烴（烴（hydrocarbon）開鏈烴開鏈烴 環(huán)烴環(huán)烴 飽和烴飽和烴 烷烴，環(huán)烷烴烷烴，環(huán)烷烴 不飽和烴不飽和烴 烯烴，環(huán)烯烴烯烴，環(huán)烯烴芳香烴芳香烴炔烴，環(huán)炔烴炔烴，環(huán)炔烴1、對于碳數(shù)為、對于碳數(shù)為C1C10的直鏈烷烴的直鏈烷烴-甲、乙、丙、甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示碳數(shù)，稱為丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示碳數(shù)，稱為“某烷某烷”2、對于碳數(shù)、對于碳數(shù)C10的烷烴的烷烴-直接用中文數(shù)字表示直接用中文數(shù)字表示碳數(shù)碳數(shù)英文命名類似英文命名類似“碳數(shù)詞干碳數(shù)詞干+ane詞尾詞

2、尾”methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, heptane, octane, nonane, decane, undecane(十一烷十一烷), dodecane(十二烷十二烷)構(gòu)造異構(gòu)體（構(gòu)造異構(gòu)體（constitutional isomers）分子式分子式相同但分子內(nèi)原子的連接順序或方式不同的異相同但分子內(nèi)原子的連接順序或方式不同的異構(gòu)體。構(gòu)體。普通命名法（普通命名法（Common names）對于構(gòu)造異構(gòu)體，則使用對于構(gòu)造異構(gòu)體，則使用“正正”、“異異”、“新新”等表示。等表示?！罢?normal)”代表直鏈烷烴，代表直鏈烷

3、烴，“異異(iso-)”和和“新新(neo-)”分別表示特定的分支分別表示特定的分支烷烴。烷烴。CH3CHCHCH3 CH3 CH3 noneCH3CH2CH2CH2CH2CH3 hexaneCH3CHCH2CH2CH3 CH3 isohexane CH3 CH3CCH2CH3 CH3 neohexane CH3CH2CHCH2CH3 CH3 noneCCH3CH3H3CCH2CHCH2CH2CH3CH3CCH3CH3H3CCH3CH2CHCH3CH3CH2CH2CH2叔丁基tert-butyl仲丁基sec-butyl丁基butyl1o2o3o3o2o2o1o1o4oCCOOHH3COH(S)

4、-2-羥基丙酸H構(gòu)型取代基 母體名CH3CH2CH2CH2CHCH2CH3CH2CH312345671234567母體名：庚烷 heptane3-乙基庚烷（乙基庚烷（3-ethylheptane）4 4、相同的取代基可以合并，用二（、相同的取代基可以合并，用二（didi）、三）、三（tritri）、四（）、四（tetratetra）等表示相同取代基的數(shù)）等表示相同取代基的數(shù)目，其編號在連字符前用逗號分隔列出。如：目，其編號在連字符前用逗號分隔列出。如：CH3CH3CH3CHCH2CH2CHCH2CH312345672,5-二甲基庚烷二甲基庚烷2,5-dimethylheptaneCH3CH2C

5、HCH2CHCH2CH3CH2CH3CH31234567123 45 673-甲基甲基-5-乙基庚烷乙基庚烷3-ethyl-5-methylheptane注意！3-ethyl-5-methylhexane次序規(guī)則次序規(guī)則 (1) 原子序數(shù)大的為原子序數(shù)大的為“較優(yōu)較優(yōu)”基團基團(2) 第一原子相同，按第一原子相同，按原子序數(shù)大小順序原子序數(shù)大小順序比較比較 第二原子第二原子例如：例如： -CH2Cl -CH2OH，因為因為 -C (Cl, H, H) -C (O, H, H)CHCH3CH3CCH3CH3CH3CH2CH2CHCH3CH3異丙基isopropyl新戊基neopentyl異丁基i

