第二章饱和烃13

OrganicChemistrywenzhouUniversity第二章饱和烃烷烃OrganicChemistrywenzhouUniversity仅由碳和氢两种元素组成的有机物，亦叫碳氢化合物。烃饱和烃不饱和烃芳香烃脂肪烃烷烃环烷烃烯烃炔烃烃：OrganicChemistrywenzhouUniversity主要内容2.1烷烃的通式,同系列和构造异构2.2烷烃的命名2.3烷烃的结构2.5烷烃的物理性质2.4烷烃的构象2.6烷烃的化学性质OrganicChemistryXiamenUniversity2.1烷烃的通式,同系列和构造异构(1)烷烃名称分子式构造式构造式的简写式CH4CH3CH3甲烷CH4乙烷C2H6—又叫饱和烃,分子中的碳原子以单键相连，其余的价键都与氢结合而成的化合物.“饱和”:分子中的碳原子达到了与其它原子结合的最大限度。OrganicChemistryXiamenUniversity名称分子式构造式构造式的简写式丙烷C3H8丁烷C4H10戊烷C5H12CH3CH2CH3CH3(CH2)2CH3CH3(CH2)3CH3—直链烷烃分子中，一个或几个-CH2-基团（亚甲基）连成碳链，碳链的两端再连有两个氢原子，通式为:H-(-CH2-)n-H或：CnH2n+2(2)烷烃的通式OrganicChemistrywenzhouUniversityCH4CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3┇CH3(CH2)nCH3特点：相似的化学性质，物理性质随着碳原子数目的增加而有规律地变化CH2系列差OrganicChemistrywenzhouUniversity(3)烷烃同分异构现象具有相同分子式，而结构不同的现象。构造异构立体异构同分异构碳胳异构（碳架异构）位置异构官能团异构构型异构构象异构顺反异构对映异构OrganicChemistrywenzhouUniversityA、碳胳（架）异构分子式相同，而碳胳不同H-C-C-C-C-HH-C-C-C-HH|H|H|H|H|H|H|H|H|H|H|H|H|H|H-C-H|正丁烷异丁烷bp-0.50Cbp-11.70C4个碳—2种6个碳—5种8个碳—18种10个碳—75种CH3-CH2-CH2-CH3CH3-CH-CH3|CH3缩简式键线式OrganicChemistrywenzhouUniversityB、烷烃构造（碳胳）异构体的推导和书写：（1）写出最长的碳链（以己烷为例）C-C-C-C-C-C(a)(任何烷烃，直链式仅一种)（2）写出少一个碳的主链C-C-C-C-C(-C连在除端位碳外的其他碳原子上）C-C-C-C-CC-C-C-C-C|C|CC-C-C-C-C|C|CC-C-C-C-C对称中线不能超过对称中线链端重复(b)(c)OrganicChemistrywenzhouUniversity（3）写出少二个碳的主链C-C-C-C二个甲基：连在同一个碳；连在不同碳。一个乙基：连在除主链两端二个碳外。C-C-C-C|C|C(d)(e)|CC-C-C-C|C|C-CC-C-C-CC-C-C-C|C-COrganicChemistrywenzhouUniversity（4）碳胳写好后，再补上氢原子。|CH3CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3CH3-CH-CH2-CH2-CH3CH3-CH2-CH-CH2-CH3CH3-CH-CH-CH3CH3-C-CH2-CH3CH3|CH3|CH3|CH3|CH3|(a)(b)(c)(d)(e)OrganicChemistryXiamenUniversity它们是两种不同的化合物.物理性质一定的差异.直链烃的沸点比带有支链的构造异构体的高.如：正丁烷的沸点：-0.5℃，熔点：-138.3℃，异丁烷的沸点：-11.7℃，熔点：-159.4℃，同分异构体随着碳原子数的增加,烷烃的构造异构体的数目也越多.庚烷C7H16有9个构造异构体,辛烷C8H18有18个.OrganicChemistrywenzhouUniversity(4)、碳原子的类型C-C-C-C-C|C|C|C10203040仅与一个碳原子直接相连的碳原子:伯碳原子（1о）仅与二个碳原子直接相连的碳原子:仲碳原子（2о）仅与三个碳原子直接相连的碳原子:叔碳原子（3о）仅与四个碳原子直接相连的碳原子:季碳原子（4о）CH3-C-CH2-CH-CH3|CH3102030|CH3|CH3把与伯碳原子相连的氢原子:伯氢原子(1оH)OrganicChemistrywenzhouUniversityRHR名称缩写CH3HCH3甲基MeCH3CH2HCH3CH2乙基Et(Methyl)(Ethyl)CH3CH2CH2HCH3CH2CH2正丙基(Propyl)PrCH3CHCH3异丙基(Isopropyl)i-Pr(5)烷基——烷烃去掉一个氢原子后的原子团.常用R-，或(CnH2n+1-)表示,所以烷烃又可用通式RH表示.OrganicChemistrywenzhouUniversity2.2烷烃命名法(Nomenclature)一、普通命名法烷烃普通命名法的基本原则：例如：C7H16庚烷C12H26十二烷２、C:1—10以天干名称表示：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸３、碳原子数在十个以上的，用中文数字表示：十一、十二、十三１、根据分子中碳原子的（总）数目，称为“某烷”。OrganicChemistrywenzhouUniversity４、为了区别同分异构体，通常采用一些词头来表示。直链烷烃用“正”字表示，通常省去。