第十章烷烴

第一節(jié)烷烴的結(jié)構(gòu)第二節(jié)烷烴的命名第三節(jié)烷烴的性質(zhì)

由碳和氫兩種元素組成的化合物稱為碳?xì)浠衔铮?jiǎn)稱烴。烴可看作是一切有機(jī)化合物的母體，其他有機(jī)化合物則可看作是烴分子中的氫原子被其他原子或基團(tuán)取代的衍生物。根據(jù)分子中碳原子之間連接方式的不同，烴可分為鏈烴和環(huán)烴。鏈烴是指分子中的碳原子相連成鏈狀的烴，也稱脂肪烴。環(huán)烴是指分子中有碳環(huán)存在的烴，也稱閉鏈烴。環(huán)烴又可分為脂環(huán)烴和芳香烴。根據(jù)碳原子之間形成的化學(xué)鍵的類型不同，烴又可分為飽和烴和不飽和烴。飽和烴也稱烷烴，不飽和烴包括烯烴和炔烴。第一節(jié)烷烴的結(jié)構(gòu)一、烷烴的結(jié)構(gòu)二、烷烴的同系列和通式三、同分異構(gòu)現(xiàn)象一、烷烴的結(jié)構(gòu)

烷烴分子結(jié)構(gòu)的基本特征是所有碳原子間都以單鍵相連。由于C—H鍵和C—C鍵都是σ

鍵，因此兩個(gè)碳原子之間可以繞鍵軸“自由”旋轉(zhuǎn)。甲烷分子的模型(a)球棍模型(b)比例模型二、烷烴的同系列和通式

烷烴的分子組成可用通式

CnH2n+2

表示。結(jié)構(gòu)相似，具有同一通式，在組成上相差CH2及其整數(shù)倍的一系列化合物，稱為同系列。同系列中各化合物互稱同系物，CH2稱為同系列的系差。同系物的結(jié)構(gòu)相似，化學(xué)性質(zhì)也相近。三、同分異構(gòu)現(xiàn)象

分子組成相同而分子結(jié)構(gòu)不同的現(xiàn)象，稱為同分異構(gòu)現(xiàn)象，簡(jiǎn)稱異構(gòu)現(xiàn)象。同分異構(gòu)構(gòu)造異構(gòu)立體異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)順?lè)串悩?gòu)對(duì)映異構(gòu)碳鏈異構(gòu)官能團(tuán)位置異構(gòu)官能團(tuán)異構(gòu)互變異構(gòu)(一)烷烴的碳鏈異構(gòu)

分子式為C4H10

的丁烷，碳原子之間的連接方式有以下兩種：

分子式為C5H12

的戊烷，碳原子之間的連接方式有以下三種：CH3—CH2—CH2—CH3CH3—CH—CH3|CH3CH3—CH2—CH2—CH2—CH3CH3—CH—CH2—CH3|CH3CH3—C—CH3|CH3|CH3具有相同分子式，而結(jié)構(gòu)不同的化合物稱為同分異構(gòu)體，簡(jiǎn)稱異構(gòu)體。若分子式相同，由于碳鏈結(jié)構(gòu)的不同而產(chǎn)生的異構(gòu)體稱為碳鏈異構(gòu)體。這種異構(gòu)現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于組成分子的原子或基團(tuán)的連接次序或方式不同引起的，屬于構(gòu)造異構(gòu)范圍。伯(1°,pri-)、仲(2°,sec-)、叔(3°)（tert-)氫原子不同類型氫原子反應(yīng)性能不同(二)構(gòu)象異構(gòu)

在有機(jī)化合物分子中，圍繞C—Cσ

鍵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的原子或基團(tuán)的不同空間排列方式稱為構(gòu)象。構(gòu)象異構(gòu)屬于立體異構(gòu)中的一種。乙烷的兩種典型構(gòu)象為交叉式和重疊式。乙烷分子的原子軌道示意圖交叉式構(gòu)象重疊式構(gòu)象鋸架式交叉式構(gòu)象重疊式構(gòu)象紐曼投影式實(shí)際上，介于這兩種典型構(gòu)象之間還有無(wú)數(shù)種構(gòu)象存在。這種由單鍵旋轉(zhuǎn)而引起分子中原子在空間不同排列的一系列分子形象，稱為構(gòu)象異構(gòu)體。構(gòu)象異構(gòu)體可以通過(guò)單鍵的旋轉(zhuǎn)而相互轉(zhuǎn)換，不涉及共價(jià)鍵的斷裂和重新形成，這是與構(gòu)型異構(gòu)體的主要區(qū)別所在。一、普通命名法

