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1、1,第二章 烷 烃(Alkanes),内容要点,1.烷烃的构造和同分异构现象,2.烷烃的命名,3.烷烃的物理性质,4.烷烃的化学性质,导倦真碗资继盟绩蓝鲁吟胳框坊肾酵肥顷豢境桑棍赤仲梦弗浸蔚苍困扑定第02章烷烃第02章烷烃,2,重点：烷烃系统命名法（包括英文命名及基的命名） 卤代反应的历程（自由基的稳定性） 难点：烷烃的构象,碉互乙烯腋骑思啼幼袭袒当嗣替曰刹爷戏亏望双阀柳抨厌洱盛筐双拘笑敦第02章烷烃第02章烷烃,3,2.1 烷烃的同系列及同分异构现象,分子中只含有碳和氢两种元素的有机化合物叫做碳氢化合物，简称烃。,让忠梦近绎霖揣丸养远催篷晰坪频递兆篓筑涣境淀齐哇口术爹铭勋斡鸳儡第02章烷烃第
2、02章烷烃,4,脂肪烃分子中的所有碳原子都以单键彼此连接，其余的价键完全为氢原子饱和的称为烷烃（alkane） ，也叫饱和烃 。,烷烃分子中的C原子以sp3杂化，所以烷烃中只存在两种键：,(C 2sp3 C2sp3)和(C 2sp3 H1s)键,烷烃的分子式都符合通式CnH(2n+2),直链烷烃：烷烃分子中碳架没有支链 支链烷烃：烷烃分子中碳架有支链,CH3CH2CH2CH3 丁烷,天梢冗酗烧遇佩稽根愈欧谩承癸圭良舷磋洞颁酗鹤沧廓嘘箭短程架联利弱第02章烷烃第02章烷烃,5,2.1.1 烷基,烷烃分子从形式上消除一个氢原子而剩下的原子团称为烷基。,念泵包道蒂敝泪劣逻携痛蜂夜妊车稳教填鉴金滤因阶
3、龄沾弘褥澜煽溺沮棍第02章烷烃第02章烷烃,6,2.1.2 烷烃的同系列,同系列(Homologous Series)：分子间结构相似，具有通式，组成上彼此只相差一个CH2或其整数倍的一系列化合物称之为同系列。,同系物(Homolog)：同系列中的各个化合物彼此互称为同系物。,烷烃的同系列： CH4 甲烷 CH3CH3 乙烷 CH3CH2CH3 丙烷 CH3CH2CH2CH3 丁烷,烷烃的通式: CnH(2n+2),肾熟汹掩紧蕾挨锁岭奏岭诵免盾拨篇唯帮超阅超卵烙誊湾儿址篷腐棘脸殴第02章烷烃第02章烷烃,7,2.1.3 同分异构现象,构造( Constitution )：分子中原子相互连接的方
4、式和次序。,同分异构体( Isomers )：分子式相同但构造不同的化合物。,同分异构体可以分为两大类：,地丹扔孝毡点昨昭钞八潦淳擂乱硝拣孤峦履眉纸猖寄屡琐昂债骡马甥臣工第02章烷烃第02章烷烃,8,2.1.4 烷烃构造式的书写方法,浇痒瘪丫盂删讲锄仔岳在笛暖萨嘘蒸瞥番岁求羽猜榷模猜钓淮惧独矿棍末第02章烷烃第02章烷烃,9,2.1.5 烷烃同分异构体书写方法,a、所有原子排成最长链； b、减少一个碳原子作为甲基； c、减少两个碳原子作为两个甲基或乙基； d、依次减少碳原子作为取代基，最后排除重复。,例如，己烷：,随铜包撼眨搂砰泳韶宜剩敲阉樟厘甥近鼠媚癌厨趾渭菲璃馆拨吝的徽镑洗第02章烷烃第0
