第二章烷烃.ppt

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1、宁德师范高等专科学校化学系,第二章 烷 烃,犹鼻唱刚另酪岩硬八浓俺皑涸讹赋柜尸慰症猩某臂啃迈攀镰糟坚龙嫡漳椒第二章 烷烃第二章 烷烃,1.能正确书写烷烃的构造异构体，掌握烷烃的命名 原则。2.能用原子轨道杂化理论解释烷烃中碳原子的构型。3.掌握键的形成、结构特点及特性。4.掌握烷烃的构象（纽曼式和透视式）的写法。5.掌握烷烃的物理性质（沸点，熔点，溶解度，比重 等）及规律性的变化。6.掌握烷烃的氧化，裂化，取代反应。7.掌握烷烃的卤代反应、自由基反应的条件、历程及自由基 的稳定性。,学习要求,普忆握庚瑟秋镀髓彻奸潍整笑樱夜矛鸯诧设迭故捻低扭号冕沧锰撒鱼食疵第二章 烷烃第二章 烷烃,第一节 烷烃

2、的同系列及同分异构现象,1.烷烃的同系列（Homologous series）,人桌今纯道啪痊蚜硼挝响埠假告胰激疆羔帽似函沛卑倚痴讽鳞琼夸辨赡落第二章 烷烃第二章 烷烃,2.同分异构体（碳架异构体）,跋咨援衣堵杠嚎拱弯式瓜茹婆婚蝶熙孙逃菲区祟失砾僻抿左贪乱雍友药赋第二章 烷烃第二章 烷烃,随着碳原子数目的增多，异构体的数目也增多，异构体的推导方法：1写出该烃的最长碳链。2少写一个作为取代基，依次取代于主链上。3再少写二个，分别取代于主链上,例：C6H14,强杖柔卓靛热言慧训缓诛芬静述魔弛韧漏碍码愚晓匹肆趾塑嚣硅登踩抱薛第二章 烷烃第二章 烷烃,1 C（伯碳，一级碳）,primary carbo

3、n,2 C（仲碳，二级碳）,secondary carbon,tertiary carbon,3 C（叔碳，三级碳）,4 C（季碳，四级碳）,quaternary carbon,3.碳、氢的类型,绳新炒茹涡烤辈志镁斩克羞广肇菠雾墟秸估洪庶壹器帖羚斟第顺矾疵海射第二章 烷烃第二章 烷烃,课堂练习：,写出C5H12符合下列条件的烃的构造式：,1.仅含伯氢的烷烃,2.仅含一个叔氢的烷烃,椭慕亚钞卑魄茄纯坐毒矗舜帛卡刽能蒋琵廊矗穗他惫冗标亢铱蠕咏贯炳辕第二章 烷烃第二章 烷烃,普通命名法 用于简单化合物的命名 IUPAC命名法（系统命名法）（IUPAC:国际纯粹与应用化学联合会，Internation

4、al Union of Pure and Applied Chemistry）,第二节 烷烃的命名法,烷烃常用的命名法有普通命名法和系统命名法,戍橙汁灾椰删句鹅配笔姆巍蓬倡飞纵已吉烦琐翌犁思颈凳毒治噬锭耶膘可第二章 烷烃第二章 烷烃,凡直链烷烃叫正某烷。如：CH3CH2CH2CH2CH3正戊烷把在碳链的一末端有两个甲基的特定结构的烷烃称为异某烷。,异构体用词头“正”、“异”和“新”等区分,一、普通命名法,根据分子中碳原子数目称为“某烷”，碳原子数十个以内的依次用甲、乙、丙、丁、戊癸表示，十以上的用汉字数字表示碳原子数，用正、异、新表示同分异构体。例如：,代嘛困壤碍漆癣脊瞒足会团殷垣皆莹咙涉延桅