普通命名法又稱習(xí)慣命名法，適用于簡(jiǎn)單烷烴的命名。碳原子數(shù)不超過(guò)十個(gè)的烷烴，分別用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸十個(gè)字代表碳原子數(shù)，十個(gè)以上的碳原子，則用中文數(shù)字十一、十二、······表示；第二節(jié)烷烴的命名用“正”、“異”、“新”等前綴區(qū)別同分異構(gòu)體，然后加上“烷”字。其中，“正”表示不含支鏈的烷烴；“異”表示分子中碳鏈一端的第二位碳原子上帶有一個(gè)甲基的烷烴；而“新”是指具有叔丁基結(jié)構(gòu)的含五個(gè)或六個(gè)碳原子的鏈烴。CH3—CH2—CH2—CH3CH3—CH—CH3|CH3正丁烷異丁烷CH3—CH—CH2—CH3CH3—C—CH3|CH3CH3|異戊烷CH3|新戊烷

烷烴分子中去掉一個(gè)氫原子后剩余的基團(tuán)稱為烷基，其通式為—CnH2n+1，常用R—

表示。CH3—CH3CH2—甲基乙基CH3CH2CH2—CH3—CH—|CH3丙基異丙基CH3CH2CH2CH2—CH3—CH—CH2—丁基CH3|異丁基CH3CH2CH—仲丁基CH3|CH3—C—|CH3CH3|叔丁基二、系統(tǒng)命名法

直鏈烷烴的系統(tǒng)命名法與普通命名法相同，只是省去“正”字。帶有支鏈的烷烴，按下列規(guī)則命名：

(1)選擇最長(zhǎng)的碳鏈作為主鏈，支鏈作為取代基，根據(jù)主鏈所含碳原子數(shù)稱為“某烷”。

(2)從靠近支鏈的一端開始給主鏈上的碳原子編號(hào)，取代基的位次用主鏈上碳原子的編號(hào)數(shù)字表示。將取代基的位次和名稱依次寫在主鏈名稱之前，取代基的位次與名稱之間用半字線“-”連接。1CH3—CH2—CH—CH2—CH2—CH3|CH3234563-甲基己烷(3)主鏈上連有不止一個(gè)支鏈時(shí)，應(yīng)遵循“最低系列”原則對(duì)主鏈碳原子進(jìn)行編號(hào)。當(dāng)主鏈上有兩個(gè)或兩個(gè)以上相同的支鏈時(shí)，將它們合并，用漢字二、三、四等表示相同支鏈數(shù)，并逐個(gè)標(biāo)明位次。1CH3—CH—CH2—CH—CH2—CH3|CH3234562,4-二甲基己烷(不是3,5-二甲基己烷)|CH3(4)若主鏈上連有不同的支鏈時(shí)，支鏈排列的順序按立體化學(xué)的“順序規(guī)則”的規(guī)定，將“較優(yōu)”基團(tuán)排列在后。1CH3—CH—CH2—CH2—CH—CH2—CH3|CH3234562-甲基-5-乙基庚烷(乙基為較優(yōu)基團(tuán))|CH2—CH37(5)當(dāng)有相同長(zhǎng)度的碳鏈可作為主鏈時(shí)，應(yīng)選擇具有較多支鏈的碳鏈作為主鏈。1CH3—CH—CH—CH—CH—CH2—CH3|CH3234562,3,5-三甲基-4-丙基庚烷|CH37|CH3|CH2|CH2—CH3一、烷烴的物理性質(zhì)

在室溫和常壓下，含有1~4個(gè)碳原子的烷烴為氣體；含有5~16個(gè)碳原子的烷烴為液體；含有17個(gè)或17個(gè)以上碳原子的正烷烴為固體。正烷烴的熔點(diǎn)與分子中碳原子數(shù)的關(guān)系第三節(jié)烷烴的性質(zhì)二、烷烴的化學(xué)性質(zhì)

烷烴在常溫下化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、氧化劑及還原劑發(fā)生反應(yīng)。但是在一定條件下，烷烴也能與一些試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。(一)鹵代反應(yīng)