第二章烷烴課件

1、1第二章第二章 烷烴烷烴 (4)(4)2 1掌握烷烴的同分異構(gòu)現(xiàn)象及命名方法；掌握烷烴的同分異構(gòu)現(xiàn)象及命名方法； 2掌握烷烴的結(jié)構(gòu)及雜化軌道理論；掌握烷烴的結(jié)構(gòu)及雜化軌道理論； 3理解烷烴的物理性質(zhì)；理解烷烴的物理性質(zhì)； 4掌握烷烴的化性及自由基取代反應(yīng)歷程；掌握烷烴的化性及自由基取代反應(yīng)歷程； 5掌握過渡態(tài)理論及反應(yīng)進(jìn)程掌握過渡態(tài)理論及反應(yīng)進(jìn)程-位能曲線的位能曲線的意義；意義； 6掌握烷烴的制備方法；掌握烷烴的制備方法； 7了解烷烴的來源和用途。了解烷烴的來源和用途。 學(xué)習(xí)要求：學(xué)習(xí)要求： 3第一節(jié)烷烴的同系第一節(jié)烷烴的同系列及同分異構(gòu)現(xiàn)象列及同分異構(gòu)現(xiàn)象 第二節(jié)第二節(jié) 烷烴的命名烷烴的命名

2、 第三節(jié)第三節(jié) 烷烴的構(gòu)型烷烴的構(gòu)型 第四節(jié)第四節(jié) 烷烴的構(gòu)象烷烴的構(gòu)象 第五節(jié)第五節(jié) 烷烴的物性烷烴的物性 第六節(jié)烷烴的化性第六節(jié)烷烴的化性 第七節(jié)鹵代反應(yīng)歷程第七節(jié)鹵代反應(yīng)歷程 第八節(jié)過渡態(tài)理論第八節(jié)過渡態(tài)理論 第九節(jié)第九節(jié) 烷烴的制備烷烴的制備 第十節(jié)第十節(jié) 烷烴的來烷烴的來源及主要用途源及主要用途4一、烷烴的同系列一、烷烴的同系列1 1 烷烴的同系列及同分異構(gòu)現(xiàn)象烷烴的同系列及同分異構(gòu)現(xiàn)象 二、烷烴的同分異構(gòu)現(xiàn)象二、烷烴的同分異構(gòu)現(xiàn)象三、碳原子和氫原子的類型三、碳原子和氫原子的類型5CnH2n+2 烴烴環(huán)狀烴環(huán)狀烴飽和烴飽和烴不飽和烴不飽和烴脂環(huán)烴脂環(huán)烴芳烴芳烴開鏈烴開鏈烴一、烷烴的同

3、系列1. 1. 通式：通式： CH4CH2CH3CH3CH3CH2CH3CH2CH21 烷烴的同系列及同分異構(gòu)現(xiàn)象烷烴的同系列及同分異構(gòu)現(xiàn)象 由碳和氫兩種由碳和氫兩種元素組成的化元素組成的化合物合物6一、烷烴的同系列2.2.同系列：同系列： 凡是具有同一個(gè)凡是具有同一個(gè)通式通式，結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)相似，相似，化學(xué)化學(xué)性質(zhì)性質(zhì)也相似，也相似，物理性質(zhì)物理性質(zhì)則隨碳原子數(shù)的增加則隨碳原子數(shù)的增加而而有規(guī)律地變化有規(guī)律地變化的化合物系列為。的化合物系列為。 3.3.系差：系差： 相鄰?fù)滴镌诮M成上相差相鄰?fù)滴镌诮M成上相差一個(gè)恒定的結(jié)構(gòu)增量。一個(gè)恒定的結(jié)構(gòu)增量。 ：“CHCH2 2”1 烷烴的同系列及同分異構(gòu)

4、現(xiàn)象烷烴的同系列及同分異構(gòu)現(xiàn)象 7二、烷烴的同分異構(gòu)現(xiàn)象1.1.概念：概念：具有相同的分子式，而不同構(gòu)造式的化合物互具有相同的分子式，而不同構(gòu)造式的化合物互稱稱同分異構(gòu)體同分異構(gòu)體，這種現(xiàn)象稱，這種現(xiàn)象稱同分異構(gòu)現(xiàn)象。同分異構(gòu)現(xiàn)象。2.2.推算簡(jiǎn)單烷烴的同分異構(gòu)體（推算簡(jiǎn)單烷烴的同分異構(gòu)體（C7H16）寫出此烷烴的寫出此烷烴的最長(zhǎng)直鏈?zhǔn)阶铋L(zhǎng)直鏈?zhǔn)健?CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3 再寫少再寫少一個(gè)一個(gè)C C原子的直鏈，另一個(gè)原子的直鏈，另一個(gè)C C作為取作為取代基。代基。CH3CHCH2CH2CH2CH3CH3CH2CHCH2CH2CH3CH3CH31 烷烴的同系列及同分異構(gòu)現(xiàn)象烷

