第二章 烷 烃教材,徐寿昌 主编 高等教育出版社有机化学 Organic Chemistry
作业（ P39）
1 (1,3,5,7)
2 (1,3,5,7)
3、
4 (2,4,6)
5、
7、
8（ 注意,指构象异构、构造异构、等同）
9、
10,
12 (1)
14。
第二章 烷 烃
(1)开链烃 (链烃 ),又叫脂肪烃,
可分为,烷烃,烯烃,二烯烃,炔烃等
(2)闭链烃 (环烃 ).
又分为,脂环烃和芳香烃两类,
第二章 烷烃 (Alkane )
(一 ) 烃的定义
(二 ) 烃的分类,
分子中只含有 C,H两种元素的有机化合物叫碳氢化合物,简称烃,
— 又叫 饱和烃,由于石蜡是烷烃的混合物,故烷烃也称 石蜡烃,
例如,甲烷,乙烷,丙烷,丁烷 (正丁烷,异丁烷 ),戊烷 (正戊烷,异戊烷,新戊烷 )......
2.1 烷烃的通式,同系列和构造异构
(1)烷烃名称 分子式 构造式 构造式的简写式
CH4
CH3CH3
甲烷 CH4
乙烷 C2H6
名称 分子式 构造式 构造式的简写式丙烷 C3H8
丁烷 C4H10
戊烷 C5H12
CH3CH2CH3
CH3(CH2)2CH3
CH3(CH2)3CH3
Name Condensed Structure
Methane（ 甲烷） CH4
Ethane（ 乙烷） CH3CH3
Propane（ 丙烷） CH3CH2CH3
Butane（ 丁烷） CH3(CH2)2CH3
Pentane CH3(CH2)3CH3
Hexane CH3(CH2)4CH3
Heptane CH3(CH2)5CH3
Octane CH3(CH2)6CH3
Nonane CH3(CH2)7CH3
Decane CH3(CH2)8CH3
Undecane CH3(CH2)9CH3
Dodecane CH3(CH2)10CH3
甲基,-Methyl
—— 直链烷烃分子中,一个或几个 -CH2-基团 （ 亚甲基 ） 连成碳链,碳链的两端再连有两个氢原子,因此直链烷烃的通式可写为,
H-(-CH2-)n-H 或,CnH2n+2
(2)烷烃的通式
乙烷 可看成甲烷的一个氢原子被甲基 -CH3取代；
丙烷 可看成乙烷上的一个 H被甲基 -CH3取代 ;
丁烷 可看成丙烷的一个 H被甲基 -CH3 取代：
—— 由于分子式相同,但它们的构造不同 (分子中各原子相连的方式和次序不同 ),又叫构造异构体。
它们是两种 不同 的化合物,物理性质一定的差异,直链烃的沸点比带有支链的构造异构体的高（表 2-1）,
如：正丁烷的沸点,- 0.5℃,熔点,- 138.3℃,
异 丁烷的沸点,- 11.7℃,熔点,- 159.4℃,
同分异构体
戊烷可看成是正丁烷和异丁烷上的一个 H被甲基 -
CH3 取代的产物,(正戊烷,异戊烷,新戊烷 )......
随着碳原子数的增加,烷烃的构造异构体的数目也越多,庚烷 C7H16有 9个构造异构体,辛烷 C8H18有 18个,
部分异构体的物理性质差异见表 2-1.
烷烃的通式 CnH2n+2,直链烃 的通式可写为,
H-(-CH2-)n-H
同系物 — 在组成上相差一个或多个 CH2,且结构和性质相似的一系列化合物称为同系列,同系列中的各化合物互称同系物,
（ 表 2-1中的化合物都是烷烃同系列中的同系物 ）
系差 — 同系列相邻的两个分子式的差值 CH2 称为系差,
(3)同系物
伯碳原子 (第一碳原子 ),用,1o”表示；
仲碳原子 (第二碳原子 ),用,2o”表示；
叔碳原子 (第三碳原子 ),用,3o”表示；
季碳原子 (第四碳原子 ),用,4o”表示
。
(4)烷烃中碳原子的分类,
与伯,仲,叔碳原子相连的 H原子,分别称为 伯,仲,叔 H原子如：
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
—— 烷烃去掉一个氢原子后的原子团,常用 R-,或
(CnH2n+1-)表示,所以烷烃又可用通式 RH表示,
,对去掉一个直链烷烃末端氢原子所得的原子团,命名时,正,字常用 n-代表,
甲基,乙基 ;
正丙基 CH3CH2CH2-,n-丙基
,去掉一个仲氢原子所得的烷基,
用,sec-”表示,
CH3CH2CH-,sec-丁基
CH3
(5)烷基正烷基仲 烷基仲丁基
而 CH3CH(CH2) n- (n?0) 型的烷基叫异烷基
CH3
用,iso-”表示,
iso-异丙基
iso-异戊基 CH3CHCH2CH2-
CH3
去掉一个叔氢原子所得的烷基,
用,t-”或,tert-”表示,
CH3
叔丁基,CH3-C- t-丁基
CH3
异 烷基,
叔 烷基,
CH3
CH3-CH2-C- t-戊基
CH3
CH3
CH3-C-CH2-
CH3
叔戊基,
新戊基,
烷基 （ Alkyl） —— 烷烃分子中从形式上消除一个氢的部分，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-Pro
n-Butane —— n-Butyl CH3CH2CH2CH2- n-Bu
CH3CH2CH2CH3 sec-Butyl CH3CH2CHCH3 sec-Bu
iso-Butane—— iso-Butyl (CH3)2CHCH2- i-Bu
(CH3)2CHCH3 tert-Butyl (CH3)3C- tert-Bu
部分烷基的英文表示：
Et— 乙基； Pr— 丙基； i-Pr— 异丙基； n-Bu— 正丁基
t-Bu— 叔丁基（三级丁基）； Me— 甲基； Ar— 芳基
Ph— 苯基； Ac— 乙酰基； R— 烷基常用基团的英文简写
最早根据碳原子数命名：甲烷,乙烷,丙烷,....