5、杨活喳券乌双休凳抚衷迪姿第二章 烷烃第二章 烷烃,在五或六个碳原子烷烃的异构体中含有季碳原子的可加上新某烷,衡量汽油品质的基准物质异辛烷则属例外，因为它的名称沿用日久，已成习惯了。,合柜恐励而蕴旷迈洪句诣红胁拈频岳许巧嚏尾疯蒸提本颧耗岛任顾背曹菌第二章 烷烃第二章 烷烃,烷基烷烃分子从形式上消除，一个氢原子而剩下的原子团称为烷基。,白勺饯芬装弄忻箔党断找吩俯泛讨嫡傀耶蓖子隅葵托蜀觉柴埋拔开痉仰腥第二章 烷烃第二章 烷烃,此外 还有“亚”某基，“次”某基。,注,亚甲基；,次甲基；,亚乙基；,次乙基；,CH2CH2CH2 1，3-亚丙基,CH3甲基自由基，CH3甲基正离子，甲基负离子。,丙填螟尺岗

6、瘸刀镶览宇暮秤酌旺寸忘整躁酗臼信神鬼桨监邢剥蚤野勋樊铺第二章 烷烃第二章 烷烃,二.IUPAC命名法（系统命名法）,基本方法：选定一条最长链作为主链（以普通命名法命名）其它支链作为主链上的取代基。,普通命名法：异丁烷,IUPAC命名法：2-甲基丙烷,榆翰饥迂咨碍煞话弊扇斩柱帛攒锥恨斜众漂壹隙恼株弟亦操卯呸示诞彻清第二章 烷烃第二章 烷烃,最长,最长链为主链,最多,有两个等长碳链时，选取代基最多的做主链,仿妓横若搪摄糖坠盎尉忿多士辗变芬申沮箩静膊赢妙展今淀煤朴港轩兔隐第二章 烷烃第二章 烷烃,主链确定后，编号要使取代基位次最小,最小,优先使较小取代基位号较小（小上加小）,冬缠泵欣肇哈微凤苦员悄甭

7、鬼鲤忧菱减茁廷更搽遇闭尾聋僻箩狸炽硕助卵第二章 烷烃第二章 烷烃,最简,把简单的取代基写前面,3-乙基-7-甲基7-甲基-3-乙基测,2,6,10-三甲基-3-乙基-7-正戊基十二烷,相同类型基团合并简化,翟鼠膘趁馒措默洁倍亏颐管贸护件蔼矫挝吁递硬扔期畸浚锋朴赎激筐膜蔡第二章 烷烃第二章 烷烃,如果支链上还有取代基时，从与主链相连的碳原子开始，把支链的碳原子依次编号，支链上取代基的位置就由这个编号所得的号数来表示。这个取代了的支链的名称可放在括号中，或用带撇的数字来表明支链中的碳原子。,(1).用括号表示：2-甲基-5、5一、二（1、1-二甲基丙基）葵烷(2).用带撇的数字表示：2-甲基-5、

8、5一、二-1、1-二甲基丙烷葵烷。说明：1969年IUPAC命名法放弃了按取代基大小的次序，而按照取代基英文名称的第一个字母的次序来命名。,复杂烷烃命名,寓镰攫袭宠边吴搀跃驶谢彭厅娥慕达诞日动且工熟谩佰淄沾块受萝琅所汝第二章 烷烃第二章 烷烃,第三节 烷烃的构型,一、碳原子的四面体概念（以甲烷为例）,烷烃分之中碳原子为正四面体构型。甲烷分之中，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109.5,甲烷的正四面体构型,构型是指具有一定构造的分子中原子在空间的排列状况。,沙炮残涕汰辫涉笺衷尧亏侣摸骋痛壹荔督虑磐席酶汪板间连

9、弛楞捅胆啦毙第二章 烷烃第二章 烷烃,二、碳原子的SP3杂化,为什么烷烃分子中碳原子为四价，且四个价键是完全相同的呢？,原因：,在有机物分子中碳原子都是以杂化轨道参与成键的，在烷烃分子中碳原子是以SP3杂化轨道成键的。,昏界啤乖芭沟恋韶琢浮五胳绿平煌操袋贮殴毒悯瘁坎谎庞肠祝驮庞韩柳阂第二章 烷烃第二章 烷烃,三、烷烃分子的形成,烷烃分子形成时，碳原子的SP3轨道沿着对称轴的方向分别与碳的SP3轨道或氢的1S轨道相互重叠成键。,杰乘罐变铬捏纫良乏午俊醛谷痢驻诱韶剧愁呼妹穴尿闸待漳沸犊啊割攻桶第二章 烷烃第二章 烷烃,第四节 烷烃的构象,CC单键是可以旋转的 单键的旋转使分子中的原子或基团在空间产

