有机化学第2章-饱和烃资料课件

下页退出返回第2章 饱和烃 有机化学有机化学退出上页上页退出下页上页基本内容和重点要求 烷烃及环烷烃的系统命名法 烷烃及环烷烃的结构 烷烃的构象异构 环己烷及其衍生物的构象 烷烃及环烷烃的物理性质及其变化规律 烷烃及环烷烃的化学性质及卤代反应机理返回 重点掌握烷烃及环烷烃的系统命名法、烷烃的构象异构、环己烷及其衍生物的构象，卤化的自由基反应机理及各类自由基的相对稳定性。退出上页上页退出下页上页第2章 饱和烃返回2.1 烷烃和环烷烃的通式、同系列和构造异构2.2 烷烃和环烷烃的命名2.3 烷烃的结构2.4 烷烃的构象2.5 环烷烃的结构与环的稳定性2.6 环已烷及其衍生物的构象2.7 烷烃和环烷烃的物理性质2.8 烷烃和环烷烃的化学性质2.9 烷烃的来源退出上页上页退出下页上页 返回烃：碳氢化合物，仅含C、H两种元素。烃的衍生物：烃分子中氢被其他原子或基团所取代。烃 开链烃 (脂肪烃)环状烃脂环烃芳香烃饱和烃(烷烃、石蜡烃)不饱和烃烯烃炔烃二烯烃饱和烃(环烷烃)不饱和烃(环烯烃等)单/多环芳烃稠环芳烃返回退出上页上页退出下页上页返回开链烷烃通式：CnH2n+22.1 烷烃和环烷烃的通式、同系列和构造异构退出上页上页退出下页上页返回环烷烃通式:CnH2n退出上页上页退出下页上页4个碳原子以上的烷烃存在碳链异构体正丁烷正丁烷 bp:-0.5C mp:-135 C 异丁烷异丁烷 bp:-11.2C mp:-135 C 烷烃和环烷烃的构造异构烷烃和环烷烃的构造异构返回 有机化合物广泛存在同分异构现象。分子式相同而构造式不同的同分异构现象称构造异构。退出上页上页退出下页上页随碳原子数增加，异构体数目迅速增加随碳原子数增加，异构体数目迅速增加烷烃和环烷烃的构造异构烷烃和环烷烃的构造异构返回 含有三个以上碳原子的环烷烃，除与碳原子数相同的烯烃互为同分异构体外，还有环状的同分异构体。环烷烃的异构有多种形式，环丙烷与丙烯互为构造异构体：退出上页上页退出下页上页2.2.1 伯、仲、叔、季碳原子返回2.2 烷烃和环烷烃的命名伯碳伯氢只与一个碳原子直接相只与一个碳原子直接相连的碳原子以及甲烷中连的碳原子以及甲烷中的碳原子称为的碳原子称为伯碳原子伯碳原子11与伯碳原子相连的与伯碳原子相连的氢原子叫氢原子叫伯氢原子伯氢原子退出上页上页退出下页上页伯碳伯氢仲碳仲氢返回退出上页上页退出下页上页叔碳伯碳叔氢返回季碳伯碳退出上页上页退出下页上页返回2.2.2 烷基烷基：烷基：烷烃分子中去掉一个氢原子之后剩余的部分（原子团）。退出上页上页退出下页上页几种常用的烷基几种常用的烷基甲基 Me乙基 Et返回退出上页上页退出下页上页伯氢仲氢正丙基 n-Pr异丙基 i-Pr几种常用的烷基几种常用的烷基返回退出上页上页退出下页上页仲氢伯氢正丁基n-Bu仲丁基s-Bu几种常用的烷基几种常用的烷基返回退出上页上页退出下页上页叔氢伯氢异丁基 i-Bu叔丁基 t-Bu几种常用的烷基几种常用的烷基返回退出上页上页退出下页上页返回2.2.3 基团大小次序规则1.原子序数大的次序大，原子序数小的次序小，同位素中质量高的次序大。C(CH3)3 CH(CH3)2 CH2CH3 CH3I Br Cl OH NH2 RH 2.如果原子团的第一个原子相同，则比较与它相连的其它原子(第二个原子)的原子序数大小，其它依次类推。3.含有双键或叁键的原子团，可以认为连有二个或三个相同的原子。CCH CH=CH2 CH2CH3 CH3退出上页上页退出下页上页普通命名法：适用于简单的有机化合物，以正、异、新等来区别异构体。2.2.普通命名法返回例：正戊烷正戊烷异戊烷异戊烷新戊烷新戊烷异异新新退出上页上页退出下页上页 有机化合物最常用的命名法是国际纯粹化学和应用化学联合会(Internation Union of Pure and Applied Chemistry,简称IUPAC)制订的系统。