中生服务第二章烷烃2课件

1.烷烃同系列、同分异构体的基本概念;2.烷烃的命名法、常见烷基的名称;3.烷烃的物理性质和化学性质;4.烷烃光卤代反应历程;5.游离基的稳定性次序;6.烷烃的制备.

第二章烷烃Chapter2Alkanes1.烷烃同系列、同分异构体的基本概念;第二章烷烃第二章烷烃(Alkane)(1)开链烃(链烃)，又叫脂肪烃.

可分为:烷烃、烯烃、二烯烃、炔烃等(2)闭链烃(环烃)

分为:脂环烃和芳香烃两类.(一)烃的定义(二)烃的分类:

分子中只含有C、H两种元素的有机化合物叫碳氢化合物，简称烃。第二章烷烃(Alkane)(1)开链烃(链烃烃开链烃闭链烃饱和烃不饱和烃脂环烃芳香烃饱和脂环烃烯烃不饱和脂环烃单环芳烃稠环芳烃二烯烃炔烃烃开链烃闭链烃饱和烃不饱和烃脂环烃芳香烃饱和脂环烃烯烃不饱和2.1烷烃的同系列及同分异构现象烷烃（饱和烃）——分子中只含C、H两种元素;

烃分子中碳原子之间以单键连接，碳原子的其余化合价完全为氢原子所饱和。通式：CnH2n+2(1)烷烃2.1烷烃的同系列及同分异构现象烷烃（饱和烃）——分子中只甲烷CH4乙烷C2H6CH3CH3丙烷C3H8CH3CH2CH3丁烷C4H10CH3CH2CH2CH3戊烷C5H12CH3CH2CH2CH2CH3分子中不含有支链的烷烃称为直链烃.名称分子式构造式的简写式甲烷CH4分子中不含有支链的烷烃称为直链烃.名称（2）烷烃的同系列同系列：在组成上相差一个或几个CH2，且结构和性质相似的一系列化合物。具有一个通式，物理性质随碳原子的增加而有规律的变化。

CH4CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH3通式：

烷烃CnH2n+2同系物：同系列中的各化合物互称为同系物。如CH4C2H6C3H8C4H10

等互称为同系物。系差：相邻的同系物在组成上的差（例如烷烃的同系差为CH2）。（2）烷烃的同系列同系列：①同分异构体——分子式相同而结构相异的化合物。（3）烷烃的同分异构现象C4H10

CH3CH2CH2CH3CH3CH3–CH–CH3①同分异构体——分子式相同而结构相异的化合物。（3）烷烃②推导简单的烷烃的异构体的基本步骤：以C6H14为例(2)写出少了一个碳原子的直链，并将该碳作为支链依次取代碳链上的各个氢原子：(3)主链缩短两个碳原子，将两个甲基或一个乙基支链取代在主链上：(1)写出最长的直链：C－C－C－C－C－Ｃ（1）Ｃ－Ｃ－Ｃ－Ｃ－ＣＣ－Ｃ－Ｃ－Ｃ－ＣＣＣ（2）（3）Ｃ－Ｃ－Ｃ－ＣＣＣ（4）Ｃ－Ｃ－Ｃ－ＣCＣ（5）ＣＣ－Ｃ－Ｃ－ＣＣ（6）与（1）相同ＣＣ－Ｃ－Ｃ－ＣＣ

（7）与（3）相同(4)把重复者剔除后补上氢原子。②推导简单的烷烃的异构体的基本步骤：以C6H14为例(2)※从丁烷开始出现同分异构现象，C4H10有两种，※在烷烃分子中随着碳原子数的增加，异构体的数目增加得很快。※烷烃同系列中，甲烷、乙烷、丙烷只有一种结合方式，没有异构现象。戊烷（C5H12）有3种，己烷（C6H14）有5种，庚烷（C7H16）有9种，辛烷（C8H18）有18种，……小结C10H22可写出75个异构体C20H42366,319个异构体※从丁烷开始出现同分异构现象，C4H10有两种，※在烷烃CH3—CH—CH3CH2CH3⑥CH3—CH2—CH2CH3①CH3—CH—CH3CH3②CH3—CH2—CH3③CH—CH3CH3CH3④CH3—CH2—CH—CH3CH3⑤A、属于同一物质的是_______________B、属于同分异构体的是______________①和②或①和④②和④或⑤和⑥思考题CH3—CH—CH3CH2CH3⑥CH3—CH2—CH2CH连有一个碳原子的称为伯碳原子，用1°表示；连有两个碳原子的称为仲碳原子，用2°表示；连有三个碳原子的称为叔碳原子，用3°表示；连有四个碳原子的称为季碳原子，用4°表示。连在伯、仲、叔碳原子上的氢分别称为伯氢、仲氢和叔氢。伯碳仲碳叔碳季碳伯氢仲氢叔氢（4）碳原子和氢原子的类型连有一个碳原子的称为伯碳原子，用1°表示；伯碳仲碳叔碳季碳伯

CH3－CH－CH2－CH2－CH3CH3

1°

2°

4°1°1°1°

1°

3°2°2°1°

1°指出各碳原子的类型想一想CH3－CH－CH2－CH2－CH3CH312.2烷烃命名有机物的命名法1、俗名2、普通命名法（习惯命名法）3、系统命名法(IUPAC)4、衍生物命名法一、普通命名法——

根据碳原子数命名：

1、十个碳以下：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸。十个碳以上：用数字十一、十二…表示。例：CH3-CH2-CH3

丙烷CH3-(CH2)10-CH3

十二烷2、碳链异构体：用“正”、“异”、“新”等字表示。（“异”、“新”只适用于少于七个碳原子的烷烃！）2.2烷烃命名有机物的命名法1、俗名一、普通命名法——根CH3CH2CH2CH2CH3

正戊烷n-戊烷正、异、新CH3—CH—CH2—CH3CH3异戊烷CH3—C—CH3CH3CH3新戊烷正（normaln-

）：

不含支链异（iso-）：分子一端带有两个甲基侧链新（neo-）：有一个季碳原子CH3CH2CH2CH2CH3正戊烷n-戊烷正、异、异丁烷异戊烷异己烷新己烷CH3—C—CH2―CH3CH3CH3异丁烷异戊烷异己烷新己烷CH3—C—CH2―CH3CH3CH1892年由欧洲9国的34位化学家组成的国际化学联合会IUC(InternationalUnionofChemistry)在日内瓦制定了一个命名法称为日内瓦命名法。1947年国际纯粹与应用化学联合会IUPAC(InternationalUnionofPureandAppliedChemistry)在日内瓦命名法的基础上加以修订形成了IUPAC命名法。二、系统命名法1892年由欧洲9国的34位化学家组成的国际化学联合烷基甲基(Methyl

