第三章飽和烴

第三章飽和烴：烷烴和環(huán)烷烴烷烴和環(huán)烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu)2烷烴和環(huán)烷烴的命名3烷烴和環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象烷烴和環(huán)烷烴的物理性質(zhì)6烷烴和環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)

烷烴：指由碳和氫兩種元素組成的飽和、開鏈有機(jī)化合物。第一節(jié)烷烴1.1烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu)

烷烴的通式為：CnH2n+2，n為碳原子個數(shù)。例如：

甲烷乙烷丙烷丁烷烷烴的構(gòu)造異構(gòu)C4H10：正丁烷異丁烷沸點(diǎn)：

-0.5℃-11.73℃同分異構(gòu)體:分子式相同的不同的化合物。構(gòu)造異構(gòu)體:

分子式相同，分子構(gòu)造不同的化合物，稱為構(gòu)造異構(gòu)體。烷烴的構(gòu)造異構(gòu)屬于碳架異構(gòu)，烷烴構(gòu)造異構(gòu)體的數(shù)目1.2烷烴的命名(nomenclatureofalkanes)1.2.1伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氫原子伯、仲、叔、季碳原子

1.2.2烷基烷基(alkylgroups):從烷烴中去掉一個H原子,剩余的結(jié)構(gòu)部分表2.1一些烷基的名稱與表示異丙基(iso-propyl)i-Pr－名稱縮寫1.2.3烷烴的命名（A）普通命名法(習(xí)慣命名法)

碳原子數(shù)用“天干”——甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸和十一、十二……等數(shù)目字表示。把在碳鏈的一末端有兩個甲基的特定結(jié)構(gòu)的烷烴稱為"異某烷"。在五或六個碳原子烷烴的異構(gòu)體中含有季碳原子的可加上"新某烷"

用“正”、“異”、“新”分別表示直鏈、一端具有異丙基或叔丁基的構(gòu)造異構(gòu)體。根據(jù)國際純化學(xué)與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會（internationalunionofpureandappliedchemistry）于1979年公布的命名原則，簡稱IUPAC命名原則，結(jié)合我國文字特點(diǎn)制定。（B）系統(tǒng)命名法

對于直鏈烷烴和普通命名法基本相同，僅不寫正字。

Eg:CH3CH2CH2CH2CH2CH3己烷（1）選取主鏈（母體）。選一個含碳原子數(shù)最多的碳鏈作為主鏈,按這個鏈所含的碳原子數(shù)稱為某烷,并以此作為母體.支鏈烷烴的命名法的步驟：當(dāng)具有相同長度的鏈可作為主鏈時，則應(yīng)選擇具有支鏈數(shù)目最多的鏈作為主鏈。母體是己烷庚烷*(2)由距離支鏈最近的一端開始編號.若支鏈個數(shù)相同，則需順次逐項(xiàng)比較各系列的不同位次，最先遇到的位次最小者為最低系列，定為主鏈。

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（2，3，5）（2，4，5）a．將母體名稱放在取代基后面，稱為X基X烷b．取代基的位次用主鏈上碳原子的編號表示（阿拉伯?dāng)?shù)字）寫在取代基之前，用半字線相連，相同取代基合并表示（中文數(shù)字）。c.如果有幾個不同的取代基時，把小的取代基名稱寫在前面，大的寫在后面；(3)命名5–丙基–4–異丙基壬烷1234567893,7–二甲基–4–乙基壬烷12342，6-二甲基-3-乙基-4-丙基庚烷3-甲基-5-乙基庚烷2，3，7-三甲基-5-乙基辛烷2，5-二甲基-3，4-二乙基己烷4個C－Hσ鍵甲烷的結(jié)構(gòu)

原子軌道沿鍵軸相互交蓋，形成對鍵軸呈圓柱形對稱的軌道稱為σ軌道。σ軌道構(gòu)成的共價鍵稱為σ鍵。1.3烷烴的結(jié)構(gòu)C－Cσ鍵是由兩個碳原子各以一個sp3雜化軌道沿對稱軸方向交蓋而成的。如：乙烷分子的結(jié)構(gòu)乙烷的結(jié)構(gòu)

