1、含有碳碳重鍵的烴類化合物。含有碳碳重鍵的烴類化合物。烯烴、炔烴、芳烴。烯烴、炔烴、芳烴。分子中分子中C C原子原子的結合方式的結合方式 環(huán)丙烷環(huán)丙烷 環(huán)己烷環(huán)己烷碳原子之間均以碳原子之間均以C CC C單鍵相連，其余的價單鍵相連，其余的價鍵均為鍵均為H H原子所飽和。原子所飽和。 烷烴烷烴：甲烷、乙烷等；：甲烷、乙烷等； 環(huán)烷烴環(huán)烷烴。烴烴飽和烴：飽和烴：不飽和烴不飽和烴: :第二章第二章 飽和烴飽和烴烴：烴：只含有只含有C、H 兩種元素的化合物兩種元素的化合物 碳氫化合物碳氫化合物甲烷甲烷Methane丙烷丙烷Propane丁烷丁烷Butane乙烷乙烷EthaneCHHHHCHHCHHHCH

2、HCHHHCHHHCHHCHHHCHHHCHHH2.1 烷烴的通式和命名烷烴的通式和命名2.1.1 烷烴的通式烷烴的通式烷烴的通式烷烴的通式 ： CnH2n+22.1.2 碳、氫原子的類型碳、氫原子的類型伯、仲、叔伯、仲、叔氫氫原子原子伯伯(1)、仲、仲(2 ) 、叔、叔(3 ) 、季、季(4 )碳碳原子原子CH3CCH3CCH3HH3CCHHCHHH4o 3o2o1oC3o 2o 1oH(季)(叔)(仲)(伯)2.1.3 烷基烷基 烷基烷基 ： 烷烴分子中去掉一個烷烴分子中去掉一個H原子原子,剩余的結構部分剩余的結構部分RHR名稱 縮寫CH3HCH3甲基 MeCH3CH2HCH3CH2乙基

3、Et(Methyl)(Ethyl)CH3CH2CH2HCH3CH2CH2正丙基(Propyl)PrCH3CHCH3異丙基(Isopropyl)i-Pr表表2.1 2.1 一些烷基的名稱與表示一些烷基的名稱與表示CH3CH2CH2CH2H CH3CH2CH2CH2正丁基(Butyl)BuCH3CH2CHCH3仲丁基(sec-Butyl)s-BuCCH3CH3CH3叔丁基(tert-Butyl)t-BuCH3CHCH3CH3CH3CHCH2CH3異丁基(iso-Butyl)i-BuRHR名稱名稱 縮寫縮寫2.1.4 普通命名法普通命名法（適用于簡單烷烴）（適用于簡單烷烴） 1.1.按分子中碳原子數(shù)

4、目稱為按分子中碳原子數(shù)目稱為“某烷某烷”，1010個碳個碳及及1010個碳以下用天干（個碳以下用天干（甲、乙、丙、丁、戊、甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸己、庚、辛、壬、癸）表示。）表示。1010個碳以上用漢個碳以上用漢字數(shù)字（如字數(shù)字（如十一、十二十一、十二等）表示。等）表示。2.2.用用“正正”、“異異”、“新新”分別表示分別表示直鏈直鏈、一、一端具有端具有異丙基異丙基或或叔丁基叔丁基的構造異構體。的構造異構體。CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CCH3CH3CH3正戊烷正戊烷異戊烷異戊烷新戊烷新戊烷直鏈烷烴直鏈烷烴的命名與普通命名法基本相同。的命名與普

