有机化学课件第二章饱和烃

1、第一节第一节 烷烷 烃烃第二节第二节 环环 烷烷 烃烃第二章第二章 饱和饱和 烃烃 (8学时)一、烷烃的同系列和同分异构现象一、烷烃的同系列和同分异构现象二、烷烃的命名二、烷烃的命名三、烷烃的分子结构三、烷烃的分子结构四、烷烃的性质四、烷烃的性质五、烷烃的来源和制备五、烷烃的来源和制备第一节第一节 烷烷 烃烃教教 学学 目目 标标 1、识记烷烃的同系列和同分异构体概念；、识记烷烃的同系列和同分异构体概念； 2、应用、应用IUPAC命名法原则，熟练命名各种饱和脂肪烃；命名法原则，熟练命名各种饱和脂肪烃； 3、领会自由基反应机理，应用自由基反应机理分析烷烃氯代、领会自由基反应机理，应用自由基反应机

2、理分析烷烃氯代反应的过程；反应的过程； 4、应用分子内能变化图，分析乙烷、正丁烷的各种构象，并、应用分子内能变化图，分析乙烷、正丁烷的各种构象，并能确定二者的优势构象。能确定二者的优势构象。烃烃开链烃开链烃环烃环烃饱和烃（烷烃）饱和烃（烷烃）不饱和烃不饱和烃脂环烃脂环烃芳香烃芳香烃饱和脂环烃饱和脂环烃烯烃烯烃不饱和脂环烃不饱和脂环烃单环芳烃单环芳烃稠环芳烃稠环芳烃二烯烃二烯烃炔烃炔烃脂脂 肪肪 烃烃烷烃：碳原子间以单键相连，其余价键均与氢结合而形成的化合物烷烃：碳原子间以单键相连，其余价键均与氢结合而形成的化合物烃烃 的的 分分 类类 （一）（一） 烷烃的同系列烷烃的同系列一、烷烃的同系列和同

3、分异构现象一、烷烃的同系列和同分异构现象（二）（二） 烷烃的同分异构现象烷烃的同分异构现象 （一）烷烃的同系列（一）烷烃的同系列C H4C H3C H3C H3C H2C H2C H3C H3C H2C H3CHCHHHCHHHCHHHCHHCHHHCHHHCHHCHHCHHHHHHCHHHHCHHHHCHHHHCHHHH1234 1、通式：用来表示一系列有机物化学组成的式子。、通式：用来表示一系列有机物化学组成的式子。 CnH2n+2一、烷烃的同系列和同分异构现象一、烷烃的同系列和同分异构现象 2、同系列同系列：具有同一通式，具有同一通式，在组成上相差一个或多个在组成上相差一个或多个“CH2

4、”原子团，结构相似，化学性质相似，物理性质随碳原子数的增多呈原子团，结构相似，化学性质相似，物理性质随碳原子数的增多呈规律性变化的一系列化合物称之为同系列。规律性变化的一系列化合物称之为同系列。 3、同系物：同系列中的各化合物互称为同系物。、同系物：同系列中的各化合物互称为同系物。分子式相同，而结构不同的现象叫同分异构现象。分子式相同，而结构不同的现象叫同分异构现象。同分异构现象：同分异构现象：同同 分分 异异 构构 体：体：b.p（oC） -0.5（二）烷烃的同分异构现象（二）烷烃的同分异构现象C4H10同分异构现象中的各化合物互称为同分异构体。同分异构现象中的各化合物互称为同分异构体。C

5、C C CHHHHHHHHHHC C C HHHHHHHHHHC-10.2-10.2一、烷烃的同系列和同分异构现象一、烷烃的同系列和同分异构现象 碳架异构碳架异构 官能团异构官能团异构构造异构构造异构位置异构位置异构互变异构互变异构顺反异构顺反异构对映异构对映异构构象异构构象异构构型异构构型异构立体异构立体异构同分异构现象的分类同分异构现象的分类同分异构同分异构一、烷烃的同系列和同分异构现象一、烷烃的同系列和同分异构现象 * * 构造异构：分子式相同，而构造异构：分子式相同，而原子互相连接的方式和次序原子互相连接的方式和次序不同不同 引起引起的同分异构现象。的同分异构现象。 1、 碳架（胳、链

6、、干）异构：碳架（胳、链、干）异构：分子式相同，而碳分子式相同，而碳原子互相连原子互相连接的方式和次序接的方式和次序不同引起的同分异构现象。不同引起的同分异构现象。一、烷烃的同系列和同分异构现象一、烷烃的同系列和同分异构现象C4H10C C C CHHHHHHHHHHC C C HHHHHHHHHHC短线式短线式 CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3CH3注意注意缩简缩简式式键线式键线式 1） 以短线代表碳碳键，碳氢键略去不写，以短线代表碳碳键，碳氢键略去不写，写出其它原子或写出其它原子或基团；基团； 2）线与线之间夹角）线与线之间夹角120，叁键两边的碳用直线表示。，叁键两边的碳用直线表

7、示。一、烷烃的同系列和同分异构现象一、烷烃的同系列和同分异构现象 讨论讨论 一、烷烃的同系列和同分异构现象一、烷烃的同系列和同分异构现象CH3CCH3H3CCHOHCHCH3CH3OHOOCH3CH2CH2COOCH2CH3 烷烃碳架异构体的推导和书写：烷烃碳架异构体的推导和书写： （以（以C6H14 说明之）说明之） 先写出最长的直链式先写出最长的直链式C-C-C-C-C-C 把最长的直链减掉一个碳原子，作为取代基（即甲基）把最长的直链减掉一个碳原子，作为取代基（即甲基） ，依，依次取代在除端位碳原子以外的所有碳原子上，并注意消去重复结构次取代在除端位碳原子以外的所有碳原子上，并注意消去重复

