第二章 烷烃(Alkanes) 【烷wan】取完全之意，碳被氢完全饱和；【烃t-ing】指碳tan氢qing化合物。烷烃通式CnH2n+2。

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1 第二章 烷烃(Alkanes) 【烷wan】取完全之意，碳被氢完全饱和；【烃t-ing】指碳tan氢qing化合物。烷烃通式CnH2n+2。
Table of Contents 第一节 烷烃的同序列及同分异构现象 一、同序列 二、同分异构 三、碳、氢原子的类别 第二节 烷烃的命名 一、普通命名法 二、烷基 三、系统命名法 2019/4/23

2 第三节 烷烃的构型 一、碳原子的四面体概念及分子模型 二、碳原子的sp3杂化 三、烷烃分子的形成 第四节 烷烃的构象 一、乙烷的构象
第三节 烷烃的构型 一、碳原子的四面体概念及分子模型 二、碳原子的sp3杂化 三、烷烃分子的形成 第四节 烷烃的构象 一、乙烷的构象 二、正丁烷的构象 第五节 烷烃的物理性质 第六节 烷烃的化学性质 一、氧化 二、热裂 三、卤代 2019/4/23

3 第七节 烷烃卤代反应历程 一、甲烷的卤代 二、烷烃卤代的相对活性与自由基的稳定性 第八节 烷烃的制备 一、偶联 二、还原 2019/4/23

4 第一节 烷烃的同序列和 同分异构现象 一、同序列 烷烃构造式的表示： 2019/4/23

5 2-甲基-5-乙基庚烷 2019/4/23

6 2019/4/23

7 2019/4/23

8 2019/4/23

9 2019/4/23

10 2019/4/23

11 碳原子的类型： 2019/4/23

12 第二节 烷烃的命名 一、普通命名法、 甲乙丙丁戊己庚辛壬癸 正、异、新 二、烷基（R－） 烷烃分子去掉氢原子后剩下的部分： CnH2n＋1
第二节 烷烃的命名 一、普通命名法、 甲乙丙丁戊己庚辛壬癸 正、异、新 二、烷基（R－） 烷烃分子去掉氢原子后剩下的部分： CnH2n＋1 2019/4/23

13 The Alkyl Groups Alkyl groups are often represented as -R.
The names of alkyl groups are always -yl. They have the general formula: -CnH2n+1 2019/4/23

14 Common Alkyl Groups (C1 through C4)
2019/4/23

15 Common Alkyl Groups (C5 and C6)
2019/4/23

16 Systematic Nomenclature
International Union of Pure and Applied Chemistry IUPAC Committee on Organic Nomenclature 2019/4/23

17 The Alkanes 2019/4/23

18 Block Diagram for Nomenclature
2019/4/23

19 Nomenclature of the Alkanes
Alkanes always have the ending -ane. Side chains (substituents) are named as alkyl groups. 2019/4/23

20 Organic Nomenclature 2-Methylbutane 2019/4/23

21 Find the Longest Continuous Carbon Chain
2019/4/23

22 You Must Choose the Longest Continuous Carbon Chain
4-Ethylheptane 2019/4/23

23 Number from the End Nearest the First Substituent
2019/4/23

24 Number from the End Nearest the First Substituent
3-Ethyl-5-methyloctane 2019/4/23

25 Use “di-” With Two Substituents
2,3-Dimethylbutane 2019/4/23

26 Every Substituent Must Get a Number
3,3-Dimethylhexane 2019/4/23

27 Number from the End Nearest First Substituent
2,7,8-Trimethyldecane 2019/4/23

28 Number from the End Which Has the “First Difference”
3,4,8-Trimethyldecane 2019/4/23

29 A More-Highly-Substituted Carbon Takes Precedence
2,2,4-Trimethylpentane 2019/4/23

30 Number from the End Nearest the “First Difference”
6-Ethyl-3,4-dimethyloctane 2019/4/23

31 Which end do we number from?
3-Ethyl-6-methyloctane 2019/4/23

32 If you can name this, you can name anything!
4-Isopropyl-2,6,6-trimethylnonane 2019/4/23

33 Naming Complex Substituents
1-Methylethyl 2019/4/23

34 Naming Complex Substituents
1,3-Dimethylbutyl 2019/4/23

35 Naming Complex Substituents
2-Ethyl-1,1-dimethylbutyl 2019/4/23

36 5-(1-Ethyl-1-methylpropyl)-5-propylnonane
This Should Be Fun 5-(1-Ethyl-1-methylpropyl)-5-propylnonane 2019/4/23