链端第二位碳原子上带有一个甲基支链结构“异某烷”链端第二位碳原子上带有二个甲基支链结构“新某烷”CH3-CH........CH3|CH3CH3|CH3-C........CH3|CH3OrganicChemistrywenzhouUniversity二、系统命名法IUPAC法(1947年):InternationalUnionofPureandAppliedChemistry我国现行的系统命名法:根据IUPAC法，并结合我国文字特点制订。异戊烷新己烷OrganicChemistrywenzhouUniversity例如：IUPAC法：以第一个英文字母为序。ethylmethyl系统命名法：以天干名称:甲、乙、丙、丁为序。甲基乙基OrganicChemistrywenzhouUniversity*直链烷烃的系统命名法与普通命名法相同；*带支链的烷烃，可以看作是直链烷烃的烷基衍生物。取代基（烷基）名＋母体（直链烷烃）名称（1）选取主链（母体）（a）最长的碳链；（b）主链等长，选取带支链数目最多的主链。1、系统命名法的基本原则：OrganicChemistrywenzhouUniversity母体：己烷辛烷CH3CH2CH2CHCH3CH2CH3CH3CH2CHCH2CHCH3CH3CH2CHCH2CH3CH3OrganicChemistrywenzhouUniversity母体：庚烷（带四个支链）OrganicChemistrywenzhouUniversity（c）不同的基团处于主链两端相对应的位置时，按“次序规则”，将优先基团排在后面。（即以甲、乙、丙、丁……为序）（2）主链编号：（a）近支链的一端开始（b）如果有几种编号可能，采用“最低系列”；（逐个比较两种编号中基团的位次数字，最先遇到位次数字低者，定为最低系列。）OrganicChemistrywenzhouUniversity987654321近支链的一端开始OrganicChemistrywenzhouUniversity3214563214562，3，52，4，5最低系列OrganicChemistrywenzhouUniversity1234567887654321次序规则OrganicChemistrywenzhouUniversity（3）写法：位次号-取代基团名-母体名基团的排列次序：系统命名法按“次序规则”（IUPAC法：英文按取代基字母顺序）12345612345673-甲基己烷2，3，5-三甲基-4-丙基庚烷OrganicChemistrywenzhouUniversity321456123456782，5-二甲基-3-乙基己烷4-甲基-5-乙基辛烷（4）相同基团合并以汉字二、三等标明数目“某基”和“某烷”之间不能用“—”隔开数字与汉字间用“—”隔开，数字间用“，”分开汉字二、三等不能用阿拉伯数字2,3,4等替换OrganicChemistrywenzhouUniversity（5）支链本身又带支链，把整个支链看成是一个基团。（整个支链一般碳原子数大于4）2345679811/2/3/2-甲基-5-1/，2/-二甲基丙基壬烷2-甲基-5-（1，2-二甲基丙基）壬烷OrganicChemistrywenzhouUniversity3，5，7-三甲基-4-乙基-6-异丙基癸烷OrganicChemistrywenzhouUniversity课堂习题：1.对下列烷烃进行命名CH3CH3CH3CH2CH2CH2CHCCH3CH3CH3CH3CH3CHCH2CCH2CH3CH2CH33,3,5-三甲基庚烷2，4-二甲基-4-乙基已烷2.指出下列两化合物的命名不正确的地方并重新命名2，4-二甲基-6-乙基庚烷4-乙基-5,5-二甲基戊烷OrganicChemistryWenzhouUniversityOrganicChemistrywenzhouUniversity2.3.1σ键的形成及其特性C:1s22s22px12py12pz0碳原子在基态时的电子构型：sp3杂化轨道(Hybridorbitals):基态2p2s1s电子跃迁激发态2p2s1ssp3-杂化态杂化1ssp3图2.1sp3杂化轨道形成过程示意图2.3烷烃的结构OrganicChemistryXiamenUniversity•sp3杂化轨道一个s轨道与三个p轨道形成四个sp3杂化轨道OrganicChemistrywenzhouUniversity图sp3杂化的碳原子图甲烷的形成OrganicChemistryXiamenUniversity•——凡是成键电子云对键轴呈圆柱形对称的键均称为键.以键相连的两个原子可以相对旋转而不影响电子云的分布.键甲烷的四个C-H键2.3.1甲烷的结构和sp3杂化轨道OrganicChemistrywenzhouUniversityHHHHC键长：0.110nm键角：10928’109.5-键杂化轨道沿对称轴方向交盖而成的甲烷的四个C-H键OrganicChemistryXiamenUniversity甲烷的球棒模型Stuart模型甲烷的正四面体结构OrganicChemistryXiamenUniversity2.3.2其它烷烃的结构•乙烷的C-C键Stuart模型乙烷分子中C-C键(C-H键用直线表示)OrganicChemistrywenzhouUniversity乙烷的凯库勒模型斯陶特模型OrganicChemistrywenzhouUniversity其他烷烃：据测定，除乙烷外，烷烃分子的碳链并不排布在一条直线上，而是曲折地排布在空间。这是烷烃碳原子的四面体结沟所决定的。如丁烷的结构：烷烃分子中各原子间都以σ键相连接，所以两个碳原子可以相对旋转，形成了不同的空间排布。在室温下烷烃（液态）的各种不同排布方式经常不断地互相转变着。OrganicChemistrywenzhouUniversity烷烃分子的模型和表示方法①键线表示法：②楔形式：CCHHHHHH己烷2-甲基戊烷乙烷（3)模型：Kekkule(凯库勒)模型：球和棍棒，表示原子和键；stuart（斯陶特)模型：原子半径和键长的比例；OrganicChemistryXiamenUniversity(3)纽曼投影式重叠式构象交叉式构象重叠式构象交叉式构象(2)透视式表示乙烷的构象Organi