有機(jī)化學(xué)第2章烷烴

第二章烷烴

§2-1烷烴的通式、構(gòu)造異構(gòu)和命名§2-2烷烴的結(jié)構(gòu)§2-3烷烴的構(gòu)象§2-4烷烴的物理性質(zhì)§2-5烷烴的化學(xué)性質(zhì)§2-6烷烴的來源知識技能教學(xué)目標(biāo)過程方法感受烷烴的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、有機(jī)物的成鍵特點(diǎn)從實(shí)物模型轉(zhuǎn)化為學(xué)生頭腦中的思維模型。通過學(xué)習(xí)同分異構(gòu)體，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力。情感態(tài)度1、從有機(jī)物種類繁多，體驗(yàn)物質(zhì)世界的多樣化；2、認(rèn)識物質(zhì)結(jié)構(gòu)，理解本質(zhì)結(jié)構(gòu)與化學(xué)現(xiàn)象的內(nèi)在關(guān)系。了解烴基、烷基、同系物、同分異構(gòu)體等基本概念；掌握烷烴的系統(tǒng)命名；了解烷烴的化學(xué)性質(zhì)第一節(jié)烷烴的通式、構(gòu)造異構(gòu)和命名烴的定義分子中只含有C、H兩種元素的有機(jī)化合物叫碳?xì)浠衔?，簡稱烴.+=烴tīngq火氣àn烴字的由來：丙烷

C3H8丁烷

C4H10戊烷

C5H12CH3CH2CH3CH3(CH2)2CH3CH3(CH2)3CH3CH4CH3CH3甲烷

CH4乙烷

C2H6名稱分子式構(gòu)造式構(gòu)造式的簡寫式碳原子間都以C-C鍵相連、其余都是C-H鍵；C原子都形成4個(gè)共價(jià)單鍵。烷烴的通式可寫為:CnH2n+2

烷烴的通式CnH2n+2,直鏈烴的通式可寫為:

H-(-CH2-)n-H同系列通式相同、結(jié)構(gòu)相似，組成上相差一個(gè)或多個(gè)CH2的一系列化合物。同系列中的各化合物互稱同系物。同系列相鄰的兩個(gè)分子式的差值CH2稱為系差。同系物下列是同系物的有()CH3CH2CH2CH3CH3CH(CH3)CH3CH3CH3CH3CH=CH2CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3ABCDCH3CH(CH3)CH3CH2CH2CH2D課堂練習(xí)同分異構(gòu)體的書寫例：寫出C5H12的同分異構(gòu)體。步驟：①寫出碳原子依次相連（最長碳鏈）的分子結(jié)構(gòu)簡式。

②逐一縮短碳鏈（支鏈數(shù)依次增加）支鏈位置由里向外變化。

CH3-CH-CH2-CH3CH3

CH3CH3-C-CH3CH3書寫規(guī)則：主鏈由長到短，支鏈由繁到簡；支鏈位置由里向外,由鄰到間。CH3-CH2-CH2-CH2-CH3碳原子數(shù)同分異構(gòu)體數(shù)112131425365798189351075111591235513802141858161035920366319烷烴分子中，隨著碳原子數(shù)的增加，烷烴的構(gòu)造異構(gòu)體的數(shù)目也越多.123456789C1、C6、C7、C8、C9

C3、C5

—C4—C2

—伯碳原子、一級碳原子、

1°仲碳原子、二級碳原子、2°

叔碳原子、三級碳原子、3°

季碳原子、四級碳原子、4°

CCH3CH3CH2CHCH3CH2CH3CH3烷烴中碳原子的分類:C1—C2

—C3、C4、C5

—C6、C7

—C8—C9—4°3°2°1°2°1°CHCH2CH2CH2CH2CH3CH3CCH3123456789骨架式試指出各碳原子的類型問題?烴基：烴分子中去掉一個(gè)氫原子后剩下的基團(tuán)CH3-

甲基

CH3CH2-

乙基CH3CH2CH2-

正丙基

異丙基正丁基仲丁基CH3CH2CH2CH2-異丁基叔丁基

亞甲基

亞乙基

次甲基次乙基烷烴的命名常用的命名法

習(xí)慣命名法系統(tǒng)命名法衍生物命名法根據(jù)分子中碳原子數(shù)目稱為“某烷”。n≤10時(shí)，以“甲、乙、丙、丁……壬、癸”來表示碳原子的數(shù)目n>10時(shí)，用小寫中文數(shù)字表示碳原子的數(shù)目用正、異、新表示同分異構(gòu)體。（一）習(xí)慣命名法例：CH3CH2CH2CH2CH2CH3