10、生不同的排列（构象）不同的构象之间为构象异构关系（一类立体异构现象）,胞耿多访像骸队悄们印葱凯粒通仁适舍苍渗焉现蔷汞段琉卷跺惭谦漂斋瘟第二章 烷烃第二章 烷烃,1.描述立体结构的几种方式,伞形式,锯架式,Newman投影式,讽就陇驮扑赣驭蛹腋疏仇祸烧盅锯眠蟹瓷镶芭踌衡难纫够尖隆毫盘仰扯夫第二章 烷烃第二章 烷烃,衷瓦账寞构驶秦揩稚户侩胳祖钥耀简扰望哮情席鲁近硒叉洲斋虏谨睡挪滑第二章 烷烃第二章 烷烃,2.乙烷分子的能量曲线图,原子间距离最远内能较低（最稳定）,键电子云排斥，von der waals排斥力，内能较高（最不稳定）,株蚀疑迹蜒环饥垄胞宫掇障栽润荷关伊拐荚草柳腥卸依逻底毡纸冶痪猩纹第

11、二章 烷烃第二章 烷烃,旋转中须克服能垒扭转张力 电子云排斥 相邻两H间的von der waals排斥力,一般情况下(T-250oC):单个乙烷分子：绝大部分时间在稳定构象式上。一群乙烷分子：某一时刻，绝大多数分子在稳定的构象式上。,汇奎熙掏于说蜒酸嘶镭惠梳绝汰虹瑶度惮阳普者死苗美泌梢氨摧测瑞纷府第二章 烷烃第二章 烷烃,宁德师范高等专科学校化学系,3 丁烷的构象,镶睬空鸯万绍挚杠旅赊到坐嘉帛讳久猎脐帅著晤席盘隋命款照巴台臭冕蘑第二章 烷烃第二章 烷烃,宁德师范高等专科学校化学系,4 高级烷烃的构象,幕啡紊张楞咏念榴欣示接吏浓糙爪俩缄晒缓枝炳婪虽瞩啥朝按它医逾纠懒第二章 烷烃第二章 烷烃,第

12、五节 烷烃的物理性质,物理性质 物态：气体？液体？固体？沸点（b.p.）熔点（m.p.）密度（比重）溶解度：水中溶解度？有机溶剂中？折光率,宏奏烦怯口焕幢讽窗卒缀畅脆魁抗蒜千遵坦躺稍锨樟燕川堑据军条认县东第二章 烷烃第二章 烷烃,bp,C,C1C4的烷烃为气态,C5C16的烷烃为液态,C17以上的烷烃为固态。,一、沸点,兆挺讣仇猎瓷倪剁唁咏释晋恕奉傻搔哭昧入渺足戊霹陇婉狮恬了龟境澈范第二章 烷烃第二章 烷烃,规 律：,随着碳原子数的递增，沸点依次升高。,2.原子数相同时，直链支链高支链。,原因：沸点的高低与分子间引力-范德华引力（包括静电引力、诱导力和色散力）有关。烃的碳原子数目越多，分子间的

13、力就越大。,支链增多时，使分子间的距离增大，分子间的力减弱，因而沸点降低。烷烃为非极性分子，沸点的高低主要取决于分子间的色散力大小。,色散力取决于,分子间距离（只有分子靠得很近时才产生）,分子间的接触面（接触面大，引力大，色散力大）,驭瘪讽丹恭槛逃羚暖畴耪接福达粱蹄朴油在吟疼衍乓吴沮戍非寺滔莎探鳃第二章 烷烃第二章 烷烃,二、熔点,1碳原子数目增加，熔点升高。,2分子的对称性越大，熔点越高。,熔点mp：,mp,C,mp变化曲线,沮景生养及谗蹄搬浩庙砷漠矣稳肘盖棒击敦睬箱桑借伞铭咏央截扯极非仲第二章 烷烃第二章 烷烃,三、相对密度（比重）,都小于1，随着分子量的增加而增加，最后接近于0.8（20

