中生服务第二章烷烃课件

v1.烷烃同系列、同分异构体的基本概念烷烃同系列、同分异构体的基本概念;v2.烷烃的命名法、常见烷基的名称烷烃的命名法、常见烷基的名称;v3.烷烃的物理性质和化学性质烷烃的物理性质和化学性质;v4.烷烃光卤代反应历程烷烃光卤代反应历程;v5.游离基的稳定性次序游离基的稳定性次序;v6.烷烃的制备烷烃的制备.1.烷烃同系列、同分异构体的基本概念;第二章 烷烃 第二章第二章烷烃烷烃(Alkane)(1)开链烃开链烃(链烃链烃)，又叫脂肪烃，又叫脂肪烃.可分为可分为:烷烃烷烃、烯烃、烯烃、二烯烃、二烯烃、炔烃等、炔烃等(2)闭链烃闭链烃(环烃环烃)分为分为:脂环烃和芳香烃两类脂环烃和芳香烃两类.(一一)烃的定义烃的定义(二二)烃的分类烃的分类:分子中只含有分子中只含有C、H两种元素的有机化合物叫两种元素的有机化合物叫碳氢化合物，简称碳氢化合物，简称烃烃。第二章 烷烃(Alkane)(1)开链烃(链烃烃烃开链烃开链烃闭链烃闭链烃饱和烃饱和烃不饱和烃不饱和烃脂环烃脂环烃芳香烃芳香烃饱和脂环烃饱和脂环烃烯烃烯烃不饱和脂环烃不饱和脂环烃单环芳烃单环芳烃稠环芳烃稠环芳烃二烯烃二烯烃炔烃炔烃烃开链烃闭链烃饱和烃不饱和烃脂环烃芳香烃饱和脂环烃烯烃不饱和2.1烷烃的同系列及同分异构现象烷烃的同系列及同分异构现象v烷烃（饱和烃）烷烃（饱和烃）分子中只含分子中只含 C、H 两种元素两种元素;烃分子中碳原子之间以烃分子中碳原子之间以单键单键连接，碳原子的其余连接，碳原子的其余化合价完全为氢原子所饱和。通式：化合价完全为氢原子所饱和。通式：CnH2n+2(1)(1)烷烃烷烃2.1 烷烃的同系列及同分异构现象烷烃（饱和烃）分子中只v甲烷甲烷 CH4v乙烷乙烷 C2H6 CH3CH3v丙烷丙烷 C3H8 CH3CH2CH3v丁烷丁烷 C4H10 CH3CH2CH2CH3v戊烷戊烷 C5H12 CH3CH2CH2CH2CH3分子中分子中不含有支链不含有支链的烷烃称为的烷烃称为直链烃直链烃.名称名称分子式分子式构造式的简写式构造式的简写式甲烷 CH4分子中不含有支链的烷烃称为直链烃.名称（2 2）烷烃的同系列）烷烃的同系列v同系列同系列：在在组组成成上上相相差差一一个个或或几几个个CH2，且且结结构构和和性性质质相相似似的的一一系系列列化化合合物物。具具有有一一个个通通式式，物物理理性性质质随随碳碳原原子子的的增增加加而而有有规律的变化。规律的变化。CH4CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH3v通式：通式：烷烃烷烃CnH2n+2v同系物同系物：同系列中的各化合物互称为同系物。如同系列中的各化合物互称为同系物。如CH4C2H6C3H8C4H10等互称为同系物。等互称为同系物。v系差系差：相邻的同系物在组成上的差（例如烷烃的同系差相邻的同系物在组成上的差（例如烷烃的同系差为为CH2）。）。（2）烷烃的同系列同系列：同分异构体同分异构体分子式相同而结构相异的化分子式相同而结构相异的化合物。合物。（3 3）烷烃的同分异构现象）烷烃的同分异构现象C4H10CH3CH2CH2CH3CH3CH3CHCH3 同分异构体分子式相同而结构相异的化合物。（3）烷烃 推导简单的烷烃的异构体的基本步骤：推导简单的烷烃的异构体的基本步骤：以以C C6 6H H1414为例为例(2)写出少了一个碳原子的直链，并将该碳作为支链依写出少了一个碳原子的直链，并将该碳作为支链依次取代碳链上的各个氢原子：次取代碳链上的各个氢原子：(3)主链缩短两个碳原子，将两个甲基或一个乙基支链主链缩短两个碳原子，将两个甲基或一个乙基支链取代在主链上：取代在主链上：(1)写出最长的直链：写出最长的直链：CCCCC（1）（2）（3）（4）C（5）（6）与（1）相同 （7）与（3）相同(4)把重复者剔除后补上氢原子。把重复者剔除后补上氢原子。推导简单的烷烃的异构体的基本步骤：以C6H14为例(2)从从丁烷丁烷开始出现同分异构现象，开始出现同分异构现象，C4H10有两种，有两种，在烷烃分子中随着碳原子数的增加，异构体的在烷烃分子中随着碳原子数的增加，异构体的数目增加得很快。数目增加得很快。烷烃同系列中，烷烃同系列中，甲烷、乙烷、丙烷甲烷、乙烷、丙烷只有一种结合只有一种结合方式，方式，没有异构现象。没有异构现象。