第2章烷烃和环烷烃PPT讲稿.ppt

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1、第2章 烷烃和环烷烃第1页，共66页，编辑于2022年，星期一1 1、了解烷烃和环烷烃的结构。、了解烷烃和环烷烃的结构。2 2、掌握烷烃的命名、化学性质、环烷烃的化学性质。、掌握烷烃的命名、化学性质、环烷烃的化学性质。3 3、熟悉烷烃和环烷烃的构象异构。、熟悉烷烃和环烷烃的构象异构。重难点：重难点：重点：烷烃的命名、化学性质。重点：烷烃的命名、化学性质。难点：烷烃和环烷烃的构象异构。难点：烷烃和环烷烃的构象异构。学时数：学时数：5 5教学目的与要求教学目的与要求第2页，共66页，编辑于2022年，星期一 在组成上仅含有在组成上仅含有碳碳与与氢氢两元素的化合物叫两元素的化合物叫碳氢化合物碳氢化合

2、物也称为也称为烃烃（hydrocarbonhydrocarbon）。）。脂肪烃脂肪烃饱和烃饱和烃不饱和烃不饱和烃 烯烯 烃烃炔炔 烃烃芳香烃芳香烃苯型芳苯型芳 烃烃脂脂 环环 烃烃非苯型芳烃非苯型芳烃概概 述述第3页，共66页，编辑于2022年，星期一链烃链烃饱和烃饱和烃(烷烃烷烃)不饱和烃不饱和烃 烯烯 烃烃炔炔 烃烃环烃环烃苯型芳苯型芳 烃烃脂环烃脂环烃非苯型芳烃非苯型芳烃不饱和脂环烃不饱和脂环烃饱和脂环烃饱和脂环烃(环烷烃环烷烃)烃另一种分类方法烃另一种分类方法第4页，共66页，编辑于2022年，星期一单环烃单环烃小环烃：小环烃：C3C4普通环烃：普通环烃：C5 C7中环烃：中环烃：C8

3、 C12大环烃：大环烃：C13 以上以上双环双环螺环烃螺环烃稠环烃稠环烃桥环烃桥环烃螺环烃：螺环烃：两环仅共用两环仅共用一个碳原子的脂环一个碳原子的脂环烃。烃。共用的碳原子称共用的碳原子称为为螺原子螺原子桥环烃：桥环烃：两环共用两个两环共用两个或两个以上碳原子的多或两个以上碳原子的多环脂环烃。环脂环烃。多环多环按大按大小分小分第5页，共66页，编辑于2022年，星期一1 1 构造异构和碳原子的级构造异构和碳原子的级 构造构造：有机分子中原子或基团相互连接的方式和顺序。：有机分子中原子或基团相互连接的方式和顺序。构型构型：有机分子中原子或基团在空间的排列方式和顺序。：有机分子中原子或基团在空间的

4、排列方式和顺序。构象构象：因键轴旋转而产生的分子中原子或原子团的不同空：因键轴旋转而产生的分子中原子或原子团的不同空 间排列间排列,每一种空间排列形象叫一种构象每一种空间排列形象叫一种构象.碳链异构碳链异构构造异构官能团异构（互变异构）构造异构官能团异构（互变异构）位置异构位置异构同分异构对映异构同分异构对映异构构型异构顺反异构构型异构顺反异构立体异构构象异构立体异构构象异构一、构造异构一、构造异构第6页，共66页，编辑于2022年，星期一 与与伯、仲、叔伯、仲、叔碳原子碳原子相连的氢原子分别称为相连的氢原子分别称为伯、仲、叔伯、仲、叔氢原子氢原子。不同类。不同类型的型的氢原子氢原子在同一反应

5、中的反应性能是有一定差别在同一反应中的反应性能是有一定差别。季碳原子，以季碳原子，以44表示（四级碳原子）表示（四级碳原子）伯碳原子，以伯碳原子，以11表示（一级碳原子）表示（一级碳原子）仲碳原子，以仲碳原子，以22表示（二级碳原子）表示（二级碳原子）叔碳原子，以叔碳原子，以33表示（三级碳原子）表示（三级碳原子）烷烃碳链中的碳烷烃碳链中的碳原子按照它们所原子按照它们所连结的碳原子数连结的碳原子数目可分为四类：目可分为四类：二、碳原子的级二、碳原子的级第7页，共66页，编辑于2022年，星期一烷烃的分子式可用通式表示烷烃的分子式可用通式表示：CnH2n+2HCH HCCH HCCCH HCCC