8、结构C-C-C-C-CCC-C-C-C-CCC-C-C-C-CC 把最长的直链减掉两个碳原子，作为取代基（两个甲基或把最长的直链减掉两个碳原子，作为取代基（两个甲基或一个乙基）一个乙基） ，依次取代在除端位碳原子以外的所有碳原子上，并，依次取代在除端位碳原子以外的所有碳原子上，并 注意消去重复结构注意消去重复结构 把最长的直链减掉三个碳原子（三个甲基、两个甲基和一个把最长的直链减掉三个碳原子（三个甲基、两个甲基和一个乙基、一个丙基、一个异丙基乙基、一个丙基、一个异丙基)，作为取代基，依次取代在除端位碳，作为取代基，依次取代在除端位碳 原子原子 以外的所有碳原子上，并注意消去重复结构以外的所有碳

9、原子上，并注意消去重复结构 。以此类推。以此类推。 C-C-C-CCCC-C-C-CCC写出写出C5H12的碳架异构体：的碳架异构体：CH3_CH2_CH2_CH2_CH3CH3_CH_CH2_CH3CH3CH3 _ C_ CH3CH3CH32OC仲1OC伯3OC叔4OC季1OH伯3OH叔2OH仲一、烷烃的同系列和同分异构现象一、烷烃的同系列和同分异构现象由单键旋转而产生的分子中原子或基团在空间由单键旋转而产生的分子中原子或基团在空间 的不同排列方式。的不同排列方式。00000000000000000000000000000000000000000000000000 * *立体异构：立体异构：

10、分子的构造相同而分子中的原子或基团在空间的排分子的构造相同而分子中的原子或基团在空间的排 列不同而产生的异构现象，称为立体异构。列不同而产生的异构现象，称为立体异构。2、构象异构：、构象异构：一、烷烃的同系列和同分异构现象一、烷烃的同系列和同分异构现象重重叠叠式式 楔形式楔形式交交叉叉式式 1 1）乙烷的构象）乙烷的构象H HH HH HH HH HH HC C C CH HH HH HH HH HH H纽曼式纽曼式 H HH HH HH HCH HH HCH HH HH HH HH HH H一、烷烃的同系列和同分异构现象一、烷烃的同系列和同分异构现象 12.5 kJ/mol乙烷不同构象的能量

11、曲线图乙烷不同构象的能量曲线图不能分离出构象异构体不能分离出构象异构体一、烷烃的同系列和同分异构现象一、烷烃的同系列和同分异构现象2、 正丁烷的构象：正丁烷的构象：绕绕C-2和和C-3之间的之间的键旋转键旋转 对位交叉式对位交叉式 构象稳定性构象稳定性：对位交叉式对位交叉式 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600600600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一、烷烃的同系列和同分异构现象一、烷烃的同系列和同分异构现象丁烷绕丁烷绕C-2和和C-3之间的之间的键旋转所产生的键旋转所产生的不同构象能量曲线图不同构象能量曲线图 最低最高再次其次14.6

12、 kJ/mol3.3kJ/mol22.2 kJ/mol14.6 kJ/mol 14.6 kJ/mol25.5 kJ/mol14.6 kJ/mol3.3 kJ/mol不能分离出构象异构体不能分离出构象异构体一、烷烃的同系列和同分异构现象一、烷烃的同系列和同分异构现象 二、二、 烷烃的命名烷烃的命名 （一（一) 普通命名法普通命名法 (二二) 系统命名法系统命名法 (一一) 普通命名法：普通命名法：正己烷正己烷异己烷异己烷新己烷新己烷 1 1、碳原子数、碳原子数在在1 11010之间之间, , 用天干数字命名为用天干数字命名为某烷某烷，如甲、，如甲、乙、丙、丁、戊、乙、丙、丁、戊、 己、庚、辛、壬

13、、癸烷；己、庚、辛、壬、癸烷；碳原子数碳原子数大于大于1010， 用用汉文数字汉文数字命名为命名为某烷，如某烷，如C C2020H H4242，叫二十烷。叫二十烷。 2 2、如果如果没有支链的特定结构叫没有支链的特定结构叫正某烷正某烷，碳链的一端带有两个，碳链的一端带有两个甲基而无其它支链的特定结构甲基而无其它支链的特定结构叫叫异异某烷某烷，在含在含5 5个或个或6 6个碳原子的烷个碳原子的烷烃中含有季碳原子的特定结构叫烃中含有季碳原子的特定结构叫新新某烷某烷。CH3CH2CH2CH2CH2CH3 CH3CHCH2CH2CH3 CH3CCH2CH3CH3CH3CH3 二、二、 烷烃的命名烷烃的