我国现用的系统命名法是依据IUPAC规定的原则，再结合中文特点制订的。2.2.5 系统命名法返回退出上页上页退出下页上页(1)选择主链选择最长、含支链最多的链为主链，根据主链碳原子数以中文十天干所对应的数目称为“某”烷。例：2-2-甲基甲基戊烷戊烷步骤和原则如下:3-3-甲基甲基己烷己烷返回退出上页上页退出下页上页6个碳原子，4个支链6个碳原子，2个支链返回当碳链长度相等时，选择支链最多的链为主链选择红色为主链2,2,5-2,2,5-三甲基三甲基-3-3-乙基乙基己烷己烷退出上页上页退出下页上页(2)给主链编号用于确定取代基(支链)的位置。例：2-2-甲基甲基丁烷丁烷从从最最接接近近取取代代基基的的一一端端开开始始编编号号返回退出上页上页退出下页上页兰色编号正确3,3,4-3,3,4-三甲基三甲基己烷己烷例：返回从从最最接接近近取取代代基基的的一一端端开开始始编编号号4 4,4 4,5 5-三甲基三甲基己烷己烷退出上页上页退出下页上页3-3-甲基甲基-4-4-乙基乙基己烷己烷例：若若有有相相同同编编号号，则则小小基基团团先先编编号号返回红色编号正确按次序规则：甲基乙基退出上页上页退出下页上页(3)写出化合物名称 依次写出取代基的位次、个数、名称于某烷之前，大基团后列出。返回退出上页上页退出下页上页返回 1.选主链:选取代基最多的最长碳链为主链,写出母体名称。2.取代基编号与命名:a.从离取代基最近的一端开始编号；b.遵循取代基最低系列规则；c.将取代基按次序规则写在母体名称前；d.相同取代基合并,以中文数字标明数目。系统命名规则小结退出上页上页退出下页上页例：注意中文名称和英文名称中基团的排列次序不同3-3-甲基甲基-5-5-乙基乙基-4-4-丙基丙基庚烷庚烷(5-ethyl-3-methyl-4-propyl5-ethyl-3-methyl-4-propylheptane)heptane)返回退出上页上页退出下页上页练习练习1：2,4,5-2,4,5-三甲基三甲基-4-4-乙基庚烷乙基庚烷返回1.1.编号数字与中文间用编号数字与中文间用“-”隔开隔开,数字间用数字间用“,”分开分开;2.2.取代基和母体名称之间不能用取代基和母体名称之间不能用“-”隔开隔开;3.3.中文数字二中文数字二,三三不能用阿拉伯数字不能用阿拉伯数字2,32,3替换。替换。注意退出上页上页退出下页上页练习练习2：3,4-3,4-二甲基己烷二甲基己烷返回34退出上页上页退出下页上页3,6-3,6-二甲基二甲基-4-4-丙基辛烷丙基辛烷3：练习练习返回退出上页上页退出下页上页4：3-3-甲基甲基-3-3-乙基乙基-4-4-丙基庚烷丙基庚烷练习练习返回退出上页上页退出下页上页返回环环 丙丙 烷烷2.2.6.1 2.2.6.1 简单环烷烃的命名简单环烷烃的命名2.2.6 环烷烃的命名单环脂环烃的命名与烷单环脂环烃的命名与烷烃相似，只是将碳原子烃相似，只是将碳原子数相应的链烃前面加上数相应的链烃前面加上一个一个“环环”字字1,2-1,2-二甲基环丙烷二甲基环丙烷环上的碳原子用阿拉环上的碳原子用阿拉伯字编号，使取代基伯字编号，使取代基有最小位次有最小位次退出上页上页退出下页上页返回1-1-甲基甲基-2-2-异丙基环戊烷异丙基环戊烷侧链比较复杂侧链比较复杂,以链为以链为母体母体,环为取代基环为取代基有多个取代基，编号从有多个取代基，编号从较小的取代基开始较小的取代基开始2-2-甲基甲基-4-4-环己基己烷环己基己烷退出上页上页退出下页上页 分子中有一个碳原子为多个环共有的化合物称为螺环化合物，共用的碳原子称为螺原子。返回螺螺4.54.5癸烷癸烷2.2.6.2 2.2.6.2 螺环烃的命名螺环烃的命名1.按环的碳原子总数命名为“某烷”，加词头“螺”。2.再把连接螺原子的两个环的碳原子数(不含螺原子)，按由小到大的次序写在“螺”和“某烷”之间的方括号里，数字用圆点分开。退出上页上页退出下页上页返回3.