在烷烃中的课件

脂肪烃饱和烃：烷烃不饱和烃：烯烃、炔烃、二烯烃…脂环烃：环烷烃、环烯烃、环炔烃…有机化合物烃类化合物烃的衍生物脂肪烃芳香烃1脂肪烃饱和烃：烷烃有机化合物烃类化合物脂肪烃1

第十六章烷烃Alkanes2第十六章烷烃2

一、烷烃的命名原则

Rulesfornamingalkanes

3一、烷烃的命名原则3IUPAC命名法系统命名法常用命名法普通命名法，习惯命名法1、烷基(alkyl)的认识

4IUPAC命名法常用命名法普通命名R－：CH3—

甲基Methyl（Me）

C2H5—乙基Ethyl（Et）

CH3-CH2-CH2-

正丙基n-propyl（n-pr）

异丙基（i–pr)叔丁基（t-Bu）仲丁基（sec-Bu）5R－：CH3—甲基Methyl（Me）

新戊基(neo-pentyl)异戊基(i-pentyl)6新戊基异戊基6

2、★最低系列原则

lowestseriesprinciple

将主链以不同方式编号，可得不同编号系列，顺次逐项比较各系列的不同位次，最先遇到的取代基位次最小者为最低系列。

最低系列——主链(Main-chain)

77例：3－甲基－2－氯戊烷2，3，5－三甲基己烷8例：3－甲基－2－氯戊烷2，3，5－三甲基己烷8

2，3，3-三甲基-4-乙基-5-（1′，2′-二甲基丙基）壬烷92，3，3-三甲基-4-乙基-5-9

二、烷烃的结构

Constructionofalkanes

结构

construction构造(constitution

)构型(configuration)构象(conformation)10二、烷烃的结构

1、烷烃分子的形成

实验事实:

甲烷分子(CH4)

CH4不是平面分子4个C-H键等价C原子正四面体111、烷烃分子的形成CH4不是平面分子4

∴甲烷分子的结构——

碳原子正四面体构型；

中心碳原子sp3杂化J.H.van'tHoff1874y,1901y12中心碳原子sp3杂化J.H.van'tHoff1

杂化轨道理论Hybridizedorbitaltheory

(1930’L.C.Pauling)

能量相似的原子轨道可进行杂化，组成能量相近的杂化轨道。13杂化轨道理论13

碳原子的sp3

杂化

(sp3HybridOrbitals)

sp314碳原子的sp3杂化sp3141/4S成分

151/4S成分15甲烷分子的形成：16甲烷分子的形成：16★烷烃分子的形成：⑴烷烃分子中所有碳原子均为sp3杂化；⑵2C以上的烷烃分子中有两种σ键C-Hσ:sp3-s110pmC-Cσ:sp3-sp3154pm17★烷烃分子的形成：⑵2C以上的烷烃

2、烷烃的构象异构

Conformationalisomerismofalkanes

同分异构构造异构立体异构构型异构构象异构18构造异构构型异构18

（1）构象异构Conformationalisomerism

成键原子绕单键旋转产生的原子或基团在空间的不同排列。在有单键的化合物中，构象异构体有

无数个，并在室温下不断互相转变。——构象异构与构型异构的根本区别。

19（

（2）乙烷的极限构象

交叉式构象：

重叠式构象：扭转张力.图16－3乙烷构象的能量曲线

能量最低，最稳定能量最高，最不稳定20扭转张力.图16－3乙烷构象的能量曲线能量最低，最

（3）极限构象的表示法

透视式Newman投影式

21（3）极限构象的表示法21练习：试写出丙烷的极限构象22练习：试写出丙烷的极限构象22

（4）丁烷的极限构象

思考：1）丁烷的极限构象是否只有一种交叉式和一种重叠式？2）试根据模型用透视式表示之。23（4）丁烷的极限全重叠式部分重叠式对位交叉式邻位交叉式最高最低最差最好p19.图16－4正丁烷构象能量曲线能量：稳定性：24全重叠式部分重叠式对位交叉式邻位交叉式最高

