第二章烷烃和环烷烃学习要求：1掌握烷烃和环烷烃的结构、命名。2掌握键的形成、结构特点及特性。4.掌握构象式（纽曼式和透视式）的写法：理解脂环烃的结构及其稳定性的解释；，理解脂环烃的典型构象及其稳定性的解释；5.了解烷烃和环烷烃物理性质，掌握其化学性质及烷烃的自由基反应的条件、历程及自由基的稳定性。$2—1烷烃只含C、H两种元素的有机化合物叫做烃烷烃烯烃开链烃（脂肪烃）烃炔烃环状烃（脂环烃）脂环烃芳香烃烷烃：分之中的碳除以碳碳单键相连外，碳的其他价键都为氢原子所饱和的烃叫做烷烃也叫做饱和烃。同系列和构造异构（一）、烷烃的同系列和同系物最简单的烷烃是甲烷，依次为乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等，它们的分子式、构造式为：分子式构造式构造简式H甲烷CH4CH4H-C-HHHH-C-C-H乙烷C-HeCH.CH3HH丙烷CsHsCH:CH2CH3HHHH丁烷CaHoH-C-C-C-C-HCH3CH2CH2CH3HHHH从上述结构式可以看出，链烷烃的组成都是相差一个或几个CH2（亚甲基）而连成碳链2·7
• •7 第二章 烷烃和环烷烃 学习要求： 1 掌握烷烃和环烷烃的结构、命名。 2 掌握σ键的形成、结构特点及特性。 4.掌握构象式（纽曼式和透视式）的写法；理解脂环烃的结构及其稳定性的解释；.理解 脂环烃的典型构象及其稳定性的解释； 5.了解烷烃和环烷烃物理性质，掌握其化学性质及烷烃的自由基反应的条件、历程及自 由基的稳定性。 §2—1 烷 烃 只含 C、H 两种元素的有机化合物叫做烃 烷烃 开链烃（脂肪烃） 烯烃 烃 炔烃 环状烃（脂环烃） 脂环烃 芳香烃 烷烃：分之中的碳除以碳碳单键相连外，碳的其他价键都为氢原子所饱和的烃叫做烷烃， 也叫做饱和烃。 一、 同系列和构造异构 （一）、烷烃的同系列和同系物 最简单的烷烃是甲烷，依次为乙烷、丙烷 、丁烷、戊烷等，它们的分子式、构造式为： 分子式 构造式 构造简式 甲烷 CH4 CH4 乙烷 C2H6 CH3CH3 丙烷 C3H8 CH3CH2CH3 丁烷 C4H10 CH3CH2CH2CH3 从上述结构式可以看出，链烷烃的组成都是相差一个或几个 CH2（亚甲基）而连成碳链， H C H H C H H H H C H H C H H C H H C H H H H C H H H
碳链的两端各连一个氢原字。h h h h:HiC-C-C-CiHHHHH故：通式烷烃的为HCH2+H或ChH2n+2。具有同一通式，结构和化学性质相似，组成上相差一个或多个CH的一系列化合物称为同系列。同系列中的化合物互称为同系物。由于同系列中同系物的结构和性质相似，其物理性质也随着分之中碳原子数目的增加而呈规律性变化，所以掌握了同系列中几个典型的有代表性的成员的化学性质，就可推知同系列中其他成员的一般化学性质，为研究庞大的有机物提供了方便。在应用同系列概念时，除了注意同系物的共性外，还要注意它们的个性（因共性易见，个性则比较特殊），要根据分子结构上的差异来理解性质上的异同，这是我们学习有机化学的基本方法之一。（二）、构造异构甲、乙、丙烷只有一种结合方式，无异构现象，从丁烷开始有同分异构现象，可由下面方式导出，正丁烷加到链端C-H间HHH-C-C--CC-HHHH（沸点-0.5℃）HHHHH-C-C--HHHHH异丁烷HHH加到中间碳C-H间H-CCC-HH.-C..H（沸点-10.2）H-A由两种丁烷可异构出三种戊烷加到链端C-H间、，CHCH2CH2CH2CH正戊烷 b.p36.1℃-CH2-CH3-CH2-CH2-CH3CH3-CH2-CH-CH3异戊烷b.p28℃CH3加到链端C-H间eH述谛种舌式翻圆而构造式不同的化合物称为同分异构体，这种现象称为构造异构CH3加到中间碳C-H间CH3CH3-C-CH3现象。新戊烷b.p9.5℃CH3构造异构现象是有机化学中普遍存在的异构现象的一种，这种异构是由于碳链的构造不同而形成的，故又称为碳链异构。8
