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1、1,第二章 飽和脂肪烴,Organic Chemistry,教材:(第二版） 趙建莊 張金桐主編 高等教育出版社,2,(1)開鏈烴(鏈烴),又叫脂肪烴. 可分為:烷烴 、烯烴 、二烯烴 、炔烴等(2)閉鏈烴(環(huán)烴). 又分為:脂環(huán)烴和芳香烴兩類.,烷烴 (Alkane ),(一) 烴的定義,(二) 烴的分類:,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.,3,是飽和烴,由于石蠟是烷烴的混合物,故烷烴也稱石蠟烴.例如:甲烷,乙烷,丙烷,丁烷(正丁烷,異丁烷),戊烷 (正戊烷,異戊烷,新戊烷).,2.1烷烴的通式,同系列和構(gòu)造異構(gòu),(1)烷烴,名稱 分子式 構(gòu)造式 構(gòu)造式的簡寫式

2、,CH4,CH3CH3,甲烷 CH4,乙烷 C2H6,4,名稱 分子式 構(gòu)造式 構(gòu)造式的簡寫式,丙烷 C3H8,丁烷 C4H10,戊烷 C5H12,CH3CH2CH3,CH3(CH2)2CH3,CH3(CH2)3CH3,5,甲基: -Methyl,6,直鏈烷烴分子中，一個或幾個-CH2-基團(tuán)（亞甲基）連成碳鏈，碳鏈的兩端再連有兩個氫原子，因此直鏈烷烴的通式可寫為: H-(-CH2-)n-H 或： CnH2n+2,(2)烷烴的通式,乙烷可看成甲烷的一個氫原子被甲基-CH3取代； 丙烷可看成乙烷上的一個H被甲基-CH3取代; 丁烷可看成丙烷的一個H被甲基 -CH3 取代：,7,由于分子式相同,但它

3、們的構(gòu)造不同(分子中各原子相連的方式和次序不同). 又叫構(gòu)造異構(gòu)體。它們是兩種不同的化合物.物理性質(zhì)一定的差異. 直鏈烴的沸點比帶有支鏈的構(gòu)造異構(gòu)體的高.如：正丁烷的沸點：- 0.5，熔點：- 138.3， 異丁烷的沸點：- 11.7，熔點：- 159.4，,同分異構(gòu)體,8,戊烷可看成是正丁烷和異丁烷上的一個 H被甲基-CH3 取代的產(chǎn)物: (正戊烷,異戊烷,新戊烷).,9,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.庚烷C7H16有9個構(gòu)造異構(gòu)體,辛烷C8H18有18個.,烷烴的通式 CnH2n+2, 直鏈烴的通式可寫為: H-(-CH2-)n-H同系物在組成上相差一個或多個 CH2,

4、且結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似的一系列化合物稱為同系列.同系列中的各化合物互稱同系物. 系差同系列相鄰的兩個分子式的差值 CH2 稱為系差.,(3)同系物,10,伯碳原子(第一碳原子),用“1”表示； 仲碳原子(第二碳原子),用“2”表示； 叔碳原子(第三碳原子),用“3”表示； 季碳原子(第四碳原子),用“4”表示。,(4)烷烴中碳原子的分類:,與伯,仲,叔碳原子相連的H原子,分別稱為 伯,仲,叔H原子,如：,11,伯碳原子(第一碳原子) 仲碳原子(第二碳原子) 叔碳原子(第三碳原子) 季碳原子,12,四類碳原子，三類氫原子。,13,烷烴去掉一個氫原子后的原子團(tuán).常用R-，或(CnH2n+1-)表示,所以

5、烷烴又可用通式RH表示. :對去掉一個直鏈烷烴末端氫原子所得的原 子團(tuán).命名時“正”字常用n-代表.甲基,乙基; 正丙基CH3CH2CH2-: n-丙基 :去掉一個仲氫原子所得的烷基. 用“sec-”表示. CH3CH2CH- , sec-丁基 CH3,(5)烷基,正烷基,仲烷基,仲丁基,14,而 CH3CH(CH2) n- (n0) 型的烷基叫異烷基 CH3 用“iso-”表示.iso-丙基(異丙基 ) (CH3)2CH- 異丁基 (CH3)2CHCH2- iso-戊基(異戊基 ) CH3CHCH2CH2- CH3 去掉一個叔氫原子所得的烷基. 用“t-”或“tert-”表示. CH3叔丁基

6、: CH3-C- t-丁基 CH3,異烷基:,叔烷基:,15,CH3 CH3-CH2-C- t-戊基 CH3 CH3 CH3-C-CH2- CH3,叔戊基:,新戊基:,此外 還有“亞”某基，“次”某基。,16,烷基（Alkyl）烷烴分子中從形式上消除一個氫的部分，通常用 R- 表示，英文 用 “ yl ” 替代 “ ane ”Methane Methyl CH3- Me Ethane Ethyl CH3CH2- Et n-Propane n-Propyl CH3CH2CH2- n-Pro CH3CH2CH3 isopropyl (CH3)2CH- i-Pron-Butane n-Butyl C