)乙基(Ethyl)正丙基(n-Propyl

)烷烃去掉一个氢原子后所剩下的部分叫烷基，用R-表示。甲烷乙烷丙烷去H去H去H烷基甲基(Methyl)乙基(Ethyl)正丙基(n异丙基(isopropyl)正丁基(n-Butyl

)异丁基(iso-Butyl)仲丁基(sec-Butyl

)叔丁基(tert-Butyl)丙烷去H2CH3CHCH2CH3丁烷异丙基(isopropyl)正丁基(n-Butyl)异二价基

——亚基：

CH2亚甲基CH2CH21,2_亚乙基三价基——次基：烷基（Alkyl）CHCH3亚乙基二价基——亚基：CH2亚甲基CH2CH21,2Me—甲基；Et—乙基；Pr—丙基；i-Pr—异丙基；n-Bu—正丁基；t-Bu—叔丁基；Ar—芳基；Ph—苯基；Ac—乙酰基；R—烷基常用基团的英文简写Me—甲基；Et—如何命名?想一想如何命名？①如何选碳链？②如何编位号？③名称是什么？系统命名法基本原则为：（1）选碳链：选取最长主链作为母体,支链最多；（2）编号：取代基位次最小(按“最低系列”编号)；（3）写名称：前小后大，同基相加(按“次序规则”)（4）基的命名如何命名?想一想如何命名？①如何选碳链？系统命名法基本系统命名法：①选碳链：选择最长的碳链做主链（长）当不同碳链的碳原子数相同时，选择支链最多的一个作主链（多）系统命名法：①选碳链：选择最长的碳链做主链（长）从最接近取代基的一端开始（近）当两个不同支链离两端一样近，从简单的支链一端开始编号（简）若两个相同支链离两端一样近，而中间还有支链，则按“最低系列”编号——逐个比较取代基位置的数字，最先遇到位数较小者，定为“最低系列”（低）②编位号：②编位号：123~6789101095~843212,7,8-三甲基癸烷3,4,9-三甲基癸烷123~67③写名称：取代基，写在前，编号位，短线连。阿拉伯数字与文字之间用“－”隔开；阿拉伯数字之间用“，”隔开。相同基，合并算，不同基，按“次序规则”——较优基团后列出。7654321③写名称：76543

(1)取代基或官能团的第一个原子，其原子序数大的为“较优基团”；对于同位素，质量数大的为“较优基团”。

(2)第一个原子相同，则比较与之相连的第二个原子，依此类推。

较优基团(1)取代基或官能团的第一个原子，其原子序数大的为“烷基的命名及次序规则烷基大小的顺序（次序规则）：甲基＜乙基＜丙基＜丁基＜戊基＜己基＜异戊基＜异丁基＜异丙基

叔丁基(CH3)3C－异丙基(CH3)2CH－异丁基(CH3)2CHCH2－正丁基CH3CH2CH2CH2－正丙基CH3CH2CH2－乙基CH3CH2－

甲基CH3－仲丁基CH3CHCH2CH3烷基的命名及次序规则烷基大小的顺序（次序规则）：甲基＜乙基＜2,7-二甲基-4-乙基辛烷123456783,3,5,6-四甲基辛烷用系统命名法命名下列化合物。练习876543213,4,6,6-四甲基辛烷12345678H3H3H3H3H3H3H2HHH2H22,7-二甲基-4-乙基辛烷123456783,3,5,6-P39

习题4：下列各化合物的命名对吗？如有错误的话，试正确命名之。

练习2－乙基丁烷

②2,4－2甲基己烷①正确：3－甲基戊烷

②正确：2,4－二甲基己烷③3－甲基十二烷

④4－丙基庚烷

⑤4－二甲基辛烷⑥1,1,1－三甲基－3－甲基戊烷③正确：3－甲基十一烷

④正确：4－异丙基辛烷

⑤正确：4,4－二甲基辛烷⑥正确：2,2,4－三甲基己烷①②③④⑤⑥P39习题4：下列各化合物的命名对吗？如有错误的话，试正确优先次序：叔丁基>异丙基>异丁基>丁基>丙基>乙基>甲基想一想如何命名？?213456712345672-甲基-3-乙基-4-甲基庚烷2,4-二甲基-3-乙基庚烷

3-乙基-2,4-二甲基庚烷

3-异丙基-4-甲基-庚烷优先次序：叔丁基>异丙基>异丁基>丁基>丙基>乙基>甲基想1、直链烷烃（与普通命名法相同）；2、支链烷烃，甲烷为母体，将支链看作取代基，取代基的排列次序由小到大。三甲基甲烷三、衍生物命名法1、直链烷烃（与普通命名法相同）；三甲基甲烷三、衍生物命名法四、有机化合物的俗名和简称所谓俗名(trivialname)就是化学工作者根据化合物的来源、制法、性质或采用人名等加以命名的。仅举几例：

CH4——甲烷，沼气石油醚（Ｃ5－Ｃ9的烷烃混合物）液体石蜡（Ｃ9－Ｃ17的烷烃混合物）凡士林（Ｃ18－Ｃ22的烷烃混合物）四、有机化合物的俗名和简称所谓俗名(trivialn甲烷分子为正四面体构型。甲烷分子中，碳原子位于正四面体构的中心，四个氢原子在四面体的四个顶点上，四个C-H键长都为0.109nm，所有建角∠H-C-H都是109.5º，σ键可以饶轴旋转。2.3烷烃的结构2.3.1甲烷的结构和sp3杂化轨道1.甲烷的立体形状表示法:

①正四面体型②球棒模型③斯陶特(Stuart)模型甲烷分子为正四面体构型。甲烷分子中，碳原子C：1s22s22px12py1

↑↑↑↑sp3杂化激发、杂化↑↓↑↑2s2py2px2pz2.碳的sp3杂化和σ键的形成C：1s22s22px12py1↑↑↑↑sp3杂化激发、sp3杂化的碳原子与氢原子成键生成正四面体的甲烷σ键甲烷分子中碳原子为sp3杂化，有四个等同的C—H（sp3—1s）键(是键)。

