烷烃及自由基取代反应-文档资料

1、1第五章第五章 烷烃及自由基取代反应烷烃及自由基取代反应5.1 烷烃的结构5.2 烷烃的化学性质化学性质5.3 烷烃的制备2 烃类化合物烃类化合物(Hydrocarbons)脂肪族脂肪族(Aliphatic)芳香族芳香族(Aromatic)烷烃烷烃Alkanes烯烃烯烃Alkenes炔烃炔烃Alkynes脂环烃脂环烃Cyclic Aliphatic31. 烷烃的结构烷烃的结构HCCCH3H2C1碳原子碳原子 2碳原子碳原子 3碳原子碳原子4碳原子碳原子 伯碳原子伯碳原子 仲碳原子仲碳原子 叔碳原子叔碳原子 季碳原子季碳原子4CH3CHCH3CHCHCH3CH2CHCH2CH3CH3CH3CH3

2、CH2CH2CH2CH2CH CH2CCH2CHCH2CH3CH3CH3CH3CH31. 烷烃的结构烷烃的结构52. 烷烃的化学性质烷烃的化学性质o1.稳定性稳定性CC；CH 由于键能大；碳和氢电负性相近由于键能大；碳和氢电负性相近（C=2.6;H=2.15）,极性小而稳定。表现在对酸极性小而稳定。表现在对酸,碱碱,氧化剂氧化剂,光光,热等热等稳定稳定 因此烷烃常用做溶剂，基质。因此烷烃常用做溶剂，基质。 但在光照、高温催化剂条件下也能发生化学反但在光照、高温催化剂条件下也能发生化学反应：应：卤代、氧化和裂解反应卤代、氧化和裂解反应。62. 烷烃的化学性质烷烃的化学性质o2.卤代反应卤代反应

3、卤代反应卤代反应分子中的原子或基团被分子中的原子或基团被卤原子取代的反应称为卤原子取代的反应称为卤代反应卤代反应。取代反应取代反应分子中的原子或基团被分子中的原子或基团被其它原子或基团取代的其它原子或基团取代的反应称为反应称为取代反应。取代反应。72. 烷烃的化学性质烷烃的化学性质o2.卤代反应卤代反应CHX2hv or CX-X= -Cl; -Br CCl4CHCl3CH2Cl2CH4CH3ClCl2Cl2Cl2Cl2HClHCl HClHCl光光照照光光照照光光照照3 30 00 0- -4 40 00 0O OC Co or r光光照照+甲烷过量甲烷过量氯气过量氯气过量82. 烷烃的化学

4、性质烷烃的化学性质氢的相对活性氢的相对活性 3 2 1氢原子氢原子卤素的活性卤素的活性 Cl Br 氟氟发生爆炸，发生爆炸，碘碘不反应不反应反应活性：反应活性：92. 烷烃的化学性质烷烃的化学性质反应历程：反应历程：自由基取代反应机制自由基取代反应机制链引发链引发Cl2 2Clhv链终止链终止Cl + Cl Cl2链增长链增长Cl2 CH3Cl + ClCH3 +CH4 + Cl CH3 + HCl光、热、引发剂光、热、引发剂自由基相互结合自由基相互结合或加入抑制剂或加入抑制剂放热放热10CH3CHCH3Cl光25取代伯氢45%55%取代仲氢CH3CH2CH2ClCH3CH2CH3+ Cl2丙

5、烷的氯化反应：丙烷的氯化反应：仲氢与伯氢活性之比为：仲氢与伯氢活性之比为：仲氢伯氢=55/245/627.57.541=卤化反应的取向性卤化反应的取向性:11CH3CCH3CH3H + Cl2光2536%取代叔氢取代伯氢64%CH3CCH2ClCH3HCH3CCH3CH3Cl叔氢伯氢=36/164/9367.151=异丁烷的单氯化反应：异丁烷的单氯化反应：叔氢与伯氢活性之比为：叔氢与伯氢活性之比为：氢原子卤化的次序（由易到难）：氢原子卤化的次序（由易到难）：叔氢仲氢伯氢叔氢仲氢伯氢卤化反应的取向性卤化反应的取向性:12CH3CH2CH2BrCH3CHCH3CH3CH3CH2CH3B r2光 ,

