第二章饱和烃 ( 烷烃 )

第二章饱和烃(烷烃) • 烃的概念及烷烃的同系列 • 同分异构 • 命名 • 结构 • 物理性质 • 化学性质 • 自然界的烷烃(阅读)

一、烃的概念及及烷烃的同系列 1、烃的概念及分类烃：碳氢化合物分类：开链烃烃环烃饱和烃：烷烃（饱和脂肪烃）（本章讲）不饱和脂肪烃：烯、炔（下章讲）脂环烃芳香烃（第四讲） 2、烷烃的同系列（通式：CnH2n+2） CH4甲烷 CH3CH3 乙烷 CH3CH2CH3丙烷…… 这种结构相似，在组成上相差一个或多个—CH2—化合物叫烷烃的同系列。这样同系列中的化合物互称为同系物。

二、同分异构 烷烃同系列中，甲烷、乙烷、丙烷只有一种结构式，没有异构现象，从丁烷起就有同分异构现象。为了方便，我们将上式省略H，写成如下简式：在烷烃分子中随着碳原子数的增加，异构体的数目增加得很快。对于低级烷烃的同分异构体的数目和构造式，可利用碳干不同推导出来。

如：戊烷有3种异体 己烷有5种异构体这种异可以利用数学组合的方法计算 C10H22可写出75个异构体； C20H42可写出366319个异构体。

C原子与H原子的分类 直接与一个碳原子相连的称为”伯”碳或一级碳原子，用1 °表示；直接与二个碳原子相连的称为“仲”碳或二级碳原子，用2 °表示；直接与三个碳原子相连的称为“叔”碳或三级碳原子，用3 °表示；直接与四个碳原子相连的称为“季”碳或四级碳原子，用4 °表示；依此类推，连在伯、仲、叔碳上的H分别称伯H、仲H和叔H，但无季H。

三、命名 烷基

（一）普通命名 方法：以碳原子总数命“某烷”，用“正、异、新”表示异构。正：不含支链异：一端仲C含甲基新：具叔丁基缺点：适于7C以下的烷烃，随着C原子数增多，异构体增多而没法表示。

（二）系统命名 1892年在日内瓦开了国际化学会议，制定了系统的有机化合物的命名法，叫做日内瓦命名法。后由国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC）作了几次修订，简称为IUPAC命名法。我国参考这个命名法的原则结合汉字的特点制定了我国的系统命名法（1960）。1980年进行增补和修订，公布了《有机化学命名原则》。方法：1、选主链：最长碳链，相同长度者支链多者做主链，并以C原子个数叫某烷。 2、编号：自支链近的一端始。两套以上编号要遵守小号原则。 3、支链为取代基 4、书写全名：注意格式、取代基秩序规则。例1：

例2 多支者优先做主链 例3 小号原则

例4、5 秩序规则 秩序规则：较优基团，排列于后。直接与主链相连的原子的原子序数大者为较优基团。当第一个原子的原子相同，区分不开，则第二个。以此类推。

烷基大小的次序：甲基 < 乙基 < 丙基 < 丁基 < 戊基 < 己基. 丙基<异丙基丁基<异丁基<叔丁基

例6 复杂的（不常见，用不上）

四、烷烃的结构 1、CH4的结构正四面体结构，碳位于中心，H位于四个顶点，C—H之间夹角为109.5度。原因原子轨道知识：

C的电子排布与轨道杂化 在开成化学键时首先会被激发到P轨道。即：这样，四个轨道的能量仍不相等，不可能形成四个等同的共价键。即：甲烷分子中碳原子的四个成键轨道并不是纯粹的2s,2pz,2py,2px原子轨道，而是发生“杂化”重新组成能量相等的四个新轨道。象这样重新组合成新轨道的过程称为杂化。

由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的四个能量相等的新轨道称为sp3轨道，这种杂化方式称为sp3杂化。由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的四个能量相等的新轨道称为sp3轨道，这种杂化方式称为sp3杂化。由于四个SP3杂化轨道的夹角都是109.5度，然后4个H的电子云与杂化轨道的电子去轴向重叠，形成4个C—H键，这种键叫键。 键的特点是电子云沿键轴近似于圆柱形对称分布，成键的两个原子可以围绕着键轴自由旋转。

结构表示 球棍模型（kekule）比例模型（stuart）立体结构式

2、C2H6的结构 乙烷可以看作是甲烷中的一个被一个甲基取代的产物，与甲烷不同的只是多了一个C—C 键。当乙烷一端碳上的H继续被甲基取代是就形成丙烷，以此类推，可产生丁烷、戊烷….直链烷烃.