键：C—H成键原子电子云沿轴向重叠的，这样形成的键叫键.。

sp3杂化的碳原子与氢原子成键生成正四面体的甲烷σ键乙烷分子中的碳原子也是sp3杂化。其中有1个C—C（sp3—sp3

）键，6个C—H（sp3—1s）键。C—H或C—C键均为键.3.烷烃分子的形成（σ键）乙烷分子中的碳原子也是sp3杂化。其中有1个C—C（sp据测定，除乙烷外，烷烃分子的碳链并不排布在一条直线上，而是曲折地排布在空间。这是烷烃碳原子的四面体结沟所决定的。如丁烷的结构：烷烃分子中各原子之间都以σ键相连接的，所以两个碳原子可以相对旋转，形成了不同的空间排布。丁烷的球棒模型据测定，除乙烷外，烷烃分子的碳链并不排布在一其它烷烃的结构碳链一般是曲折地排布在空间，在晶体时碳链排列整齐，呈锯齿状，在气、液态时呈多种曲折排列形式（因σ键能自由旋转所致）。其它烷烃的结构碳链一般是曲折地排布在空间，在晶体时碳链排列整(1)电子云沿键轴呈圆柱形对称分布；(2)可自由旋转而不影响电子云重叠的程度；(3)结合的较牢固。σ键的特点小结烷烃分子中的碳都是

sp3杂化;甲烷具有正四面体的结构特征;当烷烃中的碳原子数大于3的时候，碳链就形成锯齿形状;烷烃中的C-C键为sp3-sp3

σ键，C-H键为sp3-s

σ键。烷烃的结构特征：(1)电子云沿键轴呈圆柱形对称分布；σ键的特点小结烷烃分子

1874年荷兰化学家范特霍夫(J.H.Van’tHoff)和法国化学家勒贝尔(J.A.Lebel)提出了碳的正四面体学说，他们认为：碳原子位于正四面体的中心，其四个价键指向四面体的四个顶点，其键角为10928，后人根据范氏正四面体学说，规定了用书面表达和用模型表示有机分子立体结构的方法.实线-键在纸平面上;楔线-键在纸平面前;虚线-键在纸平面后。1、书面表示法（楔形式）有机分子立体结构表示方法1874年荷兰化学家范特霍夫(J.H.Van’2.球棒模型3.比例模型[即：斯陶特(Stuart)模型]2.球棒模型3.比例模型[即：斯陶特(Stuart)2.4烷烃的构象2.4.1.乙烷的构象构象：具有一定构造的分子由于围绕单键旋转而产生的分子中的原子或基团在空间的不同排列方式。（构造式相同的化合物可能有许多构象。它们之间互为构象异构体。）

构象异构和同分异构的区别？2.4烷烃的构象2.4.1.乙烷的构象构象：具有一定构2.4烷烃的构象2.4.1.乙烷的构象(1)球棒模型交叉式构象重叠式构象2.4烷烃的构象2.4.1.乙烷的构象(1)球棒模型交重叠式、交叉式构象比较表示构象的方式：

透视式(锯架式)和投影式(纽曼投影式)重叠式、交叉式构象比较表示构象的方式：(3)纽曼投影式重叠式构象交叉式构象重叠式构象交叉式构象(2)透视式表示乙烷的构象(3)纽曼投影式重叠式构象交叉式交叉式交叉式重叠式乙烷分子各种构象的能量曲线势能最低、最稳定的构象因非键张力大，能量高，不稳定注意：室温下不能将乙烷的两种构象分离，因单键旋转能垒很低（12.5KJ/mol）交叉式交叉式重叠式乙烷分子各种构象的能量曲线势能最低、最稳定2.4.2丁烷的构象2.4.2丁烷的构象丁烷C(2)-C(3)键旋转引起的各构象的能量变化丁烷C(2)-C(3)键旋转引起的各构象的能量变化丁烷的构象与内能、稳定性的关系内能：全重叠式＞部分重叠式＞邻位交叉式＞对位交叉式稳定性：全重叠式＜部分重叠式＜邻位交叉式＜对位交叉式丁烷的构象与内能、稳定性的关系内能：全重叠式＞部分重叠式＞1、状态(state)2.5烷烃的物理性质常温、常压C1～C4：气态C5～C16：液态

＞C17：固态2、沸点（b.p.）直链烷烃

沸点高低的判断方法：A：碳原子数目——碳原子数目↑，b.p.↑B：碳原子数目相同——支链↑，b.p.↓C：支链数目相同——对称性↑，b.p.↑1、状态(state)2.5烷烃的物理性质常温、常压C直链烷烃M↑，m.p.↑(C3以后)。3、熔点m.p.(meltingpoint)烷烃的熔点除与分子量有关外，还与其对称性有关，一般来讲，其分子量越大，分子间的作用力越大，其熔点越高。含偶数碳的烷烃，对称性高，其熔点比奇数碳烷烃熔点升高要多一些。“偶上奇下”直链烷烃M↑，m.p.↑(C3以后)。3、熔点m.p4、相对密度（specificgravity）(比重)

烷烃的比重都小于1，随分子量增加，比重增大。5、溶解度(solubility)

烷烃难溶于水，易溶于有机溶剂如四氯化碳、乙醇。结构相似的化合物，它们分子之间的引力也相似，所以具有相似结构的化合物可以彼此互溶—相似相溶原理。4、相对密度（specificgravity）(比中生服务第二章烷烃2课件

烷烃的化学性质稳定（特别是正烷烃）。在一般条件下(常温、常压)，与大多数试剂如强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂及金属钠等都不起反应，或反应速度极慢。2.6烷烃的化学性质

原因：(1)其共价键都为σ键，键能大

(2)分子中的共价键不易极化但稳定性是相对的、有条件的，在一定条件下(如:高温、高压、光照、催化剂)，烷烃也能起一些化学反应。烷烃的化学性质稳定（特别是正烷烃）。在一般条件下(（1）完全燃烧

