有机化学第二章烷烃

1、 第二章第二章 烷烃烷烃 Alkanes 分子中只含有碳和氢两种元素分子中只含有碳和氢两种元素的有机化合物叫做碳氢化合物，简的有机化合物叫做碳氢化合物，简称烃。称烃。 其它有机化合物可以看作是烃的其它有机化合物可以看作是烃的衍生物，所以烃是有机化合物的衍生物，所以烃是有机化合物的“”。 开链烃开链烃(脂肪烃）脂肪烃）饱和烃饱和烃(烷烃烷烃) 如如CH3CH3不饱和烃不饱和烃烯烃烯烃 如如CH2CH2炔烃炔烃 如如CHCH闭链烃闭链烃(环环 烃烃)脂环烃脂环烃 如如芳芳(香香)烃烃 如如二烯烃二烯烃 如如CH2=CHCH=CH2 开链烃亦称脂肪烃。如果其分子开链烃亦称脂肪烃。如果其分子中的碳原子

2、之间都以单键（中的碳原子之间都以单键（CC）相连，相连， 其余的价键都为氢原子所饱其余的价键都为氢原子所饱和，则称为烷烃，也称为饱和烃或石和，则称为烷烃，也称为饱和烃或石蜡烃蜡烃。 一、烷烃的通式、同系列和构造异构一、烷烃的通式、同系列和构造异构 烷烃的通式烷烃的通式CnH2n+2 ， 两个烷烃分两个烷烃分子式之间总是相差一个或几个子式之间总是相差一个或几个CH2。 在组成上相差一个或多个在组成上相差一个或多个CH2，且结构和性质相似的一系列化合物称为且结构和性质相似的一系列化合物称为同系列。同系列。 甲烷、乙烷和丙烷只有一种构造式，甲烷、乙烷和丙烷只有一种构造式，但含有四个或四个以上碳原子的

3、烷烃则不但含有四个或四个以上碳原子的烷烃则不止一种。例如：止一种。例如： 正丁烷正丁烷 异丁烷异丁烷（沸点：（沸点：0.5） （沸点（沸点：11.7）正丁烷和异丁烷是同分异构体。正丁烷和异丁烷是同分异构体。CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3CH3 正丁烷和异丁烷这种同分异构体，是正丁烷和异丁烷这种同分异构体，是由于分子内原子间互相连接的顺序不同造由于分子内原子间互相连接的顺序不同造成的（即不同构造引起的），称为成的（即不同构造引起的），称为( (Constitutional isomer) 。这种构。这种构造异构是由于碳骨架不同引起的，故又称造异构是由于碳骨架不同引起的，故又称。烷烃的构

4、造异构均属于碳。烷烃的构造异构均属于碳架异构。随着烷烃碳原子数的增加，构造架异构。随着烷烃碳原子数的增加，构造异构体的数目显著增多。异构体的数目显著增多。 二、烷烃的命名二、烷烃的命名C5H12的构的构造异构体造异构体 CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CH3CH3CH3C 1 1碳原子与氢原子的类型碳原子与氢原子的类型与一个碳原子相连的碳为一级与一个碳原子相连的碳为一级( (伯伯) )碳原子，碳原子，1C；与二个碳原子相连的碳为二级与二个碳原子相连的碳为二级( (仲仲) )碳原子，碳原子，2C；与三个碳原子相连的碳为三级与三个碳原子相连的碳为三级(叔叔)碳原子，

5、碳原子，3C；与四个碳原子相连的碳为四级碳与四个碳原子相连的碳为四级碳(季季)原子，原子，4C。CH3CH3CH3CH3CCH2CHCH2CH3123411112 2 2烷基的名称烷基的名称 烷烃分子中去掉一个氢原子后的烷烃分子中去掉一个氢原子后的基团称为烷基，其通式为基团称为烷基，其通式为CnH2n+1，通常用通常用R表示。最常见的烷基有表示。最常见的烷基有 ：CH3CH3CH2CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3CHCH3(CH3)2CH甲基甲基 乙基乙基( (正正) )丙基丙基异丙基异丙基CH3CH3CH3CH3CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH3CHCH2CH3CH3