7、H3CH2CH2CH2- n-BuCH3CH2CH2CH3 sec-Butyl CH3CH2CHCH3 sec-Buiso-Butane iso-Butyl (CH3)2CHCH2- i-Bu (CH3)2CHCH3 tert-Butyl (CH3)3C- tert-Bu,部分烷基的英文表示：,17,Et乙基；Pr丙基；i-Pr異丙基；n-Bu正丁基t-Bu叔丁基（三級丁基）；Me甲基；Ar芳基Ph苯基；Ac乙?；籖烷基,常用基團(tuán)的英文簡寫,18,最早根據(jù)碳原子數(shù)命名：甲烷,乙烷,丙烷. 支鏈烷（異構(gòu)體） CH3 CH3CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CHCH2CH3 CH3-C-CH

8、3 CH3 正戊烷 異戊烷 新戊烷,2.2 烷烴的命名,一. 普通命名法,19,H H CH3 CH3-C-CH3 CH3-C-CH2CH3 CH3-C-CH3 CH3 CH3 CH3 異丁烷 異戊烷 新戊烷 三甲基甲烷 二甲基乙基甲烷 四甲基甲烷,二、衍生物命名法,三. 系統(tǒng)命名法(IUPAC),(1) 直鏈烷烴按碳原子數(shù)命名 10以內(nèi)：依次用天干:甲乙丙丁戊己庚辛壬癸(gui) . 10以上：用中文數(shù)字:十一.烷.,20,把構(gòu)造式中連續(xù)的最長碳鏈-作為母體稱為某烷.若最長碳鏈不止一條,選擇其中含較多支鏈的為主鏈.,最長連續(xù)碳鏈有八個碳原子,該化合物母體的名稱為辛烷,選擇主鏈,(2)帶有支鏈

9、的烷烴,例1：,21,例2：,六個碳的主鏈上有四個取代基 六個碳的主鏈上有兩個取代基,22,按最接近取帶基的一端開始將主鏈碳原子用阿拉伯?dāng)?shù)字1,2,3.編號. (使取代基的位次最小),帶有支鏈的烷烴編號:,編號正確 編號不正確,23,從最接近取代基的一端開始。,1 2 3 4 5 6 7 編號正確 CH3-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH3 7 CH3 CH2-CH3 1 編號錯誤,支鏈的位置都相同時，則從較簡單的一端開始編號。,24,a:把它們在母鏈上的位次作為取代基的前綴，2-甲基.b:有不同取代基時,取代基按“次序規(guī)則”排列,小的基團(tuán)先列出,大的基團(tuán)為較優(yōu)基團(tuán)后列出。c:相同的取

10、代基合并，但應(yīng)在基團(tuán)名稱之前寫明位次和數(shù)目，數(shù)目用二，三，四.表示.d:位次數(shù)字之間須用逗號“,”隔開，位次與基名之間需用短線“-”相隔。最后一個基名和母體名稱直接相連。,命名取代基(1):,25,“次序規(guī)則”是用來決定不同原子或原子團(tuán)相互排列順序的規(guī)則，其主要內(nèi)容如下：a. 將各種取代基與主鏈直接相連的原子按其原子序數(shù)大小排列，大者為“較優(yōu)”基團(tuán)。若為同位素，則質(zhì)量高的定為“較優(yōu)”基團(tuán)。孤電子對排在最后。例如：I Br Cl S F O N C D H 孤電子對,26,b. 若各取代基的第一個原子相同，則比較與它直接相連的其它幾個原子，比較時，按原子序數(shù)排列。先比較最大的，若仍相同，再依次比

11、較居中的、最小的；若仍相同，則沿取代鏈逐次比較，直到找出較優(yōu)基團(tuán)。例如，下列基團(tuán)排列順序為：,27,C（C、H、H） C（C、C、H）,28,c. 含有雙鍵和三鍵的基團(tuán)，可以認(rèn)為連有兩個或三個相同的原子。例如：,29,命名取代基(2):,取代基: 3-甲基 5-乙基,取代基: 2,5-二甲基 3,4-二乙基,30,CH2CH3CH3CHCH2CHCH2CH3 3-甲基-5-乙基辛烷 CH2CH2CH3 (注意編號) CH3CH2CH -CHCH2CH3 CH3-CH CHCH3 2,5-二甲基-3,4-二乙基己烷 CH3 CH3 (注意主鏈),1,1,例1:,例2:,31,CH3CH-CHCH