用途：①可用燃烧来测定它们的C、H含量。②很好的燃料。

1、氧化反应

低级烷烃(C1~C6)与空气混合至一定比例时,遇明火可发生剧烈氧化而发生爆炸，这是煤矿发生爆炸事故的原因。甲烷的爆炸极限5.35-24%.（1）完全燃烧用途：①可用燃烧来测定它们的C、H含量。烷烃的不完全燃烧会产生黑烟C和有毒的CO，汽车尾气所造成的空气污染之一。（2）不完全燃烧用途：①炭黑是黑色的颜料。②可作为橡胶的填料，具有补强作用。烷烃的不完全燃烧会产生黑烟C和有毒的CO，汽车尾气所造成的空（3）部分氧化◆控制条件，烷烃可以部分氧化，生成烃的含氧衍生物。例如石蜡（含20~40个碳原子的高级烷烃的混合物）在特定条件下氧化得到高级脂肪酸。甲醇、甲酸、甲醛都是重要的化工原料。其中C10~C20的脂肪酸可代替天然油脂制取肥皂,节省了大量食用油脂。120℃（3）部分氧化◆控制条件，烷烃可以部分氧化，生成烃的含氧衍2.6.2异构化反应一个化合物转变成其异构体的反应叫做异构化反应。异构化反应是可逆反应，烷烃的异构化通常在酸性条件下进行，常用的催化剂有AlCl3、AlBr3、BF3、SiO2-Al2O3和H2SO4等。

异构化反应在石油工业中具有重要的意义，例如：将直链烷烃异构化为支链烷烃可提高汽油的质量。又如，石蜡在适当条件下进行异构化，可以得到黏度和使用温度较好的润滑剂。2.6.2异构化反应一个化合物转变成其异构

CH3CH2CH3CH3CH=CH2+H2CH2=CH2+CH42.6.3裂化反应(高温、无氧)裂化可分为：热裂化和催化裂化对于直链烷烃，碳链越长越容易裂化。CH3CH2CH3CH3CH=CH2+H2CH2=CH

1)目的：主要是得到基本化工原料（乙烯，丙烯，丁二烯，乙炔）

2)裂化温度800~1100℃2.催化裂化1)目的：提高汽油的产量和质量（生产高辛烷值的汽油，辛烷值是衡量汽油质量的标准）2)裂化温度400-500℃3)加入一定的催化剂国际上常以乙烯的产量来衡量一个国家的石油化学工业的发展水平1.

热裂化（裂解）

1)目的：主要是得到基本化工原料（乙烯，丙烯，丁二烯，2.6.4取代反应室温，避光不反应光照反应很快且放热加热反应很快且放热猛烈反应，甚至爆炸强光照射(1)甲烷的氯代反应烷烃的氢原子可被其他原子或原子团取代，叫取代反应；烷烃的氢原子可被卤素取代叫为卤代反应。CH4+2Cl24HCl↑+C强日光2.6.4取代反应室温，避光不反应光照反应很快且放热加热(2)其它烷烃的氯代反应(2)其它烷烃的氯代反应丙烷1-氯丙烷2-氯丙烷CH3-CH2-CH3+Cl2CH3CH2CH2Cl

+

CH3-CH-CH3Clhν25℃43%57%氯代叔丁烷氯代异丁烷CH3-C-H+Cl2CH3-C-Cl

+

CH3-C-HCH3CH3hν25℃CH3CH3CH3CH2Cl异丁烷36%64%伯氢叔氢=36/164/915≈

在室温下，叔、仲、伯氢原子被氯原子夺取的相对速率为5:4:1。（3）游离基的稳定性仲氢伯氢=57/243/614≈丙烷1-氯丙烷2-氯丙烷CH3-CH2-CH3+Cl2键离解能（KJ/mol）乙基游离基丙基游离基甲基游离基异丙基游离基叔丁基游离基

CH3-H·CH3+H·

435.1

CH3CH3

·

CH2CH3+H·410

CH3CH2CH3

·

CH2CH2CH3+H·410

CH3CHCH3CH3CHCH3+H·395

·H

(CH3)3C-H(CH3)3C·+H·380.7

为什么不同类型H原子的反应活性次序为：

3°H＞2°H＞1°H

？

形成各种类型的游离基所需的能量来看:降低H活泼性升高键离解能（KJ/mol）乙基游离基丙基游离基甲基游离基异丙

形成各种类型的离解能所需的能量按如下次序降低：

·CH3>1ºR·(伯烷基自由基)>2ºR·>3ºR·

3ºH>2ºH>1ºH

烷基自由基的稳定次序:伯,仲,叔氢原子活泼性(即氢被夺取的容易程度)3ºR·>2ºR·>1ºR·>·CH3-------越稳定的自由基越易生成.形成各种类型的离解能所需的能量按如下次序降低：(4)烷烃与其它卤素的取代反应

F2＞Cl2＞Br2，烷烃与I2通常不反应，烷烃与F2的反应太剧烈。溴原子不活泼，只能夺取烷烃中较活泼的氢原子(4)烷烃与其它卤素的取代反应F2＞Cl2＞Br2，烷烷烃的卤化反应可用来制备卤代烷，在工业上有重要价值。例如，生产洗涤剂的十二烷基磺酸钠的原料之一：氯代十二烷。又如，工业上利用固体石蜡（C10~C30,平均链长C25)在熔融状态下通如氯气生产氯化石蜡。氯化石蜡是含氯量不等得混合物，可用作聚氯乙烯的助增塑剂、润滑油的增稠剂、石油制品的抗凝剂、塑料、化学纤维的阻燃剂。用于生产电缆料、地板料、软管、人造革、橡胶等制品。烷烃的卤化反应可用来制备卤代烷，在工业上有重实验现象：①CH4与Cl2混合物在黑暗中长期保存，不反应。②CH4经光照后与Cl2混合，也不反应。③Cl2经光照后，迅速在黑暗中与CH4混合，反应立即发生。④CH4与Cl2在强日光直射下能发生剧烈的反应，甚至引起爆炸生成氯化氢和碳。⑤甲烷的氯代反应较难停留在一氯代甲烷阶段，生成的一氯甲烷还会继续被氯代，生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳。

为什么会出现这些实验现象呢？2.7甲烷的氯代反应历程实验现象：为什么会出现这些实验现象呢？2.7甲烷的氯代反应链的引发阶段：引发阶段：吸收能量并产生游离基（即活性质点）。一般来讲，这种反应是由光照、辐射、热分解或过氧化物所引起的。链的增长阶段：增长阶段：有一步或多步的反应，每一步都消耗一个游离基，而又为下一步反应产生一个新的游离基。甲烷的氯代反应历程：链的引发阶段：引发阶段：吸收能量并产生游离基（即活性质点）。链的终止阶段：终止阶段：游离基被消耗掉而不再产生。

甲烷和氯气的反应是一个典型的游离基（自由基）反应，经历了链的引发、增长和终止三个阶段。总结：链的终止阶段：终止阶段：游离基被消耗掉而不再产生。2.8甲烷氯代反应过程的能量变化（了解）1.