5、烴的同系列及同分異構(gòu)現(xiàn)象 8二、烷烴的同分異構(gòu)現(xiàn)象 再寫少二個(gè)再寫少二個(gè)C C原子的直鏈，另原子的直鏈，另二個(gè)二個(gè)C C作為取代基。作為取代基。CH3CHCH2CHCH3CH3CH3CH CHCH2CH3CH3CH2CHCH2CH3CH3CH3CH3C2H5CH3CH2CCH2CH3CH3CCH2CH2CH3CH3CH3CH3CH3類推，再寫少類推，再寫少三個(gè)三個(gè)C原子的直鏈。原子的直鏈。 CH3CCH3CH3CHCH3CH3不重復(fù)的只能寫出不重復(fù)的只能寫出9個(gè)。個(gè)。1 烷烴的同系列及同分異構(gòu)現(xiàn)象烷烴的同系列及同分異構(gòu)現(xiàn)象 9二、烷烴的同分異構(gòu)現(xiàn)象 隨著碳原子數(shù)的增加，異構(gòu)體的數(shù)目增加很快：隨

6、著碳原子數(shù)的增加，異構(gòu)體的數(shù)目增加很快：1 烷烴的同系列及同分異構(gòu)現(xiàn)象烷烴的同系列及同分異構(gòu)現(xiàn)象 C原子數(shù)原子數(shù)67101325異構(gòu)體數(shù)異構(gòu)體數(shù)5975 8023679萬多個(gè)102、烷烴構(gòu)造式的書寫方法、烷烴構(gòu)造式的書寫方法 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 鍵線式鍵線式：每個(gè)端點(diǎn)和折角分別代表一個(gè)碳原子：每個(gè)端點(diǎn)和折角分別代表一個(gè)碳原子H3CCHCH3CH2CH3(CH3)2CHCH2CH3 CH3CH(CH3)CH2CH3構(gòu)造式構(gòu)造式碳干式碳干式111 烷烴的同系列及同分異構(gòu)現(xiàn)象烷烴的同系列及同分異構(gòu)現(xiàn)象 三、碳原子和氫原子的類型伯碳：伯碳：又稱第一碳，用又稱第一碳，用1表示，表示， 與與一個(gè)一個(gè)C原子原

7、子直接相連。直接相連。 仲碳：仲碳：又稱第二碳，用又稱第二碳，用2表示，表示， 與與二個(gè)二個(gè)C原子原子直接相連。直接相連。 叔碳：叔碳：又稱第三碳，用又稱第三碳，用3表示，表示， 與與三個(gè)三個(gè)C原子原子直接相連。直接相連。 季碳：季碳：又稱第四碳，用又稱第四碳，用4表示，表示， 與與四個(gè)四個(gè)C原子原子直接相連。直接相連。CH3CH2CH2CH2CH31。2。1。2。2。CH3CCH3CH3CHCH3CH33。4。1。1。1。1。1。返回12一、普通命名法一、普通命名法2 烷烴的命名烷烴的命名二、烷基的系統(tǒng)命名法二、烷基的系統(tǒng)命名法三、系統(tǒng)命名法三、系統(tǒng)命名法(重點(diǎn)重點(diǎn))13一、普通命名法1.直

8、鏈的烷烴（沒有支鏈）叫做直鏈的烷烴（沒有支鏈）叫做“正某烷正某烷”。 用甲、乙、丙、丁、戊、已、庚、辛、壬用甲、乙、丙、丁、戊、已、庚、辛、壬、癸表示，、癸表示，十以后十以后用大寫數(shù)字表示，十一用大寫數(shù)字表示，十一、十二、十二、。 CH4 甲烷CH3CH2CH2CH3 正丁烷CH3（CH2）10CH3 正十二烷2 烷烴的命名烷烴的命名14一、普通命名法2. 含支鏈的烷烴含支鏈的烷烴 為區(qū)別異構(gòu)體，用為區(qū)別異構(gòu)體，用“正正”、“異異”、“新新”等詞頭等詞頭表示。表示。CH3CHCH2CH3CH3CH3CH2CH2CH2CH3CH3CCH3CH3CH3正戊烷異戊烷新戊烷2 烷烴的命名烷烴的命名15

9、二、烷基的系統(tǒng)命名法1.烷基的命名烷基的命名 烷基用烷基用R表示，通式：表示，通式：CnH2n+1。 乙基：乙基：CH3CH2- (Et)甲基：甲基：CH3- (Me)；丙基：丙基：CH3CH2CH2-(n-Pr) 丁基：丁基：CH3CH2CH2CH2- (n-Bu) 還要掌握：異丙基、還要掌握：異丙基、異丁異丁基、仲丁基、叔基、仲丁基、叔丁基、異戊基、新戊丁基、異戊基、新戊基、叔戊基等。基、叔戊基等。 2 烷烴的命名烷烴的命名16CH3CH3CH2CH3CH2CH2CH3CHCH3CH3CH2CH2CH2CH3CHCH2CH3(CH3)2CHCH2(CH3)3C(CH3)3CCH2甲基甲基

10、正丙基正丙基 正丁基正丁基 新戊基新戊基（B）烷基）烷基（a a）常見烷基）常見烷基叔丁基叔丁基 異丁基異丁基 仲丁基仲丁基 異丙基異丙基乙基乙基172.亞甲基結(jié)構(gòu)有二種：亞甲基結(jié)構(gòu)有二種： 兩個(gè)價(jià)集中在一個(gè)的原子上兩個(gè)價(jià)集中在一個(gè)的原子上時(shí)，一般時(shí)，一般不要定位不要定位。CH2CHCH3C(CH3)2亞甲基亞乙基亞異乙基 兩個(gè)價(jià)兩個(gè)價(jià)分別分別在在不同的原子上時(shí)不同的原子上時(shí)，一定，一定要求定位要求定位，定，定位數(shù)放在基名之前。位數(shù)放在基名之前。CH2CH21,2-亞乙基CH2CH2CH21,3-亞乙基3. 三價(jià)的烷基叫次基，限于三個(gè)價(jià)集中在一個(gè)三價(jià)的烷基叫次基，限于三個(gè)價(jià)集中在一個(gè)原子上的結(jié)

