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1、有机化学 烷烃第1页，共67页，编辑于2022年，星期六教学目的：教学目的：掌掌握握烷烷烃烃的的命命名名及及同同分分异异构构现现象象；烷烷烃烃的的结结构构与与构构象象；物物理理、化化学学性性质质；烷烷烃烃卤卤化化的的自自由由基基反反应应机机理理及及各各类类自自由由基基的的相相对稳定性对稳定性。教学重点：教学重点：烷烃的系统命名、烷烃的化学性质和烷烃的系统命名、烷烃的化学性质和烷烃的卤代反应历程。烷烃的卤代反应历程。教学难点：教学难点：烷烃的卤代反应历程；烷烃的构象，烷烃的卤代反应历程；烷烃的构象，透视式和纽曼投影式的写法透视式和纽曼投影式的写法。第2页，共67页，编辑于2022年，星期六 2-
2、1 烷烃的通式、同系列和构造异构烷烃的通式、同系列和构造异构 2-2 烷烃的命名法烷烃的命名法 2-3 烷烃的结构烷烃的结构 2-4 烷烃的构象烷烃的构象 2-5 烷烃的物理性质烷烃的物理性质 2-6 烷烃的化学性质烷烃的化学性质第3页，共67页，编辑于2022年，星期六 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碳氢化合物物也称为也称为烃烃。脂肪烃分子中只含有脂肪烃分子中只含有C-C单键和单键和C-H 键的叫做键的叫做烷烃烷烃。通式为通式为CnH2n+2。根据烃分子中碳原子间连接方式可分为：根据烃分子中碳原子间连接方式可分为：烃烃开链烃开链烃饱和烃：饱和
3、烃：烷烃烷烃不饱和烃：不饱和烃：烯烃烯烃炔烃炔烃脂环烃脂环烃芳香烃芳香烃 环状烃环状烃（脂肪烃）（脂肪烃）第4页，共67页，编辑于2022年，星期六 2-1 烷烃的通式、同系列和构烷烃的通式、同系列和构造异构造异构一、烷烃的通式和同系列一、烷烃的通式和同系列 二、烷烃的同分异构现象二、烷烃的同分异构现象 第5页，共67页，编辑于2022年，星期六一、烷烃的通式和同系列一、烷烃的通式和同系列烷烷 烃烃分子式分子式烷烷 烃烃分子式分子式甲甲 烷烷CH4十一烷十一烷C11H24乙乙 烷烷C2H6十二烷十二烷C12H26丙丙 烷烷C3H8十三烷十三烷C13H28丁丁 烷烷C4H10十四烷十四烷C14H
4、30戊戊 烷烷C5H12十五烷十五烷C15H32己己 烷烷C6H14二十烷二十烷C20H42庚庚 烷烷C7H16三十烷三十烷C30H62辛辛 烷烷C8H18一百烷一百烷C100H202壬壬 烷烷C9H20 癸癸 烷烷C10H22烷烃的通式烷烃的通式CnH2n+2表表2-1 一些烷烃的名称和分子式一些烷烃的名称和分子式 第6页，共67页，编辑于2022年，星期六 在烷烃的一系列化合物中，其分子组成中所含的在烷烃的一系列化合物中，其分子组成中所含的碳碳原子原子和和氢原子氢原子在数量上存在着在数量上存在着一定的关系一定的关系，即，即每增每增加加一个一个C 原子原子，就，就相应地增加相应地增加二个二个
5、H 原子原子。可用一个可用一个式子式子代表：代表：HC HHHn()烷烃通式：烷烃通式：CnH2n+2 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的组成都是相差是相差CH2。CH2 叫做叫做同系列差同系列差。HCH HCCH HCCCH HCCCCH 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第7页，共67页，编辑于2022年，星期六 具有具有同一个通式同一个通式，组成上相差只是，组成上相差只是CH2或其或其整数倍整数倍的一系列化合物叫做的一系列化