5、通命名法基本相同。只是去掉普通命名法中的只是去掉普通命名法中的“正正”字。字。2.1.5 系統(tǒng)命名法系統(tǒng)命名法 系統(tǒng)命名是由三部分構成：系統(tǒng)命名是由三部分構成：構型構型標記標記取代基的位次、取代基的位次、名稱與排列名稱與排列母體母體名稱名稱CHCH CH CH2CH2CH3CH3CH3CH3CH CH3CH2CH3庚烷庚烷選取最長的碳鏈作為主鏈。選取最長的碳鏈作為主鏈。若有等長的碳鏈，選取含支鏈最多的碳鏈為主鏈。若有等長的碳鏈，選取含支鏈最多的碳鏈為主鏈。1. 選擇主鏈，確定母體名稱：選擇主鏈，確定母體名稱：支鏈烷烴支鏈烷烴的命名步驟：的命名步驟：根據(jù)主鏈的碳數(shù)，稱根據(jù)主鏈的碳數(shù)，稱“某烷某烷

6、” 。CH3CH2CHCH3CH2CH3主鏈C-C-C-C-C-C-CC-C-CCC C1232. 編號編號（主鏈上的碳原子）主鏈上的碳原子） 從近支鏈一端依次用阿拉伯數(shù)字編號。從近支鏈一端依次用阿拉伯數(shù)字編號。 當編號有幾種可能時，應選擇具有當編號有幾種可能時，應選擇具有“最低系列最低系列”的的編號。編號。CH3CHCHCH2CHCH3CH3CH3CH3取 代 基 位 號 2， 3， 5取 代 基 位 號 2， 4， 5 “最低系列最低系列”是指碳鏈有幾種編號時，則有幾個系是指碳鏈有幾種編號時，則有幾個系列，順次逐項比較各系列的不同位次，最先遇到位列，順次逐項比較各系列的不同位次，最先遇到位

7、次最小的系列為最低系列。次最小的系列為最低系列。CHCH2CH2CH CHCH2CH3CH3CH3CH2CH3CH2CH3987654321CH CH2CH2CH CHCH2CH3CH3CH3CH2CH3CH2CH3219876543( I ) 系列編號：系列編號：3，4，7最低系列最低系列( II ) 系列編號：系列編號：3，6，7CH3CHCH2CH2CHCH2CH2CH2CH2CH3CH3CCH3H3CCH2CH31 2 3 4 5 6 7 8 9 102312-甲基甲基 -5-（1，1-二甲基丙基）癸烷二甲基丙基）癸烷支鏈上有取代基支鏈上有取代基，則從和主鏈相連的碳原子開始，則從和主鏈

8、相連的碳原子開始將支鏈碳依次編號，并將取代基位號、名稱及支將支鏈碳依次編號，并將取代基位號、名稱及支鏈名寫在括號內。鏈名寫在括號內。 當含有幾個相同的取代基時，用當含有幾個相同的取代基時，用“一、二、三、一、二、三、 四四” ” 表示其個數(shù)，逐個標明其位號表示其個數(shù)，逐個標明其位號 ，并用，并用 逗號分開。逗號分開。3. 取代基的位號、名稱排列取代基的位號、名稱排列 將取代基的名稱寫在烷烴名稱的前面，在取代將取代基的名稱寫在烷烴名稱的前面，在取代基名稱的前面，加上它的位號，并用半字線基名稱的前面，加上它的位號，并用半字線“-”-”將兩者連接。將兩者連接。 當含有幾個不同的取代基時，按照當含有幾

9、個不同的取代基時，按照“次序規(guī)則次序規(guī)則”，列出基團的順序大小次序。將順序較大的基團列出基團的順序大小次序。將順序較大的基團( (較優(yōu)較優(yōu)基團基團) )列在后面，各取代基之間用列在后面，各取代基之間用 半字線半字線“-”-”連接。連接。 順序規(guī)則順序規(guī)則 單原子取代基單原子取代基,按原子序數(shù)大小排列，按原子序數(shù)大小排列，未共用電子最小未共用電子最小。原。原子序數(shù)大子序數(shù)大,順序大；原子次序小順序大；原子次序小,順序?。煌凰刂匈|量高的順序??；同位素中質量高的,順順序大。順序大的原子或基團為序大。順序大的原子或基團為較優(yōu)基團較優(yōu)基團。I Br Cl F O N C D H CH2CH2CH3 C