戊烷（戊烷（C5H12）有）有3种，己烷（种，己烷（C6H14）有）有5种，种，庚烷（庚烷（C7H16）有）有9种，辛烷（种，辛烷（C8H18）有）有18种，种，小结小结小结小结C10H22可写出可写出75个异构体个异构体C20H42366,319个异构体个异构体 从丁烷开始出现同分异构现象，C4H10有两种，在烷烃CH3CHCH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3CH3CH3CH2CH3CHCH3CH3CH3CH3CH2CHCH3CH3A、属于同一物质的是、属于同一物质的是_B、属于同分异构体的是、属于同分异构体的是_和和或或和和和和 或或和和思考题思考题CH3CHCH3CH2CH3CH3CH2CH2CH连有连有一一个碳原子的称为个碳原子的称为伯伯碳原子，碳原子，用用1表示表示；连有连有两两个碳原子的称为个碳原子的称为仲仲碳原子，碳原子，用用2表示表示；连有连有三三个碳原子的称为个碳原子的称为叔叔碳原子，碳原子，用用3表示表示；连有连有四四个碳原子的称为个碳原子的称为季季碳原子，碳原子，用用4表示表示。连在伯、仲、叔碳原子上的氢分别称为伯氢、仲氢和叔氢。连在伯、仲、叔碳原子上的氢分别称为伯氢、仲氢和叔氢。伯碳伯碳仲碳仲碳叔碳叔碳季碳季碳伯氢伯氢仲氢仲氢叔氢叔氢（4 4）碳原子和氢原子的类型）碳原子和氢原子的类型连有一个碳原子的称为伯碳原子，用1表示；伯碳仲碳叔碳季碳伯CH3CHCH2CH2CH3CH3124111132211指出各碳原子的类型指出各碳原子的类型想一想想一想想一想想一想 CH3CHCH2CH2CH3CH3 12.2烷烃命名烷烃命名有机物的命名法有机物的命名法1、俗名、俗名2、普通命名法（习惯命名法）普通命名法（习惯命名法）3、系统命名法系统命名法(IUPAC)4、衍生物命名法、衍生物命名法一、普通命名法一、普通命名法根据碳原子数命名根据碳原子数命名：1、十个碳以下：、十个碳以下：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸。壬、癸。十个碳以上：十个碳以上：用数字十一、十二用数字十一、十二表示表示。例：例：CH3-CH2-CH3 丙烷丙烷 CH3-(CH2)10-CH3 十二烷十二烷2、碳链异构体：、碳链异构体：用用“正正”、“异异”、“新新”等字表等字表示示。（“异异”、“新新”只适用于少于七个碳原子的只适用于少于七个碳原子的烷烃！）烷烃！）2.2 烷烃命名有机物的命名法1、俗名一、普通命名法 根CH3CH2CH2CH2CH3正正戊烷戊烷n-戊烷戊烷正、异、新正、异、新CH3CHCH2CH3CH3异异戊烷戊烷CH3CCH3CH3CH3新新戊烷戊烷正（正（normal n-）：）：不含支链不含支链 异异（iso-）：）：分子一端带有两个甲基侧链分子一端带有两个甲基侧链新（新（neo-）：）：有一个季碳原子有一个季碳原子CH3CH2CH2CH2CH3 正戊烷 n-戊烷正、异、异丁烷异丁烷异戊烷异戊烷异己烷异己烷新己烷新己烷CH3CCH2CH3CH3CH3异丁烷异戊烷异己烷新己烷CH3CCH2CH3CH3CH1892年由欧洲年由欧洲9国的国的34位化学家组成的国际化学位化学家组成的国际化学联合会联合会IUC(InternationalUnionofChemistry)在在日内瓦制定了一个命名法称为日内瓦命名法。日内瓦制定了一个命名法称为日内瓦命名法。1947年国际纯粹与应用化学联合会年国际纯粹与应用化学联合会IUPAC(InternationalUnionofPureandAppliedChemistry)在日内瓦命名法的基础上加以修订形成在日内瓦命名法的基础上加以修订形成了了IUPAC命名法。命名法。二、系统命名法二、系统命名法 1892年由欧洲9国的34位化学家组成的国际化学联合 烷基烷基甲基甲基(Methyl)乙基乙基(Ethyl)正丙基正丙基(n-Propyl)烷烃去掉一个氢原子后所剩下的部分叫烷烃去掉一个氢原子后所剩下的部分叫烷基烷基，用，用R-表示。表示。甲烷甲烷乙烷乙烷丙烷丙烷去去H去去H去去H 烷基甲基(Methyl)乙基(Ethyl)正丙基(n异丙基异丙基(isopropyl)正丁基正丁基(n-Butyl)异丁基异丁基(iso-Butyl)仲丁基仲丁基(sec-Butyl)叔丁基叔丁基(tert-Butyl)丙烷丙烷去去H2CH3CHCH2CH3丁烷丁烷异丙基(isopropyl)正丁基(n-Butyl)异Me甲基；甲基；Et乙基；乙基；Pr丙基；丙基；i-Pr异丙基；异丙基；n-Bu正丁基；正丁基；t-Bu叔丁基；叔丁基；Ar芳基；芳基；Ph苯基；苯基；Ac乙酰基；乙酰基；R烷基烷基常用基团的英文简写常用基团的英文简写Me甲基；Et如何命名如何命名?