6、合物叫做同系列同系列。同系物同系物具有相似的具有相似的化学性质化学性质，其，其物理性质物理性质（例如（例如沸点沸点、熔点熔点、相对密度相对密度、溶解度溶解度等）一般是随着相等）一般是随着相对分子质量的改变而呈现对分子质量的改变而呈现规律性的变化规律性的变化。第8页，共67页，编辑于2022年，星期六二、烷烃的同分异构现象二、烷烃的同分异构现象 同同分分异异构构现现象象：分分子子式式相相同同的的不不同同化化合合物物叫叫做做同同分分异异构构体体(简简称称异异构构体体)。这这种种现象叫做现象叫做同分异构现象同分异构现象。同分异构包括碳链异构、位置异构、同分异构包括碳链异构、位置异构、官能团异构、差向
7、异构、旋光异构等。官能团异构、差向异构、旋光异构等。从从丁烷丁烷开始出现开始出现同分异构体同分异构体HCCCHH H H H H H HCCCCHH H H HH H H HHCCCHH H H H H H-C-HH链链端被端被-CH3 取代取代中间被中间被-CH3 取代取代HH第9页，共67页，编辑于2022年，星期六 同分异构现象同分异构现象是有机化合物中存在的是有机化合物中存在的普遍现象普遍现象。随着化合物分子中所含随着化合物分子中所含碳原子数目碳原子数目的增加，同分异构体的增加，同分异构体的的数目数目也也越多越多。表表2-2 烷烃的同分异构体数目烷烃的同分异构体数目 碳原子数碳原子数异
8、构体数异构体数 碳原子数碳原子数异构体数（推算得到）异构体数（推算得到）4212355531380265141 85879154 34781820366 3199352536 797 5881075304 111 646 76311159第10页，共67页，编辑于2022年，星期六如：戊烷如：戊烷 C5H12 一个已知分子式的烷烃究竟有多少个异构体？一个已知分子式的烷烃究竟有多少个异构体？利用逐步缩短碳链的方法，推导出异构体的数目及利用逐步缩短碳链的方法，推导出异构体的数目及其构造式。其构造式。沸点：沸点：36 28 9.5 正戊烷正戊烷 异戊烷异戊烷 新戊烷新戊烷 CH3-CH2-CH2-C
9、H2-CH3 CH3-CH-CH2-CH3 CH3-C-CH3CH3CH3CH3第11页，共67页，编辑于2022年，星期六2-2 烷烃的命名法烷烃的命名法 一、伯、仲、叔和季碳原子一、伯、仲、叔和季碳原子 二、烷基二、烷基三、烷烃的命名三、烷烃的命名 第12页，共67页，编辑于2022年，星期六一、伯、仲、叔和季碳原子一、伯、仲、叔和季碳原子 把把直直接接与与一一个个碳碳原原子子相相连连的的称称为为伯伯(或或一级一级)碳原子，可用碳原子，可用1表示；表示；直直接接与与二二个个碳碳原原子子相相连连的的称称为为仲仲(或或二二级级)碳原子，可用碳原子，可用2表示；表示；直直接接与与三三个个碳碳原原
10、子子相相连连的的称称为为叔叔(或或三三级级)碳原子，可用碳原子，可用3表示；表示；直直接接与与四四个个碳碳原原子子相相连连的的称称为为季季(或或四四级级)碳原子，用碳原子，用4表示。表示。第13页，共67页，编辑于2022年，星期六 伯、仲、叔、季伯、仲、叔、季表示链或碳原子不同取代程度的表示链或碳原子不同取代程度的形容词形容词：在上述四种碳原子中，除了季碳原子外，其他的都在上述四种碳原子中，除了季碳原子外，其他的都连接有氢原子。所以，把分别和伯、仲、叔碳原子结合连接有氢原子。所以，把分别和伯、仲、叔碳原子结合的氢原子，称为的氢原子，称为伯、仲、叔氢原子伯、仲、叔氢原子，不同类型的氢原不同类型