6、sobutylCCH3CH3CH3CHCH2CH3CH3CH2CHCH3CH3叔丁基tert-butyl仲丁基sec-butyl異丁基isobutylCH2(CH2)2CH3正丁基n-butyl-C(C,C,H)-C(C,H,H)-C(C,C,H)-C(C,H,H)CH3CH2CHCH2CHCH2CH2CH2CH3CH2CH3CHCH2CH3CH2CH36712345891233-乙基乙基-5-(1-乙基丙基乙基丙基)壬烷壬烷3-ethyl-5-(1-ethylpropyl)nonane2,5-二甲基二甲基-4-仲丁基庚烷仲丁基庚烷 或或 2,5-二甲基二甲基-4-(1-甲基丙基甲基丙基)庚烷

7、庚烷4-(sec-butyl)-2,5-dimethylheptane or 2,5-dimethyl-4-(1-methlpropyl)heptane2,4,5-2,4,5-3,4,5-3,4,5-注意注意英文命名中的前綴英文命名中的前綴 di，tri，tetra，sec 和和tert不計不計入排序中，但入排序中，但iso，neo 和和 cyclo 計入排序中。計入排序中。 環(huán)丙烷cyclopropane環(huán)丁烷cyclobutane環(huán)戊烷cyclopentaneC3H6 C4H8 C5H10 結(jié)構(gòu)通式：結(jié)構(gòu)通式： CnH2n2. Cycloalkanes不飽和度不飽和度 分子組成的氫原子數(shù)目

8、與理論上最大可分子組成的氫原子數(shù)目與理論上最大可 能數(shù)目之差的情況能數(shù)目之差的情況分子式：分子式： CnHm， 則不飽和度則不飽和度 =Saturated hydrocarbons: CnH2n+2If it is a cycloalkane, the degree of unsaturated equals to the number of ring. (2n + 2) - m / 2環(huán)烷烴的通式與不飽和度（環(huán)的數(shù)目）環(huán)烷烴的通式與不飽和度（環(huán)的數(shù)目）CH2(CH3)2CH2CH2CH2CH2CH3A.B.A. Isopropylcyclopentane B. 1-cyclobutylpen

9、tane環(huán)丙烷cyclopropane環(huán)丁烷cyclobutane環(huán)戊烷cyclopentane環(huán)己烷cyclohexane當(dāng)環(huán)上有當(dāng)環(huán)上有2個不同取代基時，它們以字母個不同取代基時，它們以字母順序引出，順序引出，1號位給最先引出的取代基。號位給最先引出的取代基。當(dāng)環(huán)上有多個取代基時，則將當(dāng)環(huán)上有多個取代基時，則將1位編號給位編號給予能使第予能使第2個取代基編號最小的位置個取代基編號最小的位置 。1,1,2-三甲基環(huán)戊烷1,1,2-trimethylcyclopentane而不是 1,2,2- 或 1,5,5- 取代2-甲基-4-乙基-1-丙基環(huán)己烷4-ethyl-2-methyl-1-pro

10、pylcyclohexane而不是 1,3,4- 或 1,2,5- 取代3 3橋環(huán)烴橋環(huán)烴 bridged hydrocarbon, 分子內(nèi)環(huán)與環(huán)分子內(nèi)環(huán)與環(huán)之間有之間有兩個或兩個以上共用碳原子兩個或兩個以上共用碳原子的多環(huán)烴。的多環(huán)烴。橋頭碳橋頭碳 共用的碳原子共用的碳原子橋橋 兩個橋頭碳原子間的碳鏈兩個橋頭碳原子間的碳鏈CCModhepheneCCHCCH金剛烷環(huán)的數(shù)目環(huán)的數(shù)目各橋上碳數(shù)各橋上碳數(shù)由大到小排由大到小排全部環(huán)上碳原子數(shù)全部環(huán)上碳原子數(shù)編編 號號 從橋頭碳開始，繞最長的橋到另一個橋頭，從橋頭碳開始，繞最長的橋到另一個橋頭， 再繞次長橋回來，最后再編最短的橋。再繞次長橋回來，最后

