第二章烷烃(alkane);分子中仅含有碳、氢二种元素的有机化合物叫做烃。;分子中的碳原子以单键相互连接,其余价键与氢原子结合的链烃叫做烷烃,烷烃又称为饱和烃。;结论:;1.甲烷的正四面体构型
甲烷是最简单的烷烃,分子中四个氢原子的状态完全相同。用物理方法测得甲烷为正四面体构型,碳原子处于正四面体的中心,与碳原子相连的四个氢原子位于正四面体的四个顶点,四个碳氢键完全相同,键长为0.110nm,彼此间的键角为109.5°。甲烷的正四面体构型如图2-1所示。
;C1s22s22px12py1,按照未成键电子的数目,碳原子应当是二价。然而,实际上甲烷等烷烃分子中碳原子一般是四价,而不是二价。原子杂化理论设想,碳原子形成烷烃时:;(1)书面表示法
用实线表示在纸平面上的化学键,用虚楔形线表示在纸平面下方的化学键,用实楔形线表示在纸平面上方的化学键。;像甲烷分子中的碳氢键这样,成键原子沿键轴方向重叠(也称为“头碰头”重叠)形成的共价键叫做σ键。σ键的特点是轨道重叠程度大,键比较牢固;成键电子云呈圆柱形对称分布在键轴周围,成键两原子可以绕键轴相对自由旋转。σ键的自由旋转,使分子中的原子产生不同的空间排布,从而形成不同的构象。;4.其他烷烃的结构;正是因为烷烃分子中的碳原子基本保持109.5°的键角(也就是四面体结构),所以除乙烷外,其他烷烃分子的碳链并不是呈直线形排列的,而是曲折地排布在空间,一般呈锯齿型排列。例如己烷的碳链结构可表示如下:
虽然烷烃分子中的碳链排列是曲折的,但为方便起见,书写构造式时,仍将其写成直链形式。
;科学家—鲍林(LinusPauling1901—1995);碳架异构体
位置异构体
官能团异构体
互变异构体
价键异构体;碳架异构体:因碳架不同而引起的异构体;如:;互变异构体:因分子中某一原子在两个位置迅速移动而产生的 官能团异构体;烷烃异构体的推导方法
烷烃异构体推导常用的方法是缩短碳链法。;伞形式
;伞式楔形式锯架式纽曼式△;(2)乙烷交叉式构象与重叠式构象的能量分析;(3)乙烷构象势能关系图;(1)正丁烷的构象式;能量;构象分布
在达到平衡状态时,各种构象在整个构象中所占的比例称为构象分布。;交叉式重叠式;4.高级烷烃的碳链呈锯齿形;1.碳原子分类;普通命名法又叫习惯命名法,它仅适用于结构比较简单的烷烃,其命名原则有以下两点:
①根据分子中的碳原子数目称为“某烷”,10个碳以下的烷烃分别用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示,10个碳以上的烷烃用中文数字十一、十二、十三等表示,例:
CH3-CH2-CH3丙烷CH3-(CH2)10-CH3十二烷
②直链烷烃,在命名时,前面加“正”或“n”,第二个碳上有一个甲基的,命名时前面加“异”或“iso”,第二个碳上有二个甲基的,命名时前面加“新”或“neo”,例:;对直链烷烃与普通命名法相同,对支链烷烃,则以甲烷为母体,将支链看作取代基,如有多个支链,则取连有最多支链的碳为甲基碳原子,命名时取代基的排列次序由大到小。;基团:有机物去掉一个氢原子后剩余的部分;
它并不是能够独立存在的物种。;;1892年由欧洲9国的34位化学家组成的国际化学联合会IUC(InternationalUnionofChemistry)在日内瓦制定了一个命名法称为日内瓦命名法。1947年国际纯粹理论与应用化学联合会IUPAC(InternationalUnionofPureandAppliedChemistry)在日内瓦命名法的基础上加以修订形成了IUPAC命名法,系统命名法就是根据IUPAC的规定结合我国文字特点而制定的,其基本原则为:;(a)C原子数最多的链为主链,根据主链所含碳原子数叫“某”烷
(b)从靠近支链的一端开始编号。
(c)取代基写在烷烃的前面,位置(数字)-基团-某烷
例如:
(d)使小的取代基在前面较大的基写在后面
例如: