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1、第二章烷烃第二章烷烃(alkane)2.1 2.1 2.1 2.1 烷烃的同系列和异构烷烃的同系列和异构烷烃的同系列和异构烷烃的同系列和异构 通式：通式：通式：通式：C Cn nHH2n+22n+2 概念概念概念概念:同系列，同系物，系列差，构造异构体同系列，同系物，系列差，构造异构体同系列，同系物，系列差，构造异构体同系列，同系物，系列差，构造异构体 构造（构造（构造（构造（constitutionconstitution)分子中原子互相连接的方式和分子中原子互相连接的方式和分子中原子互相连接的方式和分子中原子互相连接的方式和次序。次序。次序。次序。思考：思考：思考：思考：1.1.1.1.C
2、 C6 6HH1414共有几种同分异构体？请写出其构造式。共有几种同分异构体？请写出其构造式。共有几种同分异构体？请写出其构造式。共有几种同分异构体？请写出其构造式。2.2.2.2.碳原子有哪些类型？氢原子呢？碳原子有哪些类型？氢原子呢？碳原子有哪些类型？氢原子呢？碳原子有哪些类型？氢原子呢？3.3.3.3.直链烷烃的分子链真是直的吗？直链烷烃的分子链真是直的吗？直链烷烃的分子链真是直的吗？直链烷烃的分子链真是直的吗？2.2 2.2 烷烃的命名烷烃的命名 （1 1）普通命名法：）普通命名法：称某烷：甲，乙，丙称某烷：甲，乙，丙癸，十一，十二癸，十一，十二 加前缀：正，异，新加前缀：正，异，新（
3、2 2 2 2）系统命名法：）系统命名法：）系统命名法：）系统命名法：“三步曲三步曲三步曲三步曲”：选主链选主链选主链选主链最长（最多）最长（最多）最长（最多）最长（最多）编号编号编号编号最近，若有歧义，则按最近，若有歧义，则按最近，若有歧义，则按最近，若有歧义，则按“顺序规则顺序规则顺序规则顺序规则”中较中较中较中较小基团一端编号。小基团一端编号。小基团一端编号。小基团一端编号。命名命名命名命名“取代基位次取代基位次取代基位次取代基位次”+“”+“取代基名称取代基名称取代基名称取代基名称”+“”+“母体母体母体母体名称名称名称名称”顺序规则：顺序规则：顺序规则：顺序规则：（1 1）“原子序数
4、原子序数原子序数原子序数”原则原则原则原则 （2 2）“同位素同位素同位素同位素”原则原则原则原则 （3 3）“虚拟原子虚拟原子虚拟原子虚拟原子”原则原则原则原则 （4 4）“一大全大一大全大一大全大一大全大”补充：补充：补充：补充：（1 1）相同支链要合并，阿拉伯数字之间加逗号）相同支链要合并，阿拉伯数字之间加逗号）相同支链要合并，阿拉伯数字之间加逗号）相同支链要合并，阿拉伯数字之间加逗号“，”，阿拉伯数字与汉字之间添短线，阿拉伯数字与汉字之间添短线，阿拉伯数字与汉字之间添短线，阿拉伯数字与汉字之间添短线“-”“-”。（2 2）多个支链书写顺序：按）多个支链书写顺序：按）多个支链书写顺序：按
5、）多个支链书写顺序：按“顺序规则顺序规则顺序规则顺序规则”小前大后。小前大后。小前大后。小前大后。（3 3）取代基太复杂，用小括号括起来，写在位次之后。）取代基太复杂，用小括号括起来，写在位次之后。）取代基太复杂，用小括号括起来，写在位次之后。）取代基太复杂，用小括号括起来，写在位次之后。（1）（2）（3）（4）例如：用系统命名法命名例如：用系统命名法命名2 2，2-2-二甲基戊烷二甲基戊烷3-3-甲基甲基-4-4-乙基己烷乙基己烷2 2，5 5，6-6-三甲基辛烷三甲基辛烷2 2，7 7，9-9-三甲基三甲基-6-6-异丁基十一烷异丁基十一烷2-2-2-2-甲基甲基甲基甲基-5-5-5-5，
6、5-5-5-5-二（二（二（二（1 1 1 1，1-1-1-1-二甲基丙基）癸烷二甲基丙基）癸烷二甲基丙基）癸烷二甲基丙基）癸烷 2 2，2 2，5-5-三甲基三甲基-4-4-丙基庚烷丙基庚烷再如：再如：（5 5）（3 3 3 3）烷基的命名及缩写）烷基的命名及缩写）烷基的命名及缩写）烷基的命名及缩写烷烃烷烃烷烃烷烃去掉一个去掉一个去掉一个去掉一个HH生成的生成的生成的生成的一价一价一价一价原子团叫原子团叫原子团叫原子团叫烷基烷基烷基烷基RR，C Cn nHH2n+12n+1 去掉两个去掉两个去掉两个去掉两个HH生成的生成的生成的生成的二价二价二价二价原子团叫原子团叫原子团叫原子团叫亚某基亚某
