經(jīng)濟學(xué)第二章-烷-烴課件

第二章烷烴和環(huán)烷烴

第二章烷烴和環(huán)烷烴1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系第二章烷烴和環(huán)烷烴

第二章烷烴和環(huán)烷烴12/27/1學(xué)習(xí)要求：

1、能正確書寫烷烴的構(gòu)造異構(gòu)體，掌握烷烴的命名原則。2、能用原子軌道雜化理論解釋烷烴中碳原子的構(gòu)型。3、掌握σ鍵的形成、結(jié)構(gòu)特點及特性。4、掌握構(gòu)象式（紐曼式和透視式）的寫法。5、掌握烷烴的物理性質(zhì)（沸點，熔點，溶解度，比重等）存在的規(guī)律性的變化。6、掌握烷烴的氧化，裂化，取代反應(yīng)。7、掌握烷烴的鹵代反應(yīng)、自由基反應(yīng)的條件、歷程及自由基的穩(wěn)定性。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系學(xué)習(xí)要求：12/27/2022四川文理學(xué)院化學(xué)化工系2烴

分子中只有C、H兩種元素的有機化合物叫做烴

1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系烴分子中只有C、H兩種元素的有機化合3

一、烷烴

分子中的碳原子除以碳碳單鍵相連外，碳原子的其他價鍵都為氫原子所飽和的烴叫做烷烴，也叫做飽和烴。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系一、烷烴分子中的碳原子除以碳碳單鍵相連4烷烴的同系列

最簡單的烷烴是甲烷，依次為乙烷、丙烷

、丁烷、戊烷等，它們的分子式、構(gòu)造式如下：

分子式構(gòu)造簡式甲烷CH4CH4乙烷C2H6CH3CH3丙烷C3H8CH3CH2CH3丁烷C4H10CH3CH2CH2CH31/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系烷烴的同系列最簡單的烷烴是甲烷，依次5烷烴的通式

從上述結(jié)構(gòu)式可以看出，鏈烷烴的組成都是相差一個或幾個CH2（亞甲基）而連成碳鏈，碳鏈的兩端各連一個氫原子。故：通式烷烴的為CnH2n+2

。

1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系烷烴的通式從上述結(jié)構(gòu)式可以看出，鏈烷6同系列和同系物

具有同一通式，結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)相似，組成上相差一個或多個CH2的一系列化合物稱為同系列。同系列中的化合物互稱為同系物。由于同系列中同系物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似，其物理性質(zhì)也隨著分之中碳原子數(shù)目的增加而呈規(guī)律性變化，所以掌握了同系列中幾個典型的有代表性的成員的化學(xué)性質(zhì)，就可推知同系列中其他成員的一般化學(xué)性質(zhì)，為研究龐大的有機物提供了方便。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系同系列和同系物具有同一通式，結(jié)構(gòu)和7

烷烴的同分異構(gòu)現(xiàn)象

甲、乙、丙烷只有一種結(jié)合方式，無異構(gòu)現(xiàn)象，從丁烷開始有同分異構(gòu)現(xiàn)象，可由下面方式導(dǎo)出，1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系烷烴的同分異構(gòu)現(xiàn)象甲、乙、丙烷只有8由兩種丁烷可異構(gòu)出三種戊烷

例如：1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系由兩種丁烷可異構(gòu)出三種戊烷例如：12/27/2022四川文9構(gòu)造異構(gòu)現(xiàn)象

分子式相同而構(gòu)造式不同的化合物稱為同分異構(gòu)體，這種現(xiàn)象稱為構(gòu)造異構(gòu)現(xiàn)象。構(gòu)造異構(gòu)現(xiàn)象是有機化學(xué)中普遍存在的異構(gòu)現(xiàn)象的一種，這種異構(gòu)是由于碳鏈的構(gòu)造不同而形成的，故又稱為碳鏈異構(gòu)。隨著碳原子數(shù)目的增多，異構(gòu)體的數(shù)目也增多。

1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系構(gòu)造異構(gòu)現(xiàn)象

分子式相同而構(gòu)造式不同的化合物稱為10烷烴的構(gòu)型

構(gòu)型是指具有一定構(gòu)造的分子中原子在空間的排列狀況。烷烴分子中碳原子為正四面體構(gòu)型。甲烷分子中，碳原子位于正四面體構(gòu)的中心，四個氫原子在四面體的四個頂點上，四個C-H鍵長都為0.109nm，所有建角∠H-C-H都是109.5o。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系烷烴的構(gòu)型

構(gòu)型是指具有一定構(gòu)造的分子中原子在11甲烷的正四面體構(gòu)型

1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系甲烷的正四面體構(gòu)型12/27/2022四川文理學(xué)院化學(xué)化工12碳原子的SP3雜化

碳原子的基態(tài)電子排布是(1s2、2s2、2px1、2py1、2pz)，按未成鍵電子的數(shù)目，碳原子應(yīng)是二價的，但在烷烴分子中碳原子確是四價的，且四個價鍵是完全相同的。為什么烷烴分子中碳原子為四價，且四個價鍵是完全相同的呢？

原因：在有機物分子中碳原子都是以雜化軌道參與成鍵的，在烷烴分子中碳原子是以SP3雜化軌道成鍵的。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系碳原子的SP3雜化碳原子的基態(tài)電子排布是(1s13SP3雜化

1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系SP3雜化12/27/2022四川文理學(xué)院化學(xué)化工系14SP3軌道

雜化后形成四個能量相等的新軌道稱為SP3軌道，這種雜化方式稱為SP3雜化，每一個SP3雜化軌道都含有1/4S成分和3/4P成分。四個SP3軌道對稱的分布在碳原子的四周，對稱軸之間的夾角為109.5o,這樣可使價電子盡可能彼此離得最遠,相互間的斥力最小,有利于成鍵。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系SP3軌道雜化后形成四個能量相等的新軌道稱為SP15SP3軌道示意圖

SP3軌道有方向性，圖形為一頭大，一頭小，示意圖如下：

1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系SP3軌道示意圖SP3軌道有方向性，圖形為一頭16烷烴分子的形成

烷烴分子形成時，碳原子的SP3軌道沿著對稱軸的方向分別與碳的SP3軌道或氫的1S軌道相互重疊成σ鍵。

1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系烷烴分子的形成烷烴分子形成時，碳原子的SP317σ鍵

成鍵電子云沿鍵軸方向呈圓柱形對稱重疊而形成的鍵叫做σ鍵。

σ鍵的特點：（1）電子云沿鍵軸呈圓柱形對稱分布。（2）可自由旋轉(zhuǎn)而不影響電子云重疊的程度。（3）結(jié)合的較牢固。C-H鍵,鍵能415.3KJ/molC-C鍵,鍵能345.6KJ/mol1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系σ鍵成鍵電子云沿鍵軸方向呈圓柱形對稱重疊而形成18其它烷烴的構(gòu)型

1、碳原子都是以SP3雜化軌道與其他原子形成σ鍵，碳原子都為正四面體構(gòu)型。2、C-C鍵長均為0.154nm,C-H鍵長為0.109nm,,鍵角都接近于109.5°。3、碳鏈一般是曲折地排布在空間，在晶體時碳鏈排列整齊，呈鋸齒狀，在氣、液態(tài)時呈多種曲折排列形式（因σ鍵能自由旋轉(zhuǎn)所致）。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系其它烷烴的構(gòu)型

1、碳原子都是以SP3雜化軌道與其他原子形成19烷烴的構(gòu)型

為了書寫方便，通常都是寫成直鏈形式。

1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系烷烴的構(gòu)型為了書寫方便，通常都是寫成直鏈形式。12/220二、烷烴的命名