14、命名2-辛烷辛烷异辛烷异辛烷?正三十七烷正三十七烷CH3CHCH2CH2CH2CH2CH3CH3CH3CHCH2_C CH3CH3CH3CH3CH3CHCH2CH2CHCH2CH3CH3CH3CH3CHCH2CH2CH2CH3CH3CH3_C CH3CH3CH3CH3(CH2)35CH3异庚烷异庚烷新戊烷新戊烷 二、二、 烷烃的命名烷烃的命名 辛烷值辛烷值:汽油辛烷值是衡量汽油在发动机气缸内抗爆震燃烧能力汽油辛烷值是衡量汽油在发动机气缸内抗爆震燃烧能力的一种数字指标，其值越高表示抗爆性越好。当某种汽油之抗爆性的一种数字指标，其值越高表示抗爆性越好。当某种汽油之抗爆性与与90%异辛烷和异辛烷和1

15、0%正庚烷之混合物之抗爆性相当时，其辛烷正庚烷之混合物之抗爆性相当时，其辛烷值定为值定为90#。 烷基：烷基：生成的一价原子团叫烷基生成的一价原子团叫烷基R-，CnH2n+1CH3 Me 甲基CH3CH2 Et 乙基CH3CH2CH2n-Pr 正丙基CH3CCH3CH3CH3CHCH3i-PrCH3CH2CHCH3异丙基s-Bu仲丁基t-Bu叔丁基 二、二、 烷烃的命名烷烃的命名 1） 选主链（母体）选主链（母体） ：选择最长的碳链作主链（作母体），支：选择最长的碳链作主链（作母体），支链作取代基。链作取代基。根据主链所含的碳原子数称为根据主链所含的碳原子数称为“某烷某烷”。己烷己烷 2）编号

16、码：从）编号码：从离取代基最近离取代基最近的一端开始用的一端开始用阿拉伯数字阿拉伯数字给主链给主链碳原子编号，取代基的位次由它所连接的主链碳原子的号数来表示，碳原子编号，取代基的位次由它所连接的主链碳原子的号数来表示，把取代基的位次写在取代基的名称之前，之间用一短横把取代基的位次写在取代基的名称之前，之间用一短横 “-”连接。连接。3-甲基甲基CH3CH2CH CH2CH2CH3CH31 2 3 4 5 6 3 3）定名称：把取代基的位次和名称写在母体名称之前，称为）定名称：把取代基的位次和名称写在母体名称之前，称为某某位位- -某基某烷某基某烷。 (二）系统命名（二）系统命名（CCS)法：法

17、：中国化学会（中国化学会（Chinese chemiStrysociety，根据，根据IUPAC 命名原则，结合中国汉字特点，经多次修命名原则，结合中国汉字特点，经多次修订而成的命名体系。订而成的命名体系。 二、二、 烷烃的命名烷烃的命名 若有多条等长碳链若有多条等长碳链:则选择则选择“取代基最多的为主链取代基最多的为主链”。 二、二、 烷烃的命名烷烃的命名CH3CH2CHCHCH2CH3CH CH3CH3CHCH3CH3CH3CHCHCH2CHCH3CH3CH3CH31 2 3 4 5 6 若有几种编号可选择时：遵守若有几种编号可选择时：遵守“最低系列最低系列”(碳链以不同方向编碳链以不同方

18、向编号，得到两种不同编号序列，则顺次比较各系列的不同位次，最先号，得到两种不同编号序列，则顺次比较各系列的不同位次，最先遇到的位次最小者为最低系列）和遇到的位次最小者为最低系列）和 “小的基团赋予小的位次小的基团赋予小的位次”原则原则CH3-CH2-CH2-CH-CH2-CH2-CH2-CH-CH2-CH2-CH3CH3CH2CH2CH3CHCH3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 112，3，5-三甲基己烷三甲基己烷CH3CHCHCH2CHCH3CH3CH3CH31 2 3 4 5 6 如果有几个相同的取代基：则在取代基名称前加上二、三、四等如果有几个相同的取代基：则在取代基名称前加

19、上二、三、四等汉文数字来表示取代基的数目，其位次从小到大逐个标明，位次的数汉文数字来表示取代基的数目，其位次从小到大逐个标明，位次的数字之间用字之间用“，”隔开。隔开。 CH3-CH2-CH2-CH-CH2-CH2-CH2-CH-CH2-CH2-CH3CH3CH2CH2CH3CHCH3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 如果有几个不同的取代基：按如果有几个不同的取代基：按“次序规则次序规则”将将“较优基团较优基团”靠后排列。靠后排列。英文名称按基团首字母的字顺先后列出。英文名称按基团首字母的字顺先后列出。 4-丙基丙基-8-异丙基十一烷异丙基十一烷 单原子取代基：按原子序数大小排

20、列，原子序数大则次序单原子取代基：按原子序数大小排列，原子序数大则次序大，原子序数小则次序小，同位素中质量高则次序大。大，原子序数小则次序小，同位素中质量高则次序大。次次序大的基序大的基团称团称次序规则：次序规则：I Br Cl F D H OHNO2Cl-COOH-CH2CH2CH3 CHCH3CH3CH2ClCHF2 多原子取代基：首先比较与主链相连取代基的多原子取代基：首先比较与主链相连取代基的第一个原子第一个原子的的原子序数，原子序数大次序大；若第一个原子的原子序数相同，则原子序数，原子序数大次序大；若第一个原子的原子序数相同，则依次比较与之依次比较与之“次第相连次第相连”的其它原子，