10、（C、H、H、） C（C、C、H）CHCH3CH3CH2ClCHF2C（Cl、H、H） C（F、F、H） 多原子基團第一個原子相同多原子基團第一個原子相同,則比較與其相連的其它原子。則比較與其相連的其它原子。C CH3CH3CH3C(C,C,C)C CH3CH3HC(C,C,H)C HHCH3C(C,H,H)C HHHC(H,H,H) 含雙鍵或叁鍵的基團含雙鍵或叁鍵的基團,則作為連有兩個或叁個相同的原子。則作為連有兩個或叁個相同的原子。CCH C(CH3)3CHCH2CCH(C)(C)(C)(C)(C)CCH3CH3CH3CHCHH(C)乙炔基乙炔基 乙烯基乙烯基 叔丁基叔丁基 比較CH2 和

11、 (CH3)2CHCH的優(yōu)先次序CH3CH2CH CH2CH2CH CH2CH3CH3CHCH2CH3CH31234567893,7-二甲基二甲基-4-乙基壬烷乙基壬烷5-丙基丙基-4-異丙基壬烷異丙基壬烷CH3CH2CH2CHCH CH2CH2CHCH3CH3CH2CH2CH3CH2CH3123475689IUPAC Nomenclature of alkanes :直鏈烷烴直鏈烷烴(Unbranched alkanes)CH4CH3CH3CH3CH2CH3CH3(CH2)2CH3CH3(CH2)3CH3CH3(CH2)4CH3CH3(CH2)5CH3CH3(CH2)6CH3CH3(CH2)

12、7CH3CH3(CH2)8CH3MethaneEthanePropaneButanePentaneHexaneHeptaneOctaneNonaneDecane12345678910支鏈烷烴支鏈烷烴 取代基的位次按照取代基第一個字母在取代基的位次按照取代基第一個字母在 字母表中的順序排列：字母表中的順序排列：與中文命名不同的是：與中文命名不同的是：CH3CH2CH2CH CH CH2CH2CHCH3CH3CH2CH2CH3CH2CH34-Isopropyl-5-propylnonaneCCH2CHCH3CH3CH3CH3CH3CH3CH2CHCHCHCH2CH2CH3CH3CH3CH2CH3課

13、堂練習：課堂練習：2.2 烷烴的分子結構和同分異構烷烴的分子結構和同分異構2.2.1 鍵的形成和烷烴的結構鍵的形成和烷烴的結構C :1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0碳原子在基態(tài)時的電子構型：碳原子在基態(tài)時的電子構型：sp3雜化軌道雜化軌道:基態(tài)基態(tài)2p2s1s電子電子躍遷躍遷激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)2p2s1ssp3-雜化態(tài)雜化態(tài)雜化雜化1ssp3 sp3 雜化軌道形成過程示意圖雜化軌道形成過程示意圖在甲烷分子中，在甲烷分子中，C 原子是原子是sp3雜化。雜化。s 軌道成分：軌道成分：1/4； p 軌道成分：軌道成分：3/4。 sp3雜化軌道雜化軌道sp3-1s 鍵鍵4個個CH 鍵鍵 甲烷的結

14、構甲烷的結構sp3雜化的碳原子，四面體雜化的碳原子，四面體 甲烷的球棍模型和比例模型甲烷的球棍模型和比例模型 CC 鍵是由兩個碳原子各以一個鍵是由兩個碳原子各以一個sp3雜化軌道沿對稱軸方向交蓋而成的。雜化軌道沿對稱軸方向交蓋而成的。如：乙烷分子的結構如：乙烷分子的結構乙烷的結構（用模型）乙烷的結構（用模型） 由兩個和兩個以上碳原子組成的烷烴，由兩個和兩個以上碳原子組成的烷烴，除了具有除了具有CH鍵外，還有鍵外，還有CC 鍵。鍵。1個個C鍵鍵6個個CH鍵鍵sp3 sp3 鍵鍵sp3 1s 鍵鍵 乙烷的球棒模型和比例模型乙烷的球棒模型和比例模型鍵的特性：鍵的特性： 鍵呈圓柱型對稱，鍵能較大，可極