• • 8 碳链的两端各连一个氢原字。 故：通式烷烃的为 或 CnH2n+2 。 具有同一通式，结构和化学性质相似，组成上相差一个或多个 CH2的一系列化合物称为同 系列。 同系列中的化合物互称为同系物。 由于同系列中同系物的结构和性质相似，其物理性质也随着分之中碳原子数目的增加 而呈规律性变化，所以掌握了同系列中几个典型的有代表性的成员的化学性质，就可推知 同系列中其他成员的一般化学性质，为研究庞大的有机物提供了方便。 在应用同系列概念时，除了注意同系物的共性外，还要注意它们的个性（因共性易见， 个性则比较特殊），要根据分子结构上的差异来理解性质上的异同，这是我们学习有机化学 的基本方法之一。 （二）、构造异构 甲、乙、丙烷只有一种结合方式，无异构现象，从丁烷开始有同分异构现象，可由下面 方式导出， 正丁烷 （沸点-0.5℃） 异丁烷 （沸点-10.2） 由两种丁烷可异构出三种戊烷 上述这种分子式相同而构造式不同的化合物称为同分异构体，这种现象称为构造异构 现象。 构造异构现象是有机化学中普遍存在的异构现象的一种，这种异构是由于碳链的构造 不同而形成的，故又称为碳链异构。 H C H H C H H C H H C H H H H ( CH2 ) H H C H H C C H H H H H -CH H 加到中间碳 C-H 间 加到链端C-H间 H C C C C H H H H H H H H H H C C C H H H C H H H H H H CH3 -CH2 -CH2 -CH3 -CH2 - 加到链端 间 加到中间碳 间 C-H C-H CH3CH2CH2CH2CH3 CH3 -CH2 -CH-CH3 正戊烷 b.p 36.1℃ 异戊烷 b.p 28℃ CH3 -CH2 -CH-CH3 -CH2 - 加到链端C-H 间 CH3 C CH3 CH3 CH3 CH3 新戊烷 b.p 9.5℃ CH3
随着碳原子数目的增多，异构体的数目也增多，见P20表2-2。构体的导出步骤（C7H16）写出此烷烃的最长直链式。CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3再写少一个C原子的直链，另一个C作为取代基。CH,CHCH,CHCHCH3CH,CHCHCH,CH,CH3CH3CH3再写少二个C原子的直链，另二个C作为取代基。CH,CH CHCH,CHCH,CHCH2CHCH,CH,CH,CHCH,CH3CH,CH3CHCH,C,HsCHCH3CH,CCHCHCH3CH,CH2CCH,CH3CH3CH,类推，再写少三个C原子的直链。CH3CH,C-CHCH3CH3CH3不重复的只能写出9个。随着碳原子数的增加，异构体的数目增加很快：10713C原子数625.3679万多75异构体数59...802个（三）、碳原子和氢原子的分类伯碳：又称第一碳，用1℃表示一一与一个C原子直接相连。仲碳：又称第二碳，用2℃表示一一与二个C原子直接相连。叔碳：又称第三碳，用3℃表示一一与三个C原子直接相连。与四个C原子直接相连。季碳：又称第四碳，用4℃表示-'CH3CHsCH,CH,CH,CH344°1 2 2°2°CH,CCHCH31°二、命名CH3 CH310.9
