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1、有机化学第二章 烷烃2023/2/15第1页，本讲稿共75页第二章第二章 烷烃教学要求烷烃教学要求 1、理解同系列、同分异构、构型、构象等概念，、理解同系列、同分异构、构型、构象等概念，正确书写烷烃的构造异构体。正确书写烷烃的构造异构体。2、掌握烷烃的命名原则、掌握烷烃的命名原则(普通命名法、普通命名法、CCS命名法，命名法，了解了解IUPAC命名法。命名法。2、理解碳四面体概念、理解碳四面体概念、sp3杂化、杂化、键。键。3、掌握构象式（纽曼式和透视式）的写法。、掌握构象式（纽曼式和透视式）的写法。4、理解烷烃的物理性质。、理解烷烃的物理性质。5、掌握烷烃的氧化，裂化，取代反应。、掌握烷烃的
2、氧化，裂化，取代反应。6、掌握烷烃的卤代反应机理、掌握烷烃的卤代反应机理、碳自由基稳定性、烷、碳自由基稳定性、烷烃卤代反应活性。烃卤代反应活性。2023/2/15第2页，本讲稿共75页2-1 2-1 烷烃的同系列与同分异构烷烃的同系列与同分异构1、烷烃的通式、烷烃的通式 同系列同系列 构造式构造式 1、通式：、通式：CnH2n+2 n 1 例如例如 CH4 CH3CH3 2、同系列：结构相似、组成上相差、同系列：结构相似、组成上相差n 个个(n1)CH2、具有同一通式的化合物称为同系列。、具有同一通式的化合物称为同系列。分子式分子式 构造简式构造简式 甲烷甲烷 CH4 CH4 乙烷乙烷 C2H
3、6 CH3CH3 丙烷丙烷 C3H8 CH3CH2CH3 丁烷丁烷 C4H10 CH3CH2CH2CH3 从上述结构式可以看出，烷烃的组成都是相差一从上述结构式可以看出，烷烃的组成都是相差一个或多个个或多个CH2（亚甲基）而连成碳链。（亚甲基）而连成碳链。2023/2/15第3页，本讲稿共75页 3、同系物：在同一系列中的化合物互称为同、同系物：在同一系列中的化合物互称为同系物。系物。4、构造：有机物分子中原子排列的顺序和连接、构造：有机物分子中原子排列的顺序和连接的方式叫做化学结构，也叫做构造。用来表示化学的方式叫做化学结构，也叫做构造。用来表示化学结构的式子叫做构造式。结构的式子叫做构造式
4、。由于同系列中同系物的结构和性质相似，其物由于同系列中同系物的结构和性质相似，其物理性质也随着分之中碳原子数目的增加而呈规律性理性质也随着分之中碳原子数目的增加而呈规律性变化，所以掌握了同系列中几个典型的有代表性的变化，所以掌握了同系列中几个典型的有代表性的成员的化学性质，就可推知同系列中其他成员的一成员的化学性质，就可推知同系列中其他成员的一般化学性质，为研究庞大的有机物提供了方便。般化学性质，为研究庞大的有机物提供了方便。2023/2/15第4页，本讲稿共75页构造式的书写有以下构造式的书写有以下4 种表达方法：正戊烷为例种表达方法：正戊烷为例（1）珠网式）珠网式 特点：将分子中所有原子的
5、连接顺序都反映出来。缺特点：将分子中所有原子的连接顺序都反映出来。缺点：书写麻烦、费时。点：书写麻烦、费时。缩写式缩写式 A、构造式、构造式 B、简式、简式 C、简式简式 2023/2/15第5页，本讲稿共75页 特点：将相同的氢原子合并，并在由下角注特点：将相同的氢原子合并，并在由下角注明氢的数目；将相同的基团合并，并在由下角注明氢的数目；将相同的基团合并，并在由下角注明相同的基团的数目。明相同的基团的数目。键线式：键线式：特点：将分子的骨架写出来，而碳原子和氢原子的特点：将分子的骨架写出来，而碳原子和氢原子的符号都不列出来。为了区别一个碳键和另一个碳键，把符号都不列出来。为了区别一个碳键和