21、原子序数大次序大。的其它原子，原子序数大次序大。C CH C(CH3)3CH CH2 取代基为不饱和基团：可分解为连有两个或三个相同的原子。取代基为不饱和基团：可分解为连有两个或三个相同的原子。 CCH(C)(C)(C)(C)(C)CCH3CH3CH3CHCHH(C)C,C,CC,C,HC,C,CH,H,HC,C,H 若支链比较复杂：则从与主链相连的碳原子开始将最长的支链若支链比较复杂：则从与主链相连的碳原子开始将最长的支链碳原子用碳原子用1、2 依次编号，并将取代基名称连同支链名写在括依次编号，并将取代基名称连同支链名写在括号内，或用带撇的数字来标明支链中碳原子的位置。号内，或用带撇的数字来

22、标明支链中碳原子的位置。2-甲基甲基 -5-（1，1-二甲基丙基）癸烷二甲基丙基）癸烷2-甲基甲基 -5-1 ，1 -二甲基丙基癸烷二甲基丙基癸烷CH3CHCH2CH2CHCH2CH2CH2CH2CH3CH3CCH3H3CCH2CH31321 2 3 4 5 6 7 8 9 10CH3CH2CH CH2CH2CH3CH2CH2CH3 4 3 2 1 5 6 74-乙 基 庚 烷十六个字十六个字：最长碳链，最小定位，同基合并，次序规则。：最长碳链，最小定位，同基合并，次序规则。 二、二、 烷烃的命名烷烃的命名CH3CH2CH CH CH2CH2CH2CH2CH CH3CH3CH3CH310 9

23、8 7 6 5 4 3 2 1 2,7,8-三甲基癸烷三甲基癸烷 二、二、 烷烃的命名烷烃的命名CH3CH3-CH-CH2-CH-CH2-CH2-CH_CH3 CH3CH31 2 3 4 5 6 7 82，4，7-三甲基庚烷三甲基庚烷 二、二、 烷烃的命名烷烃的命名CH3CH2CH2CHCH_CHCH3CH3CH3CHCHCH3CH32，3，6-三甲基三甲基-4-丙基庚烷丙基庚烷 二、二、 烷烃的命名烷烃的命名CH3CCCH3CH3CH2CH3CH3CH32，2，3，3-四甲基戊烷四甲基戊烷 二、二、 烷烃的命名烷烃的命名(CH3)3CCH2(C2H5)C(CH3)22，2，4，4-四甲基己烷

24、四甲基己烷 二、二、 烷烃的命名烷烃的命名三、三、 烷烃的结构烷烃的结构（一）甲烷的（一）甲烷的分子分子结构结构（二）其它烷烃的分子结构（二）其它烷烃的分子结构（一）甲烷的（一）甲烷的分子分子结构结构1、甲烷的构造式、甲烷的构造式CHHHHCH4 2 2、甲烷的甲烷的立体构型立体构型契型式契型式凯库勒（凯库勒（Kekule）模型）模型 0.109nm109.5oC CH HH HH HH H三、三、 烷烃的结构烷烃的结构1 1）碳的）碳的spsp3 3杂化和杂化和四面体概念四面体概念 3、甲烷四面体结构的理论解释、甲烷四面体结构的理论解释2s2px2py2pz2s2px2py2pz激发杂化sp

25、3sp32s2p四个 的空间分布sp3sp3形成四个新的、等同的形成四个新的、等同的spsp3 3杂化轨道杂化轨道2）甲烷分子的形成和）甲烷分子的形成和键键 成键电子云沿键轴呈圆柱型对称分布的共价键叫成键电子云沿键轴呈圆柱型对称分布的共价键叫键。键。 00000000000000000000000000000000000000000 键键可以饶键轴可以饶键轴“自由自由”旋转；键能大，键比较牢固。旋转；键能大，键比较牢固。 （1）甲烷（其它烷烃）是非极性分子）甲烷（其它烷烃）是非极性分子物理性质物理性质 （2）甲烷（其它烷烃）的化学性质）甲烷（其它烷烃）的化学性质很稳定很稳定练习：下列分子中极性

26、为零的是（练习：下列分子中极性为零的是（ ）？）？A. 一氯甲烷一氯甲烷 B. 二氯甲烷二氯甲烷C、三氯甲烷、三氯甲烷 D. 四氯化碳四氯化碳D三、三、 烷烃的结构烷烃的结构（二）其它烷烃的结构（二）其它烷烃的结构 其它烷烃分子中的碳原子也都以其它烷烃分子中的碳原子也都以sp3杂化轨道与别的原子形成杂化轨道与别的原子形成键，因此都具有四面体的结构。如键，因此都具有四面体的结构。如乙烷的结构乙烷的结构见见P31图图2-4.三、三、 烷烃的结构烷烃的结构四、四、 烷烃的性质烷烃的性质（一）（一） 烷烃的物理性质烷烃的物理性质（二）（二） 烷烃的化学性质烷烃的化学性质2、 沸点沸点: 直链烷烃直链烷

27、烃:沸点随着相对分子质量的增加而升高沸点随着相对分子质量的增加而升高 。C1-C4gas，C5 - C17liquid, C17 以上以上solid. 1、 物质状态：物质状态：（一）（一） 烷烃的物理性质烷烃的物理性质 同分异构体同分异构体: :支链烷烃的沸点比直链烷烃的沸点低，支链越多，支链烷烃的沸点比直链烷烃的沸点低，支链越多，沸点越低。沸点越低。 b.p 36.1oC 25oC 9oC 己烷己烷 2-甲基戊烷甲基戊烷 庚烷庚烷 3-甲基庚烷甲基庚烷 辛烷中沸点最辛烷中沸点最高的是高的是 最低的是最低的是 。 0000000000000000000000000000 3、 熔点熔点 直链