1.系統(tǒng)命名法：IUPAC

(1)直鏈烷烴的命名:含10個碳原子以內(nèi)的直鏈烷烴,從1-10依次用天干名稱甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸加上烷來命名;而含碳原子10個以上的直鏈烷烴,用數(shù)目加上烷來命名。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系二、烷烴的命名

1.系統(tǒng)命名法：IUPAC21*1碳原子的級1oH2oH3oH1oC2oC3oC4oC(伯)(仲)(叔)(季)與一個碳原子相連的碳為一級碳原子；與二個碳原子相連的碳為二級碳原子；與三個碳原子相連的碳為三級碳原子；與四個碳原子相連的碳為四級碳原子。(2)支鏈烷烴的命名1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系*1碳原子的級1oH2oH3oH22正丁基二級丁基異丁基(n)（secors）（iso）甲基乙基正丙基異丙基*2烷基的命名:1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系正丁基二級丁基23

三級戊基三級丁基新戊基（Tertort）（neo）1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系三級戊基三級丁24第一條規(guī)則：將各種取代基的連接原子，按原子序數(shù)的大小排列，原子序數(shù)大的順序在前。若為同位素，則質(zhì)量數(shù)高的順序在前。*3順序規(guī)則不同原子按原子序數(shù)排列同位素按質(zhì)量數(shù)由高到低的順序排列各種原子或取代基按先后次序排列的規(guī)則稱為順序規(guī)則。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系第一條規(guī)則：*3順序規(guī)則不同原子按原子序數(shù)排列同位素按25第二條規(guī)則若多原子基團的第一個連接原子相同，則比較與它相連的其它原子，先比較原子序數(shù)最大的原子，再比較第二大的，依次類推。若第二層次的原子仍相同，則沿取代鏈依次相比，直至比出大小為至。12341/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系第二條規(guī)則126第三條規(guī)則

含不飽和鍵時排列順序大小的規(guī)則：連有雙鍵或叁鍵的原子可以認(rèn)為連有兩個或三個相同的原子。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系第三條規(guī)則

含不飽和鍵時排列順序大小的規(guī)則：連有雙鍵或叁鍵的27構(gòu)型+取代基+母體R,S;D,L;Z,E;順,反取代基位置號+個數(shù)+名稱(有多個取代基時，中文按順序規(guī)則確定次序，小的在前。英文按英文字母順序排列)官能團位置號+名稱(沒有官能團時不涉及位置號)

iso,neo參加比較

i（異）,n-（正）,sec（二級）,tert（三級）,cis（順）,trans（反）,di（二個）,tri（三個）,tetra（四個）不參加比較。*4有機化合物系統(tǒng)命名的基本格式1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系構(gòu)型+取代基+28（A）確定主鏈：鏈的長短（長的優(yōu)先），側(cè)鏈數(shù)目（多的優(yōu)先),

側(cè)鏈位次大小（小的優(yōu)先），各側(cè)鏈碳原子數(shù)（多的優(yōu)先），側(cè)分支的多少（少的優(yōu)先）。（B）編號：按最低系列原則編號。最低系列原則：使取代基的位置號碼盡可能小。若有多個取代基，逐個比較，直至比出高底為止。（C）按名稱基本格式寫出全名。*5命名步驟1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系（A）確定主鏈：*5命名步驟12/27/2022四川文293.命名:中文名稱：2,3,5-三甲基己烷

英文名稱：2,3,5-trimethylhexane實例一2編號:第一行取代基編號為2,4,5;第二行取代基編號為2,3,5;根據(jù)最低系列原則,用第二行編號。1確定主鏈:最長鏈為主鏈。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系3.命名:中文名稱：2,3,5-三301確定主鏈：有兩個等長的最長鏈。比側(cè)鏈數(shù):一長鏈有四個側(cè)鏈，另一長鏈有二個 側(cè)鏈，多的優(yōu)先。 2編號：第二行取代基編號2,3,4,5;第一行取代基編號 4,5,6,7。根據(jù)最低系列原則,選第二行編號3命名：中文名稱：2,3,5-三甲基-4-丙基辛烷英文名稱：2,3,5-trimethyl-4-n-propyloctane實例二1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系1確定主鏈：有兩個等長的最長鏈。實例二12/27/20311、確定主鏈：有兩根等長的主鏈，側(cè)鏈數(shù)均為三個。一長鏈側(cè)鏈位次為2,4,5;而另一長鏈側(cè)鏈位次為2,4,6,小的優(yōu)先。2、編號：黑色編號側(cè)鏈位次2,4,5;藍色編號側(cè)鏈位次3,4,6。按最底系列原則選黑色編號。3、命名：中文命名:2,5-二甲基-4-異丁基庚烷;或

2,5-二甲基-4-(2-甲丙基)庚烷英文命名:4-isobutyl-2,5-dimethylheptane;或2,5-dimethyl-4-(2-methylpropyl)heptane實例三1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系1、確定主鏈：有兩根等長的主鏈，側(cè)鏈數(shù)均為三個。一長鏈側(cè)鏈321確定主鏈：有兩根等長的最長鏈。側(cè)鏈數(shù)均為5。側(cè)鏈的位次均為3，5，7，9，11。側(cè)鏈的碳原子數(shù)由小到大依次為：1，1，1，2，8多的優(yōu)先1，1，1，1，92編號：第二行編號和第一行編號取代基位次等同(均為3,5,7,9,11)，此時用最底系列原則無法確定選那一種編號，則用下面方法確定編號。中文，讓順序規(guī)則中順序較小的基團位次盡可能小，所以，取第二行字編號。英文，按英文字母順序，讓字母排在前面的基團位次盡可能小，所以取

第一行編號。3命名：中文3,5,9-三甲基-11-乙基-7-(2,4-二甲基己基)十三烷

英文7-(2,4-dimethylhexyl)-3-ethyl-5,9,11-trimethyltridecane實例四1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系1確定主鏈：有兩根等長的最長鏈。側(cè)鏈數(shù)均為5。側(cè)鏈的位次331確定主鏈：有兩根等長的長鏈。兩根長鏈均有兩個側(cè)鏈。側(cè)鏈位次均為4,5。側(cè)鏈的碳原子數(shù)均為3,7。黑字長鏈4位無側(cè)分支，5位有側(cè)分支。綠字長鏈4,5位，側(cè)鏈均有側(cè)分支。側(cè)分支少優(yōu)先。2編號：黑字編號，取代基位置4,5。藍字編號取代基位置7,8。取黑字編號。3命名：中文命名4-丙基-5-(1-異丙基丁基)十一烷

英文命名5-(1-isopropylbutyl)-4-propylundecane實例五1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系1確定主鏈：有兩根等長的長鏈。兩根長鏈均有兩個側(cè)鏈。側(cè)鏈位342.習(xí)慣命名法（也稱普通命名法）（異戊烷）習(xí)慣命名法命名直鏈烷烴時，與系統(tǒng)命名法相同。習(xí)慣命名法命名有支鏈的烷烴時，一般只適合于簡單的烷烴。（正丁烷）（異丁烷）（正戊烷）（新戊烷）1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系2.習(xí)慣命名法（也稱普通命名法）（異戊烷）習(xí)慣命名法命名直35異辛烷異辛烷中的異不符合命名的規(guī)定，是一個特例。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系異辛烷異辛烷中的異不符合命名的規(guī)定，是一個特例。12/27/36二甲基，正丙基，異丙基甲烷甲烷又稱沼氣3.衍生物命名法以甲烷為母體,其它部分都作為取代基來命名.(一般總是選連有烷基最多的碳原子作為甲烷的碳原子)4俗名（通常根據(jù)來源命名）1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系二甲基，正丙基，異丙基甲烷甲烷又稱沼氣3.衍生物命名法以37二、鏈烷烴的異構(gòu)現(xiàn)象構(gòu)象一個已知構(gòu)型的分子，僅由于單鍵的旋轉(zhuǎn)而引起分子中的原子或基團在空間的特定排列形式稱為構(gòu)象。構(gòu)象異構(gòu)體單鍵旋轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生無數(shù)個構(gòu)象，這些構(gòu)象互為構(gòu)象異構(gòu)體（或稱旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體）。一碳架異構(gòu)體

