1、Chap.2 飽和烴（烷 烴) (Alkane),烴(T ing)：由C和H兩種元素形成的有機(jī)物，也叫碳?xì)浠衔铩?烴 分類,開鏈烴,環(huán)烴,飽和開鏈烴 （烷烴）,不飽和開鏈烴,飽和環(huán)烴,不飽和環(huán)烴,烷烴：即開鏈飽和烴。 特征：C與C以單鍵相連，其余均與氫原子相連。,通式：CnH2n+2,第一節(jié) 基本概念,同系列：這些結(jié)構(gòu)相似，而在組成上相差一個(gè)CH2或其它 基團(tuán)的倍數(shù)的許多化合物，組成一個(gè)系列，叫同系列。 同系物：同系列中的各化合物叫同系物。 同系物有相似的化學(xué)性質(zhì)，物理性質(zhì)也顯示出一定的規(guī)律性。,CH4 C2H6 C3H8 C4H10,同分異構(gòu)體：,1伯 2仲 3叔 4季,1 2 3 4,伯

2、、仲、叔、季原子：,1伯 2仲 3叔,C H,分子式相同，而結(jié)構(gòu)不同的各種化合物。,異丁烷,正丁烷,構(gòu)造異構(gòu)體：由原子連接次序不同而產(chǎn)生的異構(gòu)體， 碳鏈異構(gòu)是構(gòu)造異構(gòu)的一種。, 碳鏈異構(gòu),1. 只與另外一個(gè)碳原子相連，其他三個(gè)鍵與氫結(jié)合的碳原子稱為一級(jí)碳原子，也稱伯碳原子。用1O表示。2.只與另外二個(gè)碳原子相連，其他二個(gè)鍵與氫結(jié)合的碳原子稱為二級(jí)碳原子，也稱仲碳原子。用2O表示。3.與另外三個(gè)碳原子相連，剩余一個(gè)鍵與氫結(jié)合的碳原子稱為三級(jí)碳原子，也稱叔碳原子。用3O表示。4.與另外四個(gè)碳原子相連，不與氫結(jié)合的碳原子稱為四級(jí)碳原子，也稱季碳原子。用4O表示。,例：指出化合物中各 是幾級(jí)碳原子？,

3、烷基： 烷烴去掉一個(gè)H原子后剩余部分稱為烷基。 例如： CH4 CH3 甲基 CH3CH3 CH2CH3 乙基,正丙基 仲丙基（二級(jí)丙基） 正丁基 仲丁基（二級(jí)丁基）,異丁基 叔丁基（三級(jí)丁基） 正戊基 異戊基,烷烴 取代基 名 稱 CH4 CH3 甲 基 CH3CH3 CH2CH3 乙 基 CH3CH2CH3 CH2CH2CH3 丙 基 CH(CH3)2 異丙基 CH3(CH2)2CH3 (CH2)3CH3 丁 基 CH(CH3)CH2CH3 仲丁基 (CH3)2CHCH3 CH2CH(CH3)2 異丁基 C(CH3)3 叔丁基,Me Et n-Pr i-Pr n-Bu s-Bu i-Bu

4、t-Bu,（1）普通命名法： 稱某烷：甲，乙，丙癸，十一，十二 加前綴：正，異，新, 正：表示直鏈； 異：表示有(CH3)2CH結(jié)構(gòu)； 新：表示有(CH3)3C結(jié)構(gòu)。,異丁烷,異戊烷,新戊烷,正戊烷,第二節(jié) 烷烴的命名,（2）系統(tǒng)命名法：,選主鏈碳鏈最長（取代基最多），稱“某烷”； 編號(hào) 最近端開始，若有歧義，則按“順序規(guī)則” 中較小基團(tuán)一端編號(hào)； 命名 “取代基位次-”+“取代基名稱”+“母體名稱”,支鏈烷烴命名“三步曲”：,3,4,5-三甲基-4-丙基庚烷,直鏈烷烴類同普通命名法：但需除掉前面的“正”字。,戊烷,3-異丙基己烷,2-甲基-3-乙基己烷,（） （）,（1）“原子序數(shù)”原則：原

5、子序數(shù)大（次序大）的 基團(tuán)為較優(yōu)基團(tuán)； （2）“同位素”原則：同位素中質(zhì)量高的為較優(yōu)基團(tuán) 例如：IBrClSCDH； （3）若取代基為多原子基團(tuán)，則比較與碳原子相 連的原子的次序大小，先比較原子序數(shù)大的， 若相同，再依此類推，向下比較；,順序（or次序）規(guī)則：,例如：,（4）含有雙鍵或叁鍵等重鍵的基團(tuán)，可以認(rèn)為連有 兩個(gè)或三個(gè)相同的原子。, -C(CH3)3 -CHCH2 -CH(CH)2 -CH2CH 3 -CH3,補(bǔ)充： 1. 如果有幾個(gè)相同支鏈，則合并來寫，在支鏈前加上二、三、四等字樣，表示支鏈的個(gè)數(shù)，位號(hào)之間用逗號(hào)隔開。,2，3，4-三甲基己烷,2. 如果有幾個(gè)不相同的支鏈，按“順序規(guī)