6、CHCH3CH3CHCH2CH3CCH3(CH3)3C叔丁基叔丁基( (正正) )丁基丁基仲丁基仲丁基异丁基异丁基正烷基（正烷基（n-烷基烷基) )异烷基异烷基( (i- -烷基烷基) )叔烷基叔烷基( (t- -烷基烷基) )CH3CH3CH3CH3(CH2)nCH2CH3CH(CH2)nCH3(CH2)nC 3 3烷烃的命名烷烃的命名 (1)普通命名法（习惯命名法）普通命名法（习惯命名法） 碳原子数加碳原子数加“烷烷”字构成直字构成直链烷烃名称。链烷烃名称。 碳原子碳原子110，以天干甲、乙、丙、丁、戊、己、，以天干甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示；碳原子数超过庚、辛、壬、癸表示

7、；碳原子数超过10，用数字十，用数字十一、十二等表示。一、十二等表示。 用正、异、新等字区分碳架异构体用正、异、新等字区分碳架异构体 正：直正：直链烷烃链烷烃 异：从异：从链端起第二个链端起第二个碳原子上带一个甲基碳原子上带一个甲基 新：从新：从链端起第二个链端起第二个碳原子上带两个甲基碳原子上带两个甲基例如：例如：正正戊烷戊烷异异戊烷戊烷新新戊烷戊烷CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CH3CH3CH3C正己烷正己烷异己烷异己烷新己烷新己烷CH3(CH2)4CH3(CH3)2CHCH2CH2CH3(CH3)3CCH2CH3 (2)系统命名法系统命名法（支链烷烃）（

8、支链烷烃） 系统命名法系统命名法基本原则基本原则 （A）选分子中最长的碳链作为主链，支选分子中最长的碳链作为主链，支链作为取代基。当有几条等长的链作为取代基。当有几条等长的时，时，选选的作为主链。根据主链所含碳原的作为主链。根据主链所含碳原子数称为子数称为“某某”烷。烷。 （B）从靠近支链的一端开始，给主链从靠近支链的一端开始，给主链上的碳原子编号。当主链编号的有几种可上的碳原子编号。当主链编号的有几种可能时，应选定支链具有能时，应选定支链具有“”的编的编号。号。“最低系列最低系列”是指碳链以不同方向编是指碳链以不同方向编号时，若有不止一种系列，则需逐个比较号时，若有不止一种系列，则需逐个比较

9、各系列的不同位次，最先遇到的位次最小各系列的不同位次，最先遇到的位次最小者定为最低系列。者定为最低系列。 （C C）命名时将取代基的位次和名称写在）命名时将取代基的位次和名称写在主链名称之前，两者之间用半字线主链名称之前，两者之间用半字线“-”-”隔隔开。当含有几个不同的取代基时，取代基排开。当含有几个不同的取代基时，取代基排列的顺序，按列的顺序，按“次序规则次序规则”所规定的所规定的“较优较优”基团后列出。当含有几个相同的取代基时，基团后列出。当含有几个相同的取代基时，相同基团合并，用二、三、四相同基团合并，用二、三、四表示其数表示其数目，并逐个标明其所在位次，位次号之间用目，并逐个标明其所

10、在位次，位次号之间用逗号逗号“，”分开。分开。取代基位次取代基名称母体取代基位次取代基名称母体(主链碳原子数主链碳原子数)2 2，2 2，3-3-三甲基丁烷三甲基丁烷书写规则：书写规则：CH3CH2CHCH2CH2CHCH2CH3CH3CHCH2CH3CH3123456789(CH3)3CCH(CH3)23,7-3,7-二甲基二甲基-4-4-乙基壬烷乙基壬烷CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH2CHCH2CH3例如：例如： 注意问题：注意问题： 必须必须选最长的碳链作为主链选最长的碳链作为主链 最长的碳链有九个碳原子，不能直把书最长的碳链有九个碳原子，不能直把书面上的直链看作面上

11、的直链看作主链。主链。CCH2CH3(CH3)2CHC(CH3)3CH3CH2必须必须选含支链最多的最长碳链作为主链选含支链最多的最长碳链作为主链 例如：例如：主链上共有主链上共有5 5个个支链支链2,7,8-2,7,8-三甲基癸烷三甲基癸烷键线式键线式必须必须选支链具有选支链具有“最低系列最低系列”的编号的编号2,7,83,4,9例如：例如：CH3CH(CH2)4CHCHCH2CH3CH3CH3CH3278 2,3-二甲基二甲基-3-乙基己烷乙基己烷(CH3)2CHCCH2CH2CH3CH3CH2CH312 345612 34562,2,4-2,2,4-三甲基戊烷（异辛烷）三甲基戊烷（异辛烷