11、構(gòu)。原子上的結(jié)構(gòu)。 CHCCH3次甲基次乙基二、烷基的系統(tǒng)命名法2 烷烴的命名烷烴的命名18CH3CHCH2CHCH2CH3CH2CH3CH2CH2CH3CH3CHCH2CHCH2CH3CH2CH3CH2CH2CH312345612345678CH3CHCH2CHCH2CH3CH2CH3CH2CH2CH334567812CH3CH2CHCH2CHCH2CH2CH3CH3CH2CH334567812三、系統(tǒng)命名法(重點(diǎn))1.1.選主鏈選主鏈( (母體母體) 2.) 2.編號(hào)編號(hào) 3.3.書寫書寫3 甲基 5乙基辛烷（英文：5-Ethyl-3-Methyl-Octane） 取代基名 稱位次和基之間

12、用短線連接母 體名稱表示取代基的位次2 烷烴的命名烷烴的命名19CH3CHCHCH2CH2CHCH2CH3CH334567812CH3CHCH3CH32，3，7-三甲基-6-乙基辛烷 三、系統(tǒng)命名法(重點(diǎn))CH3CHCH2CH3CH2CH32-乙基丁烷3甲基戊烷甲基戊烷1. 下列化合物的系統(tǒng)命名法中哪些應(yīng)予以改正下列化合物的系統(tǒng)命名法中哪些應(yīng)予以改正 課堂練習(xí)課堂練習(xí)CH3CHCH2CHCH32,4-2甲基戊烷CH3CH32,4二甲基戊烷二甲基戊烷2 烷烴的命名烷烴的命名20CH3CH2CH（CH2）7CH33-甲基11烷CH3CH3CH2CH2CCH2CH2CH34-二甲基庚烷CH3CH3C

13、H3CH2CH2CH-CHCH2CH2CH35-甲基-4-乙基辛烷CH3CH2CH3CH3CH2CH2CHCH2CH2CH34-丙基庚烷CHCH3CH33甲基十一烷甲基十一烷4 ,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異丙基庚烷異丙基庚烷課堂練習(xí)課堂練習(xí)三、系統(tǒng)命名法(重點(diǎn))CH3CH2CH-CHCH2CH33,4- 二異丙基已烷CHCH3CH3CH3CHCH32,5二甲基二甲基3,4二乙基已烷二乙基已烷2 烷烴的命名烷烴的命名212 烷烴的命名烷烴的命名課堂練習(xí)課堂練習(xí)2下列各化合物的命名若不符合系統(tǒng)命名法的，試指出違背下列各化合物的命名若不符合系統(tǒng)命名法的，試指出違背哪些原則

14、，并加以改正：哪些原則，并加以改正： CHCH3CH3CH3CH21,1-二甲基丙烷CH3CHCH2CHCH2CH32-乙甲基已烷CH2CH3CHCH3CH3CH3異丁烷CHCH2CH2CH3CH3CH31,1-二甲基丁烷CH3CH-CHCH2CH3CH33,4-二甲基戊烷CH32甲基甲基丁烷丁烷3甲基甲基庚烷庚烷 2甲基甲基丙烷丙烷 2甲基甲基戊烷戊烷 3,4二甲基二甲基戊烷戊烷三、系統(tǒng)命名法(重點(diǎn))返回22烷烴的構(gòu)型烷烴的構(gòu)型一、一、C原子的四面體概念原子的四面體概念 二、其它烷烴的分子結(jié)構(gòu)二、其它烷烴的分子結(jié)構(gòu)三、構(gòu)造式的表示三、構(gòu)造式的表示23烷烴的構(gòu)型烷烴的構(gòu)型一、C原子的四面體概念

15、 1. 甲烷的構(gòu)型甲烷的構(gòu)型 HCHHH109。280.109nm 凱庫勒模型（又叫棒球模型）凱庫勒模型（又叫棒球模型）24 斯陶特模型（又叫比例模型）斯陶特模型（又叫比例模型）烷烴的構(gòu)型烷烴的構(gòu)型一、C原子的四面體概念 252Pz2Py2Px2S2P2S激發(fā)雜化SP3烷烴的構(gòu)型烷烴的構(gòu)型一、C原子的四面體概念 2. C原子的原子的sp3雜化雜化 C的電子構(gòu)型：的電子構(gòu)型：1S22S22P2 26基態(tài)基態(tài)1s2s2p 激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)1ssp3雜化態(tài)雜化態(tài)碳原子基態(tài)的電子結(jié)構(gòu)碳原子基態(tài)的電子結(jié)構(gòu)2Px12Py11S22S21s1s2psp32s每個(gè)每個(gè)spsp3 3雜化軌道含雜化軌道含1/4 1/