支链烷（异构体）
CH3 CH3
CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CHCH2CH3 CH3-C-CH3
CH3
正戊烷 异戊烷 新戊烷
2.2 烷烃的命名一,习惯命名法
H H CH3
CH3-C-CH3 CH3-C-CH2CH3 CH3-C-CH3
CH3 CH3 CH3
异丁烷 异戊烷 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,系统命名法 (IUPAC)
(1) 直链烷烃按碳原子数命名
10以内,依次用天干,甲乙丙丁戊己庚辛壬 癸 (gui),
10以上,用中文数字,十一,...烷,
—— 把构造式中 连续 的 最长碳链 --作为母体称为某烷,若最长碳链不止一条,选择其中含 较多支链 的为主链,
最长连续碳链 有八个碳原子,该化合物母体的名称为辛烷
选择主链
(2)带有支链的烷烃例 1：
例 2：
六个碳的主链上有四个取代基 六个碳的主链上有两个取代基按最接近取带基的一端开始将主链碳原子用阿拉伯数字 1,2,3...编号,(使取代基的位次最小 )
带有支链的烷烃 编号,
编号正确 编号不正确
a:把它们在母链上的位次作为取代基的前缀,2-甲基,..
b:有不同取代基时,简单的放在前面,复杂的放在后面 ;
c:相同的取代基可以合并,但应在基团名称之前写明位次和数目,数目用二,三,四,....表示,
d:位次数字之间须用逗号,,” 隔开,位次与基名之间需用短线,-” 相隔 。 最后一个基名和母体名称直接相连 。
命名取代基 (1):
命名取代基 (例 ):
取代基,3-甲基
5-乙基取代基,2,5-二甲基
3,4-二乙基
CH2CH3
CH3CHCH2CHCH2CH3 3-甲基 -5-乙基辛烷
CH2CH2CH3 (注意编号 )
CH3CH2CH -CHCH2CH3
CH3-CH CHCH3 2,5-二甲基 -3,4-二乙基己烷
CH3 CH3 (注意主链 )
1
1
例 1:
例 2,
CH3CH-CHCH2CHCH2CH3
CH3 CH3 CH2
CH-CH3
CH3
2,3,7-三甲基 -5-乙基辛烷
1
例 3:
2.3 烷烃的结构
2.3.1 甲烷的结构和
sp3杂化轨道甲烷的球棒模型
Stuart模型
sp3杂化轨道一个 s轨道与三个 p轨道形成四个 sp3杂化轨道
—— 凡是成键电子云对键轴呈圆柱形对称的键均称为?键,以?键相连的两个原子可以相对旋转而不影响电子云的分布,
键甲烷的四个 C-H?键乙烷分子中 C-C?键 (C-H?键用直线表示 )
2.3.2 其它烷烃的结构
乙烷的 C- C?键
Stuart模型其他烷烃：据测定，除乙烷外，烷烃分子的碳链并不排布在一条直线上，而是 曲折 地排布在空间。这是烷烃碳原子的四面体结沟所决定的。如 丁烷 的结构：
烷烃分子中各原子之间都以 σ键 相连接的,所以两个碳原子可以相对 旋转,形成了不同的空间排布 。 实际上,在室温下烷烃 （ 液态 ） 的各种不同排布方式经常不断地互相转变着 。
为了方便,只要写出锯齿形骨架,用锯齿形线的 角
(120o) 及其 端点 代表碳原子,不写出每个碳上所连的氢原子,但其它原子必须写出,
注意,键线式 书写烷烃的分子结构,
2.4 烷烃的构象
2.4.1 乙烷的构象
(1) 球棒模型（一）
乙烷的交叉式构象
(1) 球棒模型（二）
乙烷的重叠式构象重叠式、交叉式构象比较
(3)纽曼投影式重叠式构象 交叉式构象重叠式构象 交叉式构象
(2)透视式表示乙烷的构象乙烷分子各种构象的能量曲线
12.6kJ/mol
重叠式 重叠式交叉式 交叉式 交叉式丁烷的结构（模型）
2.4.2丁烷的构象为主
