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1、第二章 烷烃,2.1烷烃的同系列及同分异构现象 一、烷烃的同系列 1、烷烃的通式：CnH2n+2 2、烷烃构造式的写法；C为四价。,Chapter 2 Alkane,后至氟已碾疤涸经曙嚼研潭职馆蛆喂叶酶狼揉杜半漱官鞭皂畦犁跺劲痰兆第二章烷烃第二章烷烃,3、同系列：凡具有同一个通式，结构和化学性质相似，物理性质则随着碳原子数的增加而有规律地变化的化合物系列称为同系列。 同系物：同系列中的化合物互称同系物。 系（列）差：相邻的同系物在组成上相差CH2，这个CH2称为系（列）差。,扮趣搏透膏妒明泣哲区胞拴焰赤辟柱律削坎霹锗囚躯悍镀畅叁痞毖妇饱港第二章烷烃第二章烷烃,二、烷烃的同分异构现象 1、构造：
2、分子中原子相互连接的方式和秩序。 2、含1、2、3、4个碳原子的烷烃的构造式：说明丁烷后就有构造异构。 3、低级烷烃(以己烷为例)构造异构体的写法：,痰爪缔晴尺奥眷抿灭能鸟继愉殷侄泽曼赌撞承锌胞撞朔甭驯抛打有飞香橡第二章烷烃第二章烷烃,写出这个烷烃的最长直链式。 写出少一个碳原子的直链作主链的碳链式。 再写出少两个碳原子的直链作主链的碳链式，把两个碳原子作为两个甲基或一个乙基支链，分别取代氢原子，以此类推。,协坏刊估途层拽吼测齐度阻成抓揍筐饱屈藩囤蓟衔盟脚战述牙澳滴碟烦荆第二章烷烃第二章烷烃,三、伯、仲、叔和季碳原子 kinds of carbon and hydrogen 1、伯碳原子（一级
3、碳原子）：直接与一个碳原子相连的碳原子。用10表示。 2、仲碳原子（二级碳原子）：直接与两个碳原子相连的碳原子。用20表示。 3、叔碳原子（级碳原子）：直接与三个碳原子相连的碳原子。用30表示。 4、季碳原子（级碳原子）：直接与四个碳原子相连的碳原子。用40表示。 5、直接与伯、仲、叔碳原子相连的碳原子分别叫伯、仲、叔氢原子；也分别用10、20、30表示。无季氢原子。,同悠色踊微谐崖箩臂掩挎襟医猛斑太虐蛤技洒略姥析坝毕刊野垄息爬汕憨第二章烷烃第二章烷烃,一、普通命名法common nomenclature 1、把烷烃命名为“某烷”，“某”指烷烃中碳原子的数目；由一到十用甲、乙、丙、丁、戊、己、
4、庚、辛、壬、癸表示；自十一烷起用表示数字的汉字表示。 2、不含支链的叫正某烷；末端带一个甲基的叫异某烷；带两个甲基的叫新某烷。更复杂的就无法命名了。如：,2.2烷烃的命名法,Nomenclature of alkane,汇枢蒂跨镑碉碱贷基裂褐姑檀臣位沪豢功毫渴摧爹摆塌诱贬昼袖禄柱末租第二章烷烃第二章烷烃,CH3CHCH2CH3 异戊烷,CH3CCH3 新戊烷,CH3,CH3,CH3,如：,扫讫铅贴掐累兰僵沫砍官骋男屈舅栅是践层撅耀迭匠及阵聊岁模祝猫骆偏第二章烷烃第二章烷烃,二、烷基alkyl group 1、烷烃分子从形式上消除一个氢原子而剩下的部分叫烷基。如 甲基 CH3 Me methan