16、4 s s 成分和成分和 3/4 3/4 p p成分。成分。（1 1）碳原子軌道的）碳原子軌道的spsp3 3雜化雜化27雜化軌道：雜化軌道：能量相近的原子軌道能量相近的原子軌道相混合相混合，重，重新分配形成能量相等的雜化軌道新分配形成能量相等的雜化軌道. .鍵角為鍵角為 109.5109.5碳原子的碳原子的spsp3 3雜化軌道雜化軌道 四個(gè)四個(gè)spsp3 3雜化軌道雜化軌道以以碳原子為中心碳原子為中心，分，分別指向正四面體的四別指向正四面體的四個(gè)頂點(diǎn)，這樣的空間個(gè)頂點(diǎn)，這樣的空間排布，成鍵電子之間排布，成鍵電子之間排斥力排斥力最小、最穩(wěn)定最小、最穩(wěn)定。 28烷烴的構(gòu)型烷烴的構(gòu)型一、C原子的

17、四面體概念 3.3. sp3雜化軌道的特點(diǎn)：雜化軌道的特點(diǎn)： 具有更強(qiáng)的具有更強(qiáng)的方向性方向性，能更有效地與別的原子軌道，能更有效地與別的原子軌道重疊重疊形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵。 每個(gè)每個(gè)sp3雜化軌道，各含雜化軌道，各含1/4 S成份成份3/4 P成份。成份。 sp3雜化軌道的空間取向是雜化軌道的空間取向是指向正四面體的頂點(diǎn)指向正四面體的頂點(diǎn)。 sp3雜化軌道夾角是雜化軌道夾角是10928，使四個(gè)鍵角之間，使四個(gè)鍵角之間盡可盡可能的遠(yuǎn)離能的遠(yuǎn)離。29相類似，乙烷分子中有六個(gè)相類似，乙烷分子中有六個(gè)C CHH鍵和鍵和一個(gè)一個(gè)C CCC鍵鍵 原子軌道原子軌道沿鍵軸相互交蓋沿鍵軸相互交蓋

18、，形成對(duì)鍵軸呈，形成對(duì)鍵軸呈圓柱形對(duì)稱的軌道稱為圓柱形對(duì)稱的軌道稱為軌道軌道。軌道構(gòu)成的共價(jià)鍵稱為軌道構(gòu)成的共價(jià)鍵稱為鍵鍵。甲烷甲烷乙烷乙烷鍵的形成鍵的形成甲烷分子中有四個(gè)甲烷分子中有四個(gè)C CHH鍵。鍵。例如：例如：30甲烷甲烷正丁烷正丁烷成鍵原子可沿鍵軸自由旋轉(zhuǎn)成鍵原子可沿鍵軸自由旋轉(zhuǎn); ;球棍模型球棍模型(Kekul(Kekul模型模型) )比例模型比例模型(Stuart(Stuart模型模型) )鍵的特性鍵的特性:鍵能較大，可極化性較小鍵能較大，可極化性較小 。分子的立體模型分子的立體模型31烷烴的構(gòu)型烷烴的構(gòu)型一、C原子的四面體概念 4.鍵：鍵：沿鍵軸旋轉(zhuǎn)沿鍵軸旋轉(zhuǎn)，它的形狀和位相符

19、號(hào)不變。，它的形狀和位相符號(hào)不變。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 電子云沿鍵軸近似于圓柱形對(duì)稱分布。電子云沿鍵軸近似于圓柱形對(duì)稱分布。 成鍵的兩個(gè)原子可以圍繞鍵軸旋轉(zhuǎn)，而不影響成鍵的兩個(gè)原子可以圍繞鍵軸旋轉(zhuǎn)，而不影響電子云的分布。電子云的分布。 32烷烴的構(gòu)型烷烴的構(gòu)型二、其它烷烴的分子結(jié)構(gòu)1. C-H：sp3-1s 例：正戊烷在液態(tài)和氣態(tài)碳干運(yùn)動(dòng)的幾種形式：例：正戊烷在液態(tài)和氣態(tài)碳干運(yùn)動(dòng)的幾種形式：2. C-C ：sp3- sp333烷烴的構(gòu)型烷烴的構(gòu)型三、構(gòu)造式的表示 1.1.只寫只寫碳架碳架，用鋸齒形狀的角和其端點(diǎn)代表碳原子，不，用鋸齒形狀的角和其端點(diǎn)代表碳原子，不寫氫原子寫氫原子 庚烷庚烷： 4-甲基

20、庚烷甲基庚烷 ：2.用鏈狀表示，寫出碳、氫及其它原子。用鏈狀表示，寫出碳、氫及其它原子。 庚烷：庚烷： CH3CH2CH2CCH2CH2CH3CH34-甲基庚烷甲基庚烷 ：CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3 3.用立體形狀的楔形式表示，比較麻煩。用立體形狀的楔形式表示，比較麻煩。 HCHHHCHCH表示伸向紙的后方表示伸向紙的后方表示伸向紙的前方表示伸向紙的前方返回342烷烴的構(gòu)象烷烴的構(gòu)象 一、乙烷的構(gòu)象一、乙烷的構(gòu)象 二、正丁烷的構(gòu)象二、正丁烷的構(gòu)象 35 乙烷的構(gòu)象乙烷的構(gòu)象 由于圍繞由于圍繞鍵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的，分子中原子鍵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的，分子中原子或基團(tuán)在空間的不同排列方式稱為構(gòu)象。

