有機(jī)化學(xué)第03章烷烴

Chapter3開鏈烴烴脂肪烴芳香烴烷烴烯烴炔烴脂環(huán)烴開鏈烴or脂鏈烴烴：只含C、H兩種元素的有機(jī)化合物。烷烴

Alkane烷烴

屬于飽和脂肪烴，通式：CnH2n+2

3烷烴3.1烷烴的命名3.2烷烴的結(jié)構(gòu)3.3烷烴的物理性質(zhì)3.4烷烴的化學(xué)性質(zhì)3.1烷烴的命名伯、仲、叔、季碳及伯、仲、叔氫伯碳伯氫仲碳仲氫叔碳叔氫季碳3.1烷烴的命名－烷基的概念烷基：

烷烴分子中去掉一個(gè)氫之后剩余的部分（原子團(tuán)）稱為烷基，通常用R-表示。

幾種常用的烷基甲基Me乙基Et亞甲基次甲基－仲氫－伯氫正丁基n-Bu仲丁基s-Bu幾種常用的烷基－叔氫－伯氫異丁基i-Bu叔丁基t-Bu幾種常用的烷基2.1烷烴的命名－命名法則

習(xí)慣命名法：適用于簡單的有機(jī)化合物，以正，異，新等來區(qū)別異構(gòu)體。系統(tǒng)命名法：依據(jù)國際通用的IUPAC命名原則，結(jié)合中文特點(diǎn)制訂。步驟和原則如下:3.1烷烴的命名－命名法則系統(tǒng)命名法（1）

選擇主鏈

選擇最長、含支鏈最多的鏈為主鏈，根據(jù)主鏈碳原子數(shù)稱為“某”烷（2）給主鏈編號(hào)

用于確定取代基（支鏈）的位置。（3）依次寫出取代基的位次、個(gè)數(shù)、名稱于某烷之前，大基團(tuán)后列出。系統(tǒng)命名法6個(gè)碳原子,4個(gè)支鏈6個(gè)碳原子，2個(gè)支鏈選擇紅色為主鏈例1：2,2,5-三甲基-3-乙基己烷系統(tǒng)命名法3-甲基-4-乙基戊烷例3：若有相同編號(hào)，則小基團(tuán)先編號(hào)[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。練習(xí)1：3,4-二甲基己烷

在烷烴中，甲烷CH4是最簡單的分子，它是由1個(gè)sp3雜化的碳原子以4個(gè)sp3雜化軌道分別與4個(gè)氫原子的1s軌道重疊，生成4個(gè)C－H鍵，它的空間結(jié)構(gòu)是正四面體。甲烷分子中的C－H鍵，成鍵的電子云是圍繞著連接兩個(gè)原子核的軸(即對(duì)稱軸)而對(duì)稱分布的，這種鍵叫做鍵。2.2烷烴的結(jié)構(gòu)碳原子的4個(gè)sp3雜化軌道HHHHC甲烷的正四面體結(jié)構(gòu)HCH鍵角109.5oC－H鍵長0.109nm2.2

烷烴的結(jié)構(gòu)－烷烴的同分異構(gòu)現(xiàn)象立體異構(gòu)：

由于原子在空間的排列不同而引起的異構(gòu)現(xiàn)象。若各異構(gòu)體之間可通過鍵旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化，則為構(gòu)象異構(gòu)，否則為構(gòu)型異構(gòu)。

構(gòu)造異構(gòu):

由于原子的連接次序不同而引起的異構(gòu)現(xiàn)象。隨碳原子數(shù)增加，異構(gòu)體數(shù)目迅速增加。4個(gè)碳原子以上的烷烴存在碳鏈異構(gòu)體例：正丁烷bp:-0.5°C

mp:-135°C

異丁烷

bp:-11.2°C

mp:-135°C

烷烴的構(gòu)造異構(gòu)－碳鏈異構(gòu)①乙烷的構(gòu)象重疊式構(gòu)象交叉式構(gòu)象透視式紐曼投影式透視式紐曼投影式≡≡乙烷的兩種構(gòu)象示意圖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。室溫下，乙烷有：c、乙烷是交叉式重疊式介于二者之間無數(shù)構(gòu)象的動(dòng)態(tài)平衡。交叉式

