烷烴有機化學(xué)課件

第二章烷烴只含有碳碳（C-C）單鍵和碳氫（C-H）單鍵1碳氫化合物——由碳和氫兩種元素形成的有機化合物的總稱，又稱烴（hydrocarbon）烴芳香烴脂肪烴烷烴炔烴烯烴22.1烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu)甲烷(CH4)CH4

乙烷(C2H6) CH3CH3丙烷(C3H8)CH3CH2CH3Bp:-160℃Bp:-89℃Bp:-42℃3構(gòu)造異構(gòu)體——分子內(nèi)原子的排列順序不同所產(chǎn)生的異構(gòu)體正丁烷CH3CH2CH2CH3

異丁烷(CH3)3CHBp:-0.4℃Bp:-10.2℃思考：C6H14共有幾種同分異構(gòu)體？請寫出其構(gòu)造式5共5種解答6表2.1烷烴異構(gòu)體的數(shù)目CH4 1 C8H18 18C2H6 1 C9H20 35C3H8 1 C10H22 75C4H10 2 C15H32 4,347C5H12 3 C20H42 366,319C6H14 5 C40H82 62,491,178,805,831C7H16 9 7烷基——烷烴分子中從形式上消除一個氫的部分，通常用R-

表示

甲基

CH3-

乙基CH3CH2-注意烷烴分子和烷基中碳級別的不同9前綴：正(n)異(i)仲(s)叔(t)新(neo)(normal)(iso-)(second)(tert-)縮寫：甲基（Me），乙基（Et），丙基（Pr），丁基（Bu），戊基（amyl），己基（hex）10亞烷基：烷烴分子中從形式上去掉兩個H生成的基團次烷基：烷烴分子中從形式上去掉三個H生成的基團亞甲基亞乙基亞異丙基1,2-亞乙基1,3-亞丙基次甲基次乙基11習慣命名法的局限己烷異己烷新己烷??13系統(tǒng)命名法（IUPACRules

）1.選主鏈：選最長碳鏈作主鏈,并以此鏈為母體烷烴.若遇多個等長碳鏈,則取代基多的為主鏈。14表2-2直鏈烷烴的系統(tǒng)命名碳數(shù)名稱結(jié)構(gòu)1甲烷CH42乙烷CH3CH33丙烷CH3CH2CH34丁烷CH3CH2CH2CH35戊烷CH3(CH2)3CH36己烷CH3(CH2)4CH37庚烷CH3(CH2)5CH38辛烷CH3(CH2)6CH39壬烷CH3(CH2)7CH310癸烷CH3(CH2)8CH311十一烷CH3(CH2)9CH315順序規(guī)則①