6、則” 小前大后。,3-甲基-8-乙基-5-丙基癸烷,3.如果兩個(gè)不同取代基所取代的位置按兩種方法編號(hào)，位號(hào)相同，則從次序較小基團(tuán)（按次序規(guī)則）開始編號(hào)。例：,4-丙基-8-異丙基十一烷（）,8-丙基4-異丙基-十一烷（）,2,4,5,5,9,10-六甲基十一烷 2,3,7,7,8,10-六甲基十一烷,（） （）,4. 若主鏈兩端距最近取代基相同，位號(hào)也相同，則有兩套編號(hào)，應(yīng)采用“最低系列”編號(hào)方法：即逐個(gè)比較兩套編號(hào)，最先遇到位號(hào)較小者，定為最低系列，按此編號(hào)。,2-甲基-5，5-二（1，1-二甲基丙基）癸烷,2，2，6-三甲基-5-(1-乙基-丙基)辛烷,5,若取代基太復(fù)雜，用小括號(hào)括起來，

7、寫在位次之后。,命名下列化合物：,2-甲基-5-乙基辛烷,2,3,7,9-四甲基-6-異丙基癸烷,2,7-二甲基-5,6-二乙基辛烷,2,7-二甲基-3,4-二乙基辛烷,（） （）,Enlish name？:,5-ethyl-2-methyl octane,5 2,第三節(jié) 烷烴的結(jié)構(gòu),CH4 為正四面體結(jié)構(gòu)，甲烷的四個(gè)CH鍵完全相同，鍵角為10928，鍵長為109.1pm。,CH4,雜化軌道理論：,C ：1s22s22p2 一般有機(jī)化合物中，碳原子均為價(jià) 。,雜化：同一原子中能量相近的不同類型原子軌道可以相互疊加而形成一組新的原子軌道 sp3 雜化： 由原子中一個(gè)s 軌道和三個(gè) p 軌道雜化而

8、產(chǎn)生4個(gè)等同的 sp3 雜化軌道每一個(gè)sp3 雜化軌道中含有 1/4 個(gè) s 軌道成分及 3/4 p 軌道成分 sp3 雜化軌道間夾角為10928，呈四面體結(jié)構(gòu),雜化的原因： 1、體系的能量降低 2、雜化軌道的形狀改變,sp3雜化軌道的形成 ：,碳原子的四個(gè)sp3雜化軌道的空間形象：,sp3雜化軌道在空間互相排斥， 對稱分布，鍵角為 10928。,甲烷分子形成,甲烷分子結(jié)構(gòu)圖,鍵：,鍵的特點(diǎn): 鍵連的兩個(gè)原子可以圍繞鍵自由旋轉(zhuǎn),而鍵并不斷裂。,還有sp3-sp3 鍵,第四節(jié) 烷烴的構(gòu)象（conformation) 構(gòu)象由于圍繞單鍵的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子中原子在空間中的不同排列。（碳碳單鍵的旋轉(zhuǎn)不是

9、“自由”的，需要能量),1. C2H6的構(gòu)象：,如果兩個(gè)碳原子圍繞鍵相對旋轉(zhuǎn)，則可出現(xiàn)無數(shù)種不同的原子排列方式。,傘形式 鋸架式,紐曼投影式,表示前碳 表示后碳,乙烷的構(gòu)象：,兩種極限構(gòu)象式重疊式和交叉式,重疊式 交叉式,其中重疊式分子中，由于C上H與H之間的距離比較近，斥力大，因此能量高，分子不穩(wěn)定。 交叉式分子中，由于C上H與H之間的距離比較遠(yuǎn)，斥力小，能量較低，分子比較穩(wěn)定，為乙烷的優(yōu)勢構(gòu)象。,二者的能量相差約為12.5kJmol-1，低溫下以交叉式存在為主，溫度升高重疊式含量增加。在室溫下分子之間的碰撞能量約為84kJmol-1，足以使分子自由旋轉(zhuǎn)，因此不可把各種構(gòu)象嚴(yán)格區(qū)分開來。 扭

