李景寧基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)課件 烷烴課件

1、烷烴作業(yè)烷烴作業(yè)1.理解同系列、同分異構(gòu)、構(gòu)造異構(gòu)、構(gòu)型和構(gòu)象等概念理解同系列、同分異構(gòu)、構(gòu)造異構(gòu)、構(gòu)型和構(gòu)象等概念2.掌握烷烴的普通命名法和系統(tǒng)命名法、常見基團(tuán)的名稱掌握烷烴的普通命名法和系統(tǒng)命名法、常見基團(tuán)的名稱3.理解碳四面體概念、理解碳四面體概念、 烴開鏈烴環(huán)烴 飽和烴（烷烴） 不飽和烴（烯、炔烴）不飽和環(huán)烴（環(huán)烯烴） 飽和環(huán)烴（環(huán)烷烴）CH3CH3CH2CH2CHCH(hydrocarbon)一、烷烴的同系列（一、烷烴的同系列（Homologous series）v系列差：系列差：CH2稱為同系列的系列差，也稱系差。稱為同系列的系列差，也稱系差。v烷烴的通式烷烴的通式CnH2n+2v

2、同系物同系物(homologs) ：同系列中的各個(gè)化合物互稱同系物。：同系列中的各個(gè)化合物互稱同系物。CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 v同系列：具有一個(gè)通式，結(jié)構(gòu)相似，同系列：具有一個(gè)通式，結(jié)構(gòu)相似，化學(xué)性質(zhì)也相似，物理化學(xué)性質(zhì)也相似，物理性質(zhì)則隨著碳原子數(shù)目的增加而有規(guī)律地變化的化合物系列。性質(zhì)則隨著碳原子數(shù)目的增加而有規(guī)律地變化的化合物系列。二、烷烴的同分異構(gòu)現(xiàn)象二、烷烴的同分異構(gòu)現(xiàn)象 v構(gòu)造異構(gòu)：構(gòu)造異構(gòu)：具有相同的分子式，具有相同的分子式，分子中原子或基團(tuán)因連接順分子中原子或基團(tuán)因連接順序不同序不同。碳鏈異構(gòu)碳鏈異構(gòu)，碳鏈的連結(jié)方式和次序不同；，碳鏈的連結(jié)方式和次序

3、不同；官能團(tuán)異構(gòu)官能團(tuán)異構(gòu)，相同的原子組成不同的官能團(tuán)。，相同的原子組成不同的官能團(tuán)。位置異構(gòu)位置異構(gòu)，取代基或官能團(tuán)的位置不同；，取代基或官能團(tuán)的位置不同；烷烴分子隨著碳原子數(shù)的增加，異構(gòu)體的數(shù)目增加得很快。烷烴分子隨著碳原子數(shù)的增加，異構(gòu)體的數(shù)目增加得很快。以己烷為例其基本步驟如下以己烷為例其基本步驟如下: 1) 1)寫出這個(gè)烷烴的最長直鏈?zhǔn)剑簩懗鲞@個(gè)烷烴的最長直鏈?zhǔn)剑?)寫出少一個(gè)碳原子的直鏈?zhǔn)阶鳛橹麈湴咽Ｏ碌奶籍?dāng)作支鏈。依次當(dāng)取代基連在寫出少一個(gè)碳原子的直鏈?zhǔn)阶鳛橹麈湴咽Ｏ碌奶籍?dāng)作支鏈。依次當(dāng)取代基連在各碳原子上，就能寫出可能的同分異構(gòu)體的構(gòu)造式各碳原子上，就能寫出可能的同分異構(gòu)體的構(gòu)

4、造式:3)寫出少二個(gè)碳原子的直鏈?zhǔn)阶鳛橹麈?。把兩個(gè)碳原子當(dāng)作寫出少二個(gè)碳原子的直鏈?zhǔn)阶鳛橹麈?。把兩個(gè)碳原子當(dāng)作2個(gè)甲基接在各碳原個(gè)甲基接在各碳原子上，或把兩個(gè)碳原子當(dāng)作乙基，接在各碳上。子上，或把兩個(gè)碳原子當(dāng)作乙基，接在各碳上。(6)與與(3)相同相同書寫構(gòu)造式時(shí)，常用簡化的式子寫為：書寫構(gòu)造式時(shí)，常用簡化的式子寫為：CH3CH2CH2CH2CH2CH3或或CH3(CH2)4CH3 :v構(gòu)造簡式構(gòu)造簡式 v構(gòu)造式構(gòu)造式v鍵線式鍵線式 CH3CH2CH2CH3CH3CH3CHCH3CH3CH(CH3)2CH3CH2CH2CH3CH3CH3 CH CH3直接與一個(gè)碳原子相連的稱為直接與一個(gè)碳原子相

