《饱和烃烷烃》PPT课件-(2)

1、第二章饱和烃（烷烃）第二章饱和烃（烷烃） 3 .掌握烷烃的性质，特别是自由基反应掌握烷烃的性质，特别是自由基反应的基本历程；的基本历程；目的要求：目的要求：1 .掌握烷烃的同分异构及其系统命名法；掌握烷烃的同分异构及其系统命名法； 2 .掌握烷烃的结构特点，了解乙烷和丁掌握烷烃的结构特点，了解乙烷和丁烷的构象；烷的构象；4.了解烷烃的来源及用途。了解烷烃的来源及用途。烃的分类：烃的分类： 烃脂肪烃（开链烃） 环烃（闭链烃）饱和烃 烷烃不饱和烃烯烃炔烃二烯烃脂环烃芳香烃不饱和脂环烃单环芳烃多环芳烃稠环芳烃饱和脂环烃环烯烃环炔烃1.定义定义：2.1烷烃的通式、同分异构烷烃的通式、同分异构 在分子中

2、，碳原子间以单键结合成在分子中，碳原子间以单键结合成链状，碳原子剩余的价键全部跟氢原子结合链状，碳原子剩余的价键全部跟氢原子结合（被（被H所饱和），这样的烃叫做烷烃。所饱和），这样的烃叫做烷烃。2.通式通式： CnH2n+2 （ 1）3.同分异构同分异构： 凡是分子式相同，而结构不同的化凡是分子式相同，而结构不同的化合物叫同分异构体合物叫同分异构体，这种现象称同分异构现象。，这种现象称同分异构现象。 在同分异构体中，如果结构的不同是由于在同分异构体中，如果结构的不同是由于分子中各原子的连结次序和连结方式（即构造）分子中各原子的连结次序和连结方式（即构造）不同而引起的，这种异构体又叫构造异构体。

3、不同而引起的，这种异构体又叫构造异构体。如：如： （骨架异构或碳链异构）（骨架异构或碳链异构） （位置异构和官能团异构（位置异构和官能团异构 ）CH3CH2CH2CH3与CH3CHCH3的连结次序不同CH3CH2CHCH2CH3与 CH3CHCHCH3CH2CHCHCH2与 CH3CCCH3连结方式不同同系物同系物：4.同系列同系列：凡是具有相同的通式，在组成上相凡是具有相同的通式，在组成上相差一个或多个差一个或多个CH2，且结构和化学性质相似，且结构和化学性质相似，物理性质随着物理性质随着C原子数目的增加而有规律变化原子数目的增加而有规律变化的一系列化合物称为同系列。的一系列化合物称为同系列

4、。同系列中的各化合物互称为同系列。同系列中的各化合物互称为同系列。系差系差：同系列中，相邻的两个分子式的差值同系列中，相邻的两个分子式的差值（CH2）称为系差。）称为系差。5.碳、氢原子的分类：碳、氢原子的分类：伯碳：伯碳：仲碳：仲碳：叔碳：叔碳：季碳：季碳：与一个碳原子直接相连的碳，也称为与一个碳原子直接相连的碳，也称为第一碳原子或第一碳原子或1（一级）碳，（一级）碳，与二个碳原子直接相连的碳，也称为与二个碳原子直接相连的碳，也称为第二碳原子或第二碳原子或2（二级）碳，（二级）碳，与三个碳原子直接相连的碳，也称为与三个碳原子直接相连的碳，也称为第三碳原子或第三碳原子或3（三级）碳，（三级）碳

5、，与四个碳原子直接相连的碳，也称为与四个碳原子直接相连的碳，也称为第四碳原子或第四碳原子或4（四级）碳，（四级）碳，与伯、仲、叔碳原子相连的氢原与伯、仲、叔碳原子相连的氢原子分别称为伯、仲、叔氢原子或子分别称为伯、仲、叔氢原子或1H、2H、3H伯、仲、叔氢：伯、仲、叔氢：例子：例子：直链烷烃去掉一个伯氢所得的烷基叫正烷直链烷烃去掉一个伯氢所得的烷基叫正烷基，常用基，常用“n”(normal)代表代表“正正”；去掉一；去掉一个仲氢所得的烷基叫仲烷基，常用个仲氢所得的烷基叫仲烷基，常用“sec”(secondary)代表；代表； 6.烷基烷基：烷烃去掉一个（或几个）氢原子后的烷烃去掉一个（或几个）