反应热—反应物与产物之间的能量差(H).负值为放热，用键离解能估算.CH3-H+Cl-ClCH3-Cl+H-Cl435243349431

678780H=678-780=-102kI/molCH3-H+Br-BrCH3-Br+H-Br435192293366

627659H=627-659=-32kI/mol说明:比较反应热,溴代反应比氯代反应缓慢.——反应热、活化能和过渡态2.8甲烷氯代反应过程的能量变化（了解）1.反应热—反应能量变化2.活化能--过渡态与反应物之间的能量差。是形成过渡态所必须的最低能量,也是使该反应进行所需的最低能量能量变化2.活化能--过渡态与反应物之间的能量差。是形成过[总]：Cl·+H-CH3

…

CH3-Cl+·Cl能量变化E

活化能△H1[总]：Cl·+H-CH3…CH3-Cl+2.9一般烷烃的卤代反应历程（了解）X2

2X·(光或热)X·+RHHX+R·R·+X2

RX+X·................X·+X·X2

R·+X·RXR·+R·R-R(1)链的引发：(2)链增长(链传递):(3)链终止:2.9一般烷烃的卤代反应历程（了解）(1)链的引发：(2)2.10烷烃的天然来源（了解）1.石油、天然气、煤根据甲烷含量的不同，天然气可分为两种：一种称为干天然气，含甲烷86%~99%（体积）；另一种称为湿天然气，含甲烷60%~70%（体积），还含有一定量的乙烷、丙烷、丁烷等气体。甲烷是木星、土星等行星表面大气层的主要成分，也是早期地球表面大气的主要组成之一。甲烷是沼气的主要成分，也是产生温室效应的气体之一。2.动物和植物如：某些昆虫的外激素含有直链烷烃（正十一、十三烷等）；成熟的水果中含有C27-C33的烷烃。2.10烷烃的天然来源（了解）1.石油、天然气、煤作业：p38~39

1;3;5;8(2,4,6);9;14第二章烷烃作业：p38~39第二章烷烃1.烷烃同系列、同分异构体的基本概念;2.烷烃的命名法、常见烷基的名称;3.烷烃的物理性质和化学性质;4.烷烃光卤代反应历程;5.游离基的稳定性次序;6.烷烃的制备.

第二章烷烃Chapter2Alkanes1.烷烃同系列、同分异构体的基本概念;第二章烷烃第二章烷烃(Alkane)(1)开链烃(链烃)，又叫脂肪烃.

可分为:烷烃、烯烃、二烯烃、炔烃等(2)闭链烃(环烃)

分为:脂环烃和芳香烃两类.(一)烃的定义(二)烃的分类:

分子中只含有C、H两种元素的有机化合物叫碳氢化合物，简称烃。第二章烷烃(Alkane)(1)开链烃(链烃烃开链烃闭链烃饱和烃不饱和烃脂环烃芳香烃饱和脂环烃烯烃不饱和脂环烃单环芳烃稠环芳烃二烯烃炔烃烃开链烃闭链烃饱和烃不饱和烃脂环烃芳香烃饱和脂环烃烯烃不饱和2.1烷烃的同系列及同分异构现象烷烃（饱和烃）——分子中只含C、H两种元素;

烃分子中碳原子之间以单键连接，碳原子的其余化合价完全为氢原子所饱和。通式：CnH2n+2(1)烷烃2.1烷烃的同系列及同分异构现象烷烃（饱和烃）——分子中只甲烷CH4乙烷C2H6CH3CH3丙烷C3H8CH3CH2CH3丁烷C4H10CH3CH2CH2CH3戊烷C5H12CH3CH2CH2CH2CH3分子中不含有支链的烷烃称为直链烃.名称分子式构造式的简写式甲烷CH4分子中不含有支链的烷烃称为直链烃.名称（2）烷烃的同系列同系列：在组成上相差一个或几个CH2，且结构和性质相似的一系列化合物。具有一个通式，物理性质随碳原子的增加而有规律的变化。

CH4CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH3通式：

烷烃CnH2n+2同系物：同系列中的各化合物互称为同系物。如CH4C2H6C3H8C4H10

等互称为同系物。系差：相邻的同系物在组成上的差（例如烷烃的同系差为CH2）。（2）烷烃的同系列同系列：①同分异构体——分子式相同而结构相异的化合物。（3）烷烃的同分异构现象C4H10

CH3CH2CH2CH3CH3CH3–CH–CH3①同分异构体——分子式相同而结构相异的化合物。（3）烷烃②推导简单的烷烃的异构体的基本步骤：以C6H14为例(2)写出少了一个碳原子的直链，并将该碳作为支链依次取代碳链上的各个氢原子：(3)主链缩短两个碳原子，将两个甲基或一个乙基支链取代在主链上：(1)写出最长的直链：C－C－C－C－C－Ｃ（1）Ｃ－Ｃ－Ｃ－Ｃ－ＣＣ－Ｃ－Ｃ－Ｃ－ＣＣＣ（2）（3）Ｃ－Ｃ－Ｃ－ＣＣＣ（4）Ｃ－Ｃ－Ｃ－ＣCＣ（5）ＣＣ－Ｃ－Ｃ－ＣＣ（6）与（1）相同ＣＣ－Ｃ－Ｃ－ＣＣ