5、連的稱為“伯伯”（Primary）或）或一級(jí)一級(jí)碳原子，用碳原子，用1o表示；表示；三、三、CH的類別的類別CH3CCH3CCH3HH3CCHHCHHH4o 3o2o1oC3o 2o 1oH(季)(叔)(仲)(伯)與伯、仲、叔碳相連的氫原子分別稱與伯、仲、叔碳相連的氫原子分別稱伯、仲、叔氫伯、仲、叔氫，分別可表示為：，分別可表示為：1H，2H，3H。直接與二個(gè)碳原子相連的稱為直接與二個(gè)碳原子相連的稱為仲仲（Secondary）或）或二級(jí)二級(jí)碳原子，用碳原子，用2o表示；表示；直接與四個(gè)碳原子相連的稱為直接與四個(gè)碳原子相連的稱為季季（Quaternary）或）或四級(jí)四級(jí)碳原子，用碳原子，用4o表

6、示；表示；直接與三個(gè)碳原子相連的稱為直接與三個(gè)碳原子相連的稱為叔叔（Tertary）或）或三級(jí)三級(jí)碳原子，用碳原子，用3o表示；表示；一、普通命名法一、普通命名法 通常把烷烴稱為通常把烷烴稱為“某烷某烷”，“某某”是指烷烴中碳原子的數(shù)是指烷烴中碳原子的數(shù)目。目。110個(gè)碳的烷烴，詞頭用：個(gè)碳的烷烴，詞頭用：甲、乙、丙、丁、戊、己、甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸庚、辛、壬、癸；10個(gè)碳以上，用數(shù)字個(gè)碳以上，用數(shù)字十一、十二十一、十二等表示等表示。甲烷甲烷 乙烷乙烷 丙烷丁烷丙烷丁烷 戊烷戊烷 己烷己烷 庚烷庚烷CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 C6H14 C7H16me

7、thane ethane propane butane pentane hexane heptane 辛烷辛烷 壬烷壬烷 癸烷癸烷 十一烷十一烷C8H18 C9H20 C10H22 C11H24octane nonane decane undecane碳架異構(gòu)體用碳架異構(gòu)體用正正、異異、新新等詞頭區(qū)分等詞頭區(qū)分:直鏈烷烴叫直鏈烷烴叫“正正某烷某烷”，英文詞頭，英文詞頭normal ，簡寫為，簡寫為n- 在碳鏈的一末端有兩個(gè)甲基的特定結(jié)構(gòu)的烷烴稱為在碳鏈的一末端有兩個(gè)甲基的特定結(jié)構(gòu)的烷烴稱為“異異某烷某烷”，英文詞頭，英文詞頭iso，簡寫為，簡寫為i- 在五或六個(gè)碳原子烷烴的異構(gòu)體中含有季碳原子

8、的可加上在五或六個(gè)碳原子烷烴的異構(gòu)體中含有季碳原子的可加上“新新某烷某烷”，英文，英文詞頭詞頭neo正己烷正己烷n-hexane異己烷異己烷i-hexane新己烷新己烷neohexaneCH3CH2CH2CH2CH2CH3 CH3CHCH2CH2CH3 CH3CCH2CH3CH3CH3CH3把除正構(gòu)烷烴之外的烷烴看成甲烷的烷基衍生物把除正構(gòu)烷烴之外的烷烴看成甲烷的烷基衍生物衡量汽油品質(zhì)的基準(zhǔn)物質(zhì)異衡量汽油品質(zhì)的基準(zhǔn)物質(zhì)異辛烷則屬例外，因?yàn)樗拿镣閯t屬例外，因?yàn)樗拿Q沿用日久，已成習(xí)慣了：稱沿用日久，已成習(xí)慣了：CH3衍生物命名法衍生物命名法命名方法：命名方法：選擇含取代基最多的碳原子為母體

9、（甲烷），并且要求選擇含取代基最多的碳原子為母體（甲烷），并且要求取代基最簡單。其余部分為取代基，書寫時(shí)由小到大排列。結(jié)尾是甲取代基最簡單。其余部分為取代基，書寫時(shí)由小到大排列。結(jié)尾是甲烷。相同取代基合并，寫出個(gè)數(shù)，用中文字表示個(gè)數(shù)。烷。相同取代基合并，寫出個(gè)數(shù)，用中文字表示個(gè)數(shù)。二甲基乙基丙基甲烷二甲基乙基丙基甲烷CCH3CH3CH3CH2CH2CH2CH3CH3CH3CHCH2CCH3CH3CH3二、烷基烷基 烷烴分子從形式上消除一個(gè)氫原子而剩下的原子團(tuán)稱為烷烴分子從形式上消除一個(gè)氫原子而剩下的原子團(tuán)稱為?？捎每捎肦-表示。表示。CH3CH3CH2CH3CH2CH2CH3CHCH3CH2C