想一想想一想想一想想一想如何命名？如何命名？如何选碳链？如何选碳链？如何编位号？如何编位号？名称是什么？名称是什么？系统命名法基本原则为：系统命名法基本原则为：（1）选碳链：选取）选碳链：选取最长主链最长主链作为母体作为母体,支链最多；支链最多；（2）编号：）编号：取代基位次最小取代基位次最小(按按“最低系列最低系列”编号编号)；（3）写名称：）写名称：前小后大前小后大，同基相加，同基相加(按按“次序规则次序规则”)（4）基的命名）基的命名如何命名?想一想如何命名？如何选碳链？系统命名法基本系统命名法：系统命名法：选碳链：选碳链：选择选择最长最长的碳链做主链的碳链做主链（长）（长）当不同碳链的碳原子数相同时，选择当不同碳链的碳原子数相同时，选择支链最多支链最多的一的一个作主链个作主链（多）（多）系统命名法：选碳链：选择最长的碳链做主链（长）从最接近从最接近取代基的一端开始（近）取代基的一端开始（近）当两个不同支链离两端一样近，当两个不同支链离两端一样近，从简单的支链一端从简单的支链一端开始编号开始编号（简）（简）若两个相同支链离两端一样近，而中间还有支链，若两个相同支链离两端一样近，而中间还有支链，则按则按“最低系列最低系列”编号编号逐个比较取代基位置的数逐个比较取代基位置的数字，最先遇到位数较小者，定为字，最先遇到位数较小者，定为“最低系列最低系列”（低）（低）编位号：编位号：编位号：1 2 36 7 8 9 1010 9 58 4 3 2 12,7,8-三甲基癸烷三甲基癸烷3,4,9-三甲基癸烷三甲基癸烷1 2 36 7 写名称：写名称：取代基，写在前，编号位，短线连。取代基，写在前，编号位，短线连。阿拉伯数字与文字之间用阿拉伯数字与文字之间用“”隔开；阿拉伯隔开；阿拉伯数字之间用数字之间用“，”隔开。隔开。相同基，合并算，不同基，按相同基，合并算，不同基，按“次序规则次序规则”较优基团后列出较优基团后列出。7 6 5 4 3 2 1 写名称：7 6 5 4 3 (1)(1)取代基或官能团的第一个原子，其取代基或官能团的第一个原子，其原子序数原子序数大的为大的为“较优基团较优基团”；对于同位素，质量数大的为；对于同位素，质量数大的为“较优基团较优基团”。(2)(2)第一个原子相同，则比较与之相连的第二个第一个原子相同，则比较与之相连的第二个原子，依此类推。原子，依此类推。较优基团较优基团 (1)取代基或官能团的第一个原子，其原子序数大的为“烷基的命名及次序规则烷基的命名及次序规则烷基大小的顺序（次序规则）：烷基大小的顺序（次序规则）：甲基乙基丙基甲基乙基丙基丁基戊基己基异戊基异丁基异丙基丁基戊基己基异戊基异丁基异丙基 叔丁基叔丁基(CH3)3C异丙基异丙基(CH3)2CH异丁基异丁基(CH3)2CHCH2正丁基正丁基 CH3CH2CH2CH2正丙基正丙基 CH3CH2CH2 乙基乙基 CH3CH2 甲基甲基 CH3 仲丁基仲丁基 CH3CHCH2CH3烷基的命名及次序规则烷基大小的顺序（次序规则）：甲基乙基2,7-二甲基二甲基-4-乙基乙基辛烷辛烷123456783,3,5,6-四甲基辛烷四甲基辛烷用系统命名法命名下列化合物。用系统命名法命名下列化合物。876543213,4,6,6-四甲基辛烷四甲基辛烷12345678H3H3H3H3H3H3H2HHH2H22,7-二甲基-4-乙基辛烷123456783,3,5,6-P39 习题习题4：下列各化合物的命名对吗？如有错：下列各化合物的命名对吗？如有错误的话，试正确命名之。误的话，试正确命名之。2乙基丁烷乙基丁烷2,42甲基己烷甲基己烷正确：正确：3甲基甲基戊戊烷烷正确：正确：2,4二二甲基己烷甲基己烷3甲基十二烷甲基十二烷 4丙基庚烷丙基庚烷 4二甲基辛烷二甲基辛烷 1,1,1,1三甲基三甲基3甲基戊烷甲基戊烷正确：正确：3甲基甲基十一十一烷烷正确：正确：4异丙基辛异丙基辛烷烷正确：正确：4,4二甲基辛烷二甲基辛烷正确：正确：2,2,4三甲基三甲基己己烷烷P39 习题4：下列各化合物的命名对吗？如有错误的话，试正确优优优优先先先先次次次次序序序序：叔叔叔叔丁丁丁丁基基基基 异异异异丙丙丙丙基基基基 异异异异丁丁丁丁基基基基 丁丁丁丁基基基基 丙丙丙丙基基基基 乙基乙基乙基乙基 甲基甲基甲基甲基想一想想一想想一想想一想如何命名？