（5）结论

a.任何烷烃都有无数个构象异构体；b.各构象异构体在室温下不断互变，不发生共价键的断裂，彼此不能分离；c.能量最低的构象异构体在平衡混合物中含量最多。2525

三、烷烃的物理性质

Physicalpropertiesofalkanes

见p20.表16－1

1、沸点（bp）、相对密度、折光率(nD20)→分子间力→分子量、分子形状2、熔点（mp）→晶格能——分子形状26263、溶解度“相似相溶”—化合物与溶剂结构相似则易溶注意：分子量大的有机物的特殊性例：CH3CH2OH~HOHCH3CH3~C6H6

n-C4H9OH（HOH）273、溶解度“相似相溶”—化合物与溶剂结构相似则易溶注意：

四、烷烃的化学性质

Chemicalpropertiesofalkanes

惰性物质烷烃在常温下不与酸、碱、氧化剂、还原剂反应，只在高温、高压或催化剂作用下才能发生反应。28四、烷烃的化学性质28

1、氧化(Oxidation)——得到氧或失去氢的反应。

完全氧化：烷烃＋O2/燃烧CO2+H2O+热——燃料、能源

部分氧化：烷烃+O2/催化剂羧酸、醛酮

——提高经济价值（石蜡氧化）2929

2、异构化p273、裂化p26★4、取代反应(Substitution)——分子中的原子或基团被其他原子或基团所代替的反应。

(卤代、硝化、磺化、水解、氨解……)

取代反应的发现1833Dumas

30

★

烷烃的卤代

Halogenationofalkanes

烷烃卤代反应的特点

实验事实：CH4+Cl2不同条件下的反应情况:

黑暗中混合；Cl2/h

,混合；

Cl2/h

，放置，混合；

CH4/h，混合

31★烷烃的卤代

（1）特殊的反应条件：

光照（h

）、高温或催化剂（过氧化物）爆炸…

（2）产物是混合物；32（1）特殊的反应条件：爆炸…（2）产物

（3）分子中不同位置的氢原子被取代的活性(reactivity)不同；

※碳、氢原子的分类：

3333溴代反应活性：3oH:2oH:1oH=1000:100:134溴代反应活性：3oH:2oH:1oH=1000

（4）卤素的相对反应活性

例：甲烷一卤代反应中的焓（Kcal/mol）

∴反应活性：F2>Cl2>Br2>I235∴反应活性：F2>Cl2>Br2>I235丙烷的卤代：氯代——1－与2－活化能差4.2kj/mol溴代——1－与2－活化能差12.5kj/mol※

反应选择性

反应活性越高，反应选择性就会越差。36丙烷的卤代：氯代——1－与2－活化能差4.2kj/mol※

★五、烷烃的卤代反应历程

Halogenationmechanismofalkanes

反应历程(mechanism)：

从分子水平了解反应进程中的能量变化、

中间体形成、反应步骤、反应速率等。37中间体形成、反应步

1、有机反应的活性中间体

碳自由基(free-radical)

R.:由共价键均裂形成的带孤电子的体系。

碳正离子

碳负离子……

38碳正离子38电中性；中心碳为sp2或sp3杂化；一个未共用电子单独占据一个轨道；价电子数:7——得电子的倾向强。

碳自由基结构特点39电中性；——得电子的倾向强。碳自由基

2、反应过渡态

（TransitionState）

反应的能量曲线活化能活化能：发生反应所需的最低能量。

402、反应过渡态（Tran反应速率决定于反应活化能的高低——过渡态的能量41反应速率决定于反应活化能的高低41回忆：烷烃卤代反应的特点？？

？

42回忆：烷烃卤代反应的特点？？？42

3、烷烃的卤代反应历程

例：光照下CH4+Cl2

CH3Cl+CH2Cl2+CHCl3+CCl4

hvCl:Cl2Cl.CH4+Cl.

.CH3+HCl

.CH3+Cl2CH3Cl+Cl.…………Cl.+

Cl.Cl2

.CH3+.CH3CH3CH3

.CH3+Cl.

CH3Cl……——链反应(chainreaction)链引发链增长链终止

433、烷烃的卤代反应历

4444反应活性中间体与过渡态的区别。45反应活性中间体与过渡态的区别。45

烷烃的卤代是由产生自由基引发的取代反应——★自由基取代反应

Free-RadicalSubstitution

光化学反应

46烷烃的卤代是由产生自由基引发的光化学反应

4、卤代反应的取向

45%(6个相同1oH)55%(2个相同2o

H)64%

(9个相同1oH)36%(1个3oH)474、卤代反应的

分子中不同位置的H被取代的几率不同。48分子中不同位置的H被取代的几率不同。48

反应速率

反应活化能（过渡态能量）

自由基的能量