二構(gòu)象異構(gòu)體三旋光異構(gòu)體1/4/2023二、鏈烷烴的異構(gòu)現(xiàn)象構(gòu)象構(gòu)象異構(gòu)38(1)兩面角單鍵旋轉(zhuǎn)時，相鄰碳上的其他鍵會交叉成一定的角度()，稱為兩面角。兩面角為0°時的構(gòu)象為重疊式構(gòu)象。兩面角為60°時的構(gòu)象為交叉式構(gòu)象。兩面角在0-60o之間的構(gòu)象稱為扭曲式構(gòu)象。1.乙烷的構(gòu)象1/4/2023(1)兩面角單鍵旋轉(zhuǎn)時，相鄰碳上的其他鍵會交叉成一定39傘式鋸架式紐曼式交叉式構(gòu)象重疊式構(gòu)象傘式，鋸架式與紐曼式的畫法也適合于其它有機化合物（2）乙烷交叉式構(gòu)象與重疊式構(gòu)象的表示方法1/4/2023傘式鋸架式40（3）乙烷交叉式構(gòu)象與重疊式構(gòu)象的能量分析C-H鍵長C-C鍵長鍵角兩面角兩氫相距110.7pm154pm109.3o60o250pm110.7pm154pm109.3o0o229pm250pm>240pm>229pmE重疊>E交叉

E=12.1KJmol-1每個C-H、C-H重疊的能量約為4KJmol-1當(dāng)二個氫原子的間距少于240pm（即二個氫原子的半徑和）時，氫原子之間會產(chǎn)生排斥力，從而使分子內(nèi)能增高，所以重疊式比交叉式內(nèi)能高。1/4/2023（3）乙烷交叉式構(gòu)象與重疊式構(gòu)象的能量分析C-H鍵長1141（4）乙烷構(gòu)象勢能關(guān)系圖以單鍵的旋轉(zhuǎn)角度為橫坐標(biāo)，以各種構(gòu)象的勢能為縱坐標(biāo)。如果將單鍵旋轉(zhuǎn)360度，就可以畫出一條構(gòu)象的勢能曲線。由勢能曲線與坐標(biāo)共同組成的圖為構(gòu)象的勢能關(guān)系圖。穩(wěn)定構(gòu)象位于勢能曲線谷底的構(gòu)象非鍵連相互作用不直接相連的原子間的排斥力。轉(zhuǎn)動能壘分子由一個穩(wěn)定的交叉式構(gòu)象轉(zhuǎn)為一個不穩(wěn)定的重疊式構(gòu)象所必須的最低能量。（25°時轉(zhuǎn)速達1011次/秒）扭轉(zhuǎn)張力非穩(wěn)定構(gòu)象具有恢復(fù)成穩(wěn)定構(gòu)象的力量；1/4/2023（4）乙烷構(gòu)象勢能關(guān)系圖以單鍵的旋轉(zhuǎn)角度為橫422.正丁烷的構(gòu)象+（1）正丁烷的極限構(gòu)象及符號說明SaPPCC+SC-SC-aC+aC+SP-SP-aP+aPAB+順時針轉(zhuǎn)動-逆時針轉(zhuǎn)動S順（旋轉(zhuǎn)角〈±90o）a反（旋轉(zhuǎn)角〉±90o）P重疊

C

錯_±SP(順疊)±SC(順錯)±aC(反錯)±aP(反疊)1/4/20232.正丁烷的構(gòu)象+（1）正丁烷的極限構(gòu)象及符號說明SaP43能量旋轉(zhuǎn)角4全重疊2，6部分重疊3，5鄰位交叉1=7對位交叉2,4,6是不穩(wěn)定構(gòu)象，1,3,5,7是穩(wěn)定構(gòu)象。1=7是優(yōu)勢構(gòu)象（能量最低的穩(wěn)定構(gòu)象稱為優(yōu)勢構(gòu)象）沿C2-C3鍵軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動能壘22.6kJ·mol-1（2）正丁烷的構(gòu)象勢能關(guān)系圖1/4/2023能量旋轉(zhuǎn)角4全重疊2,4,6是不44構(gòu)象分布在達到平衡狀態(tài)時，各種構(gòu)象在整個構(gòu)象中所占的比例稱為構(gòu)象分布。15%15%70%能量計算C-H，C-H重疊，4kJ/molC-CH3，C-CH3鄰交叉，3.8kJ/molC-CH3，C-CH3重疊，22.6-8=14.6kJ/molC-CH3，C-H

重疊，(14.6-4)/2=5.3kJ/mol（3）正丁烷的構(gòu)象分布和能量計算分子總是傾向于以穩(wěn)定的構(gòu)象形式存在1/4/2023構(gòu)象分布15%15%70%453.丙烷的構(gòu)象ΔE=4+4+5.3=13.3KJ·mol-1交叉式重疊式丙烷只有二種極限構(gòu)象，一種是重疊式構(gòu)象，另一種是交叉式構(gòu)象。二種構(gòu)象的能差13.3kJ·mol-1。1/4/20233.丙烷的構(gòu)象ΔE=4+4+5.3=13.3KJ·mol-46高級烷烴的碳鏈呈鋸齒形由于分子主要以交叉式構(gòu)象的形式存在，所以高級烷烴的碳鏈呈鋸齒形。1/4/2023高級烷烴的碳鏈呈鋸齒形由于分子主要以交叉式構(gòu)474.乙烷衍生物的構(gòu)象分布1，2-二氯乙烷（對位交叉70%）1，2-二溴乙烷（對位交叉84%-91%）1，2-二苯乙烷（對位交叉>90%)乙二醇2-氯乙醇大多數(shù)分子主要以交叉式構(gòu)象的形式存在；在乙二醇和2-氯乙醇分子中，由于可以形成分子內(nèi)氫鍵，主要是以鄰交叉構(gòu)象形式存在。1/4/20234.乙烷衍生物的構(gòu)象分布1，2-二氯乙烷（對位交叉70%48四、烷烴的物理性質(zhì)t外觀：狀態(tài)，顏色，氣味物理常數(shù)：

沸點（b.p.) 熔點（m.p.) 折光率(n) 旋光度[α]λ密度（D）溶解度偶極矩（μ）μ=qd

光譜特征1/4/2023四、烷烴的物理性質(zhì)t外觀：狀態(tài)，49烷烴熔點的特點

（1）隨相對分子質(zhì)量增大而增大。（2）偶數(shù)碳烷烴比奇數(shù)碳烷烴的熔點升高值大 （如右圖）。（3）相對分子質(zhì)量相同的烷烴，叉鏈增多，熔點下降。奇數(shù)碳偶數(shù)碳取決于分子間的作用力和晶格堆積的密集度。1、熔點1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系烷烴熔點的特點奇數(shù)碳偶數(shù)碳取決于分子間的作用力和晶格堆積的50烷烴的密度均小于1（0.424-0.780)偶極矩均為0。烷烴不溶于水，溶于非極性溶劑.沸點大小取決于分子間的作用力

