有機(jī)化學(xué)第四章 烷烴市公開課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、【課時(shí)】4學(xué)時(shí)【教學(xué)內(nèi)容】熟悉：1.烴和烴分類 2.烷烴結(jié)構(gòu) 3.烷烴同分異構(gòu) 4.烷烴命名掌握：烷烴化學(xué)性質(zhì) 1.鹵代反應(yīng)（重點(diǎn)反應(yīng)式；自由基穩(wěn)定性） 2.氧化燃燒反應(yīng)、裂化反應(yīng) 理解：1.烷烴物理性質(zhì) 2.烷烴制備辦法 3.慣用烷烴 第四章 烷 烴第1頁(yè)第1頁(yè)烴(hydrocarbon)：僅有碳和氫兩種元素構(gòu)成化合物烷烴：碳原子以單鍵相連，其余價(jià)鍵均與氫結(jié)合飽和脂肪烴第2頁(yè)第2頁(yè)第一節(jié) 烷烴結(jié)構(gòu)一、碳原子均為sp3 雜化第3頁(yè)第3頁(yè)二、烷烴結(jié)構(gòu)4個(gè)Csp3-H1sC-H鍵長(zhǎng)110pm， HCH=109.5甲烷第4頁(yè)第4頁(yè)乙烷分子各原子之間都以單鍵相連，鍵角靠近10928第5頁(yè)第5頁(yè)第6頁(yè)第

2、6頁(yè)乙烷球棒模型第7頁(yè)第7頁(yè)丁烷分子球棒模型由于鍵能夠任意旋轉(zhuǎn)，烷烴產(chǎn)生無(wú)數(shù)種構(gòu)象，其優(yōu)勢(shì)構(gòu)象是對(duì)位交叉式，因此直鏈烷烴呈鋸齒狀存在。第8頁(yè)第8頁(yè)第二節(jié) 烷烴同分異構(gòu)1、 碳鏈異構(gòu) 2、 對(duì)映異構(gòu)第9頁(yè)第9頁(yè)第10頁(yè)第10頁(yè)12345678伯碳原子( 1 )：1、5、6、7、8仲碳原子( 2 ) ：4叔碳原子( 3 ) ：3季碳原子( 4 ) ：2伯氫原子( 1 H )仲氫原子( 2 H)叔氫原子( 3 H)3、碳原子種類第11頁(yè)第11頁(yè)第三節(jié) 烷烴命名1、普通命名法(common nomenclature)(1)直鏈烷烴110個(gè)碳原子直鏈烷烴，分別用“甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸”

3、表示碳原子個(gè)數(shù)，在加上詞尾“烷”。CH4 ：甲烷 (methane) C2H6 ： 乙烷 (ethane) C3H8 ：丙烷 (propane) C4H10 ： 正丁烷 (n - butane)如：10個(gè)碳原子以上直鏈烷烴用中文數(shù)字命名。如：C11H24 ：正十一烷(n - undecane) C12H26 ：正十二烷 (n - dodecane) C20H42 ：正二十烷(n - eicosane)第12頁(yè)第12頁(yè)(2)烷烴異構(gòu)體命名 第13頁(yè)第13頁(yè)n- 己烷 n-hexaneiso-己烷 isohexaneneo-庚烷 neohexane?第14頁(yè)第14頁(yè)(1)直鏈烷烴命名 在系統(tǒng)命名法

4、中，對(duì)于直鏈烷烴命名和普通命名法是基本相同，僅不寫上“正”字。2、系統(tǒng)命名法(systematic nomenclature) 1892年，日內(nèi)瓦開了國(guó)際化學(xué)會(huì)議，制定IUPAC命名法。1960年，我國(guó)制定了我國(guó)系統(tǒng)命名法。1980年進(jìn)行增補(bǔ)和修訂，公布了有機(jī)化學(xué)命名原則。 (2)支鏈烷烴命名第15頁(yè)第15頁(yè)甲基乙基正丙基異丙基正丁基仲丁基異丁基叔丁基第16頁(yè)第16頁(yè) 、選含取代基最多、最長(zhǎng)碳鏈作為主鏈，“某烷”。、編號(hào)：取代基位次最小（阿拉伯?dāng)?shù)字編號(hào)）。、寫名：取代基位置、數(shù)目和名稱，位次和取代基名稱之間要用“-”連接。1234563 乙基己烷 3-ethyhlexane（3） 系統(tǒng)命名法要