（7）与（3）相同(4)把重复者剔除后补上氢原子。②推导简单的烷烃的异构体的基本步骤：以C6H14为例(2)※从丁烷开始出现同分异构现象，C4H10有两种，※在烷烃分子中随着碳原子数的增加，异构体的数目增加得很快。※烷烃同系列中，甲烷、乙烷、丙烷只有一种结合方式，没有异构现象。戊烷（C5H12）有3种，己烷（C6H14）有5种，庚烷（C7H16）有9种，辛烷（C8H18）有18种，……小结C10H22可写出75个异构体C20H42366,319个异构体※从丁烷开始出现同分异构现象，C4H10有两种，※在烷烃CH3—CH—CH3CH2CH3⑥CH3—CH2—CH2CH3①CH3—CH—CH3CH3②CH3—CH2—CH3③CH—CH3CH3CH3④CH3—CH2—CH—CH3CH3⑤A、属于同一物质的是_______________B、属于同分异构体的是______________①和②或①和④②和④或⑤和⑥思考题CH3—CH—CH3CH2CH3⑥CH3—CH2—CH2CH连有一个碳原子的称为伯碳原子，用1°表示；连有两个碳原子的称为仲碳原子，用2°表示；连有三个碳原子的称为叔碳原子，用3°表示；连有四个碳原子的称为季碳原子，用4°表示。连在伯、仲、叔碳原子上的氢分别称为伯氢、仲氢和叔氢。伯碳仲碳叔碳季碳伯氢仲氢叔氢（4）碳原子和氢原子的类型连有一个碳原子的称为伯碳原子，用1°表示；伯碳仲碳叔碳季碳伯

CH3－CH－CH2－CH2－CH3CH3

1°

2°

4°1°1°1°

1°

3°2°2°1°

1°指出各碳原子的类型想一想CH3－CH－CH2－CH2－CH3CH312.2烷烃命名有机物的命名法1、俗名2、普通命名法（习惯命名法）3、系统命名法(IUPAC)4、衍生物命名法一、普通命名法——

根据碳原子数命名：

1、十个碳以下：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸。十个碳以上：用数字十一、十二…表示。例：CH3-CH2-CH3

丙烷CH3-(CH2)10-CH3

十二烷2、碳链异构体：用“正”、“异”、“新”等字表示。（“异”、“新”只适用于少于七个碳原子的烷烃！）2.2烷烃命名有机物的命名法1、俗名一、普通命名法——根CH3CH2CH2CH2CH3

正戊烷n-戊烷正、异、新CH3—CH—CH2—CH3CH3异戊烷CH3—C—CH3CH3CH3新戊烷正（normaln-

）：

不含支链异（iso-）：分子一端带有两个甲基侧链新（neo-）：有一个季碳原子CH3CH2CH2CH2CH3正戊烷n-戊烷正、异、异丁烷异戊烷异己烷新己烷CH3—C—CH2―CH3CH3CH3异丁烷异戊烷异己烷新己烷CH3—C—CH2―CH3CH3CH1892年由欧洲9国的34位化学家组成的国际化学联合会IUC(InternationalUnionofChemistry)在日内瓦制定了一个命名法称为日内瓦命名法。1947年国际纯粹与应用化学联合会IUPAC(InternationalUnionofPureandAppliedChemistry)在日内瓦命名法的基础上加以修订形成了IUPAC命名法。二、系统命名法1892年由欧洲9国的34位化学家组成的国际化学联合烷基甲基(Methyl

)乙基(Ethyl)正丙基(n-Propyl

)烷烃去掉一个氢原子后所剩下的部分叫烷基，用R-表示。甲烷乙烷丙烷去H去H去H烷基甲基(Methyl)乙基(Ethyl)正丙基(n异丙基(isopropyl)正丁基(n-Butyl

)异丁基(iso-Butyl)仲丁基(sec-Butyl

)叔丁基(tert-Butyl)丙烷去H2CH3CHCH2CH3丁烷异丙基(isopropyl)正丁基(n-Butyl)异二价基

——亚基：

CH2亚甲基CH2CH21,2_亚乙基三价基——次基：烷基（Alkyl）CHCH3亚乙基二价基——亚基：CH2亚甲基CH2CH21,2Me—甲基；Et—乙基；Pr—丙基；i-Pr—异丙基；n-Bu—正丁基；t-Bu—叔丁基；Ar—芳基；Ph—苯基；Ac—乙酰基；R—烷基常用基团的英文简写Me—甲基；Et—如何命名?想一想如何命名？①如何选碳链？②如何编位号？③名称是什么？系统命名法基本原则为：（1）选碳链：选取最长主链作为母体,支链最多；（2）编号：取代基位次最小(按“最低系列”编号)；（3）写名称：前小后大，同基相加(按“次序规则”)（4）基的命名如何命名?想一想如何命名？①如何选碳链？系统命名法基本系统命名法：①选碳链：选择最长的碳链做主链（长）当不同碳链的碳原子数相同时，选择支链最多的一个作主链（多）系统命名法：①选碳链：选择最长的碳链做主链（长）从最接近取代基的一端开始（近）当两个不同支链离两端一样近，从简单的支链一端开始编号（简）若两个相同支链离两端一样近，而中间还有支链，则按“最低系列”编号——逐个比较取代基位置的数字，最先遇到位数较小者，定为“最低系列”（低）②编位号：②编位号：123~6789101095~843212,7,8-三甲基癸烷3,4,9-三甲基癸烷123~67③写名称：取代基，写在前，编号位，短线连。阿拉伯数字与文字之间用“－”隔开；阿拉伯数字之间用“，”隔开。相同基，合并算，不同基，按“次序规则”——较优基团后列出。7654321③写名称：76543

(1)取代基或官能团的第一个原子，其原子序数大的为“较优基团”；对于同位素，质量数大的为“较优基团”。

(2)第一个原子相同，则比较与之相连的第二个原子，依此类推。

较优基团(1)取代基或官能团的第一个原子，其原子序数大的为“烷基的命名及次序规则烷基大小的顺序（次序规则）：甲基＜乙基＜丙基＜丁基＜戊基＜己基＜异戊基＜异丁基＜异丙基

叔丁基(CH3)3C－异丙基(CH3)2CH－异丁基(CH3)2CHCH2－正丁基CH3CH2CH2CH2－正丙基CH3CH2CH2－乙基CH3CH2－

甲基CH3－仲丁基CH3CHCH2CH3烷基的命名及次序规则烷基大小的顺序（次序规则）：甲基＜乙基＜2,7-二甲基-4-乙基辛烷123456783,3,5,6-四甲基辛烷用系统命名法命名下列化合物。练习876543213,4,6,6-四甲基辛烷12345678H3H3H3H3H3H3H2HHH2H22,7-二甲基-4-乙基辛烷123456783,3,5,6-P39