2.4.2丁烷的构象丁烷 C(2)-C(3)键旋转引起的各构象的能量变化丁烷 C(2)-C(3)键旋转引起的各构象的能量变化
直链烷烃 — 随着烷烃相对分子量的增加,分子间的作用力也增加,其沸点也相应增高 。
2.5 烷烃的物理性质
(1)沸点 （直链烷烃）
(1-2)沸点（带支链的烷烃）
同数碳原子 的构造异构体中 —— 支链增多,则分子趋向球形,使分子不能像正烷烃那样接近,分子间作用力也就减弱,所以在较低的温度下,就可以克服分子间引力而沸腾 。
同数碳原子的构造异构体中,分子的支链越多,则沸点越低 。
例如,正丁烷的沸点,- 0.5℃
异 丁烷的沸点,- 11.7℃
基本上随分子量的增加而增加。
（奇数和偶数碳）
烷烃的熔点变化：
是因为晶体分子间的作用力不仅取决于分子的大小，也取决于他们在晶格中的排列。
例,(正戊烷 -129.8 ℃,异戊烷 -159.9 ℃,新戊烷 -16.8 ℃ )
(2)熔点直链烷烃的熔点与分子中所含碳原子数目的关系分子的 对称性 增加,它们在晶格中的排列越紧密,熔点也越高 。
(3)相对密度,随着相对分子量的增加而有所增加,
最后接近 0.8左右,
— 作用力随着分子质量的增加而增加,使分子间的距离相对地减少的缘故 。
— 当溶剂分子之间的吸引力和溶质分子之间，以及溶剂分子与溶质分子之间的相互吸引力相近时，溶解容易进行。
氯化钠的溶剂比
烷烃不溶于水,而易溶于四氯化碳 —,结构相似者相溶,
(4)溶解度
烷烃为不活泼有机物。 石油醚 （ C5~C6的烷烃）,汽油，
煤油等作为溶剂 ;凡士林 （ C18~C34的烷烃）润滑剂,
燃烧,CH4 + 2O2? CO2 + 2H2O=-881kJ/mol
CH3CH3 + 7O2? 4CO2 + 6H2O=-1538kJ/mol
高级脂肪酸,RCH2CH2R’ + O2? RCOOH + R’COOH
条件,催化剂 KMnO4,MnO2或脂肪酸锰,120℃,1.5~3MPa
其中 C10~C20的脂肪酸可代替天然油脂制取肥皂,
CH3
CH3CH2CH2CH3 CH3-CH-CH3
20% 80%
AlBr3+HBr,27℃
2.6 烷烃的化学性质
2.6.1 氧化反应
2.6.2 异构化反应
裂化 —— 在高温下使烷烃分子发生裂解的过程 。
CH3CH2CH2CH3?混合物 (较低级的 烯,烷,H2)
热裂化反应 —— 通常在 5MPa及 500~600℃ 下进行的裂化反应 。
催化裂化 —— 在催化剂存在下的裂化,碳链断裂的同时伴有异构化,环化,脱氢等反应,生成带有支链的烷烃,烯烃和芳香烃等 。 催化裂化一般在 450~500 ℃,
常压下进行 。 能提高汽油的质量 (高辛烷值,2,2,4-三甲基戊烷 为 100)。
裂解 —— 在更高温度下 （ >700℃ ） 进行深度裂化,这种以得到更多低级烯烃 （ 乙烯,丙烯,丁烯等 ） 为目的的裂化过程,叫,裂解,。
2.6.3 裂化反应
CH4 + Cl2? CH3Cl? CH2Cl2? CHCl3? CCl4
(2)其它烷烃的氯代反应 —
Cl
CH3CH2CH3 CH3CH2CH2Cl + CH3CHCH3
正丙基氯 43% 异丙基氯 57%
设,伯氢原子活泼性为 1,仲氢原子相对活泼性为 x:
57/43=2x/6 x=4
Cl2 光
25℃,CCl4
2.6.4 取代反应
(1)甲烷的氯代反应 (自由基取代 )
丙烷氯代反应,
伯,仲,叔氢原子的反应活性
CH3 CH3 CH3
CH3CH + Cl2? CH3-C-Cl + CH3-CH
CH3 CH3 CH2Cl
叔丁基氯 36% 异丁基氯 64%
设 y为叔氢原子的相对活泼性则,36/64 = y/9 y=5.06
则在 室温下 伯,仲,叔氢原子的反应活性,1:4:5.