12、）CH3CH3CCH2CHCH3CH3CH3 汽油（汽油（petro) )在内燃机中燃烧而发生爆震在内燃机中燃烧而发生爆震现象，这会影响发动机的效率和寿命，汽油的现象，这会影响发动机的效率和寿命，汽油的抗爆震性与烷烃的结构有关。异辛烷的抗爆震抗爆震性与烷烃的结构有关。异辛烷的抗爆震性最好，正庚烷最差。抗爆震性即性最好，正庚烷最差。抗爆震性即，最，最好的异辛烷定为好的异辛烷定为100，最差的正庚烷定为，最差的正庚烷定为0。六。六个碳以上的直链烷烃辛烷值很低，带支链的个碳以上的直链烷烃辛烷值很低，带支链的、不饱和的脂环、特别是芳环最为理想。不饱和的脂环、特别是芳环最为理想。 过去在汽油中加四乙基铅

13、以提高辛烷值，由过去在汽油中加四乙基铅以提高辛烷值，由于铅有毒性，现在用甲基叔丁基醚作添加剂于铅有毒性，现在用甲基叔丁基醚作添加剂。三、烷烃的结构三、烷烃的结构 1.1.甲烷的结构（甲烷的结构（四面体结构）四面体结构） 为什么形成为什么形成四面体结构？四面体结构？ C的电子构型是的电子构型是(1s)2(2s)2(2p)2，1s2s2p 碳原子碳原子基态基态 碳原子碳原子激发态激发态 的电子构型的电子构型 的电子构型的电子构型 1个个2s轨道和轨道和3个个2p轨道进行线性组合，形成轨道进行线性组合，形成4个个相同的相同的sp3杂化轨道，杂化轨道，吸收一定能量后，一个吸收一定能量后，一个2s电子被

14、激发到电子被激发到2p轨道。轨道。2S2P SP3 2P2S激发激发sp3杂化杂化 4个个sp3杂化轨道，分别指向正四面体的四个顶角，杂化轨道，分别指向正四面体的四个顶角，它们对称轴之间的夹角为它们对称轴之间的夹角为109.5， 这样排步可以使价电子相互排斥力最小。这样排步可以使价电子相互排斥力最小。 四个四个sp3杂化轨道分别同氢原子的杂化轨道分别同氢原子的1s轨道的轨道的重重叠，形成四个等同的叠，形成四个等同的CH键，因此甲烷分子具有正键，因此甲烷分子具有正四面体的空间结构四面体的空间结构 。2. 乙烷的结构乙烷的结构球棒模型球棒模型 比例模型比例模型Kekule 模型模型 Stuart模

15、型模型C C 键键： s s 键键（ sp3 - sp3）C H 键键： s s 键键（ sp3 - 1s ）CCHHHHHH 3. 烷烃的结构特征烷烃的结构特征 (1)(1)烷烃分子中的碳都是烷烃分子中的碳都是sp3杂化。杂化。 (2)(2)甲烷具有正四面体的结构特征。甲烷具有正四面体的结构特征。 (3)(3)烷烃中的碳氢键和碳碳键都是烷烃中的碳氢键和碳碳键都是键键。 在化学键中在化学键中，将两个轨道沿着轨道对称将两个轨道沿着轨道对称轴方向重叠形成的键叫轴方向重叠形成的键叫键。键。s - ss - p p - p 两个轨道沿着两个轨道沿着重叠（重叠（“头对头头对头”重叠）形成重叠）形成键。键

16、。 a a. .电子云可以达到最大程度的重叠，所以电子云可以达到最大程度的重叠，所以比较牢固。比较牢固。 b.b.键旋转时不会破坏电子云的重叠，键旋转时不会破坏电子云的重叠，所以所以键可以键可以。 两个两个 轨道从侧面重叠（轨道从侧面重叠（“肩并肩肩并肩”重叠）重叠）形成形成键键+p - p 四、烷烃的构象四、烷烃的构象 定义定义: :由于由于单键的单键的旋转，使分子中旋转，使分子中的原子或基团在空间产生的原子或基团在空间产生，这种特定的这种特定的称为构象称为构象。 构象异构体：由单键旋转而产生的构象异构体：由单键旋转而产生的异构体。异构体。 Rotation about CarbonCarb