6、CH H H H H H H H H H HH H H H H H H H H H甲烷甲烷 乙烷乙烷 丙烷丙烷 丁烷丁烷CH4 C2H6 C3H8 C4H10三、三、烷烃的通式和同系列烷烃的通式和同系列 这些结构上相似而组成上相邻的这些结构上相似而组成上相邻的两个烷烃两个烷烃的组成都是相差的组成都是相差CHCH2 2。CHCH2 2 叫做叫做同系列差同系列差。第8页，共66页，编辑于2022年，星期一 同系物化学性质相似同系物化学性质相似。同系物的物理性质随碳原子数的增加规律性同系物的物理性质随碳原子数的增加规律性变化变化。第一个化合物的性质比较特殊第一个化合物的性质比较特殊。同系物的性质同系

7、物的性质 能用同一通式表示且能用同一通式表示且结构和特性结构和特性相似的一系列化合物相似的一系列化合物 ，叫做，叫做同系同系列列 (homologous)(homologous)。能用同一通式表示且结构和特性相似的化合物，。能用同一通式表示且结构和特性相似的化合物，叫做叫做同系物同系物(homolog)(homolog)。第9页，共66页，编辑于2022年，星期一2 2 命命 名名一、普通命名法一、普通命名法(common nomenclature)1.1.直链烷烃直链烷烃 1-101-10个碳原子的直链烷烃，分别用词头个碳原子的直链烷烃，分别用词头“甲、乙、丙、丁、甲、乙、丙、丁、戊、己、庚

8、、辛、壬、癸戊、己、庚、辛、壬、癸”表示碳原子的个数，在加上词尾表示碳原子的个数，在加上词尾“烷烷”,即即:某烷某烷如：如：CH4 ：甲烷甲烷(methane)C2H6：乙烷乙烷(ethane)C3H8：丙烷丙烷(propane)C4H10：正丁烷正丁烷(n-butane)1010个碳原子以上直链烷烃的用中文数字命名。如个碳原子以上直链烷烃的用中文数字命名。如：C11H24：正十一烷正十一烷(n-undecane)C12H26：正十二烷正十二烷(n-dodecane)C20H42：正二十正二十烷烷(n-eicosane)第10页，共66页，编辑于2022年，星期一异戊烷异戊烷CH3-CH2-C

9、H2-CH2-CH3 CH3-CH-CH2-CH3 CH3-C-CH3CH3CH3CH3正戊烷正戊烷新戊烷新戊烷 具有具有 结构，即结构，即端位端位第二第二个碳原子有个碳原子有2个个CH3叫叫“异异”CH3-CH-CH3具有具有 结构，即结构，即端位端位第二第二个碳原子有个碳原子有3个个CH3叫叫“新新”CH3-C-CH3CH3特点：特点：直观、与总碳数有关。只适合直链烃或含碳较少直观、与总碳数有关。只适合直链烃或含碳较少(六碳以六碳以下）的烷烃。下）的烷烃。2.2.烷烃异构体的命名烷烃异构体的命名?第11页，共66页，编辑于2022年，星期一一、系统命名法一、系统命名法(systematic

10、 nomenclature)系统命名法系统命名法是采用是采用国际纯化学与应用化学联合会国际纯化学与应用化学联合会（IUPACIUPAC）的命名原）的命名原则，结合我国文字的特点，制定了中文系统命名法。则，结合我国文字的特点，制定了中文系统命名法。(一一)、直链烷烃的命名、直链烷烃的命名 对于直链烷烃的命名对于直链烷烃的命名,系统命名法和普通命名法是基本相同的，系统命名法和普通命名法是基本相同的，仅不写上仅不写上“正正”字。字。CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2CHCH3 3 正己烷正己烷（普通命名法普通命名法）己己 烷烷（系统命名法系统命名法）例：例：通常情

11、况下：对于直链烷烃采用系统命名法。（见教材通常情况下：对于直链烷烃采用系统命名法。（见教材4444页）页）第12页，共66页，编辑于2022年，星期一(二二)支链烷烃的命名支链烷烃的命名取代基取代基 的种类与氢原子的种类相同的种类与氢原子的种类相同。CH3CH3 乙烷乙烷（ethane)-CH2CH3 乙基乙基(ethyl)CH4 甲烷甲烷(methane)-CH3 甲基甲基(methyl)取代基取代基=烃烃-H 1.1.取代基（取代基（substituting group)substituting group)：烃分子中去掉一个烃分子中去掉一个氢原子氢原子后，剩下的原子团叫后，剩下的原子团叫

12、烃基烃基。通式为。通式为C Cn nH H2n+12n+1，常用，常用R-R-代表脂肪烷基。代表脂肪烷基。异丙基异丙基(iso-Pr)-CH2CH2CH3 丙基丙基(n-propyl)CH3CH2CH3丙烷丙烷（propane)CH3-CH-CH3第13页，共66页，编辑于2022年，星期一CH3CH2CH2CH3丁烷丁烷（butane)-CH2CH2CH2CH3 丁基丁基(n-butyl)CH3CHCH2CH3 仲丁基仲丁基(sec-Bu)异丁烷异丁烷（propane)异丁基异丁基(iso-Bu)叔丁基叔丁基(tert-Bu)此外，两价的烷基叫做亚基，三价的烷基，叫做次基。例如：。此外，两价