15、化性鍵呈圓柱型對稱，鍵能較大，可極化性 小，可沿鍵軸自由旋轉。小，可沿鍵軸自由旋轉。 由于由于鍵是沿成鍵軌道方向交蓋而成，在鍵是沿成鍵軌道方向交蓋而成，在 碳鏈中，碳鏈中，C CC CC C的鍵角保持了接近的鍵角保持了接近 109.5109.5。對于直鏈烷烴，其三維形狀是。對于直鏈烷烴，其三維形狀是 曲折型，而不是直線型。曲折型，而不是直線型。C CH HH HH HH HC CC CH HH HH HH HH HH HCsp3HsC CH HH HH HH H 四個四個C-H鍵鍵六個六個C-HC-H鍵鍵 一個一個C-CC-C鍵鍵烷烴分子立體形狀烷烴分子立體形狀表示法：表示法：透視式透視式實線

16、實線- -鍵在紙平面上鍵在紙平面上; ; 楔線楔線- -鍵在紙平面前鍵在紙平面前; ; 虛線虛線- -鍵在紙平面后。鍵在紙平面后。 烷烴分子立體形狀表示法烷烴分子立體形狀表示法2.2.2 烷烴的同分異構烷烴的同分異構1. 烷烴的構造異構烷烴的構造異構C5H12:正戊烷正戊烷 異戊異戊 烷烷新戊烷新戊烷CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CCH3CH3CH3碳胳（鏈）異構碳胳（鏈）異構 由于由于鍵呈圓柱狀對稱，鍵呈圓柱狀對稱，CC單鍵能夠單鍵能夠發(fā)生旋轉，由此而導致的分子中的原子或原發(fā)生旋轉，由此而導致的分子中的原子或原子團在空間的排布方式不同，分子的這種立子團在空間

17、的排布方式不同，分子的這種立體形象體形象構象構象( (Conformation) )?；蚍肿又性；蚍肿又性踊蛟訄F繞單鍵旋轉而產生的不同排列形子或原子團繞單鍵旋轉而產生的不同排列形式稱為構象式稱為構象. .2. 烷烴的構象烷烴的構象 (1 )乙烷的構象乙烷的構象 由此產生的異構體由此產生的異構體 構象異構體構象異構體 重疊式重疊式HHHHHHHHHHHH乙烷的構象乙烷的構象 紐紐曼曼投投影影式式透透視視式式交叉式交叉式HHHHHHHHHHHH優(yōu)勢構象優(yōu)勢構象重疊式構象中：重疊式構象中： 前后兩個前后兩個H原子相距最原子相距最近近，CH鍵之鍵之間間鍵電子云的斥力最鍵電子云的斥力最大大，所以能

18、量最，所以能量最高高。交叉式構象中：交叉式構象中： 前后兩個前后兩個H原子相距最原子相距最遠遠，CH鍵之間鍵之間鍵電子云的斥力最鍵電子云的斥力最小小，所以能量最，所以能量最低低，是，是優(yōu)優(yōu)勢構象勢構象(最穩(wěn)定構象最穩(wěn)定構象)。 重疊式構象要趨向最穩(wěn)定的交叉式構象。重疊式構象要趨向最穩(wěn)定的交叉式構象。 扭轉張力：扭轉張力：將分子最穩(wěn)定構象轉變成全重將分子最穩(wěn)定構象轉變成全重疊構象所需要的能量。疊構象所需要的能量。紐曼紐曼(Newman)(Newman)投影式：投影式：HHHHHHHHHHHHHHHHHH能量能量 (kJ.mol-1)060120旋轉角度旋轉角度 / ( )12.6交叉式與交叉式與