11、的氢原子的反应性能是有一定差别的。子的反应性能是有一定差别的。CH3CH2CHCCH3CH3CH3CH3C=1 H 1C=2 H 2C=3 H 3C=4第14页，共67页，编辑于2022年，星期六二、烷基二、烷基 烷烷烃烃分分子子从从形形式式上上消消除除一一个个氢氢原原子子而而剩剩下下的的原原子子团团称称为为烷烷基基。这这里里“基基”有有一一价价的的涵涵义义。烷烷基的通式为基的通式为CnH2n+1，常用，常用R-代表烷基。代表烷基。烷基的名称由相应的烷烃而得。烷基的名称由相应的烷烃而得。第15页，共67页，编辑于2022年，星期六缩写缩写符号符号名称名称构造式构造式缩写缩写符号符号名称名称构造
12、式构造式CH3-CH-CH3CH3-CH2-CH-CH3-CH-CH2CH3CH3-C-CH3CH3CH3-CH3-CH2CH3-CH2CH2CH3-CH2(CH2)2 CH3甲基甲基乙基乙基正丙基正丙基异丙基异丙基正丁基正丁基异丁基异丁基-CH2CH2CHCH3CH3-CH2-C-CH3CH3CH3-C-CH2CH3CH3CH3仲丁基仲丁基叔丁基叔丁基叔戊基叔戊基新戊基新戊基异戊基异戊基MeEtn-Pri-Prn-Bui-Bus-But-Bui-Pentt-Pentneo-Pent常见的烷基名称常见的烷基名称第16页，共67页，编辑于2022年，星期六三、烷烃的命名三、烷烃的命名 1.普通命
13、名法：以烷作为母体，十个碳原子以下用普通命名法：以烷作为母体，十个碳原子以下用即即“天干天干”甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示，十个碳原子以上用数字表。癸表示，十个碳原子以上用数字表。区别区别异构体异构体用用“正正”、“异异”、“新新”。例如例如CH3CH2CH2CH2 CH2CH3 正己烷正己烷(n-hexane)具有具有 结构，结构，即即端位第二端位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，结构，即即端位第二端位第二个碳原子有个碳原子有3个个CH3叫叫“新新”CH3-C-CH3CH3第17页，共67页，
14、编辑于2022年，星期六 至于衡量汽油品质的基准物质至于衡量汽油品质的基准物质异辛烷异辛烷则属例则属例外，因为它的名称沿用日久，已成习惯了。外，因为它的名称沿用日久，已成习惯了。普通命名法简单方便。但只能适用于构造比较普通命名法简单方便。但只能适用于构造比较简单的烷烃。对于比较复杂的烷烃必须使用系统命简单的烷烃。对于比较复杂的烷烃必须使用系统命名法。名法。CH3CHCH2CCH3CH3CH3CH3第18页，共67页，编辑于2022年，星期六 2.衍生物命名法衍生物命名法 以甲烷为母体，把其它烷烃看作是甲以甲烷为母体，把其它烷烃看作是甲烷是氢原子被烷基取代后的化合物。通常烷是氢原子被烷基取代后的
15、化合物。通常选择连有烷基最多的碳原子作为母体甲烷。选择连有烷基最多的碳原子作为母体甲烷。例如：例如：CH3CH2CHCCH3CH3CH3CH3二甲基仲丁基甲烷二甲基仲丁基甲烷第19页，共67页，编辑于2022年，星期六*3.系统命名法系统命名法 依依据据国国际际纯纯粹粹和和应应用用化化学学联联合合会会(International Union Of PureandApplied Chemistry简简写写为为IUPAC)简简称称为为IUPAC命命名名法法的的命命名名原原子子，制制定定了了我我国国的的系系统统命命名法。名法。第20页，共67页，编辑于2022年，星期六 (1)选主链：选最长的、取代