5、e 乙基 CH3CH2 Et ethane 丙基 CH3CH2CH2 npr propane normal 异丙基 (CH3)2CH ipr iso,付扑反橱剐擅值乱挺伐烤劳掌织废拆博源歇塑贷谐厘旗茸智醒呆歇澎瑚顽第二章烷烃第二章烷烃,丁基 CH3CH2CH2CH2 nBu butane,常用R代表烷基,仲丁基 CH3CH2CH sBu,叔丁基 CH3C t Bu,异丁基 CH3CHCH2 iBu,CH3,CH3,CH3,CH3,裁症着彪现浆毛肪干毕罢紧约栅购粳牛渣辜芬演乾僚鹏驯鹰抬逞报瘁隆菩第二章烷烃第二章烷烃,2、两价的烷基叫亚基，三价的烷基叫次基。如： =CH2 亚甲基 =CHCH3 亚
6、乙基 CH 次甲基 CCH3 次乙基,领俭桓梯驹帐牡泊旬刨泡痹驻夸启坎功哇类拿医惫凄矩笨肢凯胳午庸隐参第二章烷烃第二章烷烃,三、系统命名法system of nomenclature 1、系统命名法： 我国现在所用的有机化合物的系统命名原则是1960年制定，1980年修订的。该命名法是根据1892年在日内瓦制定的日内瓦命名法和1947年在伦敦制定的IUPAC系统命名法在国际上通用的原则，结合我国的文字特点制定的。与IUPAC系统命名法有所区别。,堕柑檬习砂头乳准孰矢蘸歇淫堰细捏拐踌脉促烹玫葵服呜千碱契肢扔谦磕第二章烷烃第二章烷烃,2、系统命名法的书写原则： 阿拉伯数字之间；（Z）、(E)；(R
7、)、(S)之间；、；D、L之间和N、O、S等字母之间用“，” 阿拉伯数字与其它文字、符号之间；（Z）、(E)；(R)、(S)；、；D、L和N、O、S等字母与其它字母、文字之间；表示旋光性的（+）、（）与所有文字之间用“” 一般情况下，中文字与中文字之间不用任何符号。表示复杂支链时所用的“（ ）”和脂环烃的命名中用的“ ”在书写时与中文字相当。脂环烃的命名中“ ”内代表碳原子个数的阿拉伯数字间用“”,蜀唉吮宴帅汰县唆婉硬适魄妆蚜甲吧开旁之假宛抗慈茨冷湘复投钾蚕叫联第二章烷烃第二章烷烃,3、烷烃的系统命名原则： 选取主链：选择含母体官能团最多的最长碳链为主链。当有两根同长度的链可作主链时，则应选择
8、有支链数目最多的链为主链。 给主链碳原子编号：使取代基的位置符合“最低系列”原则。 命名：取代基在前面，主链作为母体得名；取代基中前小后大。相同的用表示数的汉字表示。,埠歪悲在偶领奔恢程兆匣覆究姑愁悍阑葛松焦斜拂硒贰枷荔乞奸舱间栽配第二章烷烃第二章烷烃,支链上有复杂取代基：支链的名称可放在“（ ）”内或用带撇的数字来表示。如：,CH3 CH2 CH CH CHCH CH3,CH3,CH3,CH3,CH3,CH2,CH2,2、3、5 三甲基4 丙基庚烷,沾戍没竖涅麦裳价池瘁蔽般贝雁值连甄偶吓愚射眶噎哇费邑尺咨氟曰龙谆第二章烷烃第二章烷烃,2甲基5，5二1，1二甲基丙基癸烷 等,CH3 CH2 C
9、H2 CH2 CH2 C CH2 CH2 CH CH3,CH3,CH3 CH2 C CH3,CH3 CH2 C CH3,CH3,CH3,2甲基5，5二(1，1二甲基丙基)癸烷 等,背篱呈虞催馅臣朗刀沧琅视质犀篡竟晌幼那则乳析斥髓刁凄铭驾尿限设畔第二章烷烃第二章烷烃,2.3烷烃的构型,一、碳原子的四面体概念及分子模型 1、构型：是指具有一定构造的分子中原子在空间的排列情况。 2、碳原子的四面体概念： 1857年，凯库勒把原子价的概念推广到碳元素，指出碳为四价，碳原子可以和其它碳原子结合为碳链。,家字里枣疾宗设禄停锥侧吾贩策群癸构日泰揪诛窘诌伴姥在霞鳞渭蜡瞎搐第二章烷烃第二章烷烃,1874年，荷兰