28、烷烃直链烷烃:熔点也随相对分子质量的增加而升高，但碳原子为熔点也随相对分子质量的增加而升高，但碳原子为偶数烷烃的熔点比奇数升高得快一些，因此形成两条熔点曲线，偶偶数烷烃的熔点比奇数升高得快一些，因此形成两条熔点曲线，偶数在上（偶数碳烷烃的晶格排列紧密）数在上（偶数碳烷烃的晶格排列紧密） ，奇数在下，奇数在下。m.p -129.7oC -159.9oC -16.6oC 2，2，3，3- -四甲基丁烷四甲基丁烷 辛烷辛烷 2- -甲基庚烷熔点得高低甲基庚烷熔点得高低顺序顺序 000000000000000000000000000000000000000000000 同分异构体同分异构体:支链烷烃的

29、熔点比直链烷烃的沸点低，但高度对称支链烷烃的熔点比直链烷烃的沸点低，但高度对称的烷烃除外（它们的熔点则比含同数碳原子的直链烷烃还高），如的烷烃除外（它们的熔点则比含同数碳原子的直链烷烃还高），如甲烷的熔点比丙烷高，新戊烷的甲烷的熔点比丙烷高，新戊烷的熔点比正戊烷高，熔点比正戊烷高，2,2,3,3,-四甲四甲基丁烷的熔点比正辛烷高基丁烷的熔点比正辛烷高。0000000000000000000000000000000000 4、密度：、密度： 由于烷烃分子间的作用力很弱，排列疏松，单位体由于烷烃分子间的作用力很弱，排列疏松，单位体积内所容纳的分子数少，因此密度较低。积内所容纳的分子数少，因此密度较

30、低。直链烷烃的密度，随相对直链烷烃的密度，随相对分子质量的增加逐渐升高到分子质量的增加逐渐升高到0.78g/ml，比水轻；，比水轻；同分异构体中同分异构体中支链支链烷烃的密度比直链烷烃烷烃密度低，支链越多，密度越低。烷烃的密度比直链烷烃烷烃密度低，支链越多，密度越低。 5、溶解性：、溶解性：烷烃是非极性分子，又不能与水形成氢键，根据烷烃是非极性分子，又不能与水形成氢键，根据相似互溶的经验规律，相似互溶的经验规律，烷烃不溶于水、醇等极性溶剂，但能溶解于烷烃不溶于水、醇等极性溶剂，但能溶解于如苯、乙醚和氯仿等非极性有机溶剂。如苯、乙醚和氯仿等非极性有机溶剂。2、卤代反应、卤代反应1、氧化反应氧化反

31、应（二）（二） 烷烃的化学性质烷烃的化学性质1）燃烧（彻底氧化）燃烧（彻底氧化）： 1、氧化反应、氧化反应CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O + Q点燃瓦斯爆炸瓦斯爆炸: :当甲烷达到，当甲烷达到，而氧气浓度在以上时，遇有火而氧气浓度在以上时，遇有火源立即会发生爆炸源立即会发生爆炸. . C6H14 + 9 O26CO2 + 7H2O + 4138KJ/mol12液化石油气：液化石油气： C3（丙烷）（丙烷）-C4（丁烷）（丁烷）汽油：汽油：C5-C8煤油：煤油：C11-C17柴油：柴油：C12-C19 液体石蜡：液体石蜡：C16-C20正构烷烃正构烷烃 石蜡：石蜡：C25-C35直链烷

32、烃直链烷烃 （二）（二） 烷烃的化学性质烷烃的化学性质 2）部分氧化：）部分氧化：四、四、 烷烃的化学性质烷烃的化学性质CH4 + O2HCHO + H2ONO600 0CR-CH2-CH2-R/ + O2RCOOH + R/COOH + 其他羧酸MnO2107-110 0CCH4+H2O(g) CO+3H2Ni850oC合成气，可由合成气，可由于尿素的合成于尿素的合成 石油化工石油化工：以石油和天然气为原料，生产石油产品和石油化工以石油和天然气为原料，生产石油产品和石油化工产品的加工工业。产品的加工工业。 2、卤代反应：卤代反应：CH4 + Cl2CH3Cl + HCl光CH3Cl + Cl

33、2光CH2Cl2 + HClCH2Cl2 + Cl2光CHCl3 + Cl2光CHCl3 + HClCCl4 + HCl四、四、 烷烃的化学性质烷烃的化学性质 1）烷烃的卤代反应较难停留在一元阶段：）烷烃的卤代反应较难停留在一元阶段：一氯甲烷一氯甲烷还会继还会继续发生氯化反应，生成续发生氯化反应，生成二氯甲烷二氯甲烷、三氯甲烷三氯甲烷和和四氯化碳四氯化碳混合物。混合物。若控制一定的反应条件和原料的用量比，可得其中一种氯代烷为若控制一定的反应条件和原料的用量比，可得其中一种氯代烷为主要的产物。主要的产物。 甲烷甲烷 ：氯气：氯气 = 10 ：1 （400450时）时）CH3Cl占占98% = 1