6、另一个碳键，把二条线画成约二条线画成约120角。双键、叁键分别用两条横线、三角。双键、叁键分别用两条横线、三条横线表达。条横线表达。（4）碳干式：碳干式：碳干式特点：省去所有氢原子。碳干式特点：省去所有氢原子。2023/2/15第6页，本讲稿共75页二、烷烃的同分异构造现象二、烷烃的同分异构造现象 有机化合物普遍存在同分异构现象。烷烃中有机化合物普遍存在同分异构现象。烷烃中除甲烷、乙烷、丙烷外，其它烷烃都有同分异构除甲烷、乙烷、丙烷外，其它烷烃都有同分异构体。体。C7H16 9种种、C25H52 有有3679万种。万种。从丁烷开始有同分异构现象，可由下面方式导从丁烷开始有同分异构现象，可由下面
7、方式导出：出：2023/2/15第7页，本讲稿共75页 同分异构：分子式相同而构造式不同的化合物称为同分异构：分子式相同而构造式不同的化合物称为同分异构体，这种现象称为构造异构现象。同分异构体，这种现象称为构造异构现象。烷烃构造异构产生的原因：由于烷烃的碳胳烷烃构造异构产生的原因：由于烷烃的碳胳（碳干）排列方式不同而引起，这种构造异构称为（碳干）排列方式不同而引起，这种构造异构称为碳胳异构。例如戊烷：碳胳异构。例如戊烷：在构造异构中，除碳胳异构外还有官能团位置异在构造异构中，除碳胳异构外还有官能团位置异构。异构体的导出步骤见构。异构体的导出步骤见P17。2023/2/15第8页，本讲稿共75页
8、三、烷烃的碳原子类型和氢原子类型三、烷烃的碳原子类型和氢原子类型 在烷烃的构造式中，碳原子在分子中所处的在烷烃的构造式中，碳原子在分子中所处的位置不完全相同。按照碳原子所连接的碳原子的位置不完全相同。按照碳原子所连接的碳原子的数目的不同，碳原子分为以下四种：数目的不同，碳原子分为以下四种：1、伯碳原子（、伯碳原子（1C）：仅与一个碳原子直接）：仅与一个碳原子直接相连的原子即一级碳原子。相连的原子即一级碳原子。2、仲碳原子（、仲碳原子（2C）：与两个碳原子直接相连：与两个碳原子直接相连的原子即二级碳原子。的原子即二级碳原子。3、叔碳原子（、叔碳原子（3C）：与三个碳原子直接相连）：与三个碳原子直
9、接相连的原子即三级碳原子，。的原子即三级碳原子，。4、季碳原子（、季碳原子（4C）：与四个碳原子直接相连）：与四个碳原子直接相连的原子即四级碳原子。的原子即四级碳原子。2023/2/15第9页，本讲稿共75页 与伯、仲、叔碳原子相连的氢原子，分别称与伯、仲、叔碳原子相连的氢原子，分别称为伯氢、仲氢、叔氢。为伯氢、仲氢、叔氢。1H、2H、3H。伯氢、仲。伯氢、仲氢、叔氢在化学反应中的活性不同。氢、叔氢在化学反应中的活性不同。2-2 2-2 烷烃的命名烷烃的命名 有机化合物的命名，是有机化学的重要内容，有机化合物的命名，是有机化学的重要内容，务必掌握。常用的命名方法有普通命名法务必掌握。常用的命名
10、方法有普通命名法(习惯命习惯命名法名法)和系统命名法和系统命名法(CCS命名法命名法)。2023/2/15第10页，本讲稿共75页1、普通命名法、普通命名法 普通命名法只适用比较简单的化合物，对烷烃的普通命名法只适用比较简单的化合物，对烷烃的命名原则如下：命名原则如下：1、碳原子从、碳原子从110的化合物，分别以天干名称：甲、乙、的化合物，分别以天干名称：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示 2、碳原子数目、碳原子数目10以上的化合物，以汉字十一、十二、以上的化合物，以汉字十一、十二、十三十三 等数字表示。等数字表示。3、为区别同分异构，用、为区别同分异