非鍵斥力↓→體系能量低，存在時(shí)間較長—優(yōu)勢構(gòu)象。重疊式非鍵斥力↑→體系能量高，存在時(shí)間較短，不穩(wěn)定。b、兩種代表性構(gòu)象交叉式最穩(wěn)定（能量最低）重疊式最不穩(wěn)定（能量最高）a、無數(shù)個(gè)構(gòu)象乙烷的交叉式構(gòu)象能量最低的最穩(wěn)定構(gòu)象乙烷的重疊式構(gòu)象能量最高的最不穩(wěn)定構(gòu)象乙烷不同構(gòu)象的能量曲線圖?轉(zhuǎn)動(dòng)能：12.5kJ/mol

每對(duì)重疊氫H-C-C-H

重疊張力(扭轉(zhuǎn)張力)：~4.2kJ/mol?室溫下，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。

丙烷的結(jié)構(gòu)丁烷的結(jié)構(gòu)②丁烷的構(gòu)象若只考慮繞C2—C3單鍵旋轉(zhuǎn)，可得到四種具有代表性的構(gòu)象CH3CH3CH3H3CCH3H3CCH3H3C對(duì)位交叉式部分重疊式鄰位交叉式全重疊式HHHHHHHHHHHHHHH丁烷的對(duì)位交叉式構(gòu)象丁烷的部分重疊式構(gòu)象丁烷的鄰位交叉式構(gòu)象丁烷的完全重疊式構(gòu)象練習(xí)：寫出1，2—二溴乙烷（繞C1—C2軸）的優(yōu)勢構(gòu)象。寫出2，3—二甲基丁烷（繞C2—C3軸）的優(yōu)勢構(gòu)象。構(gòu)象對(duì)位交叉式鄰位交叉式部分重疊式全重疊式穩(wěn)定性最穩(wěn)定次之不穩(wěn)定最不穩(wěn)定答案：結(jié)論：對(duì)位交叉式在動(dòng)態(tài)平衡中，占比例最大，∴是優(yōu)勢構(gòu)象。HBrHHHBr長鏈烷烴的構(gòu)象戊烷的的結(jié)構(gòu)己烷的結(jié)構(gòu)庚烷的結(jié)構(gòu)2.3

烷烴的物理性質(zhì)非極性分子，不溶于水沸點(diǎn)：隨相對(duì)分子質(zhì)量增加而增加，同分子量時(shí)，支鏈較多，沸點(diǎn)較低。直鏈烷烴的沸點(diǎn)熔點(diǎn)：隨相對(duì)分子質(zhì)量增加而增加，但偶數(shù)碳鏈的正烷烴由于分子對(duì)稱性較高，熔點(diǎn)比高一個(gè)碳原子的奇數(shù)碳原子正烷烴稍高。2.3

烷烴的物理性質(zhì)直鏈烷烴的熔點(diǎn)2.4

烷烴的化學(xué)性質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：非極性分子，無官能團(tuán)，分子中只有鍵，所以化學(xué)性質(zhì)不活潑。只有在較劇烈的條件下才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。1、游離基取代反應(yīng)反應(yīng)歷程（反應(yīng)機(jī)理）：反應(yīng)所經(jīng)過的具體步驟。A鏈引發(fā)鹵代反應(yīng)分三個(gè)階段，其機(jī)理：思考：為什么在同一條件下Cl2分子發(fā)生離解而CH4不發(fā)生離解？CH4離解能104千卡/mol。（大，難離解）Cl2離解能58千卡/mol。（小，易離解）B鏈傳遞C鏈終止例如：CH3—C—CH3HHhX2CH3CH2CH2X+CH3CHCH3XCl243%57%Br23%97%2°H1°H=57%/243%/6=41計(jì)算3°H1°H=36%/164%/9=51a、鹵素的相對(duì)反應(yīng)活性：F2﹥Cl2﹥Br2﹥I2b、氫的相對(duì)活性（被取代）：3°H﹥2°H﹥1°Hc、游離基的穩(wěn)定性（容易形成程度）:

（CH3）3C?﹥(CH3)2CH?﹥CH3CH2?﹥CH3?

計(jì)算可推出：(CH3)3CH(CH3)3CCl+(CH3)2CHCH2ClhCl236%