如果烃分子中的所有原子都以单键互相连接,则该烃称为饱和烃。开链的饱和烃称为烷烃。最简单的烷烃是甲烷(CH4)。比甲烷更复杂的烷烃有乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)、戊烷(C5H12)等。从以上分子式可以看出烷烃的通式为CnH2n+2。此外,从甲烷开始,每增加一个碳原子,就相应增加两个氢原子,即任何两个相邻烷烃在组成上都是相差一个CH2,不相邻的则相差两个或多个CH2基团。这些具有相同通式、结构和性质相似、组成上相差一个或多个CH2的一系列化合物称为同系列。同系列中的各个化合物互称为同系物。相邻同系物在组成上相差的CH2叫作同系差。同系列在有机化学中普遍存在,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子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,为研究庞大的有机化合物提供了方便。
在烷烃的同系列中,甲烷、乙烷和丙烷分子中的碳原子都只有一种排列方式,但丁烷(C4H10)却有如下两种排列方式:
上述化合物具有相同的分子式,但结构不相同。这种具有相同的分子式而结构不相同的有机化合物称为同分异构体,这种现象称为同分异构现象。通常把由于分子中原子之间连接的方式或次序不同而引起的异构现象称为构造异构。烷烃的构造异构是由碳原子之间的连接方式或次序不同而引起的,这种异构又称为碳链异构。
随着烷烃分子中碳原子数的增加,碳原子间就有更多的连接方式,异构体的数目明显增加。例如C6H14有5个异构体,C7H16有9个,C10H22及C15H32则分别有75个和4374个异构体。
思考题1-1 写出分子式为C6H14烷烃的所有构造异构体。(www.xing528.com)
思考题1-2 下列化合物哪些是同一化合物?哪些是构造异构体?
(1)CH3C(CH3)2CH2CH3 (2)CH3CH2CH(CH3)CH2CH3
(3)CH3CH(CH3)(CH2)2CH3 (4)(CH3)2CHCH2CH2CH3
(5)CH3(CH2)2CH(CH3)CH3 (6)(CH3CH2)2CHCH3
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