17、on Bonds 1乙烷的构象乙烷的构象 乙烷分子可以有无穷多的构象乙烷分子可以有无穷多的构象 。 (1)(1)乙乙烷的烷的典型构象典型构象 交叉式构象交叉式构象 重叠式构象重叠式构象 透视式透视式 纽曼投影式纽曼投影式 HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH (2)(2)乙烷构象的能量分析乙烷构象的能量分析C-H 键长键长C-C 键长键长键角键角两氢相距两氢相距d0.109 nm0.154 nm109.3o0.109 nm0.154 nm109.3o重叠式重叠式 交叉式交叉式 当二个氢原子的间距少于当二个氢原子的间距少于0.240nm（即（即二个氢原子的范德华半径和）时，氢原子之二

18、个氢原子的范德华半径和）时，氢原子之间会产生排斥力，从而使分子内能增高。间会产生排斥力，从而使分子内能增高。 0.250 nm 0.240 nm 0.229 nm ( (交叉式交叉式) () (范德华半径和范德华半径和) () (重叠式重叠式) )所以重叠式比交叉式内能高。所以重叠式比交叉式内能高。E重叠重叠 E交叉交叉 E = 12.1KJmol-1乙烷不同构象的能量变化曲线乙烷不同构象的能量变化曲线 重叠式和交叉式构象之间的能量差约为重叠式和交叉式构象之间的能量差约为12.6kJmol1，此能量差称为，此能量差称为( (分子旋分子旋转时所必需的最低能量转时所必需的最低能量) )。这个能量差

19、并不。这个能量差并不大，因为在室温下，分子间的碰撞就可以产大，因为在室温下，分子间的碰撞就可以产生生84 kJmol1 ，足以使分子，足以使分子“自由自由”旋旋转，所以转，所以乙烷是一个包含无数构象的平衡混乙烷是一个包含无数构象的平衡混合物，其中以合物，其中以能量最低的交叉式为主。能量最低的交叉式为主。 交叉式扭转张力最小交叉式扭转张力最小, ,能量最低，是最稳能量最低，是最稳定的构象，称为定的构象，称为。 优势构象优势构象 a. 最稳定的构象称为优势构象。最稳定的构象称为优势构象。 b.大基团错开距离有利于能量降低，构象大基团错开距离有利于能量降低，构象稳定。稳定。 c. 优势构象并非分子的

20、唯一构象，而是优势构象并非分子的唯一构象，而是所占比例最多的构象。所占比例最多的构象。2 2丁烷的构象丁烷的构象对位交叉式对位交叉式 部分重叠式部分重叠式 邻位交叉式邻位交叉式 全重叠式全重叠式HCH3CH3HHHHCH3CH3HHHHCH3HHHHCH3HHHH3CH3C丁烷各种构象的能量曲线图丁烷各种构象的能量曲线图 在室温下大多数丁烷分子以对位交在室温下大多数丁烷分子以对位交叉式构象存在，对位交叉式构象存在，对位交叉式约占叉式约占72%，邻，邻位交叉式约占位交叉式约占28%，其它两种构，其它两种构象极少。象极少。 构象对有机化合物的性质和反应有构象对有机化合物的性质和反应有着重要的影响，

21、在某些情况下甚至起着决着重要的影响，在某些情况下甚至起着决定性的作用，因此，熟悉有机化合物的构定性的作用，因此，熟悉有机化合物的构象是非常必要的。象是非常必要的。 3. 乙烷衍生物的构象分布乙烷衍生物的构象分布 1，2-二氯乙烷（对位交叉二氯乙烷（对位交叉 70% ） 1，2-二溴乙烷（对位交叉二溴乙烷（对位交叉 84%91%） HHHHBrBr4. 高级烷烃的碳链呈锯齿形高级烷烃的碳链呈锯齿形丙烷的球棒模型丙烷的球棒模型 戊烷的球棒模型戊烷的球棒模型 由于分子主要以对位交叉式构象的形由于分子主要以对位交叉式构象的形式存在，所以高级烷烃的碳链呈式存在，所以高级烷烃的碳链呈。*思考题思考题: 命