11、构，用“正正”、“异异”、“新新”表示表示2023/2/15第11页，本讲稿共75页正戊烷正戊烷 异戊烷异戊烷 新戊烷新戊烷正：表示直链烷烃正：表示直链烷烃 异：表示具有异：表示具有 新：表示具有新：表示具有 2023/2/15第12页，本讲稿共75页二、系统命名法二、系统命名法 在系统命名法中，涉及到新概念在系统命名法中，涉及到新概念“烷基烷基”，所，所谓谓“烷基烷基”是指烷烃分子去掉一个氢原子后剩下是指烷烃分子去掉一个氢原子后剩下的基团叫烷基。常用的基团叫烷基。常用R-表示表示,通式通式CnH2n+1。烷基烷基 中文名中文名 英文名英文名 通常符号通常符号 CH3-甲基甲基 methyl
12、Me CH3CH2-乙基乙基 ethyl Et CH3CH2CH2-丙基丙基 n-propyl n-Pr (CH3)2CH-异丙基异丙基 isopropyl i-Pr CH3CH2CH2CH2-正丁基正丁基 n-butyl n-Bu 2023/2/15第13页，本讲稿共75页 烷基的命名法，把烷烃命名中的烷基的命名法，把烷烃命名中的“烷烷”字换成字换成“基基”字，字，“基基”有一价的涵义。有一价的涵义。“亚基亚基”有二价的涵义，有二价的涵义，“次基次基”有三价的涵义有三价的涵义.2023/2/15第14页，本讲稿共75页 系统命名法是系统命名法是1960年中国化学学会年中国化学学会(Chine
13、se Chemical Society，简称，简称CCS)根据国际纯粹和应用化根据国际纯粹和应用化学联合会（学联合会（IUPAC）制定的有机化合物命名原则，）制定的有机化合物命名原则，再结合我国汉字的特点而制定的，再结合我国汉字的特点而制定的，1980年进行了修年进行了修定。定。简称简称CCS命名法。命名法。1、直链烷烃的命名：与普通命名法相似，只是把、直链烷烃的命名：与普通命名法相似，只是把“正正”去掉。例如：去掉。例如：CH3(CH2)4CH3 己烷己烷 2023/2/15第15页，本讲稿共75页、支链烷烃的命名：分三步进行：、支链烷烃的命名：分三步进行：选择主链，确定母体：选择主链，确定
14、母体：从构造式中选择最长碳链即碳原子数目最多作为主从构造式中选择最长碳链即碳原子数目最多作为主链（母体），并根据主链碳原子数目称为链（母体），并根据主链碳原子数目称为“某某烷某某烷”，其它支链均作为取代基。其它支链均作为取代基。最长碳链碳原子数最长碳链碳原子数8个，个，母体辛烷。母体辛烷。2023/2/15第16页，本讲稿共75页在在1、2、3三条等长三条等长的碳链中，只有的碳链中，只有1为为最佳选择。最佳选择。当有两个以上的等长碳链可供选择时，其选择当有两个以上的等长碳链可供选择时，其选择顺序为：顺序为：A、选择支链多的一条为主链。、选择支链多的一条为主链。2023/2/15第17页，本讲稿
15、共75页2,3,5-三甲基三甲基-4-丙基丙基庚烷庚烷B、选择支链位号较小的为主碳链。、选择支链位号较小的为主碳链。红色：红色：2,5-二甲基二甲基-4-异丁基庚烷。异丁基庚烷。(2,5,4)蓝色：蓝色：2,6-二甲基二甲基-4-仲丁基庚烷。仲丁基庚烷。(2,6,4)2023/2/15第18页，本讲稿共75页 C、两个等长碳链上的、两个等长碳链上的支链数目支链数目、位次位次均相同，均相同，选择支链碳原子多的为主碳链。选择支链碳原子多的为主碳链。3,5,9-三甲基三甲基-11-乙基乙基-7,7-二二(2,4-二甲基己基二甲基己基)十三烷十三烷2023/2/15第19页，本讲稿共75页D、选择侧分