• •9 随着碳原子数目的增多，异构体的数目也增多，见 P20 表 2-2。 构体的导出步骤（C7H16） 写出此烷烃的最长直链式。CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3 再写少一个 C 原子的直链，另一个 C 作为取代基。 再写少二个 C 原子的直链，另二个 C 作为取代基。 类推，再写少三个 C 原子的直链。 不重复的只能写出 9 个。 随着碳原子数的增加，异构体的数目增加很快： C 原子数 6 7 . 10 . 13 . 25 . 异构体数 5 9 . 75 . 802 . 3679 万多 个 . （三）、碳原子和氢原子的分类 伯碳：又称第一碳，用 1℃表示——与一个 C 原子直接相连。 仲碳：又称第二碳，用 2℃表示——与二个 C 原子直接相连。 叔碳：又称第三碳，用 3℃表示——与三个 C 原子直接相连。 季碳：又称第四碳，用 4℃表示——与四个 C 原子直接相连。 二、命名 CH3CH2CH2CH2CH3 1 。 2 。 1 。 2 。 2 。 CH3C CH3 CH3 CHCH3 CH3 3 。 4 。 1 。 1 。 1 。 1 。 1 。 CH3C CH3 CH3 CHCH3 CH3 CH3CHCH2CH2CH2CH3 CH3CH2CHCH2CH2CH3 CH3 CH3 CH3CHCH2CHCH3 CH3 CH3CH CHCH2CH3 CH3CH2CCH2CH3 CH3CH2CHCH2CH3 CH3CCH2CH2CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 C2H5
有机化合物的命名的基本要求是必须能够反映出分子结构，使我们看到一个不很复杂的名称就能写出它的结构式，或是看到构造式就能叫出它的名称来。烷烃的命名法是有机化合物命名的基础，应很好的掌握它。烷烃常用的命名法有普通命名法和系统命名法（一）、普通命名法根据分子中碳原子数目称为“某烷”，碳原子数十个以内的依次用甲、乙、丙、丁、戊…·癸表示，十以上的用汉字数字表示碳原子数，用正、异、新表示同分异构体。例如：CH3CH3-C—CH3CH3-CH2-CH2-CH2-CH3CH3-CH-CH2-CH3CH3CH3正戊烷异戊烷新戊烷普通命名法简单方便，但只能适用于构造比较简单的烷烃。对于比较复杂的烷烃必须使用系统命名法。（二）、系统命名法为了学习系统命名法，应先认识烷基烷基一烷烃分之中去掉一个氢原子而剩下的原子团称为烷基。名称烷基通常符号甲基MeCHs-乙基EtCH:CHe-丙基CH.CH.CH2n-PrCH,CH-异丙基i-PrCHaCH:CHCH2CH2-正丁基n-BuCH.CHCH2-异丁基i-BuCh.CH:CH2CH-仲丁基s-BuCHaCHaCHa_c _叔丁基t-Bu'CHa10
• • 10 有机化合物的命名的基本要求是必须能够反映出分子结构，使我们看到一个不很复杂 的名称就能写出它的结构式，或是看到构造式就能叫出它的名称来。烷烃的命名法是有机 化合物命名的基础，应很好的掌握它。 烷烃常用的命名法有普通命名法和系统命名法 （一）、普通命名法 根据分子中碳原子数目称为“某烷”，碳原子数十个以内的依次用甲、乙、丙、丁、戊. 癸表示，十以上的用汉字数字表示碳原子数，用正、异、新表示同分异构体。例如： 正戊烷 异戊烷 新戊烷 普通命名法简单方便，但只能适用于构造比较简单的烷烃。对于比较复杂的烷烃必须使 用系统命名法。 （二）、系统命名法 为了学习系统命名法，应先认识烷基 烷基 烷烃分之中去掉一个氢原子而剩下的原子团称为烷基。 烷基 名称 通常符号 CH3- 甲基 Me CH3CH2- 乙基 Et CH3CH2CH2- 丙基 n-Pr CH3CH- 异丙基 i-Pr CH3 CH3CH2CH2CH2- 正丁基 n-Bu CH3CHCH2- 异丁基 i-Bu CH3 CH3CH2CH- 仲丁基 s-Bu CH3 CH3 CH3 C 叔丁基 t-Bu CH3 CH3 -CH2 -CH2 -CH2 -CH3 CH3 CH CH2 -CH3 CH3 CH3 C CH 3 CH3 CH3