19、重疊式是重疊式是乙烷分子乙烷分子的極限構象的極限構象120120HHCH3HCH3HCH3HHCH3HHHHCH3HCH3HCH3HHH3CHH對位交叉對位交叉 部分重疊部分重疊 部分交叉部分交叉 全重疊全重疊 由由C2C3 鍵旋轉鍵旋轉產生的構象：產生的構象： 丁烷的模型丁烷的模型(2 )丁烷的構象丁烷的構象固定固定C2原子，反時針原子，反時針旋轉旋轉C3原子，得到以原子，得到以下丁烷的極限構象下丁烷的極限構象穩(wěn)定性：穩(wěn)定性：對位交叉式對位交叉式 部分交叉式部分交叉式 部分重疊式部分重疊式 全重疊式全重疊式丁烷丁烷C(2)-C(3)鍵旋轉引起的各構象的能量變化鍵旋轉引起的各構象的能量變化 討

20、討 論論 題題 （1）將右式化合物改寫）將右式化合物改寫成紐曼式，并用紐曼式表成紐曼式，并用紐曼式表示其優(yōu)勢構象。示其優(yōu)勢構象。H HC CH H3 3C Cl lH HC CH H3 3C Cl l（2）下列哪一對化合物）下列哪一對化合物是等同的？（假定是等同的？（假定C-C單鍵可以自由旋轉）單鍵可以自由旋轉）B rHC H3B rHC H3B rHB rHC H3C H3B rHC H3B rHC H3C H2a. b.C H3B rB rHHC H2C H32.32.3 烷烴的性質烷烴的性質 物理常數(shù)物理常數(shù)：單一純凈的有機化合物在一定的條件：單一純凈的有機化合物在一定的條件下其物理性質

21、為一固定值。下其物理性質為一固定值。 有機化合物的物理性質有機化合物的物理性質：物態(tài)、熔點：物態(tài)、熔點(m.p.m.p.)、沸點、沸點(b.p.b.p.)、相對密度、相對密度(d d)、折射率、折射率(nD) 和溶解度和溶解度(s)(s)等。等。物理常數(shù)物理常數(shù)已知化合物的鑒定已知化合物的鑒定不同化合物的分離不同化合物的分離測定測定利利 用用烷烴：無色、有一定的氣味。烷烴：無色、有一定的氣味。2.3.1 物理性質物理性質1. 1. 沸點沸點 有機物的沸點高低取決于有機物的沸點高低取決于氫鍵氫鍵和和分子間力分子間力的大小。分子間力又與分子的分子量、極性、的大小。分子間力又與分子的分子量、極性、表

22、面積呈正相關。表面積呈正相關。有氫鍵有氫鍵分子量大分子量大極性大極性大無支鏈無支鏈沸點高沸點高 當當C C原子數(shù)相同時，含原子數(shù)相同時，含支鏈越多支鏈越多的烷烴，的烷烴，相應的沸點越低相應的沸點越低CH3CH2CH2CH2CH3CH3CH2CHCH3CH3CH3CCH3CH3CH3沸點沸點() 36.1 27. 9 9.5 分子量大的分子，其表面積增大，分子分子量大的分子，其表面積增大，分子間力間力( (色散力色散力) )增大，其沸點隨之升高。增大，其沸點隨之升高。 直鏈烷烴的沸點直鏈烷烴的沸點(bp)(bp)隨分子量的增加而隨分子量的增加而升高。升高。2 . 熔點熔點直鏈烷烴熔點直鏈烷烴熔點

23、(mp)(mp)隨分子量的增加而升高。隨分子量的增加而升高。 偶數(shù)碳原子烷烴與奇數(shù)原子烷烴相比，偶數(shù)碳原子烷烴與奇數(shù)原子烷烴相比，其熔點升高較多。其熔點升高較多。 熔化主要需要克服晶格能，有機物一般是分子熔化主要需要克服晶格能，有機物一般是分子晶體，熔點高低取決于分子的分子量、極性和對稱晶體，熔點高低取決于分子的分子量、極性和對稱性的大小。性的大小。分子量大分子量大極性大極性大對稱性大對稱性大熔點高熔點高 C原子數(shù)相同烷烴的不同異構體，原子數(shù)相同烷烴的不同異構體，對稱性對稱性大大的異構體具有較高的熔點。的異構體具有較高的熔點。CH3CH2CH2CH2CH3CH3CH2CHCH3CH3CH3CC