21、或基團(tuán)在空間的不同排列方式稱為構(gòu)象。烷烴的結(jié)構(gòu)及乙烷的構(gòu)象烷烴的結(jié)構(gòu)及乙烷的構(gòu)象圍繞圍繞C-CC-C鍵旋轉(zhuǎn)產(chǎn)鍵旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生無窮多的構(gòu)象，生無窮多的構(gòu)象，一般研究典型的極一般研究典型的極限構(gòu)象。限構(gòu)象。36HHHHHHHHHHHH重疊式重疊式( (順疊式順疊式) )構(gòu)象構(gòu)象交叉式交叉式( (反疊式反疊式) )構(gòu)象構(gòu)象透視式透視式乙烷的兩種極限構(gòu)象及表示方式：乙烷的兩種極限構(gòu)象及表示方式：球棒模型球棒模型37重疊式重疊式( (順疊式順疊式) )構(gòu)象構(gòu)象交叉式交叉式( (反疊式反疊式) )構(gòu)象構(gòu)象Newman投影式投影式HHHHHH0HHHHHH60烷烴的結(jié)構(gòu)及乙烷的構(gòu)象烷烴的結(jié)構(gòu)及乙烷的構(gòu)象球棒模型球

22、棒模型382烷烴的構(gòu)象烷烴的構(gòu)象 一、乙烷的構(gòu)象 1.1.構(gòu)象的表示構(gòu)象的表示 透視式透視式：這種表示：這種表示，每根鍵都看得很清楚，每根鍵都看得很清楚，但相對(duì)位置不清楚。但相對(duì)位置不清楚。 重疊式交叉式 扭曼式扭曼式：這種表示，：這種表示，鍵的相對(duì)位置比較清楚。鍵的相對(duì)位置比較清楚。 重疊式交叉式392烷烴的構(gòu)象烷烴的構(gòu)象 一、乙烷的構(gòu)象 2.2.重疊式與交叉式重疊式與交叉式 重疊式重疊式：所有的：所有的H原子都重疊在一起，靠的近，原子都重疊在一起，靠的近，H與與H原子的電子云排斥原子的電子云排斥，內(nèi)能高是，內(nèi)能高是不穩(wěn)定不穩(wěn)定的構(gòu)象。的構(gòu)象。 交叉式交叉式： H與與H原子交叉相隔原子交叉相

23、隔60，距離較遠(yuǎn)，距離較遠(yuǎn)，拆力小，內(nèi)能低，是，拆力小，內(nèi)能低，是較穩(wěn)定較穩(wěn)定的構(gòu)象。的構(gòu)象。+重疊式交叉式12.5 KJ/mol40交叉式構(gòu)象最穩(wěn)定，重疊式構(gòu)象最不穩(wěn)定交叉式構(gòu)象最穩(wěn)定，重疊式構(gòu)象最不穩(wěn)定3. 乙烷分子的位能變化曲線圖乙烷分子的位能變化曲線圖 41 能否跟據(jù)以上構(gòu)象異構(gòu)原理，用紐曼投影能否跟據(jù)以上構(gòu)象異構(gòu)原理，用紐曼投影式并以式并以C C2 2-C-C3 3為旋轉(zhuǎn)軸，畫出正丁烷的四種構(gòu)象。為旋轉(zhuǎn)軸，畫出正丁烷的四種構(gòu)象。對(duì)位交叉式對(duì)位交叉式( (反錯(cuò)式反錯(cuò)式) )部分重疊式部分重疊式( (反疊式反疊式) )鄰位交叉式鄰位交叉式( (順錯(cuò)式順錯(cuò)式) )全重疊式全重疊式( (順疊

24、式順疊式) ) 正丁烷沿正丁烷沿C C2 2和和C C3 3之間的之間的鍵鍵軸旋轉(zhuǎn)有四種鍵鍵軸旋轉(zhuǎn)有四種典型構(gòu)象。典型構(gòu)象。CH3CH2CH2CH323CH3HCH3HHHCH3H3CHHHHCH3H3CHHHHH3C CH3HHHH422烷烴的構(gòu)象烷烴的構(gòu)象 二、正丁烷的構(gòu)象 1. 四種特殊形式四種特殊形式 反交叉式CH3HHCH3HH全重疊式CH3HHCH3HHCH3HHCH3HHCH3HHCH3HH部分重疊式順交叉式2. 正丁烷分子的位能變化曲線圖正丁烷分子的位能變化曲線圖(P.30圖圖2-11) 返回4344454625 烷烴的物理性質(zhì)烷烴的物理性質(zhì)1.物質(zhì)狀態(tài)：物質(zhì)狀態(tài)： 常溫常壓下

25、常溫常壓下，14個(gè)個(gè)C原子的烷烴為原子的烷烴為氣體氣體； 516個(gè)個(gè)C的烷烴為的烷烴為液體液體； 17以上以上C原子的烷烴為原子的烷烴為固體固體。2. 沸點(diǎn)（沸點(diǎn)（b.p）：）： 直鏈烷烴直鏈烷烴：直鏈烷烴的沸點(diǎn)隨著分子：直鏈烷烴的沸點(diǎn)隨著分子量的增加，而有規(guī)律地量的增加，而有規(guī)律地升高升高。4725 烷烴的物理性質(zhì)烷烴的物理性質(zhì)甲烷（甲烷（16） 乙烷（乙烷（30）差差十一烷（十一烷（156） 十二烷（十二烷（170）差差沸點(diǎn)：沸點(diǎn)：-164-88.675.4195.921620.4每增加一個(gè)每增加一個(gè)CH2所引起的所引起的沸點(diǎn)升高是逐沸點(diǎn)升高是逐漸減小的。漸減小的。 沸點(diǎn)的高低決定于沸點(diǎn)的