單原子取代基,按原子序數(shù)大小排列.原子序數(shù)大,順序大；原子序數(shù)小,順序?。煌凰刂匈|(zhì)量高的,順序大。②多原子基團第一個原子相同,則依次比較與其相連的其它原子。17③含雙鍵或叁鍵的基團,則作為連有兩個或叁個相同的原子。次序大的基團稱較優(yōu)基團。183.命名：按基團次序規(guī)則，較小的基團列在前。5-丙基-4-異丙基壬烷123456789197-甲基-3,3,6-三乙基癸烷2-甲基-5-異丙基辛烷214.含復(fù)雜支鏈烷烴的命名支鏈上連有取代基,則從和主鏈相連的碳原子開始將支鏈碳原子依次編號,并將支鏈上取代基位號、名稱連同支鏈名寫在括號內(nèi)。2-甲基-5-(1,1-二甲基丙基)癸烷222.3甲烷的結(jié)構(gòu)碳原子軌道的sp3雜化正西面體鍵角=109.5°鍵長=110pm232s2p一個電子受激發(fā)從2s軌道躍遷至2p軌道sp3軌道雜化252s2p2p2ssp3軌道雜化26sp3軌道雜化29sp3軌道雜化雜化四個sp3軌道一個sp3軌道30甲烷中的C—H鍵ssp3+–CH—C形成鍵H+–CH+σ鍵的的形成及其特性3132乙烷的結(jié)構(gòu)33碳碳單鍵的旋轉(zhuǎn)也需要克服一定的能量，從而產(chǎn)生了構(gòu)象的概念乙烷（Ethane）的構(gòu)象構(gòu)象：由于圍繞鍵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子種原子或基團在空間的不同排列。2.4烷烴的構(gòu)象34重疊式35重疊式構(gòu)象乙烷36交叉式構(gòu)象乙烷37乙烷交叉式構(gòu)象38乙烷交叉式構(gòu)象的表示法Newman投影式透視式HHHHHHHHHHHH39HHHHHHHHHHHH180°反式交叉式構(gòu)象反式交叉式構(gòu)象兩個鍵夾角為180°40HHHHHHHHHHHH60°鄰位交叉關(guān)系鄰位交叉式構(gòu)象兩個鍵夾角為60°.410°60°120°180°240°300°360°12kJ/mol42乙烷交叉式構(gòu)象比重疊式構(gòu)象能量低12kJ/mol.由交叉式構(gòu)象轉(zhuǎn)變?yōu)橹丿B式構(gòu)象需要克服扭轉(zhuǎn)能.是由電子對之間的斥力（扭轉(zhuǎn)張力）所引起的.扭轉(zhuǎn)張力43丁烷（Butane）的構(gòu)象44正丁烷異丁烷4546丁烷的構(gòu)象，把C1和C4作甲基，然后C2-C3鍵旋轉(zhuǎn)，其不同的構(gòu)象可用紐曼式表示如下：φ=0o,360o

φ=60°

φ=120°

φ=180°

φ=240°

φ=300°全重疊式

順交叉式

部分重疊式

反交叉式

部分重疊式

順交叉式順疊±sp順錯+sc反錯+ac反疊±ap反錯-ac順錯-sc

ABCDEF47.直鏈烷烴的構(gòu)象正己烷直鏈烷烴最穩(wěn)定的構(gòu)象是所有原子都處于對位交叉式482.5烷烴的物理性質(zhì)沸點BoilingPoints：與分子間的vanderWaals

力有關(guān)49隨碳原子數(shù)目增加而升高原子數(shù)目越多，電子越多，產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極的幾率會增加庚烷bp98℃辛烷bp125℃壬烷bp150℃50支鏈越多，沸點越低空間位阻大辛烷:bp125℃2-甲基庚烷:bp118℃2,2,3,3-四甲基丁烷:bp107℃51熔點分子結(jié)構(gòu)對稱性越好，其熔點越高。因此偶數(shù)碳的直鏈烷烴高于奇數(shù)碳的直鏈烷烴，甲烷高于丙烷，新戊烷高于戊烷。

525354溶解度烷烴不溶于水，溶于非極性溶劑密度烷烴的密度均小于1（0.424-0.780）552.6烷烴的化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)取決于分子的結(jié)構(gòu)。C-C、C-Hσ鍵。鍵能較大，極性較小，烷烴穩(wěn)定。高溫、光照等條件下烷烴具有反應(yīng)活性。

1.鹵代反應(yīng)甲烷鹵代反應(yīng)\甲烷鹵代.gif1)氯代56

氯分子在光照或高溫下裂解（均裂），產(chǎn)生自由基：產(chǎn)生甲基自由基：鏈增長②產(chǎn)生新的氯自由基：鏈引發(fā)①鏈增長③

2）反應(yīng)機理：自由基取代反應(yīng)

整個反應(yīng)經(jīng)歷三個階段：鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止。此自由基反應(yīng)也稱鏈鎖反應(yīng)或鏈反應(yīng)。57氯甲基自由基的形成：鏈增長④氯甲基自由基再與氯分子作用，生成二氯甲烷及氯原子：鏈增長⑤......自由基之間碰撞，形成穩(wěn)定分子，反應(yīng)終止：鏈終止58[討論題]

