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)烷烴的化學性質(zhì)

烷烴：指由碳和氫兩種元素組成的飽和、開鏈有機化合物。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：

-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)國際純化學與應用化學聯(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：當具有相同長度的鏈可作為主鏈時，則應選擇具有支鏈數(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（阿拉伯數(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)：單一純凈的有機化合物在一定的條件下其物理性質(zhì)為一固定值。t

有機化合物的物理性質(zhì)：物態(tài)、熔點(mp)、沸點(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沸點直鏈烷烴的沸點隨相對分子質(zhì)量的增加而升高。當C原子數(shù)相同時，含支鏈越多的烷烴，相應的沸點越低。沸點/℃36.127.99.5沸點與分子間的作用力——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，其沸點隨之升高。1.5.2熔點(mp)

直鏈烷烴的熔點隨分子質(zhì)量的增加而增加。一般含偶數(shù)碳原子烷烴的熔點通常比含奇數(shù)碳原子烷烴的熔點升高較多。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，易溶于有機溶劑。1.6

烷烴的化學性質(zhì)C-CC-H不活潑1.6.1自由基取代反應飽和烴分子中的氫原子被其它原子或基團所取代的反應——取代反應。通過自由基取代H原子的反應——自由基取代反應。(1)鹵化反應(halogenation)：在光、高溫或催化劑作用下，烷烴與鹵素分子反應，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)鹵化的反應機理反應機理是化學反應所經(jīng)歷的途徑或過程。烷烴鹵化反應是自由基反應的機理。光或熱的作用下，分子發(fā)生均裂，分解為2個