26、高低決定于分子間力的大小分子間力的大小，分子間力越，分子間力越大大，沸點(diǎn)，沸點(diǎn)越越高高。分子間力為分子間力為范德華力范德華力：靜電引力、誘導(dǎo)效應(yīng)靜電引力、誘導(dǎo)效應(yīng)和和色散力色散力。4825 烷烴的物理性質(zhì)烷烴的物理性質(zhì) 支鏈烷烴支鏈烷烴:相同相同C原子的烷烴，原子的烷烴，支鏈愈多沸點(diǎn)愈低。支鏈愈多沸點(diǎn)愈低。 正戊烷 異戊烷 新戊烷沸點(diǎn)(b.p) 36.127.99.53.3.熔點(diǎn)（熔點(diǎn)（m.pm.p）直鏈烷烴直鏈烷烴的熔點(diǎn)隨著分子量的的熔點(diǎn)隨著分子量的增加而增加而升高升高。 偶數(shù)升高多一些。偶數(shù)升高多一些。 在晶體中，分子間力取在晶體中，分子間力取決于：決于：1.分子大小，分子大小，2.碳鏈的

27、空間排布情況。碳鏈的空間排布情況。 偶數(shù)的碳鏈對(duì)稱性強(qiáng)，偶數(shù)的碳鏈對(duì)稱性強(qiáng)，排列緊密。排列緊密。4925 烷烴的物理性質(zhì)烷烴的物理性質(zhì)4. 密度密度 直鏈烷烴直鏈烷烴的密度隨著分子量的增加而逐的密度隨著分子量的增加而逐漸漸增大，但比水輕增大，但比水輕；二十烷以下接近；二十烷以下接近0.78。 由于分子間引力增加，分子間的距離相應(yīng)減由于分子間引力增加，分子間的距離相應(yīng)減小。小。5. 溶解度溶解度 烷烴烷烴不溶于水不溶于水和其它和其它極性較強(qiáng)的溶劑極性較強(qiáng)的溶劑。 烷烴烷烴溶于溶于苯、乙醚和氯仿等苯、乙醚和氯仿等非極性溶劑非極性溶劑。 5026 烷烴的化學(xué)性質(zhì)烷烴的化學(xué)性質(zhì) 一、穩(wěn)定性一、穩(wěn)定性

28、二、鹵代反應(yīng)二、鹵代反應(yīng) 三、氧化反應(yīng)三、氧化反應(yīng) 四、熱裂反應(yīng)四、熱裂反應(yīng) 5126 烷烴的化學(xué)性質(zhì)烷烴的化學(xué)性質(zhì) 一、穩(wěn)定性一、穩(wěn)定性 1. 甲烷的氯代甲烷的氯代 在一般情況下，烷烴具有極大的化學(xué)穩(wěn)定性。在一般情況下，烷烴具有極大的化學(xué)穩(wěn)定性。二、鹵代反應(yīng)二、鹵代反應(yīng) CH4+ Cl2強(qiáng)光CHCl4+CH4+ Cl2HClCH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4+光25+甲烷甲烷 Cl2 主產(chǎn)物主產(chǎn)物 10 1 一氯甲烷一氯甲烷 1 4 四氯甲烷四氯甲烷5226 烷烴的化學(xué)性質(zhì)烷烴的化學(xué)性質(zhì) 2. 其它烷烴的氯代反應(yīng)其它烷烴的氯代反應(yīng) 伯、仲、叔氫原子的反應(yīng)活性伯、仲、叔氫原子的反應(yīng)活性

29、二、鹵代反應(yīng) + Cl2HCl+CH3CH3光CH3CH2Cl25+ Cl2+CH3CH2CH3光CH3CH2CH2ClCH3CHCH3Cl57%43%25+ Cl2+光36%64%CH3CHCH3CH3CH3CClCH3CH3CH2ClCHCH3CH3氯代反應(yīng)氫原子的反應(yīng)活性：叔氯代反應(yīng)氫原子的反應(yīng)活性：叔H 仲仲H 伯伯H（5 4 1） CH3H C2H5H Me2CHH Me3CH KJ/mol 435.1 410 397.5 380.753CH3CH2CH2CH3Cl2CH3CH2CH2CH2ClCH3CHCH2CH3+光25+28%72%ClCH3CH3Cl2CH3CH2Cl+光25

30、CH3CH2CH3 + Cl2光CH3CHCH3 + CH3CH2CH2ClCl25% 75%CH3CH2CH3 + Cl2光CH3CHCH3 + CH3CH2CH2ClCl57% 43%54 理論上為理論上為 6 ：2 = 3 ：1 但實(shí)際上為但實(shí)際上為 43 ：57 = 1 ：1.33 氫的相對(duì)活性氫的相對(duì)活性 = 產(chǎn)物的數(shù)量產(chǎn)物的數(shù)量被取代的等價(jià)氫的個(gè)數(shù)被取代的等價(jià)氫的個(gè)數(shù) 伯氫的相對(duì)活性仲氫的相對(duì)活性=57 / 243 / 641CH3CH2CH3 + Cl2光CH3CHCH3 + CH3CH2CH2ClCl57% 43%55CH3-CH-CH3CH3Cl2CH3CCH3CH3ClCH

