有機化學第2章 飽和脂肪烴

1、 烴是有機物中最簡單的一種，它烴是有機物中最簡單的一種，它只含有只含有C、H兩種元素兩種元素，這類化合物統(tǒng)稱碳氫化合物，簡稱烴這類化合物統(tǒng)稱碳氫化合物，簡稱烴hydrocarbon。其它。其它脂肪族化合物均可看作是烴的衍生物，即烴中氫原被其它原脂肪族化合物均可看作是烴的衍生物，即烴中氫原被其它原子或原子團取代的產(chǎn)物。子或原子團取代的產(chǎn)物。 烴根據(jù)結構和性質(zhì)的不同可分成以下幾類：烴根據(jù)結構和性質(zhì)的不同可分成以下幾類：有機化學有機化學烷烴烷烴2烴的分類烴的分類 C C H H3 3C C H H3 3（ 乙乙 烷烷 ）烷烷 烴烴飽飽 和和 烴烴C C H H2 2= = C C H H2 2（ 乙

2、乙 烯烯 ）烯烯 烴烴C C2 2H H2 2( (乙乙 炔炔 ) )炔炔 烴烴不不 飽飽 和和 烴烴開開 鏈鏈 烴烴 （ 脂脂 肪肪 烴烴 ）環(huán)環(huán) 己己 烷烷脂脂 環(huán)環(huán) 烴烴C C6 6H H6 6（ 苯苯 ）芳芳 香香 烴烴閉閉 鏈鏈 烴烴 （ 環(huán)環(huán) 烴烴 ）烴烴有機化學有機化學烷烴烷烴3目錄目錄n2-1 烷烴的通式、同系列和同分異構烷烴的通式、同系列和同分異構n2-2 烷烴的命名烷烴的命名n2-3 烷烴的結構烷烴的結構n2-4 烷烴的構象烷烴的構象n2-5 烷烴的物理性質(zhì)烷烴的物理性質(zhì)n2-6 烷烴的化學性質(zhì)烷烴的化學性質(zhì)n2-7 烷烴的來源烷烴的來源n小結小結有機化學有機化學烷烴烷烴4

3、21 烷烴的通式、同系列和同分異構烷烴的通式、同系列和同分異構 n烴中的碳原子之間均以烴中的碳原子之間均以單單鍵鍵相連，其它鍵都與相連，其它鍵都與H結結合，形成的開鏈化合物叫合，形成的開鏈化合物叫烷烴。又叫飽和烴。烷烴。又叫飽和烴。n一、烷烴的通式和同系列一、烷烴的通式和同系列n2。同系列：。同系列：結構和性質(zhì)相結構和性質(zhì)相似，在組成上相差一個或數(shù)似，在組成上相差一個或數(shù)個個CH2的一系列化合物，就的一系列化合物，就是一個同系列。是一個同系列。n3。系差：。系差：同系列中相鄰碳同系列中相鄰碳數(shù)同系物分子在組成上相差數(shù)同系物分子在組成上相差一個一個CH2基團，這種同系列基團，這種同系列中相鄰化合

4、物在組成上的差中相鄰化合物在組成上的差別，稱為系差。別，稱為系差。烷烴的系差烷烴的系差為為CH2 。n4。同系物：。同系物：同系列中的化同系列中的化合物互稱同系物。合物互稱同系物。同系物的同系物的結構和性質(zhì)都非常相似。結構和性質(zhì)都非常相似。1。通式：。通式：即能夠代表任即能夠代表任意一個烷烴組成的式子。意一個烷烴組成的式子。烷烴的通式為烷烴的通式為CnH2n+2有機化學有機化學烷烴烷烴5二、烷烴的同分異構二、烷烴的同分異構n1.構造和同分異構構造和同分異構n 分子中原子相互連接的方式和次序叫做構造分子中原子相互連接的方式和次序叫做構造 丁烷（丁烷（C4H10）：）： CCCC 和和CCCCCH

5、3CH CH3CH3CH3 -CH2 -CH2 -CH3它們可各自形成一種分子。它們可各自形成一種分子。有機化學有機化學烷烴烷烴6正丁烷和異丁烷的性質(zhì)差別正丁烷和異丁烷的性質(zhì)差別n它們的熔、沸點相差都在它們的熔、沸點相差都在11以上顯然不是同一以上顯然不是同一種分子種分子n 這種分子式相同，而結構和性質(zhì)不同的化合這種分子式相同，而結構和性質(zhì)不同的化合物，互稱同分異構體。物，互稱同分異構體。把把產(chǎn)生同分異構體的這種產(chǎn)生同分異構體的這種現(xiàn)象稱為同分異構現(xiàn)象，現(xiàn)象稱為同分異構現(xiàn)象，由于同分異構現(xiàn)象是由由于同分異構現(xiàn)象是由構造的不同而引起的，所以也叫做構造異構。構造的不同而引起的，所以也叫做構造異構。