34、 ：4 （400时）主要为时）主要为CCl4四、四、 烷烃的化学性质烷烃的化学性质 2）反应机理：描述反应由反应物到产物所经历的全部过程）反应机理：描述反应由反应物到产物所经历的全部过程(亦亦称反应历程、反应机制）。称反应历程、反应机制）。 链增长链增长 链引发链引发 Ea=16.7kJ/mol Ea=16.7kJ/molEa=6.3kJ/molEa=6.3kJ/mol链终止链终止Ea=0 kJ/molEa=0 kJ/mol h hv vC Cl l2 2o or r2 2 C Cl lC Cl l+ +C CH H4 4C CH H3 3 + + H HC Cl lC CH H3 3+ +

35、C CH H3 3C Cl l + + C Cl lCl2C Cl l+ +C Cl lC Cl l2 2+ +C CH H4 4+ +C Cl l2 2C CH H3 3C Cl lHCl四、四、 烷烃的化学性质烷烃的化学性质自由基取代反应自由基取代反应 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ClCH3ClHClCH3Reaction Coordinate (progress)Energy#CH 4 + Cl+CH3ClCl#ClHCH3+16.76.3四、四、 烷烃的化学性质烷烃的化学性质 甲烷卤代反应甲烷卤代反应历程：历程： 自由基取代反应自由基取代反应的特点：的特点：

36、 链反应或连锁反应的特点：链反应或连锁反应的特点： 自由基取代反应自由基取代反应。反应一般在光照、高温。反应一般在光照、高温或或引发剂存在下，于气相中进行。下，于气相中进行。0000000000000000000000000000 链反应或连锁反应链反应或连锁反应。即在链增长步骤。即在链增长步骤中，每一步都消耗一个活性质点，并为下一步提供一个活性质点，中，每一步都消耗一个活性质点，并为下一步提供一个活性质点，使反应得以继续进行，像一环扣一环的锁链一样，直到一个活性质使反应得以继续进行，像一环扣一环的锁链一样，直到一个活性质点与另一个活性质点（或其它杂质）相互碰撞而失去活性为止。点与另一个活性质

37、点（或其它杂质）相互碰撞而失去活性为止。0000 链的引发、链的增长和链的终三个链的引发、链的增长和链的终三个步骤步骤。0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000结论：结论：四、四、 烷烃的化学性质烷烃的化学性质 3）X2的相对活性和的相对活性和选择性选择性： F F2 2 （ ClCl2 2 Br Br2 2 ） I I2 2 C CH H4 4C CH H3 3 + + H HX XF F + +4 4. .2 2C Cl l + +

38、1 16 6. .7 7B Br r + +7 75 5. .3 3I I + +1 14 41 1 E Ea a( (k kJ J/ /m mo ol l) )+ + X X四、四、 烷烃的化学性质烷烃的化学性质4）卤代反应的取向：卤代反应的取向： CH3CH2CH3 + Cl2hv25oCCH3CH2CH2Cl + CH3CHCH3Cl45% 55%CH3CHCH3 + Cl2CH3hv25oCCH3CHCH2Cl + CH3CCH3CH3ClCH364% 36%氢的活性顺序：氢的活性顺序：3H 2H 1H 四、四、 烷烃的化学性质烷烃的化学性质形成自由基所需能量：形成自由基所需能量： 3

39、 R 2 R 1 R CH3自由基的稳定性顺序：自由基的稳定性顺序： 3 R 2 R 1 R CH3CH3CH2CH2HCH3CH2CH2 + H CH3CHHCH3CH3CH + HCH3CH3CCH3CH3HCH3C + H CH3CH3+410+397.5+389.1Ed(kJ/mol四、四、 烷烃的化学性质烷烃的化学性质B Br rC CH H3 3C CH H3 3C CH H3 3C CC CH H3 3 + + C CH H3 3C CH HC CH H2 2B Br rB Br r2 2o oh hv v, ,1 12 27 7 C CC CH H3 3C CH H3 3C C

40、H HC CH H3 3 9 97 7% % 3 3% %氯比溴活泼，溴比氯比溴活泼，溴比氯有更高的区域选氯有更高的区域选择性，取代产物单择性，取代产物单一，可用溴代烃的一，可用溴代烃的制备制备*影响卤代产物异构体相对产率的主影响卤代产物异构体相对产率的主要因素：要因素：概率因素、概率因素、H原子的反应活原子的反应活性、性、X原子的反应活性。原子的反应活性。CH3CHCH3 + Cl2CH3hv25oCCH3CHCH2Cl + CH3CCH3CH3ClCH364% 36% 举例：举例：CH3CH2CH2CH3500oCCH3CH2 CH3CH2CH2 + CH3+ CH2CH3、裂化反应：、裂

41、化反应： 在一定条件下将相对分子质量较大、沸点较高在一定条件下将相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程。的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程。CH3CH2 CH3CH2CH2 + CH3+ CH2CH3CH3CH3 + CH2CH2CH3CHCH2 + CH4裂反应的类型：裂反应的类型： 通常在通常在5MPa及及600温度下使重油或渣油发生裂化温度下使重油或渣油发生裂化反应，转变为裂化气、汽油反应，转变为裂化气、汽油(裂化汽油）和柴油等轻质产品的过程。裂化汽油）和柴油等轻质产品的过程。主要目的是提高汽油的产量。主要目的是提高汽油的产量。 在适当的催化