13、的烷基叫做亚基，三价的烷基，叫做次基。例如：。第14页，共66页，编辑于2022年，星期一2 2、烷烃的系统命名原则、烷烃的系统命名原则 选择主链（母体）：选择分子中最长的连续碳链作为主链，选择主链（母体）：选择分子中最长的连续碳链作为主链，根据碳原子数目命名为根据碳原子数目命名为“某烷某烷”。当分子中存在多种等长时，。当分子中存在多种等长时，则选择取代基多的碳链作为主链。则选择取代基多的碳链作为主链。给主链编号：从靠近取代基一端开始编号，当两个不同取代基处于相同给主链编号：从靠近取代基一端开始编号，当两个不同取代基处于相同位次时，次序规则（见本书第三章，第位次时，次序规则（见本书第三章，第9

14、292页）中排列次序小的取代基具页）中排列次序小的取代基具有较小的编号，即优先编号。有较小的编号，即优先编号。书写化合物名称：书写化合物名称：(1)(1)不同的取代基应按不同的取代基应按“次序规则次序规则”列出，较优基团（即较大列出，较优基团（即较大基团）后写出。（英文以字母顺序排列）；基团）后写出。（英文以字母顺序排列）；(2)(2)相同取代基合并，数相同取代基合并，数目用中文数字表示，位次之间用目用中文数字表示，位次之间用“,”隔开，位次与名称之间用隔开，位次与名称之间用“-”连接。连接。复杂支链的命名：复杂支链的命名：(1)(1)与烷烃类似；与烷烃类似；(2)(2)支链编号从与主链相连的

15、碳原子开始支链编号从与主链相连的碳原子开始编号；编号；(3)(3)复杂支链的名称作为一个取代基看待。复杂支链的名称作为一个取代基看待。第15页，共66页，编辑于2022年，星期一4-乙基辛烷（乙基辛烷（4-methyloctane)2-甲基甲基-3-乙基己烷（乙基己烷（3-ethyl-2-methylhexane)4-丙基丙基-8-异丙基己烷（异丙基己烷（4-Pr-2-isoproylundecane)6-甲基甲基-3,7-二乙基壬烷（二乙基壬烷（3,7-diethyl-6-methylnonane)第16页，共66页，编辑于2022年，星期一 复杂的取代基复杂的取代基需要编号时，由与需要编号

16、时，由与主链相连的碳原子主链相连的碳原子开始开始 编号。编号。它们的它们的全名可放在括号全名可放在括号中（或用带中（或用带撇号撇号的的数字数字来标明来标明支链中支链中的的碳原子碳原子位置位置）。）。3-3-乙基乙基-5-(1,2-5-(1,2-二甲基丙基二甲基丙基)癸烷癸烷 或或 3-3-乙基乙基-5-1-5-1,2,2-二甲基丙基癸烷二甲基丙基癸烷7-(1,2-7-(1,2-二甲基丙基二甲基丙基)-7-(1,1-)-7-(1,1-二甲基戊基二甲基戊基)十三烷十三烷CH3CH2CH-CH2-CH-CH2CH2CH2CH2CH3CH-CH3 CH3CH-CH3CH3CH21 2 3 4 5 6

17、7 8 9 101/2/3/CH3-(CH2)5-C-(CH2)5-CH3CH3CH2CH2CH2-C-CH3CH3CH3-CH-CH-CH3CH31 26 7 812 13 3/2/1/5/4/3/2/1/第17页，共66页，编辑于2022年，星期一三、环烷烃的命名三、环烷烃的命名 以相应的开链烃冠以以相应的开链烃冠以“环环”字来命名字来命名,英文命名则加词头英文命名则加词头cyclocyclo。环。环碳原子的编号应从较小的取代基开始，且使取代基的位次最小。碳原子的编号应从较小的取代基开始，且使取代基的位次最小。1-1-甲基甲基-3-3-乙基环戊烷乙基环戊烷1-ethyl-3-methyl1

18、-ethyl-3-methylcyclocyclopentanepentane环丙烷环丙烷cyclocyclopropanepropane环丁烷环丁烷cyclocyclobutanebutane环戊烷环戊烷cyclocyclohexanehexane1-1-甲基甲基-3-3-异丙基环己烷异丙基环己烷1-isopropyl-3-methyl1-isopropyl-3-methylcyclocyclohexanehexane 1 12 23 34 45 51 12 23 34 45 56 61 1、单环烃的命名、单环烃的命名第18页，共66页，编辑于2022年，星期一 环烷烃的环烷烃的C-CC-C