6、名稱名稱熔點熔點沸點沸點正丁烷正丁烷-138.3 -0.5 異丁烷異丁烷-159.4 -11.7 有機化學有機化學烷烴烷烴7 2. 同分異構體數(shù)目的推測同分異構體數(shù)目的推測n 以以C6H14為例，簡要說明異構體的簡單推測方法。為例，簡要說明異構體的簡單推測方法。n 先寫出最長的直鏈（無支鏈）先寫出最長的直鏈（無支鏈）CCCCCCn 從最長鏈上減一個從最長鏈上減一個C，用該用該C做支鏈在長鏈上移動位置做支鏈在長鏈上移動位置。 減少減少2個個C作為取代基，作為取代基，注意這兩個注意這兩個C可以是兩個甲基，可以是兩個甲基， 也可以是一個乙基。也可以是一個乙基。 若若C數(shù)較多，則依次減少，直到不能再減

7、為止數(shù)較多，則依次減少，直到不能再減為止CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC有機化學有機化學烷烴烷烴8 三、伯、仲、叔、季碳原子三、伯、仲、叔、季碳原子n1. 伯碳：伯碳：一個一個C原子原子只只與另一個與另一個C原子原子直接直接相連，該相連，該C稱為伯碳原子，用稱為伯碳原子，用1表示表示n2. 仲碳：仲碳：一個一個C原子與另二個原子與另二個C原子原子直接直接相相連，該連，該C稱為仲碳原子，用稱為仲碳原子，用2表示。表示。 n3. 叔碳：叔碳：一個一個C原子與另三個原子與另三個C原子原子直接直接相相連，該連，該C稱為叔碳原子，用稱為叔碳原子，用3表示。表示。n

8、4. 季碳：季碳：一個一個C原子與另四個原子與另四個C原子原子直接直接相相連，該連，該C稱為季碳原子，用稱為季碳原子，用4表示。表示。 有機化學有機化學烷烴烷烴9分別與伯、仲、叔碳原子相連的氫原子，則相應分別與伯、仲、叔碳原子相連的氫原子，則相應稱為稱為伯、仲、叔氫原子伯、仲、叔氫原子。CH3CH2CHCH3CCH3CH3CH31。1。1。1。1。2。3。4。有機化學有機化學烷烴烷烴1022 烷烴的命名烷烴的命名n有機物之所以種類繁多，是因為它有數(shù)目龐大有機物之所以種類繁多，是因為它有數(shù)目龐大的同分異構體。因此化合物的名稱應與其分子的同分異構體。因此化合物的名稱應與其分子結構一一對應。一個名稱

9、只能寫出一個結構，結構一一對應。一個名稱只能寫出一個結構，而一個結構也只能寫出一個唯一的名稱。一個而一個結構也只能寫出一個唯一的名稱。一個化合物的名稱不能與其它類似化合物重復和混化合物的名稱不能與其它類似化合物重復和混淆，否則這個命名就毫無意義了。淆，否則這個命名就毫無意義了。n有機物的命名常用的有有機物的命名常用的有習慣法、衍生物法和系習慣法、衍生物法和系統(tǒng)法統(tǒng)法三種。三種。n這里我們只討論習這里我們只討論習習慣法和系統(tǒng)法習慣法和系統(tǒng)法有機化學有機化學烷烴烷烴11一、習慣命名法（普通法）一、習慣命名法（普通法） n 1. 按烴中的碳原子數(shù)叫按烴中的碳原子數(shù)叫“烷烷”，C10及及C10以以下用

10、下用“天干天干”數(shù)表示數(shù)表示（甲、乙、丙、丁、戊、（甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸）己、庚、辛、壬、癸），C10以上就用中文以上就用中文“十十一、十二一、十二”表示。表示。 例：例：C4H10 C10H22 C11H24 C20H42 丁烷丁烷癸烷癸烷十一烷十一烷二十烷二十烷有機化學有機化學烷烴烷烴12習慣命名法習慣命名法n2. 在習慣命名法中，為了區(qū)別異構體，又作如下在習慣命名法中，為了區(qū)別異構體，又作如下 規(guī)定：規(guī)定： 不含支鏈的直鏈叫不含支鏈的直鏈叫“正烷正烷”。含有一個支鏈形如含有一個支鏈形如含有兩個支鏈形如含有兩個支鏈形如CHCH3CH3CCH3CH3CH3的烷烴分子，叫的烷

11、烴分子，叫 “異烷異烷”。的烷烴分子，叫的烷烴分子，叫 “新烷新烷”。有機化學有機化學烷烴烷烴13例：例：C5H12的三個同分異構體的三個同分異構體n缺點：缺點：C原子數(shù)較少時可以采用，若原子數(shù)較少時可以采用，若C數(shù)較多、支數(shù)較多、支鏈較多，則無法命名。鏈較多，則無法命名。正戊烷正戊烷異戊烷異戊烷新戊烷新戊烷CCH3CH3CH3CH3CHCH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH3有機化學有機化學烷烴烷烴14 二二、系統(tǒng)命名法（、系統(tǒng)命名法（IUPAC法）法） n 烷烴的系統(tǒng)命名分烷烴的系統(tǒng)命名分直鏈直鏈和和支鏈支鏈兩種情況。兩種情況。n1. 直鏈直鏈n直鏈烷烴的命名同習慣法，只是直