11、再編最短的橋。 可能的情況下給取代基以盡可能小的編號可能的情況下給取代基以盡可能小的編號 12345678母體為 二環(huán) 3.2.1辛烷2,8,8-三甲基二環(huán)三甲基二環(huán)3.2.1辛烷辛烷 CCOOHH3COH(S)-2-羥基丙酸H構(gòu)型 取代基 母體名1 乙烷乙烷 (Ethane) 的構(gòu)象的構(gòu)象1 乙烷乙烷 (Ethane) 的構(gòu)象的構(gòu)象HHHHHHHHHHHHStaggeredNewman projection sawhorse projection 600HHHHHHHHHHHHEclipsed00Newman projection sawhorse projection Conformati

12、onal analysis- describes the energy of such conformational interconversion乙烷構(gòu)象分析勢能圖乙烷構(gòu)象分析勢能圖 扭轉(zhuǎn)張力扭轉(zhuǎn)張力正丁烷構(gòu)象分析勢能圖正丁烷構(gòu)象分析勢能圖 扭轉(zhuǎn)張力扭轉(zhuǎn)張力 環(huán)丙烷、環(huán)丁烷和環(huán)戊烷的構(gòu)象環(huán)丙烷、環(huán)丁烷和環(huán)戊烷的構(gòu)象 HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHC完全重疊完全重疊HHHHHHHH不完全重疊HHHHHHHHHH1234512345角張力和扭轉(zhuǎn)張力角張力和扭轉(zhuǎn)張力123456123456HHHHHHHHCH2CH2123456觀察者a 和e鍵的關(guān)系不清晰ae12345a

13、 和e 鍵的關(guān)系清晰a bond - axial bond e bond - equatorial bondHHHHCH3HHHHHCH3H3CHHHCH3HHH3CHHHHHHCH3HHHHHH丁烷的鄰位交叉式構(gòu)象取代基在a 鍵的單取代環(huán)己烷構(gòu)象丁烷的對位交叉式構(gòu)象取代基在e 鍵的單取代環(huán)己烷構(gòu)象cis-trans-穩(wěn)定性穩(wěn)定性HHHHHHHHHHHH.123456觀察者124356HHHHHHHH123456船式半椅式扭船式CnH2n+2(g)+3n+12nCO2(g)+ (n+1)H2O(l) +O2(g)HCnC + (n+1)H2CnH2n+2+GraphiteGasHf相同組成的同

14、分異構(gòu)體，相同組成的同分異構(gòu)體，生成熱越高者越穩(wěn)生成熱越高者越穩(wěn)定定。CnH2n+2(g)+3n+12O2(g)nC + (n+1)H2+3n+12O2nCO2(g)+ (n+1)H2O(l) Hf Hc Hf(烷烴)(CO2+H2O(l)(烷烴)Hf （烷烴）（烷烴） Hf （CO2+H2O） HC333109.50600900(1) 氫鍵氫鍵氫鍵的飽和性和方向性氫鍵的飽和性和方向性NOOHONOOHONOOOH鄰硝基苯酚 m.p.45對硝基苯酚 m.p.114偶極偶極-偶極作用力（極性分子）偶極作用力（極性分子）極性大的分子，偶極極性大的分子，偶極-偶極作用力大，溶沸點高，偶極作用力大，溶

15、沸點高，水溶性增強水溶性增強(3) van der Waals forces范德華作用力（所有分子）范德華作用力（所有分子）are induced dipole-induced dipole interactionsn 極化率越大，分子的極化率越大，分子的接觸面積越大，范德華接觸面積越大，范德華 作用力作用力 越大，溶沸點越越大，溶沸點越高。高。n 吸引或排斥與分子間吸引或排斥與分子間距離有關(guān)，太近，表現(xiàn)距離有關(guān)，太近，表現(xiàn)為排斥作用。為排斥作用。極性沸點極性相同，分子量沸點極性相同，分子量相同，分子接觸面積氫鍵的存在，沸點且氫鍵沸點沸點2.82. Melting Points of Alkanes熔點增加幅度：偶數(shù)碳烷烴熔點增加幅度：偶數(shù)碳烷烴奇數(shù)碳烷烴奇數(shù)碳烷烴7777666