19、单键，因受环的限制不能自由旋转，可产生顺单键，因受环的限制不能自由旋转，可产生顺(cis-)(cis-)、反、反(trans-)(trans-)异构体。（第三章具体讲）异构体。（第三章具体讲）当环上有复杂取代基时，可将环作为取代基命名当环上有复杂取代基时，可将环作为取代基命名。1,4-1,4-二环丙基丁烷二环丙基丁烷1,4-dicyclopropylbutane1-1-环丁基戊烷环丁基戊烷1-cyclobutylpentane反反-1,2-1,2-二甲基环丙烷二甲基环丙烷trans-1,2-dimethylcyclopropane顺顺-1,2-1,2-二甲基环丙烷二甲基环丙烷cis-1,2-d

20、imethylcyclopropane第19页，共66页，编辑于2022年，星期一 螺环烃编号方法螺环烃编号方法-从邻接于螺原子的一个碳原子开始，由小从邻接于螺原子的一个碳原子开始，由小环到大环。环到大环。螺环烃命名方法螺环烃命名方法-用用螺螺做词头，然后在方括号中写出每个环做词头，然后在方括号中写出每个环的碳原子数（不包括螺碳）从小环到大环。的碳原子数（不包括螺碳）从小环到大环。螺螺3.4 3.4 辛烷辛烷spiro3.4octane5-5-甲基螺甲基螺3.4 3.4 辛烷辛烷5-methylspiro3.4octane2 2、螺环烃、螺环烃(spiro hydrocarbon)(spiro

21、 hydrocarbon)的命名的命名第20页，共66页，编辑于2022年，星期一 桥环烃编号方法桥环烃编号方法-从从桥头碳桥头碳开始，由开始，由大桥到小桥大桥到小桥顺序编号。顺序编号。桥环烃命名方法桥环烃命名方法-参与成环的参与成环的总碳数总碳数为母体，用为母体，用某环某环作作 词头，词头与母体之间用方括号，并词头，词头与母体之间用方括号，并 写上写上每条桥的碳数每条桥的碳数（先大桥后小桥先大桥后小桥）。）。1-1-甲基二环甲基二环4.1.04.1.0庚烷庚烷1-methyl1-methylbicyclobicyclo 4.1.0heptaneheptane二环二环2.2.22.2.2辛烷辛

22、烷bicyclobicyclo 2.2.2 octaneoctane3 3、桥环烃、桥环烃(bridged hydrocarbon)(bridged hydrocarbon)的命名的命名第21页，共66页，编辑于2022年，星期一 三环三环3.2.1.03.2.1.02,42,4 辛烷辛烷 1-1-甲基甲基-2-2-乙基乙基-6-6-氯二环氯二环3.2.13.2.1辛烷辛烷 练习：给下列结构式命名练习：给下列结构式命名第22页，共66页，编辑于2022年，星期一四、英文命名法四、英文命名法 烷烃有其固有英文名称，环烷烃、桥环、螺环在前加烷烃有其固有英文名称，环烷烃、桥环、螺环在前加“cyclo

23、-”、“spiro-”前缀；烷基的英文命名只需将烷烃中的前缀；烷基的英文命名只需将烷烃中的-ane-ane改为改为-yl-yl，烷基的个，烷基的个数分别用词头数分别用词头didi、tritri、tetratetra、pentapenta分别表示分别表示二、三、四、五二、三、四、五。2,3-dimethylbutane2,3,4-trimethylpentane第23页，共66页，编辑于2022年，星期一 基团次序基团次序(大小大小)以字母序数为序，以字母序数为序，其余与中文命名相同其余与中文命名相同not 5-ethyl-3-methylheptane3-ethyl-5-methylhepta

24、ne3-3-甲基甲基-5-5-乙基庚烷乙基庚烷第24页，共66页，编辑于2022年，星期一 三最、一并、次序规则三最、一并、次序规则 三三 最最：最长碳链、最小编号、最多取代基（主链原则）：最长碳链、最小编号、最多取代基（主链原则）一一 并并：相同取代基合并：相同取代基合并 次序规则次序规则：书写时按次序规则，末优基团先写出。取代基位：书写时按次序规则，末优基团先写出。取代基位 次相同时，按次序规则末优基团先编号。英文以次相同时，按次序规则末优基团先编号。英文以 字母顺序为序字母顺序为序 总总 结结第25页，共66页，编辑于2022年，星期一3 3 结结 构构一、烷烃的结构一、烷烃的结构1.1