12、鏈烷烴的命名同習慣法，只是不稱為不稱為“正正烷烷”，而直接稱為，而直接稱為“烷烷”。例。例：nCH3CH2CH2CH2CH3 n習慣法中稱為習慣法中稱為正戊烷正戊烷n系統(tǒng)法中稱為系統(tǒng)法中稱為 戊烷戊烷n2. 含支鏈烷烴的命名原則含支鏈烷烴的命名原則有機化學有機化學烷烴烷烴152. 含支鏈烷烴的命名原則含支鏈烷烴的命名原則*n（1）. 選主鏈選主鏈n選取選取含碳原子數(shù)最多的長鏈為主鏈含碳原子數(shù)最多的長鏈為主鏈，并按，并按主鏈碳主鏈碳（直鏈）數(shù)命名稱（直鏈）數(shù)命名稱“烷烷”。例：。例：最長最長C鏈有鏈有4個個C原子，就稱原子，就稱“丁烷丁烷” ，余下的一，余下的一個個甲基甲基作為取代基。作為取代基

13、。1234CH3CHCH3CH2CH32甲基丁烷甲基丁烷有機化學有機化學烷烴烷烴16n如果可以選出如果可以選出兩條或兩條以上兩條或兩條以上的最長的最長C鏈（含鏈（含C數(shù)相同），此時則應選使數(shù)相同），此時則應選使取代基最多取代基最多的那條的那條C鏈為主鏈。例：鏈為主鏈。例： 最長碳鏈含最長碳鏈含6個個C，共可選出共可選出六六條，取代基數(shù)分別為條，取代基數(shù)分別為2、3、4個，主鏈應選在使取代基最多的個，主鏈應選在使取代基最多的C鏈上。鏈上。 CHCHCHCH2CHCH2CH3CH3CH3CH3CH3CH32,5-二甲基-3，4-二乙基己烷2. 含支鏈烷烴的命名原則含支鏈烷烴的命名原則*有機化學有機

14、化學烷烴烷烴172. 含支鏈烷烴的命名原則含支鏈烷烴的命名原則*n編號原則：編號原則： 從從最靠近取代基的一端最靠近取代基的一端開始給開始給主鏈編號，并確定各取代基的位置主鏈編號，并確定各取代基的位置。編號寫編號寫在取代基名前，中間用一短橫隔開，再寫在在取代基名前，中間用一短橫隔開，再寫在主鏈名前就形成完整的命名。主鏈名前就形成完整的命名。為了表明取代基所處的位置，所以需要用阿拉伯為了表明取代基所處的位置，所以需要用阿拉伯數(shù)字給主鏈編號，該數(shù)字給主鏈編號，該C的編號即是連在該的編號即是連在該C上取上取代基的位置。代基的位置。為什么要給主鏈上的碳原子為什么要給主鏈上的碳原子編上號碼呢？編上號碼呢

15、？（2）. 主鏈碳編號主鏈碳編號有機化學有機化學烷烴烷烴18n（3）. 主鏈上連有多個取代基時主鏈上連有多個取代基時，編號從，編號從最先遇最先遇到取代基的一端到取代基的一端開始給主鏈編號，并用中文大寫開始給主鏈編號，并用中文大寫“二、三、四二、三、四 ”表示同種取代基的數(shù)目，取表示同種取代基的數(shù)目，取代基位次由代基位次由“小到大小到大”書寫，中間用逗號隔開。書寫，中間用逗號隔開。如：如：無論從左或從右編，均在第無論從左或從右編，均在第2位遇到取代基，此時應位遇到取代基，此時應以第三個取代基為準，并從使該取代基位置最小的以第三個取代基為準，并從使該取代基位置最小的一端編起。一端編起。CH3CHC

16、H2CH3CHCH2CH2CH2CH3CHCH3CH32，4，8三甲基壬烷三甲基壬烷主鏈碳編號主鏈碳編號有機化學有機化學烷烴烷烴19n（4）. 當主鏈上連有不同的烷基時，當主鏈上連有不同的烷基時，簡單的簡單的烷基寫在前，復雜的基團寫在后面。烷基寫在前，復雜的基團寫在后面。CHCHCH2CH3CH3CH2CH3CH2CH2CH33乙基乙基4甲基庚烷甲基庚烷4甲基甲基 3乙基庚烷乙基庚烷命名有機化學有機化學烷烴烷烴20烷基大小次序烷基大小次序*n不論原子數(shù)多少，不論原子數(shù)多少，只要原子序較大，就視為較只要原子序較大，就視為較復雜復雜，若連在主體上的第一原子的原子序數(shù)相，若連在主體上的第一原子的原子

17、序數(shù)相同，則比較連在第一原子上的第二原子，大者同，則比較連在第一原子上的第二原子，大者較復雜，以此類推，直到比出大小。較復雜，以此類推，直到比出大小。CH3CHCH3CHCH3CH3CH2CCH3CH3CH3CH3CH3CH2CH3CH2CH2CH2有機化學有機化學烷烴烷烴21n（5）. 若大小不同的兩個烷基連在從兩端起相同若大小不同的兩個烷基連在從兩端起相同的位置時，則應使較小的基團有較小的位次。如：的位置時，則應使較小的基團有較小的位次。如： CHCH2CH3CHCH3CH2CH3CH2CH33甲基4乙基己烷4甲基3乙基己烷烷基大小次序烷基大小次序*有機化學有機化學烷烴烷烴22練習：練習：