烷烴沸點的特點（1）沸點一般很低（非極性，只有色散力）。（2）隨相對分子質(zhì)量增大而增大（運動能量增大，范德華引力增大）。（3）相對分子質(zhì)量相同、叉鏈多、沸點低。（叉鏈多，分子不易接近）3、密度4、飽和烴的偶極矩5、溶解度2、沸點1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系烷烴的密度均小于1（0.424-0.780)偶極矩均為0。烷51五、鏈烷烴的化學(xué)性質(zhì)總體特點：1.穩(wěn)定

對強酸，強堿，強氧化劑，強還原劑都不發(fā)生反應(yīng)。2.烷烴的多數(shù)反應(yīng)都是通過自由基機理進行的。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系五、鏈烷烴的化學(xué)性質(zhì)總體特點：12/27/2022四川文521）自由基2）自由基反應(yīng)3）過渡態(tài)理論4）烷烴的鹵化1、烷烴的鹵化自由基反應(yīng)1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系1）自由基1、烷烴的鹵化自由基反應(yīng)12/27/2531）自由基

一級碳自由基定義：帶有孤電子的原子或原子團稱為自由基。碳自由基：含有孤電子碳的體系稱為碳自由基。三級碳自由基二級碳自由基自由基的結(jié)構(gòu)特點：有三種可能的結(jié)構(gòu)；（1）剛性角錐體，（2）迅速翻轉(zhuǎn)的角錐體，（3）平面型。如下圖：1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系1）自由基一級碳自由基定義：帶有孤電子的原子或原子團稱54自由基的產(chǎn)生熱均裂產(chǎn)生輻射均裂產(chǎn)生單電子轉(zhuǎn)移的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生光H2O2+Fe2+HO?+HO-+Fe3+RCOO-RCOO?-e-電解1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系自由基的產(chǎn)生熱均裂產(chǎn)生輻射均裂產(chǎn)生單電子轉(zhuǎn)移的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)55自由基的穩(wěn)定性

H=359.8kJ/mol(88kcal/mol)苯甲基自由基稀丙基自由基三級丁基自由基異丙基自由基乙基自由基甲基自由基苯基自由基共價鍵均裂時所需的能量稱為鍵解離能。鍵解離能越小，形成的自由基越穩(wěn)定。均裂1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系自由基的穩(wěn)定性H=359.8kJ/mol(88kcal56兩點說明影響自由基穩(wěn)定性的因素是很多的，如：電子離域，空間阻礙，螯合作用和鄰位原子的性質(zhì)等；碳自由基的最外層為七個電子，反應(yīng)時總要尋找另外的電子來達到八隅體結(jié)構(gòu)，所以是親電的。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系兩點說明影響自由基穩(wěn)定性的因素是很多的，如：電子離域，空間57共性（1）反應(yīng)機理包括鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止三個階段。（2）反應(yīng)必須在光、熱或自由基引發(fā)劑的作用下發(fā)生。（3）溶劑的極性、酸或堿催化劑對反應(yīng)無影響。（4）氧氣是自由基反應(yīng)的抑制劑。定義：由化學(xué)鍵均裂引起的反應(yīng)稱為自由基反應(yīng)。雙自由基2）自由基反應(yīng)單自由基單自由基比雙自由基穩(wěn)定1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系共性（1）反應(yīng)機理包括鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止三個階583）過渡態(tài)理論過渡態(tài)的特點:（1）能量高。（2）極不穩(wěn)定，不能分離得到。（3）舊鍵未完全斷開，新鍵未完全形成。任何一個化學(xué)反應(yīng)都要經(jīng)過一個過渡態(tài)才能完成。=1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系3）過渡態(tài)理論過渡態(tài)的特點:任何一個化學(xué)反應(yīng)都要經(jīng)過一個過59反應(yīng)坐標(biāo)勢能反應(yīng)勢能圖反應(yīng)勢能曲線：圖中表示勢能高低的曲線。反應(yīng)坐標(biāo)：由反應(yīng)物到生成物所經(jīng)過的能量要求最低的途徑。過渡態(tài)：在反應(yīng)物互相接近的反應(yīng)進程中，與勢能最高點相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)稱為過渡態(tài)。活化能：由反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)檫^渡態(tài)所需要的能量。中間體：兩個過渡態(tài)之間的產(chǎn)物稱為中間體。（中間體能分離得到。過渡態(tài)不可分離得到。）Hammond假設(shè)：過渡態(tài)總是與能量相近的分子的結(jié)構(gòu)相近似。反應(yīng)坐標(biāo)勢能1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系反應(yīng)坐標(biāo)勢能反應(yīng)勢能圖反應(yīng)勢能曲線：圖中表示勢能高低的曲線。60鹵代反應(yīng)分子中的原子或基團被鹵原子取代的反應(yīng)稱為鹵代反應(yīng)。4）烷烴的鹵化取代反應(yīng)分子中的原子或基團被其它原子或基團取代的反應(yīng)稱為取代反應(yīng)。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系鹵代反應(yīng)4）烷烴的鹵化取代反應(yīng)12/27/2022四川文理61（1）甲烷的氯化反應(yīng)式反應(yīng)機理（反應(yīng)過程的詳細(xì)描述）鏈引發(fā)鏈增長鏈終止H=7.5KJ/molEa=16.7KJ/molH=-112.9KJ/molEa=8.3KJ/mol1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系（1）甲烷的氯化反應(yīng)式反應(yīng)機理（反應(yīng)過程的詳細(xì)描述）鏈引621第一步反應(yīng)的活化能比較大，是速控步驟。2第二步反應(yīng)利于平衡的移動。3反應(yīng)1吸熱，反應(yīng)2放熱，總反應(yīng)放熱，所以反應(yīng)只需開始時供熱。4過渡態(tài)的結(jié)構(gòu)與中間體（中間體是自由基）相似，所以過渡態(tài)的穩(wěn)定性順序與自由基穩(wěn)定性順序一致。推論：3oH最易被取代，2oH次之，1oH最難被取代。甲烷氯化反應(yīng)勢能圖的分析1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系1第一步反應(yīng)的活化能比較大，是速控步驟。甲烷氯化反應(yīng)勢能圖631該反應(yīng)只適宜工業(yè)生產(chǎn)而不適宜實驗室制備。2該反應(yīng)可以用來制備一氯甲烷或四氯化碳，不適宜制備二氯甲烷和三氯甲烷。3無取代基的環(huán)烷烴的一氯化反應(yīng)也可以用相應(yīng)方法制備，C(CH3)4的一氯化反應(yīng)也能用此方法制備。甲烷氯化反應(yīng)的適用范圍1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系1該反應(yīng)只適宜工業(yè)生產(chǎn)而不適宜實驗室制備。甲烷氯化反應(yīng)的適64X+CH3-HCH3+H-XFClBrI439.3568.2431.8366.1298.3-128.9+7.5+73.2+141H(KJ/mol)Ea(KJ/mol)

+4.2+16.7+75.3>+141總反應(yīng)熱(KJ/moL)：F(-426.8)Cl(-104.6)Br(-30.96)I(53.97)1.氟化反應(yīng)難以控制。2.碘化反應(yīng)一般不用。碘自由基是不活潑的自由基。3.氯化和溴化反應(yīng)常用，氯化比溴化反應(yīng)快5萬倍。（2）甲烷鹵化反應(yīng)的比較1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系X+CH3-HCH3+H-XF43965（3）烷烴氯化反應(yīng)的選擇性V:V=28/6:72/4=1:4

1oH2oH1oHV1oH:V=63/9:37/1=1:5.3

3oH氯化V:V:V=1:4:5.31oH2oH3oH1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系（3）烷烴氯化反應(yīng)的選擇性V:V=663oH2oH1oH

