第一篇 脂肪族烃类化合物

“烃”是取碳中之“火”、氢中之“ ”组合而成，代表碳氢化合物。 ◆烃：有机化合物中只含有碳氢两种元素，统称为碳氢化合物，简称为烃。 “烃”是取碳中之“火”、氢中之“ ”组合而成，代表碳氢化合物。

◆烃的分类 开链烃(烷烃) 饱和烃 环烃 烃 开链不饱和烃 不饱和烃 环状不饱和烃 芳香烃 不饱和烃 环状不饱和烃 芳香烃 C 原子以单键相连，其余碳价均被H所饱和的烃，称为饱和烃

第二章 饱和烃(烷烃) CSP3 － CSP3 CSP3 －H1S 第二章 饱和烃(烷烃) 饱和烃：分子中碳原子间以单键连结，其余碳价均与H相连、被H所饱和的烃，也称烷烃。 烷烃分子中，C原子全部以SP3 杂化轨道参与成键，且分子中所有化学键均为σ键， CSP3 －H1S CSP3 － CSP3

同系物：组成、结构、性质都相似，组成上有固定系差，可用一个通式表示的一系列化合物，称为同系物 一、烷烃通式，同系列、同系物 1．烷烃通式及同系列、同系物 烷烃通式： CnH2n+2；CH4 、C3H8、 C5H12 任意两个烷烃分子组成相差n个－CH2－ 同系物：组成、结构、性质都相似，组成上有固定系差，可用一个通式表示的一系列化合物，称为同系物

二、烷烃的命名 1. 普通命名法： 普通命名法是早期对有机化合物的命名方法。 以分子中所含碳原子的数目，用“天干”—甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸和中国数字十一、十二┄┄等命名的；而对碳链异构体则以正、异、新、伯、仲、叔、季等形容词区分； 直链烷烃称为“正某烷” ；碳链一端带有 结构的烷烃，称为 “异某烷”

以五个C原子的烷烃为例 正戊烷 新戊烷 异戊烷 异

一个化合物分子去掉一个H 原子后得到的基团为一价基；命名时称为“某基” ，如 2.烃基的命名 一个化合物从形式上去掉一个或几个H 原子后剩余的部分称为“基” ； ◆一价基： 一个化合物分子去掉一个H 原子后得到的基团为一价基；命名时称为“某基” ，如 CH3— 甲基（Me）Methyl； C2H5— 乙基（Et）ethyl； —NH2 氨基

n-C3H7 正丙基 (n-Pro) i-C3H7 异丙基 (i-Pro) “n” 表示“正” ，“i ” 表示“异”

n-C4H9 (n-Bu) 正丁基 仲丁基 Sec-Bu (i-Bu) 异丁基 叔丁基 (t-Bu)

◆ ◆

4. IUPAC命名法（系统命名法） 具体命名法则： 1).直链烷烃：与习惯命名法相同，称“某烷” 2).支链烷烃：看作是直链烷烃的烷基衍生物； 具体命名法则： a.选择一个最长的连续碳链为主链称为某烷，其他较短键看作支链,作为取代基，命名时称为某基某烷。 若两条碳链等长，则选择取代基较多的为主链

四个支链

b.编号：遵循最低系列原则，由距离支链最近的主链一端开始编号（取代基位次最小）

如果从碳链任一端开始第一个取代基位置相同，则应使取代基总体取得最小编号 正确：支链编号2，3，6 不正确：支链编号2，5，6

C.写名称 （1）取代基名称写在母体(某烷)之前，按大小排列（Me＜Et ＜ n-pro ＜ i-pro） （2）用汉字“二、三、四…”标明相同取代基有多少，用逗号分开不同位次，一个碳上有两个或以上相同基团，位次号应重复标出，阿拉伯数字和汉字间用短横线隔开；如：2,4,4-三甲基-3-乙基庚烷

练习： 3-甲基戊烷 2-甲基- 3 –乙基己烷 下列化合物的系统命名是否正确？如有错请改正。 烷烃命名时1-位不可能有甲基， 2-位不可能有乙基 2-甲基- 3 –乙基己烷

三、烷烃的结构与构象 1．甲烷分子中C原子 sp3杂化，四个Csp3 杂化轨道呈分别指向四面体的四个顶点；夹角109.5°

2.烷烃中的构象 ◆烷烃的σ键 当原子绕轴作相对旋转时，σ键不被破坏， σ键可自由旋转

◆烷烃的构象 烷烃分子中C — C σ单键可绕键轴自由 旋转，而产生分子的中原子或基团在空间 的不同排列形式，称为构象； ◆构象异构和构造异构的区别 构造异构：原子间连接顺序和方式不同 构象异构：原子间连接顺序和方式相同， 在空间的排列形式不同 出示乙烷模型