5、點(diǎn)第17頁(yè)第17頁(yè)注意：2 , 3 , 3 , 5 四甲基己烷1325643甲基 5 乙基庚烷 5 ethyl 3 methylheptane等距不同種取代基，優(yōu)先基團(tuán)后列出多個(gè)同種取代基第18頁(yè)第18頁(yè)等長(zhǎng)2，3， 5 三甲基 4 丙基庚烷 2，3， 5 trimethyl 4 propylheptane1234567第19頁(yè)第19頁(yè) 假如支鏈上尚有取代基時(shí)，從與主鏈相連碳原子開始，把支鏈碳原子依次編號(hào)，支鏈上取代基位置就由這個(gè)編號(hào)所得號(hào)數(shù)來(lái)表示。這個(gè)取代了支鏈名稱可放在括號(hào)中，或用帶撇數(shù)字來(lái)表明支鏈中碳原子。2-甲基-5,5-二（1,1-二甲基丙基）癸烷2-甲基-5,5-二-1 ,1 -二

6、甲基丙基癸烷123123第20頁(yè)第20頁(yè)1、物態(tài)：C1-C4氣體,C5-C17液體,C18以上固體2、沸點(diǎn)：碳原子增多，沸點(diǎn)升高；同分異構(gòu)體 中支鏈 越多，沸點(diǎn)越低。3、熔點(diǎn)：碳原子增多，熔點(diǎn)升高，但不如沸點(diǎn)規(guī)律， 偶數(shù)碳不小于相鄰兩奇數(shù)碳熔點(diǎn)。4、密度：比水輕。5、溶解性：溶于非極性溶劑，不溶于水。第四節(jié) 烷烴物理性質(zhì)6、折光率：不小于1（光通過(guò)空氣和介質(zhì)速率比）第21頁(yè)第21頁(yè)直鏈烷烴沸點(diǎn)與分子中碳原子數(shù)關(guān)系第22頁(yè)第22頁(yè)直鏈烷烴熔點(diǎn)與分子中碳原子數(shù)關(guān)系第23頁(yè)第23頁(yè)第五節(jié) 烷烴化學(xué)性質(zhì)一、穩(wěn)定性室溫下，不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑、強(qiáng)還原劑反應(yīng)。二、氧化和燃燒燃燒熱：在原則狀態(tài)下，一摩爾

7、烷烴完全燃燒所放出熱量。燃燒熱差別反應(yīng)分子內(nèi)能高下和穩(wěn)定性大小。燃燒熱越大，分子內(nèi)能越高，分子越不穩(wěn)定；反之，分子越穩(wěn)定。直鏈烷烴每增長(zhǎng)一個(gè)CH2，其燃燒熱改變基本恒定增長(zhǎng)658.6kJ/mol同分異構(gòu)體中，直鏈烷烴燃燒熱不小于支鏈烷烴燃燒熱。穩(wěn)定性：正辛烷 異辛烷 新辛烷第24頁(yè)第24頁(yè)四、鹵代反應(yīng)1、甲烷鹵代反應(yīng)產(chǎn) 物：混合物反應(yīng)條件：400-450，CH4:Cl=10:1,主產(chǎn)物為一氯甲烷 400-450，CH4:Cl=0.263:1,主產(chǎn)物為四氯化碳三、裂化反應(yīng)(無(wú)氧)第25頁(yè)第25頁(yè)2、烷烴鹵代反應(yīng)取向1-氯丙烷2-氯丙烷43%57%H相對(duì)活性:仲氫 :伯氫 =（57/2）/（43/