V:V:V=1:82:1600（4）烷烴溴化反應(yīng)的選擇性氯化反應(yīng)和溴化反應(yīng)都有選擇性，但溴化反應(yīng)的選擇性比氯化反應(yīng)高得多。溴化1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系3oH2oH1oHV:V:67

實驗事實和現(xiàn)象實驗反應(yīng)方程式反應(yīng)機理實驗數(shù)據(jù)反應(yīng)勢能圖啟發(fā)和討論指導(dǎo)實驗

從烷烴與鹵素的反應(yīng)可以看出，化學(xué)工作者應(yīng)建立起以實驗為依據(jù)的思維方式。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系實驗事實和現(xiàn)象實驗反應(yīng)方程式反應(yīng)機理實驗數(shù)據(jù)反應(yīng)勢能圖啟發(fā)68

2、氧化---燃燒

烷烴在空氣中燃燒，生成二氧化碳和水，并放出大量的熱能。如：所以烷烴常用作內(nèi)燃機的燃料。

1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系2、氧化---燃燒烷烴在空氣中燃燒，生成二69

3、熱裂反應(yīng)

在高溫及沒有氧氣的條件下使烷烴分子中的C-C鍵和C-H鍵發(fā)生斷裂的反應(yīng)稱為熱裂反應(yīng)。

熱裂化反應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)目的的不同可采用不同的裂化工藝。

1/4/20233、熱裂反應(yīng)在高溫及沒有氧氣的條件下使烷烴分70烷烴的制備

烯烴加氫鹵代烴還原

Wurtz反應(yīng)

1/4/2023烷烴的制備

烯烴加氫12/27/202271烷烴的來源與用途

烷烴的主要來源是石油，以及與石油共存的天然氣。天然氣當(dāng)然只包含揮發(fā)性比較大的烷烴，也就是分子量低的烷烴，主要是甲烷，還有少許乙烷、丙烷和再高級一些的烷烴，其數(shù)量依次降低。

石油的成分見下表1/4/2023烷烴的來源與用途烷烴的主要來源是石油，以及與石油共72石油的成分

餾分蒸餾溫度碳原子數(shù)石油氣石油醚石油英天然汽油、輕石油腦煤油粗柴油潤滑油瀝青或石油焦20℃以下

20～60℃60～100℃40～205℃175～325℃275℃以上不揮發(fā)液體不揮發(fā)固體

C1－C4

C5－C6C6－C7C5－C10和環(huán)烷烴C12－C18和芳烴C12－C13以上連在環(huán)狀結(jié)構(gòu)上長鏈多環(huán)結(jié)構(gòu)

1/4/2023石油的成分餾分蒸餾溫度碳原子數(shù)石油氣20℃以下C1－C473定義：只有一個環(huán)的烷烴稱為單環(huán)烷烴。命名步驟（1）確定母體:沒有取代基的環(huán)烷烴本身就是母體,命名時只須在相應(yīng)的烷烴前加“環(huán)”(英文加cyclo),環(huán)上有取代基的環(huán)烷烴以環(huán)為母體還是以鏈為母體視情況而定.（2）編號要符合最低系列原則（3）確定構(gòu)型帶有兩個或兩個以上取代基時，分子有對稱性。構(gòu)型用順反表示，分子沒有對稱性，構(gòu)型用R、S表示。（4）按名稱的基本格式要求寫出全名5單環(huán)烷烴的命名1/4/2023定義：只有一個環(huán)的烷烴稱為單環(huán)烷烴。命名步驟574實例六乙基環(huán)己烷

ethylcyclohexane2-甲基-4-環(huán)己基己烷4-cyclohexyl-2-methylhexane側(cè)鏈比較簡單,以環(huán)為母體,鏈為取代基,側(cè)鏈比較復(fù)雜,以鏈為母體,環(huán)為取代基。1/4/2023實例六乙基環(huán)己烷2-甲基-4-環(huán)己基己烷751,4-二甲基-2-乙基環(huán)己烷2-ethyl-1,4-dimethylcyclohexane實例七1/4/20231,4-二甲基-2-乙基環(huán)己烷2-ethyl-1,4-di761,3-二甲基-5-乙基環(huán)己烷1-ethyl-3,5-dimethylcyclohexane實例八用最低系列原則無法確定選哪一種編號時,則用下面方法確定編號。中文,讓順序規(guī)則中順序較小的基團位次盡可能小。英文,按英文字母順序,讓字母排在前面的基團位次盡可能小。1/4/20231,3-二甲基-5-乙基環(huán)己烷1-ethyl-3,5-dim77順-1,2-二甲基環(huán)丙烷cis-1,2-dimethylcyclopropane實例九1/4/2023順-1,2-二甲基環(huán)丙烷cis-1,2-dimethylcy78實例十(1R,2R)-1,2-二甲基環(huán)丙烷(1S,2S)-1,2-二甲基環(huán)丙烷(1R,2R)-1,2-dimethylcyclopropane(1S,2S)-1,2-dimethylcyclopropane帶有二個或二個以上取代基時，分子有對稱性，構(gòu)型用順反表示。分子沒有對稱性，構(gòu)型用R,S表示。1/4/2023實例十(1R,2R)-1,2-二甲基環(huán)丙烷(1S,2S)-179(1S,3S)-1-甲基-1-乙基-3-氯-3-溴環(huán)己烷(1S,3S)-1-bromo-1-chloro-3-ethyl-3-methylcyclohexane實例十一1/4/2023(1S,3S)-1-甲基-1-乙基-3-氯-3-溴環(huán)己烷(180r-1,反-5-氯,順-3-環(huán)己二甲酸r-1,tans-5-chloro,cis-3-cyclohexanedioicacid實例十二環(huán)上帶有三個或更多基團時，若用順，反表示構(gòu)型，要選用一個參照基團，通常選1位的基團為參照基團。用r-1表示，放在名稱的最前面。1/4/2023r-1,反-5-氯,順-3-環(huán)己二甲酸實例十二環(huán)上帶有三個或81三橋環(huán)烷烴的命名共用二個或多個碳原子的多環(huán)烷烴為橋環(huán)烷烴1.確定母體烴的名稱：根據(jù)成環(huán)碳原子的數(shù)目而定；2.確定環(huán)數(shù)：環(huán)數(shù)等于把化合物切開成開鏈烴的最少切割次數(shù)；3.確定主環(huán)：碳原子數(shù)最多的環(huán)為主環(huán)；4.確定主橋：主環(huán)內(nèi)最長的橋是主橋，其它的橋是次橋。若最長的橋有二個或多個時，要選擇較對稱地分割主環(huán)的橋為主橋。編號：從主橋的一個橋頭開始編號，沿碳多的一半到另一個橋頭，再編另一半到起點。環(huán)編完后，接著編長橋上的碳原子，再編次橋上的碳原子。確定方括號內(nèi)的數(shù)字，標(biāo)明結(jié)構(gòu)。在方括號內(nèi)，依次寫上主橋二側(cè)的碳原子數(shù)，不包括橋頭碳，先多后少，主橋的碳原子數(shù)，各次橋的碳原子數(shù)。次橋的碳原子數(shù)的右上方要寫上環(huán)與次橋相連的碳原子編號。寫出母體的名稱。“環(huán)數(shù)+帶有數(shù)字的方括號+母體烴名稱”三部分共同組成橋環(huán)烷烴的名稱。1橋環(huán)烷烴的命名步驟1/4/2023三橋環(huán)烷烴的命名共用二個或多個碳原子的多環(huán)烷烴為橋環(huán)烷烴82實例十三主橋(1S,2S,5R,6R)三環(huán)[4.3.2.02;5]十一烷主環(huán)兩半的碳原子數(shù)