正己烷n-己烷n-hexane異己烷isohexane正

n-

異iso-CH3CHCH2CH2CH3CH3新

neo-

CH3CCH3CH3CH2CH3新己烷neohexane中國化學(xué)學(xué)會根據(jù)國際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會（IUPAC）制定的有機(jī)化合物命名原則，再結(jié)合我國漢字的特點(diǎn)而制定的（三）系統(tǒng)命名法（IUPAC）系統(tǒng)命名原則：（1）選主鏈（選母體）；（2）主鏈的編號；（3）書寫化合物名稱。直鏈烷烴：和普通命名法相同。支鏈烷烴：可將其看作直鏈烷烴的取代衍生物

選擇碳原子數(shù)最多的碳鏈為主鏈，支鏈當(dāng)成取代基選擇主鏈，確定母體分子中有兩條以上等長碳鏈時(shí)，選擇支鏈多的一條為主鏈

從最接近取代基的一端開始編號主鏈碳原子編號，確定取代基位次若第一個(gè)支鏈的位置相同，則依次比較第二、第三個(gè)支鏈的位置，以取代基的系列編號最小（最低系列原則）為原則。如支鏈上還有取代基，則從主鏈相連的碳原子開始，將支鏈的碳原子依次編號，支鏈上取代基的位置就由這個(gè)編號所得的位號表示，把這個(gè)取代基的位號寫在支鏈位號的后面和支鏈名稱的前面A將支鏈（取代基）寫在主鏈名稱的前面B取代基按“次序規(guī)則”小的基團(tuán)優(yōu)先列出C相同基團(tuán)合并寫出，位置用2，3……標(biāo)出,取代基數(shù)目用二,三……標(biāo)出。D表示位置的數(shù)字間要用逗號隔開，位次和取代基名稱之間要用“-”隔開。E如果支鏈上還有取代基時(shí)，則必須從與主鏈相連接的碳原子開始，給支鏈上的碳原子編號。然后補(bǔ)充支鏈上烷基的位次、名稱及數(shù)目。烷烴名字的寫出次序規(guī)則①將單原子取代基按原子序數(shù)大小排列，原子序數(shù)大的順序大，原子序數(shù)小的順序小

I＞Br＞Cl＞S＞P＞O＞N＞C＞D＞H②若多原子基團(tuán)的第一個(gè)原子相同，比較與它相連的其它原子，依次外推，按原子序數(shù)排列。CH3CH2-＞CH3-（CH3)3C-＞CH3CH2CH(CH3)-＞(CH3)2CHCH2-＞CH3CH2CH2CH2-叔丁基仲丁基異丁基正丁基③含有雙鍵和叁鍵的基團(tuán)，可以認(rèn)為連有兩個(gè)或叁個(gè)相同的原子。課堂習(xí)題：1.對下列烷烴進(jìn)行命名3,3,5-三甲基庚烷2，4-二甲基-4-乙基已烷2.指出下列兩化合物的命名不正確的地方并重新命名2，4-二甲基-6-乙基庚烷4-乙基-5,5-二甲基戊烷CH3CHCH2CH2CHCH3CH3CH3(CH3CH2)2CHCH3CH3CH3CH3－CH－CH－C－CH3C2H5CH3CH3－C－CH3CH3－CH－CH3CH3－CH－CH32,5-二甲基己烷3-甲基戊烷2,2,4–三甲基–3–乙基戊烷2,3,3,4–四甲基戊烷請用系統(tǒng)命名法給以下烷烴命名：第二節(jié)烷烴的結(jié)構(gòu)甲烷的球棒模型甲烷分子之中，碳原子位于正四面體構(gòu)的中心，四個(gè)氫原子在四面體的四個(gè)頂點(diǎn)上，四個(gè)C-H鍵長都為0.109nm，所有鍵角∠H-C-H都是109.5o甲烷的正四面體構(gòu)型

sp3雜化軌道一個(gè)s軌道與三個(gè)p軌道形成四個(gè)sp3雜化軌道“混合后均分”

:1/4s成份和3/4p成份。雜化就是由若干個(gè)不同類型的原子軌道混合起來，重新組合成數(shù)目相等的、能量相同的新軌道的過程。C的電子構(gòu)型：1S22S22P21個(gè)SP3雜化軌道形狀

sp3雜化軌道的特點(diǎn)：具有更強(qiáng)的方向性，能更有效地與別的原子軌道重疊形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵。sp3雜化軌道的空間取向是指向正四面體的頂點(diǎn)。sp3雜化軌道夾角是109.5o，使四個(gè)鍵角之間盡可能的遠(yuǎn)離。形成烷烴分子時(shí)，H原子的s軌道與碳原子的sp3

雜化軌道沿對稱軸方向“頭碰頭”地形成了σ鍵。σ鍵的特點(diǎn)：重疊程度大，不容易斷裂，性質(zhì)不活潑；能圍繞其對稱軸進(jìn)行自由旋轉(zhuǎn)。第三節(jié)烷烴的構(gòu)象構(gòu)象：單鍵可以“自由”旋轉(zhuǎn)，使分子中原子或基團(tuán)