7、基亚某基亚某基 去掉三个去掉三个去掉三个去掉三个HH生成的生成的生成的生成的三价三价三价三价原子团叫原子团叫原子团叫原子团叫次某基次某基次某基次某基亚甲基亚甲基亚乙基亚乙基亚异丙基亚异丙基1,2-亚乙基亚乙基1,3-亚丙基亚丙基次甲基次甲基次乙基次乙基（仲）（仲）（叔）（叔）eg：（异）（异）（新）（新）前缀：前缀：正正(n)异异(i)仲仲(s)叔叔(t)新新(neo)(normal)(iso-)(second)(tert-)缩写：缩写：甲基（甲基（Me），），乙基乙基（Et），），丙基（丙基（Pr），），丁基（丁基（Bu）戊基（戊基（amyl），），己基（己基（hex）2.3 烷烃的构象（烷
8、烃的构象（conformation)构象构象由于围绕由于围绕单键的旋转单键的旋转而产生的分子中原子在空间而产生的分子中原子在空间中的不同排列。（碳碳单键的旋转不是中的不同排列。（碳碳单键的旋转不是“自由自由”的，需要能量）的，需要能量）1.乙烷的构象：两种极限构象式乙烷的构象：两种极限构象式重叠式重叠式和和交叉式交叉式 重叠式不稳定的原因？构象式的表示方法？重叠式不稳定的原因？构象式的表示方法？概念：概念：优势构象优势构象，扭转角，转动能垒，非键相互作用，扭转角，转动能垒，非键相互作用 2.丁烷的构象：四种极限构象丁烷的构象：四种极限构象 3.其它烷烃的构象：碳链呈锯齿形，其它烷烃的构象：碳链
9、呈锯齿形，CH键都在交叉式的键都在交叉式的位置。位置。60度度60度度121260度度60度度60度度6 60 0度度60度度6 60 0度度2.4 2.4 2.4 2.4 烷烃的结构烷烃的结构烷烃的结构烷烃的结构特点特点特点特点（1 1）C:spC:sp3 3杂化，杂化，杂化，杂化，CCCC，CHCH键均为键均为键均为键均为 键，键角接近键，键角接近键，键角接近键，键角接近1091092828。（2 2）C C，HH电负性差别小，电负性差别小，电负性差别小，电负性差别小，电子云不易偏向某一原子，整个电子云不易偏向某一原子，整个电子云不易偏向某一原子，整个电子云不易偏向某一原子，整个分子电子云
10、分布均匀，没有电子云密度较大或较小的部位，分子电子云分布均匀，没有电子云密度较大或较小的部位，分子电子云分布均匀，没有电子云密度较大或较小的部位，分子电子云分布均匀，没有电子云密度较大或较小的部位，对对对对NuNu或或或或E E+均没有特殊的亲和力。（化学性质较稳定）均没有特殊的亲和力。（化学性质较稳定）均没有特殊的亲和力。（化学性质较稳定）均没有特殊的亲和力。（化学性质较稳定）2.5 2.5 烷烃的物理性质烷烃的物理性质烷烃的物理性质烷烃的物理性质 状态，熔点（状态，熔点（状态，熔点（状态，熔点（mp.)mp.)，沸点沸点沸点沸点（bp.)bp.)，密度（密度（密度（密度（d d），），），
11、），溶解度溶解度溶解度溶解度（s s）分子间作用力：（分子间作用力：（分子间作用力：（分子间作用力：（1 1）色散力）色散力）色散力）色散力，（，（，（，（2 2）偶极）偶极）偶极）偶极-偶极相互作用，偶极相互作用，偶极相互作用，偶极相互作用，（3 3）氢键）氢键）氢键）氢键2.6 2.6 2.6 2.6 烷烃的化学性质烷烃的化学性质烷烃的化学性质烷烃的化学性质1.1.1.1.燃烧燃烧燃烧燃烧作为燃料作为燃料作为燃料作为燃料反映了烷烃异构体的稳定性反映了烷烃异构体的稳定性燃烧热（燃烧热（-H H C C)生成热（生成热（H f )自由基的结构：碳为自由基的结构：碳为sp2杂化，未杂化的杂化，未
12、杂化的p p轨道有一个单电子。轨道有一个单电子。属于属于缺电子缺电子体系，不稳定，反应活性高。体系，不稳定，反应活性高。自由基的相对稳定性：叔自由基的相对稳定性：叔 仲仲 伯伯 why?2.2.热解：自由基机理热解：自由基机理 裂化：热裂化，催化裂化裂化：热裂化，催化裂化键裂解能（键裂解能（)反映了键的强度反映了键的强度D DH H 3.3.3.3.卤代卤代卤代卤代（1 1 1 1）甲烷氯化）甲烷氯化）甲烷氯化）甲烷氯化机理机理机理机理：自由基机理自由基机理自由基机理自由基机理链引发链引发+.Cl Clh 或或 Cl.Cl242.6kJmol242.6kJmol-1-1 链增长链增长Cl +C