*异丁烷氯代反应,
产物混合，复杂，一般不用氯代来制备卤代烃
[补充 ]--高温下逐渐接近 1:1:1.
光
127℃
CH3 CH3 CH3
CH3-CH CH3 + Br2 CH3-C-Br + CH3-CHCH2Br
CH3
99%
(3)烷烃与其它卤素的取代反应
仲,叔氢原子的反应活性,1:82:1600.溴更具有选择性,
产物单一，可用溴代来制备卤代烃? 烷烃与碘作用得不到碘代烷,
与氟反应剧烈,不易控制,会引起爆炸,
痕量例题 1
例题 2
C H 3 C H 2 C H 3 B r 2光 C H 3 C H C H 3
Br
C H 3 B r 2光
C H 3
Br
写出下列反应的主要产物,
Cl?Cl + 能量?Cl·+ Cl·(氯原子,氯自由基 )
Cl·+ H?CH3? HCl + ·CH3 (甲基自由基 )
·CH3 + Cl2? CH3Cl + ·Cl
................
Cl·+ Cl·? Cl2
·CH3 + ·CH3? CH3CH3
Cl·+ ·CH3? CH3Cl
................
2.7 甲烷氯代反应历程
(1)链的引发：
(2)链增长 (链传递 ):
(3)链终止,
(1) 反应热 — 反应物与产物之间的能量差 (?H).负值为放热,用键离解能估算,
CH3-H + Cl-Cl? CH3-Cl + H-Cl
435 243 349 431
678 780?H=678-780= -102 kI/mol
CH3-H + Br-Br? CH3-Br + H-Br
435 192 293 366
627 659?H=627-659= -32 kI/mol
2.8 甲烷氯代反应过程的能量变化说明,比较 反应热,溴代反应比氯代反应缓慢,
—— 反应热、活化能和过渡态
(1) Cl-Cl? 2Cl·
243?H= + 243 kI/mol
(2) Cl·+ H-CH3? H-Cl + ·CH3
435 431?H= + 4 kI/mol
(3) CH3·+ Cl-Cl? CH3-Cl + ·Cl
243 349?H= -106 kI/mol
活化能 --过渡态与反应物之间的能量差是形成过渡态所必须的最低能量,也是使该反应进行所需的最低能量,叫活化能,
Cl ·+ H-CH3?[H3C… H… Cl]? H-Cl + ·CH3
反应的能量变化
CH3 ·+ Cl-Cl? [CH3… Cl… Cl]? CH3-Cl + ·Cl
H= -106 kI/mol
能量变化
110 kJ/mol
X2? 2X ·(光或热 )
X·+ RH? HX + R·
R·+ X2? RX + X·
................
X·+ X·? X2
R·+ X·? RX
R ·+ R ·? R-R
2.9 一般烷烃的卤代反应历程
(1)链的引发：
(2)链增长 (链传递 ):
(3)链终止,
氯自由基可以分别夺取伯,仲,叔氢原子形成伯,仲,叔烷基自由基,进一步可生成不同的一氯代产物,
从各键的离解能来看,形成各烷基自由基所需的能量,
(1) CH3-H? CH3? + H? D=435kJ/mol
(2) CH3CH2CH2-H?CH3CH2CH2? + H? D=410kJ/mol
(3) CH3-CH-H? CH3-CH? + H? D=395kJ/mol
CH3 CH3
CH3 CH3
(4) CH3-C-H? CH3-C? + H? D=380kJ/mol
CH3 CH3
从丙烷开始,一氯代产物就不止一种。
从各键的离解能来看,形成各烷基自由基所需的能量,
·CH3> 1oR ·( 伯烷基自由基 ) > 2 oR ·> 3 oR ·
3 oR ·> 2 oR ·> 1oR ·> ·CH3
------- 越稳定的自由基越易生成,
(即氢被夺取的容易程度 )
3 oH > 2 oH > 1 oH
烷基自由基的稳定次序,
伯,仲,叔氢原子活泼性
(1) 石油 (分馏产物 );
(2) 天然气干天然气 --甲烷 86%~99%(体积 )
湿天然气 --甲烷 60%~70%,还含有一定的乙烷,
丙烷,丁烷等气体,
(3) 油田气 --低级烷烃,如甲烷,乙烷,丙烷,丁烷和戊烷等 ;
(4) 煤层气,沼气 --甲烷等 ;
(5) 甲烷冰,
2.10 烷烃的天然来源
作业（ P39）
1 (1,3,5,7)
2 (1,3,5,7)
3、
4 (2,4,6)
5、
7、
8（ 注意,指构象异构、构造异构、等同）
9、
10,
12 (1)
14。
第二章 烷 烃
(1)开链烃 (链烃 ),又叫脂肪烃,
可分为,烷烃,烯烃,二烯烃,炔烃等
(2)闭链烃 (环烃 ).