25、.碳原子均为碳原子均为spsp3 3 杂化杂化 2.2.各原子之间都以单键（各原子之间都以单键（）相连，键角接近）相连，键角接近10928(甲烷是甲烷是10928)键的特点：键的特点：沿键轴方向头对头重叠；两个成键原子可绕键沿键轴方向头对头重叠；两个成键原子可绕键轴轴“自由自由”旋转。旋转。第26页，共66页，编辑于2022年，星期一 实验证明，气态或液态的含多个碳原子的烷烃，由于实验证明，气态或液态的含多个碳原子的烷烃，由于键的自由旋转，键的自由旋转，能形成多种曲折形式。能形成多种曲折形式。如正戊烷的碳链可以有几种代表形式：如正戊烷的碳链可以有几种代表形式：乙烷的结构乙烷的结构键键第27页，

26、共66页，编辑于2022年，星期一二、小环烷烃的结构二、小环烷烃的结构（一）（一）A.von Baeyer A.von Baeyer（拜尔）张力学说（拜尔）张力学说（18851885年）年）成环的碳原子都在成环的碳原子都在同一平面同一平面上，并构成正多边形。上，并构成正多边形。正常的键角为正常的键角为109109。2828（即四面体结构）。（即四面体结构）。环烷烃成环时必环烷烃成环时必须压缩须压缩正常的键角正常的键角,从而产生角张力从而产生角张力.如果和正常的键角偏差如果和正常的键角偏差越大越大(键角的变形程度越大键角的变形程度越大)，环的，环的角张力角张力越大越大,稳定性就越差，稳定性就越差

27、，活性就越大。活性就越大。109109。28286060。9090。108108。120120。（109109。28286060。）/2=24/2=24。4444（109109。28289090。）/2=9/2=9。4444（109109。2828108108。）/2=0/2=0。4444（120 120。109109。2828）/2=5/2=5。1616环丙烷最不稳定环丙烷最不稳定第28页，共66页，编辑于2022年，星期一近代共价键理论对近代共价键理论对环烷烃的结构与稳定性的环烷烃的结构与稳定性的解释解释 电子云偏向环平电子云偏向环平面外侧，容易受到面外侧，容易受到亲电试剂进攻，故亲电试剂

28、进攻，故似烯烃进行加成反似烯烃进行加成反应。应。共价键的形成是由于原子轨共价键的形成是由于原子轨道相互交盖的结果，交盖程度越道相互交盖的结果，交盖程度越大，键越稳定。大，键越稳定。弯曲键弯曲键（香蕉键）（香蕉键）（二）（二）环丙烷的结构环丙烷的结构第29页，共66页，编辑于2022年，星期一4 4 构构 象象 构象构象(conformation)(conformation)由于碳碳由于碳碳键键旋转而导致分子中原子或基旋转而导致分子中原子或基团在团在空间空间的的不同排列方式不同排列方式。构象异构体构象异构体(conformation isomer)由单键旋转而产生的异构由单键旋转而产生的异构体。

29、其数目为无数多个，一般仅表示出其体。其数目为无数多个，一般仅表示出其极端结构式极端结构式。纽纽 曼曼 投投 影影 式式Newmann projection formulaHHHHHH 表示方法：表示方法：锯锯 架架 式式(sawhorse formula)HHHHHH第30页，共66页，编辑于2022年，星期一一、乙烷的构象一、乙烷的构象纽曼投影式纽曼投影式交叉式交叉式 锯架式锯架式H HH HH HH HH HH H 乙烷分子中两个极端的空间构象：乙烷分子中两个极端的空间构象：H HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH H重叠式重

30、叠式交叉式交叉式重叠式重叠式第31页，共66页，编辑于2022年，星期一第32页，共66页，编辑于2022年，星期一稳定性：稳定性：交叉式交叉式重叠式重叠式第33页，共66页，编辑于2022年，星期一二、丁烷的构象二、丁烷的构象共共出出现现四四种种极极限限式式第34页，共66页，编辑于2022年，星期一稳定性：稳定性：对位交叉式对位交叉式邻位交叉式邻位交叉式部分重叠式部分重叠式完全重叠式完全重叠式 （反叠）（反叠）（顺错）（顺错）（反错）（反错）（顺叠）（顺叠）第35页，共66页，编辑于2022年，星期一烷烃的优势构象为能量最低的对位交叉式，因此，直链烷烷烃的优势构象为能量最低的对位交叉式，因

31、此，直链烷烃的碳链的空间排列为锯齿型烃的碳链的空间排列为锯齿型 注意：在化学反应中，分子注意：在化学反应中，分子不一定都以优势构象参与反应不一定都以优势构象参与反应；另外，影响构象稳定性的因素除另外，影响构象稳定性的因素除扭转张力扭转张力和和范氏张力外范氏张力外，有时，有时还有还有偶极偶极-偶极相互作用偶极相互作用以及以及氢键氢键等，所以分子的等，所以分子的优势构象不优势构象不一定都是对位交叉一定都是对位交叉。第36页，共66页，编辑于2022年，星期一三、环丙烷、环丁烷和环戊烷的构象三、环丙烷、环丁烷和环戊烷的构象环丁烷环丁烷环丙烷环丙烷环丙烷碳原子只能处于同一平面，环丙烷碳原子只能处于同一

