高校化工-有機(jī)化學(xué)-課件-Org-Ch02烷烴

第二章作業(yè)（P39）

1(1、3、5、7)2(1、3、5、7)3、4(2、4、6)5、7、8（注意：指構(gòu)象異構(gòu)、構(gòu)造異構(gòu)、等同）9、10、12(1)14。1第二章烷烴(Alkane)2本章重點內(nèi)容：1.IUPAC命名法2.烷烴的構(gòu)象3.烷烴的游離基取代反應(yīng)，包括選擇性、機(jī)理和能量變化；分之中只有C、H兩種元素的有機(jī)化合物叫做烴(hydrocarbon)；烴可分為開鏈烴和閉鏈烴(環(huán)烴)。3烷烴—又叫飽和烴，由于石蠟是烷烴的混合物，故烷烴也稱石蠟烴。例如：甲烷，乙烷，丙烷，丁烷(正丁烷，異丁烷)，戊烷(正戊烷，異戊烷，新戊烷)......(見下頁)2.1烷烴的通式、同系列和構(gòu)造異構(gòu)45NameCondensedStructuremethane（甲烷）CH4ethane（乙烷）CH3CH3propane（丙烷）CH3CH2CH3butane（丁烷）CH3(CH2)2CH3pentaneCH3(CH2)3CH3hexaneCH3(CH2)4CH3heptaneCH3(CH2)5CH3octaneCH3(CH2)6CH3nonaneCH3(CH2)7CH3decaneCH3(CH2)8CH3undecaneCH3(CH2)9CH3dodecaneCH3(CH2)10CH3甲基:methyl6烷烴的通式——直鏈烷烴分子中，一個或幾個-CH2-基團(tuán)（亞甲基）連成碳鏈，碳鏈的兩端再連有兩個氫原子，因此直鏈烷烴的通式可寫為:H-(-CH2-)n-H或：CnH2n+2乙烷可看成甲烷的一個氫原子被甲基-CH3取代；丙烷可看成乙烷上的一個H被甲基-CH3取代;丁烷可看成丙烷的一個H被甲基-CH3取代：7戊烷可看成是正丁烷和異丁烷上的一個-H被甲基-CH3取代的產(chǎn)物:(正戊烷,異戊烷,新戊烷)......8分子式相同，但構(gòu)造(分子中各原子相連的方式和次序)不同而產(chǎn)生的異構(gòu)現(xiàn)象叫構(gòu)造異構(gòu)現(xiàn)象。構(gòu)造異構(gòu)體是不同的化合物。性質(zhì)具有一定的差異。如：正丁烷的沸點：-0.5℃，熔點：-138.3℃，異丁烷的沸點：-11.7℃，熔點：-159.4℃，隨著碳原子數(shù)的增加,烷烴的構(gòu)造異構(gòu)體的數(shù)目也越多，而且增加越來越迅速。C7H16有9個構(gòu)造異構(gòu)體，C8H18有18個，C12H26有366319個。9同系物烷烴的通式CnH2n+2,直鏈烴的通式可寫為:

H-(-CH2-)n-H同系物—在組成上相差一個或多個CH2，且結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似的一系列化合物稱為同系列。同系列中的各化合物互稱同系物。（表2-1中的化合物都是烷烴同系列中的同系物）系差—同系列相鄰的兩個分子式的差值CH2稱為系差。(?)10烷烴中碳原子的分類一級碳原子(伯碳原子)，用“1o”表示；二級碳原子

(仲碳原子)，用“2o”表示；三級碳原子

(叔碳原子)，用“3o”表示；四級碳原子

(季碳原子)，用“4o”表示。11烷烴中碳原子的分類英文表示primarysecondarytertiaryquaternary12烷烴去掉一個氫原子后的原子團(tuán)被稱為烷基。常用R-，或(CnH2n+1-)表示，所以烷烴又可用通式RH表示。對去掉一個直鏈烷烴末端氫原子所得的原子團(tuán)，命名時“正”字常用n-代表。屬于簡單取代基的烷基：甲基，乙基以及下列烷烴衍生的烷基，對簡單取代基的結(jié)構(gòu)和名稱要清晰記憶。對于丙烷：

所有的正烷基和異烷基都是簡單取代基131415Me—甲基；Et—乙基；Pr—丙基；Bu—丁基Ar—芳基；Ph—苯基；Ac—乙?；籖—烷基常用基團(tuán)的英文簡寫162.2烷烴的命名一、習(xí)慣命名法烷烴碳原子總數(shù)決定烷烴名稱的碳原子數(shù)，使用正、異、新等區(qū)分異構(gòu)體，顯然具有局限性。17二、衍生物命名法以甲烷為母體。分子大時取代基命名就很復(fù)雜，因此也具有局限性。18二、脂肪族有機(jī)化合物的IUPAC命名法準(zhǔn)備知識----次序規(guī)則：1.單原子基團(tuán)：①原子序；②中子數(shù)；