习题4：下列各化合物的命名对吗？如有错误的话，试正确命名之。

练习2－乙基丁烷

②2,4－2甲基己烷①正确：3－甲基戊烷

②正确：2,4－二甲基己烷③3－甲基十二烷

④4－丙基庚烷

⑤4－二甲基辛烷⑥1,1,1－三甲基－3－甲基戊烷③正确：3－甲基十一烷

④正确：4－异丙基辛烷

⑤正确：4,4－二甲基辛烷⑥正确：2,2,4－三甲基己烷①②③④⑤⑥P39习题4：下列各化合物的命名对吗？如有错误的话，试正确优先次序：叔丁基>异丙基>异丁基>丁基>丙基>乙基>甲基想一想如何命名？?213456712345672-甲基-3-乙基-4-甲基庚烷2,4-二甲基-3-乙基庚烷

3-乙基-2,4-二甲基庚烷

3-异丙基-4-甲基-庚烷优先次序：叔丁基>异丙基>异丁基>丁基>丙基>乙基>甲基想1、直链烷烃（与普通命名法相同）；2、支链烷烃，甲烷为母体，将支链看作取代基，取代基的排列次序由小到大。三甲基甲烷三、衍生物命名法1、直链烷烃（与普通命名法相同）；三甲基甲烷三、衍生物命名法四、有机化合物的俗名和简称所谓俗名(trivialname)就是化学工作者根据化合物的来源、制法、性质或采用人名等加以命名的。仅举几例：

CH4——甲烷，沼气石油醚（Ｃ5－Ｃ9的烷烃混合物）液体石蜡（Ｃ9－Ｃ17的烷烃混合物）凡士林（Ｃ18－Ｃ22的烷烃混合物）四、有机化合物的俗名和简称所谓俗名(trivialn甲烷分子为正四面体构型。甲烷分子中，碳原子位于正四面体构的中心，四个氢原子在四面体的四个顶点上，四个C-H键长都为0.109nm，所有建角∠H-C-H都是109.5º，σ键可以饶轴旋转。2.3烷烃的结构2.3.1甲烷的结构和sp3杂化轨道1.甲烷的立体形状表示法:

①正四面体型②球棒模型③斯陶特(Stuart)模型甲烷分子为正四面体构型。甲烷分子中，碳原子C：1s22s22px12py1

↑↑↑↑sp3杂化激发、杂化↑↓↑↑2s2py2px2pz2.碳的sp3杂化和σ键的形成C：1s22s22px12py1↑↑↑↑sp3杂化激发、sp3杂化的碳原子与氢原子成键生成正四面体的甲烷σ键甲烷分子中碳原子为sp3杂化，有四个等同的C—H（sp3—1s）键(是键)。

键：C—H成键原子电子云沿轴向重叠的，这样形成的键叫键.。

sp3杂化的碳原子与氢原子成键生成正四面体的甲烷σ键乙烷分子中的碳原子也是sp3杂化。其中有1个C—C（sp3—sp3

）键，6个C—H（sp3—1s）键。C—H或C—C键均为键.3.烷烃分子的形成（σ键）乙烷分子中的碳原子也是sp3杂化。其中有1个C—C（sp据测定，除乙烷外，烷烃分子的碳链并不排布在一条直线上，而是曲折地排布在空间。这是烷烃碳原子的四面体结沟所决定的。如丁烷的结构：烷烃分子中各原子之间都以σ键相连接的，所以两个碳原子可以相对旋转，形成了不同的空间排布。丁烷的球棒模型据测定，除乙烷外，烷烃分子的碳链并不排布在一其它烷烃的结构碳链一般是曲折地排布在空间，在晶体时碳链排列整齐，呈锯齿状，在气、液态时呈多种曲折排列形式（因σ键能自由旋转所致）。其它烷烃的结构碳链一般是曲折地排布在空间，在晶体时碳链排列整(1)电子云沿键轴呈圆柱形对称分布；(2)可自由旋转而不影响电子云重叠的程度；(3)结合的较牢固。σ键的特点小结烷烃分子中的碳都是

sp3杂化;甲烷具有正四面体的结构特征;当烷烃中的碳原子数大于3的时候，碳链就形成锯齿形状;烷烃中的C-C键为sp3-sp3

σ键，C-H键为sp3-s

σ键。烷烃的结构特征：(1)电子云沿键轴呈圆柱形对称分布；σ键的特点小结烷烃分子

1874年荷兰化学家范特霍夫(J.H.Van’tHoff)和法国化学家勒贝尔(J.A.Lebel)提出了碳的正四面体学说，他们认为：碳原子位于正四面体的中心，其四个价键指向四面体的四个顶点，其键角为10928，后人根据范氏正四面体学说，规定了用书面表达和用模型表示有机分子立体结构的方法.实线-键在纸平面上;楔线-键在纸平面前;虚线-键在纸平面后。1、书面表示法（楔形式）有机分子立体结构表示方法1874年荷兰化学家范特霍夫(J.H.Van’2.球棒模型3.比例模型[即：斯陶特(Stuart)模型]2.球棒模型3.比例模型[即：斯陶特(Stuart)2.4烷烃的构象2.4.1.乙烷的构象构象：具有一定构造的分子由于围绕单键旋转而产生的分子中的原子或基团在空间的不同排列方式。（构造式相同的化合物可能有许多构象。它们之间互为构象异构体。）

构象异构和同分异构的区别？2.4烷烃的构象2.4.1.乙烷的构象构象：具有一定构2.4烷烃的构象2.4.1.乙烷的构象(1)球棒模型交叉式构象重叠式构象2.4烷烃的构象2.4.1.乙烷的构象(1)球棒模型交重叠式、交叉式构象比较表示构象的方式：

透视式(锯架式)和投影式(纽曼投影式)重叠式、交叉式构象比较表示构象的方式：(3)纽曼投影式重叠式构象交叉式构象重叠式构象交叉式构象(2)透视式表示乙烷的构象(3)纽曼投影式重叠式构象交叉式交叉式交叉式重叠式乙烷分子各种构象的能量曲线势能最低、最稳定的构象因非键张力大，能量高，不稳定注意：室温下不能将乙烷的两种构象分离，因单键旋转能垒很低（12.5KJ/mol）交叉式交叉式重叠式乙烷分子各种构象的能量曲线势能最低、最稳定2.4.2丁烷的构象2.4.2丁烷的构象丁烷C(2)-C(3)键旋转引起的各构象的能量变化丁烷C(2)-C(3)键旋转引起的各构象的能量变化丁烷的构象与内能、稳定性的关系内能：全重叠式＞部分重叠式＞邻位交叉式＞对位交叉式稳定性：全重叠式＜部分重叠式＜邻位交叉式＜对位交叉式丁烷的构象与内能、稳定性的关系内能：全重叠式＞部分重叠式＞1、状态(state)2.5烷烃的物理性质常温、常压C1～C4：气态C5～C16：液态

