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1、第二章 烷烃,内容提要,1、烷烃的同系列和同分异构现象；2、烷烃的命名；3、烷烃的结构；4、烷烃的物理性质；5、烷烃的化学性质概述：只由C和 H 组成的有机物-碳氢化合物 tan qing=ting（烃）,1、烷烃的同系列及同分异构现象,一、烷烃的同系列：通式：CnH2n+2 甲烷 乙烷 丙烷相邻两个化合物的组成之差 CH2-系差同系列是有机化合物的普遍现象,甲、乙、丙烷：C原子只有一种连接方式 无异构体丁烷：C原子有二种连接方式：,分子式相同，构造不同-构造异构体（这里是碳干异构体）,二、烷烃的异构现象：,戊烷有3种异构体：,可由数学方法推算出：C=10 75 种异构体 C=20 36631
2、9 种异构体.,简单烷烃异构体的推导方法：写出该烷烃的最长直链；写出少一个碳原子的直链，把这个碳原子作为取代基，取代不同碳原子上的氢；写出少2个C原子的直链，（1）把少下来的2个C原子作为2个甲基取代基，依次取代同一C原子上的氢或不同C原子上的氢；（2）作为一个乙基取代基.注意扣去重复的结构式-剩下的即为 所有同分异构体,以己烷为例,三、碳原子和氢原子的类型根据碳原子在分子中的连接情况不同分为：只与一个碳相连 一级碳 1o 伯碳 与二个碳相连 二级碳 2o 仲碳 与三个碳相连 三级碳 3o 叔碳 与四个碳相连 四级碳 4o 季碳,H的分类：与一级碳相连的 一级氢 1o 伯氢余类推（但无4oH）
3、,表1、常见的烷基及其表示法,2、烷烃的命名,有机物数目多、结构复杂，命名重要；烷烃命名是基础。要求：见到名称能写出其结构式，反之亦然。,一、普通命名法：直链烷烃-正“n”烷（n=C原子数）n=110：用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示 n11：用中文数字表示例如 C11H24 十一烷用正、异、新区别同分异构体，如：,二、系统命名法,发展历史：,IUPAC 我国 1892日内瓦国际会议首次拟定 1957修订 1960修订 1979 最后修订 1980补充增订,只适用于简单化合物，右边化合物叫？必须用系统命名法：,要点：,1、选取最长的碳链作主链，称为某烷；支链当作取代基；,2、从距离
4、取代基近的一端开始，给主链碳原子编号，使取代基的位次最小（若与两端最近等距位置上有不同 取代基，则按顺序规则，从取代基顺序较小的一端编号）,3、取代基的列出次序：,含有几个不同取代基时，按顺序规则由小到大依次列出；(原子优先顺序：IBrClSPFONCDH),含有几个相同取代基时，合并列出，取代基数目用二、三、四.等中文数字表示，写在取代基名称前面，其位次用阿拉伯数字逐个表明，位次之间用“，”隔开；,4、碳链等长时，应选择取代基较多的链为主链：,5、复杂取代基的编号，从与主链相连的碳原子开始,注意！,1969年 IUPAC放弃了取代基按顺序由小到大列出的规定，改为按英文名称第一个字母的次序列出
5、取代基（mono,di,tri,tetra,penta,hexa,及 n,sec,t 等词头不参加排序；但iso,neo参加排序）中英文命名比较：,3、烷烃的构型,一、碳原子的正四面体构型：,实验事实：,1874 Vant Hoff(范霍夫)和Lebal(勒贝尔)提出碳原子四个价键的四面体结构：,二、碳原子的SP3杂化：,碳原子的外层电子结构：2S2 2P2，只有2个未成对的P电子，但碳原子倾向于生成四价化合物,激发后，四个未成对电子都能成键：,多生成2个C-H键-830kJ/mol富余-429 kJ/mol,但S轨道与P轨道不等价，如何解释四个C-H完全等价的事实？,1931年Pauling
6、 提出SP3杂化：,量子力学计算表明：SP3杂化轨道比单纯的S或P轨道的成键能力都明显增强轨道：S P SP SP2 SP3成键能力 1 1.732 1.933 1.991 2,4、烷烃的构象,SP等性杂化轨道之间夹角的量子力学计算公式:,烷烃中碳原子都成SP3杂化，键角109o28,故烷烃中碳链实际上不是直链，而是呈锯齿状：,一、乙烷的构象,乙烷中的C-C键，电子云沿键轴方向交叠，这样形成的化学键称为键。,键具有如下特点：1.电子云沿键轴成圆柱形对称。2.成键原子可沿对称轴“自由”旋转。3.电子云集中于两核之间（键稳定）4.电子云可极化性小。,乙烷两个碳原子可以绕他们之间的键自由旋转，两个碳
7、原子上各连接的三个氢原子的相对位置不断变化，由此产生的不同空间形象，称为构象。,乙烷的两种代表性构象：,(1).重叠式（eclipsed）,(2).交叉式（staggered）,重叠式和交叉式是乙烷分子构象中的两种极端，还有无数中间状态。,两个C原子沿C-C键旋转360o全过程的能量变化曲线：,a.“自由”旋转有 12.1kJ/mol 能垒,分子常温热运动 的动能83.6kJ/molb.产生能垒的原因：范德华斥力产生的扭转张力c.不是人为想象，而是实际存在，低温NMR，X-衍射都 已证实构象异构体的存在。d.交叉式远比重叠式稳定（25oC下，160：1）,二、丁烷的构象：,5、烷烃的物理性质（
8、略）,6、烷烃的化学性质,一、结构特点与反应性：,只含C、H,二、烷烃的主要化学反应,1、氧化：,(1)、完全燃烧:,（2）、控制条件，部分氧化，制备有用化工原料：,2.热裂：,3.卤代反应：,三、甲烷氯代反应的历程,1.实验事实：,二、反应步骤：,四、卤代反应的相对活性：,活性顺序:F2 Cl2 Br2 I2,各步反应的键能和反应热(kj/mol)：,F代过于激烈，I代难于进行，因此卤代主要是氯代或溴代,四、卤代反应的取向,1.实验事实：,氯代:,氯代反应活性次序（扣除几率因子的差别）为：3o2o1oCH4(3o：2 o：1o=5：3.8：1）,溴代:,溴代反应活性次序：3o2 o1o（3o：2 o：1o=1600：82：1）反应活性高，选择性较差，例如，溴代的选择性大于氯代。,2.游离基的稳定性对取向的影响：,相对于产生它的母体烃，游离基的稳定性次序是：3o 2 o 1o.CH3,P2-13下图,游离基比较稳定的，生成该游离基的过渡态也较稳定（因为它具有部分该游离基的特征），位能低，EA小，反应速率较高，对取向有利。,The End,Thanks for Your Attentions,