37 7-(1,1-Dimethylbutyl)-3-ethyl-7-methyldodecane
Good Luck! 7-(1,1-Dimethylbutyl)-3-ethyl-7-methyldodecane 2019/4/23

38 Degree of Substitution
2019/4/23

39 Degree of Substitution
1。 ° ° ° ° ° 2° 4° 1° ° ° ° ° ° 1° 2019/4/23

40 第三节 烷烃的构型 一、碳原子的四面体概念及分子模型 构型（Constitution）：具有一定构造的分子中原子在空间的排列状况。
第三节 烷烃的构型 一、碳原子的四面体概念及分子模型 构型（Constitution）：具有一定构造的分子中原子在空间的排列状况。 Van’t Hoff and Le Bel 分别提出碳四面体概念。 2019/4/23

41 Tetrahedral Geometry Methane 的正四面体 Kekulé模型 甲烷比例模型 甲烷球棒模型 2019/4/23

42 丁烷的Kekulé模型（球棒模型） 丁烷的Kekule模型（球棒模型） 2019/4/23

43 丁烷的斯陶特模型 丁烷的斯陶特模型 2019/4/23

44 二、碳原子的sp3杂化 2019/4/23

45 sp3 Hybrid Orbital 2019/4/23

46 三、烷烃分子的形成 2019/4/23

47 第四节 烷烃的构象 构象（Conformation）：一定构型的分子通过单键旋转，形成各原子或原子团的空间排布。
第四节 烷烃的构象 构象（Conformation）：一定构型的分子通过单键旋转，形成各原子或原子团的空间排布。 Different arrangements of atoms within a molecule that can be converted into one another merely by rotation about single bonds. 一、乙烷的构象 2019/4/23

48 一、乙烷的构象 ( Ethane Staggered Conformation) Side View End View 乙烷的交叉式构象
2019/4/23

49 Ethane (eclipsed conformation)
End View Side View 2019/4/23

50 构象异构体 交叉式 重叠式 2019/4/23

51 Conformations of Ethane
乙烷构象能量图 Conformations of Ethane 2019/4/23

52 扭转张力 Torsional Strain Extra potential energy that a molecule possess due to the presence of eclipsed bonds. Extra potential energy that a molecule possesses because groups are crowded together or are forced to approach each other to within the sum of their effective radii 2019/4/23

53 二、丁烷的构象 CH3CH CH2CH3 看成是1，2－二甲基乙烷，沿C2 C3旋转，产生各种构象，典型构象有四种： 2019/4/23

54 能量大小顺序(1)<(2)<(3)<(4)
2019/4/23

55 Butane (anti conformation)
side view end view 2019/4/23

56 Butane (gauche conformation)
side view end view 2019/4/23

57 Butane (syn conformation)
end view side view 2019/4/23

58 Butane (anticlinal conformation or eclipsed-120 conformation)
side view end view 2019/4/23

59 Conformations of Butane
丁烷构象能量图 Conformations of Butane 2019/4/23

60 Steric Strain in Butane (gauche conformation)
close contact between methyl groups 2019/4/23

61 Steric Strain in Butane (syn conformation)
really crowded! 2019/4/23

62 第五节 烷烃的物理性质 物质状态：C4以下gas，C5 C16liquid, C17 以上solid。
第五节 烷烃的物理性质 物质状态：C4以下gas，C5 C16liquid, C17 以上solid。 沸点：分子间范德华力越大，其沸点越高。正烷烃的沸点是随着分子量的增加而升高的。 范德华力包括静电引力、诱导力和色散力。 2019/4/23

63 2）正烷烃的沸点高于它的异构体（支链烷烃）
1）正烷烃的沸点随碳原子数的增多而升高 2）正烷烃的沸点高于它的异构体（支链烷烃） b.p. CH3(CH2)2CH3: -0.5 (CH3)2CHCH3: -10.2 CH3(CH2)3CH3: 36.1 (CH3)2CHCH2CH3: 27.9 C(CH3)4: 9.5 2019/4/23