31、3CHCH3CH2Cl光25叔丁基氯異丁基氯36%64%叔氫的相對(duì)活性伯氫的相對(duì)活性=36 / 164 / 9=5.11室溫時(shí)室溫時(shí)三種氫的相對(duì)活性：三種氫的相對(duì)活性： 3H ：2H ：1H = 5.1 ：4 ：1 56 在在高溫時(shí)高溫時(shí)（450450）氯代時(shí)三種氫的活性接近）氯代時(shí)三種氫的活性接近于于1 1 ：1 1 ：1 1，產(chǎn)物的含量取決于氫的幾何幾率。，產(chǎn)物的含量取決于氫的幾何幾率。 CH3CH2CH2CH3Cl2CH3CH2CH2CH2ClCH3CHCH2CH3+光25+28%72%ClCH3CH2CH2CH3Cl2CH3CH2CH2CH2ClCH3CHCH2CH3+Cl45060%

32、40%5726 烷烴的化學(xué)性質(zhì)烷烴的化學(xué)性質(zhì) 3. 烷烴與其它鹵素的取代反應(yīng)烷烴與其它鹵素的取代反應(yīng)二、鹵代反應(yīng) +CH3CH2CH2CH32%98%Br2127CH3CH2CH2CH2BrCH3CHCH2CH3Br 溴代反應(yīng)氫原子的反應(yīng)活性：溴代反應(yīng)氫原子的反應(yīng)活性： 叔叔H 仲仲H 伯伯H（1600 82 1） 鹵素的反應(yīng)活性：鹵素的反應(yīng)活性：F2 Cl2 Br2 I25826 烷烴的化學(xué)性質(zhì)烷烴的化學(xué)性質(zhì) 1. 完全氧化：產(chǎn)物是二氧化碳和水。完全氧化：產(chǎn)物是二氧化碳和水。 三、氧化反應(yīng) + O2RH120150錳鹽RCOOH(RR）石蠟脂肪酸肥皂2. 不完全氧化不完全氧化CH4+O2CO

33、H221/2返回3. 催化氧化催化氧化三、氧化反應(yīng)：三、氧化反應(yīng)：59四、熱裂反應(yīng)四、熱裂反應(yīng) n烷烴在高溫下烷烴在高溫下C-C鍵斷裂，形成含鍵斷裂，形成含碳數(shù)較少碳數(shù)較少的分子的分子n石油石油中的許多中的許多高級(jí)烷烴高級(jí)烷烴經(jīng)過經(jīng)過裂化裂化可以得一到許多很可以得一到許多很有用的有用的低級(jí)烷烴低級(jí)烷烴，如甲烷、乙烷、戊烷、汽油等。，如甲烷、乙烷、戊烷、汽油等。CH3CH2CH3CH3CH=CH2460oC+H2CH3CH2CH3460oCCH2=CH2CH4+60 1 1、深度裂化（裂解）、深度裂化（裂解） 目的：目的： 主要是得到基本化工原料（乙烯、丙烯、主要是得到基本化工原料（乙烯、丙烯、

34、 丁二烯、乙炔等）丁二烯、乙炔等） 裂化溫度裂化溫度： 800800- -110011002 2、催化裂化、催化裂化 目的：提高汽油的產(chǎn)量和質(zhì)量（生產(chǎn)高辛烷值的汽油）目的：提高汽油的產(chǎn)量和質(zhì)量（生產(chǎn)高辛烷值的汽油） 裂化溫度：裂化溫度：400-500400-500 加入一定的催化劑加入一定的催化劑6127 烷烴鹵代反應(yīng)的歷程烷烴鹵代反應(yīng)的歷程 二、鹵素對(duì)甲烷的相對(duì)活性二、鹵素對(duì)甲烷的相對(duì)活性 一、烷烴的氯代反應(yīng)歷程一、烷烴的氯代反應(yīng)歷程 三、烷烴對(duì)鹵代反應(yīng)的相對(duì)活三、烷烴對(duì)鹵代反應(yīng)的相對(duì)活性與烷基自由基的穩(wěn)定性性與烷基自由基的穩(wěn)定性 6227 烷烴鹵代反應(yīng)的歷程烷烴鹵代反應(yīng)的歷程 一、烷烴的氯

35、代反應(yīng)歷程 實(shí)驗(yàn)事實(shí)：實(shí)驗(yàn)事實(shí)：a 甲烷和氯氣在甲烷和氯氣在室溫下和暗處室溫下和暗處可以長(zhǎng)期保存而并可以長(zhǎng)期保存而并不起反應(yīng)不起反應(yīng)。 d若將若將Cl2先用光先用光照射，然后照射，然后迅速在黑暗中與甲烷混合迅速在黑暗中與甲烷混合，則發(fā)生則發(fā)生氯代反應(yīng)氯代反應(yīng)。 b在暗處，若在暗處，若溫度高于溫度高于250時(shí)，反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)立即發(fā)生立即發(fā)生。c在室溫有在室溫有紫外光的照射紫外光的照射下，反應(yīng)下，反應(yīng)立即發(fā)生立即發(fā)生。 e.若將若將氯氣照射后氯氣照射后，在，在黑暗中放置一段時(shí)間，然后與甲黑暗中放置一段時(shí)間，然后與甲烷混合烷混合，反應(yīng)又不發(fā)生。，反應(yīng)又不發(fā)生。 1.甲烷的氯代歷程甲烷的氯代歷程63Cl