16、支少的链为主碳链。5-丙基-6-(1-异丙基戊基)十二烷 只有一个支化链 有两个支化链 2023/2/15第20页，本讲稿共75页编号：编号：A、从靠近取代基最近的一端开始依次、从靠近取代基最近的一端开始依次用阿拉伯数字编号用阿拉伯数字编号(最低系列编号规则最低系列编号规则)。B、从碳链任何一端开始，第一个支链的位置、从碳链任何一端开始，第一个支链的位置都相同时，则从较简单的一端开始编号。即：小的都相同时，则从较简单的一端开始编号。即：小的取代基编号最小取代基编号最小2023/2/15第21页，本讲稿共75页 C、若第一个支链的位置相同，则依次比较第、若第一个支链的位置相同，则依次比较第二、第
17、三个支链的位置，以取代基的系列编号最小二、第三个支链的位置，以取代基的系列编号最小（最低系列原则）为原则。（最低系列原则）为原则。2023/2/15第22页，本讲稿共75页按按1进行编进行编号正确号正确 书写名称：将取代基名称写在母体名称之前，书写名称：将取代基名称写在母体名称之前，并用阿拉伯数字标明取代基位次。在阿拉伯数字与并用阿拉伯数字标明取代基位次。在阿拉伯数字与取代基之间用短横取代基之间用短横“-”连接。连接。在书写名称时特别注意以下问题：在书写名称时特别注意以下问题：A 将支链（取代基）写在主链名称的前面。将支链（取代基）写在主链名称的前面。2023/2/15第23页，本讲稿共75页
18、B、取代基按、取代基按“次序规则次序规则”小的基团优先列出：小的基团优先列出：下面简单介绍次序规则的要点：下面简单介绍次序规则的要点：a、原子或基团按照原子序数的大小排列，大、原子或基团按照原子序数的大小排列，大的排在前面，小的排在后面，即：的排在前面，小的排在后面，即：IBrClSPONCH.(“”优于优于)。b、原子序数相同的元素（同位素），则按、原子序数相同的元素（同位素），则按 原原子量大小排列（子量大小排列（DH）。）。c、如果直接相连的第一个原子的原子序数相、如果直接相连的第一个原子的原子序数相同，则比较与第一个原子相连的第二个原子的原子同，则比较与第一个原子相连的第二个原子的原子
19、序数，依此类推。例如：序数，依此类推。例如：2023/2/15第24页，本讲稿共75页 甲基与乙基：其第一个原子都是碳原子，原子甲基与乙基：其第一个原子都是碳原子，原子序数相同，只能比较与第一个原子相连的第二个原序数相同，只能比较与第一个原子相连的第二个原子的原子序数：在甲基中是子的原子序数：在甲基中是3个个H，原子序数和为，原子序数和为1+1+1=3；在乙基中，；在乙基中，C、H、H，原子序数和为，原子序数和为6+1+1=8，83，所以乙基优于甲基。，所以乙基优于甲基。按照次序规则，烷基的大小次序为：甲基按照次序规则，烷基的大小次序为：甲基乙乙基基丙基丙基丁基丁基戊基戊基己基己基异戊基异戊基