18、（CH3）2CHCH（CH3）CH2CH31,3二甲基戊烷二甲基戊烷2,3二甲基戊烷二甲基戊烷注意：在烷烴命名中，注意：在烷烴命名中，1位不會出現(xiàn)甲基，位不會出現(xiàn)甲基，2位也不位也不會出現(xiàn)乙基會出現(xiàn)乙基，等等。，等等。CHCHCHCH CHCH3CH2CH3CH3CH3CH3CH3CH32,3,5三甲基三甲基4異丙基庚烷異丙基庚烷有機化學有機化學烷烴烷烴23CHCHCH2CHCH3CH3CHCH3CH2CH2CH2CH3CH3CH32甲基5乙基4異丙基辛烷寫出下面分子的結構式：寫出下面分子的結構式：2,4二甲基二甲基3,3二異丙基戊烷二異丙基戊烷CH3CCHCHCHCH3CH3CH3CH3CH

19、3CH3CHCH3練習練習有機化學有機化學烷烴烷烴24練習練習 2,2,3,5-四甲基己烷CH3CH2CHCHCHCCH2CH2CH2CHCHCH3CH3CH3CH3CH3CH2CH3CH2CH3CH3CH3CHCH2CHCCH3CH3CH3CH3CH3123456有機化學有機化學烷烴烷烴25練習練習 CH3CH2CH2CHCH2CHCH2CH2CH3CH2CH2CH3CCH3CH3H3C有機化學有機化學烷烴烷烴26練習練習 CH3CH2CH2CHCHCH2CH2CH2CHCHCH2CH2CH3CH3CH2CH2CH3CH3CH2CH3有機化學有機化學烷烴烷烴27 練習練習A：2,3，4,5，

20、10五甲基五甲基5,9二乙基十一烷二乙基十一烷B：2,7，8,9，10五甲基五甲基3,7二乙基十一烷二乙基十一烷有機化學有機化學烷烴烷烴28系統(tǒng)命名法小結：系統(tǒng)命名法小結：n1. 選主鏈選主鏈 （最長碳鏈）（最長碳鏈）n2. 主鏈編號主鏈編號（原則（原則: n首先是首先是 A. 最低原則。最低原則。n其次才是其次才是 B. 較小基團有較小位次較小基團有較小位次）n3. 書寫名稱書寫名稱 （先小后大先小后大）n烷烴命名是其它類化合物命名法之基礎，必須烷烴命名是其它類化合物命名法之基礎，必須熟練掌握。熟練掌握。有機化學有機化學烷烴烷烴29書寫時先小后大（中）英文區(qū)別書寫時先小后大（中）英文區(qū)別n例

21、如：例如：CHCHCHCH2CHCH2CH3CH3CH3CH3CH3CH32,5-二甲基-3，4-二乙基己烷 3,4-diethyl-2,5-dimethylhexane有機化學有機化學烷烴烷烴30書寫時先小后大（中）英文區(qū)別書寫時先小后大（中）英文區(qū)別CHCHCH2CH3CH3CH2CH3CH2CH2CH3 4甲基甲基 3乙基庚烷乙基庚烷 3-ethyl-4-methylheptane有機化學有機化學烷烴烷烴3123 烷烴的結構烷烴的結構n甲烷是烷烴中結構最甲烷是烷烴中結構最簡單的分子，簡單的分子，經(jīng)現(xiàn)代經(jīng)現(xiàn)代物理方法測定甲烷的物理方法測定甲烷的分子為分子為正四面體結構正四面體結構。C原子處

22、于正四面體原子處于正四面體中心，四個中心，四個H原子位原子位于正四面體的四個頂于正四面體的四個頂點。甲烷中的四個點。甲烷中的四個C-H鍵完全相同。鍵完全相同。（鍵（鍵角角10928，鍵長，鍵長為為0.110nm)有機化學有機化學烷烴烷烴32二二、甲烷的甲烷的正四面體結構正四面體結構HHHHC 鍵長：鍵長：0.110nm 鍵角：鍵角：109 28 spsp3 3 軌道和甲烷分子的形成軌道和甲烷分子的形成109.5HHHHC -鍵鍵有機化學有機化學烷烴烷烴33C-C -鍵鍵乙乙烷烷分分子子中中原原子子軌軌道道重重疊疊示示意意圖圖C-H -鍵鍵有機化學有機化學烷烴烷烴34乙烷的凱庫勒模型乙烷的凱庫勒

23、模型 有機化學有機化學烷烴烷烴35一、一、C原子的原子的sp3雜化雜化n甲烷中碳采用甲烷中碳采用sp3雜化方式雜化方式（雜化軌道理論，美，（雜化軌道理論，美，鮑林提出，獲鮑林提出，獲1964年諾貝爾獎）年諾貝爾獎） 激發(fā)雜化 2s 2p 2s 2p sp3雜化軌道雜化軌道這四個這四個sp3雜化軌道的每個雜化軌道均含有雜化軌道的每個雜化軌道均含有1/4的的s成份和成份和3/4的的p成份，四個雜化軌道除方向不同外完成份，四個雜化軌道除方向不同外完全相同，這四個雜化軌道分別指向正四面體的四全相同，這四個雜化軌道分別指向正四面體的四個頂點。個頂點。有機化學有機化學烷烴烷烴36Sp3雜化軌道與雜化軌道與