6、127Br2光,125CH3CCH3CH3BrCH3CHCH3BrCH3CHCH3CH2Br 反应活性越大，选择性越差。反应活性越大，选择性越差。对烷烃的卤化反应而言，对烷烃的卤化反应而言，氯的活性比溴大，但溴的选择性却比氯高。氯的活性比溴大，但溴的选择性却比氯高。烷烃卤化时，卤原子的选择性是烷烃卤化时，卤原子的选择性是 BrClF 97% 3% 99% CH2CHCH2 (CH3)3C (CH3)2CH CH3CH2 CH3 越是稳定的自由基，越容易形成越是稳定的自由基，越容易形成15共共 性性（1 1）反应机理包括链引发、链增长、链终止三个阶段。）反应机理包括链引发、链增长、链终止三个阶段

7、。（2 2）反应必须在光、热或自由基引发剂的作用下发生。）反应必须在光、热或自由基引发剂的作用下发生。（3 3）溶剂的极性、酸或碱催化剂对反应无影响。）溶剂的极性、酸或碱催化剂对反应无影响。（4 4）氧气是游离基反应的抑制剂。）氧气是游离基反应的抑制剂。定义：由化学键均裂引起的反应称为自由基反应。定义：由化学键均裂引起的反应称为自由基反应。双自由基双自由基CH3 + O O CH3OO单自由基单自由基单自由基比双自由基稳定单自由基比双自由基稳定自由基反应的共性自由基反应的共性; ;162. 烷烃的化学性质烷烃的化学性质o3.氧化反应氧化反应自动氧化自动氧化燃烧反应燃烧反应控制氧化控制氧化完全燃

8、烧生成完全燃烧生成CO2和和H2O，燃料来源燃料来源如沼气、天然气、汽油等如沼气、天然气、汽油等老化的原因，老化的原因， SOD防衰老防衰老一定条件下也可被氧化一定条件下也可被氧化172. 烷烃的化学性质烷烃的化学性质o4.异构化反应异构化反应 化合物由一种异构体转变成另一种异构体的反应叫做化合物由一种异构体转变成另一种异构体的反应叫做异构化反应，异构化反应，直链或支链少的烷烃可以异构化为支链多的直链或支链少的烷烃可以异构化为支链多的烷烃。烷烃。CH2CH3CH2CH395150,12MPaAlCl3, HClCH3CHCH3CH3异构化的异丁烷可用于生产异辛烷，增加汽油的辛烷值。异构化的异丁

9、烷可用于生产异辛烷，增加汽油的辛烷值。182. 烷烃的化学性质烷烃的化学性质o5.裂化反应裂化反应 高温无氧条件下，烷烃中高温无氧条件下，烷烃中C-C键和键和C-H断裂生成分子断裂生成分子量较小的烷烃与烯烃，称之为量较小的烷烃与烯烃，称之为烷烃裂解，烷烃裂解，石油化工中常常石油化工中常常应用，用于生产应用，用于生产各种燃料各种燃料和和基本化工原料基本化工原料。193. 烷烃的制备烷烃的制备o1.伍尔兹反应伍尔兹反应卤代烷与金属钠反应可制备烷烃，此反应称为伍尔兹反应。卤代烷与金属钠反应可制备烷烃，此反应称为伍尔兹反应。 2RCl + 2Na=R-R+2NaCl R表烃基表烃基自由基机理，需要两个

10、烷烃相同，不然会得到混合物自由基机理，需要两个烷烃相同，不然会得到混合物 2CH3CH2Cl + 2Na=CH3CH2CH2CH3 + 2NaCl 203. 烷烃的制备烷烃的制备o2. Corey House反应反应 二烃基铜锂与卤代烃之间的反应，可使用烷基不同二烃基铜锂与卤代烃之间的反应，可使用烷基不同的两种卤代烃来合成烷烃。的两种卤代烃来合成烷烃。+(CH3)2CuLi CH3(CH2)3CH2I3.5h,98%干醚,25CH3(CH2)3CH2CH3213. 烷烃的制备烷烃的制备o3. 烯烃加氢烯烃加氢反应反应 通过烯烃的还原加氢反应制备烷烃。通过烯烃的还原加氢反应制备烷烃。CH3CHCHCH3 H2+Ni,乙醇25,5MPaCH3CHCHCH3HHo4. 格式试剂格式试剂反应反应22巩固练习：巩固练习：1、不属于有机物特点的是、不属于有机物特点的是 ： A大多数有机物难溶于水，易溶于有机溶剂大多数有机物难溶于水，易溶于有机溶剂 B有机物反应比较复杂，一般反应较慢有机物反应比较复杂，一般反应较慢 C绝大多数有机物受热不易分解，而且不易燃烧绝大多数有机物受热不易分解，而且不易燃烧 D绝大多数有机物是非电解质，不易导电、熔点低。绝大多数有机物