在空間產(chǎn)生不同的排列。傘形式紐曼投影式表示前碳表示后碳鋸架式；透視式紐曼投影式重疊式構(gòu)象交叉式構(gòu)象重疊式構(gòu)象交叉式構(gòu)象透視式乙烷的構(gòu)象交叉式：能量最低，穩(wěn)定性最大重疊式：能量最高，穩(wěn)定性最小12.6kJ/mol重疊式重疊式交叉式交叉式交叉式丁烷的構(gòu)象穩(wěn)定性：對位交叉式>鄰位交叉式>部分重疊式>全重疊式第四節(jié)烷烴的物理性質(zhì)1、狀態(tài)：常溫常壓下，C1~C4直鏈烷烴是氣體，C5~C16是液體，C17及以上是固體2、熔沸點(diǎn)：隨碳原子數(shù)（分子量）的增大而升高直鏈異構(gòu)體的熔沸點(diǎn)最高，支鏈越多，熔沸點(diǎn)越低3．密度：有機(jī)化合物中密度最?。ㄐ∮?）

隨分子量的增大，烷烴的密度也逐漸增大。4．溶解度：不溶于水，易溶于非極性的或弱極性的有機(jī)溶劑中5.折射率：隨碳原子數(shù)（分子量）的增加而增大烷烴的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。一般條件下，與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑、強(qiáng)還原劑及金屬鈉等都不起反應(yīng)，或反應(yīng)速度極慢。原因：（1）共價(jià)鍵都為σ鍵，鍵能大（2）分子中的共價(jià)鍵不易極化（電負(fù)性差別小C2.5，H2.2）但穩(wěn)定性是相對的、有條件的，在一定條件下（如高溫、高壓、光照、催化劑），烷烴也能起一些化學(xué)反應(yīng)。第五節(jié)烷烴的化學(xué)性質(zhì)鹵代反應(yīng)烷烴分子中氫原子被鹵原子取代的反應(yīng)鹵素反應(yīng)的活性次序?yàn)椋篎2>Cl2>Br2>I2烷烴鹵代反應(yīng)一般指氯代和溴代（氟代劇烈-爆炸性反應(yīng)；碘代很難直接發(fā)生）在紫外光漫射或高溫下，甲烷易與氯、溴發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)較難停留在一元階段，一氯甲烷還會繼續(xù)發(fā)生氯化反應(yīng)，生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳。若控制一定的反應(yīng)條件和原料的用量比，可得其中一種氯代烷為主要的產(chǎn)物。甲烷：氯氣=10：1（400~450℃時(shí)）CH3Cl占98%=1：4（400℃時(shí)）主要為CCl4其他烷烴的氯代反應(yīng)產(chǎn)物更為復(fù)雜，因氯可取代不同碳原子上的氫，得到各種一氯代或多氯代產(chǎn)物。例如：分子中，有六個(gè)等價(jià)伯氫、兩個(gè)等價(jià)仲氫，若氫的活性一樣，則兩種一氯代烴的產(chǎn)率，理論上為6：2=3：1，但實(shí)際上為43：57=1：1.33。這說明在室溫氯代時(shí)，各類氫的反應(yīng)活性是不一樣的。同理可求得叔氫的相對反應(yīng)活性：

氫的相對活性=產(chǎn)物的數(shù)量÷被取代的等價(jià)氫的個(gè)數(shù)。烷烴中氫原子的活性順序：叔氫原子>仲氫原子>伯氫原子

（1）Cl︰Cl光或熱

2Cl?氯自由基（3）CH3?+Cl2CH3Cl+Cl?（2）Cl?

+CH4CH3?+HCl每一步都產(chǎn)生一個(gè)新自由基——鏈反應(yīng)鏈引發(fā)鏈增長

反復(fù)進(jìn)行（5）CH2Cl?

+Cl2CH2Cl2+Cl?（4）Cl?

+CH3Cl

CH2Cl?+HCl自由基之間相互碰撞鏈終止Cl?+CH3?Cl?+Cl?CH3?+CH3?Cl2CH3ClCH3CH3CH3︰H光或熱CH3?+H?？Cl?+CH4CH3Cl+H?？鹵代反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理注意（1）生成烷基自由基的一步較困難，此步?jīng)Q定整個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)速度。（2）所有烷烴的鹵代均是按自由基連鎖反應(yīng)機(jī)理發(fā)生的；均要經(jīng)過鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止三個(gè)階段。（3）三個(gè)階段是對一個(gè)基元反應(yīng)而言，而不是對整個(gè)體系，對整個(gè)體系而言三個(gè)階段可共存。（4）一切有利于自由基產(chǎn)生和傳遞的因素都有利于反應(yīng)的進(jìn)行。1、燃燒（1）完全燃燒：生成CO2和H2O

可用燃燒來測定烷烴中的C、H含量。（2）不完全燃燒：會產(chǎn)生有毒的CO等，是汽車尾氣所造成的空氣