16、基最多的碳链作主选主链：选最长的、取代基最多的碳链作主链，链，支链当作取代基。支链当作取代基。*命名原则：命名原则：如：如：CH3-CH2-CH2-CH-CH3CH2-CH3CH3-CHCH2CH-CH2CH3CH2CH3CH2CH2CH3CH3CH2CHCH2CH-CH2CH2CH3CH3CH2CH32 16 5 4 32 16 7 8 3 4 51 2 3 4 5 6 7 8第21页，共67页，编辑于2022年，星期六CH3-CH2-CHCH-CH2-CH3CH3 CHCH3 CH3CHCH3 CH3CH2CH2-CHCH-CH-CH3CH3 CHCH3 CH3CH3 CH24 3 2 1
17、 5 6 73 2 14 5 62,5-二甲基二甲基-3,4-二乙基己烷二乙基己烷2,3,5-三三甲基甲基-4-4-丙基丙基庚庚烷烷不是不是2,3-二二甲基甲基-4-4-仲丁基仲丁基庚庚烷烷第22页，共67页，编辑于2022年，星期六 (2)编号：从离取代基最近的一端编号，并满足编号：从离取代基最近的一端编号，并满足“最最低系列低系列”原则。原则。“最低系列最低系列”指的是碳链从不同方向编号，得到指的是碳链从不同方向编号，得到两种以上不同的编号的系列，然后顺次逐项比较各系列两种以上不同的编号的系列，然后顺次逐项比较各系列的不同位次，最先遇到位次最小者定为的不同位次，最先遇到位次最小者定为“最低
18、系列最低系列”。例如：例如：2,7,8-三甲基癸烷三甲基癸烷 3,4,9-三甲基癸烷三甲基癸烷 CH3-CHCH-CH2-CH2-C-CH3CH3CH3 CH3CH3从左到右：从左到右：2，3，6，6从右到左：从右到左：2，2，5，61 2 3 4 5 6 7 7 6 5 4 3 2 1第23页，共67页，编辑于2022年，星期六 (3)若主链上有几种取代基时，应按若主链上有几种取代基时，应按“次序规次序规则则”，较优基团，较优基团(大的基团大的基团)后列出，同者合并。后列出，同者合并。将单原子取代基按原子序数大小排列，原子将单原子取代基按原子序数大小排列，原子序数大的顺序大，原子序数小的顺序
19、小：序数大的顺序大，原子序数小的顺序小：IBrClSPFONCDH 在同位素中质量高的顺序大。在同位素中质量高的顺序大。如果两个多原子基团的第一个原子相同，则比较如果两个多原子基团的第一个原子相同，则比较与它相连的其它原子，比较时，按原子序数排列，先比与它相连的其它原子，比较时，按原子序数排列，先比较最大的，仍相同，再顺序比较居中的、最小的。如较最大的，仍相同，再顺序比较居中的、最小的。如-CH2C1与与-CHF2中中-CH2C1大与大与-CHF2。含有双键或叁键的基团，可认为连有两个或叁含有双键或叁键的基团，可认为连有两个或叁个相同的原子。个相同的原子。第24页，共67页，编辑于2022年，
20、星期六 名称的写法：名称的写法：“取代基位次取代基位次”+“取代基名称取代基名称”+“母体名称母体名称”补充说明：补充说明：(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“，”，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)多个支链书写顺序：按多个支链书写顺序：按“顺序规则顺序规则”小前大小前大后。后。(3)取代基太复杂，用小括号括起来，写在位次之取代基太复杂，用小括号括起来，写在位次之后。后。如：如：CH3-CH2-CH-CH2-CH2-CH3CH3取代基位置取代基位置位置与名称用短线连接位置与名称用短线连接母体名称母体名称取代基名称取代
21、基名称第25页，共67页，编辑于2022年，星期六小结小结:*开链烷烃的命名原则开链烷烃的命名原则:选择含有侧链选择含有侧链最多最多的的最最长长碳链为主链，主链按碳链为主链，主链按最低最低系列原则编号，按系列原则编号，按顺序顺序规则给出侧链顺序。规则给出侧链顺序。例1(1)(2)(3)2,2-二甲基戊烷二甲基戊烷3-甲基甲基-4-乙基己烷乙基己烷2,5,6-三甲基辛烷三甲基辛烷用系统命名法命名用系统命名法命名第26页，共67页，编辑于2022年，星期六下列烷烃的系统命名中，哪些应予改正？下列烷烃的系统命名中，哪些应予改正？第27页，共67页，编辑于2022年，星期六2-3 烷烃的构型烷烃的构型
