大学有机化学之烷烃资料共60页

CH3
2-甲基-3-环戊基戊烷
六、烷烃的构象异构 1. 乙烷的构象
构象——由于碳碳单键的旋转，导致分子 中原子或原子团在空间的不同排列方式。
构象异构体——因单键的旋转而产生的异构体 （构象异构属于立体异构）。
构象的表示式
H
HH HH
H重 叠 式
锯架式
H
H HH
H
H交 叉 式
纽曼(Newman)投影式
一、烷烃的结构
CnH2n+2
Sp3杂化
?sp3
CH4
H
4H
H
H
H
甲烷分子（CH4）的形成
Sp3-sp3σ键
H
H
Sp3-1s σ键
H
H
H H
乙烷分子（CH3-CH3）的形成
思考：1. C6H14共有几种同分异构体？请写出其构造式。 2. 直链烷烃的分子链真是直的吗？
σ键的特点
1、电子云可以达到最大程度的重叠，所以比较 牢固。 2、σ键旋转时不会破坏电子云的重叠，所以σ键 可以自由旋转。
3、丙烷的构象
CH 3
H
H
H 3CHHBiblioteka HH交叉式
H H
H H
重叠式
ΔE=4+4+5.3=13.3KJ·mol-1
丙烷只有二种极限构象，一种是重叠式构 象，另一种是交叉式构象。二种构象的能差 13.3kJ·mol-1。
高级烷烃的碳链呈锯齿形
H H H HH H H
H HH HH
由于分子主要以交叉式构象的形式存在， 所以高级烷烃的碳链呈锯齿形。
p—p σ 键
σ键的定义
在化学中，将两个轨道沿着轨道对称轴 方向重叠形成的键叫σ键。

四、烷基
烷烃分子中消除一个氢原子后所剩原子团称烷基。此“基”具“一 价”涵义。常用R-代表烷基。烷基的名称由相应的烷烃而得。
1.一价基 烷烃分子中消除一个氢原子后所形成的烷基，称一价基。
例如： CH4
-H
-CH3
甲基
CH3CH3
-H
-CH2CH3
乙基
链端碳-H -CH2CH2CH3 丙基
CH3CH2CH3
只与二个碳原子相连的称为仲（或二级）碳原子，常以2°表示； 只与三个碳原子相连的称为叔（或三级）碳原子，常以3°表示； 只与四个碳原子相连的称为季（或四级）碳原子，常以4°表示。
如：
1°
1°CH3
4°
2°
3° 1°
CH3—C—CH2—CH—CH3
1°CH3 1°CH3
与伯、仲、叔碳原子相连的氢原子分别称为伯、仲、叔氢原子。不同 类型的氢原子在同一反应中的反应活性不同。
HHHH
分子式相同而结构不同的化合物称为同分异构体（简称异构体）。 这种现象称为同分异构现象。
分子式相同，而构造不同的化合物称为构造异构体。烷烃的构造异构是因 碳干排列不同而产生，所以，这种异构又称碳干异构。
同分异构现象是有机化合物中存在的普遍现象。随着化合物分子中 碳原子数目的增加，同分异构体的数目亦增多。
C2H6
C3H8
C4H10
在烷烃分子中，所含碳原子和氢原子的数量，呈现一定的规律，即每
增加一个C 原子，就相应地增加两个H 原子。
烷烃通式：CnH2n+2
具有同一通式，在组成上相差一个或多个CH2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。相邻的同系物在组成上相差一个CH2。其 中CH2 称为同系列的系差。

构造式
H HCH
H
HH HCCH
HH
HHH HCCCH
HHH HHHH HCCCCH HHHH
构造简式 CH4
CH3CH3
CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
4
二、 烷烃的同分异构现象 1．异构现象
同分异构体：具有相同分子式的不同化合物。 构造异构体：具有相同分子式，分子中原子或基团因连接顺 序不同而产生的异构体。
|
CH3
烷基的通式为CnH2n+1
常用R表示
此外还有“亚”某基,“次”某基。
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二价基 —— 亚基：
C H2 亚甲基
C H2 C H2 1 ,2 _ 亚 乙 基
三价基——次基：
CH2 次甲基
C CH3 次乙基
C 苯次甲基
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三、系统命名法（IUPAC命名法）
系统命名法是中国化学学会根据国际纯粹和应用化学联 合会（IUPAC）制定的有机化合物命名原则，再结合我国汉字 的特点而制定的（1960年制定，1980年进行了修定） 系统命名法规则如下： 1. 选择主连（定母体）
（1） 选择最长的碳链作为主链， 根据主链碳原子数，定母体，称为“某烷”
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主碳链的选择——当有两个以上的等长碳链可供选择 时，其选择顺序为：
例：选择支链最多的碳链为主碳链。
CH3
CH3CH2CH CHCH CHCH 3
CH3 CH2
CH 3
CH 2CH 3
正确： 2 , 3 , 5 _ 三甲基 _ 4 _丙基庚烷
色散力(烷烃 μ=0)
而：色散力 ∝ 共价键数目(即C—C、C—H) 28
(2)相邻同系物的沸点差(⊿ b.p)，随M↑， ⊿ b.p↓。

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2.1.2 构造异构(constitutional isomerism)
甲烷、乙烷和丙烷只有一种，但含有四个或四个以上碳原子的烷烃则 不止一种。例如：
沸点：-0.5℃
沸点：-11.73℃
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这种分子式相同,但结构不同的化合物，彼此是同分异构体。这种现象称为 同分异构现象。分子式相同，分子构造不同的化合物，称为构造异构体。这种 构造异构是由于碳骨架不同引起的，故又称碳架异构。
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1. 沸点
直链烷烃的沸点(bp)一般随相对分子质量的增加而升高。因为沸点是与分子 间的作用力——van der Waals力有关的，烷烃是非极性分子，van der Waals力主 要产生于色散力。
直链烷烃的沸点与分子中所含碳原子数的关系图
一般在常温常压下，四个碳以下的直链烷烃是气体，由戊烷开始是液体， 大于十七个碳的烷烃是固体。
重叠式构象 扭转张力大
重叠式和交叉式构象之 间的能量差约为12.6 kJ·mol-1，此能量差称为能 垒。其它构象的能量介于 此二者之间。
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2.3.4丁烷的构象
正丁烷可以看作是乙烷分子中每个碳原子上各有一个氢原子被甲基取 代的化合物，其构象更为复杂，我们主要讨论沿C2和C3之间的σ键键轴旋转 所形成的四种典型构象：
(3)命名时将取代基的名称写在主链名称之前，取代基的位次用主链上碳原子的编 号表示，写在取代基名称之前，两者之间用半字线“-”相连。
命名： × - × × × × ×
取短 取
母
代线 代
体
基
基
编
号
3-甲基戊烷
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当含有几个不同的取代基时，取代基排列的顺序，按“次序规则”(见p73) 所规定的“较优”基团后列出。