32、平面，构象为重叠式构象。构象为重叠式构象。第37页，共66页，编辑于2022年，星期一环戊烷环戊烷第38页，共66页，编辑于2022年，星期一四、环己烷的构象四、环己烷的构象1.1.船式和椅式构象船式和椅式构象船船 式式 构构 象象第39页，共66页，编辑于2022年，星期一椅椅 式式 构构 象象第40页，共66页，编辑于2022年，星期一2.2.键与键与e e键键键键竖键竖键（直立键）（直立键）e e 键键横键横键（平伏键）（平伏键）A.A.环己烷的六个碳原子构成两个平面环己烷的六个碳原子构成两个平面B.B.六个六个a a、e e键分别为键分别为三上三下三上三下C.C.同一碳原子若同一碳原子

33、若a a键在上，键在上，e e键必在下键必在下第41页，共66页，编辑于2022年，星期一45.2kJ/mol106/s a a e第42页，共66页，编辑于2022年，星期一半椅式半椅式 椅式椅式 半椅式半椅式 扭船式扭船式 船式船式 椅式椅式 第43页，共66页，编辑于2022年，星期一5 5 物理性质物理性质一、分子间作用力一、分子间作用力 分子与分子之间的作用力包括：分子与分子之间的作用力包括：偶极偶极偶极力偶极力(取向力取向力)、氢键、氢键、诱导力诱导力,色散力色散力。它们。它们重点影响化合物的物理性质重点影响化合物的物理性质，如，如:熔点、沸点、溶熔点、沸点、溶解度等，同时对化学性

34、质也有一定的影响。解度等，同时对化学性质也有一定的影响。+偶极偶极作用力偶极偶极作用力或取向力或取向力第44页，共66页，编辑于2022年，星期一氢键氢键(特强的偶极偶极作用特强的偶极偶极作用力力)较小原子半径、电较小原子半径、电负性强、有未共用电子负性强、有未共用电子对的原子可与氢原子形对的原子可与氢原子形成氢键。常见的原子成氢键。常见的原子O,N,FO,N,F色散力色散力(瞬时瞬时偶极之间的偶极之间的力力)第45页，共66页，编辑于2022年，星期一二、烷烃的物理性质二、烷烃的物理性质1.1.物理状态物理状态C1C4气态；气态；C5C16液态；液态；C C1717以上以上固态固态2.2.沸

35、点（沸点（bpbp）规规律律表示表示直链直链的两的两分子分子之间之间接触接触面积面积瞬时偶极瞬时偶极CH3-C-CH3CH3CH3CH3-C-CH3CH3CH3+-+-+-+-+-+-CH3CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH3+-+-+-+-+-+-+-数碳原子数目数碳原子数目数目数目，b.pb.p；碳原子数目相同碳原子数目相同支链支链，b.pb.p支链数目相同支链数目相同对称性对称性，b.pb.p第46页，共66页，编辑于2022年，星期一3 3、熔点（、熔点（mpmp）碳数碳数 ，则熔点，则熔点 。偶数偶数碳链熔点升高幅度比碳链熔点升高幅度比奇数奇数碳链碳链大些大些。同数碳同数碳异构

36、体：异构体：分子越对称分子越对称,熔点越高熔点越高。直链烷烃的熔点与分子中碳原子数的关系直链烷烃的熔点与分子中碳原子数的关系 取决于晶体排列紧密与否，对称性好的烷烃分子，晶体排取决于晶体排列紧密与否，对称性好的烷烃分子，晶体排列紧密，链间作用力大熔点高。列紧密，链间作用力大熔点高。第47页，共66页，编辑于2022年，星期一5.5.水溶性水溶性烷烃几乎不溶于水，但易溶于有机溶剂。烷烃几乎不溶于水，但易溶于有机溶剂。结构相似或极性大小相近的化合物可以彼此互溶，这就是结构相似或极性大小相近的化合物可以彼此互溶，这就是“相似相溶相似相溶”的经验溶解规律。的经验溶解规律。4.4.相对密度（相对密度（D

37、 D）碳数碳数 ，则，则相对密度相对密度 ，最后近于最后近于0.780.78 相对密度与分子引力有关，分子间引力增大，分子间相对密度与分子引力有关，分子间引力增大，分子间的距离相应减少，故相对密度就增大。的距离相应减少，故相对密度就增大。新戊烷新戊烷 正戊烷正戊烷 异戊烷异戊烷CH3-C-CH3CH3CH3CH3-CH2-CH2-CH2-CH3CH3CH3-CH-CH2-CH3mp：-17 -130 -160 三、波谱性质三、波谱性质见教材见教材6363页。页。第48页，共66页，编辑于2022年，星期一6 6 化学反应化学反应一、稳定性一、稳定性 应用：液体石蜡作肠道润滑剂、滴鼻剂的溶剂或基