如何命名？?213456712345672-甲基甲基-3-乙基乙基-4-甲基庚烷甲基庚烷 2,4-二甲基二甲基-3-乙基庚烷乙基庚烷3-乙基乙基-2,4-二甲基庚烷二甲基庚烷3-异丙基异丙基-4-甲基甲基-庚烷庚烷优先次序：叔丁基异丙基异丁基 丁基丙基乙基甲基想1 1、直链烷烃（与普通命名法相同）；、直链烷烃（与普通命名法相同）；2 2、支链烷烃，甲烷为母体，将支链看作取代基，、支链烷烃，甲烷为母体，将支链看作取代基，取代基的排列次序由小到大。取代基的排列次序由小到大。三甲基甲烷三甲基甲烷三、衍生物命名法三、衍生物命名法1、直链烷烃（与普通命名法相同）；三甲基甲烷三、衍生物命名法四、有机化合物的俗名和简称四、有机化合物的俗名和简称 所谓俗名所谓俗名(trivialname)就是化学工作者根据就是化学工作者根据化合物的来源、制法、性质或采用人名等加以命化合物的来源、制法、性质或采用人名等加以命名的。仅举几例：名的。仅举几例：CH4甲烷，沼气甲烷，沼气石油醚石油醚（59的烷烃混合物）的烷烃混合物）液体石蜡液体石蜡（917的烷烃混合物）的烷烃混合物）凡士林凡士林（1822的烷烃混合物）的烷烃混合物）四、有机化合物的俗名和简称 所谓俗名(trivial n甲烷分子为甲烷分子为正四面体构型正四面体构型。甲烷分子中，。甲烷分子中，碳原子碳原子位于位于正四面体构的正四面体构的中心中心，四个氢原子在四面体的四个顶点上，四个氢原子在四面体的四个顶点上，四个四个C-H键长都为键长都为0.109nm，所有建角，所有建角H-C-H都是都是109.5，键可以饶轴旋转键可以饶轴旋转。2.3 烷烃的结构烷烃的结构2.3.1甲烷的结构和甲烷的结构和sp3杂化轨道杂化轨道1.甲烷的立体形状表示法甲烷的立体形状表示法:正四面体型正四面体型球棒模型球棒模型斯陶特斯陶特(Stuart)模型模型 甲烷分子为正四面体构型。甲烷分子中，碳原子C：1s22s22px12py1 sp3杂化杂化激发、杂化激发、杂化2s2py2px2pz2.碳的碳的sp3杂化和杂化和键的形成键的形成C：1s22s22px12py1 sp3杂化激发、sp3杂化的碳原子与氢原子成键生成正四面体的甲烷杂化的碳原子与氢原子成键生成正四面体的甲烷键键甲烷分子中碳原子为甲烷分子中碳原子为sp 3杂化杂化，有四个等同的，有四个等同的CH（sp 31s）键）键(是是 键键)。键：键：CH 成键原子电子云沿轴向重叠的，这成键原子电子云沿轴向重叠的，这样形成的键叫样形成的键叫 键键.。sp3杂化的碳原子与氢原子成键生成正四面体的甲烷键 乙烷分子中的碳原子也是乙烷分子中的碳原子也是sp 3杂化杂化。其中有。其中有1个个CC（sp 3sp 3）键，）键，6个个CH（sp 31s）键。）键。CH或或CC键键均为均为 键键.3.烷烃分子的形成（烷烃分子的形成（键）键）乙烷分子中的碳原子也是sp 3杂化。其中有1个CC（sp据测定，除乙烷外，烷烃分子的碳链并不排布在一条据测定，除乙烷外，烷烃分子的碳链并不排布在一条直线上，而是直线上，而是曲折曲折地排布在空间。这是烷烃碳原子的四面地排布在空间。这是烷烃碳原子的四面体结沟所决定的。如体结沟所决定的。如丁烷丁烷的结构：的结构：烷烷烃烃分分子子中中各各原原子子之之间间都都以以键键相相连连接接的的，所所以以两两个个碳原子可以相对碳原子可以相对旋转旋转，形成了不同的空间排布。，形成了不同的空间排布。据测定，除乙烷外，烷烃分子的碳链并不排布在一其它烷烃的结构其它烷烃的结构碳链一般是碳链一般是曲折地曲折地排布在空间，在排布在空间，在晶体晶体时碳链排时碳链排列整齐，列整齐，呈锯齿状呈锯齿状，在，在气、液态气、液态时呈时呈多种曲折排多种曲折排列列形式（因形式（因键能自由旋转所致）。键能自由旋转所致）。其它烷烃的结构碳链一般是曲折地排布在空间，在晶体时碳链排列整(1)(1)电子云沿键轴呈圆柱形对称分布；电子云沿键轴呈圆柱形对称分布；(2)(2)可自由旋转可自由旋转而不影响电子云重叠的程度；而不影响电子云重叠的程度；(3)(3)结合的较牢固。结合的较牢固。键的特点键的特点小结小结小结小结v烷烃分子中的烷烃分子中的碳都是碳都是 sp3杂化杂化;v甲烷具有正四面体的结构特征甲烷具有正四面体的结构特征;v当烷烃中的碳原子数大于当烷烃中的碳原子数大于3的时候，碳链就形的时候，碳链就形成锯齿形状成锯齿形状;v烷烃中的烷烃中的 C-C键为键为sp3-sp3键，键，C-H键为键为sp3-s键键。