烷基的通式为C,H2a+1常用R表示2.亚甲基结构有二种：①两个价集中在一个的原子上时，一般不要定位。≥CH2二CHCH≥C(CHs)2亚乙基亚甲基亚异乙基②两个价集中在不同的原子上时，一定要求定位，定位数放在基名之前。一CH2CH2— 1,2-亚乙基一CHCHCH2一1,3-亚乙基3.三价的烷基叫次基，限于三个价集中在一个原子上的结构。c-CH,次乙基CH次甲基系统命名法（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（母体）（1）选择含碳原子数目最多的碳链作为主链，支链作为取代基。（2）分之中有两条以上等长碳链时，则选择支链多的一条为主链。例如：CH3CHs-CH2CH -CH CH 2-CH3CH3-CH2-CH -CH -CHCH-CH3CH, ICH2CH选择正确CH2CHCH 选择错误CHsCHa]:CH2-CH3选择错误选择正确2．碳原子的编号(1)从最接近取代基的一端开始，将主链碳原子用1、2、3.·编号123456编号正确231634578编号错误C-C-C-C-C-CC-C-C--C15421编号错误8766C321编号正确C-C（2）从碳链任何一端开始，第一个支链的位置都相同时，则从较简单的一端开始编号。例如：1234567编号正确CH3-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH37l cha'CHe-CHa1编号错误（3）若第一个支链的位置相同，则依次比较第二、第三个支链的位置，以取代基的系.1l
• •11 烷基的通式为 CnH2n+1 常用 R 表示 2．亚甲基结构有二种： ① 两个价集中在一个的原子上时，一般不要定位。 ② 两个价集中在不同的原子上时，一定要求定位，定位数放在基名之前。 3．三价的烷基叫次基，限于三个价集中在一个原子上的结构。 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（母体） （1） 选择含碳原子数目最多的碳链作为主链，支链作为取代基。 （2） 分之中有两条以上等长碳链时，则选择支链多的一条为主链。 例如： 2．碳原子的编号 (1) 从最接近取代基的一端开始，将主链碳原子用 1、2、3.编号 （2）从碳链任何一端开始，第一个支链的位置都相同时，则从较简单的一端开始编号。 例如： 1 2 3 4 5 6 7 编号正确 CH3-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH3 7 CH3 CH2-CH3 1 编号错误 （3） 若第一个支链的位置相同，则依次比较第二、第三个支链的位置，以取代基的系 CH3 -CH2 CH CH CH 2 -CH3 CH2 CH3 CH CH3 CH3 选择错误 选择正确 CH3 -CH2 -CH CH CH CH-CH 3 CH3 CH2 CH2 CH3 CH3 CH3 选择正确 选择错误 C C C C C C C C 2 3 4 6 7 8 1 C C C 8 7 6 5 4 3 2 1 5 C C C C C C C C 1 2 3 4 5 6 1 6 2 编号正确 编号错误 编号正确 编号错误 CH2 CHCH3 C(CH3 )2 亚甲基 亚乙基 亚异乙基 CH2CH2 1,2-亚乙基 CH2CH2CH2 1,3-亚乙基 CH 次甲基 C CH3 次乙基