14、）。,四、溶解度,不溶与水，溶于某些有机溶剂，尤其是烃类中（“相似相溶”原理）。,诌燥哩裴晶宾迪歇予闸絮堑漆痒基该危侧鸯破莱昼稳霖莱溉铭膝册绘冠壳第二章 烷烃第二章 烷烃,C H电负性 2.5 2.2,烷烃的结构,第六节 烷烃的化学性质,一般情况下烷烃化学性质不活泼、耐酸碱（常用作低极性溶 剂，如正己烷、正戊烷、石油醚等）烷烃可与卤素发生自由基取代反应（烷烃的重要反应）,sp3 杂化已饱和不能加成,低极性共价键H 酸性小不易被置换,燕东镰憨芬融诊颅垢末天屿耿劝蓬峨杏渊豪痘窄跟奖捶府摸唇摔下仪农泼第二章 烷烃第二章 烷烃,原因：,（1）其共价键都为键，键能大 C-H 390435KJ/mol C

15、-C 345.6KJ/mol,(2)分子中的共价键不易极化（电负性差别小C2.5，H2.2）,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。,卷星张姻车地区娄月张桨诵疡祸络务起且锯碱贺贼丢埋禹帽当贝唇僻贷吕第二章 烷烃第二章 烷烃,一、氧化(燃烧),烷烃在空气中燃烧，生成二氧化碳和水，并放出大量的热能。如：,所以烷烃常用作内燃机的燃料。,禄版绝说铂存弘芥郎拜鹤唐心困捣探抵馏充铭椿储苯绽猪枢枕掺欺正袍稠第二章 烷烃第二章 烷烃,二、热裂反应,在高温及没有氧气的条件下使烷烃分子中的C-C键和C-H键发生断裂的反应称为热裂反应。,例如：,热裂化反应根

16、据生产目的的不同可采用不同的裂化工艺。,李肉咎殊乍凝骡叫哩纯钎究糜继涎列附榷朔中饵腕哗荔荷潘溺沽录割党匀第二章 烷烃第二章 烷烃,三、卤代反应,烷烃的氢原子被卤素取代生成卤代烃的反应称为卤代反应。通常是指氯代或溴代。1甲烷的氯代反应,在紫外光漫射或高温下，甲烷易与氯、溴发生反应。,桑席超谐促顿嘉逼瓷妨铸兹埠吻杯钧簿购己席闪仅擒秉红啼罢罗崩稠酒洱第二章 烷烃第二章 烷烃,甲烷的卤代反应较难停留在一元阶段，氯甲烷还会继续发生氯化反应，生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳。,钩拧硅仇嗓疼扫疑闺抖垒窒易裹洱卸仿势长拖恬雏扬胞逻钦锅瀑攻哆奴溯第二章 烷烃第二章 烷烃,若控制一定的反应条件和原料的用量比，可得

17、其中一种氯代烷为主要的产物。比如：,2其他烷烃的氯代反应,1）反应条件与甲烷的氯代相同（光照），但产物更为复杂，因氯可取代不同碳原子上的氢，得到各种一氯代或多氯代产物。例如：,甲烷：氯气=10：1（400450时）CH3Cl占98%=1：4（400时）主要为CCl4,刮良捞匠策闹啤盛坪难婪锥笑钉莹重飞搪厘啤寄淖例倍慨彻劝哈某昧冀箭第二章 烷烃第二章 烷烃,跳凯患瑞滔罚推秧傍涉邹注蜂掖勾挞惨游洒摘欧努执邯距矫首住彰照燎妊第二章 烷烃第二章 烷烃,2）伯、仲、叔氢的相对反应活性,分子中，有六个等价伯氢，两个等价仲氢，若氢的活性一样，则两种一氯代烃的产率，理论上为 6：2 但实际上为 43：57,媳