24、p軌道比較軌道比較n雜化軌道與末雜化前相比，雜化軌道與末雜化前相比，電子云集中于一端，更利電子云集中于一端，更利于電子云間的重疊，利于于電子云間的重疊，利于成鍵。雜化后，雜化軌道成鍵。雜化后，雜化軌道數(shù)目與雜化前相同，但雜數(shù)目與雜化前相同，但雜化后整體能量降低，雖然化后整體能量降低，雖然電子激發(fā)時要吸收能量，電子激發(fā)時要吸收能量，但形成化學鍵后可放出更但形成化學鍵后可放出更多的能量，因此體系的能多的能量，因此體系的能量降低，就穩(wěn)定。量降低，就穩(wěn)定。 psp3有機化學有機化學烷烴烷烴37 二、烷烴的結構和形成二、烷烴的結構和形成 n1. 結構結構 CH4及其它烷烴中的及其它烷烴中的C在成鍵時也在

25、成鍵時也采用采用sp3雜化方式，當雜化方式，當4個個H或或C原子沿原子沿sp3雜雜化軌道的方向接近化軌道的方向接近C原子時，原子時，H的的1s或或C的的sp3與另外的與另外的C的的sp3雜化軌道的電子云進行雜化軌道的電子云進行最大程度的重疊，最大程度的重疊，形成共價鍵形成共價鍵。烷烴中的雜。烷烴中的雜化化C的的sp3雜化軌道間夾角接近雜化軌道間夾角接近10928，正，正是由于是由于C原子采用原子采用sp3雜化，所以三個碳以上雜化，所以三個碳以上烷烴不是直線型的而是折線型，烷烴不是直線型的而是折線型，CCC鍵鍵間夾角亦接近間夾角亦接近10928。 有機化學有機化學烷烴烷烴38n碳原子的碳原子的s

26、p3雜化軌道與雜化軌道與H原子的原子的1s 軌道成鍵示意圖軌道成鍵示意圖.sp3-s.這種重疊的方式稱為這種重疊的方式稱為“頭碰頭頭碰頭”重疊，可以進行最重疊，可以進行最大重疊，以這種重疊方式形成的共價鍵稱為大重疊，以這種重疊方式形成的共價鍵稱為鍵。鍵。有機化學有機化學烷烴烷烴39n 2. 鍵：鍵： 成鍵電子云沿鍵軸方向以成鍵電子云沿鍵軸方向以“頭碰頭頭碰頭”方式重疊而成的共價鍵。方式重疊而成的共價鍵。n在烷烴中的在烷烴中的CH、CC鍵電子云的重疊方式鍵電子云的重疊方式均是沿著鍵軸的方向重疊而成，成鍵原子可繞均是沿著鍵軸的方向重疊而成，成鍵原子可繞軸旋轉，而不影響電子云的重疊。軸旋轉，而不影響

27、電子云的重疊。n鍵的特點：鍵的特點：電子云重疊程度最大，電子云重疊程度最大，鍵比較牢鍵比較牢固，固，原子在繞軸旋轉時，原子在繞軸旋轉時，鍵不會被破壞。鍵不會被破壞。由由于于鍵可以繞軸自由旋轉，所以鍵可以繞軸自由旋轉，所以C2以上烷烴分以上烷烴分子構象是無窮的子構象是無窮的。有機化學有機化學烷烴烷烴4024 烷烴的構象烷烴的構象n乙烷的構象乙烷的構象n乙烷分子中的乙烷分子中的CC鍵可以自由旋轉，在旋鍵可以自由旋轉，在旋轉中，由于兩個甲基上的氫原子的相對位轉中，由于兩個甲基上的氫原子的相對位置不斷地發(fā)生變化，就形成許多不同的空置不斷地發(fā)生變化，就形成許多不同的空間排列方式。間排列方式。n僅圍繞單鍵

28、旋轉而引起分子中各原子在空僅圍繞單鍵旋轉而引起分子中各原子在空間的不同排布方式，稱為構象。間的不同排布方式，稱為構象。n不同構象可用不同構象可用球棍模型、透視式或紐曼投球棍模型、透視式或紐曼投影式影式表示。表示。HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH紐曼投影式紐曼投影式球球 棍棍 模模 型型有機化學有機化學烷烴烷烴41乙烷的典型構象乙烷的典型構象有機化學有機化學烷烴烷烴42乙烷各種構象的內(nèi)能變化乙烷各種構象的內(nèi)能變化有機化學有機化學烷烴烷烴43丁烷的構象丁烷的構象有機化學有機化學烷烴烷烴441345670o6 0o1 2 0o1 8 0o2 4 003 0 0o3 6 0o0 K J3 .

29、8 K J 1 4 .6 K J2 2 .6 K JCH3CH3HHHHCH3CH3HHHHCH3CH3HHHHCH3CH3HHHH1357沿沿C2-C3鍵軸鍵軸旋轉的轉動能旋轉的轉動能壘壘 22.6 kJmol-14 全重疊全重疊2，6 部分重疊部分重疊3，5 鄰位交叉鄰位交叉1=7 對位交叉對位交叉2, 4, 6 是不穩(wěn)定構象，是不穩(wěn)定構象，1, 3, 5, 7 是穩(wěn)定構象。是穩(wěn)定構象。1=7 是優(yōu)勢構象（能是優(yōu)勢構象（能量最低的穩(wěn)定構象稱量最低的穩(wěn)定構象稱為優(yōu)勢構象）為優(yōu)勢構象）丁烷的構象與其能最圖丁烷的構象與其能最圖有機化學有機化學烷烴烷烴4525 烷烴的物理性質(zhì)烷烴的物理性質(zhì)n物理性