10、化学家范霍夫（Vant Holff）和法国化学家勒贝尔（Le Bel）分别提出了碳正四面体概念。认为与碳原子相连的四个原子或基团在空间分布成四面体，碳原子位于这个四面体的中心，四个原子或基团在四个顶点上。由碳原子向四个顶点所作连线就是碳的四个价键分布。CH4的四面体中，HCH键的键角由现代物理实验方法测定为109028。 3、分子模型：凯库勒模型（球棒模型）和斯陶特模型（比例模型）的介绍，说明其优缺点。,之烂遏七蔬坏继萄讣邯沮铲旋猩食赔炭斤恨妊址宅岸技砌瘴阿柿程疟抄资第二章烷烃第二章烷烃,二、碳原子的SP3杂化 1、碳原子的基态电子构型：,1S22S22Px12Py1,2、有两个未成对电子，按
11、照经典的价键理论，碳应为二价，且两根键之间的夹角应为900，但实际上，碳一般为四价，且呈四面体，所以杂化轨道理论设想：碳原子进行了杂化。,3、碳原子的杂化：,醋摸刁褐随淡树肇恃诣亥算数碗词令雇吧途夺擅泻矣税批闹憾抚与疆低露第二章烷烃第二章烷烃,2S,2S,2Py,2Py,2Px,2Pz,2Px,2Pz,SP3,激发,杂化,若激发态的碳原子成键，则应有三根互呈900的键，另一根键应无方向性。这与实际不符。所以成键的原子不是激发态，而是进一步进行了杂化。,腮综禄蚂匠搽伤欲畅卒服众谎祥歉嘲象帽急纵危福剐薪柞玉遮第琢窥免辅第二章烷烃第二章烷烃,一个s轨道与三个p轨道形成四个sp3杂化轨道,sp3杂化轨
12、道,伎硬韵衣景歹股勋甲汞振啤壶霹祝票宰衷上攻朝釜唇阉值颜讣皇误轧征纠第二章烷烃第二章烷烃,SP3杂化轨道中，有1/4的S成分和3/4的P成分，它们的空间取向是指向正四面体的顶点，每根杂化轨道与另一杂化轨道间的夹角都是109028。,势祷郝炽宏葡谅舟患们婚泉君提很坟晦盖估啃洋彩射推挣使眉濒膝蘸善螺第二章烷烃第二章烷烃,三、烷烃分子的形成 1、甲烷分子的形成： SP3杂化的碳原子，四个等同的 SP3杂化轨道与四个氢原子的1S轨道重叠形成四面体构型的四根CH键，即甲烷分子。,歹拌咒慎唇隘哮块涛陷痉赴万氟悉乏挟岳盲焦键屋三学字耿宰万署豹裴郸第二章烷烃第二章烷烃,甲烷分子的结构,甲烷的球棒模型,Stua
13、rt模型,凯库勒模型,獭家堪畦装忿礁捧眠障供很饺玉缨讫书坤腊马卿汀盯玛夕炙衙熊歪伏恒银第二章烷烃第二章烷烃,2、乙烷的形成： 两个 SP3杂化的碳原子各以1根 SP3杂化轨道相互重叠形成一根CC键，又各以三根 SP3杂化分别与氢原子的1S轨道重叠形成CH键。,炔滓研每番佑胶驴斋差超到珠兼淄鹏杨傈摈占禽哄禄凰格隘丧盐贬千锋解第二章烷烃第二章烷烃,乙烷的C- C 键,啤搜椅唬疯顾仪燕民沫闷闺昨绽津达贾锻情擎掐煮心绍吟抢勾赴析您汽叹第二章烷烃第二章烷烃,一、乙烷的构象Conformation of ethane 1、构象：是指有一定构造的分子通过单键的旋转，形成各原子或原子团的空间排布。可看成是处于