螺环上的编号，从连接螺原子上的第一个碳开始，先编较小的环，然后经过螺原子(螺原子编号)再编第二个环,编号的顺序以取代基位置最小为原则。5-5-甲基螺甲基螺3.43.4辛烷辛烷螺环烃的命名螺环烃的命名退出上页上页退出下页上页 有两个以上碳原子为两个以上环共有的化合物称为桥环化合物，共用键的化合物又称稠环化合物。桥头碳桥头碳桥头碳桥头碳长桥长桥短桥短桥中桥中桥桥环化合物稠环化合物返回2.2.6.3 2.2.6.3 桥环烃的命名桥环烃的命名退出上页上页退出下页上页返回1.按所有环的碳原子总数命名为某烷，加词头二(双)环。2.各“桥”所含碳原子数目，按由大到小的次序写在“二环”和“某烷”之间的方括号里。桥环烃的命名桥环烃的命名双环双环4.3.04.3.0壬烷壬烷双环双环3.2.13.2.1辛烷辛烷退出上页上页退出下页上页2 2，7 7，7-7-三甲基二环三甲基二环2.2.12.2.1庚烷庚烷返回3.从一个桥头碳原子开始编号,从最长的桥至第二个桥头,再编余下的次长的桥,回到第一个桥头;最后编最短的桥。4.编号以取代基位置号码数为较小。桥环烃的命名桥环烃的命名6-6-甲基二环甲基二环3.2.23.2.2壬烷壬烷退出上页上页退出下页上页返回练习练习1,4-1,4-二甲基二甲基-2-2-乙基环己烷乙基环己烷12346：退出上页上页退出下页上页返回练习练习1,3-1,3-二甲基二甲基-5-5-乙基环己烷乙基环己烷1-ethyl-3,5-dimethyl cyclohexane7：退出上页上页退出下页上页返回练习练习8：1-1-甲基螺甲基螺3.43.4辛烷辛烷5-5-甲基螺甲基螺3.43.4辛烷辛烷123412345退出上页上页退出下页上页返回练习练习9：2,7,7-2,7,7-三甲基二环三甲基二环2.2.12.2.1庚烷庚烷退出上页上页退出下页上页返回2p2 s激发2p2ssp3杂化spsp3 3杂化轨道杂化轨道基态基态激发态激发态烷烃中碳原子(C:1s22s22p2)采取sp3杂化2.3 烷烃的结构退出上页上页退出下页上页返回（1）每个sp3杂化轨道，各含1/4 s轨道成份3/4 p轨道成份。（2）具有更强的方向性，能更有效地与别的原子轨道重叠形成稳定的化学键。sp3杂化轨道的空间取向是指向正四面体的顶点。（3）sp3杂化轨道夹角是109.5，使四个键角之间尽可能的远离。sp3杂化轨道的特点：退出上页上页退出下页上页返回C-HC-H键键 甲烷是最简单的烷烃。在形成甲烷分子时，4个氢原子的1s轨道分别沿着碳原子的sp3杂化轨道的对称轴靠近，当它们之间的吸引力与斥力达到平衡时，通过电子云重叠交盖形成了4个碳氢键。2.3.2 甲烷的结构退出上页上页退出下页上页v 电子云呈圆柱形对称 键的特点：键的特点：原子轨道沿对称轴方向重叠形成的共价键称键。返回v 以键相连接的两个原子可以绕对称轴相对旋转而不影响电子云的分布，具有可旋转性v重叠程度高，键较牢固退出上页上页退出下页上页 甲烷的空间结构是正四面体。碳原子位于正四面体的中心，和碳原子相连的四个氢原子，位于四面体的四个角。返回HHHHCHCH键角109.5CH键长0.109nm甲烷的正四面体结构退出上页上页退出下页上页甲烷的正四面体结构返回动画退出上页上页退出下页上页甲烷结构的几种表示方法甲烷结构的几种表示方法返回楔形式楔形式 球棍模型球棍模型 比例模型比例模型 (stuart (stuart 模型模型)退出上页上页退出下页上页返回其他烷烃分子的碳原子，也都是以sp3杂化轨道与另的原子形成键的，因此也都具有四面体的结构。但除甲烷外，其他烷烃的各个碳原子上连接的原子或原子团并不完全相同，因此每个碳原子上的键角并不完全相等。除乙烷外，烷烃分子的碳链并不排布在一条直线上，而是曲折地排布在空间。烷烃分子中各原子之间都是以键相连的，所以两个碳原子可以绕键相对旋转而形成不同的空间排布。