1）將氯氣用光照射后在黑暗中放置一段時間再與甲烷混合，會發(fā)生氯代反應(yīng)嗎？2）甲烷氯代易得氯代烷的混合物，為什么？3）甲烷和氯氣同時光照，為什么不引發(fā)甲基自由基？

593)活化能與反應(yīng)速率活化能(activatingenergy)：過渡態(tài)與反應(yīng)物之間的能量差。反應(yīng)進程E/kJ?mol-H0=+4kJmol-1Eact

=+16Jmol-1CH4+Cl?CH3Cl+Cl?[CH3…H…Cl]?[CH3…Cl…Cl]?CH3?+HCl+Cl2H0=–106Jmol-1Eact

=+8.3Jmol-160在甲烷氯代的多步反應(yīng)中,哪一步是控制反應(yīng)速率的？?反應(yīng)速率最慢的一步——速度控制步驟——活化能越小，反應(yīng)速率越快；活化能越大，反應(yīng)速率越慢第一步Ea=+16.7kJ/mol第二步Ea=+8.3kJ/mol614）鹵代反應(yīng)的取向與自由基穩(wěn)定性1oH與2oH被取代的概率為:62氫的相對反應(yīng)活性：1oH:2oH=(45/6):(55/2)=1:3.81oH與3oH氫被取代的概率為:9:1氫的相對反應(yīng)活性：1oH:3oH=(64/9):(36/1)=1:5CH3CH2CH3

+

Cl2

CH3CH2CH2Cl

+

CH3CHCH3丙烷氯丙烷45%2-氯丙烷(55%)Cl6263自由基的穩(wěn)定性仲自由基,2o自由基伯自由基,1o自由基H0=+395kJmol-1H0=+410kJmol-1CH3CHCH3?CH3CH2CH3CH3CH2CH2?643o>2o>1o>methyl相對穩(wěn)定性:更不穩(wěn)定更穩(wěn)定65

5)鹵素的活性與選擇性鹵素的活性：F>Cl>Br>I氯化試劑活性高，溴化試劑活性低。鹵代反應(yīng)的選擇性：I>

Br>Cl>

F)影響鹵代產(chǎn)物異構(gòu)體相對產(chǎn)率的主要因素：概率因素、H原子的反應(yīng)活性、X原子的反應(yīng)活性66

1.將下列戊基自由基按穩(wěn)定性排列成序，并簡單說明理由：CH3CHCH(CH3)2.aCH2CH2CH(CH3)2.bCH3CH2C(CH3)2.c2.如果烷烴中的伯氫、仲氫和叔氫被氯代時的活性比是1:3.8:5,計算2-甲基丁烷被一氯代時的產(chǎn)物的相對比及各產(chǎn)物的百分比。練習c>a>b1伯氫：1ⅹ6=64伯氫：1ⅹ3=3仲氫：3.8ⅹ2=7.6叔氫：5ⅹ1=567產(chǎn)物相對比:1伯:4伯:仲:叔=6:3:7.6:5683.某烷烴A，分子式為C6H14

，氯代時可以得到兩種一氯代產(chǎn)物。試推測烷烴A的結(jié)構(gòu)。4.所有分子式為C5H12或C8H18的烷烴中，那些結(jié)構(gòu)的烷烴只能得到一種一氯代產(chǎn)物？692.氧化反應(yīng)

在空氣中燃燒：在催化劑下可以使℃烷烴部分氧化，生成醇、醛、酸等703裂化反應(yīng)：沒有氧氣的條件下進行的分解反應(yīng)熱裂化：無催化劑，500~700℃催化裂化：

450~500℃常用催化劑Al2(SiO3)3裂解：深度裂化>700℃，獲得低級烯烴，如：C2H4，C3H6,丁二烯、乙炔等714異構(gòu)化反應(yīng)：催化重整2,2,4-Trimethylpentane(辛烷值）Octane722.6烷烴的