烷烃的结构特征：烷烃的结构特征：(1)电子云沿键轴呈圆柱形对称分布；键的特点小结烷烃分子 1874年荷兰化学家范特霍夫年荷兰化学家范特霍夫(J.H.Vant Hoff)和和法国化学家勒贝尔法国化学家勒贝尔(J.A.Lebel)提出了提出了碳的正四面体碳的正四面体学说学说，他们认为：碳原子位于正四面体的中心，其四，他们认为：碳原子位于正四面体的中心，其四个价键指向四面体的四个顶点，其键角为个价键指向四面体的四个顶点，其键角为109 28，后人根据范氏正四面体学说，规定了用书面表达和用后人根据范氏正四面体学说，规定了用书面表达和用模型表示有机分子立体结构的方法模型表示有机分子立体结构的方法.实线实线-键在纸平面上键在纸平面上;楔线楔线-键在纸平面前键在纸平面前;虚线虚线-键在纸平面后。键在纸平面后。1、书面表示法、书面表示法（楔形式）（楔形式）有机分子立体结构表示方法有机分子立体结构表示方法 1874年荷兰化学家范特霍夫(J.H.Van2.球棒模型球棒模型3.比例比例模型模型即：斯陶特即：斯陶特(Stuart)模型模型2.球棒模型3.比例模型 即：斯陶特(Stuart)2.4 烷烃的构象烷烃的构象2.4.1.乙烷的构象乙烷的构象构象：构象：具有一定构造的分子由于围绕单键旋转而具有一定构造的分子由于围绕单键旋转而产生的分子中的原子或基团在空间的不同排列方产生的分子中的原子或基团在空间的不同排列方式。式。（构造式相同的化合物可能有许多构象。它（构造式相同的化合物可能有许多构象。它们之间互为构象异构体。）们之间互为构象异构体。）构象异构和同分异构的区别？构象异构和同分异构的区别？2.4 烷烃的构象2.4.1.乙烷的构象构象：具有一定构2.4 烷烃的构象烷烃的构象2.4.1.乙烷的构象乙烷的构象(1)球棒模型球棒模型交叉式构象交叉式构象重叠式构象重叠式构象2.4 烷烃的构象2.4.1.乙烷的构象(1)球棒模型交重叠式、交叉式构象比较重叠式、交叉式构象比较表示构象的方式：表示构象的方式：透视式透视式(锯架式锯架式)和投影式和投影式(纽曼投影式纽曼投影式)重叠式、交叉式构象比较表示构象的方式：(3)纽曼投影式纽曼投影式重叠式构象重叠式构象交叉式构象交叉式构象重叠式构象重叠式构象交叉式构象交叉式构象(2)透视式表示乙烷的构象透视式表示乙烷的构象(3)纽曼投影式重叠式构象 交叉式交叉式交叉式交叉式交叉式重叠式重叠式乙烷分子各种构象的能量曲线乙烷分子各种构象的能量曲线势能最低、最稳定的构象势能最低、最稳定的构象因非键张力大，因非键张力大，能量高，不稳定能量高，不稳定注意：室温下不能将乙烷的两种构象分离，因单键旋转能垒很低（12.5 KJ/mol）交叉式交叉式重叠式乙烷分子各种构象的能量曲线势能最低、最稳定2.4.2 丁烷的构象丁烷的构象2.4.2 丁烷的构象丁烷丁烷C(2)-C(3)键旋转引起的各构象的能量变化键旋转引起的各构象的能量变化丁烷C(2)-C(3)键旋转引起的各构象的能量变化丁烷的构象与内能、稳定性的关系丁烷的构象与内能、稳定性的关系内内 能：全重叠式部分重叠式邻位交叉式对位交叉式能：全重叠式部分重叠式邻位交叉式对位交叉式 稳定性：全重叠式部分重叠式邻位交叉式对位交叉式稳定性：全重叠式部分重叠式邻位交叉式对位交叉式丁烷的构象与内能、稳定性的关系内 能：全重叠式部分重叠式1、状态状态(state)2.5烷烃的物理性质烷烃的物理性质常温、常压常温、常压C1C4：气态：气态C5C16：液态：液态 C17：固态：固态2、沸点沸点（b.p.）直链烷烃直链烷烃 沸点高低的判断方法：沸点高低的判断方法：A：碳原子数目：碳原子数目碳原子数目碳原子数目，b.p.B：碳原子数目相同碳原子数目相同支链支链，b.p.C：支链数目相同：支链数目相同对称性对称性，b.p.1、状态(state)2.5 烷烃的物理性质常温、常压C直链烷烃直链烷烃M，m.p.(C3以后以后)。3、熔点熔点m.p.(meltingpoint)烷烃的熔点烷烃的熔点除与分子量有关外，除与分子量有关外，还与其对称性有关，还与其对称性有关，一般来一般来讲，其分子量越大，分子间的作用力越大，其熔点越高。含讲，其分子量越大，分子间的作用力越大，其熔点越高。含偶数碳的烷烃，偶数碳的烷烃，对称性高，对称性高，其熔点比奇数碳烷烃熔点升高要其熔点比奇数碳烷烃熔点升高要多一些。多一些。“偶偶上上奇奇下下”直链烷烃 M，m.p.(C3以后)。