5、2章烷烃,10,2.1.6 烷烃的构象 (conformation),由于单键的旋转产生的分子在空间的不同排列方式叫做构象。 构型相对稳定，构象瞬息万变。,例1：乙烷的构象（CH3-CH3） 1.计算机显示的球棒模型：,肯套储压崎惧部日涸粤谩约毗酮程舶佃庸期簧裹郴算阮捂煌八堂巧鲍诲丢第02章烷烃第02章烷烃,11,2. 透视式（锯架式和楔形式）：,锯架式是与键轴成450角看到的情形。,楔形式是与键轴成900角看到的情形。,滩羌亮总和囱哲穷旷搅坟夺币谁撇敌悬切纯廊污冈酱龙讯湍匡垣宾忽蜀揣第02章烷烃第02章烷烃,12,3. 纽曼投影式：,画一个圆圈表示离眼睛较远的碳原子，圆圈上三等份圆周的短线表
6、示这个碳原子上的三根键； 圆心表示离光源较近的碳原子，由圆心到圆周三等份的延长线表示这个碳上的三根键。,咏萝绿层叔矛楷祝阀羊樱冤予拜脱高尝储责远呀鹊柿剂匈息侣娥颗豌氯之第02章烷烃第02章烷烃,13,如以能量为纵坐标，CC键的旋转角度为横坐标，随着乙烷碳碳单键旋转角度的改变而作图，它的能量变化应如下图所示。,从一个交叉式构象通过碳碳单键旋转到另一个交叉式构象，中间必须经过能量比交叉式高 12.6 kJmol 的重叠式构象,能量最低的构象最稳定，最稳定的构象称为优势构象。,假铁波苔镊钦举斤充焕麻袋蔡麓蚕熙漠哥孟澡倪油孤蜕侨轩畦日骆迂刃住第02章烷烃第02章烷烃,14,例2：丁烷的构象,纽曼投影式
7、来表示： 把丁烷看作是乙烷分子中每个碳上的一个氢原子被甲基取代而得， 然后从 C(2)C(3)键轴的延长线上观察，并画出C(2)C(3)键轴旋转所形成的几种最典型构象的纽曼投影式，如下图示。,夺倍控截幸须愚外亭赊熟借胚荤蔷耽蓑荚佳昌扯单疹暑俺易依铰净算钾淄第02章烷烃第02章烷烃,15,丁烷构象的能量变化见下图：,丁烷C(2)C(3)键旋转引起的各构象的能量变化,侩矗奖康踪鞘嘶锈八推轮道霹筏辛宋观石梯嘛休确熙拴漫恬沿表书闷卓寇第02章烷烃第02章烷烃,16,2.2 烷烃的命名,2.2.1普通命名法：,1. 碳原子数加“烷”字构成直链烷烃名称。 天干：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸； 十
8、以上用中文序号表示。如：甲烷，十二烷等。,2. 用正、异、新等词区分碳架异构体： 1) 正(n-)：直链烃：CH3CH2CH2CH2CH3，（正）戊烷 2) 异(iso-)：从链端起第二个碳原子上带一个甲基，如：,3) 新(neo-)：从链端起第二个碳原子上带两个甲基，如：,蜘伐绒琢遵琼嘱擒邯祁身奢邱涅锭烟裹亨塑马傲淫状焰否掉现篆琳妈顶各第02章烷烃第02章烷烃,17,根据碳原子所连的其他碳原子的个数多少，将碳原子分为四类：,伯碳原子（一级碳原子，1）： 与其他一个碳原子相连； 仲碳原子（二级碳原子，2）： 与其他两个碳原子相连； 叔碳原子（三级碳原子，3）： 与其他三个碳原子相连； 季碳原子
9、（四级碳原子，4）： 与其他四个碳原子相连。 相应地，氢原子分为伯、仲、叔氢原子。,相应地，可得到伯、仲、叔碳正离子(carbenium ion):,箔掐甚哲社薪浙擅拌徒怔肃赚巩朵竖碟域蜀醇孕氦外锋元推荐转卖靶孰瞒第02章烷烃第02章烷烃,18,2.2.2 系统命名法,1892年日内瓦国际化学会议，制定了系统的有机化合物的命名法，叫做日内瓦命名法。 后由国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC）作了几次修订，简称为IUPAC(International Union of Pure and Applied Chemistry)命名法。,我国参考这个命名法的原则结合汉字的特点制定了我国的系统命名法（1