24、H3CH3CH3熔點熔點() -130 -160 -17C原子數(shù)相同的原子數(shù)相同的環(huán)烷烴環(huán)烷烴的沸點、熔點均高于烷烴。的沸點、熔點均高于烷烴。3. 相對密度相對密度烷烴比水輕，烷烴比水輕， 其相對密度都小于其相對密度都小于14 .溶解度溶解度烷烴幾乎不溶于水，而易溶于有機溶劑烷烴幾乎不溶于水，而易溶于有機溶劑5 .折光率折光率 在一定的波長的光源和一定的溫度條件在一定的波長的光源和一定的溫度條件下，折光率對確定的化合物是一個常數(shù)。下，折光率對確定的化合物是一個常數(shù)。正丁烷正丁烷 1.3397正己烷正己烷 1.37環(huán)戊烷環(huán)戊烷 1.406環(huán)己烷環(huán)己烷 1.4266折光率折光率(n D 20)名稱

25、名稱2.3.2 烷烴的化學性質烷烴的化學性質1 .自由基取代反應自由基取代反應 飽和烴分子中的氫原子被其它原子或基團飽和烴分子中的氫原子被其它原子或基團所取代的反應所取代的反應取代反應取代反應。 RH +XRX + HXX通過自由基進行的取代通過自由基進行的取代( (H原子原子) ) 反應反應自由基取代反應。自由基取代反應。 鍵牢固，不易斷裂；鍵牢固，不易斷裂； CH鍵的極性鍵的極性小，不易異裂，可均裂。小，不易異裂，可均裂。(1) 鹵代（化）反應：鹵代（化）反應： 在光、高溫或催化劑作用下，烷烴與鹵素分子在光、高溫或催化劑作用下，烷烴與鹵素分子反應，生成鹵代烷和鹵化氫。反應，生成鹵代烷和鹵化

26、氫。RH + X2h 或 RX + HX烷烴烷烴 鹵素鹵素 鹵代烷鹵代烷 鹵化氫鹵化氫CCHHHHHH + ClCl420 CCCHHHHHCl + HCl乙烷乙烷氯氯氯乙烷氯乙烷(78%)Cl2 2ClhvCH3 + CH3 H3CCH3鏈增長鏈增長鏈終止鏈終止Cl + Cl Cl2Cl2 CH3Cl + ClCH3 +CH4 + Cl CH3 + HCl鏈引鏈引發(fā)發(fā)Cl + CH3 H3CCl產生自由基產生自由基產生甲基自由基產生甲基自由基產生新的氯自由基產生新的氯自由基自由基之間碰撞，自由基之間碰撞，形成穩(wěn)定分子，形成穩(wěn)定分子，反應終止反應終止整個反應經(jīng)歷三個階段：鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止。整個反應經(jīng)歷三個階段：鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止。此自由基反應也稱此自由基反應也稱鏈鎖反應或鏈反應。鏈鎖反應或鏈反應。(2) 鹵代反應的機理鹵代反應的機理反應機理是化學反應所經(jīng)歷的途徑或過程。反應機理是化學反應所經(jīng)歷的途徑或過程。鏈增長階段：鏈增長階段： 自由基與分子的反應自由基與分子的反應Cl+HCH3ClH +CH3ClCl +CH3ClCH3+ClCl +HCH2ClClH +CH2Cl自由基分別與反應物分子和自由基分別與反應物分子和產物分子反應。產物分子反應。Cl Cl +CH2ClClCH2Cl + Cl(3) (3) 鹵化反應的取向與自由基的穩(wěn)定性鹵