列编号最小（最低系列原则）为原则。12345678编号正确例如：CH--CH-CH-CH-CH2-CH--CH-CH38CHCH3CH3 1编号错误3．烷烃名称的写出A将支链（取代基）写在主链名称的前面B取代基按“次序规则”小的基团优先列出烷基的大小次序：甲基<乙基<丙基<丁基<戊基<已基<异戊基<异丁基<异丙基。C相同基团合并写出，位置用2，3…标出，取代基数目用二，三·标出。D表示位置的数字间要用逗号隔开，位次和取代基名称之间要用“半字线”隔开。例如：CHa.CH-SH-CH-CH2.CH3.主链CH3 CH2,CH3CHs2，4=甲基-3-乙基己烷/可将烷烃的命名归纳为十六个字：最长碳链，最小定位，同基合并，由简到繁。三、结构构型是指具有一定构造的分子中原子在空间的排列状况。1.碳原子的四面体概念（以甲烷为例）烷烃分之中碳原子为正四面体构型。甲烷分之中，碳原子位于正四面体构的中心，四个氢原子在四面体的四个顶点上，四个C-H键长都为0.109nm，所有建角ZH-C-H都是109.5°0.109nm109.5°H甲烷的正四面体构型2.碳原子的SP"杂化碳原子的基态电子排布是（1s、2s2、2px、2py、2pz），按未成键电子的数目，碳原子应是二价的，但在烷烃分子中碳原子确是四价的，且四个价键是完全相同的。12
• • 12 列编号最小（最低系列原则）为原则。 1 2 3 4 5 6 7 8 编号正确 例如： CH3-CH-CH2-CH-CH2-CH2-CH-CH3 8 CH3 CH3 CH3 1 编号错误 3．烷烃名称的写出 A 将支链（取代基）写在主链名称的前面 B 取代基按“次序规则”小的基团优先列出 烷基的大小次序：甲基<乙基<丙基<丁基<戊基<己基<异戊基<异丁基<异丙基。 C 相同基团合并写出，位置用 2，3.标出, 取代基数目用二,三.标出。 D 表示位置的数字间要用逗号隔开，位次和取代基名称之间要用“半字线”隔开。 例如： 可将烷烃的命名归纳为十六个字：最长碳链，最小定位，同基合并，由简到繁。 三、结构 构型是指具有一定构造的分子中原子在空间的排列状况。 1.碳原子的四面体概念（以甲烷为例） 烷烃分之中碳原子为正四面体构型 。甲烷分之中，碳原子位于正四面体构的中心，四 个氢原子在四面体的四个顶点上，四个 C-H 键长都为 0.109nm，所有建角 ∠ H-C-H 都是 109.5º 甲烷的正四面体构型 2.碳原子的 SP3杂化 碳原子的基态电子排布是(1s2、2s2、2px1、2py1、2pz)，按未成键电子的数目，碳原子 应是二价的，但在烷烃分子中碳原子确是四价的，且四个价键是完全相同的。 CH3 CH CH CH CH 2 CH3 CH3 CH2 CH3 CH3 主链 2，4-= 甲基-3-乙基己烷 H H H H H C H H H 109.5 o 0.109nm