2.3.3 其他烷烃的结构退出上页上页退出下页上页返回其他烷烃的结构退出上页上页退出下页上页正丁烷正丁烷 bp:-0.5C mp:-135 C 异丁烷异丁烷 bp:-11.2C mp:-135 C 返回 分子中原子的连接方式称分子的构造。分子式相同而构造式不同的同分异构现象称构造异构。4个碳原子以上的烷烃存在碳链异构体2.3.4烷烃的构造异构4碳烷烃的构造异构体退出上页上页退出下页上页返回正戊烷正戊烷异戊烷异戊烷新戊烷新戊烷随碳原子数增加，异构体数目迅速增加随碳原子数增加，异构体数目迅速增加5碳烷烃的构造异构体退出上页上页退出下页上页有机分子中由于围绕C-C键可以自由旋转，在旋转过程中，由于分子中原子或基团的相对位置不断发生变化，就形成了许多不同的空间排列方式。这种仅仅由于围绕单旋转而引起的分子中原子或基团在空间的不同排列方式称为构象。2.4 烷烃的构象返回退出上页上页退出下页上页返回动画在乙烷分子中假设一个甲基固定，使另一个甲基沿CC 键键轴旋转，两个甲基中的氢原子的相对位置就会不断改变，产生无数种不同的构象。其中有两种典型构象，一种叫做交叉式构象，另一种叫做重叠式构象。2.4.1 乙烷的构象退出上页上页退出下页上页乙烷的交叉式乙烷的交叉式(反叠式反叠式)构象构象交叉式构象是能量最低最稳定的构象返回退出上页上页退出下页上页乙烷的重叠式乙烷的重叠式(顺叠式顺叠式)构象构象返回重叠式构象是能量最高最不稳定的构象退出上页上页退出下页上页构象的表示方法构象的表示方法球棒模型纽曼投影式透视式返回重叠式构象重叠式构象退出上页上页退出下页上页返回构象的表示方法构象的表示方法交叉式构象交叉式构象球棒模型纽曼投影式透视式退出上页上页退出下页上页HHHHHHHHHHHH返回纽曼投影式的画法纽曼投影式的画法交叉式构象交叉式构象重叠式构象重叠式构象退出上页上页退出下页上页2.4.2 丁烷的构象返回动画退出上页上页退出下页上页丁烷的对位交叉式丁烷的对位交叉式(反叠式反叠式)构象构象返回能量最低的最稳定构象退出上页上页退出下页上页丁烷的部分重叠式丁烷的部分重叠式(反错式反错式)构象构象返回退出上页上页退出下页上页丁烷的邻位交叉式丁烷的邻位交叉式(顺错式顺错式)构象构象返回退出上页上页退出下页上页丁烷的完全重叠式丁烷的完全重叠式(顺叠式顺叠式)构象构象返回能量最高的最不稳定构象退出上页上页退出下页上页完全重叠式完全重叠式部分重叠式部分重叠式邻位交叉式邻位交叉式对位交叉式对位交叉式部分重叠式部分重叠式丁烷四种典型构象的稳定性比较丁烷四种典型构象的稳定性比较对位交叉式邻位交叉式部分重叠式完全重叠式返回稳定性次序：退出上页上页退出下页上页由于分子处于不停的运动状态之中，分子间碰撞的能量足以使键快速旋转而难以分离出单一构象式，所以构象异构体是同一分子。尽管如此，一个化合物的许多物理性质、化学性质可以根据某一特殊的或某一有利的构象来进行分析。返回退出上页上页退出下页上页 对任何烷烃而言，最稳定的构象中碳链总是以锯齿形反式排列，C-H键都在交叉式位置，大的取代基尽可能处于对位排列。气液两相中，各种构象互相转变。晶体中，分子排列在刚性的晶格中，运动受到阻碍，构象固定，碳链排成锯齿状。正己烷正己烷正庚烷正庚烷返回退出上页上页退出下页上页链烷烃的构象链烷烃的构象动画返回气液两相中，各种构象互相转变退出上页上页退出下页上页1.烷烃分子中碳原子的杂化状态均为为sp3杂化。分子中所有的共价键都是键。2.含4个及以上碳原子的烷烃存在构造异构体。3.除甲烷外，其他烷烃分子由于CC 键的旋转产生无数个构象异构体，但一般情况下不能分离单独得到，无数个构象异构体均为同一分子。“烷烃的结构”小结：返回退出上页上页退出下页上页课堂练习：课堂练习：1.下列各对化合物是同一分子或构造异构体？和(1)返回构造异构体同一分子和(2)退出上页上页退出下页上页和(3)同一分子返回退出上页上页退出下页上页环烷烃环烷烃每个每个CHCH2 2的张力能的张力能/kJ/kJmolmol-1-1环丙烷环丙烷38.5环丁烷环丁烷27.6环戊烷环戊烷5.4环己烷环己烷0环庚烷环庚烷3.7环辛烷环辛烷5.0环壬烷环壬烷5.8环癸烷环癸烷5.0环十五烷环十五烷0 返回2.5.1 环烷烃的张力能2.5 环烷烃的结构与环的稳定性环烷烃环烷烃的张力的张力越大，越大，能量愈能量愈高，分高，分子愈不子愈不稳定。