第二章 烷烃 (2)

第一节 烷烃的同系列及同分异构现象
一、烷烃的同系列
烷烃分子中碳原子间以单键相连，其余都与氢 原子相连。与碳原子结合的氢原子数目已达到最 高限度，不可能再增加了，所以称为饱和烃（ saturated hydrocarbon）。
烷烃的通式：CnH2n+2
通式相同，结构相似，化学性质相似，物理 性质随碳原子数的增加而有规律变化的化合物 系列——同系列（homologous series）：
例如：
第二节 烷烃的命名
一、普通命名法 二、烷基的命名 三、系统命名法
一、普通命名法
1. 正(normal)某烷
C1～C10 甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸 > C10 汉文数字
正己烷 n-hexane 2. 异(iso)某烷 碳链一末端带有两个甲基。
特殊：
衡量汽油品种的基准物质，其辛烷值为100
3. 新某烷
• 含五或六个碳原子的碳链端第二个碳原 子为季碳原子的烷烃称为“新某烷”
(neohexane)
非新己烷
二、烷基的命名
一价基： 见教材P21表2-3 . 二价基：
三价基：
三、系统命名法
1. 直链烷烃：某烷
2. 支链烷烃 （1）选择主链（母体）：选择碳原子数最多 的碳链为主链
例1、例2：给下列有机物选择主链
2,3,5-三甲基己烷
• 在IUPAC命名法中，英文名称中的一、二、三和 四等数字用相应的词头“mono”、“di”、“tri” 和“tetra”等表示，简单的取代基英文数字词头 不参加字母顺序排列，但“iso”,“neo”则参与排 序。
2,3,5-三甲基己烷 2,3,5-trimethylhexane
• 次序规则是为了表达某些有机化合物的立体 化学关系，需决定有关原子或基团的排列次 序。它的主要内容如下：

3
一. 烷烃的同系列和异构 (Homologous series and isomerism of alkanes) 1. 同系列 CnH2n+2 n 分子式 n为碳原子个数 构造式 命名
1
2 3 4 5 6
CH4
C2H6 C3H8 C4H10 C5H12
CH4
CH3CH3 CH3CH2CH3 2 3 5
①. 扭转角φ由0°逐渐变到360 °可得到无数个构象，它 们之间差别在于原子在空间的排列不同。 ②. 扭转角φ= 0°120 °240 °360°为重叠式 φ=60°180 °300 °为交叉式 重叠式、交叉式构象为乙烷的两个典型构象，其它构 象处于这两个构象之间。 ③. 重叠式中两个碳原子上的C—H键相距最近，能量较高，
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CH3 6 7 8 CH3CH2CHCH2CH2CCH2CH3 CH3 CHCH CH3 3
3 4 5 2 1
2,6,6-三甲基 - 3 -乙基辛烷
CH3 CH3CHCH 2CH2CH2CH2CHCHCH 2CH3 CH3 CH3
2,7,8-三甲基癸烷
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三. 烷烃的构象 (Conformation of Alkanes) 概述： a. 构象：指分子中原子或原子团由于围绕单键的旋转而 产生的分子中原子在空间的不同排列。 b. 构象异构体：分子组成相同，构造式相同，因构象不 同而产生的异构体。 c. 构象异构体表示方法：透视式（伞形式，锯架式）， 纽曼投影式
仲碳
CH3CH2CH2CH2CH3
叔碳
CH3CHCH 2CH3 CH3
8
二. 烷烃的命名 (Nomenclature of Alkanes)
1. 普通命名（习惯命名法）
以烷作为母体，十个碳原子以下用甲、乙、丙、丁、戊、 己、庚、辛、壬、癸表示，十个碳原子以上用数字表示。

顺序规则 ① 单原子取代基,按原子序数大小排列。原子序数大, 顺序大；原子次序小,顺序小；同位素中质量高的, 顺序大
I > Br > Cl > F > O > N > C > D > H
② 多原子基团第一个原子相同,则依次比较与其相连的其它原子。
CH2CH2CH3 C（C、H、H、）
<
CHCH3 CH3
CH3CH2CHCH3 CH2CH3
3
CC
C-C-C-C-C-C-C C-C-C C
1 2
主链
b. 主链编号 近取代基端开始编号，并遵守“最低 系列编号规则”
CH3 CH3 CH CH CH2 CH3 CH CH3 CH3
取代基位号 取代基位号
2，3，5 2，4，5

取代基距链两端位号相同时，编号从顺序小的基团 端开始。
CH3OH、C2H5OH、C3H7OH
二、同分异构
C4H10 丁烷 CH3CH2CH2CH3 CH3 CH3CHCH3 C5H12 戊烷
正丁烷
异丁烷
正戊烷
异戊烷
新戊烷
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。 由碳架不同引起的异构，称碳架异构。(属构造异构) 异构体数目随碳原子增加而迅速增加 同分异构体的推导（课本17页）
4 全重叠 2，6 部分重叠 3，5 邻位交叉 1=7 对位交叉
H3CCH3
2, 4, 6 是不稳定构象，
H3CH H H 4 H H H3CH
1, 3, 5, 7 是稳定构象。
H H
能 量
H H 2
H CH3

分子式相同（即分子组成相同），而结构不同的化合物 在同分异构体中如果它们的结构不同是由于分子中各原子 连结的次序和方式不同引起的，叫“构造异构”。
同分异构现象： 产生于同分异构体的现象 构造异构：
三种戊烷的同分异构体的相互比较 化学式 键线式 b.p (°） C 31.6
正戊烷 CH3CH2CH2CH2CH3
CH4
CH3CH3 CH3CH2CH3
不存在构造异构体 m.P -138.3 0C m.P -159.4 0C
从丁烷 丁烷开始，碳链出现了不同的连接方式 丁烷 CH3CH2CH2CH3 b.P 0.5 0C 正丁烷 CH3CHCH3 b.P -11.7 0C 异丁烷 CH3 ∴正丁烷和异丁烷是两种不同的化合物 同分异构体：
构象用投影式或透视式表示，Ex.乙烷的构象
重叠式构象
交叉式构象
重叠式构象
交叉式构象
重叠式构象
交叉式构象
在交叉式构象 交叉式构象中，两个C上H原子互相距离最远，相互间排斥 交叉式构象 重叠式构象中， 力最小，分子的内能最低，是最稳定的构象；在重叠式构象 重叠式构象 两个C上H原子相距最近，互相排斥力最大，内能最高，这种分子 内存在一种张力，也就是要趋于最稳定的交叉式构象而产生的键 的扭转张力，所以重叠式构象最不稳定。
五. 烷烃的性质 物理性质： 常T常P下： C1
的直链烷烃是气体 C5 C17 的直链烷烃是液体 C18 以上的直链烷烃是固体 b.p： 随着分子量增加，分子的体积增大，范德华引 力增大，b.p相应升高。分子量相同，支链越多，b.p 越低，因为支链多，分子间接近难， 引力减小。 m.p：随着分子量增加，m.p升高，含偶数碳原子比 含奇数碳原子的m.p高，因前者结构上更对称。 d:随着分子量增加，分子间作用力增大，距离减小， 比重升高。 溶解度：根据“相似相溶原理” 溶解度：根据“相似相溶原理”，烷烃一般不溶于水， 而易溶于非极性溶剂。