12、2CHCH2CH3 CH3 CH3 CH2 CH-CH3 CH3 2,3,7-三甲基-5-乙基辛烷,例3:,32,烷烴的命名口訣：,最長碳鏈、最小定位、同基合并、由簡到繁。,33,此外，如果烷烴結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，支鏈也要編號時，則從與主鏈相連的碳原子開始給支鏈編號（可以用帶撇數(shù)字標(biāo)明），把支鏈上取代基的位置、個數(shù)及名稱寫在支鏈名稱前，一并放在括號內(nèi)。例：,34,3-甲基-4-異丙基-6-(1，2-二甲基丙基)癸烷 3-methyl-4-isopropyl-6-(1，2-dimethylpropyl)decane,35,2.3 烷烴的結(jié)構(gòu),(1) 甲烷的結(jié)構(gòu)和 sp3雜化軌道,甲烷的球棒模型,Stu

13、art模型,36,sp3雜化軌道,一個s軌道與三個p軌道形成四個sp3雜化軌道,37,凡是成鍵電子云對鍵軸呈圓柱形對稱的鍵均稱為 鍵.以 鍵相連的兩個原子可以相對旋轉(zhuǎn)而不影響電子云的分布.,鍵,甲烷的四個C-H 鍵,38,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。,因此鍵的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。,39,乙烷分子中C-C鍵(C-H鍵用直線表示),(2)其它烷烴的結(jié)構(gòu),乙烷的C- C 鍵,Stuart模型,40,其他烷烴：據(jù)測定，除乙烷外，烷烴分子的碳鏈并不排布在一條直線上，而是曲折地排布在空間。這是烷烴碳原子的四面體結(jié)溝所決定的。

14、如丁烷的結(jié)構(gòu)：,烷烴分子中各原子之間都以鍵相連接的，所以兩個碳原子可以相對旋轉(zhuǎn)，形成了不同的空間排布。實際上，在室溫下烷烴（液態(tài)）的各種不同排布方式經(jīng)常不斷地互相轉(zhuǎn)變著。,丁烷的球棒模型,41,軌道的形狀：,42,在其它烷烴分子中，C原子都是采用SP3雜化。,43,為了方便，只要寫出鋸齒形骨架,用鋸齒形線的角(120)及其端點代表碳原子.不寫出每個碳上所連的氫原子.但其它原子必須寫出.,注意:鍵線式書寫烷烴的分子結(jié)構(gòu):,44,2.4 烷烴的構(gòu)象,1. 乙烷的構(gòu)象,(1) 球棒模型（一）,乙烷的交叉式構(gòu)象,45,(1) 球棒模型（二）,乙烷的重疊式構(gòu)象,重疊式、交叉式構(gòu)象比較,46,(3)紐曼投

15、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,(2)透視式表示乙烷的構(gòu)象,47,乙烷分子各種構(gòu)象的能量曲線,12.6kJ/mol,48,丁烷的結(jié)構(gòu)（模型）,2.丁烷的構(gòu)象,49,為主,2.丁烷的構(gòu)象,50,丁烷C(2)-C(3)鍵旋轉(zhuǎn)引起的各構(gòu)象的能量變化,51,丁烷C(2)-C(3)鍵旋轉(zhuǎn)引起的各構(gòu)象的能量變化,52,直鏈烷烴 隨著烷烴相對分子量的增加，分子間的作用力也增加，其沸點也相應(yīng)增高。,2.5 烷烴的物理性質(zhì),(1)沸點（直鏈烷烴）,53,(1-2)沸點（帶支鏈的烷烴） 同數(shù)碳原子的構(gòu)造異構(gòu)體中支鏈增多，則分子趨向球形，使分子不能像正烷烴那樣接近，分子間作用力也就減弱，所以在

16、較低的溫度下，就可以克服分子間引力而沸騰。,同數(shù)碳原子的構(gòu)造異構(gòu)體中，分子的支鏈越多，則沸點越低。,例如： 正丁烷的沸點：- 0.5 異丁烷的沸點：- 11.7,54,基本上隨分子量 的增加而增加。（奇數(shù)和偶數(shù)碳） 烷烴的熔點變化： 是因為晶體分子 間的作用力不僅 取決于分子的大 小，也取決于他們在晶格中的排列。 例: (正戊烷-129.8 ,異戊烷-159.9 ,新戊烷-16.8 ),(2)熔點,直鏈烷烴的熔點與分子中所含碳原子數(shù)目的關(guān)系,分子的對稱性增加，它們在晶格中的排列越緊密，熔點也越高。,55,(3)相對密度: 隨著相對分子量的增加而有所增加,最后接近0.8左右. 作用力隨著分子質(zhì)量的增加而增加，使分子間的距離相對地減少的緣故。,56, 當(dāng)溶劑分子之間的吸引力和溶質(zhì)分子之間，以及溶劑分子與溶質(zhì)分子之間的相互吸引力相近時，溶解容易進(jìn)行。,氯化鈉的溶劑比,烷烴不溶于水，而易溶于四氯化碳“結(jié)構(gòu)相似者相溶”,(4)溶解度,57,比較下列各物質(zhì)的沸點高低？,2，3-二甲基丁烷 B. 2-甲基戊烷C. 正戊烷 D. 正已烷,D B A C,58,烷烴為不活潑有機(jī)物。石油醚（C5C6的烷烴