次橋上的碳原子數(shù)連接次橋碳原子的編號(1S,2S,5R,6R)-Tricyclo[4.3.2.02,5]undecane次橋主橋上的碳原子數(shù)2命名格式環(huán)數(shù)+帶有數(shù)字的方括號+母體烴名稱1/4/2023實例十三主橋(1S,2S,5R,6R)三環(huán)[4.3.2.083實例十四(2S)-2-甲基二環(huán)[2.2.2]辛烷(2S)-2-methylbicyclo[2.2.2]octane*若環(huán)上有取代基，則取代基的編號，名稱放在母體前。若有多個取代基：中文命名時，取代基的位次按順序規(guī)則由小到大排列；英文命名時，取代基的位次按英文字母排列；*編號的方式若有各種選擇時，要使取代基的號碼盡可能小。*三個環(huán)都是六元環(huán)，無大小之分。此時選取代基多的為主環(huán)。1/4/2023實例十四(2S)-2-甲基二環(huán)[2.2.2]辛烷(2S)-284四、螺環(huán)烷烴的命名單環(huán)之間共用一個碳原子的多環(huán)烷烴為螺環(huán)烷烴。1、螺環(huán)烷烴的命名步驟（1）確定母體烴的名稱：根據(jù)成環(huán)碳原子的數(shù)目確定母體烴的名稱。（2）確定螺數(shù)：根據(jù)螺原子的個數(shù)分為單螺，二螺，三螺等。（3）編號：編號從與端螺原子相鄰的一個碳原子開始，沿多環(huán)的邊使所有的螺原子位號都盡可能小的路徑編號。1/4/2023四、螺環(huán)烷烴的命名單環(huán)之間共用一個碳原子的多環(huán)烷烴為螺環(huán)烷烴85（4）標(biāo)明結(jié)構(gòu)：確定方括號內(nèi)的數(shù)字，順著環(huán)的編號次序，用數(shù)字表明螺原子之間的碳原子數(shù)目，依次寫在方括號內(nèi)。（5）寫出母體的名稱：螺數(shù)、帶有數(shù)字的方括號、母體烴的名稱三部分共同組成母體的名稱；（6）若有取代基，取代基的編號和名稱放在母體前。若有多個取代基，中文命名時，取代基的位次按順序規(guī)則由小到大排列。英文命名時，取代基的位次按英文字母排列。編號的方式若有各種選擇時，要使取代基的號碼盡可能小。1螺環(huán)烷烴的命名步驟1/4/20231螺環(huán)烷烴的命名步驟12/27/202286實例十五(1R,3S,4S,6S,7R)-1,3,7-三甲基-1-乙基二螺[3.1.5.2]十三烷(1R,3S,4S,6S,7R)-1-ethyl-1,3,7-trimethyldispiro[3.1.5.2]tridecane共用的碳原子為螺原子2命名格式螺數(shù)+帶數(shù)字的方括號+母體烴的名稱1/4/2023實例十五(1R,3S,4S,6S,7R)-1,3,7-三甲基87第二章烷烴和環(huán)烷烴

第二章烷烴和環(huán)烷烴1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系第二章烷烴和環(huán)烷烴

第二章烷烴和環(huán)烷烴12/27/88學(xué)習(xí)要求：

1、能正確書寫烷烴的構(gòu)造異構(gòu)體，掌握烷烴的命名原則。2、能用原子軌道雜化理論解釋烷烴中碳原子的構(gòu)型。3、掌握σ鍵的形成、結(jié)構(gòu)特點及特性。4、掌握構(gòu)象式（紐曼式和透視式）的寫法。5、掌握烷烴的物理性質(zhì)（沸點，熔點，溶解度，比重等）存在的規(guī)律性的變化。6、掌握烷烴的氧化，裂化，取代反應(yīng)。7、掌握烷烴的鹵代反應(yīng)、自由基反應(yīng)的條件、歷程及自由基的穩(wěn)定性。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系學(xué)習(xí)要求：12/27/2022四川文理學(xué)院化學(xué)化工系89烴

分子中只有C、H兩種元素的有機化合物叫做烴

1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系烴分子中只有C、H兩種元素的有機化合90

一、烷烴

分子中的碳原子除以碳碳單鍵相連外，碳原子的其他價鍵都為氫原子所飽和的烴叫做烷烴，也叫做飽和烴。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系一、烷烴分子中的碳原子除以碳碳單鍵相連91烷烴的同系列

最簡單的烷烴是甲烷，依次為乙烷、丙烷

、丁烷、戊烷等，它們的分子式、構(gòu)造式如下：

分子式構(gòu)造簡式甲烷CH4CH4乙烷C2H6CH3CH3丙烷C3H8CH3CH2CH3丁烷C4H10CH3CH2CH2CH31/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系烷烴的同系列最簡單的烷烴是甲烷，依次92烷烴的通式

從上述結(jié)構(gòu)式可以看出，鏈烷烴的組成都是相差一個或幾個CH2（亞甲基）而連成碳鏈，碳鏈的兩端各連一個氫原子。故：通式烷烴的為CnH2n+2

。

1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系烷烴的通式從上述結(jié)構(gòu)式可以看出，鏈烷93同系列和同系物

具有同一通式，結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)相似，組成上相差一個或多個CH2的一系列化合物稱為同系列。同系列中的化合物互稱為同系物。由于同系列中同系物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似，其物理性質(zhì)也隨著分之中碳原子數(shù)目的增加而呈規(guī)律性變化，所以掌握了同系列中幾個典型的有代表性的成員的化學(xué)性質(zhì)，就可推知同系列中其他成員的一般化學(xué)性質(zhì)，為研究龐大的有機物提供了方便。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系同系列和同系物具有同一通式，結(jié)構(gòu)和94

烷烴的同分異構(gòu)現(xiàn)象

甲、乙、丙烷只有一種結(jié)合方式，無異構(gòu)現(xiàn)象，從丁烷開始有同分異構(gòu)現(xiàn)象，可由下面方式導(dǎo)出，1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系烷烴的同分異構(gòu)現(xiàn)象甲、乙、丙烷只有95由兩種丁烷可異構(gòu)出三種戊烷

例如：1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系由兩種丁烷可異構(gòu)出三種戊烷例如：12/27/2022四川文96構(gòu)造異構(gòu)現(xiàn)象

分子式相同而構(gòu)造式不同的化合物稱為同分異構(gòu)體，這種現(xiàn)象稱為構(gòu)造異構(gòu)現(xiàn)象。構(gòu)造異構(gòu)現(xiàn)象是有機化學(xué)中普遍存在的異構(gòu)現(xiàn)象的一種，這種異構(gòu)是由于碳鏈的構(gòu)造不同而形成的，故又稱為碳鏈異構(gòu)。隨著碳原子數(shù)目的增多，異構(gòu)體的數(shù)目也增多。

1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系構(gòu)造異構(gòu)現(xiàn)象

分子式相同而構(gòu)造式不同的化合物稱為97烷烴的構(gòu)型

構(gòu)型是指具有一定構(gòu)造的分子中原子在空間的排列狀況。烷烴分子中碳原子為正四面體構(gòu)型。甲烷分子中，碳原子位于正四面體構(gòu)的中心，四個氫原子在四面體的四個頂點上，四個C-H鍵長都為0.109nm，所有建角∠H-C-H都是109.5o。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系烷烴的構(gòu)型

構(gòu)型是指具有一定構(gòu)造的分子中原子在98甲烷的正四面體構(gòu)型

1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系甲烷的正四面體構(gòu)型12/27/2022四川文理學(xué)院化學(xué)化工99碳原子的SP3雜化