6、氢原子后的原子团叫做烷基，常用原子团叫做烷基，常用R表示。表示。CH3CCH2CHCH3CH3CH3CH34o1o1o1o1o1o3o2o烷烃去掉一个叔氢后所得的烷基叫叔烷基，可烷烃去掉一个叔氢后所得的烷基叫叔烷基，可用用“t”或或“tert”(tertiary)表示；表示；型的烷基叫异烷基，型的烷基叫异烷基，“异异”字字有时也用有时也用“iso”(isomeric)代代表；表；2.2烷烃的命名烷烃的命名1.习惯命名法习惯命名法： 把一系列烷烃用正、异、新区把一系列烷烃用正、异、新区分开。分开。CH3CH(CH2)nCH32. 衍生物命名法衍生物命名法：把烷烃看作是甲烷的衍生把烷烃看作是甲烷的

7、衍生物来命名，但对复杂的烷烃不适用。物来命名，但对复杂的烷烃不适用。3. 系统命名法系统命名法： 是是Imtermational Union of Pure and Applied Chemistry（简称（简称IUPAC）制）制定的，国际通用。定的，国际通用。 按碳原子数命名，十以内按碳原子数命名，十以内的用天干（甲、乙、丙、丁、戊、已、庚、辛、的用天干（甲、乙、丙、丁、戊、已、庚、辛、壬、癸），十以上的直接用中文数字。壬、癸），十以上的直接用中文数字。.直链烷烃的命名直链烷烃的命名：.带支链烷烃的命名带支链烷烃的命名： 按下列步骤按下列步骤.选主链选主链：.编号编号：.取代基处理取代基处理

8、：从最靠近取代基的一端开始用阿拉伯数从最靠近取代基的一端开始用阿拉伯数字给主链字给主链C原子编号，以确定取代基的位次，要原子编号，以确定取代基的位次，要使编号总和最小。使编号总和最小。 连同位次，按由简单到复杂，将连同位次，按由简单到复杂，将取代基的名称写在母体名称前，注意位置和名称取代基的名称写在母体名称前，注意位置和名称之间要用一短划线隔开。取代基相同者要合并之间要用一短划线隔开。取代基相同者要合并（个数用中文数字二、三等），注意位次不能合（个数用中文数字二、三等），注意位次不能合并，位次数字间用逗号隔开。并，位次数字间用逗号隔开。选连续最长、含取代基最多的碳链选连续最长、含取代基最多的碳

9、链做主链，作为烷烃命名的母体。做主链，作为烷烃命名的母体。 即：选主链，作母体，定某烷；即：选主链，作母体，定某烷；选起点，定编号，定支位；选起点，定编号，定支位；支名前，母名后；支名前，母名后；支名同，要合并；支名异，简在前。支名同，要合并；支名异，简在前。 如：如： 2,5,5,6四甲基四甲基4,6二乙基辛烷二乙基辛烷 12345678CH3CHCCHCH2CH3CH3CH3CH2CHCH3C2H5C2H5CH33甲基戊烷甲基戊烷2,4二甲基戊烷二甲基戊烷3甲基十一烷甲基十一烷练习：下列化合物的系统命名法中练习：下列化合物的系统命名法中哪些应予以改正：哪些应予以改正：CH3CHCH2CH3

10、CH2CH32乙基丁烷CH3CH CH2CH CH32,42甲基戊烷CH3CH3CH3CH2CH(CH2)7CH33甲基11烷CH34 ,4二甲基庚烷二甲基庚烷4甲基甲基5乙基辛烷乙基辛烷4异丙基庚烷异丙基庚烷CH3CH2CH2CCH2CH2CH34二甲基庚烷CH3CH3CH3CH2CH2CHCH2CH2CH34丙基庚烷CHCH3CH3CH3CH2CH2CHCHCH2CH2CH35甲基4乙基辛烷CH3CH2CH3. SP3杂化激发2S2Px2Py2PzSP3杂化2Px2Py2Pz2S基态激发态2.3烷烃的结构烷烃的结构 结构特点：结构特点： CH2.CC1.头头交盖3.可沿键轴自由旋转C：sp