10、H2CH3CH2CH3CHCH3CH2CH3CHCH3CH2CH3CCH3CH3nCH3)(CHCH3CH2CH3CH3CHCH2CH2nCH3)(CHCH3CH2CH3CH3CHCH2CH2amyl=pentylnCH3)(CCH3CH3CH2CH3CCH3CH3CH2nCH3)(CCH3CH3CH2CH3CCH3CH3CH2v 兩價(jià)的烷基稱為亞基兩價(jià)的烷基稱為亞基亞甲基亞甲基methylidene 亞乙基亞乙基 ethylidene 1,2-亞乙基亞乙基 dimethylene 1,3-亞丙基亞丙基 trimethylene CHCH3C(CH3)2亞異丙基亞異丙基 isopropylid

11、ene CH2CH2CH2CH2CH2CH2v 三價(jià)的烷基叫次基，命名中使用的次基限于三個(gè)價(jià)在同一個(gè)碳原三價(jià)的烷基叫次基，命名中使用的次基限于三個(gè)價(jià)在同一個(gè)碳原子上的結(jié)構(gòu)。子上的結(jié)構(gòu)。次甲基次甲基 methylidyne 次乙基次乙基 ethylidyne C HC CH3 1892年在日內(nèi)瓦開了國際化學(xué)會(huì)議，制定了系統(tǒng)的有機(jī)化合物的年在日內(nèi)瓦開了國際化學(xué)會(huì)議，制定了系統(tǒng)的有機(jī)化合物的命名法，叫做日內(nèi)瓦命名法。后由國際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)命名法，叫做日內(nèi)瓦命名法。后由國際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（International Union of Pure and Applied Chemistry簡稱

12、簡稱IUPAC）作了幾次修訂，簡稱為）作了幾次修訂，簡稱為IUPAC命名法。命名法。 我國參考這個(gè)命名法的原則結(jié)合漢字的特點(diǎn)制定了我國的系統(tǒng)命我國參考這個(gè)命名法的原則結(jié)合漢字的特點(diǎn)制定了我國的系統(tǒng)命名法（名法（1960）。）。1980年進(jìn)行增補(bǔ)和修訂，公布了年進(jìn)行增補(bǔ)和修訂，公布了有機(jī)化學(xué)命名原有機(jī)化學(xué)命名原則則，簡稱，簡稱CCS命名法。命名法。在系統(tǒng)命名法中，對于直鏈烷烴的命名和普通命名法是基本相同的，在系統(tǒng)命名法中，對于直鏈烷烴的命名和普通命名法是基本相同的，僅不寫上僅不寫上正正字。字。v選擇選擇最長的碳原子直鏈作為主鏈最長的碳原子直鏈作為主鏈 ，支鏈作為取代基，支鏈作為取代基；v主鏈碳原

13、子編號(hào)，使取代基的位次最??；主鏈碳原子編號(hào)，使取代基的位次最??；v烷基和烷基的位數(shù)寫在主鏈的前面，阿拉伯?dāng)?shù)字和漢烷基和烷基的位數(shù)寫在主鏈的前面，阿拉伯?dāng)?shù)字和漢字之間用字之間用“-”連接；連接；v取代基的數(shù)目用漢字?jǐn)?shù)字表示；取代基的數(shù)目用漢字?jǐn)?shù)字表示；v取代基不同時(shí)，要把小的寫在前面；取代基不同時(shí)，要把小的寫在前面；（1) 主鏈的選擇：主鏈的選擇：A選擇選擇為主鏈，按該鏈所含碳為主鏈，按該鏈所含碳原子數(shù)稱為某烷；原子數(shù)稱為某烷；B3-甲基己烷甲基己烷3-methylhexane2，3，5-三甲基三甲基-4-丙基庚烷丙基庚烷2,3,5-trimethyl-4-propylheptaneCH3CH2