20、异丁基异丁基 邻位交叉式邻位交叉式 部分重叠式部分重叠式 全重叠式。全重叠式。室温时室温时,对位交叉式约占对位交叉式约占70%，邻位交叉式占，邻位交叉式占30%，其他两种极少。，其他两种极少。绕绕C-2和和C-3之间的之间的键旋转，形成的四种典型键旋转，形成的四种典型构象。构象。2023/2/15第47页，本讲稿共75页 纯的有机物在一定条件下都有固定的物理常纯的有机物在一定条件下都有固定的物理常数，通过物理常数的测定，可以签定它们的纯度。数，通过物理常数的测定，可以签定它们的纯度。2-5 烷烃的物理性质烷烃的物理性质 在学习中，需要掌握的物理性质有熔点、沸点、在学习中，需要掌握的物理性质有熔
21、点、沸点、密度、折光率、溶解度等。在一般情况下，同系列密度、折光率、溶解度等。在一般情况下，同系列有机物的物理性质随着碳原子数目的增加而有规律有机物的物理性质随着碳原子数目的增加而有规律地变化。烷烃的物理常数见地变化。烷烃的物理常数见P30表表2-4。2023/2/15第48页，本讲稿共75页 一、一、状态状态 C1C4的烷烃为气态，的烷烃为气态，C5C16的烷烃为液态，的烷烃为液态，C17以上的烷烃为固态。以上的烷烃为固态。直链烷烃常温、常压直链烷烃常温、常压(0.1MPa)：二、二、沸点沸点(b.p)随着碳原子数的递增，沸点依次升高。随着碳原子数的递增，沸点依次升高。1、直链烷烃、直链烷烃
22、 (1)M，b.p；庚烷：；庚烷：100(98.4)。2023/2/15第49页，本讲稿共75页 解释解释：分子间力分子间力(Van der Waals)：静电引力静电引力诱导力诱导力 色散力色散力(烷烃烷烃=0)而：色散力而：色散力 共价键数目共价键数目(即即CC、CH)(2)相邻同系物的沸点差相邻同系物的沸点差(b.p),随随M,b.p。2023/2/15第50页，本讲稿共75页 2.支链烷烃支链烷烃(同分异构体同分异构体)(1)支链支链，b.p。解释解释：色散力是近距离较大。：色散力是近距离较大。(2)支链数相同：对称性支链数相同：对称性，b.p；2023/2/15第51页，本讲稿共75
23、页 沸点的高低与分子间引力沸点的高低与分子间引力-范德华引力（包括静电范德华引力（包括静电引力、诱导力和色散力）有关。由于烷烃分子是非极性引力、诱导力和色散力）有关。由于烷烃分子是非极性分子，分子间的作用力主要来源于色散力，而该力的大分子，分子间的作用力主要来源于色散力，而该力的大小与分子中的原子数目多少有关。小与分子中的原子数目多少有关。支链增多时，使分子间的距离增大，分子间的支链增多时，使分子间的距离增大，分子间的力减弱，因而沸点降低。力减弱，因而沸点降低。小结小结：沸点高低的判断方法：沸点高低的判断方法 A：碳原子数目：碳原子数目数目数目，b.p；B：碳原子数目相同：碳原子数目相同支链支
24、链，b.p；C：支链数目相同：支链数目相同对称性对称性，b.p；2023/2/15第52页，本讲稿共75页三、熔点三、熔点(m.p)1直链烷烃直链烷烃 M，m.p(C3以后以后)。由此可见：含偶数由此可见：含偶数C，m.p的多；的多；含奇数含奇数C，m.p的少。的少。从而形成了从而形成了“偶上奇下偶上奇下”两条曲线。两条曲线。2023/2/15第53页，本讲稿共75页 解释解释：在晶体中，分子间作用力不仅取决于分子的在晶体中，分子间作用力不仅取决于分子的大小，还于晶体中晶格排列的对称性有关。大小，还于晶体中晶格排列的对称性有关。含偶数碳原子的碳链具有较好的对称性，晶格含偶数碳原子的碳链具有较好