36、2Cl2242.5 KJ/mol+HH3CCH3H435.1 KJ/molCH4+HCl +ClCH3+Cl2ClCH3CH3Cl+HCl +Cl2+HClH2CClCH2Cl2CH2ClCH2Cl+Cl27 烷烴鹵代反應(yīng)的歷程 一、烷烴的氯代反應(yīng)歷程 歷程歷程鏈的引發(fā)階段鏈的引發(fā)階段 鏈的增長(zhǎng)階段鏈的增長(zhǎng)階段 64+HCl +Cl2+HCl2HCClCHCl3CHCl2+ClCHCl2+HCl +Cl2+HCl3CClCCl4+ClCCl3CCl3+Cl2+CH3CH3ClCH3ClCH3CH3Cl+CH3Cl27 烷烴鹵代反應(yīng)的歷程烷烴鹵代反應(yīng)的歷程 一、烷烴的氯代反應(yīng)歷程 鏈的終止：鏈的

37、終止： 6527 烷烴鹵代反應(yīng)的歷程烷烴鹵代反應(yīng)的歷程 一、烷烴的氯代反應(yīng)歷程 鏈引發(fā)鏈引發(fā)：吸收能量并產(chǎn)生活潑粒子，游離基。：吸收能量并產(chǎn)生活潑粒子，游離基。2.一般烷烴的鹵代歷程一般烷烴的鹵代歷程 鏈終止鏈終止：活潑粒子被消耗而不再產(chǎn)生。：活潑粒子被消耗而不再產(chǎn)生。 鏈增長(zhǎng)鏈增長(zhǎng)：這一階段有一步或多步，每一步都消耗一個(gè)：這一階段有一步或多步，每一步都消耗一個(gè)活潑粒子，而又產(chǎn)生另一個(gè)活潑粒子?；顫娏Ｗ?，而又產(chǎn)生另一個(gè)活潑粒子。6627 烷烴鹵代反應(yīng)的歷程烷烴鹵代反應(yīng)的歷程 二、鹵素對(duì)甲烷的相對(duì)活性 1. F2 Cl2 Br2 （ I2） CH3FCH3ClCH3Br CH3I鍵能鍵能(KJ/

38、mol ) 447.7 351.4 292. 234.3 6727 烷烴鹵代反應(yīng)的歷程烷烴鹵代反應(yīng)的歷程 2. 甲烷氯代反應(yīng)的能量變化甲烷氯代反應(yīng)的能量變化 二、鹵素對(duì)甲烷的相對(duì)活性 斷裂鍵需吸收的能量：斷裂鍵需吸收的能量： 435.1 + 242.5 = 677.6 KJ/mol (H 0) 形成鍵放出的能量：形成鍵放出的能量： -（431.0 + 351.5 = -782.5KJ/mol (H 0)反應(yīng)熱反應(yīng)熱 H = 677.6 - 782.5 = -104.9 KJ/mol+ClCH3HClH3CClH+Cl鍵能鍵能(KJ/mol) 435.1 242.5 351.4 431.0682

39、7 烷烴鹵代反應(yīng)的歷程烷烴鹵代反應(yīng)的歷程 三、烷烴對(duì)鹵代反應(yīng)的相對(duì)活性與烷基自由基的穩(wěn)定性 1.游離基和穩(wěn)定性次序游離基和穩(wěn)定性次序 3Me3C 2Me2CH 1CH3CH2 CH32. 解釋解釋 從鍵的離解能來分析從鍵的離解能來分析+CH3H435.1 KJ/molCH3HCH3CH2HCH2CH3+ H410.0 KJ/molCH3CH2CH2HCH2CH2CH3+ H410.0 KJ/molCH3CHCH3HCH3CHCH3+ H397.5 KJ/molCH3CCH3CH3HCH3CCH3CH3+ H380 KJ/mol 從活化能分析從活化能分析 從結(jié)構(gòu)分析從結(jié)構(gòu)分析返回6928 過渡態(tài)理論過渡態(tài)理論一、能量曲線一、能量曲線 二、幾個(gè)基本概念二、幾個(gè)基本概念 三、分析能量曲線圖三、分析能量曲線圖7028 過渡態(tài)理論過渡態(tài)理論一、能量曲線 例如，在下列基元反應(yīng)中：例如，在下列基元反應(yīng)中：AB-CA-BC+AB-CA-BC+ABC始態(tài)(反應(yīng)物)終態(tài)(產(chǎn)物)過渡態(tài)7128 過渡態(tài)理論二、幾個(gè)基本概念 1.過渡態(tài)：是過渡態(tài)：是反應(yīng)物過渡到產(chǎn)物反應(yīng)物過渡到產(chǎn)物的的中間狀態(tài)中間狀態(tài)，不是不是一個(gè)獨(dú)立存在的化合物一個(gè)獨(dú)立存在的化合物，它極不穩(wěn)定它極不穩(wěn)定，目前還不能分，目前還不能分離出來加以研究，甚至有些還不能證明其存在。離出來加以研究