38、质；凡士林作软膏应用：液体石蜡作肠道润滑剂、滴鼻剂的溶剂或基质；凡士林作软膏的基质，固体石蜡作蜡疗、中成药的密封材料和药丸的包衣。的基质，固体石蜡作蜡疗、中成药的密封材料和药丸的包衣。在常温下烷烃的化学性质在常温下烷烃的化学性质很不活泼很不活泼，与强酸、强碱、强氧化剂，与强酸、强碱、强氧化剂和还原剂等都不起作用。和还原剂等都不起作用。烷烃化学性质比较稳定的主要原因：烷烃化学性质比较稳定的主要原因：（C-C C-C 键能为键能为345.6KJ/mol345.6KJ/mol；C-H C-H 键能为键能为415.3KJ/mol415.3KJ/mol）C-CC-C及及C-HC-H键较牢固键较牢固 烷烃

39、为烷烃为非极性分子非极性分子，一般条件下试剂不易进攻。，一般条件下试剂不易进攻。第49页，共66页，编辑于2022年，星期一二二.卤代反应卤代反应 烷烃分子中的烷烃分子中的氢原子氢原子被被卤素卤素所取代的反应称为所取代的反应称为卤代卤代反应反应(halogenation reaction)。烷烃与卤素在室温和黑暗中并不发生反应，但在烷烃与卤素在室温和黑暗中并不发生反应，但在强烈日光强烈日光照射照射下，则发生下，则发生猛烈反应。猛烈反应。定义定义：有机化合物分子中的氢（或其他原子）或基团：有机化合物分子中的氢（或其他原子）或基团 被另一种原子或基团取代的化学反应，称为被另一种原子或基团取代的化学

40、反应，称为取取 代反应代反应（substitution reaction).substitution reaction).第50页，共66页，编辑于2022年，星期一三、卤代反应的机理三、卤代反应的机理 定义定义：反应机制是某个化学反应逐步变化过程的描述。又叫反应机制是某个化学反应逐步变化过程的描述。又叫反应历程反应历程或或反应机制反应机制（reaction merchanism)。反应机制反应机制是在综合实验事实后提出的理论假说。但提出的假说必须是在综合实验事实后提出的理论假说。但提出的假说必须能完满地解释观察到的实验事实和新发现的现象，同时根据这个假说所能完满地解释观察到的实验事实和新发现

41、的现象，同时根据这个假说所作的推断被实验所证实，它与其它有关反应的机理又没有矛盾。作的推断被实验所证实，它与其它有关反应的机理又没有矛盾。反应机制主要说明：反应机制主要说明：反应分几步进行；反应分几步进行；反应的中心在哪里反应的中心在哪里；分子内部如何调整。分子内部如何调整。（包括键的变形、电子云分布（包括键的变形、电子云分布 情况、键的破裂与形成等）情况、键的破裂与形成等）第51页，共66页，编辑于2022年，星期一1 1、甲烷的卤代反应机制、甲烷的卤代反应机制实验现象：实验现象：反应中加反应中加O O2 2，反应速度变很慢，反应速度变很慢。CH4+Cl2 （）（）CH4+Cl2 （）（）C

42、H4+Cl2 （）（）反应很快停止反应很快停止 CH4 +Cl2 （）（）Cl2 +CH4 （）（）Cl2 停止一段时间停止一段时间 （）（）室温室温暗暗270暗暗室温室温h停止停止hhhhh+CH4第52页，共66页，编辑于2022年，星期一为解释这些现象提出了自由基历程为解释这些现象提出了自由基历程（free radical reaction)链的引发链的引发（chain-initiating step)：链的增长（传递）链的增长（传递）（chain-propagating step)：链的终止链的终止（chain-terminating step)：Cl:Cl 2 Cl H=242.5k

43、J/molh.进而生成进而生成CHCl3、CCl4等等Cl +CH4 HCl +CH3CH3 +Cl2 CH3Cl +Cl Cl +CH3Cl HCl +CH2ClCH2Cl +Cl2 CH2Cl2 +Cl Cl +CH2Cl2 HCl +CHCl2Cl +Cl Cl2 CH3 +Cl CH3Cl CH3 +CH3 CH3-CH3第53页，共66页，编辑于2022年，星期一2 2、卤素对烷烃的反应活性、卤素对烷烃的反应活性从热力学角度来考察甲烷卤化反应：从热力学角度来考察甲烷卤化反应：甲烷卤代的反应热（甲烷卤代的反应热（H HR R）+150.6+138.1-83.7-150.6+54.4+1