又分为,脂环烃和芳香烃两类,
第二章 烷烃 (Alkane )
(一 ) 烃的定义
(二 ) 烃的分类,
分子中只含有 C,H两种元素的有机化合物叫碳氢化合物,简称烃,
— 又叫 饱和烃,由于石蜡是烷烃的混合物,故烷烃也称 石蜡烃,
例如,甲烷,乙烷,丙烷,丁烷 (正丁烷,异丁烷 ),戊烷 (正戊烷,异戊烷,新戊烷 )......
2.1 烷烃的通式,同系列和构造异构
(1)烷烃名称 分子式 构造式 构造式的简写式
CH4
CH3CH3
甲烷 CH4
乙烷 C2H6
名称 分子式 构造式 构造式的简写式丙烷 C3H8
丁烷 C4H10
戊烷 C5H12
CH3CH2CH3
CH3(CH2)2CH3
CH3(CH2)3CH3
Name Condensed Structure
Methane（ 甲烷） CH4
Ethane（ 乙烷） CH3CH3
Propane（ 丙烷） CH3CH2CH3
Butane（ 丁烷） CH3(CH2)2CH3
Pentane CH3(CH2)3CH3
Hexane CH3(CH2)4CH3
Heptane CH3(CH2)5CH3
Octane CH3(CH2)6CH3
Nonane CH3(CH2)7CH3
Decane CH3(CH2)8CH3
Undecane CH3(CH2)9CH3
Dodecane CH3(CH2)10CH3
甲基,-Methyl
—— 直链烷烃分子中,一个或几个 -CH2-基团 （ 亚甲基 ） 连成碳链,碳链的两端再连有两个氢原子,因此直链烷烃的通式可写为,
H-(-CH2-)n-H 或,CnH2n+2
(2)烷烃的通式
乙烷 可看成甲烷的一个氢原子被甲基 -CH3取代；
丙烷 可看成乙烷上的一个 H被甲基 -CH3取代 ;
丁烷 可看成丙烷的一个 H被甲基 -CH3 取代：
—— 由于分子式相同,但它们的构造不同 (分子中各原子相连的方式和次序不同 ),又叫构造异构体。
它们是两种 不同 的化合物,物理性质一定的差异,直链烃的沸点比带有支链的构造异构体的高（表 2-1）,
如：正丁烷的沸点,- 0.5℃,熔点,- 138.3℃,
异 丁烷的沸点,- 11.7℃,熔点,- 159.4℃,
同分异构体
戊烷可看成是正丁烷和异丁烷上的一个 H被甲基 -
CH3 取代的产物,(正戊烷,异戊烷,新戊烷 )......
随着碳原子数的增加,烷烃的构造异构体的数目也越多,庚烷 C7H16有 9个构造异构体,辛烷 C8H18有 18个,
部分异构体的物理性质差异见表 2-1.
烷烃的通式 CnH2n+2,直链烃 的通式可写为,
H-(-CH2-)n-H
同系物 — 在组成上相差一个或多个 CH2,且结构和性质相似的一系列化合物称为同系列,同系列中的各化合物互称同系物,
（ 表 2-1中的化合物都是烷烃同系列中的同系物 ）
系差 — 同系列相邻的两个分子式的差值 CH2 称为系差,
(3)同系物
伯碳原子 (第一碳原子 ),用,1o”表示；
仲碳原子 (第二碳原子 ),用,2o”表示；
叔碳原子 (第三碳原子 ),用,3o”表示；
季碳原子 (第四碳原子 ),用,4o”表示
。
(4)烷烃中碳原子的分类,
与伯,仲,叔碳原子相连的 H原子,分别称为 伯,仲,叔 H原子如：
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
—— 烷烃去掉一个氢原子后的原子团,常用 R-,或
(CnH2n+1-)表示,所以烷烃又可用通式 RH表示,
,对去掉一个直链烷烃末端氢原子所得的原子团,命名时,正,字常用 n-代表,
甲基,乙基 ;
正丙基 CH3CH2CH2-,n-丙基
,去掉一个仲氢原子所得的烷基,
用,sec-”表示,
CH3CH2CH-,sec-丁基
CH3
(5)烷基正烷基仲 烷基仲丁基
而 CH3CH(CH2) n- (n?0) 型的烷基叫异烷基
CH3
用,iso-”表示,
iso-异丙基
iso-异戊基 CH3CHCH2CH2-
CH3
去掉一个叔氢原子所得的烷基,
用,t-”或,tert-”表示,
CH3
叔丁基,CH3-C- t-丁基
CH3
异 烷基,
叔 烷基,
CH3
CH3-CH2-C- t-戊基
CH3
CH3
CH3-C-CH2-
CH3
叔戊基,
新戊基,
烷基 （ Alkyl） —— 烷烃分子中从形式上消除一个氢的部分，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-Pro
n-Butane —— n-Butyl CH3CH2CH2CH2- n-Bu
CH3CH2CH2CH3 sec-Butyl CH3CH2CHCH3 sec-Bu
iso-Butane—— iso-Butyl (CH3)2CHCH2- i-Bu
(CH3)2CHCH3 tert-Butyl (CH3)3C- tert-Bu
部分烷基的英文表示：
Et— 乙基； Pr— 丙基； i-Pr— 异丙基； n-Bu— 正丁基
t-Bu— 叔丁基（三级丁基）； Me— 甲基； Ar— 芳基
Ph— 苯基； Ac— 乙酰基； R— 烷基常用基团的英文简写
最早根据碳原子数命名：甲烷,乙烷,丙烷,....