14、CHCHCHCHCH3CH2CH2CH3CH3CH3CH32CH3CH2CHCHCHCHCH3CH2CH2CH3CH3CH314563CH372CH3CH2CHCHCHCHCH3CH2CH2CH3CH3CH314563CH37NOTCH2CH3CH3CHCH2CH2CH3（2）定位編號(hào)）定位編號(hào):側(cè)鏈側(cè)鏈（逐個(gè)比較，最先比較最小的基團(tuán)）（逐個(gè)比較，最先比較最小的基團(tuán)）2，7，83，4，92，7，8-三甲基癸烷三甲基癸烷2,7,8-trimethyldecaneCH3CH3CH(CH2)4CHCHCH2CH3CH3CH32 7 89 4 32,2,7,7,8 CH3CCH2CH2CH2CH2C

15、CHCH3CH3CH3CH3CH3CH32,3,3,8,82,2,7,7,8-pentamethylnonane 2,2,7,7,8-五甲基壬烷五甲基壬烷甲基甲基 乙基乙基3 88 33-甲基甲基-8-乙基癸烷乙基癸烷3-ethy-8-methyldecaneCH338CH3CH2CH(CH2)4CHCH2CH3C2H538（ 3）有多個(gè)取代基：）有多個(gè)取代基：把小的取代基名稱寫在前面，大的寫在把小的取代基名稱寫在前面，大的寫在后面后面，相同的基團(tuán)合并，相同的基團(tuán)合并，取代基的數(shù)目用二、三、四取代基的數(shù)目用二、三、四等表等表示，寫在取代基的前面，其位次必須逐個(gè)注明，位次的數(shù)字之示，寫在取代基的

16、前面，其位次必須逐個(gè)注明，位次的數(shù)字之間要用間要用“，”隔開。隔開。烷基大小的次序：甲基烷基大小的次序：甲基 乙基乙基 丙基丙基 丁基丁基 戊基戊基 重疊式重疊式0.229nm0.25nmC-H 鍵長鍵長C-C 鍵長鍵長 鍵鍵 角角 兩面角兩面角兩氫相距兩氫相距110.7 pm154 pm109.5o60o250 pm110.7 pm154 pm109.5o0o229 pm250 pm 240 pm 229 pmE重疊重疊 E交叉交叉 E=12.5kJmol-1每個(gè)每個(gè)C-H、C-H重疊的能量約重疊的能量約為為4 KJ mol-1當(dāng)二個(gè)氫原子的間距少于當(dāng)二個(gè)氫原子的間距少于240pm（即二個(gè)氫

17、原子的半徑和）時(shí)，氫原子之（即二個(gè)氫原子的半徑和）時(shí)，氫原子之間會(huì)產(chǎn)生排斥力，從而使分子內(nèi)能增高，所以重疊式比交叉式內(nèi)能高。間會(huì)產(chǎn)生排斥力，從而使分子內(nèi)能增高，所以重疊式比交叉式內(nèi)能高。v乙烷構(gòu)象勢能關(guān)系圖乙烷構(gòu)象勢能關(guān)系圖 060180120240300360E重疊式重疊式 交叉式交叉式 12.5kJmol- -1 二、正丁烷的構(gòu)象二、正丁烷的構(gòu)象 把正丁烷把正丁烷C1和和C4作甲基，在繞單鍵旋轉(zhuǎn)時(shí)，主要構(gòu)象為：作甲基，在繞單鍵旋轉(zhuǎn)時(shí)，主要構(gòu)象為：全重疊式全重疊式(sp)對位交叉式對位交叉式(ap)H3CCH3HHHHCH3HHHHCH3CH3HHHHCH3CH3HHHHCH3CH3HHHH

18、CH3鄰位交叉式鄰位交叉式(sc)部分重疊式部分重疊式(ac) (ac)(sc)CH3HHHHCH3v穩(wěn)定性次序：穩(wěn)定性次序：ap（對為交叉）（對為交叉） sc （鄰位交叉）（鄰位交叉） ac（部分重疊）（部分重疊） sp（全重疊）（全重疊）。 060180120240300360Eap acscspacscap 14.6kJmol-118.425.5kJmol-13.33.7kJmol-1v分子總是傾向于以穩(wěn)定的構(gòu)象形式存在。分子總是傾向于以穩(wěn)定的構(gòu)象形式存在。CH3HHHHCH3CH3HHHHCH3CH3HHHHCH315 70 15 三、丙烷的構(gòu)象三、丙烷的構(gòu)象HCH3HHHHHH3CH