＞C17：固态2、沸点（b.p.）直链烷烃

沸点高低的判断方法：A：碳原子数目——碳原子数目↑，b.p.↑B：碳原子数目相同——支链↑，b.p.↓C：支链数目相同——对称性↑，b.p.↑1、状态(state)2.5烷烃的物理性质常温、常压C直链烷烃M↑，m.p.↑(C3以后)。3、熔点m.p.(meltingpoint)烷烃的熔点除与分子量有关外，还与其对称性有关，一般来讲，其分子量越大，分子间的作用力越大，其熔点越高。含偶数碳的烷烃，对称性高，其熔点比奇数碳烷烃熔点升高要多一些。“偶上奇下”直链烷烃M↑，m.p.↑(C3以后)。3、熔点m.p4、相对密度（specificgravity）(比重)

烷烃的比重都小于1，随分子量增加，比重增大。5、溶解度(solubility)

烷烃难溶于水，易溶于有机溶剂如四氯化碳、乙醇。结构相似的化合物，它们分子之间的引力也相似，所以具有相似结构的化合物可以彼此互溶—相似相溶原理。4、相对密度（specificgravity）(比中生服务第二章烷烃2课件

烷烃的化学性质稳定（特别是正烷烃）。在一般条件下(常温、常压)，与大多数试剂如强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂及金属钠等都不起反应，或反应速度极慢。2.6烷烃的化学性质

原因：(1)其共价键都为σ键，键能大

(2)分子中的共价键不易极化但稳定性是相对的、有条件的，在一定条件下(如:高温、高压、光照、催化剂)，烷烃也能起一些化学反应。烷烃的化学性质稳定（特别是正烷烃）。在一般条件下(（1）完全燃烧

用途：①可用燃烧来测定它们的C、H含量。②很好的燃料。

1、氧化反应

低级烷烃(C1~C6)与空气混合至一定比例时,遇明火可发生剧烈氧化而发生爆炸，这是煤矿发生爆炸事故的原因。甲烷的爆炸极限5.35-24%.（1）完全燃烧用途：①可用燃烧来测定它们的C、H含量。烷烃的不完全燃烧会产生黑烟C和有毒的CO，汽车尾气所造成的空气污染之一。（2）不完全燃烧用途：①炭黑是黑色的颜料。②可作为橡胶的填料，具有补强作用。烷烃的不完全燃烧会产生黑烟C和有毒的CO，汽车尾气所造成的空（3）部分氧化◆控制条件，烷烃可以部分氧化，生成烃的含氧衍生物。例如石蜡（含20~40个碳原子的高级烷烃的混合物）在特定条件下氧化得到高级脂肪酸。甲醇、甲酸、甲醛都是重要的化工原料。其中C10~C20的脂肪酸可代替天然油脂制取肥皂,节省了大量食用油脂。120℃（3）部分氧化◆控制条件，烷烃可以部分氧化，生成烃的含氧衍2.6.2异构化反应一个化合物转变成其异构体的反应叫做异构化反应。异构化反应是可逆反应，烷烃的异构化通常在酸性条件下进行，常用的催化剂有AlCl3、AlBr3、BF3、SiO2-Al2O3和H2SO4等。

异构化反应在石油工业中具有重要的意义，例如：将直链烷烃异构化为支链烷烃可提高汽油的质量。又如，石蜡在适当条件下进行异构化，可以得到黏度和使用温度较好的润滑剂。2.6.2异构化反应一个化合物转变成其异构

CH3CH2CH3CH3CH=CH2+H2CH2=CH2+CH42.6.3裂化反应(高温、无氧)裂化可分为：热裂化和催化裂化对于直链烷烃，碳链越长越容易裂化。CH3CH2CH3CH3CH=CH2+H2CH2=CH

1)目的：主要是得到基本化工原料（乙烯，丙烯，丁二烯，乙炔）

2)裂化温度800~1100℃2.催化裂化1)目的：提高汽油的产量和质量（生产高辛烷值的汽油，辛烷值是衡量汽油质量的标准）2)裂化温度400-500℃3)加入一定的催化剂国际上常以乙烯的产量来衡量一个国家的石油化学工业的发展水平1.

热裂化（裂解）

1)目的：主要是得到基本化工原料（乙烯，丙烯，丁二烯，2.6.4取代反应室温，避光不反应光照反应很快且放热加热反应很快且放热猛烈反应，甚至爆炸强光照射(1)甲烷的氯代反应烷烃的氢原子可被其他原子或原子团取代，叫取代反应；烷烃的氢原子可被卤素取代叫为卤代反应。CH4+2Cl24HCl↑+C强日光2.6.4取代反应室温，避光不反应光照反应很快且放热加热(2)其它烷烃的氯代反应(2)其它烷烃的氯代反应丙烷1-氯丙烷2-氯丙烷CH3-CH2-CH3+Cl2CH3CH2CH2Cl

+

CH3-CH-CH3Clhν25℃43%57%氯代叔丁烷氯代异丁烷CH3-C-H+Cl2CH3-C-Cl

+

CH3-C-HCH3CH3hν25℃CH3CH3CH3CH2Cl异丁烷36%64%伯氢叔氢=36/164/915≈

在室温下，叔、仲、伯氢原子被氯原子夺取的相对速率为5:4:1。（3）游离基的稳定性仲氢伯氢=57/243/614≈丙烷1-氯丙烷2-氯丙烷CH3-CH2-CH3+Cl2键离解能（KJ/mol）乙基游离基丙基游离基甲基游离基异丙基游离基叔丁基游离基

CH3-H·CH3+H·

435.1

CH3CH3

·

CH2CH3+H·410

CH3CH2CH3

·

CH2CH2CH3+H·410

CH3CHCH3CH3CHCH3+H·395

·H

(CH