30、質(zhì)是有機物性質(zhì)的一個重要方面。主要物理性質(zhì)是有機物性質(zhì)的一個重要方面。主要指物態(tài)、熔點、沸點、密度（比重）、溶解度、指物態(tài)、熔點、沸點、密度（比重）、溶解度、折光率等等，這些數(shù)據(jù)是鑒定一個化合物的常折光率等等，這些數(shù)據(jù)是鑒定一個化合物的常規(guī)數(shù)據(jù)，叫做物理常數(shù)。規(guī)數(shù)據(jù)，叫做物理常數(shù)。n部分烷烴的物理常數(shù)列于書中部分烷烴的物理常數(shù)列于書中P20，表表21中。中。有機化學有機化學烷烴烷烴46n1. 物態(tài)：物態(tài)： 指物質(zhì)的狀態(tài)（固、液、氣態(tài)）、指物質(zhì)的狀態(tài)（固、液、氣態(tài)）、顏色、氣味等。顏色、氣味等。n在常溫下，在常溫下，C1C4的烷烴是氣體，的烷烴是氣體，C5C16為為液體，液體，C16以上為固體。

31、以上為固體。正構烷烴隨分子量增正構烷烴隨分子量增大而發(fā)生物態(tài)變化與鹵素相似。大而發(fā)生物態(tài)變化與鹵素相似。F2、Cl2氣體，氣體，Br2液體，液體，I2固體。固體。n2. 熔點：熔點： 正構烷烴的熔點（丙烷除外），基正構烷烴的熔點（丙烷除外），基本上是本上是隨著分子量的增加而升高，且分子的對隨著分子量的增加而升高，且分子的對稱性越好，熔點則較高稱性越好，熔點則較高，并且偶數(shù)碳，并且偶數(shù)碳烷烴熔點烷烴熔點升高比奇數(shù)碳烷烴升高要快。升高比奇數(shù)碳烷烴升高要快。對于同碳數(shù)的烷對于同碳數(shù)的烷烴，結構越對稱，熔點越高。烴，結構越對稱，熔點越高。烷烴的物理性質(zhì)烷烴的物理性質(zhì)有機化學有機化學烷烴烷烴47n3.

32、沸點：沸點： 正烷烴沸點隨正烷烴沸點隨C數(shù)增加而升高，并數(shù)增加而升高，并且相鄰兩同系物間的沸點差隨分子量增加而減且相鄰兩同系物間的沸點差隨分子量增加而減小，并趨于穩(wěn)定。小，并趨于穩(wěn)定。n在在同碳數(shù)烷烴的異構體分子間同碳數(shù)烷烴的異構體分子間，直鏈烷烴，直鏈烷烴沸點沸點較高，較高，支鏈越多，沸點越低支鏈越多，沸點越低。n因為在烷烴中（極性很?。?，分子間作用力主因為在烷烴中（極性很小），分子間作用力主要是色散力，分子間距離越近，分子量越大，要是色散力，分子間距離越近，分子量越大，則分子間引力就越大，其沸點就高。則分子間引力就越大，其沸點就高。n當分子帶支鏈時，分子間不能充分地靠近，所當分子帶支鏈時，

33、分子間不能充分地靠近，所以沸點低于相應碳數(shù)的直鏈烷烴。以沸點低于相應碳數(shù)的直鏈烷烴。烷烴的物理性質(zhì)烷烴的物理性質(zhì)有機化學有機化學烷烴烷烴48n4. 相對密度：相對密度： 烷烴的相對密度都小于烷烴的相對密度都小于1，基本上，基本上隨分子量的增加而增加，但當隨分子量的增加而增加，但當C15以后，相對以后，相對密度變化不大，其極限值大約在密度變化不大，其極限值大約在0.8附近。附近。n相對密度的變化規(guī)律與沸點相似，相對密度的變化規(guī)律與沸點相似，分子結構中支分子結構中支鏈增多，則分子間不能相互靠近，色散力較小，鏈增多，則分子間不能相互靠近，色散力較小，同樣數(shù)目的分子則占用較大的空間，因而相對密同樣數(shù)目

34、的分子則占用較大的空間，因而相對密度較小。度較小。n5. 溶解度：溶解度： 遵循遵循“相似相溶原理相似相溶原理”n分子量相近，極性相似，則易互溶。分子量相近，極性相似，則易互溶。烷烴是非極烷烴是非極性分子，只能溶于弱極性的苯、醇、醚及無極性性分子，只能溶于弱極性的苯、醇、醚及無極性的的CCl4、CS2等溶劑中。等溶劑中。 烷烴的物理性質(zhì)烷烴的物理性質(zhì)有機化學有機化學烷烴烷烴4926 烷烴的化學性質(zhì)烷烴的化學性質(zhì) n烷烴的化學性質(zhì)不活潑，在室溫下與強酸烷烴的化學性質(zhì)不活潑，在室溫下與強酸（濃（濃H2SO4、HNO3）、或強堿或強堿（NaOH、KOH）、強氧化劑強氧化劑（KMnO4、K2Cr2O7