19、HHH丙烷只有二種極限構(gòu)象，一種是丙烷只有二種極限構(gòu)象，一種是重疊式構(gòu)象重疊式構(gòu)象，另一種是，另一種是交叉交叉式構(gòu)象式構(gòu)象。二種構(gòu)象的能差。二種構(gòu)象的能差13.3kJmol-1。 這些物理常數(shù)通常用物理方法測定出來的，可以從化學(xué)和物這些物理常數(shù)通常用物理方法測定出來的，可以從化學(xué)和物理手冊中查出來。理手冊中查出來。外外 觀：觀： 狀態(tài)，狀態(tài)， 顏色，顏色， 氣味氣味物理常數(shù)：物理常數(shù)： 沸點(diǎn)（沸點(diǎn)（b.p.)熔點(diǎn)（熔點(diǎn)（m.p.) 折光率折光率(n)旋光度旋光度 密度（密度（D） 溶解度溶解度 偶極矩（偶極矩（） =qd 光譜特征光譜特征 1、分子間的作用力、分子間的作用力偶極偶極-偶極作用偶

20、極作用(取向力取向力) 極性分子間的相互作用，亦即偶極矩間的相互作用，稱為偶極極性分子間的相互作用，亦即偶極矩間的相互作用，稱為偶極-偶極作用，偶極作用，一個(gè)分子的偶極矩正端與一個(gè)分子的偶極矩負(fù)端間有相互吸引作用。一個(gè)分子的偶極矩正端與一個(gè)分子的偶極矩負(fù)端間有相互吸引作用。 色散力色散力 瞬時(shí)偶極矩之間的相互作用，稱瞬時(shí)偶極矩之間的相互作用，稱色散力色散力。 這種分子間的作用力，只有在這種分子間的作用力，只有在分子比較接近時(shí)才存在，其大小與分子的極化率和分子的接觸表面的大小有分子比較接近時(shí)才存在，其大小與分子的極化率和分子的接觸表面的大小有關(guān)。這種作用力沒有飽和性和方向性，在非極性分子中存在，

21、在極性分子中關(guān)。這種作用力沒有飽和性和方向性，在非極性分子中存在，在極性分子中也存在，對于大多數(shù)分子來說，這種作用力是主要的。也存在，對于大多數(shù)分子來說，這種作用力是主要的。氫鍵氫鍵 特殊的分子之間作用力，有方向性和飽和性。特殊的分子之間作用力，有方向性和飽和性。沸點(diǎn)沸點(diǎn)a、分子極性愈大，偶極、分子極性愈大，偶極-偶極作用愈大，沸點(diǎn)愈高偶極作用愈大，沸點(diǎn)愈高。b、如果分子極性相同，則分子量愈大，色散力也愈大，故沸點(diǎn)隨分子量升、如果分子極性相同，則分子量愈大，色散力也愈大，故沸點(diǎn)隨分子量升高而升高。高而升高。 c、如果分子極性相同，分子量也相同，則分子間接觸面積大的，色散力大，、如果分子極性相同

22、，分子量也相同，則分子間接觸面積大的，色散力大，沸點(diǎn)高。沸點(diǎn)高。 d、分子量接近，分子內(nèi)、分子量接近，分子內(nèi)H鍵愈多，形成氫鍵愈多，沸點(diǎn)愈高。鍵愈多，形成氫鍵愈多，沸點(diǎn)愈高。 熔點(diǎn)熔點(diǎn) 分子對稱性高，排列比較整齊，熔點(diǎn)較高分子對稱性高，排列比較整齊，熔點(diǎn)較高. 一、物質(zhì)狀態(tài)一、物質(zhì)狀態(tài) v烷烴在室溫常壓下：烷烴在室溫常壓下：1C4C (g)，5C16C (l)，17C(s)CH3(CH2)3CH3bp./ 36.1 68.998.4CH3(CH2)4CH3CH3(CH2)5CH3二、沸點(diǎn)二、沸點(diǎn)沸點(diǎn)沸點(diǎn)大小大小取決于取決于bp./ 36.127.99.5CH3CH2CH2CH2CH3 CH3C

23、HCH2CH3 CH3CH3CH3CH3 C CH3烷烴沸點(diǎn)的特點(diǎn)：烷烴沸點(diǎn)的特點(diǎn)：（1 1）沸點(diǎn)一般很低（非極性，只有色散力）。）沸點(diǎn)一般很低（非極性，只有色散力）。（2）隨相對分子質(zhì)量增大而增大（運(yùn)動(dòng)能量增大，范德華引力）隨相對分子質(zhì)量增大而增大（運(yùn)動(dòng)能量增大，范德華引力增大）。增大）。（3）含相同數(shù)目碳原子的烷烴，直鏈烷烴的沸點(diǎn)高于支鏈烷烴含相同數(shù)目碳原子的烷烴，直鏈烷烴的沸點(diǎn)高于支鏈烷烴。CH2CH3CH2CH3CH2CH3CH2CH3CH3CHCH3CH3CH3CHCH3CH3三、熔點(diǎn)三、熔點(diǎn)取決于取決于分子間的作用力分子間的作用力和和晶格堆積的密集度。晶格堆積的密集度。正烷烴的熔點(diǎn)