64 溶解度：like dissolves like.
熔点：分子晶体的熔点不仅取决于分子间的作用力的大小，而且取决于晶体中碳链的空间排布(对称性）。同分异构体中，对称性越高的熔点越高。C4以上的正烷烃的熔点随着碳原子数增加而升高。偶数碳原子的烷烃的熔点升高多些。 m.p. (CH3)2CCH2CH3: CH3(CH2)3CH3: (CH3)4C: -16.6 溶解度：like dissolves like. 2019/4/23

65 第六节 烷烃的化学性质 C C, C H键能较大，极性小，故化学性质比较稳定。 一、氧化 烷烃部分氧化成各种含氧衍生物：醇、醛、羧酸。
第六节 烷烃的化学性质 C C, C H键能较大，极性小，故化学性质比较稳定。 一、氧化 烷烃部分氧化成各种含氧衍生物：醇、醛、羧酸。 2019/4/23

66 The Internal Combustion Engine
内燃机 The Internal Combustion Engine 2019/4/23

67 二、热裂 热裂：有机化合物在高温和无氧条件下发生键断裂的反应。 温度在450℃ 以上,为自由基反应。 催化热裂的温度可以低些。
2019/4/23

68 三、卤代 卤代反应：有机物分子中的氢原子被卤原子取代，生成卤代物，并放出卤化氢的反应。 2019/4/23

69 甲烷的氯代 2019/4/23

70 例：预测下面反应所生成的一溴代异构体的比例。
25℃ 时，氢原子一氯代的相对活性： 3。H：2。H：1。H=5：4：1; 溴代的选择性更高，相应为1600：82：1。 例：预测下面反应所生成的一溴代异构体的比例。 2019/4/23

71 2019/4/23

72 第七节 烷烃卤代反应历程 反应历程（Reaction mechanism）：化学反应所经历的途径或过程，有称反应机理或反应机制。
第七节 烷烃卤代反应历程 反应历程（Reaction mechanism）：化学反应所经历的途径或过程，有称反应机理或反应机制。 一、甲烷的卤代历程 Experimental: 1.黑暗下不加热，无反应 2.仅加热，能反应 3.仅光照，即使1个光子，也能产生许多分子的卤代产物 4.氧气的存在，能延缓反应的发生 2019/4/23

73 自由基取代历程（链的引发、链的传递、链的终止），属链锁反应
2019/4/23

74 自由基的产生条件：加热、光照、引发剂。 2019/4/23

75 二、卤素对烷烃的相对反应活性 氟>氯>溴>碘 F2 >Cl2>Br2>I2
2019/4/23

76 三、烷烃对卤代反应的相对反 应活性与烷基自由基的稳定性
三、烷烃对卤代反应的相对反 应活性与烷基自由基的稳定性 1、结构：CH Sp2 平面构型 甲基自由基的结构 烷基自由基的稳定性次序： 3。>2。>1。 >CH3. 2019/4/23

77 第八节 过渡状态理论 基元反应： 2019/4/23

78 决定反应速度的是活化能，而不是反应热。 2019/4/23

79 能线图 ENERGY PROFILE one step reaction transition state TS E N
activation energy Ea heat of reaction DH starting material product 2019/4/23

80 甲烷氯代反应的决速步骤： 产生甲基自由基的一步 2019/4/23

81 中间体和过渡态的异同 相同点：能量高、寿命短、活性高； 不同点：中间体处能谷，能证实。过渡态处能峰，不能分离出来。
2019/4/23

82 能线图 ENERGY PROFILE two step reaction 二步反应 intermediate TS1 E N TS2 R G
starting material step 1 step 2 DH product 2019/4/23

83 第九节 烷烃的制备 一、偶联反应 1. Wurtz合成法 仅适合对称烷烃的制备 2019/4/23

84 自由基氧化还原反应。只适合制备C6以下对称烷烃。
2. Corey-House合成法 3. Kolbe电解法 自由基氧化还原反应。只适合制备C6以下对称烷烃。 二、还原反应 2019/4/23