13、H4 HCl+CH3.+8.4kJmol-1Cl+CH3.+Cl2CH3Cl.-111.8kJmol-1链终止链终止+CH3.ClCH3ClCH3.+.CH3CH3CH3特征：特征：i.在光照、加热或催化剂存在的条件下进行；在光照、加热或催化剂存在的条件下进行；ii.有自由基中间体生成（均裂反应）有自由基中间体生成（均裂反应）iii.如有氧或一些能捕捉自由基的杂质存在，反应有如有氧或一些能捕捉自由基的杂质存在，反应有一个诱导期，诱导期长短与这些杂质的多少有关。一个诱导期，诱导期长短与这些杂质的多少有关。（阻抑剂）（阻抑剂）能线图能线图：过渡态过渡态（T.S.)，活化能活化能(Ea)，反应热（反
14、应热（H）中间体，中间体，决速步骤决速步骤CH4+ClCH3Cl+ClCH3HClCH3ClClCH3 HClCl2E/kJmol-反应进程反应进程自由基与甲烷反应的能线图自由基与甲烷反应的能线图4.其他烷烃的卤代其他烷烃的卤代 思考：思考：CH3CH2CH3一卤代可能有几种产物生成？其比例为多少一卤代可能有几种产物生成？其比例为多少？（1）H 的活性：叔的活性：叔H 仲仲H 伯伯H 氯代氯代 叔叔H：仲仲H：伯伯H=5：4：1 溴代溴代 叔叔H：仲仲H：伯伯H=1600：82：1 （2）卤素的活性：）卤素的活性：F2 Cl2 Br2 I2 思考：思考：为什么溴代时对为什么溴代时对H的选择性好
15、？的选择性好？（3）怎样估算产物的比例？）怎样估算产物的比例？例：例：叔丁基过氧化物叔丁基过氧化物 (CHCH3 3)3 3C-O-O-C(CHC-O-O-C(CH3 3)3 3 中的过氧键（中的过氧键（-O-O-O-O-）较弱（约为较弱（约为155155kJ.molkJ.mol-1-1),),常被作为自由基反应的引发剂。试写常被作为自由基反应的引发剂。试写出在叔丁基过氧化物存在下，出在叔丁基过氧化物存在下，2-2-甲基丙烷与氯气发生氯代反应的全甲基丙烷与氯气发生氯代反应的全过程。假定伯氢对叔氢的氯代活性比为过程。假定伯氢对叔氢的氯代活性比为1:5.11:5.1，估计各氯代产物的，估计各氯代产
16、物的相对量。相对量。（H H活性比乘以活性比乘以H H个数比）个数比）练习：练习：1.1.将下列戊基自由基按稳定性排列成序，并简单说明理由：将下列戊基自由基按稳定性排列成序，并简单说明理由：CH3CHCH(CH3)2.aCH2CH2CH(CH3)2.bCH3CH2C(CH3)2.c2.2.如果烷烃中的伯氢、仲氢和叔氢被氯代时的活性比是如果烷烃中的伯氢、仲氢和叔氢被氯代时的活性比是1:3.8:5,1:3.8:5,计算计算2-2-甲基丁烷被一氯代时的产物的相对比及各产物的百分比。甲基丁烷被一氯代时的产物的相对比及各产物的百分比。3.3.某烷烃某烷烃A A，分子式为分子式为C C6 6H H14 1
17、4，氯代时可以得到两种一氯代产物。氯代时可以得到两种一氯代产物。试推测烷烃试推测烷烃A A的结构。的结构。4.4.所有分子式为所有分子式为C C5 5H H1212或或C C8 8H H1818的烷烃中，那些结构的烷烃只能得的烷烃中，那些结构的烷烃只能得到一种一氯代产物？到一种一氯代产物？2.7 2.7 烷烃的制备烷烃的制备1.Wurtz(武慈）反应：武慈）反应：2RX+2NaR-R+2NaX2.2.铜锂试剂法铜锂试剂法:RXLiR LiCu IR2CuLiRXR-R小结：小结：烷烃的烷烃的命名命名（烷基的命名）；（烷基的命名）；烷烃的烷烃的同分异构体同分异构体的书写；的书写；烷烃的烷烃的构象构象（乙烷、丁烷、优势构象）（乙烷、丁烷、优势构象）烷烃的烷烃的物理性质物理性质（m.p,b.p 比较）比较）烷烃的烷烃的化学性质化学性质：卤代机理；：卤代机理；自由基稳定性顺序及原因；自由基稳定性顺序及原因；线能图（过渡态；中间体；活化能；反应热；线能图（过渡态；中间体；活化能；反应热；决速步骤）决速步骤）不同不同H的活性（氯代、溴代）的活性（氯代、溴代）