2.乙烷沿σ键旋转有两种极限构象 锯架式: 重点：锯架式的书写 交叉式 重叠式 重点：锯架式的书写

乙烷的Newman投影式 重叠式 交叉式 能量高，不稳定 12.6kJ.mol-1 能量低，稳定 ◆扭转张力，σ键电子云的排斥（立体张力） 重叠式 交叉式 重点： Newman式的书写 能量高，不稳定 12.6kJ.mol-1 能量低，稳定 ◆扭转张力，σ键电子云的排斥（立体张力）

丁烷的构象 CH3CH2CH2CH3 可看作乙烷的二甲基衍生物 丁烷绕 C2—C3σ键 旋转的典型构象有四种

能量：全重叠 ＞ 部分重叠 ＞ 邻位交叉 ＞ 对位交叉 结论：对位交叉式是丁烷的优势构象（最稳定构象)

四、烷烃的物理性质 1．比重（密度）（Density） 烷烃比重＜1（d420） MW↑ d420↑ 2．溶解度（Solubility in Water） 相似相溶原理：极性相似分子互溶 苯、醚，四氯化碳，互溶 水中难溶

五、烷烃的化学性质 烷烃的结构：分子中全是σ键（C-H，C-C）电子云交盖程度大，键能很大，碳全是sp3杂化。化合物极性很弱，非常稳定。 石油（烷烃），天然气（甲烷）长埋地下而无反应，非常稳定。

烷烃一般不与强酸、强碱、强氧化剂、还原剂反应 烷烃只在高温、高压下或催化剂参与才发生化学反应 1．取代反应 分子中原子或基团被其他一些原子或基团取代的反应，称为取代反应。被卤素取代称为卤代反应。

（1）卤代反应（Halogenation rxn） 氯代反应 (爆炸) 其它卤代反应：F2反应太剧烈无法控制，而I2则反应不完全

（2）卤代反应历程(机理) ——自由基反应历程 反应历程(机理)：完成一个化学反应实际 经历的途径或过程

Cl2的光照开始的 甲烷卤代反应实验事实： ①CH4、Cl2混合物在黑暗中长期保存，不反应 ②CH4经光照后与Cl2混合，也不反应。 实验事实告诉我们：烷烃的氯代反应是从 Cl2的光照开始的

◆烷烃的氯化——自由基反应历程 A．链引发： （共价键均裂)

B．链增长 这就是说：由CH4转化为CH3Cl的过程中，碳原子的杂化方式也发生了变化。 甲基自由基 研究表明：烷基自由基的中心C原子采取SP2 杂化 这就是说：由CH4转化为CH3Cl的过程中，碳原子的杂化方式也发生了变化。 ·

继续反应： 再继续反应，可生成 CHCl3 、 CCl4 (氯甲基自由基） 再继续反应，可生成 CHCl3 、 CCl4

C．链终止： 稳定分子 当自由基互相反应占优势时，反应会停止

(3)卤代反应取代的位置与自由基稳定性 A．丙烷两种H的取代 Ha被取代 Hb被取代 1°Ha 6个（伯氢 2°Hb 2个（仲氢） 要大一些（3：1），反应 结果却都是仲氢Hb易被取代（55%）

∴ 反应活性 2°H＞1°H 4 ： 1

B．异丁烷的一元氯代 ∴ 反应活性 3°H＞1°H 5 ： 1

该活性次序由自由基稳定性决定 自由基的稳定性有如下关系： ◆ 反应活性 3°H＞2°H＞1°H 该活性次序由自由基稳定性决定 自由基的稳定性有如下关系： 3° 2° 1° 自由基稳定性 3°＞ 2°＞ 1°

C．异丁烷的一元卤代 ◆ 选择性I＞Br＞Cl＞F ； 99.5％ ◆ 反应活性 3°H＞2°H＞1°H

3° 稳定性 36％ 1° 更稳定，更容易生成 64％

2．氧化反应（Oxidation RXn） 无机反应：电子得失； 有机反应：得氢或失氧为还原反应， 得氧失氢为氧化反应。

3．异构化反应（Isomerization RXn）：从一个异构体转化为另一个异构体 该反应在石油工业中，将质量差的直链烷烃转化为支链烷烃。

4．裂化反应（Cracking RXn）