22、 一、碳原子的四面体概念及分子模型一、碳原子的四面体概念及分子模型 二、碳原子的二、碳原子的sp3杂化杂化 三、烷烃分子的形成三、烷烃分子的形成 第28页，共67页，编辑于2022年，星期六一、碳原子的四面体概念及一、碳原子的四面体概念及分子模型分子模型 1.构构型型：构构型型是是指指具具有有一一定定构构造造的的分分子中原子在空间的排列状况。子中原子在空间的排列状况。第29页，共67页，编辑于2022年，星期六 2.碳正四面体的概念：碳正四面体的概念：范范特特霍霍夫夫和和勒勒贝贝尔尔同同时时提提出出碳碳正正四四面面体体的的概概念念。他他们们根根据据大大量量实实证证材材料料，认认为为碳碳原原子子
23、相相连连的的四四个个原原子子或或原原子子团团，不不在在一一个个平平面面上上，而而是是在在空空间间分分布布成成四四面面体体。碳碳原原子子位位于于四四面面体体的的中中心心，四四个个原原子子或或原原子子团团在在四四面面体体的的顶顶点点上上。由由碳碳原原子子向向四四个个顶顶点点所所作作连连线线就就是是碳碳的的四四个个价价键键的的分分布布。甲甲烷烷分分子子的的构构型型是是正正四四面面体体。根根据据现现代代物物理理实实验验方方法法测测定定结结果果充充实实了了内内容容，四四个个碳碳氢氢键键的的键键长长都都是是0.109nm，键键角角为为10928。第30页，共67页，编辑于2022年，星期六 甲烷的分子模型
24、甲烷的分子模型虚线虚线表示伸向纸平面后方表示伸向纸平面后方实线实线表示在纸平面前上表示在纸平面前上楔线楔线表示伸向纸平面前方表示伸向纸平面前方甲烷模型甲烷模型凯库勒模型凯库勒模型斯陶特模型斯陶特模型甲烷的正四面体构型甲烷的正四面体构型HCHHH甲烷凯库勒模型甲烷凯库勒模型甲烷的立体构造式甲烷的立体构造式（透视式）（透视式）甲烷斯陶特模型甲烷斯陶特模型第31页，共67页，编辑于2022年，星期六二、碳原子的二、碳原子的sp3杂化杂化 重新组合成新轨道的过程称为重新组合成新轨道的过程称为杂化杂化。由。由1个个s轨道和三个轨道和三个p轨道杂化形成的四个能量相等的新轨道称为轨道杂化形成的四个能量相等的
25、新轨道称为sp3轨道轨道，这种杂，这种杂化方式称为化方式称为sp3杂化杂化。第32页，共67页，编辑于2022年，星期六图图 sp3轨道示意图轨道示意图 4个个SP3杂化轨道杂化轨道第33页，共67页，编辑于2022年，星期六三、烷烃分子的形成三、烷烃分子的形成 1.键的形成：键的形成：原子轨道以原子轨道以头碰头头碰头的方式进行重叠的方式进行重叠交盖所形成的共价键称为交盖所形成的共价键称为 键键。其特点是：其特点是：在键轴方向上进行最大程度的重叠，在键轴方向上进行最大程度的重叠，形成的价键比较稳定，以形成的价键比较稳定，以 键键相连的相连的二个原子二个原子可以可以 键键为轴做相对为轴做相对旋转
26、旋转。原子轨道以原子轨道以“头碰头头碰头”的方式重迭交盖形成的方式重迭交盖形成 键键第34页，共67页，编辑于2022年，星期六键键以键轴为对称以键轴为对称 轴的键。成键轴的键。成键 时轨道的交盖时轨道的交盖 程度较大。键程度较大。键 比较比较牢固牢固。处于处于键键的电子叫的电子叫电子电子。乙烷分子结构虽然是四面体，但不是乙烷分子结构虽然是四面体，但不是正四面体正四面体，键，键角也不是角也不是109.5而是而是接近接近109.5。甲烷的形成示意图甲烷的形成示意图键键乙烷的结构乙烷的结构键键第35页，共67页，编辑于2022年，星期六 2.杂化轨道理论的重要结果：杂化轨道理论的重要结果：杂杂化化