24、，同系列正烷烴的熔點(diǎn)，同系列C1-C3不那么規(guī)則，但不那么規(guī)則，但C4以上的是隨以上的是隨著碳原子數(shù)的增加而升高。不過，其中偶數(shù)的升高多一些，以著碳原子數(shù)的增加而升高。不過，其中偶數(shù)的升高多一些，以至含奇數(shù)和含偶數(shù)的碳原子的烷烴各構(gòu)成一條熔點(diǎn)曲線，至含奇數(shù)和含偶數(shù)的碳原子的烷烴各構(gòu)成一條熔點(diǎn)曲線，偶數(shù)偶數(shù)在上，奇數(shù)在下在上，奇數(shù)在下。含相同數(shù)目碳原子的烷烴含相同數(shù)目碳原子的烷烴,分子對稱性越高，熔點(diǎn)越高分子對稱性越高，熔點(diǎn)越高mp./ - -129.7- -159.9- -16.6CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CHCH2CH3 CH3CH3CH3CH3 C CH3四、相對密度四、相對密

25、度 正烷烴的相對密度是隨著碳原子的數(shù)目增加逐漸有所增大，二十烷以下正烷烴的相對密度是隨著碳原子的數(shù)目增加逐漸有所增大，二十烷以下的接近于的接近于0.78。這也與。這也與分子間引力有關(guān)，分子間引力增大，分子間的距分子間引力有關(guān)，分子間引力增大，分子間的距離相應(yīng)減小，比重則增大離相應(yīng)減小，比重則增大。五、五、 飽和烴的偶極矩飽和烴的偶極矩 偶極矩均為偶極矩均為0。六、溶解度六、溶解度： 烷烴不烷烴不溶溶與水，能溶于某些有機(jī)溶劑，尤其是烴類中。與水，能溶于某些有機(jī)溶劑，尤其是烴類中。相似相溶相似相溶，結(jié)，結(jié)構(gòu)相似，分子間的引力相似，就能很好溶解構(gòu)相似，分子間的引力相似，就能很好溶解。穩(wěn)定。對強(qiáng)酸，強(qiáng)

26、堿，強(qiáng)氧化劑，強(qiáng)還原劑都不發(fā)生反應(yīng)。穩(wěn)定。對強(qiáng)酸，強(qiáng)堿，強(qiáng)氧化劑，強(qiáng)還原劑都不發(fā)生反應(yīng)。v原因：原因： 烷烴是飽和烴，烷烴是飽和烴，CC鍵和鍵和CH鍵都是比較牢固的共價(jià)鍵鍵都是比較牢固的共價(jià)鍵( (鍵鍵) )，鍵能較大；鍵能較大； 分子無極性分子無極性( (0)0)，碳和氫的電負(fù)性差別小，碳和氫的電負(fù)性差別小( (C：2.5，H：2.2) )，分子中的共價(jià)鍵不易極化；分子中的共價(jià)鍵不易極化； 分子中無官能團(tuán)。分子中無官能團(tuán)。 2. 烷烴的多數(shù)反應(yīng)都是通過自由基機(jī)理進(jìn)行的。烷烴的多數(shù)反應(yīng)都是通過自由基機(jī)理進(jìn)行的。一、氧化反應(yīng)一、氧化反應(yīng)(oxidation reaction) 在空氣中燃燒（完全

27、氧化）在空氣中燃燒（完全氧化）=H1427 kJ mol12 CH3CH37 O2+4 CO26 H2O+燃燒H是反應(yīng)中的焓是反應(yīng)中的焓( (一種熱力學(xué)函數(shù)一種熱力學(xué)函數(shù)) )的變化，可以表的變化，可以表示反應(yīng)熱；示反應(yīng)熱；H為正時(shí)反應(yīng)是吸熱的，為負(fù)時(shí)反應(yīng)是放熱的。為正時(shí)反應(yīng)是吸熱的，為負(fù)時(shí)反應(yīng)是放熱的。 （2 2）部分氧化）部分氧化( (控制氧化控制氧化) ) CH3CH2CH2CH32CH3COOH70atm, 170 200空氣CH4CH3OHCH2O+O2( )空氣20atm, 460RCOOHRCOOH+O2, MnO2R CH2 CH2 R( )石蠟110CH4+ CH2 CHCH