稳定。退出上页上页退出下页上页返回（）环丙烷的结构由于饱和烃分子中碳原子为sp3杂化，杂化轨道之间如果沿对称轴方向重迭，必须将三个C-C-C键角压缩至60才能成环，由此会产生很大的角张力。2.5.2 小环烷烃的结构与环的不稳定性 退出上页上页退出下页上页105形成弯曲键形成弯曲键可缓解可缓解角角张力张力环丙烷的结构返回退出上页上页退出下页上页环丙烷的结构返回动画具有重叠构象，具有重叠构象，氢原子排斥产生氢原子排斥产生“重叠张力重叠张力”-键角键角偏离正常键角偏离正常键角产生角张力产生角张力环丙烷分子具有较高的内能环丙烷分子具有较高的内能(张力能张力能)，不稳定，不稳定!键为弯曲键，重叠程度小，易断裂键为弯曲键，重叠程度小，易断裂!弯曲弯曲键键退出上页上页退出下页上页环丙烷的结构环丙烷的结构返回动画退出上页上页退出下页上页返回动画 环丁烷的CC键与环丙烷类似也呈弯曲键，但它的碳原子杂化轨道重叠程度比环丙烷大，而且四个碳原子不在同一个平面内，主要以“蝶式”构象存在(约与平面成30角)使张力有所降低，故比环丙烷稳定。3.环丁烷的结构退出上页上页退出下页上页返回 小环烃分子的结构特点：小结 CC键呈弯曲键，重叠程度小，分子张力大，内能高，不稳定退出上页上页退出下页上页返回 脂环化合物由于环的限制，环上所连接的原子或基团，如同连接在碳碳双键上一样，不能自由旋转。如果环上有两个或两个以上的碳原子各自连有不同的原子或基团时，便产生顺反异构。2.5.3环烷烃的顺反异构退出上页上页退出下页上页例：例：顺顺-1，2-二甲基环丙烷二甲基环丙烷反反-1，2-二甲基环丙烷二甲基环丙烷取代基在环的取代基在环的同侧为顺式同侧为顺式取代基在环的取代基在环的不同侧为反式不同侧为反式返回退出上页上页退出下页上页顺顺-1，4-二甲基环己烷二甲基环己烷反反-1，4-二甲基环己烷二甲基环己烷返回退出上页上页退出下页上页 环己烷分子中的CC键可以在一定的范围内自由旋转，形成无数构象。其中有两种没有角张力的极限构象：船式构象和椅式构象。这两种构象中，每个碳原子都保持了109.5的键角，因而都是稳定构象。椅式构象椅式构象船式构象船式构象返回2.6 环已烷及其衍生物的构象退出上页上页退出下页上页返回动画 环己烷分子中的CC键可以在一定的范围内自由旋转，形成无数构象。2.6 环已烷及其衍生物的构象退出上页上页退出下页上页无数构象中其中有两种没有角张力的极限构象：船式构象和椅式构象。这两种构象中，每个碳原子都保持了109.5的键角，因而都是稳定构象。椅式构象椅式构象船式构象船式构象返回2.6 环已烷及其衍生物的构象退出上页上页退出下页上页 环己烷呈椅式构象时，相邻两个碳原子上的CH键都是处于交叉式的位置，能量较低。返回2.6.1 环己烷的椅式构象退出上页上页退出下页上页 环己烷环己烷椅式构象中每个碳原子上都有一个a键和一个e键，在环中上下交替排列。返回直立键直立键(a)-(a)-与对称轴平行与对称轴平行 平伏键平伏键(e)-(e)-与对称轴呈与对称轴呈109.5109.5 退出上页上页退出下页上页 当环己烷由一种椅式构象翻转为另一种椅式构象时，原来的a键变成e键，原来的e键变成a键。由于六个碳上连接的都是氢原子，所以两种椅式构象完全等同。返回退出上页上页退出下页上页 当环己烷由一种椅式构象翻转为另一种椅式构象时，原来的a键变成e键，原来的e键变成a键。由于六个碳上连接的都是氢原子，所以两种椅式构象完全等同。返回退出上页上页退出下页上页环己烷呈船式构象时，C2与C3之间及C5与C6之间的4个CH键则是处于两两相互重叠的位置船式构象中船头和船尾的两个CH键相距较近时也产生一定的张力。