8、6）= 4 :1Cl2光照25 Cl2光照25 2-甲基-1-氯丙烷2-甲基-2-氯丙烷64%36%第26頁(yè)第26頁(yè)叔氫與伯氫相對(duì)活性:叔氫:伯氫=（36/1）/（64/9）=（5.1:1） 實(shí)踐結(jié)果表明：叔、仲、伯氫在室溫時(shí)相對(duì)活性為5：4：1，即每個(gè)伯、仲、叔氫被氯取代生成相應(yīng)氯代烷底相對(duì)百分比。這闡明 ，烷烴氯代，在室溫下有選擇性。氫相對(duì)活性：3H2 H1 HCH3-H光照127 1-溴丙烷2-溴丙烷3%97%溴代第27頁(yè)第27頁(yè)光照127 2-甲基-1-溴丙烷2-甲基-2-溴丙烷痕量 99% 溴代反應(yīng)中，也遵循叔氫仲氫伯氫反應(yīng)活性，相對(duì)活性為1600：82：1，溴選擇性比氯強(qiáng)。3、其它

9、鹵素取代反應(yīng)吸熱氟代碘代 強(qiáng)放熱，難控制，易爆炸鹵素反應(yīng)活性：F2Cl2 Br2 I2第28頁(yè)第28頁(yè)2、鹵代反應(yīng)機(jī)理 反應(yīng)機(jī)理 ( reaction mechanism) 對(duì)某個(gè)化學(xué)反應(yīng)步改變過(guò)程詳細(xì)描述，又稱反應(yīng)機(jī)制或反應(yīng)歷程。自由基鏈反應(yīng) ( free radicl chain reaction )（1）鏈引起 (chain - initiating step): 形成自由基第29頁(yè)第29頁(yè)（2）鏈增長(zhǎng) (chain propagating step) ： 延續(xù)自由基、形成產(chǎn)物第30頁(yè)第30頁(yè)（3）鏈終止 (chain - initiating step)：消除自由基第31頁(yè)第31頁(yè)DC

10、l-Cl 242.6kJ/molDCH3-H 434.7kJ/mol.為何Cl2為自由基引起劑引起鏈反應(yīng)？幾點(diǎn)闡明:.自由基引起劑和自由基克制劑 在無(wú)光條件下，甲烷氯代反應(yīng)必須在400以上才干發(fā)生，當(dāng)加入0.020.1四乙基鉛時(shí)，溫度降至140150即可引起反應(yīng)。 自由基反應(yīng)普通在氣相或非極性溶液中進(jìn)行。當(dāng)有氧氣存在時(shí)，氧極易與自由基反應(yīng)生成過(guò)氧化物 ，因此反應(yīng)不能進(jìn)行。只有當(dāng)氧消耗盡后，反應(yīng)才干正常進(jìn)行，這段時(shí)間叫做自由基反應(yīng)誘導(dǎo)期。 第32頁(yè)第32頁(yè)不同C-H鍵解離能： CH3H CH3 +H 解離能：434.7 KJ /mol CH2ClH CH2Cl +H 解離能：422.2 KJ /

11、mol CHCl2H CHCl2 +H 解離能：414.2 KJ /mol CCl3H CCl3 +H 解離能：400.81 KJ /mol .為何產(chǎn)物是混合物？第33頁(yè)第33頁(yè)不同類型C-H鍵解離能：CH3H CH3 +H 解離能：434.7 KJ /mol CH3CH2H CH3CH2 +H 解離能：405.5 KJ /mol (CH3)2CHH (CH3)CH2 +H 解離能：392.9 KJ /mol (CH3)3CH （CH3）3C +H 解離能：376.2 KJ /mol 4、烷基自由基構(gòu)型與穩(wěn)定性叔（ 3） 仲（ 2） 伯（ 1）穩(wěn)定性增強(qiáng)（由離解能數(shù)據(jù)得出）第34頁(yè)第34頁(yè)C采用SP2雜化第35頁(yè)第35頁(yè)第六節(jié) 烷烴制備一、 武茲合成二、科瑞郝思合成法2RX + Na RR + 2NaX應(yīng)用：只適合用于制備對(duì)稱性烷烴R2CuLi +