25、的对称性，晶格排列紧密。排列紧密。2.支链烷烃支链烷烃(同分异构体同分异构体)：支链支链M，m.p(不利于晶格的紧密排列不利于晶格的紧密排列)。对称性对称性，m.p；高度对称的异构体的；高度对称的异构体的m.p 直链直链异构体的异构体的 m.p。2023/2/15第54页，本讲稿共75页 支链烷烃：对于同碳数的烷烃异构体，分子的支链烷烃：对于同碳数的烷烃异构体，分子的支链越多，相应的熔点越低。但在戊烷的异构体中，支链越多，相应的熔点越低。但在戊烷的异构体中，新戊烷的熔点最高，这是由于新戊烷的结构高度对新戊烷的熔点最高，这是由于新戊烷的结构高度对称。称。2023/2/15第55页，本讲稿共75页
26、四、相对密度：四、相对密度：分子量分子量，密度，密度，但，但1；支链支链，密度，密度。这与分子间作用力有关。烷烃的支链越多，其这与分子间作用力有关。烷烃的支链越多，其密度越小。密度越小。五、溶解度：五、溶解度：烷烃不溶于水，易溶于有机溶剂即烷烃不溶于水，易溶于有机溶剂即“相似相相似相溶溶“原则。原则。2023/2/15第56页，本讲稿共75页2-6 烷烃的化学性质烷烃的化学性质 在烷烃分子中只含有在烷烃分子中只含有C-H单键和单键和C-C单键，它单键，它们都是们都是键，结合得牢固，因此烷烃的化学性质不键，结合得牢固，因此烷烃的化学性质不活泼，在一般条件下（常温常压），与大多数试剂活泼，在一般条
27、件下（常温常压），与大多数试剂如强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂及金属钠等都如强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂及金属钠等都不起反应，或反应速度极慢。不起反应，或反应速度极慢。原因：原因：（1）其共价键都为其共价键都为键，键能大键，键能大 C-H 390435 KJ/mol，C-C 345.6KJ/mol （2）分子中的共价键不易极化（电负性差别小，）分子中的共价键不易极化（电负性差别小，C2.5，H2.2）2023/2/15第57页，本讲稿共75页一、一、氧化反应氧化反应1、燃烧、燃烧 烷烃在空气中燃烧，生成二氧化碳和水，烷烃在空气中燃烧，生成二氧化碳和水，并放出大量的热能。如：并放出大量的热能。
28、如：但稳定性是相对的、有条件的，在一定条件但稳定性是相对的、有条件的，在一定条件下（如高温、高压、光照、催化剂），烷烃也能下（如高温、高压、光照、催化剂），烷烃也能起一些化学反应。起一些化学反应。2023/2/15第58页，本讲稿共75页2023/2/15第59页，本讲稿共75页2、控制氧化（部分氧化）、控制氧化（部分氧化）控制一定的条件使烷烃进行选择性氧化，可控制一定的条件使烷烃进行选择性氧化，可用于工业上生产含氧衍生物的化工原料。用于工业上生产含氧衍生物的化工原料。2023/2/15第60页，本讲稿共75页二、二、热裂反应热裂反应 在高温及没有氧气的条件下使烷烃分子中的在高温及没有氧气的条
29、件下使烷烃分子中的C-C键和键和C-H键发生断裂的反应称为热裂反应。键发生断裂的反应称为热裂反应。1.深度裂化深度裂化（裂解）（裂解）1)目的：目的：主要是得到基本化工原料（乙烯，主要是得到基本化工原料（乙烯，丙烯，丁二烯，乙炔）丙烯，丁二烯，乙炔）2)裂化温度裂化温度 800-11002023/2/15第61页，本讲稿共75页三、三、卤代反应卤代反应1、卤代反应概念：烷烃分子中的、卤代反应概念：烷烃分子中的H原子被卤素所取代原子被卤素所取代的反应的反应 2、卤代反应的特点：、卤代反应的特点：A.卤素的活性：卤素的活性：F2Cl2Br2I2 一般为一般为Cl2、Br22.催化裂化催化裂化1)目