返回2.6.2 环己烷的船式构象 退出上页上页退出下页上页 取代环己烷由一种椅式构象翻转为另一种椅式构象时，翻转前后的两种构象可能是不同的。（）一取代环己烷取代基取代基占据占据a a键键取代基取代基占据占据e e键键返回2.6.3取代环己烷的构象退出上页上页退出下页上页R 处于邻位交叉位处于邻位交叉位R 处于对位交叉位处于对位交叉位较稳定较稳定返回一元取代环己烷，其稳定构象为取代基占据e键的构象取代基占据取代基占据a a键键取代基占据取代基占据e e键键退出上页上页退出下页上页 当环上有两个相同取代基时，其稳定构象为取代基尽可能占据e键的最为稳定构象。返回主要(稳定)构象稳定性：反式 顺式(1,2-二甲基环己烷)（）二取代环己烷（顺式）（顺式）（反反式式）退出上页上页退出下页上页返回（顺式）（顺式）主要(稳定)构象稳定性：顺式 反式(1,3-二甲基环己烷)（）二取代环己烷退出上页上页退出下页上页（顺式）（顺式）返回主要(稳定)构象 当环上有两个不相同取代基时，其稳定构象为体积较大取代基尽可能占据e键的最为稳定构象（）二取代环己烷退出上页上页退出下页上页（反式）（反式）返回主要(稳定)构象 当环上有两个不相同取代基时，其稳定构象为体积较大取代基尽可能占据e键的最为稳定构象（）二取代环己烷退出上页上页退出下页上页（反式）（反式）返回稳定构象（顺式）（顺式）稳定性：反式 顺式1-甲基-4-叔丁基环己烷退出上页上页退出下页上页（反式）（反式）返回稳定构象（顺式）（顺式）稳定性：顺式 反式1-甲基-3-叔丁基环己烷退出上页上页退出下页上页 如果环上同时有多个取代基时，则e键取代最多的一般都是最稳定的构象。最稳定最稳定返回如六氯环己烷（666）：（）多取代环己烷下页退出小结：一取代环已烷取代基在e键时，构象较稳定；二元取代的环己烷取代基尽可能多占据e键时，构象较稳定；当两个取代基不同时，较大体积的取代基占据e键时，构象较稳定；如果环上同时有多个取代基时，则e键取代最多的一般都是最稳定的构象。返回上页退出上页上页退出下页上页课堂练习：课堂练习：画出下列各二元取代环己烷最稳定的构象。返回（1）顺-1-氯-2-溴环己烷（2）反-1-甲基-4-乙基环己烷退出上页上页退出下页上页（4）反-1，3-环己二醇返回（3）反-1，2-二氯环己烷退出上页上页退出下页上页（5）顺-1，3-环己二醇返回（6）顺-1，4-环己二醇退出上页上页退出下页上页沸点沸点沸点沸点：随相对分子质量增加而增加，同分子量时，支链较多，沸点较低。直链烷烃的沸点返回2.7 烷烃和环烷烃的物理性质退出上页上页退出下页上页比较下列化合物的沸点高低。返回A.2,3-A.2,3-二甲基戊烷二甲基戊烷 B.B.正庚烷正庚烷C.2-C.2-甲基庚烷甲基庚烷 D.D.正戊烷正戊烷E.2-E.2-甲基己烷甲基己烷C B E A D课堂练习：课堂练习：退出上页上页退出下页上页熔熔熔熔点点点点：随相对分子质量增加而增加，但偶数碳链的正烷烃由于分子对称性较高，熔点略高。返回名称名称甲烷甲烷乙烷乙烷丙烷丙烷丁烷丁烷戊烷戊烷己烷己烷庚烷庚烷熔点/182.6 183.2 187.7 138.4 129.795.390.6名称名称辛烷辛烷壬烷壬烷癸烷癸烷十六烷十六烷十七烷十七烷十八烷十八烷二十烷二十烷熔点/56.853.629.718.522.528.036.434.44.73.233.8退出上页上页退出下页上页 烷烃及环烷烃均为非极性分子，不溶于水。环烷烃的物理性质和递变规律与烷烃相似，但亦有差别。最显著的差别是环烷烃的熔点、沸点都较含同数碳原子的烷烃和烯烃高，相对密度较含同数碳原子的直链烷烃和烯烃大，但仍比水轻。返回退出上页上页退出下页上页2.8 烷烃和环烷烃的化学性质 烷烃没有官能团，分子中的CC、CH都是键，极性小，键能大，因而烷烃化学性质稳定。室温下，烷烃与大多数试剂，如强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂等都不起反应。