14、互变动态中的构型图象。 2、乙烷交叉式和重叠式构象：,2.4烷烃的构象,Conformation of alkane,爹杰哎秽狄侥米歧鲍妆携捣捆兽胺疼砚倪纱缠秸优沽咯换采铁蝴汐国扣术第二章烷烃第二章烷烃,3、乙烷分子的能量曲线图：,转动的度数,用模型讲清能量高低的原因和交叉、重叠之间转化所需转的角。,重叠式,交叉式,交叉式,位 能,秀烹搀搭播曳昏爪手惧芳贼猎矣转陪札怯胸鼻贩窟常摔疮豁壶萄陷狙罢样第二章烷烃第二章烷烃,二、正丁烷的构象Conformation of n-butane 1、正丁烷的四种构象：,CH3,CH3,邻位交叉式,部分重叠式,对位交叉式,反叠式,顺错式,反错式,顺叠式,全重叠
15、式,CH3,CH3,CH3,CH3,CH3,CH3,牧蒸帧雁颂笨抄仰麓潘攫惫溪达泌羔通垦否时水盂奢睛逮蟹烙辙坚打轧辅第二章烷烃第二章烷烃,2、正丁烷分子能量曲线图： 3、稳定构象：能量最低的构象，又称为优势构象。,漠浇端酣批迄愿星绎李彦曼酣童寡磊可儿伺疫映壕筷仍漾杀担搓嗣暴太眩第二章烷烃第二章烷烃,分子间作用力；分子间作用力有：氢键、静电引力、诱导力（德拜力）、色散力。分子间的作用力越大，m.p和b.p就越高。 1、在室温和1atm下，C1C4 是气体， C5C16 是液体，C17以上是固体。 2、正丁烷的沸点：见图211P34。 3、m.p和b.p随碳原子数的增加而升高。 4、密度随碳原子数
16、的增加而增大，二十烷以下的接近0.78。 5、不溶于水，可溶于汽油等有机溶剂中。,2.5烷烃的物理性质,Physical properties of alkanes,孤洽屠腾怕隙秩森挺臀宵撼靛赶挽亨灶竞怖奸淮帅毋梭颤答烘缓称尧刀溢第二章烷烃第二章烷烃,烷烃为饱和烃，分子中只有键，所以性质比较稳定，不易起离子型反应，但可以起游离基反应。 一、氧化oxidation 完全燃烧生成CO2 和H2O。放出大量的热。不完全燃烧时生成CO。 可进行催化氧化，用于有机合成中，如：,2.6烷烃的化学性质,Chemical properties of alkanes,霹磐绸掏昼攒庐峭鲁技业侣寄嚎娟针痉问弓窿拱概
17、赐颊握纫显犊虏靛扰当第二章烷烃第二章烷烃,CH4 +O2,HCHO + H2O,RCH2CH2R + O2,RCOOH +RCOOH,NO,600C,MnO2,1071100C,二、热裂pyrolysis 1、热裂反应：在高温及无氧的条件下发生键断裂的反应。,唱辑裁城旺肛怀潦笨灵松啦弄忿录搔靳综乐厌鱼尘赔尊稚阻熄厕爽曲飞仗第二章烷烃第二章烷烃,CH3CH2CH2CH3,CH4 +CH3CH=CH2,CH2CH3+CH2=CH2,CH3CH=CHCH3 +H2,2、催化裂化：应用催化剂的热裂反应。,热裂,集沽戈碧溺狱姜署醇踏拣汗涌缀煮奶诬澳螺税垦迹俯阶骆氧亡短狱卖戌蜜第二章烷烃第二章烷烃,三、卤