30、的：提高汽油的产量和质量（生产高辛烷值目的：提高汽油的产量和质量（生产高辛烷值的汽油）的汽油）2)裂化温度裂化温度 400-5003)加入一定的催化剂加入一定的催化剂2023/2/15第62页，本讲稿共75页 B、反应条件：高温（、反应条件：高温（400500度）、光照（度）、光照（hv）催化剂（自由基引发剂）催化剂（自由基引发剂）C、反应产物：往往得到多种卤代产物，但可以控、反应产物：往往得到多种卤代产物，但可以控制条件得到某一种卤代产物。制条件得到某一种卤代产物。D、伯仲叔氢的反应活性：、伯仲叔氢的反应活性：321,在室温下：在室温下：叔氢叔氢仲氢仲氢伯氢。例如：伯氢。例如：具体情况：具体
31、情况：对于氯代反应：叔氢：仲氢：伯氢对于氯代反应：叔氢：仲氢：伯氢=5：4：1。对于溴代反应：叔氢：仲氢：伯氢对于溴代反应：叔氢：仲氢：伯氢=1600：80：1。2023/2/15第63页，本讲稿共75页 在高温下：叔氢：仲氢：伯氢在高温下：叔氢：仲氢：伯氢=1：1：1。根据伯仲叔氢的反应活性，可以预测卤代反应的根据伯仲叔氢的反应活性，可以预测卤代反应的主要产物及其含量，见主要产物及其含量，见P35。伯、仲、叔氢的相对反应活伯、仲、叔氢的相对反应活 分子中，有六个等价伯氢，两个等价仲氢，若氢分子中，有六个等价伯氢，两个等价仲氢，若氢的活性一样，则两种一氯代烃的产率：的活性一样，则两种一氯代烃的
32、产率：理论上为理论上为 6 ：2=3 ：1 但实际上为但实际上为 43：57=1：1.332023/2/15第64页，本讲稿共75页 氢的相对活性氢的相对活性=产物的数量产物的数量被取代的等价氢被取代的等价氢的个数。这样可知：的个数。这样可知：即仲氢与伯氢的相即仲氢与伯氢的相对活性为对活性为4：1 再看异丁烷一氯代时的情况：再看异丁烷一氯代时的情况：即叔氢的反应活性即叔氢的反应活性为伯氢的为伯氢的5倍倍。2023/2/15第65页，本讲稿共75页 E、应用：烷烃卤代用于个别卤代物的制备，只、应用：烷烃卤代用于个别卤代物的制备，只含有一种氢的烷烃可用于制备一卤代物，对于对含有一种氢的烷烃可用于制
33、备一卤代物，对于对多种多种H的烷烃，因产物复杂而不具备合成的意义，但的烷烃，因产物复杂而不具备合成的意义，但溴代反应因其选择性强而可以用于制备溴代反应因其选择性强而可以用于制备.故室温时三种氢的相对活性为：故室温时三种氢的相对活性为：3H：2H：1H=5：4：1在高温时（在高温时（450）氯代时三种氢的活性接近）氯代时三种氢的活性接近于：于：3H：2H：1H=1：1：12023/2/15第66页，本讲稿共75页F、反应机理：自由基取代反应。、反应机理：自由基取代反应。2-6 烷烃卤代反应历程烷烃卤代反应历程1、什么叫反应历程、什么叫反应历程 指由反应物到产物所经历的全部过程叫反应指由反应物到产
34、物所经历的全部过程叫反应历程或反应机理。历程或反应机理。反应历程是根据大量的实验事实作出来的理论反应历程是根据大量的实验事实作出来的理论推导，实验事实越丰富，可靠的程度就越大。到目推导，实验事实越丰富，可靠的程度就越大。到目前为止，有些已被公认确定下来，有些尚欠成熟，前为止，有些已被公认确定下来，有些尚欠成熟，有待于理论化学工作者的进一步努力。有待于理论化学工作者的进一步努力。2023/2/15第67页，本讲稿共75页二、烷烃的氯代历程二、烷烃的氯代历程 烷烃的氯代历程是按照自由基取代历程进行烷烃的氯代历程是按照自由基取代历程进行的。的。自由基反应的条件：高温（自由基反应的条件：高温（4005