35、）等化學試劑都等化學試劑都不反應。不反應。在有機反應中可作溶劑使用，這是因在有機反應中可作溶劑使用，這是因為烷烴中的為烷烴中的CC鍵、鍵、CH鍵是結構牢固的鍵是結構牢固的單單鍵，斷開時需要吸收較多能量，故烷烴的性質(zhì)鍵，斷開時需要吸收較多能量，故烷烴的性質(zhì)較為穩(wěn)定，但也絕不是不能斷開，在特定的條較為穩(wěn)定，但也絕不是不能斷開，在特定的條件下，如件下，如高溫、光照條件下，可斷開高溫、光照條件下，可斷開鍵發(fā)生鍵發(fā)生一些反應。一些反應。 有機化學有機化學烷烴烷烴50一、鹵代反應一、鹵代反應 n烷烴在通常條件下不易發(fā)生反應，但在光照或烷烴在通常條件下不易發(fā)生反應，但在光照或高溫條件下，烷烴中高溫條件下，烷

36、烴中H H原子可被鹵素原子取代，原子可被鹵素原子取代，生成鹵烷。在有機化學中，生成鹵烷。在有機化學中，有機物中有機物中一種原子一種原子或原子團或原子團被其它原子或原子團取代的反應，叫被其它原子或原子團取代的反應，叫取代反應。取代反應。如如H H被鹵素取代的反應叫鹵代反應。被鹵素取代的反應叫鹵代反應。n由于由于F F2 2性質(zhì)非常活潑與烷烴在黑暗中即發(fā)生爆性質(zhì)非?；顫娕c烷烴在黑暗中即發(fā)生爆炸性反應，不易控制炸性反應，不易控制。n碘代反應十分緩慢，均不實用。烷烴的鹵代一碘代反應十分緩慢，均不實用。烷烴的鹵代一般是指氯代或溴代。般是指氯代或溴代。 有機化學有機化學烷烴烷烴51 1. 甲烷的氯代甲烷的

37、氯代n（低級烷烴）甲烷與氯氣混合后在直射光照射（低級烷烴）甲烷與氯氣混合后在直射光照射下，發(fā)生下，發(fā)生爆炸性的劇烈反應爆炸性的劇烈反應，生成，生成HCl和炭黑，和炭黑，反應不能控制反應不能控制 該反應中生成的該反應中生成的炭黑炭黑是黑煙狀的一種是黑煙狀的一種顆粒極細的顆粒極細的炭炭。CH4Cl2+直射光4HCl + C有機化學有機化學烷烴烷烴52甲烷氯代甲烷氯代n該反應在該反應在漫射光漫射光的照射下，可以發(fā)生較為溫和的照射下，可以發(fā)生較為溫和的反應，控制的反應，控制CH4和和Cl2的量可生成一系列的鹵的量可生成一系列的鹵代烷化合物。代烷化合物。n在實驗中，反應難以控制，反應產(chǎn)物是這些物質(zhì)在實驗

38、中，反應難以控制，反應產(chǎn)物是這些物質(zhì)的混合物，無實用價值。在工業(yè)中則可以通過控的混合物，無實用價值。在工業(yè)中則可以通過控制反應條件、試劑用量來達到使某一種氯代產(chǎn)物制反應條件、試劑用量來達到使某一種氯代產(chǎn)物為主的目的。為主的目的。CH4CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4Cl2Cl2Cl2Cl2有機化學有機化學烷烴烷烴53nCH4：Cl210:1時，主產(chǎn)物是時，主產(chǎn)物是 CH3ClnCH4：Cl20.26:1時，主產(chǎn)物是時，主產(chǎn)物是 CCl4n利用利用CH4的的 b.p. = 164、n CH3Cl的的 b.p.=24.2很容易將兩者分開。很容易將兩者分開。n鹵素在鹵代反應時的反應活性：鹵素

39、在鹵代反應時的反應活性：n （F）Cl Br（I）nF2爆炸性反應，難控制，爆炸性反應，難控制，I2反應溫度太高，反應速反應溫度太高，反應速度緩慢，有實用價值的是鹵代只有氯代反應、溴代度緩慢，有實用價值的是鹵代只有氯代反應、溴代反應。反應。有機化學有機化學烷烴烷烴542. 氯代反應機理氯代反應機理 _自由基反應機理自由基反應機理n通過對反應速度的研究，人們認為甲烷氯代反通過對反應速度的研究，人們認為甲烷氯代反應機理是分以下幾步進行的應機理是分以下幾步進行的。n首先氯在光的照射下，發(fā)生均裂生成兩個氯自首先氯在光的照射下，發(fā)生均裂生成兩個氯自由基，而氯的這種狀態(tài)是非?；顫姷?，由基，而氯的這種狀態(tài)是

40、非?；顫姷?，非常容非常容易形成易形成8電子的穩(wěn)定結構。電子的穩(wěn)定結構。有機化學有機化學烷烴烷烴55n為了形成為了形成8電子的穩(wěn)定結構，電子的穩(wěn)定結構， Cl奪取奪取CH4中的中的一個一個H原子生成原子生成HCl，同時生成一個同時生成一個 CH3 。nCH3也很活潑，它奪取也很活潑，它奪取Cl2中一個中一個Cl原子生成原子生成CH3Cl和一個新的和一個新的 Cl。n在在兩步反應中，每一步都生成一個新自由基，兩步反應中，每一步都生成一個新自由基，反應在反應在間循環(huán)傳遞。在第間循環(huán)傳遞。在第步中生成的步中生成的CH3，在第在第步中消耗但又生成一個步中消耗但又生成一個Cl，Cl自由基重復自由基重復第第

