烷烴(,烷烴,同系列,碳鏈異構(gòu),構(gòu)象,鹵化反應(yīng),氧化反應(yīng))

　　烷烴的構(gòu)造特點(diǎn)是其中的碳原子與碳原子都以單鍵相結(jié)合，其余價(jià)鍵都和氫原子相連接，含有一個(gè)、兩個(gè)和三個(gè)碳原子的烷烴構(gòu)造如下：

　　其它烷烴的構(gòu)造與乙烷、丙烷相似。除甲烷外，烷烴分子中的各個(gè)碳原子上所連的四個(gè)原子或原子團(tuán)不盡相同，所以其鍵角稍有變化，但仍接近于109°28′，因?yàn)檫@樣的空間排布，能量最低，體系最穩(wěn)定。這些分子中碳原子與碳原子連結(jié)成鏈狀，其分子的形狀是一系列共用一個(gè)頂點(diǎn)的四面體。如乙烷（圖11-1）

圖11－1　 乙烷的鏈狀結(jié)構(gòu)

　　二、烷烴的同系列和通式

　　根據(jù)烷烴的構(gòu)造特點(diǎn)和它的原子組成可知，最簡單的烷烴是含有一個(gè)碳原子的甲烷CH4，其次是含有兩個(gè)碳的乙烷C2H6。按烷烴分子中碳與氫原子數(shù)可排列如表11-1。

表11－1　烷烴的同系列

　　從表11-1可見，任何相鄰的兩個(gè)烷烴在分子組成上都相差CH2，這叫做同系列差。這樣的一系列化合物叫做同系列。同系列中的化合物互稱同系物。同系列在有機(jī)化學(xué)中的重要性在于同系物具有相似的化學(xué)性質(zhì)，其物理性質(zhì)一般隨碳原子數(shù)目的增減表現(xiàn)出有規(guī)律的變化，對學(xué)習(xí)及研究有機(jī)化合物帶來了很大方便。但是，如果碳原子數(shù)目相差過多，其性質(zhì)也會(huì)表現(xiàn)出較大的差異。因此，在運(yùn)用同系物的概念時(shí)，既要考慮到它們的共性，也要注意其個(gè)性。

　　從同系列中可以看出，烷烴分子中的碳和氫原子數(shù)間有一定的關(guān)系。如果碳原子數(shù)為n，則氫原子數(shù)即為2n+2。因此，烷烴的分子組成通式是CnH2n+2。

　　三、烷烴的同分異構(gòu)現(xiàn)象和構(gòu)象

　　（一）碳鏈異構(gòu)

　　一種物質(zhì)只能有一種特定的構(gòu)造。因此，要了解有機(jī)物的特性和反應(yīng)，常常要研究它們的構(gòu)造。在研究烷烴的同系列時(shí)，發(fā)現(xiàn)隨著碳原子數(shù)的逐漸增加，會(huì)出現(xiàn)同分異構(gòu)現(xiàn)象。例如：分子式為C4H10的烷烴，碳原子的連結(jié)方式有兩種可能，其構(gòu)造式分別為：

分子式為C5H12的烷烴，碳原子的連結(jié)方式則有三種可能，其構(gòu)造式分別為：

像這樣具有相同的分子式，而有不同的構(gòu)造的化合物互稱同分異構(gòu)體，簡稱異構(gòu)體。若分子式相同，由于碳鏈構(gòu)造的不同而產(chǎn)生的異構(gòu)體叫做碳鏈異構(gòu)體，例如，正丁烷和異丁烷；正戊烷、異戊烷和新戊烷。這種異構(gòu)現(xiàn)象由于組成分子的原子或原子團(tuán)連結(jié)次序不同引起的，所以屬于構(gòu)造異構(gòu)。隨著分子中碳原子數(shù)目的增加，同分異構(gòu)體的數(shù)目會(huì)很快地增加，如表11-2。

表11－2　隨著碳原子的增加異構(gòu)體數(shù)目增長的情形

　　烷烴中碳鏈構(gòu)造的不同主要是由碳原子之間的結(jié)合方式的不同引起的。在烷烴中碳原子與碳原子之間可能有四種結(jié)合方式，因此把碳原子分為伯（以1°表示）、仲（2°）、叔（3°）、季（4°）四類。 .

只與另外一個(gè)碳原子直接相連的碳原子，如上式中的C-1，5，6，7，8叫做伯碳原子；若碳原子與另外兩個(gè)碳直接相連如-4，叫做仲碳原子；與另外三個(gè)碳原子直接相連的碳如C-3叫做叔碳原子；與另外四個(gè)碳原子直接相連的碳如C-2叫做季碳原子。

　　連在伯、仲和叔碳原子上的氫，分另稱為伯、仲和叔氫原子。不同類型的氫原子的反應(yīng)性不同。

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