35、00度）、光照度）、光照（hv）、催化剂（自由基引发剂）；）、催化剂（自由基引发剂）；自由基取代反应的过程分为：链的引发、链的增自由基取代反应的过程分为：链的引发、链的增长传递、链的终止三个阶段。以甲烷为例：长传递、链的终止三个阶段。以甲烷为例：实验事实实验事实：1.CH4、Cl2混合物在黑暗中长期保存，不反应混合物在黑暗中长期保存，不反应.2023/2/15第68页，本讲稿共75页 3.Cl2经光照后，迅速在黑暗中与经光照后，迅速在黑暗中与CH4混合，反混合，反应立即发生。应立即发生。实验事实告诉我们：烷烃的卤代反应是从实验事实告诉我们：烷烃的卤代反应是从Cl2的光照开始的。且的光照开始的。
36、且Cl2生成的活性质点寿命较短生成的活性质点寿命较短.2.CH4经光照后与经光照后与Cl2混合，也不反应。混合，也不反应。4.Cl2经光照后，过一段时间后在黑暗中与经光照后，过一段时间后在黑暗中与CH4混合，反应不能发生。混合，反应不能发生。2023/2/15第69页，本讲稿共75页实验证明，甲烷的氯代反应为自由基历程实验证明，甲烷的氯代反应为自由基历程.CH3 +.CH3 CH3-CH32023/2/15第70页，本讲稿共75页 从上可以看出，一旦有自由基生成，反应从上可以看出，一旦有自由基生成，反应就能连续的进行下去，这样周而复始，反复不就能连续的进行下去，这样周而复始，反复不断的进行反应
37、，故又称为链锁反应。断的进行反应，故又称为链锁反应。三、自由基反应的特点三、自由基反应的特点 1、自由基取代反应无论在气相或非极性溶剂、自由基取代反应无论在气相或非极性溶剂中发生的反应，它们都十分相似；中发生的反应，它们都十分相似；2、酸或碱的存在或溶剂极性的改变，对自由基取、酸或碱的存在或溶剂极性的改变，对自由基取代反应都没有什么影响；代反应都没有什么影响；3、自由基取代反应是由自由基源引发或加速包、自由基取代反应是由自由基源引发或加速包括光照、高温或自由基引发剂；括光照、高温或自由基引发剂；4、自由基抑制剂将降低取代反应速度；、自由基抑制剂将降低取代反应速度；2023/2/15第71页，本
38、讲稿共75页四、自由基的稳定性四、自由基的稳定性 在室温下烷烃中伯仲叔氢的卤代反应活性顺在室温下烷烃中伯仲叔氢的卤代反应活性顺序为：序为：321。这顺序与自由基的稳定。这顺序与自由基的稳定性有关。大量的事实表明，自由基的稳定性的顺性有关。大量的事实表明，自由基的稳定性的顺序为：序为：显然，自由基形成的难易应为：显然，自由基形成的难易应为：2023/2/15第72页，本讲稿共75页2-8 烷烃的制备烷烃的制备1、偶联反应偶联反应1、武兹合成法、武兹合成法特点：特点：A、卤代烃为伯卤代烃，卤原子一般为溴、碘。、卤代烃为伯卤代烃，卤原子一般为溴、碘。B、产物为偶数碳烷烃。、产物为偶数碳烷烃。把两个碳（实际上是两个烃基）联结起来形成把两个碳（实际上是两个烃基）联结起来形成C-C键的反应称为偶联反应。键的反应称为偶联反应。2023/2/15第73页，本讲稿共75页2、柯尔贝法、柯尔贝法2RCOONa+2H2O（R-R+2CO2）+（2NaOH+H2 阳极阳极 阴极阴极 二、还原反应二、还原反应 1.碳架不变的反应碳架不变的反应2023/2/15第74页，本讲稿共75页2.碳原子数增加的反应碳原子数增加的反应2023/2/15第75页，本讲稿共75页