28、3CH3CH2CH2CH3600CH3CH3CH2 CH2+CH3CH2CH2CH3600CH3CH CHCH3H2+CH3CH2CH2CH3600二、熱裂反應(yīng)二、熱裂反應(yīng)(pyrolysis reaction) 把烷烴的蒸氣在沒有氧氣的條件下，加熱到高溫，分子中把烷烴的蒸氣在沒有氧氣的條件下，加熱到高溫，分子中的鍵發(fā)生斷裂，形成較小的分子。這種在高溫及沒有氧氣的的鍵發(fā)生斷裂，形成較小的分子。這種在高溫及沒有氧氣的條件下發(fā)生鍵斷裂的反應(yīng)稱為熱裂反應(yīng)。條件下發(fā)生鍵斷裂的反應(yīng)稱為熱裂反應(yīng)。溫度越高，烷烴的裂化越徹底。溫度越高，烷烴的裂化越徹底。 CH2+CH4 1000CH41000H2+CH C

29、Hv催化裂化催化裂化 在在450500常壓下進(jìn)行，應(yīng)用最廣泛的催化劑為常壓下進(jìn)行，應(yīng)用最廣泛的催化劑為硅酸鋁，目的是使石油工業(yè)的重餾份轉(zhuǎn)變?yōu)檩p餾份，硅酸鋁，目的是使石油工業(yè)的重餾份轉(zhuǎn)變?yōu)檩p餾份，提高汽油的產(chǎn)量和質(zhì)量。提高汽油的產(chǎn)量和質(zhì)量。 三、鹵代反應(yīng)三、鹵代反應(yīng) (helogenation reaction) 烷烴的氫原子可被鹵素取代，生成鹵代烴，并放出鹵化氫。烷烴的氫原子可被鹵素取代，生成鹵代烴，并放出鹵化氫。這種取代反應(yīng)稱為鹵代反應(yīng)。這種取代反應(yīng)稱為鹵代反應(yīng)。v甲烷的氯代甲烷的氯代 CH4Cl2CH3ClHCl+漫射光CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4Cl2Cl2Cl2v甲烷的氯代

30、反應(yīng)很難停留在一氯甲烷階段甲烷的氯代反應(yīng)很難停留在一氯甲烷階段。 氯甲烷氯甲烷 二氯甲烷二氯甲烷 三氯甲烷三氯甲烷 四氯化碳四氯化碳 氯氯代代反反應(yīng)：應(yīng)： 碳鏈較長的烷烴氯代時(shí)，反應(yīng)可以在分子中不同的碳原碳鏈較長的烷烴氯代時(shí)，反應(yīng)可以在分子中不同的碳原子上取代不同的氫，得到各種氯代烴。子上取代不同的氫，得到各種氯代烴。氫原子的相對活性為：仲氫氫原子的相對活性為：仲氫/伯氫伯氫=（57/2）/（43/6）=4仲氫仲氫和和伯氫伯氫的相對活性為的相對活性為 4：1CH3CH2CH3 + Cl2hv25oCCH3CH2CH2Cl + CH3CHCH3Cl43% 57%氫原子的相對活性：叔氫氫原子的相對

31、活性：叔氫/伯氫伯氫=（36/1）/（64/9）=（5.1/1）叔氫叔氫和和伯氫伯氫的相對活性為的相對活性為 5：1結(jié)果表明：結(jié)果表明：叔、仲、伯氫叔、仲、伯氫在在室溫室溫時(shí)的相對活性為時(shí)的相對活性為 5：4：164% 36%CH3CHCH2Cl + CH3CCH3CH3ClCH325oChvCH3CHCH3 + Cl2CH3v利用氯代反應(yīng)時(shí)利用氯代反應(yīng)時(shí)H的活性比率，可以預(yù)測烷烴在氯代的活性比率，可以預(yù)測烷烴在氯代時(shí)產(chǎn)物中各異構(gòu)體的得率。時(shí)產(chǎn)物中各異構(gòu)體的得率。1-氯丁烷氯丁烷( (A) )2-氯丁烷氯丁烷( (B) )AB=2 H1 H的個(gè)數(shù)活性的個(gè)數(shù)活性=614438=A%= 27.3%

32、B%= 72.7%=338+=388+CH3(CH2)2CH3+CH3CHCH2CH3ClCl2, h25CH3(CH2)3Cl溴代反應(yīng)：溴代反應(yīng)：溴代反應(yīng)三種氫的活性：溴代反應(yīng)三種氫的活性： 1H : 2H : 3H = 1 : 82 : 1600C CH H3 3C CH H2 2C CH H3 3B Br r2 2o oh hv v, ,1 12 25 5 C CC CH H3 3C CH HC CH H3 3+ + C CH H3 3C CH H2 2C CH H2 2B Br rB Br r 9 97 7% % 3 3% %C CH H3 3C CH HC CH H3 3C CH H