为什么烷烃分子中碳原子为四价，且四个价键是完全相同的呢？原因：在有机物分子中碳原子都是以杂化轨道参与成键的，在烷烃分子中碳原子是以SP杂化轨道成键的。杂化、激发 2P12P围光或SP32S2S杂化态基态激发态杂化后形成四个能量相等的新轨道称为SP3轨道，这种杂化方式称为SP杂化，每一个SP3杂化轨道都含有1/4S成分和3/4P成分。四个SP轨道对称的分布在碳原子的四周，对称轴之间的夹角为109.5°，这样可使价电子尽可能彼此离得最远，相互间的斥力最小，有利于成键。SP3轨道有方向性，图形为一头大，一头小，示意图如下：sp四个sp的空间分布2s2p3.烷烃分子的形成烷烃分子形成时，碳原子的SP’轨道沿着对称轴的方向分别与碳的SP"轨道或氢的1S轨道相互重叠成。键。+α (sp--sp3)C sp3C sp3C sp3H1sα (s-sp3)?HH?甲烷的形成示意图(1)α键成键电子云沿键轴方向呈圆柱形对称重叠而形成的键叫做键。α键的特点：（1）电子云沿键轴呈圆柱形对称分布。··13
• •13 为什么烷烃分子中碳原子为四价，且四个价键是完全相同的呢？ 原因： 在有机物分子中碳原子都是以杂化轨道参与成键的，在烷烃分子中碳原子是以 SP3杂化 轨道成键的。 杂化后形成四个能量相等的新轨道称为 SP3 轨道，这种杂化方式称为 SP3 杂化，每一个 SP3杂化轨道都含有 1/4 S 成分和 3/4 P 成分。 四个 SP3 轨道对称的分布在碳原子的四周，对称轴之间的夹角为 109.5º,这样可使价电 子尽可能彼此离得最远,相互间的斥力最小,有利于成键。 SP3轨道有方向性，图形为一头大，一头小，示意图如下： 3.烷烃分子的形成 烷烃分子形成时，碳原子的 SP3轨道沿着对称轴的方向分别与碳的 SP3轨道或氢的 1S 轨 道相互重叠成σ键。 甲烷的形成示意图 （1）σ键 成键电子云沿键轴方向呈圆柱形对称重叠而形成的键叫做σ键。 σ键的特点：（1）电子云沿键轴呈圆柱形对称分布。 杂化 光 或 2P 2P 2S SP 3 2S 基态 激发态 杂化态 激发 2s 2p sp 四个 的空间分布 3 sp 3 H H H H H H H H C sp 3 C sp 3 C sp 3 H 1s σ σ (s-sp 3 ) (sp 3 -sp 3 )
（2）可自由旋转而不影响电子云重叠的程度。（3）结合的较牢固。因C-H键，键能415.3KJ/molC-C键，键能345.6KJ/mol（2）其它烷烃的构型1）碳原子都是以SP杂化轨道与其他原子形成α键，碳原子都为正四面体结构。2）C-C键长均为0.154nm，C-H键长为0.109nm，，键角都接近于109.5°。3）碳链一般是曲折地排布在空间，在晶体时碳链排列整齐，呈锯齿状，在气、液态时呈多种曲折排列形式（因α键能自由旋转所致）。例如：CH2,,CH2CH3"CH2CHH3CCH2CHCHCH2CHCHCH-CH2简写键线式为了书写方便，通常都是写成直链形式。四、构象构象一一构造一定的分子，通过单键的旋转而引起的分之中各原子在空间的不同排布称为构象。（一）、乙烷的构象理论上讲，乙烷分之中碳碳单键的自由旋转可以产生无数种构象（用模型操作示意），但极限构象只有两种，即交叉式和重叠式。构象通常用透视式或纽曼（Newman）投影式表示透视式纽曼(Newman）投影式HHHH.交叉式HH重叠式HHH交叉式构象为乙烷的优势构象原因：原子间的斥力H能量最低。重叠式比交叉式的能垒（扭转能）高125KJ/mo1，如图2-9所示。14
• • 14 （2）可自由旋转而不影响电子云重叠的程度。 （3）结合的较牢固。 因 C-H 键, 键能 415.3KJ/mol C-C 键, 键能 345.6KJ/mol （2）其它烷烃的构型 1） 碳原子都是以 SP3杂化轨道与其他原子形成σ键，碳原子都为正四面体结构。 2） C-C 键长均为 0.154nm, C-H 键长为 0.109nm,键角都接近于 109.5°。 3） 碳链一般是曲折地排布在空间，在晶体时碳链排列整齐，呈锯齿状，在气、液态时 呈多种曲折排列形式（因σ键能自由旋转所致）。 例如： 简写键线式 为了书写方便，通常都是写成直链形式。 