44、88.3+66.9-104.6-188.3-37.7+242.5+4.1-108.9-242.6-104.8+154.8-129.7-292.9-154.8-422.6IBrCl F卤素卤素/kJ/mol反反 应应HR=H1 +H2 X2 2 X X +CH4 HX+CH3（H1）CH3+X2 CH3X+X （H2）2 X X2卤素发生取代反应的难易顺序是：卤素发生取代反应的难易顺序是：F2 Cl2 Br2 I2第54页，共66页，编辑于2022年，星期一3 3、烷烃卤代的取向、烷烃卤代的取向1-1-氯丙烷氯丙烷2-2-氯丙烷氯丙烷CH3-CH2-CH3+Cl2 CH3CH2CH2Cl +CH

45、3-CH-CH3 Clh2545%55%氯代叔丁烷氯代叔丁烷氯代异丁烷氯代异丁烷CH3-C-H +Cl2 CH3-C-Cl +CH3-C-HCH3CH3h25CH3CH3CH3CH2Cl36%64%伯氢伯氢叔氢叔氢=36/164/915仲氢仲氢伯氢伯氢=55/245/614 在室温下，在室温下，叔叔、仲仲、伯伯氢原子氢原子被被氯原子氯原子夺取的相对夺取的相对速率为速率为5:4:1。反应活性：反应活性：3 2 1HHH产物的含量由氢的活性和数量共同决定产物的含量由氢的活性和数量共同决定第55页，共66页，编辑于2022年，星期一 在溴代反应中，烷烃分子中的各种在溴代反应中，烷烃分子中的各种 H

46、H 的活性次序也的活性次序也是是3 2 1，但是它们的反应活性相差很大。，但是它们的反应活性相差很大。HHH结论：结论：烷烃的溴代反应的烷烃的溴代反应的选择性选择性比氯代要好。比氯代要好。反应活性：反应活性：3 :2 :1 =1600:82:1HHHCH3-CH2-CH3+Br2 CH3CH2CH2Br +CH3-CH-CH3 Brh1273%97%CH3-C-H +Br2 CH3-C-Br +CH3-C-HCH3CH3h127CH3CH3CH3CH2Br99%微量微量第56页，共66页，编辑于2022年，星期一4 4、游离基的构型与稳定性、游离基的构型与稳定性 游离能游离能1mol 烷烃烷烃

47、被夺取被夺取1 1个氢原子个氢原子后形成游离基所后形成游离基所 需要的能量。需要的能量。键离解能键离解能（kJ/mol）CH3-H CH3+H 435.1 CH3CH3 CH2CH3+H 410 CH3CH2CH3 CH2CH2CH3+H 410 CH3CHCH3 CH3CHCH3+H 397H(CH3)3C-H (CH3)3C +H 385形成各种类型的形成各种类型的游离基游离基所需的所需的能量能量按如下次序降低：按如下次序降低：.CH 3 1 2 3第57页，共66页，编辑于2022年，星期一 一般讲，越稳定的游离基越容易生成，其反应速率也越快，这是一般讲，越稳定的游离基越容易生成，其反应

48、速率也越快，这是一个非常有用的通则。可以认为，在许多有游离基生成的反应中，一个非常有用的通则。可以认为，在许多有游离基生成的反应中，游游离基的稳定性支配着反应的取向和活性。离基的稳定性支配着反应的取向和活性。形成游离基的能量越小，这种游离基越稳定，故形成游离基的能量越小，这种游离基越稳定，故游离游离基的稳定性次序基的稳定性次序为：为：3 2 1 CH3RRR甲基游离基的结构：甲基游离基的结构：碳原子碳原子为为sp2 杂化，为杂化，为平面型平面型。1游离基游离基C HH甲基游离基甲基游离基（CH3 ）C HHH第58页，共66页，编辑于2022年，星期一四、环烷烃的化学性质四、环烷烃的化学性质1

49、.1.游离基取代反应（游离基取代反应（free radical substitution reaction)free radical substitution reaction)hv+Br2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH-Br+Cl2CH2CH2CHClh vCH2CH2CH2第59页，共66页，编辑于2022年，星期一2.2.加成反应加成反应（addition reaction)addition reaction)小环烃小环烃环丙烷和环丁烷与烯烃性质相似，易开环发生加成环丙烷和环丁烷与烯烃性质相似，易开环发生加成反应。反应。.催化加氢催化加氢+H+H2 2CHCH

50、3 3CHCH2 2CHCH3 3NiNi8080CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2+H+H2 2CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2NiNi120120第60页，共66页，编辑于2022年，星期一.加加HX HX、X X2 2+Br2常温常温CH2CH2CH2CH2CH2CH2BrBr+HBrCH2CH2CH2CH2CH2CH2HBr+HBrH3CCHCH2CH2CH3CHCH2CH2BrH+Br2加热加热CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2BrBr开环发生在连氢最多和最少的环碳上，加成反应遵循马