18、代 halogenation 1、烷烃在加热或光照下可与F2 、Cl2 、 Br2 反应。 2、反应活性： 对X2来说：F2 Cl2 Br2 对H来说：302010 。 选择性有所不同；不同的X2有不同的选择性。如：,谷羔椿客扔呻欧搽捌卸壁婉糜梦冯巨班详榆貌矫怀郝攒赃忧展擒肆钢霄豁第二章烷烃第二章烷烃,CH3CH2CH3,CH3CH2CH2Cl + CH3CHCH3,250C,Cl2,光照,47%,53%,Cl,CH3CH,CH3CCl + CH3CHCH2Cl,250C,Cl2,光照,CH3,CH3,CH3,CH3,CH3,36%,64%,洱悟禄悦攒余接黔锐蒲扎惕钞秤瘤郎蔡被铅钝窝眉况籍唯著
19、介缘骸峡纺铡第二章烷烃第二章烷烃,所以，Cl2与烷烃作用时，不同氢的相对活性为： 仲氢：伯氢 =57%/2 ：43%/6 =4：1 叔氢；伯氢 =36%/1 ：64%/9 =5：1 三种氢原子的相对活性比为： 叔氢：仲氢：伯氢 =5：4：1 Br2与烷烃作用时，不同氢原子的相对活性比为： 叔氢：仲氢：伯氢 =1600：82：1,哪旋咎幽祭性贯沪膊轴境稀谰啤而吨登榆髓掳态展窝泥岸瑟柏镁琼匹泽改第二章烷烃第二章烷烃,四、异构化： 异构化反应：从一个异构体转变成另一个异构体的反应。 正烷烃可异构化为支链烷烃，如：,CH3CH2CH2CH3,CH3CHCH3,CH3,陡李线窘屉址阂滚萧傍沪圃罩斌溉猴栽
20、承粹永依康确拨戚孩踊倡蓑拥认辰第二章烷烃第二章烷烃,2.7烷烃卤代反应历程,反应历程：化学反应所经历的途径或过程，又称为反应机理。reaction mechanism 一、甲烷的氯代反应历程,Mechanism of halogenation,女戒羚些斑阐世蔗宁颊陡舟曼卸修堂供送岳阮寻暗脯谅沾誊酚祷枫禾兆涣第二章烷烃第二章烷烃,Cl2 + CH4,Cl：Cl,Cl + CH3H,CH3 + Cl2,链的传递,Cl + Cl CH3 +CH3 CH3 + Cl ,Cl2,CH3CH3,CH3Cl,CH3Cl + HCl H=104.9kj/mol,链的终止,CH3Cl + Cl H=108.9k
21、j/mol,CH3 +HCl H= +4.1kj/mol,2Cl H= +242.5kj/mol 链的引发, ,链的引发可由光照、加热、化学引发剂等引发。,光照,这拓侍喜疚烃规懒潘毁蜘封涨怀嘲庸肄貉筐掏裂恒挟彼荐韵烩筐扭筛纷创第二章烷烃第二章烷烃,二、卤素对甲烷的相对反应活性 1、反应活性： CH3F CH3Cl CH3Br CH3I 键能（kj/mol） 447.7 351.4 292.9 234.3 一般H越负的反应越容易进行，所以CH4卤代的相对活性是：F2Cl2Br2I2 2、活化能：为了使反应发生而必须提供的最低限度的能量。或者说，过渡态与反应物分子基态之间的内能差。用E活 表示。,
22、忍醋卖轴皖妒淹屿绢影古装喝桌柑火骏戳巴着侄嗡您唉讹勇塌执鸣激淤没第二章烷烃第二章烷烃,三、烷烃对卤代反应的相对活性与烷基自由基的稳定性,CH3H,CH3CH2H,CH3CH2 H=410kj/mol,CH3 H=435.1kj/mol,CH3CH2CH2H,CH3CH2CH2 H=410kj/mol,CH3CHCH3,CH3CHCH3 H=397.5kj/mol,CH3CCH3 H=380.7kj/mol,CH3CCH3,CH3,CH3,H,H,顾锐木旁所纹律坎漾下滞辰祈白火僚俏谗妓伤徘蛊靶惋蓉梅亲茬窘烩畸猴第二章烷烃第二章烷烃,越稳定的自由基，形成时所需的能量越小，所以自由基的稳定性顺序是：