22、名命名2，3，4- -三甲基己烷三甲基己烷C2H5CH3CH3CH(CH3)2HH 五、烷烃的物理性质五、烷烃的物理性质 1.1.物理状态物理状态 在室温在室温（25）和和0.1MPa下，下， C1 C4的直链烷烃是气体；的直链烷烃是气体； C5 C17的直链烷烃是液体；十八个碳原子以上的直链烷烃是液体；十八个碳原子以上的直链烷烃是固体。的直链烷烃是固体。 2.2.沸点沸点 直链烷烃的沸点（直链烷烃的沸点（b.p.）一般随相对分）一般随相对分子质量的增加而升高。子质量的增加而升高。 在碳原子数相同的烷烃异构体中，直在碳原子数相同的烷烃异构体中，直链烷烃的沸点最高，链烷烃的沸点最高，含支链越多含

23、支链越多，其沸点，其沸点越低。例如：越低。例如： b.p./ m.p./ 36.1 -130 25 -160 9 -17 CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CH3CH3CH3CCH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3分子接触面积分子接触面积大，分子作用大，分子作用力大。力大。 分子接触面积分子接触面积小，分子作用小，分子作用力小。力小。 3.3.熔点熔点 直链烷烃的熔点变化也是随着相对分子质量的直链烷烃的熔点变化也是随着相对分子质量的增加而相应增加增加而相应增加, ,但是不像但是不像沸点沸点变化那样有规律。变化那样有规律。 因为在晶

24、体中，分子间的作用力不仅因为在晶体中，分子间的作用力不仅取决于分子的大小，而且与晶体中晶格排取决于分子的大小，而且与晶体中晶格排列的列的有关，对称性大的烷烃晶格排有关，对称性大的烷烃晶格排列比较紧密，熔点相对要高些。一般偶数列比较紧密，熔点相对要高些。一般偶数碳链具有较高的对称性，因此，含偶数碳碳链具有较高的对称性，因此，含偶数碳原子烷烃的熔点通常比含奇数碳原子烷烃原子烷烃的熔点通常比含奇数碳原子烷烃的熔点升高较多，构成相应的两条熔点曲的熔点升高较多，构成相应的两条熔点曲线，偶数居上，线，偶数居上，奇数在下。奇数在下。但随着相对分但随着相对分子质量的增加，两条曲线逐渐接近。子质量的增加，两条曲

25、线逐渐接近。 4 4相对密度相对密度 烷烃比水轻，其相对密度都小于烷烃比水轻，其相对密度都小于1 1。相。相对密度变化的规律也是随着相对分子质量的对密度变化的规律也是随着相对分子质量的增加逐渐增大。增加逐渐增大。 5 5溶解度溶解度 烷烃是非烷烃是非极性分子，根据极性分子，根据“”规则，规则，烷烃几乎不溶于强烷烃几乎不溶于强极性的溶剂极性的溶剂水，而水，而易溶于有机溶剂，如四氯化碳、苯、乙醚等。易溶于有机溶剂，如四氯化碳、苯、乙醚等。 六、烷烃的化学性质六、烷烃的化学性质 1 1氧化反应氧化反应 燃烧燃烧 在室温下，烷烃与氧不发生反应，如在室温下，烷烃与氧不发生反应，如果点火引发，则烷烃可以燃

26、烧生成二氧化果点火引发，则烷烃可以燃烧生成二氧化碳和水，同时放出大量的热。碳和水，同时放出大量的热。 汽油燃烧、瓦斯爆炸等即该反应。汽油燃烧、瓦斯爆炸等即该反应。O2CO2CnH2n+2+23n+1n+(n+1)H2O 部分氧化部分氧化 在特定的催化剂作用下，烷烃也可以部在特定的催化剂作用下，烷烃也可以部分氧化，生成烃的含氧衍生物（醛、酮、分氧化，生成烃的含氧衍生物（醛、酮、酸等）。例如，在酸等）。例如，在KMnO4、MnO2或脂肪或脂肪酸锰盐的催化作用下，小心用空气或氧气酸锰盐的催化作用下，小心用空气或氧气氧化高级烷烃，可制得高级脂肪酸。氧化高级烷烃，可制得高级脂肪酸。 C12C18的脂肪酸

27、可代替天然油脂制肥皂。的脂肪酸可代替天然油脂制肥皂。 RCH2CH2RO2RCOOHRCOOH+锰盐锰盐, ,1201.53MPa 2.2.裂化反应裂化反应 在高温、无氧存在下，烷烃发生碳在高温、无氧存在下，烷烃发生碳碳键（或碳氢键）断裂，大分子化合物变碳键（或碳氢键）断裂，大分子化合物变为小分子化合物，这个反应叫裂化反应。为小分子化合物，这个反应叫裂化反应。 例如：例如：CH3CH2CH2CH3CH4CH2=CHCH3CH3CH3CH2=CH2CH2=CHCH2CH3500+H2+ 裂化反应可以在不加裂化反应可以在不加催化剂的条件加催化剂的条件加热热裂化，称为裂化，称为，一般要求较高的温，一