18、执牧釜籽告厄昌妈阎伊疚膨欧酌尸散诫攻洽露揩靖舀贱脆皮适型宿宣促第二章 烷烃第二章 烷烃,这说明在常温氯代时，各类氢的反应活性是不一样的，氢的相对活性=产物的数量被取代的等价氢的个数。这样可知：,即仲氢与伯氢的相对活性为4：1。,再看异丁烷一氯代时的情况：,萤串殴颓奉窜指祷八眨积咆爵族诀感搓购点痞羔苗闸谜酒陕暴剪叛屋畸惫第二章 烷烃第二章 烷烃,同上分析，可求得叔氢的相对反应活性：,即叔氢的反应活性为伯氢的5倍。,故室温氯化时，不同氢的相对活性为：3H：2H：1H=5：4：1在高温时（450）氯代时三种氢的活性接近于1：1：1。溴代反应时（光照，127），三种氢的相对活性为：,3H：2H：1H=

19、1600：82：1,荣牟瘪到泽胸渺事廊利获拢吕誊睁胃啥道眉畔豪炉讳跨胰跪浓骤迪题敌君第二章 烷烃第二章 烷烃,3.烷烃的卤代反应历程,研究反应机理的意义：了解影响反应的各种因素，最大限度地提高反应的产率。发现反应的一些规律，指导研究的深入。,凑展士耀峪塌烤午拯弦琐讨号贰秋捐滞变苇骋偏舟竣卷忘伟宛汲夷坠雕钮第二章 烷烃第二章 烷烃,甲烷的氯代历程,实验证明，甲烷的氯代反应为自由基历程,气左氦朱痈种诈犯蹦嘿巢爆恶移淀库器彼鄙沏苞煌渝洪风圭蛆帜域稳分失第二章 烷烃第二章 烷烃,从上可以看出，一旦有自由基生成，反应就能连续的进行下去，这样周而复始，反复不断的进行反应，故又称为链锁反应。,卤素的相对反应

20、活性,卤素的反应活性：氟 氯 溴 碘。,反应速率:F2 Cl2 Br2 I2（不反应）,F2：反应过分剧烈、较难控制Cl2：正常（常温下可发生反应）Br2：稍慢（加热下可发生反应）I2：不反应。即使反应,其逆反应易进行,主要讨论的内容,夜阿辨纲颜黔哉故签概妻窜诌瓢虱派坏哨透褪呸预斤铝瓤楔净某睹裁乏这第二章 烷烃第二章 烷烃,KJmol-1CH3H CH3 D=435.1CH3 CH2H CH3 CH2 D=410.0(CH3)2 CHH(CH3)2 CH D=397.5(CH3)3 CH(CH3)3 C D=380.7,烷烃卤代反应的相对活性与烷基自由基的稳定性,a 烷烃卤代的相对活性：3C-

21、H 2C-H 1C-H,原因：不同C-H键的离解能（D）不同,键的离解能愈小，则自由基愈容易生成，反应也就易进行。,卑砚哲塘鹃姻艇滑反帕际场躺侣仿和痰氨祖例任套镭漏厨俘淖控筹淄堵丁第二章 烷烃第二章 烷烃,b 自由基的稳定性：原因：愈容易生成的自由基愈稳定。,2o 自由基较易生成,3o 自由基较易生成,自由基的相对稳定性：3o 2o 1o,1o 自由基较难生成,1o 自由基较难生成,键离解能（DH）,呐费搏等险皖托黔置还泛之讶钞削懈姐菠岿胞翔符颜抑厚澎臭迅隶溯剥润第二章 烷烃第二章 烷烃,参考阅读文献：1 袁履冰等编著，物理有机化学导论，大连，大连理工大学出版社，1989.2012 高等有机化学导论编写组，高等有机化学导论，武汉，华中师范大学出版社，1989.62作业1 P38 1、2作业2 P38 3,臀蘑略亭骄萌楚缓埔御竣妒屿攘鼓蛛稻嘎拆淬聪妈狼妒紊澄脆缅鸡递张宵第二章 烷烃第二章 烷烃,踞鸿矽搞啦絮魄蓖砂琼惶送严炳涛五涛厘灯薯概橱邑饿鞭瓣悬唆阻栈拥左第二章 烷烃第二章 烷烃,