3、熔点 m.p4、相对密度相对密度（specificgravity）(比重比重)烷烃的比重都小于烷烃的比重都小于1，随分子量增加，比重，随分子量增加，比重增大。增大。5、溶解度溶解度(solubility)烷烃难溶于水，易溶于有机溶剂如四氯化烷烃难溶于水，易溶于有机溶剂如四氯化碳、乙醇。碳、乙醇。结构相似的化合物，它们分子之间的引力也结构相似的化合物，它们分子之间的引力也相似，所以具有相似结构的化合物可以彼此互相似，所以具有相似结构的化合物可以彼此互溶溶相似相溶原理。相似相溶原理。4、相对密度（specific gravity）(比中生服务第二章烷烃课件 烷烃的化学性质稳定烷烃的化学性质稳定（特别是正烷烃）。在一（特别是正烷烃）。在一般条件下般条件下(常温、常压常温、常压)，与大多数试剂如强酸、，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。应，或反应速度极慢。2.6烷烃的化学性质烷烃的化学性质 原因：原因：(1)其共价键都为其共价键都为键，键能大键，键能大 (2)分子中的共价键不易极化分子中的共价键不易极化 但稳定性是相对的、有条件的，在一定条件下但稳定性是相对的、有条件的，在一定条件下(如如:高温、高压、光照、催化剂高温、高压、光照、催化剂)，烷烃也能起一些化，烷烃也能起一些化学反应学反应。烷烃的化学性质稳定（特别是正烷烃）。在一般条件下(（1）完全燃烧）完全燃烧 用途：用途：可用燃烧来测定它们的可用燃烧来测定它们的C、H含量。含量。很好的燃料。很好的燃料。1 1、氧化反应、氧化反应 低级烷烃低级烷烃(C1C6)与空气混合至一定比例时与空气混合至一定比例时,遇明火可发遇明火可发生剧烈氧化而发生爆炸，这是煤矿发生爆炸事故的原因。甲生剧烈氧化而发生爆炸，这是煤矿发生爆炸事故的原因。甲烷的爆炸极限烷的爆炸极限5.35-24%.（1）完全燃烧 用途：可用燃烧来测定它们的C、H含量。烷烃的不完全燃烧会产生黑烟烷烃的不完全燃烧会产生黑烟C和有毒的和有毒的CO，汽车尾，汽车尾气所造成的空气污染之一。气所造成的空气污染之一。（2）不完全燃烧）不完全燃烧用途：用途：炭黑是黑色的颜料。炭黑是黑色的颜料。可作为橡胶的填料，具有补强作用。可作为橡胶的填料，具有补强作用。烷烃的不完全燃烧会产生黑烟C和有毒的CO，汽车尾气所造成的空（3）部分氧化）部分氧化 控制条件，烷烃可以部分氧化，生成烃的含氧衍生物。控制条件，烷烃可以部分氧化，生成烃的含氧衍生物。例如石蜡（含例如石蜡（含2040个碳原子的高级烷烃的混合物）在特定个碳原子的高级烷烃的混合物）在特定条件下氧化得到高级脂肪酸。条件下氧化得到高级脂肪酸。甲醇、甲酸、甲醛都是重要的化工原料。甲醇、甲酸、甲醛都是重要的化工原料。其中其中C10C20的脂肪酸可代替天然油脂制取肥皂的脂肪酸可代替天然油脂制取肥皂,节省了大量食节省了大量食用油脂。用油脂。120（3）部分氧化 控制条件，烷烃可以部分氧化，生成烃的含氧衍2.6.2异构化反应异构化反应 一个化合物转变成其异构体的反应叫做一个化合物转变成其异构体的反应叫做异构化反应异构化反应。异构化反应是可逆反应，烷烃的异构化通常在酸性条件下异构化反应是可逆反应，烷烃的异构化通常在酸性条件下进行，常用的催化剂进行，常用的催化剂有有AlCl3、AlBr3、BF3、SiO2-Al2O3和和H2SO4等。等。异构化反应在石油工业中具有重要的意义，异构化反应在石油工业中具有重要的意义，例如：将例如：将直链烷烃异构化为支链烷烃可直链烷烃异构化为支链烷烃可提高汽油的质量提高汽油的质量。又如，石。又如，石蜡在适当条件下进行异构化，可以得到黏度和使用温度较蜡在适当条件下进行异构化，可以得到黏度和使用温度较好的好的润滑剂润滑剂。2.6.2 异构化反应 一个化合物转变成其异构CH3CH2CH3CH3CH=CH2+H2CH2=CH2+CH42.6.3裂化反应裂化反应(高温、无氧高温、无氧)裂化可分为：热裂化和催化裂化裂化可分为：热裂化和催化裂化对于直链烷烃，碳链越长越容易裂化对于直链烷烃，碳链越长越容易裂化。CH3CH2CH3CH3CH=CH2+H2CH2=CH1)目的：目的：主要是主要是得到基本化工原料得到基本化工原料（乙烯，丙烯，丁（乙烯，丙烯，丁二烯，乙炔）二烯，乙炔）2)裂化温度裂化温度80011002.催化裂化催化裂化1)目的：目的：提高汽油的产量和质量提高汽油的产量和质量（生产高辛烷值的汽（生产高辛烷值的汽油，辛烷值是衡量汽油质量的标准）油，辛烷值是衡量汽油质量的标准）2)裂化温度裂化温度400-5003)加入一定的催化剂加入一定的催化剂国际上常以乙烯的产量来衡量一个国家的石油化学工业的发展水平国际上常以乙烯的产量来衡量一个国家的石油化学工业的发展水平1.