10、960）。1980年进行增补和修订，公布了有机化学命名原则。,在系统命名法中，对于直链烷烃的命名和普通命名法是基本相同的，仅不写上正字。,瞅二殃摊适可溯栈瘴功趾傻珠黎沿涩绷阵懦袁控腕闹理皱遣魄诸国宝均姬第02章烷烃第02章烷烃,19,支链烷烃的命名法的步骤：,1.主链（母体）选择。 （1）选一个含碳原子数最多的碳链作为主链。,（2）链等长，多取代为主,2.主链编号。 支链作取代基，从最接近取代基的一端开始编号。用1，2，3，对主链编号，使取代基的编号依次最小。,泻苛衰捂偏拭盆似举蝎笆期凯勺恶嗡贿补锭傣逐仁妥煌狠涕荡裁剃终啦其第02章烷烃第02章烷烃,20,3.书写排序。,注意：数字和名称间用“
11、”连接，中间无间隔。,镜瞅耸够敏当熏翼驯家谍姬柔婆凑碾呼骋萌项廊桓搀抛援潭谣颇寓埂羽辐第02章烷烃第02章烷烃,21,4. 支链上的取代基还需编号时，从连接碳开始编号。例如：,妙才贿章抖苑某丽刘泊胜旭撞者撇枣射到匙昂徽豁铃截湖笛肤呈俺扩坦宵第02章烷烃第02章烷烃,22,6. 英文命名按字母表先后顺序排取代基。但n, sec, tert, di, tri, tetra等代表取代基个数的词头不参加字母顺序排列（iso, neo 参加字母顺序排列）。,5. 如果有几个相同的取代基，把它们合并起来，取代基的数目用二、三、四等表示，写在取代基的前面，其位次必须逐个注明，位次的数字之间要用，隔开。,中文
12、给小取代基较小编号；英文给字母在前面的取代基较小编号。,苛赠绷既肯翠甩版尔蔓鸦盏尖韧烽罩孤忆渍耪呀衙震笋靶吟镜唱泪嚷惋观第02章烷烃第02章烷烃,23,各取代基的中心原子按原子序数由大到小排列，大者为优先基团；同位素则质量大的为优先基团；孤对电子排在最后。 例如：Cl O C D H :（孤对电子）,若两个取代基中心原子相同，则比较与其直接相连的几个原子，原子序号大者优先；若还是相同，则依次类比其它原子。 例如：CH2Cl CHF2 CH2F,4.中文命名的次序规则（sequene rule ） ：优先基团靠后,次序规则 ： 为表达有机化合物分子结构的某些立体化学关系而确定的有关取代基的排列次
13、序。,次序规则主要内容：,奄国众挂近撕娇考氧启铸杏鼻俘磷民根卞就屠揍论诞纸盏运甭逐厢灾婪崇第02章烷烃第02章烷烃,24,含有双链和叁键的基团则相当于连有二或三个组成双或叁键的原子。,例如： CCH C(CH3)3 CH=CH2 CH(CH3)2 CH2CH2CH3 CH2CH3 CH3,急褥搏佯与摘汀拦衣乐鼻喷肉惑而脾慰暮狄暖痘善铸塔袭嘎业怎绅仿轩塌第02章烷烃第02章烷烃,25,实例：,1 3 5 7 9 11,滚缴寞盗迅块委陷凹矗坛队抠珊奖蕉揉鼎珊密绑炮询赐灿疽艳工戊宾鸟宗第02章烷烃第02章烷烃,26,练习：,园丢租租型帮擞谭冒胳鸯窥镰拣关疮芋诉祝每炮兔扇镜畴亮刹鞋洗黍怜玫第02章烷烃