四、构象 构象——构造一定的分子，通过单键的旋转而引起的分之中各原子在空间的不同排布 称为构象。 （一）、 乙烷的构象 理论上讲，乙烷分之中碳碳单键的自由旋转可以产生无数种构象（用模型操作示意）， 但极限构象只有两种，即交叉式和重叠式。 构象通常用透视式或纽曼(Newman)投影式表示 透视式 纽曼(Newman)投影式 交叉式 重叠式 交叉式构象为乙烷的优势构象 原因：原子间的斥力小，能量最低。 重叠式比交叉式的能垒（扭转能）高 12.5KJ/mol，如图 2-9 所示。 CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 CH3 CH2 CH2 CH2 H3C CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H
单键旋转的能垒一般为12~42KL/mo1，在室温时，乙烷分之中的C-C键能迅速的旋转，因此不能分离出乙烷的某一构象。在低温时，交叉式增加。（如乙烷在-170℃时，基本上是交叉式)（二）丁烷的构象以正丁烷的C2一C3键的旋转来讨论丁烷的构象，固定C2，把C旋转一圈来看丁烷的构象情况。在转动时，每次转60°，直到360°复原可得到四种典型构象。CH3CHHCH3CHiCH3HCH3HHHHHHHHYKCH3HCH3全重叠式邻位交叉式部分重叠式对位交叉式四种典型构象与能量的关系见P45图2-5其稳定性次序为：对位交叉式邻位交叉式》部分重叠式》全重叠式相对能垒：03.3KJ/mol14.6KJ/mol18.4~25.5KJ/mol室温时，对位交叉式约占70%，邻位交叉式占30%，其他两种极少。五、物理性质烷烃的物理常数见P47表2-3。1.状态：C一C4的烷烃为气态，CCl6的烷烃为液态，C以上的烷烃为固态。2.沸点：（1）着碳原子数的递增，沸点依次升高。（2）原子数相同时，支链越多，沸点越低。原因：沸点的高低与分子间引力一一范德华引力（包括静电引力、诱导力和色散力）有关。烃的碳原子数目越多，分子间的力就越大。支链增多时，使分子间的距离增大，分子间的力减弱，因而沸点降低。量子费82-12免好的装点E1.碳原子数目增加，熔点升高。1.分子的对称性越大，熔点越高。.15
• •15 单键旋转的能垒一般为 12~42KL/mol，在室温时，乙烷分之中的 C-C 键能迅速的旋转， 因此不能分离出乙烷的某一构象。在低温时，交叉式增加。(如乙烷在-170℃时，基本上是 交叉式) （二）丁烷的构象 以正丁烷的 C2—C3 键的旋转来讨论丁烷的构象，固定 C2，把 C3 旋转一圈来看丁烷的构 象情况。在转动时，每次转 60°，直到 360°复原可得到四种典型构象。 四种典型构象与能量的关系见 P45 图 2-5 其稳定性次序为： 对位交叉式 > 邻位交叉式 > 部分重叠式 > 全重叠式 相对能垒: 0 3.3KJ/mol 14.6KJ/mol 18.4~25.5KJ/mol 室温时,对位交叉式约占 70%，邻位交叉式占 30%，其他两种极少。 五、物理性质 烷烃的物理常数见 P47 表 2-3。 1.状态：C1—C4的烷烃为气态，C5~C16的烷烃为液态，C17以上的烷烃为固态。 2.沸点：（1）着碳原子数的递增，沸点依次升高。（2）原子数相同时，支链越多， 沸点越低。原因：沸点的高低与分子间引力-范德华引力（包括静电引力、诱导力和色散 力）有关。烃的碳原子数目越多，分子间的力就越大。支链增多时，使分子间的距离增 大，分子间的力减弱，因而沸点降低。 3.熔点 1．碳原子数目增加，熔点升高。 1．分子的对称性越大，熔点越高。 CH3 H CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 H H H H H H H H H H H H H H H 对位交叉式 部分重叠式 邻位交叉式 全重叠式