支链烷（异构体）
CH3 CH3
CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CHCH2CH3 CH3-C-CH3
CH3
正戊烷 异戊烷 新戊烷
2.2 烷烃的命名一,习惯命名法
H H CH3
CH3-C-CH3 CH3-C-CH2CH3 CH3-C-CH3
CH3 CH3 CH3
异丁烷 异戊烷 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,系统命名法 (IUPAC)
(1) 直链烷烃按碳原子数命名
10以内,依次用天干,甲乙丙丁戊己庚辛壬 癸 (gui),
10以上,用中文数字,十一,...烷,
—— 把构造式中 连续 的 最长碳链 --作为母体称为某烷,若最长碳链不止一条,选择其中含 较多支链 的为主链,
最长连续碳链 有八个碳原子,该化合物母体的名称为辛烷
选择主链
(2)带有支链的烷烃例 1：
例 2：
六个碳的主链上有四个取代基 六个碳的主链上有两个取代基按最接近取带基的一端开始将主链碳原子用阿拉伯数字 1,2,3...编号,(使取代基的位次最小 )
带有支链的烷烃 编号,
编号正确 编号不正确
a:把它们在母链上的位次作为取代基的前缀,2-甲基,..
b:有不同取代基时,简单的放在前面,复杂的放在后面 ;
c:相同的取代基可以合并,但应在基团名称之前写明位次和数目,数目用二,三,四,....表示,
d:位次数字之间须用逗号,,” 隔开,位次与基名之间需用短线,-” 相隔 。 最后一个基名和母体名称直接相连 。
命名取代基 (1):
命名取代基 (例 ):
取代基,3-甲基
5-乙基取代基,2,5-二甲基
3,4-二乙基
CH2CH3
CH3CHCH2CHCH2CH3 3-甲基 -5-乙基辛烷
CH2CH2CH3 (注意编号 )
CH3CH2CH -CHCH2CH3
CH3-CH CHCH3 2,5-二甲基 -3,4-二乙基己烷
CH3 CH3 (注意主链 )
1
1
例 1:
例 2,
CH3CH-CHCH2CHCH2CH3
CH3 CH3 CH2
CH-CH3
CH3
2,3,7-三甲基 -5-乙基辛烷
1
例 3:
2.3 烷烃的结构
2.3.1 甲烷的结构和
sp3杂化轨道甲烷的球棒模型
Stuart模型
sp3杂化轨道一个 s轨道与三个 p轨道形成四个 sp3杂化轨道
—— 凡是成键电子云对键轴呈圆柱形对称的键均称为?键,以?键相连的两个原子可以相对旋转而不影响电子云的分布,
键甲烷的四个 C-H?键乙烷分子中 C-C?键 (C-H?键用直线表示 )
2.3.2 其它烷烃的结构
乙烷的 C- C?键
Stuart模型其他烷烃：据测定，除乙烷外，烷烃分子的碳链并不排布在一条直线上，而是 曲折 地排布在空间。这是烷烃碳原子的四面体结沟所决定的。如 丁烷 的结构：
烷烃分子中各原子之间都以 σ键 相连接的,所以两个碳原子可以相对 旋转,形成了不同的空间排布 。 实际上,在室温下烷烃 （ 液态 ） 的各种不同排布方式经常不断地互相转变着 。
为了方便,只要写出锯齿形骨架,用锯齿形线的 角
(120o) 及其 端点 代表碳原子,不写出每个碳上所连的氢原子,但其它原子必须写出,
注意,键线式 书写烷烃的分子结构,
2.4 烷烃的构象
2.4.1 乙烷的构象
(1) 球棒模型（一）
乙烷的交叉式构象
(1) 球棒模型（二）
乙烷的重叠式构象重叠式、交叉式构象比较
(3)纽曼投影式重叠式构象 交叉式构象重叠式构象 交叉式构象
(2)透视式表示乙烷的构象乙烷分子各种构象的能量曲线
12.6kJ/mol
重叠式 重叠式交叉式 交叉式 交叉式丁烷的结构（模型）
2.4.2丁烷的构象为主