碳原子的基態(tài)電子排布是(1s2、2s2、2px1、2py1、2pz)，按未成鍵電子的數(shù)目，碳原子應(yīng)是二價的，但在烷烴分子中碳原子確是四價的，且四個價鍵是完全相同的。為什么烷烴分子中碳原子為四價，且四個價鍵是完全相同的呢？

原因：在有機物分子中碳原子都是以雜化軌道參與成鍵的，在烷烴分子中碳原子是以SP3雜化軌道成鍵的。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系碳原子的SP3雜化碳原子的基態(tài)電子排布是(1s100SP3雜化

1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系SP3雜化12/27/2022四川文理學(xué)院化學(xué)化工系101SP3軌道

雜化后形成四個能量相等的新軌道稱為SP3軌道，這種雜化方式稱為SP3雜化，每一個SP3雜化軌道都含有1/4S成分和3/4P成分。四個SP3軌道對稱的分布在碳原子的四周，對稱軸之間的夾角為109.5o,這樣可使價電子盡可能彼此離得最遠,相互間的斥力最小,有利于成鍵。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系SP3軌道雜化后形成四個能量相等的新軌道稱為SP102SP3軌道示意圖

SP3軌道有方向性，圖形為一頭大，一頭小，示意圖如下：

1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系SP3軌道示意圖SP3軌道有方向性，圖形為一頭103烷烴分子的形成

烷烴分子形成時，碳原子的SP3軌道沿著對稱軸的方向分別與碳的SP3軌道或氫的1S軌道相互重疊成σ鍵。

1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系烷烴分子的形成烷烴分子形成時，碳原子的SP3104σ鍵

成鍵電子云沿鍵軸方向呈圓柱形對稱重疊而形成的鍵叫做σ鍵。

σ鍵的特點：（1）電子云沿鍵軸呈圓柱形對稱分布。（2）可自由旋轉(zhuǎn)而不影響電子云重疊的程度。（3）結(jié)合的較牢固。C-H鍵,鍵能415.3KJ/molC-C鍵,鍵能345.6KJ/mol1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系σ鍵成鍵電子云沿鍵軸方向呈圓柱形對稱重疊而形成105其它烷烴的構(gòu)型

1、碳原子都是以SP3雜化軌道與其他原子形成σ鍵，碳原子都為正四面體構(gòu)型。2、C-C鍵長均為0.154nm,C-H鍵長為0.109nm,,鍵角都接近于109.5°。3、碳鏈一般是曲折地排布在空間，在晶體時碳鏈排列整齊，呈鋸齒狀，在氣、液態(tài)時呈多種曲折排列形式（因σ鍵能自由旋轉(zhuǎn)所致）。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系其它烷烴的構(gòu)型

1、碳原子都是以SP3雜化軌道與其他原子形成106烷烴的構(gòu)型

為了書寫方便，通常都是寫成直鏈形式。

1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系烷烴的構(gòu)型為了書寫方便，通常都是寫成直鏈形式。12/2107二、烷烴的命名

1.系統(tǒng)命名法：IUPAC

(1)直鏈烷烴的命名:含10個碳原子以內(nèi)的直鏈烷烴,從1-10依次用天干名稱甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸加上烷來命名;而含碳原子10個以上的直鏈烷烴,用數(shù)目加上烷來命名。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系二、烷烴的命名

1.系統(tǒng)命名法：IUPAC108*1碳原子的級1oH2oH3oH1oC2oC3oC4oC(伯)(仲)(叔)(季)與一個碳原子相連的碳為一級碳原子；與二個碳原子相連的碳為二級碳原子；與三個碳原子相連的碳為三級碳原子；與四個碳原子相連的碳為四級碳原子。(2)支鏈烷烴的命名1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系*1碳原子的級1oH2oH3oH109正丁基二級丁基異丁基(n)（secors）（iso）甲基乙基正丙基異丙基*2烷基的命名:1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系正丁基二級丁基110

三級戊基三級丁基新戊基（Tertort）（neo）1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系三級戊基三級丁111第一條規(guī)則：將各種取代基的連接原子，按原子序數(shù)的大小排列，原子序數(shù)大的順序在前。若為同位素，則質(zhì)量數(shù)高的順序在前。*3順序規(guī)則不同原子按原子序數(shù)排列同位素按質(zhì)量數(shù)由高到低的順序排列各種原子或取代基按先后次序排列的規(guī)則稱為順序規(guī)則。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系第一條規(guī)則：*3順序規(guī)則不同原子按原子序數(shù)排列同位素按112第二條規(guī)則若多原子基團的第一個連接原子相同，則比較與它相連的其它原子，先比較原子序數(shù)最大的原子，再比較第二大的，依次類推。若第二層次的原子仍相同，則沿取代鏈依次相比，直至比出大小為至。12341/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系第二條規(guī)則1113第三條規(guī)則

含不飽和鍵時排列順序大小的規(guī)則：連有雙鍵或叁鍵的原子可以認(rèn)為連有兩個或三個相同的原子。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系第三條規(guī)則

含不飽和鍵時排列順序大小的規(guī)則：連有雙鍵或叁鍵的114構(gòu)型+取代基+母體R,S;D,L;Z,E;順,反取代基位置號+個數(shù)+名稱(有多個取代基時，中文按順序規(guī)則確定次序，小的在前。英文按英文字母順序排列)官能團位置號+名稱(沒有官能團時不涉及位置號)

iso,neo參加比較

i（異）,n-（正）,sec（二級）,tert（三級）,cis（順）,trans（反）,di（二個）,tri（三個）,tetra（四個）不參加比較。*4有機化合物系統(tǒng)命名的基本格式1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系構(gòu)型+取代基+115（A）確定主鏈：鏈的長短（長的優(yōu)先），側(cè)鏈數(shù)目（多的優(yōu)先),

側(cè)鏈位次大小（小的優(yōu)先），各側(cè)鏈碳原子數(shù)（多的優(yōu)先），側(cè)分支的多少（少的優(yōu)先）。（B）編號：按最低系列原則編號。最低系列原則：使取代基的位置號碼盡可能小。若有多個取代基，逐個比較，直至比出高底為止。（C）按名稱基本格式寫出全名。*5命名步驟1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系（A）確定主鏈：*5命名步驟12/27/2022四川文1163.命名:中文名稱：2,3,5-三甲基己烷

英文名稱：2,3,5-trimethylhexane實例一2編號:第一行取代基編號為2,4,5;第二行取代基編號為2,3,5;根據(jù)最低系列原則,用第二行編號。1確定主鏈:最長鏈為主鏈。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系3.命名:中文名稱：2,3,5-三1171確定主鏈：有兩個等長的最長鏈。比側(cè)鏈數(shù):一長鏈有四個側(cè)鏈，另一長鏈有二個 側(cè)鏈，多的優(yōu)先。 2編號：第二行取代基編號2,3,4,5;第一行取代基編號 4,5,6,7。根據(jù)最低系列原則,選第二行編號3命名：中文名稱：2,3,5-三甲基-4-丙基辛烷英文名稱：2,3,5-trimethyl-4-n-propyloctane實例二1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系1確定主鏈：有兩個等長的最長鏈。實例二12/27/201181、確定主鏈：有兩根等長的主鏈，側(cè)鏈數(shù)均為三個。一長鏈側(cè)鏈位次為2,4,5;而另一長鏈側(cè)鏈位次為2,4,6,小的優(yōu)先。2、編號：黑色編號側(cè)鏈位次2,4,5;藍色編號側(cè)鏈位次3,4,6。按最底系列原則選黑色編號。3、命名：中文命名:2,5-二甲基-4-異丁基庚烷;或