27、轨轨道道较较s轨轨道道和和p轨轨道道有有更更强强的的方方向向性性，从从而而是最佳的轨道；是最佳的轨道；四个四个sp3轨道是完全等值的；轨道是完全等值的；正正四四面面体体的的排排列列方方式式使使四四个个键键之之间间尽尽可可能能远远离离(保里不相容原理保里不相容原理)，从而形成最稳定的分子。，从而形成最稳定的分子。第36页，共67页，编辑于2022年，星期六 实验证明，气态或液态的含多个碳原子的烷实验证明，气态或液态的含多个碳原子的烷烃，由于烃，由于键的自由旋转，能形成多种曲折形式。键的自由旋转，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：第37页，共6
28、7页，编辑于2022年，星期六 在在结结晶晶状状态态时时，烷烷烃烃的的碳碳链链排排列列整整齐齐，且呈锯齿状的。且呈锯齿状的。第38页，共67页，编辑于2022年，星期六四、分子立体结四、分子立体结构表示法构表示法 1.楔形式表示楔形式表示：有机化合物具有三维立体：有机化合物具有三维立体形状，以甲烷为例，原子间的关系可用楔形式表形状，以甲烷为例，原子间的关系可用楔形式表示。示。此法书写麻烦。此法书写麻烦。第39页，共67页，编辑于2022年，星期六第40页，共67页，编辑于2022年，星期六 2.锯架透视式：锯架透视式：第41页，共67页，编辑于2022年，星期六 3.纽曼投影式纽曼投影式第42
29、页，共67页，编辑于2022年，星期六2-4 烷烃的构象烷烃的构象 构构象象：是是指指具具有有一一定定构构造造的的分分子子通通过过单单键键的的旋旋转转，形成各原子或原子团在空间形成各原子或原子团在空间的不同排列方式的不同排列方式。一、烷烃的构象一、烷烃的构象二、正丁烷的构象二、正丁烷的构象 第43页，共67页，编辑于2022年，星期六 20世世纪纪30年年代代认认为为乙乙烷烷分分子子的的两两个个甲甲基基不不是是固固定定不不动动的的，也也不不是是完完全全自自由由旋旋转转的的，存存在在着着一一定定的的能能垒垒(约约12.5kJmol1)，从从而而对对CC单单键键的的旋旋转转产产生生了了一一定定阻阻
30、力力。但但因因能能垒垒不不高高，在在常常温温下下分分子子热热运运动动产产生生的的能能量量能能使使两两个个甲甲基基并并不不是是固固定定在在一一定定位位置置上上，而而是是在在旋旋转转中中形形成成许许多多构构象象。以以下下是是乙乙烷烷的的许许多多构构象象中中的的两两种种极极限限的的构象。构象。一、乙烷的构象一、乙烷的构象第44页，共67页，编辑于2022年，星期六第45页，共67页，编辑于2022年，星期六 透视式：透视式：纽曼式：纽曼式：重叠式或叫顺叠式重叠式或叫顺叠式(Synperiplanar简写简写为为sp)交叉式或反叠式交叉式或反叠式(antiperiplanar简写为简写为sp)第46页
31、，共67页，编辑于2022年，星期六12.5kJmol-1图图2-8 乙烷分子的位能曲线乙烷分子的位能曲线第47页，共67页，编辑于2022年，星期六.=60.=0.=120.=180.=240.=360.=300第48页，共67页，编辑于2022年，星期六二、丁烷的构象二、丁烷的构象 为了讨论丁烷的构象，把为了讨论丁烷的构象，把C1和和C4作甲基，即把作甲基，即把丁烷看成丁烷看成1,2-二甲基乙烷。在围绕二甲基乙烷。在围绕C2C3单键旋转时，单键旋转时，情况就比乙烷复杂了。情况就比乙烷复杂了。第49页，共67页，编辑于2022年，星期六.=0.=60.=120.=180.=240.=300.