由于SP3杂化的自然键角为109.5度。3C以上的直链烷烃并非在同一直线上，故“直链”三字的意义是不含支链。由于SP3杂化的自然键角为109.5度。3C以上的直链烷烃并非在同一直线上，故“直链”三字的意义是不含支链。由于每个C还有氢，分子内各原子的斥力以锯齿形排列最小，故直链烷烃以锯齿形排列的结构最稳定。

3、乙烷和丁烷的构象 （1）乙烷的构象由于乙烷是由一个C-C 键，六个C-H 键连接形成的，键单键可绕键轴旋转。所谓构象是指有一定构造的分子通过单键的旋转，形成的各原子或原子团在空间的排布。由于单键的旋转，使连接在碳上的原子或原子团在空间的排布位置随之发生变化，所以构造式相同的化合物可能有许多构象。它们之间互为构象异构体。在乙烷的许多构象中有两种极端有构象：交叉式构象和重叠式构象

透视式（锯架式）： 投影式（纽曼式Newman）：注意：圆圈表示距离眼睛远的一个C原子，C—H键画于线外。交叉式重叠式其内能大小：重叠式>交叉式；稳定性则相反：交叉式>重叠式。

（2）丁烷的构象 丁烷可以看作是乙烷两个C上的各有一个H被甲基取代。因而有4种极端（典型）的构象。

这四种构构象的内能变化为： 　全重叠式>部分重叠式>邻位交叉式>对位交叉式其稳定性则相反. 五、物理性质 1、物态：1—4C气体，5—17C液，18C以上固。 2、溶、沸点及比重：随C原子数目增多而增升高（增加）；同分异构体中，支链越多，沸点越低。 3、溶解性：不溶于水，易溶于有机溶剂.（氯仿,乙醚,四氯化碳,苯等.）六、化学性质烷烃中C—C，C—H强度大，稳定。一般不与离子型试剂、强酸、强碱及强氧化剂反应。但在高温、催化时可发生反应。

1、卤代反应——氯代 卤代反应：用卤素取代烃中的氢，同时生成卤化氢。又分氟代、氯代、溴代和碘代。（1）甲烷甲烷的氯代反应较难停留在一氯代甲烷阶段

这个反应还有少量副产物，如CH3CH3，ClCH2CH2Cl等。为什么呢？这个反应还有少量副产物，如CH3CH3，ClCH2CH2Cl等。为什么呢？反应历程（反应机理）：直到形成CCl4通过反应激发之后，发生连锁反应，迅速增长。当氯或烷烃耗尽时，由于缺少某种自由基而使反应终止。由于反应中产生多种游离基，它们也会相互结合，从而形成其它副产物。如：

从以上反应原理可以看出，烷烃的卤代反应是按照游离基反应历程。从以上反应原理可以看出，烷烃的卤代反应是按照游离基反应历程。（2）丙烷与2—甲基丙烷

综合以上2个反应推断： 2、氧化和燃烧在催化剂的作用下，烷可以在着火点以上氧化为醇、醛、酮、酸等。

燃烧则是一种激烈的空气氧化，这是汽油、天然气等的燃烧反应。燃烧则是一种激烈的空气氧化，这是汽油、天然气等的燃烧反应。但要注意，低级的烷烃（C1—C6）与空气混合到一定比例时，遇明火会产生剧烈燃烧而爆炸。这是煤矿中发生爆炸事故的原因。如：甲烷的爆炸极限为5.53%—14%. 七、自然界的烷烃（阅读）

本章小结 1、掌握烷烃的通式，同分异构，命名（系统命名） 2、了解SP3杂化，掌握甲烷、乙烷及丁烷的结构及极端构象及内能高低和稳定性顺序。 3、烷烃的物理性质和化学性质，重点化学性质，主要氯代反应及其历程，伯、仲、叔H的活性及游离基的稳定性顺序。作业课本P26-29，2.2a,d,e,f,g. 2.4,2.6,2.11,2.12,2.16

再见

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