2,5-二甲基-4-(2-甲丙基)庚烷英文命名:4-isobutyl-2,5-dimethylheptane;或2,5-dimethyl-4-(2-methylpropyl)heptane實例三1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系1、確定主鏈：有兩根等長的主鏈，側(cè)鏈數(shù)均為三個。一長鏈側(cè)鏈1191確定主鏈：有兩根等長的最長鏈。側(cè)鏈數(shù)均為5。側(cè)鏈的位次均為3，5，7，9，11。側(cè)鏈的碳原子數(shù)由小到大依次為：1，1，1，2，8多的優(yōu)先1，1，1，1，92編號：第二行編號和第一行編號取代基位次等同(均為3,5,7,9,11)，此時用最底系列原則無法確定選那一種編號，則用下面方法確定編號。中文，讓順序規(guī)則中順序較小的基團位次盡可能小，所以，取第二行字編號。英文，按英文字母順序，讓字母排在前面的基團位次盡可能小，所以取

第一行編號。3命名：中文3,5,9-三甲基-11-乙基-7-(2,4-二甲基己基)十三烷

英文7-(2,4-dimethylhexyl)-3-ethyl-5,9,11-trimethyltridecane實例四1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系1確定主鏈：有兩根等長的最長鏈。側(cè)鏈數(shù)均為5。側(cè)鏈的位次1201確定主鏈：有兩根等長的長鏈。兩根長鏈均有兩個側(cè)鏈。側(cè)鏈位次均為4,5。側(cè)鏈的碳原子數(shù)均為3,7。黑字長鏈4位無側(cè)分支，5位有側(cè)分支。綠字長鏈4,5位，側(cè)鏈均有側(cè)分支。側(cè)分支少優(yōu)先。2編號：黑字編號，取代基位置4,5。藍字編號取代基位置7,8。取黑字編號。3命名：中文命名4-丙基-5-(1-異丙基丁基)十一烷

英文命名5-(1-isopropylbutyl)-4-propylundecane實例五1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系1確定主鏈：有兩根等長的長鏈。兩根長鏈均有兩個側(cè)鏈。側(cè)鏈位1212.習(xí)慣命名法（也稱普通命名法）（異戊烷）習(xí)慣命名法命名直鏈烷烴時，與系統(tǒng)命名法相同。習(xí)慣命名法命名有支鏈的烷烴時，一般只適合于簡單的烷烴。（正丁烷）（異丁烷）（正戊烷）（新戊烷）1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系2.習(xí)慣命名法（也稱普通命名法）（異戊烷）習(xí)慣命名法命名直122異辛烷異辛烷中的異不符合命名的規(guī)定，是一個特例。1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系異辛烷異辛烷中的異不符合命名的規(guī)定，是一個特例。12/27/123二甲基，正丙基，異丙基甲烷甲烷又稱沼氣3.衍生物命名法以甲烷為母體,其它部分都作為取代基來命名.(一般總是選連有烷基最多的碳原子作為甲烷的碳原子)4俗名（通常根據(jù)來源命名）1/4/2023四川文理學(xué)院化學(xué)化工系二甲基，正丙基，異丙基甲烷甲烷又稱沼氣3.衍生物命名法以124二、鏈烷烴的異構(gòu)現(xiàn)象構(gòu)象一個已知構(gòu)型的分子，僅由于單鍵的旋轉(zhuǎn)而引起分子中的原子或基團在空間的特定排列形式稱為構(gòu)象。構(gòu)象異構(gòu)體單鍵旋轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生無數(shù)個構(gòu)象，這些構(gòu)象互為構(gòu)象異構(gòu)體（或稱旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體）。一碳架異構(gòu)體

二構(gòu)象異構(gòu)體三旋光異構(gòu)體1/4/2023二、鏈烷烴的異構(gòu)現(xiàn)象構(gòu)象構(gòu)象異構(gòu)125(1)兩面角單鍵旋轉(zhuǎn)時，相鄰碳上的其他鍵會交叉成一定的角度()，稱為兩面角。兩面角為0°時的構(gòu)象為重疊式構(gòu)象。兩面角為60°時的構(gòu)象為交叉式構(gòu)象。兩面角在0-60o之間的構(gòu)象稱為扭曲式構(gòu)象。1.乙烷的構(gòu)象1/4/2023(1)兩面角單鍵旋轉(zhuǎn)時，相鄰碳上的其他鍵會交叉成一定126傘式鋸架式紐曼式交叉式構(gòu)象重疊式構(gòu)象傘式，鋸架式與紐曼式的畫法也適合于其它有機化合物（2）乙烷交叉式構(gòu)象與重疊式構(gòu)象的表示方法1/4/2023傘式鋸架式127（3）乙烷交叉式構(gòu)象與重疊式構(gòu)象的能量分析C-H鍵長C-C鍵長鍵角兩面角兩氫相距110.7pm154pm109.3o60o250pm110.7pm154pm109.3o0o229pm250pm>240pm>229pmE重疊>E交叉

E=12.1KJmol-1每個C-H、C-H重疊的能量約為4KJmol-1當(dāng)二個氫原子的間距少于240pm（即二個氫原子的半徑和）時，氫原子之間會產(chǎn)生排斥力，從而使分子內(nèi)能增高，所以重疊式比交叉式內(nèi)能高。1/4/2023（3）乙烷交叉式構(gòu)象與重疊式構(gòu)象的能量分析C-H鍵長11128（4）乙烷構(gòu)象勢能關(guān)系圖以單鍵的旋轉(zhuǎn)角度為橫坐標(biāo)，以各種構(gòu)象的勢能為縱坐標(biāo)。如果將單鍵旋轉(zhuǎn)360度，就可以畫出一條構(gòu)象的勢能曲線。由勢能曲線與坐標(biāo)共同組成的圖為構(gòu)象的勢能關(guān)系圖。穩(wěn)定構(gòu)象位于勢能曲線谷底的構(gòu)象非鍵連相互作用不直接相連的原子間的排斥力。轉(zhuǎn)動能壘分子由一個穩(wěn)定的交叉式構(gòu)象轉(zhuǎn)為一個不穩(wěn)定的重疊式構(gòu)象所必須的最低能量。（25°時轉(zhuǎn)速達1011次/秒）扭轉(zhuǎn)張力非穩(wěn)定構(gòu)象具有恢復(fù)成穩(wěn)定構(gòu)象的力量；1/4/2023（4）乙烷構(gòu)象勢能關(guān)系圖以單鍵的旋轉(zhuǎn)角度為橫1292.正丁烷的構(gòu)象+（1）正丁烷的極限構(gòu)象及符號說明SaPPCC+SC-SC-aC+aC+SP-SP-aP+aPAB+順時針轉(zhuǎn)動-逆時針轉(zhuǎn)動S順（旋轉(zhuǎn)角〈±90o）a反（旋轉(zhuǎn)角〉±90o）P重疊

C

錯_±SP(順疊)±SC(順錯)±aC(反錯)±aP(反疊)1/4/20232.正丁烷的構(gòu)象+（1）正丁烷的極限構(gòu)象及符號說明SaP130能量旋轉(zhuǎn)角4全重疊2，6部分重疊3，5鄰位交叉1=7對位交叉2,4,6是不穩(wěn)定構(gòu)象，1,3,5,7是穩(wěn)定構(gòu)象。1=7是優(yōu)勢構(gòu)象（能量最低的穩(wěn)定構(gòu)象稱為優(yōu)勢構(gòu)象）沿C2-C3鍵軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動能壘22.6kJ·mol-1（2）正丁烷的構(gòu)象勢能關(guān)系圖1/4/2023能量旋轉(zhuǎn)角4全重疊2,4,6是不131構(gòu)象分布在達到平衡狀態(tài)時，各種構(gòu)象在整個構(gòu)象中所占的比例稱為構(gòu)象分布。15%15%70%能