32、=360第50页，共67页，编辑于2022年，星期六全重叠式全重叠式CH3H3CHHHH邻位交叉式邻位交叉式HHHHCH3CH3转转60部分重叠式部分重叠式CH3H3CHHHH转转60对位交叉式对位交叉式HHHHCH3CH3转转60第51页，共67页，编辑于2022年，星期六2-5 烷烃的物理性质烷烃的物理性质 从正烷烃的物理常数中得知，正烷烃的从正烷烃的物理常数中得知，正烷烃的物理性质是随着相对分子质量的增加而显出物理性质是随着相对分子质量的增加而显出一定的递变规律。一定的递变规律。1、物质状态：物质的状态，可以从化合、物质状态：物质的状态，可以从化合物的沸点和熔点判断出来，在室温和一个大物
33、的沸点和熔点判断出来，在室温和一个大气压下含气压下含14个碳原子的是气体，个碳原子的是气体，516个碳个碳原子的为液体，原子的为液体，17个碳原子以上的为固体。个碳原子以上的为固体。第52页，共67页，编辑于2022年，星期六 2、沸点：、沸点：同数碳烷烃，直链比支链沸点高。同数碳烷烃，直链比支链沸点高。直链烷烃，碳数直链烷烃，碳数 则沸点则沸点 。分子间的作用力是指范德华力。分子间的作用力是指范德华力。范德华力范德华力静电力静电力诱导力诱导力色散力色散力 指正负电荷重心暂时不指正负电荷重心暂时不 重合产生瞬时偶极。重合产生瞬时偶极。对极性分子才能产生。对极性分子才能产生。沸点的高低与分子间作
34、用力有关，作用力沸点的高低与分子间作用力有关，作用力 ，则沸点，则沸点 。第53页，共67页，编辑于2022年，星期六 3、熔点：正烷烃的熔点，同系列中头几个不那么、熔点：正烷烃的熔点，同系列中头几个不那么规则，而规则，而4以上的是随着碳原子数的增加而升高。以上的是随着碳原子数的增加而升高。分分子结构对称性越好，其熔点越高。因此偶数碳的直链子结构对称性越好，其熔点越高。因此偶数碳的直链烷烃高于奇数碳的直链烷烃。烷烃高于奇数碳的直链烷烃。4、相相对对密密度度：正正烷烷烃烃的的相相对对密密度度也也是是随随着着碳碳原原子子的的数数目目的的增增加加逐逐渐渐有有所所增增大大，二二十十烷烷以以下下的的接接
35、近近于于0.78。这这也也与与分分子子间间引引力力有有关关，分分子子间间引引力力增增大大，分分子子间间的的距距离相应减小，所以，相对密度就增大。离相应减小，所以，相对密度就增大。5、溶解度：烷烃不溶于水，能溶于某些有机溶剂，、溶解度：烷烃不溶于水，能溶于某些有机溶剂，尤其是烃类中。例如，石蜡和汽油两者结构非常相似，分尤其是烃类中。例如，石蜡和汽油两者结构非常相似，分子间的引力也相似，就能很好溶解。这是子间的引力也相似，就能很好溶解。这是“相似相溶相似相溶”经经验规律实例之一。验规律实例之一。第54页，共67页，编辑于2022年，星期六2-6 烷烃的化学性质烷烃的化学性质一、氯代一、氯代二、氧化
36、反应二、氧化反应三、异构化反应三、异构化反应四、裂解反应四、裂解反应 第55页，共67页，编辑于2022年，星期六一、氯代一、氯代 1.卤卤代代反反应应：烷烷烃烃的的氢氢原原子子被被氯氯取取代代可可分分别别称为称为氯代反应氯代反应。反应在室温且黑暗中不能进行反应在室温且黑暗中不能进行。一氯甲烷一氯甲烷CH4+Cl2 CH3Cl+HCl h或或250二氯甲烷二氯甲烷CH3Cl+Cl2 CH2Cl2+HCl h或或250三氯甲烷三氯甲烷CH2Cl2+Cl2 CHCl3+HCl h或或250四氯化碳四氯化碳CHCl3+Cl2 CCl4+HCl h或或250第56页，共67页，编辑于2022年，星期六
37、 2.氯与甲烷反应的氯与甲烷反应的历程历程：(1)链的引发：链的引发：(2)链的增长（传递）：链的增长（传递）：Cl:Cl 2 Cl H=242.5kJ/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 +CHCl2第57页，共67页，编辑于2022年，星期六 (3)链的终止：链的终止：Cl +Cl Cl2 CH3 +Cl CH3Cl CH3 +CH3 CH3-CH3 自自由由基基反反应应的的一一个个显显著著特特