11、3杂化杂化共性：1.键能较大，结合牢固，难断裂2.极性弱，若断裂为均裂性质稳定发生自由基反应有无穷种构象109.5OHHHHHHHHHHHHHHHHHH楔形式 透视式 纽曼式 乙烷交叉式构象的表示方法：乙烷交叉式构象的表示方法： 乙烷重叠式构象的表示方法：乙烷重叠式构象的表示方法：HHHHHHHHHHHHHHHHHH楔形式 透视式 纽曼式 键键: 沿着轨道对称轴方向发生轨道重叠而形成沿着轨道对称轴方向发生轨道重叠而形成的共价键，其电子云分布具有圆柱形的轴对称，的共价键，其电子云分布具有圆柱形的轴对称，长轴在两个原子核的联接线上，这样的共价键长轴在两个原子核的联接线上，这样的共价键叫做叫做键。键

12、。2.4烷烃的构象烷烃的构象 由于原子或原子团围由于原子或原子团围绕单键键轴旋转，而引起的分子中各原子或原绕单键键轴旋转，而引起的分子中各原子或原子团在空间的不同排布方式称为构象。子团在空间的不同排布方式称为构象。1.乙烷的构象：乙烷的构象：构象（构象（conformation）：）：.典型的构象只有有限的几种（乙烷的为交叉典型的构象只有有限的几种（乙烷的为交叉式式(antiperiplanar)和重叠式和重叠式(synperiplanar) ）。）。 .乙烷的构象有无限多种；乙烷的构象有无限多种；视图视图下内容下内容 HHHHHH HHHHHH HHHHHHHHHHHH60o60oHHHHH

13、H60o60oHHHHHH60o60oHHHHHH交叉式重叠式交叉式交叉式交叉式重叠式重叠式06012018024030036001能量旋转角度OOOOOOOHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH12.6kJ / mol返回返回.各种构象的存在几率不同。各种构象的存在几率不同。 2. .正丁烷的构象正丁烷的构象H3CH3CCH3H3CCH3H3CCH3CH3H3CCH3CH3CH3CH3CH3HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH60o60o60o60o60o60o反位交叉部分重叠顺位交叉全重叠顺位交叉部分重叠反位交叉（几乎不存在

14、）（几乎不存在）构象的稳定性比较构象的稳定性比较 ：反位交叉式反位交叉式 顺位顺位交叉式交叉式 部分重叠式部分重叠式 全重叠式全重叠式脂肪族化合物的构象都与乙烷及正丁脂肪族化合物的构象都与乙烷及正丁烷的构象相当，占优势的构象为反位交叉烷的构象相当，占优势的构象为反位交叉式，即分子中两个最大的基团处于对位成式，即分子中两个最大的基团处于对位成180角的排布。角的排布。视图视图下内容下内容060120180240300360能量/kJmol-1CC旋转角度/O部分重叠式部分重叠式全重叠式对位交叉式邻位交叉式邻位交叉式对位交叉式3.3 kJ/mol13.4 kJ/mol18.8 kJ/molHHHC

15、H3HH3CHCH3HHHH3CH3CHHHHH3CCH3CH3HHHHCH3HHHHCH3CH3HHHH3CHCH3HHHHCH3返回返回2.5烷烃的物理性质烷烃的物理性质1.物质的状态：物质的状态： 烷烃的沸点都很低，并且沸点烷烃的沸点都很低，并且沸点随分子量的增加，随分子量的增加，有规则地沸点上升，越到高有规则地沸点上升，越到高级系列上升越慢。在相同碳原子数的烷烃中，级系列上升越慢。在相同碳原子数的烷烃中，直链的沸点比带支链的高，这是由于在液态下，直链的沸点比带支链的高，这是由于在液态下，直链的烃分子易于相互接近，而有侧链的烃分直链的烃分子易于相互接近，而有侧链的烃分子空间阻碍较大，不易