热裂化热裂化（裂解）（裂解）1)目的：主要是得到基本化工原料（乙烯，丙烯，丁二烯，2.6.4取代反应取代反应室温，避光室温，避光不反应不反应光照光照反应很快且放热反应很快且放热加热加热反应很快且放热反应很快且放热猛烈反应，甚至爆炸猛烈反应，甚至爆炸强光照射强光照射(1)甲烷的氯代反应甲烷的氯代反应烷烃的烷烃的氢原子氢原子可被可被其他原子或原子团取代其他原子或原子团取代，叫，叫取代取代反应反应；烷烃的；烷烃的氢原子氢原子可可被卤素取代被卤素取代叫叫为为卤代反应卤代反应。CH4+2Cl24HCl+C强日光强日光2.6.4 取代反应室温，避光不反应光照反应很快且放热加热(2)其它烷烃的氯代反应其它烷烃的氯代反应(2)其它烷烃的氯代反应丙烷丙烷1-氯丙烷氯丙烷2-氯丙烷氯丙烷CH3-CH2-CH3+Cl2CH3CH2CH2Cl+CH3-CH-CH3Clh2543%57%氯代叔丁烷氯代叔丁烷氯代异丁烷氯代异丁烷CH3-C-H+Cl2CH3-C-Cl+CH3-C-HCH3CH3h25CH3CH3CH3CH2Cl异丁烷异丁烷36%64%伯氢伯氢叔氢叔氢=36/164/915在室温下，在室温下，叔叔、仲仲、伯氢原子伯氢原子被被氯原子氯原子夺取的相夺取的相对速率为对速率为5:4:1。（3）游离基的稳定性）游离基的稳定性仲氢仲氢伯氢伯氢=57/243/614丙烷1-氯丙烷2-氯丙烷CH3-CH2-CH3+Cl2 键离解能键离解能（KJ/mol）乙基游离基乙基游离基丙基游离基丙基游离基甲基游离基甲基游离基异丙基游离基异丙基游离基叔丁基游离基叔丁基游离基CH3-HCH3+H 435.1CH3CH3 CH2CH3+H410CH3CH2CH3 CH2CH2CH3+H410CH3CHCH3CH3CHCH3+H395 H(CH3)3C-H(CH3)3C+H380.7为什么不同类型为什么不同类型H原子的反应活性次序为：原子的反应活性次序为：3H2H1H？形成各种类型的游离基所需的能量来看形成各种类型的游离基所需的能量来看:降低H活活泼泼性性升高键离解能（KJ/mol）乙基游离基丙基游离基甲基游离基异丙v 形形成成各各种种类类型型的的离离解解能能所所需需的的能能量量按按如如下下次次序序降降低：低：CH3 1 R(伯烷基自由基伯烷基自由基)2 R 3 R v 3 H 2 H 1 H 烷基自由基的稳定次序烷基自由基的稳定次序:伯伯,仲仲,叔氢原子活泼性叔氢原子活泼性(即氢被夺取的容易程度即氢被夺取的容易程度)3 R 2 R 1 R CH3 -越稳定的自由基越易生成越稳定的自由基越易生成.形成各种类型的离解能所需的能量按如下次序降低：(4)烷烃与其它卤素的取代反应烷烃与其它卤素的取代反应 F F2 2ClCl2 2BrBr2 2，烷烃与烷烃与I I2 2通常不反应，通常不反应，烷烃与烷烃与F F2 2的反应太剧烈。的反应太剧烈。溴原子不活泼，只能夺取烷烃中较活泼的氢原子溴原子不活泼，只能夺取烷烃中较活泼的氢原子(4)烷烃与其它卤素的取代反应 F2Cl2Br2，烷 烷烃的卤化反应可用来制备卤代烷，在工业上有重烷烃的卤化反应可用来制备卤代烷，在工业上有重要价值。例如，生产洗涤剂的十二烷基磺酸钠的原料之要价值。例如，生产洗涤剂的十二烷基磺酸钠的原料之一：氯代十二烷。一：氯代十二烷。又如，工业上利用固体石蜡（又如，工业上利用固体石蜡（C10C30,平均链长平均链长C25)在熔融状态下通如氯气生产氯化石蜡。在熔融状态下通如氯气生产氯化石蜡。氯化石蜡是含氯量不等得混合物，可用作聚氯乙烯氯化石蜡是含氯量不等得混合物，可用作聚氯乙烯的助增塑剂、润滑油的增稠剂、石油制品的抗凝剂、塑料、的助增塑剂、润滑油的增稠剂、石油制品的抗凝剂、塑料、化学纤维的阻燃剂。用于生产电缆料、地板料、软管、人化学纤维的阻燃剂。用于生产电缆料、地板料、软管、人造革、橡胶等制品。造革、橡胶等制品。烷烃的卤化反应可用来制备卤代烷，在工业上有重实验现象：实验现象：CH4与与Cl2混合物在黑暗中长期保存，不反应。混合物在黑暗中长期保存，不反应。CH4经光照后与经光照后与Cl2混合，也不反应。混合，也不反应。Cl2经光照后，迅速在黑暗中与经光照后，迅速在黑暗中与CH4混合，反应立即混合，反应立即发生。发生。