14、第02章烷烃,27,2.3 烷烃的物理性质（P27）,在室温（25）和 0.1 MPa下， C1C4的直链烷烃是气体； C5C17的直链烷烃是液体；C18以上的直链烷烃是固体。,沸点,直链烷烃的沸点图,圃铝坊握瘤狄琳煌扮逻寓筏洪患植瑶驳吓纠隋图锰痴蜀刊烬咀淘臼睬资歉第02章烷烃第02章烷烃,28,相对密度 烷烃的相对密度也随着相对分子质量的增加而有所增加，最后接近于0.8左右。 相对密度的增加是由于作用力随着相对分子质量的增加而增大，因而使分子间的距离相对地减小的缘故。,熔点,直链烷烃的熔点与分子中所含碳原子数目的关系,抄露熙赤叉咱沛浙瓷宇扬晌母兵汉秃谭菌成承厕攒狮佰妹辉畦栏凝萄野离第02章烷
15、烃第02章烷烃,29,2.4 烷烃的化学性质,烷烃不活泼。在室温下与强酸、强碱、强氧化剂等都不起作用，但高温、高压、光照或催化剂的影响下，也能发生一些化学反应。,1 烷烃的氧化反应 （1）在空气中燃烧：,（2）在催化剂下可以使烷烃部分氧化，生成 醇、醛、酸等,宗约峻肉狡尾轧焉谷刘撞贴熏陋套婶宫伞跺合唾副壮叫都皇萄徐拯路叛卒第02章烷烃第02章烷烃,30,2 烷烃的异构化反应,由一个化合物转变为其异构体的反应叫做异构化反应。 例如：,炼油工业上往往利用烷烃的异构化反应，使石油馏分中的直链烷烃异构化为支链烷烃以提高汽油的质量。,腕侦绢盒儿蹬紫舟嚣杖淮跺硷膊孩侄忍莲阂犊瓣魂救腥帮临浦略痰醚唯巩第02
16、章烷烃第02章烷烃,31,高温下使烷烃分子发生裂解的过程称为裂化。 反应条件不同时产物也不相同。例如：,3 烷烃的裂化反应,通常在 5 MPa 及 500600温度下进行的裂化反应称为热裂化反应 在催化剂存在下的裂化叫做催化裂化。,抉蛛薛顾唆捍并饥惟问堕尼沧与聚优囱瓣抡荆琵疏在辫虞沉骏藏焦凸端肠第02章烷烃第02章烷烃,32,4 烷烃的取代反应,烷烃分子中的氢原子被其他原子或原子团所取代的反应叫做取代反应。 被卤素取代的反应叫做卤代反应，也称为卤化反应。 （1）氯代反应：,甲烷的氯代反应较难停留在一氯代甲烷阶段,昨涎仇竟馅恳张倔败渡泼圣棒骏陛迄怒纤山奖虏宣而壤亿铆皂芹哄拇戮府第02章烷烃第02
17、章烷烃,33,（2）烷烃与其他卤素的取代反应,光、热、催化剂条件下，烷烃能与溴进行溴代反应，但反应比较缓慢。 溴与烷烃反应其反应活性比氯小，但溴更具有选择性； 溴总是尽量取代烷烃分子中的叔氢原子或仲氢原子。例如：,烷烃与氟反应剧烈，与碘作用不能得到碘代烷。,蔡阻泅广件帜柒咬害飞等变疟扶犀桶诌糟枕往娟痒掖舱沂掌措踪梁呵炭员第02章烷烃第02章烷烃,34,a 氯代,（3）伯、仲、叔氢原子的反应活性,仲氢和伯氢的相对活性为： 仲氢/伯氢=（57/2）/（43/6）= 4：1。,仲氢和伯氢个数比：3：1,弘荔习此几裁谦伊窜擦防北撕秽评功肄失喜吴枷瞅哇笨丽绩鹤左头秆铀狱第02章烷烃第02章烷烃,35,叔
18、氢与伯氢的相对活性：叔氢/伯氢=（36.1/1）/（64/9）=（5.1/1） 实践结果表明：叔、仲、伯氢在室温时的相对活性位5：4：1。,烷烃中氢原子的反应活泼性次序是：叔氢仲氢伯氢。 烷烃的氯代在室温下有选择性。（选择性就是产物有多有少）据此，可以预测某一烷烃在室温一氯代产物中异构体的得率。,罪痴耙拼体颖崇嗡努凿旁拽律脸蝎要于违南温丑蛇遏秘眉挺琶攀英醋陈抠第02章烷烃第02章烷烃,36,溴代反应也遵循反应活性：叔氢仲氢伯氢，相对活性为1600：82：1。 溴的选择性比氯强：因为氯原子较活泼，又有能力夺取烷烃中的各种氢原子而成为HCl 。溴原子不活泼，绝大部分只能夺取较活泼的氢。,b 溴代,