28、般要求较高的温度（度（500700），而且要求一定压力；），而且要求一定压力；也可在也可在催化剂的作用下进行催化剂的作用下进行裂化，称为裂化，称为。催化催化裂化要求的裂化温度较低裂化要求的裂化温度较低（450500），而且可在常压下即可进），而且可在常压下即可进行。行。 应用应用将廉价的重油裂化成价值高将廉价的重油裂化成价值高的轻油，的轻油，制备乙烯、丙烯、丁二烯等化制备乙烯、丙烯、丁二烯等化工原料。工原料。3取代反应取代反应 （1）甲烷的氯代）甲烷的氯代(化化)反应反应 工业上可以通过控制反应条件来生产甲烷的工业上可以通过控制反应条件来生产甲烷的各种氯代产物。例如：用大量甲烷，主要得到一各种

29、氯代产物。例如：用大量甲烷，主要得到一氯甲烷；用大量氯气，主要得到四氯化碳。氯甲烷；用大量氯气，主要得到四氯化碳。反应条件：反应条件：光照或加热光照或加热250400CH4CH3ClCl2CH3ClCl2CH2CI2CH2CI2Cl2CHCI3CHCI3Cl2CCI4+HClhv+hv+ HCl+hv+ HCl+hv+ HCl （2 2）其它烷烃的氯代反应）其它烷烃的氯代反应 伯、仲、叔氢原子的反应活性伯、仲、叔氢原子的反应活性 其它烷烃氯代反应的反应条件与甲烷其它烷烃氯代反应的反应条件与甲烷的氯代相似，但产物更复杂。的氯代相似，但产物更复杂。 正丙基氯正丙基氯 异丙基氯异丙基氯 43% 57

30、% 丙烷中可被氯取代的伯氢原子一共有六个，而丙烷中可被氯取代的伯氢原子一共有六个，而可被氯取代的仲氢原子仅有两个。但是两种一氯代可被氯取代的仲氢原子仅有两个。但是两种一氯代产物的数量比并不是三与一之比，这说明伯、仲氢产物的数量比并不是三与一之比，这说明伯、仲氢原子的反应活泼性是不一样的。设伯氢原子的活泼原子的反应活泼性是不一样的。设伯氢原子的活泼性为性为1 1，仲氢原子的相对活泼性为，仲氢原子的相对活泼性为x x，则可由氯代产，则可由氯代产物的数量比来求得物的数量比来求得x x的值。的值。 CI2hvCICH3CH2CH3CH3CH2CH2CICH3CHCH3+1 2 1 即仲氢原子的活泼性为

31、伯氢原子的即仲氢原子的活泼性为伯氢原子的4倍，即仲氢原子比伯氢原子容易被取代。倍，即仲氢原子比伯氢原子容易被取代。 57257 644362 43xxCI2CH3CCHCH3CH3CH3CH3CH3CICH3CHCH3CH2CI+hv+叔丁基氯叔丁基氯36% 异丁基氯异丁基氯64%氢原子的反应活泼性次序是：氢原子的反应活泼性次序是： 叔氢仲氢伯氢叔氢仲氢伯氢 （3）烷烃与其它卤素的取代反应）烷烃与其它卤素的取代反应 烷烃也能与溴进行溴代反应，但反应比较缓烷烃也能与溴进行溴代反应，但反应比较缓慢。慢。 烷烃与氟作用时，反应剧烈并有大量热放出，烷烃与氟作用时，反应剧烈并有大量热放出，反应不易控制，

32、有时会引起爆炸，所以烷烃氟代反应不易控制，有时会引起爆炸，所以烷烃氟代并无实用价值。并无实用价值。 烷烃与碘作用不能得到碘代烷，碘代烷必须烷烃与碘作用不能得到碘代烷，碘代烷必须用其它方法来制备。因此，有实用价值的卤代反用其它方法来制备。因此，有实用价值的卤代反应只是氯代和溴代反应应只是氯代和溴代反应。 卤素的活泼性次序：卤素的活泼性次序： F2CI2Br2I2七七烷烃的烷烃的卤代反应历程卤代反应历程 ( ( ) ) 反应历程是化学反应所经历的途径或过反应历程是化学反应所经历的途径或过程，亦称反应机理。只有了解了反应机理，程，亦称反应机理。只有了解了反应机理，才能认清反应的本质，掌握反应的规律，