CH4与与Cl2在强日光直射下能发生剧烈的反应，甚至在强日光直射下能发生剧烈的反应，甚至引起爆炸生成氯化氢和碳。引起爆炸生成氯化氢和碳。甲烷的氯代反应较难停留在一氯代甲烷阶段，生成甲烷的氯代反应较难停留在一氯代甲烷阶段，生成的一氯甲烷还会继续被氯代，生成二氯甲烷、三氯甲的一氯甲烷还会继续被氯代，生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳。烷和四氯化碳。为什么会出现这些实验现象呢？为什么会出现这些实验现象呢？2.7甲烷的氯代反应历程甲烷的氯代反应历程实验现象：为什么会出现这些实验现象呢？2.7 甲烷的氯代反应链的引发阶段：链的引发阶段：引发阶段：引发阶段：吸收能量并产生游离基（即活性质点）。一般来讲，吸收能量并产生游离基（即活性质点）。一般来讲，这种反应是由光照、辐射、热分解或过氧化物所引起的。这种反应是由光照、辐射、热分解或过氧化物所引起的。链的增长阶段：链的增长阶段：增长阶段：增长阶段：有一步或多步的反应，每一步都消耗一个有一步或多步的反应，每一步都消耗一个游离基，而又为下一步反应产生一个新的游离基。游离基，而又为下一步反应产生一个新的游离基。甲烷的氯代反应历程：甲烷的氯代反应历程：链的引发阶段：引发阶段：吸收能量并产生游离基（即活性质点）。链的终止阶段：链的终止阶段：终止阶段：终止阶段：游离基被消耗掉而不再产生。游离基被消耗掉而不再产生。甲烷和氯气的反应是一个典型的甲烷和氯气的反应是一个典型的游离基（自由游离基（自由基）反应基）反应，经历了链的，经历了链的引发引发、增长增长和和终止终止三个阶段。三个阶段。总结：总结：总结：总结：链的终止阶段：终止阶段：游离基被消耗掉而不再产生。2.8甲烷氯代反应过程的能量变化（了解）甲烷氯代反应过程的能量变化（了解）1.反反应应热热反反应应物物与与产产物物之之间间的的能能量量差差(H).负负值值为为放放热，用键离解能估算热，用键离解能估算.v CH3-H+Cl-Cl CH3-Cl+H-Cl 435 243 349 431 678 780 H=678-780=-102 kI/molv CH3-H+Br-Br CH3-Br+H-Br 435 192 293 366 627 659 H=627-659=-32 kI/mol说明说明:比较比较反应热反应热,溴代反应比氯代反应缓慢溴代反应比氯代反应缓慢.反应热、活化能和过渡态反应热、活化能和过渡态2.8 甲烷氯代反应过程的能量变化（了解）1.反应热反应能量变化能量变化2.活活化化能能-过过渡渡态态与与反反应应物物之之间间的的能能量量差差。是是形形成成过过渡渡态态所所必须的最低能量必须的最低能量,也是使该反应进行所需的最低能量也是使该反应进行所需的最低能量能量变化2.活化能-过渡态与反应物之间的能量差。是形成过总总：Cl+H-CH3CH3-Cl+Cl能量变化能量变化E 活化能活化能 H1总：Cl+H-CH3 CH3-Cl+2.9一般烷烃的卤代反应历程（了解）一般烷烃的卤代反应历程（了解）X2 2X (光或热光或热)X+RH HX+R R+X2 RX+X .X +X X2 R+X RX R +R R-R(1)链的引发：链的引发：(2)链增长链增长(链传递链传递):(3)链终止链终止:2.9 一般烷烃的卤代反应历程（了解）(1)链的引发：(2)2.10烷烃的天然来源（了解）烷烃的天然来源（了解）1.石油、天然气、煤石油、天然气、煤 根据甲烷含量的不同，天然气可分为两种：一种称为干根据甲烷含量的不同，天然气可分为两种：一种称为干天然气，含甲烷天然气，含甲烷86%99%（体积）；另一种称为湿天然（体积）；另一种称为湿天然气，含甲烷气，含甲烷60%70%（体积），还含有一定量的乙烷、（体积），还含有一定量的乙烷、丙烷、丁烷等气体。丙烷、丁烷等气体。甲烷是木星、土星等行星表面大气层的主要成分，也是甲烷是木星、土星等行星表面大气层的主要成分，也是早期地球表面大气的主要组成之一。早期地球表面大气的主要组成之一。甲烷是沼气的主要成分，也是产生温室效应的气体之一。甲烷是沼气的主要成分，也是产生温室效应的气体之一。2.动物和植物动物和植物 如：某些昆虫的外激素含有直链烷烃（正十一、十三烷如：某些昆虫的外激素含有直链烷烃（正十一、十三烷等）；成熟的水果中含有等）；成熟的水果中含有C27-C33的烷烃。的烷烃。2.10 烷烃的天然来源（了解）1.石油、天然气、煤作业：作业：p3839 1;3;5;8(2,4,6);9;14作业：p3839 第二章 烷烃