42、剂（硅酸铝在适当的催化剂（硅酸铝 ）和较低的温度（）和较低的温度（450500 ）、常压下进行的裂化反应。催化裂化反应是一个极复）、常压下进行的裂化反应。催化裂化反应是一个极复杂的反应过程，碳链断裂的同时还伴有异构化、芳构化、脱氢等反杂的反应过程，碳链断裂的同时还伴有异构化、芳构化、脱氢等反应，产物中含有相当数量的烯烃、芳香烃和带支链的烷烃，这些成应，产物中含有相当数量的烯烃、芳香烃和带支链的烷烃，这些成分都具有较高的辛烷值。所以石油的催化裂化不仅大大增加了汽油分都具有较高的辛烷值。所以石油的催化裂化不仅大大增加了汽油的产量，而且提高了汽油的质量。的产量，而且提高了汽油的质量。 在更高温度下（

43、在更高温度下（700），使石油分馏产品（包括石），使石油分馏产品（包括石油气）中的烃分子断裂成低级的烃类化合物（三烯：乙烯、丙烯、油气）中的烃分子断裂成低级的烃类化合物（三烯：乙烯、丙烯、丁二烯；三苯：苯、甲苯、二甲苯；一炔：乙炔；一萘：萘丁二烯；三苯：苯、甲苯、二甲苯；一炔：乙炔；一萘：萘8种基种基本有机化工原料）的过程叫裂解。裂解是一种更深度的裂化本有机化工原料）的过程叫裂解。裂解是一种更深度的裂化 。催化裂化催化裂化：裂解裂解：热裂化热裂化：石油二次加工石油二次加工2CH4 HC CH +3H215000CCH4 C+3H212000C4、异构化：、异构化：CH3CH2CH2CH3CH3

44、CHCH3CH3AlCl3,HCl90-950C,1-2MPa化合物从一个结构转变成另一个结构的反应，叫化合物从一个结构转变成另一个结构的反应，叫异构化反应，提高汽油的品质。因为含有支链的异构化反应，提高汽油的品质。因为含有支链的烷烃烯烃级某些芳烃具有较好的抗震性。烷烃烯烃级某些芳烃具有较好的抗震性。五、五、 烷烃的天然来源烷烃的天然来源 1、天然气、天然气: :主要成分为低级烷烃（主要成分为低级烷烃（ 75甲烷，甲烷，15乙烷，乙烷，5丙烷，丙烷，5%其它较高级的烷烃）的混合物。其它较高级的烷烃）的混合物。 2、石油：主要成分是各种烃类、石油：主要成分是各种烃类(烷烃、环烷烃和芳香烃等烷烃、

45、环烷烃和芳香烃等)的的复杂混合物。经常减压分馏可得复杂混合物。经常减压分馏可得C5-C6石油醚、石油醚、C5-C8汽油、汽油、C11-C17煤油、煤油、 C12-C19柴油、柴油、 C25-C35石蜡等。石蜡等。000常压加热炉常压加热炉减压加热炉减压加热炉常压蒸馏塔常压蒸馏塔减压蒸馏塔减压蒸馏塔原油原油重油重油轻柴油轻柴油重柴油重柴油煤油煤油汽油汽油(直馏直馏)石油气石油气轻润滑油轻润滑油中润滑油中润滑油重润滑油重润滑油渣油渣油石油一次加工示意图石油一次加工示意图第二节第二节 环环 烷烷 烃烃一、一、 环烷烃的分类和命名环烷烃的分类和命名二、二、 环烷烃的结构环烷烃的结构三、三、 环己烷及其

46、衍生物的构象环己烷及其衍生物的构象四、四、 环烷烃的性质环烷烃的性质脂环烃：脂环烃： 由碳原子相互连接成环，性质与开链烃相似的碳氢化由碳原子相互连接成环，性质与开链烃相似的碳氢化合物。合物。（一）（一）脂环烃的脂环烃的分类分类1、根据环上碳原子的饱和程度、根据环上碳原子的饱和程度饱和饱和脂环烃脂环烃-环烷烃环烷烃 CnH2n不饱和脂环烃不饱和脂环烃- 环烯烃环烯烃 环炔烃环炔烃脂环烃脂环烃一、一、 脂环烃的分类和命名脂环烃的分类和命名2、根据环的数目、根据环的数目单环单环双环双环多环多环脂环烃脂环烃一、一、 脂环烃的分类和命名脂环烃的分类和命名3、根据环与环的连接方式、根据环与环的连接方式螺环

47、螺环桥环桥环脂环烃脂环烃4、根据环的大小、根据环的大小小环小环:（ C3C4）普环普环:（ C5C7 ）中环中环:（ C8C12）大环大环 :（ C12 ）脂环烃脂环烃一、一、 脂环烃的分类和命名脂环烃的分类和命名 3）定名称：）定名称：某位某位某基环某烷（烯、炔）某基环某烷（烯、炔） 或或 某位某位环某基某环某基某烷（烯、炔）烷（烯、炔） 。1、选主链（母体）：、选主链（母体）： （1）环作母体，支链作取代基。按成环碳原子数目称为）环作母体，支链作取代基。按成环碳原子数目称为环某烷环某烷(烯、炔烯、炔）。）。 （2）长链作母体，环作取代基。按母体的碳原子数目称为某烷）长链作母体，环作取代基。