由兩個和兩個以上碳原子組成的烷烴，除了具有C－Hσ鍵外，還有C－Cσ鍵。乙烷的球棒模型由于σ鍵是沿成鍵軌道方向交蓋而成，在碳鏈中，C－C－C的鍵角保持接近109.5°。對于直鏈烷烴，其三維形狀是曲折形，而不是直線形。

圖2.10正丁烷的球棒模型正十五烷曲折形1.4烷烴的構(gòu)象1.4.1乙烷的構(gòu)象

構(gòu)象（conformation）:由于圍繞單鍵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子中的原子或基團(tuán)在空間的不同排列形式。

烷烴的極限構(gòu)象有兩種：

交叉式（反疊式）antiperiplanar,ap

重疊式（順疊式）synperiplanar,sp乙烷的構(gòu)象能量/(kJ·mol-1)060120旋轉(zhuǎn)角度/(°)12.6交叉式與重疊式是乙烷分子的極限構(gòu)象1.5

烷烴的物理性質(zhì)

物理常數(shù)：單一純凈的有機(jī)化合物在一定的條件下其物理性質(zhì)為一固定值。t

有機(jī)化合物的物理性質(zhì)：物態(tài)、熔點(diǎn)(mp)、沸點(diǎn)(bp)、相對密度(d)、折射率()和溶解度(s)等。nD物理常數(shù)已知化合物的鑒定不同化合物的分離測定利用烷烴：無色、有一定的氣味。1.5.1沸點(diǎn)直鏈烷烴的沸點(diǎn)隨相對分子質(zhì)量的增加而升高。當(dāng)C原子數(shù)相同時，含支鏈越多的烷烴，相應(yīng)的沸點(diǎn)越低。沸點(diǎn)/℃36.127.99.5沸點(diǎn)與分子間的作用力——vanderWaals力相關(guān)。相對分子質(zhì)量大的分子，其表面積增大，分子間vanderWaals力——色散力增大，其沸點(diǎn)隨之升高。1.5.2熔點(diǎn)(mp)

直鏈烷烴的熔點(diǎn)隨分子質(zhì)量的增加而增加。一般含偶數(shù)碳原子烷烴的熔點(diǎn)通常比含奇數(shù)碳原子烷烴的熔點(diǎn)升高較多。在晶體中，分子間作用力不僅取決于分子的大小，還與晶體中晶格排列的對稱性有關(guān)含偶數(shù)碳原子的碳鏈具有較好的對稱性，晶格排列緊密。

支鏈↑，m.p↓(不利于晶格的緊密排列)。

對稱性↑，m.p↑；高度對稱的異構(gòu)體——m.p＞直鏈異構(gòu)體。

同分異構(gòu)體

相對密度

烷烴相對密度小于1，隨分子量的增加逐漸增大。溶解度

烷烴不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑。1.6

烷烴的化學(xué)性質(zhì)C-CC-H不活潑1.6.1自由基取代反應(yīng)飽和烴分子中的氫原子被其它原子或基團(tuán)所取代的反應(yīng)——取代反應(yīng)。通過自由基取代H原子的反應(yīng)——自由基取代反應(yīng)。(1)鹵化反應(yīng)(halogenation)：在光、高溫或催化劑作用下，烷烴與鹵素分子反應(yīng)，生成鹵代烷和鹵化氫。烷烴鹵素鹵代烷鹵化氫乙烷氯氯乙烷(78%)工業(yè)上洗滌劑原料的合成：十二烷氯十二烷(2)鹵化的反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理是化學(xué)反應(yīng)所經(jīng)歷的途徑或過程。烷烴鹵化反應(yīng)是自由基反應(yīng)的機(jī)理。光或熱的作用下，分子發(fā)生均裂，分解為2個