但在一定条件下，例如在高温或有催化剂存在时，烷烃可发生一些化学反应。这些反应在石油化工占有重要的地位。单环烷烃中，三元、四元的小环烷烃结构特殊，化学性质不稳定，其他烷烃的性质与开链烷烃的性质相似。返回退出上页上页退出下页上页2.8.1 氧化反应返回完全氧化(燃烧)：=-890kJmol-1=-1538kJmol-1 燃烧大量放热，提供日常生活、生产能源。燃烧大量放热，提供日常生活、生产能源。C C1 1 C C6 6与空与空气混合至一定比例时，遇到火花会发生爆炸。甲烷空气中气混合至一定比例时，遇到火花会发生爆炸。甲烷空气中的的爆炸极限为爆炸极限为5.535.53 14%14%，在此浓度范围内遇火发生爆炸，在此浓度范围内遇火发生爆炸，在此范围之外在此范围之外,遇火只燃烧而不爆炸。遇火只燃烧而不爆炸。退出上页上页退出下页上页2.8.1 氧化反应2.8.2 异构化反应 2.8.3 热裂(热解)反应2.8.4 环烷烃的开环加成反应2.8.5 饱和烃的卤代反应 2.8 烷烃和环烷烃的化学性质退出上页上页退出下页上页返回醛、酮、羧酸等 在催化剂存在及着火点以下，烷烃可被氧化为多种含氧化合物。工业上利用高级烷烃制备脂肪醇及酸用于制备肥皂和表面工业上利用高级烷烃制备脂肪醇及酸用于制备肥皂和表面活性剂。活性剂。2.8.1 氧化反应退出上页上页退出下页上页返回 甲烷的控制氧化可以制备氢、一氧化碳、乙炔、甲醇、甲酸、甲醛等，这些物质都是重要的化工原料。退出上页上页退出下页上页返回140180，1 12.5MPaO2，钴催化剂钴催化剂HNO3加加 热热 常温下饱和的环对氧化剂稳定，但用强氧化剂加热时，或在催化剂作用下用空气直接氧化，环烷烃可被氧化成不同的产物:退出上页上页退出下页上页返回KMnO4H2O可用于区别环烷烃和烯烃可用于区别环烷烃和烯烃双键对双键对氧化剂氧化剂不稳定不稳定退出上页上页退出下页上页返回2.8.2 异构化反应 炼油工业利用异构化反应，使直链烷烃异构化为支链烷烃，炼油工业利用异构化反应，使直链烷烃异构化为支链烷烃，提高汽油的质量。提高汽油的质量。退出上页上页退出下页上页烷烃在隔绝空气下加热和加压，分子发生断键，生成较小分子量的分子。裂化反应在炼油工业可大大提高汽油、柴油等的产量。例：2.8.3 热裂(热解)反应返回退出上页上页退出下页上页返回（）（）催化加氢催化加氢易易难难2.8.4 环烷烃的开环加成反应退出上页上页退出下页上页返回（）（）加卤素加卤素四碳及以上环烷烃室温下均不能与卤素或卤化氢反应四碳及以上环烷烃室温下均不能与卤素或卤化氢反应用于环丙烷的鉴别退出上页上页退出下页上页返回（）（）加卤化氢加卤化氢氢加在含氢较多的碳上退出上页上页退出下页上页2.8.5 饱和烃的卤代反应 烷烃、环烷烃在日光或紫外光照射或高温下与Cl2或Br2反应，分子中的氢原子能逐步被卤素原子取代，称卤代反应。2.8.5.1 2.8.5.1 卤代反应卤代反应例如甲烷的氯代反应：生成四种氯代产物的混合物生成四种氯代产物的混合物返回退出上页上页退出下页上页其他烷烃的氯代反应：产物更复杂2.8.5.1 2.8.5.1 卤代反应卤代反应返回退出上页上页退出下页上页设伯氢原子的活泼性为设伯氢原子的活泼性为1 1，仲氢原子的相对活泼性为，仲氢原子的相对活泼性为X X，则有：则有：氯代反应：仲氢原子的活泼性约为伯氢原子的4倍正丙基氯正丙基氯异丙基氯异丙基氯2.8.5.2 2.8.5.2 卤代反应的选择性和反应活性卤代反应的选择性和反应活性 假如活泼性相同假如活泼性相同 75%25%实际实际 43%57%说明伯氢原子与仲氢原子的相对活泼性不同说明伯氢原子与仲氢原子的相对活泼性不同2.8.5 饱和烃的卤代反应 返回退出上页上页退出下页上页同理：设伯氢原子的活泼性为设伯氢原子的活泼性为1 1，叔氢原子的相对活泼性为，叔氢原子的相对活泼性为X X，则有：则有：36%64%2.8.5.2 