16、靠近。子空间阻碍较大，不易靠近。 2.沸点沸点（b.p）：常温常压下，常温常压下，C1 C4的烷烃为气的烷烃为气体；体；C5 C16的为液体；的为液体；C17以上的为固体。以上的为固体。 3.熔点（熔点（m.p）：）： 烷烃的熔点都很低，并且熔点烷烃的熔点都很低，并且熔点随分子量的增加而升高。随分子量的增加而升高。注意：注意： 含偶数碳原子的正烷烃比奇数碳原含偶数碳原子的正烷烃比奇数碳原子的熔点高。子的熔点高。对同数碳原子的烷烃来说，结构对称对同数碳原子的烷烃来说，结构对称的分子熔点高。的分子熔点高。烷烃不溶于水和其它极性较强的溶剂；烷烃不溶于水和其它极性较强的溶剂；溶于苯、乙醚和氯仿等非极性

17、溶剂。溶于苯、乙醚和氯仿等非极性溶剂。 4 .密度：密度： 烷烃的密度随着分子量的增加而逐渐烷烃的密度随着分子量的增加而逐渐增大，但都比水轻（增大，但都比水轻（液体液体1）。）。5 .溶解度：溶解度：2.6烷烃的化学性质烷烃的化学性质在一般情况下，烷烃性质稳定，与强酸、强在一般情况下，烷烃性质稳定，与强酸、强碱及常用的氧化剂、还原剂都不发生反应。但在碱及常用的氧化剂、还原剂都不发生反应。但在一定的条件下，烷烃也可以和一些试剂起反应。一定的条件下，烷烃也可以和一些试剂起反应。 1.取代：取代：有机物分子中的某些原子或原子团被其有机物分子中的某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应称为取代反

18、应。它原子或原子团所代替的反应称为取代反应。 CH4和和Cl2在黑暗中不起反应，如果在强烈的在黑暗中不起反应，如果在强烈的日光照射下，则起猛烈反应，甚至发生爆炸：日光照射下，则起猛烈反应，甚至发生爆炸：CH4 2Cl24HCl C 热量强烈日光在漫射光、热或催化剂（如在漫射光、热或催化剂（如(C2H5)4Pb）的作用下：）的作用下： 或热CH4 Cl2光CH3Cl HCl 99.8kJ/mol或热CH3Cl Cl2光CH2Cl2 HCl或热CH2Cl2 Cl2光CHCl3 HCl或热CHCl3 Cl2光CCl4 HCl反应得到的是四种产物的混合物，如果控反应得到的是四种产物的混合物，如果控制反

19、应条件，可使某一生成物为主要产物。制反应条件，可使某一生成物为主要产物。 自由基取代反应自由基取代反应 烷烃卤代反应机理：烷烃卤代反应机理：第一步：链的引发：第一步：链的引发： 第二步：链的传递（链增长）第二步：链的传递（链增长）Cl22Clh 或热H243kJ/molCH4 + ClCH3 + HClCH3 + Cl2CH3Cl + ClCH3Cl + ClCH2Cl + HClCH2Cl + Cl2CH2Cl2 + ClCH2Cl2 + ClCHCl2 + HClCHCl2 + Cl2CHCl3 + ClCHCl3 + ClCCl3 + HClCCl3 + Cl2CCl4 + Cl 第三步

20、：链的终止第三步：链的终止： Cl2ClClCH3CH3CH3CH3即：即：h 或热CH4 + Cl2CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 CH3CH3等其他烷烃的氯代反应：其他烷烃的氯代反应：光CH3CH2CH3 Cl2CH3CH2CH2Cl CH3CHCH3Cl（43%）（57%）CH3CH3CH3光CH3CHCH3 Cl2CH3CHCH2Cl CH3CCH3Cl（64%）（36%）甲烷氯代反应过程中的能量变化：甲烷氯代反应过程中的能量变化： 能量 反应进程4 kJ/mol243 kJ/molH=17 kJ/mol110 kJ/mol4 kJ/mol17 kJ/molCH3ClClClHCH3CH3 HClCH3Cl ClCl CH4Cl2O得出结论：得出结论：烷烃中氢原子的反应活泼性次序是烷烃中氢原子的反应活泼性次序是3H2H1H。 自由基的稳定性次序是：自由基的稳定性次序是：3R2R1RCH3烷烃与其它卤素的取代反应：烷烃与其它卤素的取代反应： 烷烃与氟作用烷烃与氟作用反应剧烈，生成碳和反应剧烈，生成碳和HF，无实用价值；烷烃不，无实用