48、按母体的碳原子数目称为某烷(烯、炔）。烯、炔）。 2）编号码：以取代基所在环的位置）编号码：以取代基所在环的位置号码最小号码最小为原则；为原则；一、一、 脂环烃的分类和命名脂环烃的分类和命名1-甲基甲基-3-乙基乙基3-甲基甲基-4-环丁基环丁基132环己烷环己烷庚烷庚烷 （二）脂环烃的命名（二）脂环烃的命名CH3CH3CH2CH31,1-二甲基二甲基-4-乙基环己烷乙基环己烷2-甲基甲基-3-环丙基庚烷环丙基庚烷HCH3H3CHHCH3H3CH顺顺-1, 4-二甲基环己烷二甲基环己烷反反-1, 4-二甲基环己烷二甲基环己烷CH3CH3H CH3 H3C H桥头碳原子：两环共用的碳原子桥头碳原

49、子：两环共用的碳原子桥：两个桥头碳原子之间的碳链或一个键桥：两个桥头碳原子之间的碳链或一个键2、桥环烃的命名、桥环烃的命名 （3 3）定名称：）定名称：把不饱和键的位次写在把不饱和键的位次写在“某烯（炔）某烯（炔）”名称之前名称之前，取代基的表示方法跟烷烃相同，取代基的表示方法跟烷烃相同 。 （1 1）选主链（母体）：环作母体，支链作取代基。按成环碳原）选主链（母体）：环作母体，支链作取代基。按成环碳原子数称为二环子数称为二环 x x. .x x.x .x 某烷某烷( (烯、炔）。方括中表明环内除烯、炔）。方括中表明环内除桥头碳桥头碳原子原子外外各各“桥桥”所含碳原子数目所含碳原子数目, 从大

50、到小排列，之间用圆点分开从大到小排列，之间用圆点分开 （2 2）编号码：从离取代基最近的一个）编号码：从离取代基最近的一个“桥头桥头”碳原子（起始碳原子（起始“桥头桥头” ” ）开始，沿）开始，沿最长最长的的“桥桥”编到另一个编到另一个“桥头桥头”碳原子，再碳原子，再沿沿次长次长的的“桥桥”编回到起始编回到起始“桥头桥头”，最后最后沿最短的沿最短的“桥桥”编完桥编完桥环碳原子；环碳原子；二环二环 3.2.1 辛烷辛烷桥头碳桥头碳桥桥桥(3)(1)(2)123456782-甲基甲基12345672,7,7-三甲基二环三甲基二环2.2.1 庚烷庚烷 二环二环4.2.0-2-辛烯辛烯3，7，7-三甲

51、基二环三甲基二环4.1.0庚烷庚烷1234567俗称十氢化萘俗称十氢化萘二环二环4.4.0癸烷癸烷876543212）螺环烃）螺环烃 螺原子：两个碳环共用的碳原子螺原子：两个碳环共用的碳原子3）定名称：把不饱和键的位次写在）定名称：把不饱和键的位次写在“某烯（炔）某烯（炔）”名称之前名称之前，取代基的表示方法跟烷烃相同，取代基的表示方法跟烷烃相同 。 （1）选母体：）选母体：环作母体，支链作取代基。按成环碳原子数目称为环作母体，支链作取代基。按成环碳原子数目称为 x. x.x x 某烷某烷( (烯、炔）。（烯、炔）。（连接于螺原子的两个环的连接于螺原子的两个环的碳原子数碳原子数(不含螺原子不含

52、螺原子), （2）编号码：从小环）编号码：从小环与螺原子相与螺原子相的碳原子开始，沿小环编的碳原子开始，沿小环编到螺原子，再编完大环。到螺原子，再编完大环。（螺螺3 .4 辛烷辛烷CH2CCH2CH2CH2CH2CH2CH3CH123456785-甲基甲基2,6-二甲基二甲基螺螺4.5癸烷癸烷1123456789123456789101-甲基甲基-3-乙基螺【乙基螺【3.5】壬烷】壬烷二、二、 环烷烃的结构环烷烃的结构C3H6105.5 1 1、角张力、角张力：键角键角 C-C-C 为为105.5，键角偏离正常键角而键角偏离正常键角而引起的张力。引起的张力。2 2、C-C键：键：弯键弯键 根据

53、结构与性能的关系，环根据结构与性能的关系，环丙烷的化学性质活泼，容易开环丙烷的化学性质活泼，容易开环加成。加成。C4H81 1、角张力：、角张力： C-C-CC-C-C键角为键角为111.5111.5，角张力比环丙烷小，角张力比环丙烷小；2 2、C-C键：键：弯键，弯键，但但弯曲弯曲程度程度比环丙烷小。比环丙烷小。 根据结构与性能的关系，根据结构与性能的关系，环丁烷比环丙烷稳定：但仍属环丁烷比环丙烷稳定：但仍属于不稳定体系，容易发生的反于不稳定体系，容易发生的反应仍开环反应，但条件比环丙应仍开环反应，但条件比环丙烷要高。烷要高。C5H101 1、角张力：、角张力：非常小，非常小， C-C-C键角键角为108；2 2、C-C键：键：接近正常的接近正常的C-C键键 根据结构与性能的关系，环戊根据结构与性能的关系，环戊烷属于稳定体系，容易发生的反应烷属于稳定体系，容易发生的反应是类似烷烃的光卤代或热卤代反应是类似烷烃的光卤代或热卤代反应C6H121 1、角张力：、角张力：为零，为零， C-C-C键角为键角为109.5 ；2 2、扭转张力：、扭转张力：C-C键：是正常的键：是正常的C-C键。键。 根据结构与性能的关系，环己根据结构与性能的关系，环己烷属于稳定体系，容易发生的反应烷属于稳定体系，容易发生的反应是类似烷烃的光卤代或热卤代反应是类似烷烃的光卤代