10、轉(zhuǎn)能：構(gòu)象之間轉(zhuǎn)化所需的能量。,60度,60度,1,2,1,2,C2H6構(gòu)象轉(zhuǎn)化能量示意圖,60度,60度,60度,60度,60度,60度,2. C4H10的構(gòu)象：,第五節(jié) 烷烴的性質(zhì),物理性質(zhì) 存在狀態(tài)：室溫下，1-4個(gè)C的烷烴為氣體，5-16個(gè)C的 烷烴為液體，大于16個(gè)C的烷烴為固體。 熔沸點(diǎn)：隨分子量的增大而升高。,原因： 分子大，接觸面積大，范德華力大； 分子大，分子運(yùn)動(dòng)所需能量大。（增加一 個(gè)C，b.p.升高2030）,？,同分異構(gòu)體中，支鏈多的沸點(diǎn)低！ 原因：支鏈多，接觸面積小，分子間作用力?。?但是支鏈的影響遠(yuǎn)小于碳數(shù)增加的影響。 比重隨分子量的增加而升高！ 非極性或弱極性，不

11、溶于水及強(qiáng)極性溶劑中，可溶于氯仿、乙醚、四氯化碳等溶劑中。（相似相溶）,化學(xué)性質(zhì),烷烴非常穩(wěn)定，一般不易反應(yīng)，但是在高溫、光照、及催化劑存在下，也可反應(yīng)。 1. 氯代 取代反應(yīng)：指烷烴中的氫原子被其它原子或基團(tuán)所取代，得混合物。,機(jī)理： 自由基（游離基）機(jī)理,鏈引發(fā),鏈增長,鏈終止,.,從下圖看CH3Cl生成過程能量的變化： 反應(yīng)第一步需要吸收242.7kJmol，可見此步反應(yīng)需要光或高溫才能進(jìn)行； 反應(yīng)第二步只需要吸收7.5kJmol，就可進(jìn)行； 反應(yīng)第三步則為放熱反應(yīng)，放出112.9kJmol。 在鏈終止階段，各步反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，因此可知反應(yīng)一旦形成Cl，反應(yīng)即可進(jìn)行。 從下圖中可以看出

12、，步反應(yīng)均有一定的活化能，其中Ea1=16.7kJmol，因此在實(shí)際反應(yīng)的過程中反應(yīng)引發(fā)所需的能量要更高一些。（可進(jìn)一步解釋）,能線圖：過渡態(tài)（T.S.)，活化能(Ea)，反應(yīng)熱（H） 中間體， 決速步驟,CH4 + Cl,CH3Cl + Cl,CH3HCl,CH3ClCl,CH3 HCl Cl2,自由基與甲烷反應(yīng)的能線圖,自由基的穩(wěn)定性,丙烷和異丙烷的一氯代反應(yīng)如下：丙烷和異丙烷的一氯代反應(yīng)如下：,實(shí)際物質(zhì)的量比,實(shí)際物質(zhì)的量比,第一個(gè)反應(yīng)中，反應(yīng)的中間體分別為：,第二個(gè)反應(yīng)中，反應(yīng)的中間體分別為：,自由基穩(wěn)定性次序?yàn)椋?表22 伯、仲、叔氫原子鹵代反應(yīng)的活化能和相對活性,自由基穩(wěn)定性的一種

13、解釋：,s p,p,-p 共軛,9 6 3 0,2氧化和燃燒 氧化 烷烴在有催化劑存在的條件下可以進(jìn)行氧化反應(yīng)，反應(yīng)生成混合物，反應(yīng)式如下所示：, 燃燒 在有從充足的氧存在時(shí)，發(fā)生如下的反應(yīng)：,無機(jī)中的氧化的概念以電子的得失，氧化數(shù)的變化來判斷是否是氧化還原反應(yīng)； 有機(jī)中的氧化的概念同無機(jī)中的氧化的概念有所不同： 加氧去氫為氧化， 加氫去氧為還原！,有機(jī)氧化的概念,3. 其它烷烴的鹵代 思考：CH3CH2CH3一鹵代可能有幾種產(chǎn)物生成？其比例為多少？,（H活性比乘以H個(gè)數(shù)比）,（1）H 的活性：叔H 仲H 伯H 氯代 叔H ：仲H ：伯H = 5：4：1 溴代 叔H ：仲H ：伯H = 1600：82：1 （2）鹵素的活性：F2 Cl2 Br2 I2 （3）怎樣估算產(chǎn)物的比例？,Cl代為 8:9 Br代為 27：1,1.將下列戊基自由基按穩(wěn)定性排列成序，并簡單說明理由：,2. 某烷烴A，分子式為C6H14 ，氯代時(shí)可以得到兩種一氯代產(chǎn)物。試推測烷烴A的結(jié)構(gòu)。,練習(xí),c a b,3.所有