41、步反應。象步反應。象這樣這樣每一步反應都生成一個新的每一步反應都生成一個新的自由基，使下一步反應可以不間斷地進行下去，自由基，使下一步反應可以不間斷地進行下去，這樣的反應叫鏈式反應、鏈反應或連鎖反應。這樣的反應叫鏈式反應、鏈反應或連鎖反應。CH3.Cl + CH4+ HCl.+ Cl2CH3Cl+CH3.Cl氯代反應機理氯代反應機理 _自由基反應機理自由基反應機理有機化學有機化學烷烴烷烴56Cl2.Cl.Cl+CH3Cl+.ClCH3.CH3CH3+ CH3.CH3.氯代反應機理氯代反應機理 _自由基反應機理自由基反應機理n隨著第隨著第反應的進行，反應的進行，Cl2、CH4不斷消不斷消耗，耗，

42、Cl和和CH3相對較多而發(fā)生碰撞使相對較多而發(fā)生碰撞使Cl和和CH3同時失活。同時失活。有機化學有機化學烷烴烷烴57氯代反應機理氯代反應機理 _自由基反應機理自由基反應機理CH3.+Cl2CH3Cl+.Cl.Cl Clh2 Cl.CH3.Cl + CH4+ HClCH3CH3+ CH3.CH3.CH3Cl+.ClCH3.Cl2.Cl.Cl+反應反應中產(chǎn)生的活性物質(zhì)中產(chǎn)生的活性物質(zhì)引發(fā)和整個反應引發(fā)和整個反應，反應反應稱為稱為鏈引發(fā)鏈引發(fā) “鏈引發(fā)鏈引發(fā)”步驟；反應鏈的維持是依靠步驟；反應鏈的維持是依靠反應反應的重復進行，的重復進行，反應反應稱為稱為鏈增長鏈增長（鏈傳遞鏈傳遞）步驟；）步驟；反應

43、反應使反應物失活，使反應終止，使反應物失活，使反應終止，反應反應稱稱為為“鏈終止鏈終止”。所有的鏈反應都要經(jīng)過這三個步驟。所有的鏈反應都要經(jīng)過這三個步驟。 有機化學有機化學烷烴烷烴58n在在CH4氯代反應中，氯代反應中，當當CH3Cl達到一定濃度達到一定濃度后后，Cl還可以與還可以與CH3Cl反應反應，產(chǎn)生氯甲基自由，產(chǎn)生氯甲基自由基（基（CH2Cl）。只要只要Cl2的量足夠，反應可以一直進行下去直到生的量足夠，反應可以一直進行下去直到生成成CCl4，因此因此CH4氯代時，氯代時，反應得到的是多個產(chǎn)物反應得到的是多個產(chǎn)物的混合物的混合物。CH3ClHCl+.ClCH2Cl.ClCH2Cl.CH

44、2Cl2Cl2+氯代反應機理氯代反應機理 _自由基反應機理自由基反應機理有機化學有機化學烷烴烷烴593. 伯、仲、叔氫的反應活性伯、仲、叔氫的反應活性 n在氯代反應中，在氯代反應中，H的活性順序是的活性順序是：n 叔叔H 仲仲H 伯伯Hn這個順序與這個順序與“叔丁基自由基叔丁基自由基 仲丁基自由基仲丁基自由基 正丁基自由基正丁基自由基”的穩(wěn)定性順序相同，在這里同的穩(wěn)定性順序相同，在這里同學們先記住這個順序，其原因將在以后的課程學們先記住這個順序，其原因將在以后的課程中學到，當生成的自由基越穩(wěn)定，相對越易失中學到，當生成的自由基越穩(wěn)定，相對越易失去其上的去其上的H原子，則相應的原子，則相應的H原

45、子就越活潑。原子就越活潑。 n這部分內(nèi)容較簡單，可以課后自己閱讀。這部分內(nèi)容較簡單，可以課后自己閱讀。有機化學有機化學烷烴烷烴604.游離基的穩(wěn)定性問題游離基的穩(wěn)定性問題n游離基穩(wěn)定性大小順序：游離基穩(wěn)定性大小順序：原因：原因：游離基穩(wěn)定性大小有如此的規(guī)律，是由游離基穩(wěn)定性大小有如此的規(guī)律，是由于形成這些游離基時各級碳的單電子與該碳上于形成這些游離基時各級碳的單電子與該碳上連結的烷基的超共軛效應不同決定的。連結的烷基的超共軛效應不同決定的。有機化學有機化學烷烴烷烴61 二、氧化反應二、氧化反應n1. 完全氧化完全氧化燃燒燃燒n低級烷烴在空氣中可以點燃，燃燒生成低級烷烴在空氣中可以點燃，燃燒生成CO2和和H2O。如：如：n CH42O2CO2H2On一些烷烴因為燃燒相對緩和，而常被用作燃一些烷烴因為燃燒相對緩和，而常被用作燃料，如汽油是料，如汽油是C7C8的烷烴，柴油是的烷烴，柴油是C15C19的烷烴。在有機反應中，氧化是一個很寬的烷烴。在有機反應中，氧化是一個很寬的