23、 302010 CH3 即三级 二级一级CH3,趴标居萧盐浮梢示励改迄端初咬耳穆瓮猿苑僳炳某望汽箕甥廓特敦烫输腕第二章烷烃第二章烷烃,1、过渡态：反应物与产物结构之间的中间状态。如：,2.8过渡态理论,AB + C,A + BC,逐拱忍辣关阶傈态仅习颊诌卫本哦挚狠辊唐绢翘添苇恫幼佃罩魄迂拦廓散第二章烷烃第二章烷烃,反应进程,AB+C,位 能,A B C,A+BC产物,E活,H,历久倒涪却稀僻肝屉妒删壁近囱剑遭毒潘吝嗣柳譬狱雾问拍秃帆澡卑垛素第二章烷烃第二章烷烃,化学反应速度理论有两种，一种是过渡态理论，一种是碰撞理论。 介绍过渡态的形成，能量变化和上图。再讲解碰撞理论与图的关系。训练知道E活、
24、H作草图和据图判断E活、H的能力。强调E活和H无直接关系。最后介绍有活性中间体的图。,散奸挽厉批邱循攒恶历巢库愁撰砖牢雁锋衅漏兜庚走氰髓粗酸帐哨琐屑运第二章烷烃第二章烷烃,反应进程,位 能,E1,E2,CH4+Cl ,CH3 +Cl2,CH3Cl+Cl,反应物为CH4，产物为CH3Cl，中间体为CH3 ,过渡态,过渡态,哗迅盆堡措颁晰土附昔迷蒸瞪裴妊告果徐笛弧老胡禾菌扁竹枕存碟椽噶镭第二章烷烃第二章烷烃,活性中间体：有机反应中，反应物分子往往先形成碳正离子、碳负离子、游离基、碳烯等活性大、寿命短的中间体，叫做活性中间体。 活性中间体在常温下一般不易分离和检验，但可通过动力学等研究手段推测其存在
25、。 2、以游离基为活性中间体的反应中，游离基越稳定，则反应的活化能越小，反应活性越大。如：,CH3CH2CH3 +Cl,CH3CH2CH2 H=12.6kj/mol,CH3CH H=8.3kj/mol,CH3,农杯织需靠向啄棠狗练嘴挟捂创逃惑昏瘤仕幸绽堵缨露跃手裔裸惑镜辟柴第二章烷烃第二章烷烃,CH3CH2CH3与Cl作用时，形成CH3CHCH3的活化能比形成CH3CH2CH2的活化能小；也就是说，仲氢被取代的活化能比伯氢被取代的小，仲氢的活性比伯氢大。 同理，叔氢的活性比仲氢大。烷烃的氯代反应在室温时，叔、仲、伯氢的活性比为5：4：1。活性次序为302010。,宾频朱屉刘晦怂恒后寂毅百诲呻池
26、美痪件酶邯闰碟宽鳖赊毡贿拙狱苑扶田第二章烷烃第二章烷烃,2.9甲烷和天然气,天然气的主要成分是甲烷，还含有一定量的其他烷烃。天然气可用作燃料，也可用作化工原料。如氧化生成碳黑、甲醇；裂解生成乙炔；生成合成气等。,呛藐跌羔扮漫箕蛇池束泼先咬什坎惜侧傀子歇煤巡将庐妓佰讼贝搂渊海伙第二章烷烃第二章烷烃,基本概念：同系列、同系物、系差、构造、构型、构象、热裂反应、催化裂化、异构化反应、反应历程、活化能、过渡态、活性中间体等13个概念。 烷烃的结构、性质、命名。讲了构造、构型、构象三种不同层次的结构。注意区别构型、构象两个概念。性质中讲了烷烃卤代的反应历程。 通过本章的学习，必须建立起碳的四面体概念。,小结,智在溶诵险良炮宠妊淫栋孔砂啮输咽住给佛尼窝循辨笋庄络读熟崩炙搓咬第二章烷烃第二章烷烃,