2.4.2丁烷的构象丁烷 C(2)-C(3)键旋转引起的各构象的能量变化丁烷 C(2)-C(3)键旋转引起的各构象的能量变化
直链烷烃 — 随着烷烃相对分子量的增加,分子间的作用力也增加,其沸点也相应增高 。
2.5 烷烃的物理性质
(1)沸点 （直链烷烃）
(1-2)沸点（带支链的烷烃）
同数碳原子 的构造异构体中 —— 支链增多,则分子趋向球形,使分子不能像正烷烃那样接近,分子间作用力也就减弱,所以在较低的温度下,就可以克服分子间引力而沸腾 。
同数碳原子的构造异构体中,分子的支链越多,则沸点越低 。
例如,正丁烷的沸点,- 0.5℃
异 丁烷的沸点,- 11.7℃
基本上随分子量的增加而增加。
（奇数和偶数碳）
烷烃的熔点变化：
是因为晶体分子间的作用力不仅取决于分子的大小，也取决于他们在晶格中的排列。
例,(正戊烷 -129.8 ℃,异戊烷 -159.9 ℃,新戊烷 -16.8 ℃ )
(2)熔点直链烷烃的熔点与分子中所含碳原子数目的关系分子的 对称性 增加,它们在晶格中的排列越紧密,熔点也越高 。
(3)相对密度,随着相对分子量的增加而有所增加,
最后接近 0.8左右,
— 作用力随着分子质量的增加而增加,使分子间的距离相对地减少的缘故 。
— 当溶剂分子之间的吸引力和溶质分子之间，以及溶剂分子与溶质分子之间的相互吸引力相近时，溶解容易进行。
氯化钠的溶剂比
烷烃不溶于水,而易溶于四氯化碳 —,结构相似者相溶,
(4)溶解度
烷烃为不活泼有机物。 石油醚 （ C5~C6的烷烃）,汽油，
煤油等作为溶剂 ;凡士林 （ C18~C34的烷烃）润滑剂,
燃烧,CH4 + 2O2? CO2 + 2H2O=-881kJ/mol
CH3CH3 + 7O2? 4CO2 + 6H2O=-1538kJ/mol
高级脂肪酸,RCH2CH2R’ + O2? RCOOH + R’COOH
条件,催化剂 KMnO4,MnO2或脂肪酸锰,120℃,1.5~3MPa
其中 C10~C20的脂肪酸可代替天然油脂制取肥皂,
CH3
CH3CH2CH2CH3 CH3-CH-CH3
20% 80%
AlBr3+HBr,27℃
2.6 烷烃的化学性质
2.6.1 氧化反应
2.6.2 异构化反应
裂化 —— 在高温下使烷烃分子发生裂解的过程 。
CH3CH2CH2CH3?混合物 (较低级的 烯,烷,H2)
热裂化反应 —— 通常在 5MPa及 500~600℃ 下进行的裂化反应 。
催化裂化 —— 在催化剂存在下的裂化,碳链断裂的同时伴有异构化,环化,脱氢等反应,生成带有支链的烷烃,烯烃和芳香烃等 。 催化裂化一般在 450~500 ℃,
常压下进行 。 能提高汽油的质量 (高辛烷值,2,2,4-三甲基戊烷 为 100)。
裂解 —— 在更高温度下 （ >700℃ ） 进行深度裂化,这种以得到更多低级烯烃 （ 乙烯,丙烯,丁烯等 ） 为目的的裂化过程,叫,裂解,。
2.6.3 裂化反应
CH4 + Cl2? CH3Cl? CH2Cl2? CHCl3? CCl4
(2)其它烷烃的氯代反应 —
Cl
CH3CH2CH3 CH3CH2CH2Cl + CH3CHCH3
正丙基氯 43% 异丙基氯 57%
设,伯氢原子活泼性为 1,仲氢原子相对活泼性为 x:
57/43=2x/6 x=4
Cl2 光
25℃,CCl4
2.6.4 取代反应
(1)甲烷的氯代反应 (自由基取代 )
丙烷氯代反应,
伯,仲,叔氢原子的反应活性
CH3 CH3 CH3
CH3CH + Cl2? CH3-C-Cl + CH3-CH
CH3 CH3 CH2Cl
叔丁基氯 36% 异丁基氯 64%
设 y为叔氢原子的相对活泼性则,36/64 = y/9 y=5.06
则在 室温下 伯,仲,叔氢原子的反应活性,1:4:5.