33、3 3h hv v, ,1 12 27 7 C Co oB Br r2 2C CH H3 3C CC CH H3 3 + + C CH H3 3C CH HC CH H2 2B Br rC CH H3 3C CH H3 3B Br r 9 99 9% % Cl2 Br2 I2 v這可以從反應(yīng)過程的能量變化來理解。這可以從反應(yīng)過程的能量變化來理解。 435.1 242.5351.4 CH3 H + Cl ClCH3 ClH Cl+431.0斷裂鍵吸收的能量：斷裂鍵吸收的能量： 435.1 + 242.5 = 677.6 kJmol-1 鍵能鍵能/ /kJmol-1： 形成鍵放出的能量：形成鍵放出

34、的能量： - -(351.4 + 431.0) = - -782.4kJmol-1 反應(yīng)熱：反應(yīng)熱： H = 677.6- -782.4 = - -104.8kJmol-1 甲烷鹵代的反應(yīng)熱甲烷鹵代的反應(yīng)熱( HR/kJ.mol)氟、氯、溴與甲烷反應(yīng)為放熱反應(yīng)，碘為吸熱反應(yīng)氟、氯、溴與甲烷反應(yīng)為放熱反應(yīng)，碘為吸熱反應(yīng)故反應(yīng)活性為：故反應(yīng)活性為：氟氯溴碘氟氯溴碘 F2 Cl2 Br2 I2 反反應(yīng)應(yīng)熱熱/ /kJmol-1 - -422.6 - -104.8 - -37.3 +52.7 以反應(yīng)熱以反應(yīng)熱HR 來衡量反應(yīng)進(jìn)行的難易、快慢，在極大多數(shù)情況下是來衡量反應(yīng)進(jìn)行的難易、快慢，在極大多數(shù)情況

35、下是有用的，但也有許多例外。有用的，但也有許多例外。+ CH3 HH Cl +ClCH3435.1 431 H = 4.1 kJmol-1 必須供給必須供給16.7 kJmol-1才能發(fā)生反應(yīng)才能發(fā)生反應(yīng)。 說明說明:H與反應(yīng)速度之間的關(guān)系并不必然的。與反應(yīng)速度之間的關(guān)系并不必然的。 過渡態(tài)過渡態(tài)(transition state) 產(chǎn)物產(chǎn)物（終態(tài)）（終態(tài)） 反應(yīng)物反應(yīng)物（始態(tài)）（始態(tài)）任何一個(gè)化學(xué)反應(yīng)都要經(jīng)過一個(gè)任何一個(gè)化學(xué)反應(yīng)都要經(jīng)過一個(gè)過渡態(tài)過渡態(tài)才能完成。才能完成。v一步反應(yīng)：一步反應(yīng)： A B C+A B C+A B Cabc位能位能反應(yīng)進(jìn)程反應(yīng)進(jìn)程abcEa H 放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)

36、位能位能反應(yīng)進(jìn)程反應(yīng)進(jìn)程abcEa H 吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng) v活化能活化能（activition energy)Ea：過渡狀態(tài)和反應(yīng)物的能量差。：過渡狀態(tài)和反應(yīng)物的能量差。 v反應(yīng)熱反應(yīng)熱H：生成物和反應(yīng)物的能量差。：生成物和反應(yīng)物的能量差。吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)H 0，放熱反應(yīng)，放熱反應(yīng)H 2o 1o CH3 ，即即三級(jí)三級(jí) 二級(jí)二級(jí) 一級(jí)一級(jí) CH3+389.1+397.5+410+410CH3C + H CH3CH3CH3CCH3CH3HCH3CH + HCH3CH3CHHCH3 + H CH3CH2CH2CH3CH2CH2HCH3CH2 + HCH3CH2H+ H Ed= +439.3kJ/mol CH3CH3H(CH3)3C (CH3)2CH CH3CH2 CH3五、鹵素的選擇性五、鹵素的選擇性鹵素的活性：鹵素的活性：F Cl Br I氯化試劑活性高，溴化試劑活性低。氯化試劑活性高，溴化試劑活性低。 鹵代反應(yīng)的選擇性：鹵代反應(yīng)的選擇性：溴大于氯溴大于氯（Br Cl )+ + X XE Ea a( (k kJ J/ /m mo ol l) )F F + +4 4. .2 2C Cl l + +1 16 6. .7 7B Br r + +7 75 5. .3 3I I + +1 14 41 1 C CH H3 3 + + H HX X C CH H4 4Ea1-Ea2=12.5