33、才能认清反应的本质，掌握反应的规律，从而达到控制和利用反应的目的。反应机从而达到控制和利用反应的目的。反应机理是根据大量的实验事实作出的理论推导。理是根据大量的实验事实作出的理论推导。A B A ：B+1. 共价键断裂的两种方式共价键断裂的两种方式均裂均裂A A ：B-B+异裂异裂 反应中共价键发生异裂产生离子的反应，称为反应中共价键发生异裂产生离子的反应，称为离子型的反应。离子型的反应。 反应中共价键发生均裂产生自由基的反应，反应中共价键发生均裂产生自由基的反应，称为自由基反应。称为自由基反应。2. 甲烷的氯代反应历程甲烷的氯代反应历程 甲烷的氯代反应必须在光照或高温下甲烷的氯代反应必须在光

34、照或高温下才能反应，可以认为首先是氯分子吸收能才能反应，可以认为首先是氯分子吸收能量分解为两个氯原子。量分解为两个氯原子。 反应经过三个阶段：反应经过三个阶段：hvCH4CH3ClCl2+ HCl(1)链反应的引发阶段链反应的引发阶段(2)链反应的增长阶段链反应的增长阶段(3)链反应的终止阶段链反应的终止阶段自由基自由基 3.3.自由基反应的特点自由基反应的特点 （1 1）反应机理包括链引发、链增长、）反应机理包括链引发、链增长、链终止三个阶段。链终止三个阶段。 （2 2）反应必须在光、热或自由基引发）反应必须在光、热或自由基引发剂的作用下发生。剂的作用下发生。 （3 3）溶剂的极性、酸或碱催

35、化剂对反）溶剂的极性、酸或碱催化剂对反应无影响。应无影响。 （4 4）氧气是自由基反应的抑制剂）氧气是自由基反应的抑制剂。 4. 自由基的稳定性自由基的稳定性 自由基（或游离基）是自由基（或游离基）是带有未成对电子的、带有未成对电子的、能量很高的、非常活泼的能量很高的、非常活泼的 原子或基团。原子或基团。 甲基自由基的结构甲基自由基的结构sp2杂化杂化CH3HCH3HCH3CH2CH2HCH3CH2CH2H(CH3)2CHH(CH3)2CHH(CH3)3C H(CH3)3CH.+.+.+.+.伯伯(1(1) )叔叔(3(3) )仲仲(2(2) )不同自由基稳定性不一样不同自由基稳定性不一样,通

36、过键离解能说明。通过键离解能说明。键离解能键离解能/kJmol1435410395380 形成自由基所需的能量越低，说明这形成自由基所需的能量越低，说明这个自由基越稳定。所以自由基的稳定性次个自由基越稳定。所以自由基的稳定性次序是：序是： 越是稳定的自由基，越容易形成，与越是稳定的自由基，越容易形成，与之相应的氢也越活泼。之相应的氢也越活泼。氢原子的反应活泼性次序是：氢原子的反应活泼性次序是： 叔氢仲氢伯氢叔氢仲氢伯氢CH4 人体在进行正常的新陈代谢过程中，人体在进行正常的新陈代谢过程中，会产生一种有害于健康的有机物会产生一种有害于健康的有机物，它们带有未成对的电子，化学性质十分，它们带有未成

37、对的电子，化学性质十分活泼，攻击力很强，能攻击细胞膜上的不饱活泼，攻击力很强，能攻击细胞膜上的不饱和脂肪酸，损害体内核酸、蛋白质和酶等，和脂肪酸，损害体内核酸、蛋白质和酶等，引起一系列对细胞破坏的连锁反应，导致基引起一系列对细胞破坏的连锁反应，导致基因突变、细胞癌变和细胞衰老等。因突变、细胞癌变和细胞衰老等。CH3HCICICH3CIHCI+*5. 甲烷卤代反应过程中的能量变化甲烷卤代反应过程中的能量变化 可以用键的离解能数据来估算化学反应可以用键的离解能数据来估算化学反应中的能量变化。中的能量变化。 435 243 349 431 678 780H678780102 kJmol1 ClCl 2Cl H243 k