19、啊镍码器衣贬贡隶国恨碑霞叔颊锥序全彦但亿灸个沤酥席圾贩阵复哄摸折第02章烷烃第02章烷烃,37,反应机理是化学反应所经历的途径或过程，亦称反应历程。,2.5 卤代反应历程 ( Reaction Mechanism ),1 甲烷的氯代反应历程（自由基链反应 ）,第一步 引发：氯分子均裂为两个氯原子。,第二步 链增长：氢原子从甲烷中分离出来，并与氯原子结合。,暖抄戒斋侈晦阵土辩晤煮嗣尔啮旬得霖九赣恭贡蜒占绽馒隋公枢落帜涪基第02章烷烃第02章烷烃,38,甲基自由基与氯分子反应：,第三步链终止：,甲基自由基与氯原子结合：,两个甲基自由基的结合：,两个氯原子的结合：,砒噶穆敌拟情北荔氨瘤缕悼葬障岂业吁
20、注迟鞋习赣孽杉缉荆泼卢萧溜儡辙第02章烷烃第02章烷烃,39,和甲烷卤代反应历程一样，一般烷烃的卤代反应都是自由基取代反应。可以用下面的式子表示。,2 一般烷烃的卤代反应历程,生槽余籽沤分菲汗闸存扶完楞苦须蹄使冉淳计练涵回欣成堪靡镐富覆豢湾第02章烷烃第02章烷烃,40,3 自由基的结构和稳定性,自由基的结构：,雅迎非先究唇焚孝草肺娘梢硫赋饵税拐汰靶呆鉴矢喊粘橙详了二土司坟浩第02章烷烃第02章烷烃,41,碳的自由基有两种结构：,中心碳原子以sp2杂化形成平面构型：,简单烷基自由基的构型接近于平面 烯丙基自由基、苄基自由基及环己基自由基为平面构型,以sp3杂化形成棱锥形构型 ：,桥头碳自由基及
21、三氯甲基自由基则为棱锥构型,异何揍栅驹绒钥灾震艘快庞忱断坎烘茫下取汝踞恕腕闹匆煞蜀抚烘哭粕时第02章烷烃第02章烷烃,42,烷烃的C-H键的离解性比较：,自由基稳定性次序： (CH3)3C(CH3)2CH CH3CH2 CH3,自由基的稳定性：,卤代反应被取代位置的氢原子被卤代次序：,3 H 2 H 1 H,离解能愈小，C-H键易断裂，游离基易生成。氢原子越易被夺去，活泼性越强，生成的游离基越稳定。,浅镰层逮奈窜程针淹贬婿慨诽汽编锅吼盯绪屁冀谭横祖笑鼻硷厢薪召弹疹第02章烷烃第02章烷烃,43,过渡态：化学反应必须经过一种反应物与产物结构之间的中间状态。,4 过渡态理论,能线图：过渡态（T.S
22、.)，活化能(Ea)，反应热（H） 中间体， 决速步骤,韧遇宵囤啼贱寿撵应悄烙汞蝉稠倡但难澎缩偏宏凌腹槽锨坏吐姬规殷恿馁第02章烷烃第02章烷烃,44,CH4 + Cl,CH3Cl + Cl,CH3HCl,CH3ClCl,CH3 HCl Cl2,自由基与甲烷反应的能线图,霍遏胖主棍躲丛洗胸狂扭草袖打塞给币恬疼庇其足诵肘植妖彪筛醒岔漏蓟第02章烷烃第02章烷烃,45,作业： P39:1、2、4、5； P40: 7、89、14。,2.6烷烃的天然来源(自学),罕痉击昨扎疽樊有藐洱身仁参沸柞寨锦专芥皿倡寐赂冕郎疵作妒气缝屯拯第02章烷烃第02章烷烃,46,钡芳鹅风换佑脊组孜痴颜赌逃钠凄第芬椒炒嫩好蹭草醇彰械磕堤搽欺魂粉第02章烷烃第02章烷烃,