4.相对密度（比重）都小于1，随着分子量的增加而增加，最后接近于0.8（20℃）。分子间的引力增大，分子间的距离相应减小，相对密度就增大。5.溶解度不溶与水，溶于某些有机溶剂，尤其是烃类中（“相似相溶”原理）。六、化学性质烷烃的化学性质稳定（特别是正烷烃）。在一般条件下（常温、常压），与大多数试剂如强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂及金属钠等都不起反应，或反应速度极慢。原因：（1）其共价键都为α键，键能大C-H390~435KJ/molC-C345.6KJ/mol(2）分子中的共价键不易极化（电负性差别小C2.5，H2.2）但稳定性是相对的、有条件的，在一定条件下（如高温、高压、光照、催化剂），烷烃也能起一些化学反应。（一）氧化和燃烧烷烃在空气中燃烧，生成二氧化碳和水，并放出大量的热能。如：3n+1燃烧CnH2n+2+nCO2 + (n+1)H2O +热能(Q)O22CeHu4 + 02→6CO2+7H20+ 4138KJ/mol所以烷烃常用作内燃机的燃料。控制一定的条件使烷烃进行选择性氧化，可用于工业上生产含氧衍生物的化工原料。（二）热裂反应在高温及没有氧气的条件下使烷烃分子中的C-C键和C-H键发生断裂的反应称为热裂反应。例如：(1) (1)CH3-CH=CH2 + H2CH3CH-CH2.-(2)丙烯(2) HHCH4 + CH2=CH2乙烯热裂化反应根据生产目的的不同可采用不同的裂化工艺。1.深度裂化（裂解）1）目的：主要是得到基本化工原料（乙烯，丙烯，丁二烯，乙炔）16
• • 16 4.相对密度（比重） 都小于 1，随着分子量的增加而增加，最后接近于 0.8（20℃）。分子间的引力增大， 分子间的距离相应减小，相对密度就增大。 5.溶解度 不溶与水，溶于某些有机溶剂，尤其是烃类中（“相似相溶”原理）。 六、化学性质 烷烃的化学性质稳定（特别是正烷烃）。在一般条件下（常温、常压），与大多数试剂 如强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂及金属钠等都不起反应，或反应速度极慢。 原因： （1） 其共价键都为σ键，键能大 C-H 390~435KJ/mol C-C 345.6KJ/mol (2) 分子中的共价键不易极化（电负性差别小 C2.5， H2.2） 但稳定性是相对的、有条件的，在一定条件下（如高温、高压、光照、催化剂），烷 烃也能起一些化学反应。 （一）氧化和燃烧 烷烃在空气中燃烧，生成二氧化碳和水，并放出大量的热能。如： 所以烷烃常用作内燃机的燃料。控制一定的条件使烷烃进行选择性氧化，可用于工业上生产 含氧衍生物的化工原料。 （二）热裂反应 在高温及没有氧气的条件下使烷烃分子中的 C-C 键和 C-H 键发生断裂的反应称为热裂 反应。例如： 热裂化反应根据生产目的的不同可采用不同的裂化工艺。 1．深度裂化（裂解） 1）目的： 主要是得到基本化工原料（乙烯，丙烯，丁二烯，乙炔） CnH2n+2 3n+1 2 O2 燃烧 nCO2 + (n+1)H2O + 热能(Q) C6H14 + 9 O2 6CO2 + 7H2O + 4138KJ/mol 1 2 CH3 CH CH2 H H (2) (1) (1) (2) CH3 -CH=CH2 + H2 CH4 + CH2=CH2 丙烯 乙烯