2.8.5.2 卤代反应的选择性和反应活性卤代反应的选择性和反应活性氯代反应：叔氢原子的活泼性为伯氢原子的5倍2.8.5 饱和烃的卤代反应 返回退出上页上页退出下页上页在氯代反应中烷烃中的氢原子的反应活性次序为：叔氢 仲氢 伯氢这是由于C-H键离解能不同：键离解能/kJmol-1伯氢 CH3CH2CH2H410仲氢(CH3)2CHH395叔氢(CH3)3CH3802.8.5.2 2.8.5.2 卤代反应的选择性和反应活性卤代反应的选择性和反应活性2.8.5 饱和烃的卤代反应 返回退出上页上页退出下页上页烷烃的溴代反应比较缓慢，但选择性更高。如:痕量99%溴代反应中叔氢:仲氢:伯氢=1600:82:12.8.5.2 2.8.5.2 卤代反应的选择性和反应活性卤代反应的选择性和反应活性+Cl2 36%64%2.8.5 饱和烃的卤代反应 返回退出上页上页退出下页上页氟氟与烷烃反应剧烈，不易控制，甚至发生爆炸,这类反应没有实际应用价值。碘碘与烷烃反应活性很低，较难发生取代反应，且其产物之一HI是一种较强的还原剂，其逆反应占优势。此外，C-I键能小，C-I键易断裂，也促进逆反应进行。卤代反应活性：氟氯溴碘2.8.5.2 2.8.5.2 卤代反应的选择性和反应活性卤代反应的选择性和反应活性共价键类型 键离解能/kJmol-1C F485CCl339CBr285C I218返回2.8.5 饱和烃的卤代反应 退出上页上页退出下页上页2.8.5.3 2.8.5.3 卤卤代反应历程代反应历程实验实验结果结果甲烷用光照后，迅速在黑暗处与氯气混合无氯代烃生成氯气用光照后，迅速在黑暗处与甲烷混合有氯代烃生成氯气和甲烷混合后用光照有氯代烃生成氯气和甲烷分别用光照后，迅速混合有氯代烃生成对产物进行检测除氯代烃外，还有乙烷生成为研究卤代反应的历程，进行了一系列的实验。返回2.8.5 饱和烃的卤代反应 退出上页上页退出下页上页链引发：链增长：链终止：共价键类型 键离解能/kJmol-1ClCl244H3CH435链式连锁反应链式连锁反应返回2.8.5 饱和烃的卤代反应 2.8.5.3 2.8.5.3 卤代反应历程卤代反应历程下页退出游离基游离基取代反应历程取代反应历程返回上页退出上页上页退出下页上页小 结1.饱和烃的卤代反应为游离基链式连锁反应，由链引发、链增长和链终止三步组成。2.饱和烃各级氢被取代的活性为：叔氢仲氢伯氢3.卤素进行卤代反应的活性为：氟 氯 溴 碘返回退出上页上页退出下页上页2.9 烷烃的来源返回烷烃的来源石油天然气煤炭退出上页上页退出下页上页石油的分馏产物及用途石油的分馏产物及用途石油气(C1C4)燃料、化工原料石油醚(C5C6)溶剂气 油(C7C8)内燃机燃料、溶剂溶剂油(C9C11)溶剂煤 油(C11C16)燃料、工业洗涤油航空煤油(C10C15)飞机燃料柴 油(C16C18)柴油机燃料返回退出上页上页退出下页上页炼油厂外景图炼油厂外景图返回退出上页上页退出下页上页可可 燃燃 冰冰 “可燃冰”学名为“天然气水合物”，其化学式为CH48H2O。是天然气在0和30个大气压的作用下结晶而成的“冰块”。“冰块”里甲烷占80%99.9%，因此也常称为“甲烷水合物”。可燃冰可直接点燃，燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要小得多。1立方米这种可燃冰燃烧，相当于164立方米的天然气燃烧所产生的热值。据粗略估算，在地壳浅部，可燃冰储层中所含的有机碳总量，大约是全球石油、天然气和煤等化石燃料含碳量的两倍。可燃冰主要分布在东、西太平洋和大西洋西部边缘，是一种极具发展潜力的新能源。返回下页退出返回 以煤炭、一氧化碳和二氧化碳为原料来得到较大相对分子质量有机化合物的化学。nC+(n+1)H2 CnH2n+2FeO,45070MPaCo/Th2502nCO+(4n+1)H2 CnH2n+CnH2n+2 +nH2O例：碳一化学碳一化学