38、点点是是通通过过自自由由基基而而进进行行的的，一一切切有有利利于于自自由由基基的的产产生生和传递的因素都是有利于反应。和传递的因素都是有利于反应。第58页，共67页，编辑于2022年，星期六CH4与与Cl生成生成CH3Cl反应的位能曲线图反应的位能曲线图放热反应放热反应吸热反应吸热反应第59页，共67页，编辑于2022年，星期六 碳链较长的烷烃进行氯化时，可以取代不同的碳链较长的烷烃进行氯化时，可以取代不同的氢原子得到不同的氯化烃。氢原子得到不同的氯化烃。丙烷丙烷1-氯丙烷氯丙烷2-氯丙烷氯丙烷CH3-CH2-CH3+Cl2 CH3CH2CH2Cl +CH3-CH-CH3 Clh2543%57
39、%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-HCH3CH3h25CH3CH3CH3CH2Cl异丁烷异丁烷36%64%在室温下，在室温下，叔叔、仲仲、伯氢原子伯氢原子被被氯原子氯原子夺取的相夺取的相对速率为对速率为5:4:1。反应活性：反应活性：3 2 1HHH第60页，共67页，编辑于2022年，星期六 3.自由基的稳定性次序为：自由基的稳定性次序为：321CH3 即三级即三级二级二级一级一级CH3 愈稳定的自由基愈容易产生。愈稳定的自由基愈容易产生。烷烃的烷烃的卤代反应是自由基取代反应，决定反应速卤代反应是自由基取代反应，决定反应速率的
40、关键步骤是产生烷基自由基这一步。率的关键步骤是产生烷基自由基这一步。第61页，共67页，编辑于2022年，星期六二、氧化和燃烧二、氧化和燃烧 1.在空气中燃烧：烷烃在空气中燃烧，在空气中燃烧：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：生成二氧化碳和水，并放出大量的热能。如：1020+15 O2 10CO2+11H2O+6778KJmol1 这就是汽油和柴油作为内燃机燃料的基这就是汽油和柴油作为内燃机燃料的基本变化和根据。但这种燃烧通常是不完全的，本变化和根据。但这种燃烧通常是不完全的，特别在特别在O2不很充足的情况下，会生成了大量不很充足的情况下，会生成了大量CO!nCO2+(
41、n+1)H2O+热能热能 n2n+2+2 第62页，共67页，编辑于2022年，星期六 2.在在引引发发剂剂引引发发下下可可以以使使它它发发生生部部分分氧氧化化，生生成成各各种种含含氧氧衍衍生生物物如如醇醇、醛醛、酸酸等等。目目前前重重要要的的成成功功实实例例如如用用正正丁丁烷烷或或低低级级的的正正烷烷烃烃生生产产乙乙酸酸。高高级级烷烷烃烃(如如石石蜡蜡约约含含C20C30的的烷烷烃烃)氧氧化化成成高高级级脂脂肪肪酸酸，也也已已工工业业化化。由由此此得得到到脂脂肪肪酸酸的的混混合合物物可可用用来来代代替替动动植植物物油脂制造肥皂，节省大量的食用油脂。油脂制造肥皂，节省大量的食用油脂。烷烃的氧化
42、过程已公认为自由基反应。烷烃的氧化过程已公认为自由基反应。CH3CH2-CH2CH3 +O2 2 CH3COOH +H2O乙酸钴乙酸钴521502255Mpa50%R-CH2-CH2-R/R-COOH +R/-COOH +其它酸其它酸MnO2107110高级脂肪酸高级脂肪酸RR/R-OH +R/-OH 催化剂催化剂第63页，共67页，编辑于2022年，星期六三、异构化反应三、异构化反应 链烷烃在强酸催化下，可进行异构反链烷烃在强酸催化下，可进行异构反应：应：工业上应用工业上应用：将直链烷烃转化成支链：将直链烷烃转化成支链烷烃，提高油品的质量。烷烃，提高油品的质量。第64页，共67页，编辑于20
43、22年，星期六四、烷烃的裂解反应四、烷烃的裂解反应 (1)热裂解热裂解第65页，共67页，编辑于2022年，星期六 (2)催化裂解催化裂解 高碳数烷烃，如柴油、沥青、渣油、甚至原油都高碳数烷烃，如柴油、沥青、渣油、甚至原油都能进行裂解反应。能进行裂解反应。工业上应用：制备工业上应用：制备CH2=CH2、CH2=CHCH3等低碳等低碳数烯烃，热裂解反应是自由基型反应，而催化裂解是数烯烃，热裂解反应是自由基型反应，而催化裂解是离子型反应。伴随着异构化、环化、芳构化、脱氢、离子型反应。伴随着异构化、环化、芳构化、脱氢、缩合和聚合等多种反应，所得的产物十分复杂，产物缩合和聚合等多种反应，所得的产物十分复杂，产物的分离过程也很复杂。的分离过程也很复杂。第66页，共67页，编辑于2022年，星期六第67页，共67页，编辑于2022年，星期六