*异丁烷氯代反应,
产物混合，复杂，一般不用氯代来制备卤代烃
[补充 ]--高温下逐渐接近 1:1:1.
光
127℃
CH3 CH3 CH3
CH3-CH CH3 + Br2 CH3-C-Br + CH3-CHCH2Br
CH3
99%
(3)烷烃与其它卤素的取代反应
仲,叔氢原子的反应活性,1:82:1600.溴更具有选择性,
产物单一，可用溴代来制备卤代烃? 烷烃与碘作用得不到碘代烷,
与氟反应剧烈,不易控制,会引起爆炸,
痕量例题 1
例题 2
C H 3 C H 2 C H 3 B r 2光 C H 3 C H C H 3
Br
C H 3 B r 2光
C H 3
Br
写出下列反应的主要产物,
Cl?Cl + 能量?Cl·+ Cl·(氯原子,氯自由基 )
Cl·+ H?CH3? HCl + ·CH3 (甲基自由基 )
·CH3 + Cl2? CH3Cl + ·Cl
................
Cl·+ Cl·? Cl2
·CH3 + ·CH3? CH3CH3
Cl·+ ·CH3? CH3Cl
................
2.7 甲烷氯代反应历程
(1)链的引发：
(2)链增长 (链传递 ):
(3)链终止,
(1) 反应热 — 反应物与产物之间的能量差 (?H).负值为放热,用键离解能估算,
CH3-H + Cl-Cl? CH3-Cl + H-Cl
435 243 349 431
678 780?H=678-780= -102 kI/mol
CH3-H + Br-Br? CH3-Br + H-Br
435 192 293 366
627 659?H=627-659= -32 kI/mol
2.8 甲烷氯代反应过程的能量变化说明,比较 反应热,溴代反应比氯代反应缓慢,
—— 反应热、活化能和过渡态
(1) Cl-Cl? 2Cl·
243?H= + 243 kI/mol
(2) Cl·+ H-CH3? H-Cl + ·CH3
435 431?H= + 4 kI/mol
(3) CH3·+ Cl-Cl? CH3-Cl + ·Cl
243 349?H= -106 kI/mol
活化能 --过渡态与反应物之间的能量差是形成过渡态所必须的最低能量,也是使该反应进行所需的最低能量,叫活化能,
Cl ·+ H-CH3?[H3C… H… Cl]? H-Cl + ·CH3
反应的能量变化
CH3 ·+ Cl-Cl? [CH3… Cl… Cl]? CH3-Cl + ·Cl
H= -106 kI/mol
能量变化
110 kJ/mol
X2? 2X ·(光或热 )
X·+ RH? HX + R·
R·+ X2? RX + X·
................
X·+ X·? X2
R·+ X·? RX
R ·+ R ·? R-R
2.9 一般烷烃的卤代反应历程
(1)链的引发：
(2)链增长 (链传递 ):
(3)链终止,
氯自由基可以分别夺取伯,仲,叔氢原子形成伯,仲,叔烷基自由基,进一步可生成不同的一氯代产物,
从各键的离解能来看,形成各烷基自由基所需的能量,
(1) CH3-H? CH3? + H? D=435kJ/mol
(2) CH3CH2CH2-H?CH3CH2CH2? + H? D=410kJ/mol
(3) CH3-CH-H? CH3-CH? + H? D=395kJ/mol
CH3 CH3
CH3 CH3
(4) CH3-C-H? CH3-C? + H? D=380kJ/mol
CH3 CH3
从丙烷开始,一氯代产物就不止一种。
从各键的离解能来看,形成各烷基自由基所需的能量,
·CH3> 1oR ·( 伯烷基自由基 ) > 2 oR ·> 3 oR ·
3 oR ·> 2 oR ·> 1oR ·> ·CH3
------- 越稳定的自由基越易生成,
(即氢被夺取的容易程度 )
3 oH > 2 oH > 1 oH
烷基自由基的稳定次序,
伯,仲,叔氢原子活泼性
(1) 石油 (分馏产物 );
(2) 天然气干天然气 --甲烷 86%~99%(体积 )
湿天然气 --甲烷 60%~70%,还含有一定的乙烷,
丙烷,丁烷等气体,
(3) 油田气 --低级烷烃,如甲烷,乙烷,丙烷,丁烷和戊烷等 ;
(4) 煤层气,沼气 --甲烷等 ;
(5) 甲烷冰,
2.10 烷烃的天然来源