例：Cl>H；3H>2H>1H2.多原子基團(tuán)：首先比較第一個原子，如果相同則比較第二個，余此類推。例：-CH2CH3>-CH33.含有重鍵的基團(tuán)必須將重鍵展開，然后按第2條比較。注意：展出的原子不能再次展開19IUPAC命名法又稱系統(tǒng)命名法。制定與1892年，最后修訂于1993年。中文版是1960年制定，1980年根據(jù)1979年英文版進(jìn)行了修訂。特點是主鏈碳原子數(shù)決定化合物母體名稱的碳原子數(shù)。對開鏈化合物應(yīng)用得很好。碳數(shù)表示：10及以內(nèi)依次使用天干；11及以上使用數(shù)字十一、十二……應(yīng)用中要注意與英文的命名的差別。包括以下步驟：注意：本命名法中所說的“大”、“小”在本學(xué)院均以次序規(guī)則為準(zhǔn)。20(一)選母體官能團(tuán)并確定母體：當(dāng)官能團(tuán)不止一個時，按下列次序選擇母體：-COOH，-SO3H，-COOR，-COX，-CONH2，-CN，-CHO，>C=O，-OH(醇)，-OH(酚)，-SH，-NH2，-OR，-SR。(二)選主鏈：有官能團(tuán)時，主鏈必須包含母體官能團(tuán)或與母體官能團(tuán)直接相連；(1)最長規(guī)則；(2)在(1)條的基礎(chǔ)上的最多規(guī)則；21(三)編號(1)母體官能團(tuán)的最低序列原則；(2)取代基的最低序列原則；(3)”小”取代基優(yōu)先獲得較小的編號；(4)編號和最小原則；上述編號規(guī)則有優(yōu)先考慮，只有前邊的規(guī)則無法確定化合物的編號時才考慮后面的規(guī)則。22(四)寫出名稱：(1)名稱的寫法：按構(gòu)型、取代基、母體的順序。有如下注意事項，無優(yōu)先級之分。(2)構(gòu)型的寫法：①如果從表達(dá)式中能看出構(gòu)型，則必須寫出構(gòu)型；②如果分子只有一個位置需要構(gòu)型表述，則只需寫出構(gòu)型，構(gòu)型不必標(biāo)出位置，也不必寫括號；③如果不止一個位置需要寫出構(gòu)型，則既要標(biāo)出位置也要寫括號，不同位置的構(gòu)型必須用逗號分割。23(3)取代基的寫法：①無論編號如何，總是先寫“小”取代基，后寫“大”取代基；②相同取代基必須合并寫出；③對于每一個取代基都要指出編號；(4)母體的寫法：①有些情況下母體編號可以省略，有些情況下母體編號必須省略；②如果一個化合物的名稱中涉及兩種或兩種以上的母體名稱，則第一個母體名稱出現(xiàn)時即指出主鏈的碳數(shù)，以后則不再指出；換句話說，一個化合物中只能指出一次主鏈碳數(shù)。242.3烷烴的結(jié)構(gòu)2.3.1甲烷的結(jié)構(gòu)Stuart模型252.3.2其它烷烴的結(jié)構(gòu)26丁烷的結(jié)構(gòu)27鍵線式：對于每一條線段，如末端不標(biāo)基團(tuán)，則標(biāo)示碳，并用H原子飽和所缺的價鍵。282.3烷烴的構(gòu)象2.4.1乙烷的構(gòu)象乙烷的重疊式構(gòu)象29乙烷的交叉式構(gòu)象重疊式、交叉式構(gòu)象比較30(3)紐曼投影式(2)鋸架式表示乙烷的構(gòu)象31乙烷分子各種構(gòu)象的能量曲線12.6kJ/mol重疊式重疊式交叉式交叉式交叉式32丁烷的結(jié)構(gòu)（模型）2.4.2丁烷的構(gòu)象332.4.2丁烷的構(gòu)象(續(xù))為主34丁烷C(2)-C(3)鍵旋轉(zhuǎn)引起的各構(gòu)象的能量變化35室溫下，分子熱運動即可越過構(gòu)象轉(zhuǎn)變的能壘，所以單鍵是可以自由旋轉(zhuǎn)的。362.5烷烴的物理性質(zhì)(C5~C18為液體)(1)沸點:沸點大小取決于分子間的作用力

烷烴沸點的特點（a）沸點一般很低（非極性，只有色散力）。（b）隨相對分子質(zhì)量增大而增大。（c）相對分子質(zhì)量相同、叉鏈多、沸點低。37烷烴熔點的特點(a)隨相對分子質(zhì)量增大而增大；(b)偶數(shù)碳烷烴比奇數(shù)碳烷烴的熔點升高值大(如右圖)；(c)相對分子質(zhì)量相同的烷烴，叉鏈增多，熔點下降；(d)高度對稱的異構(gòu)體熔點特高。奇數(shù)碳偶數(shù)碳(2)熔點：取決于分子間的作用力和晶格堆積的密集度。38(3)相對密度:隨著相對分子量的增加而有所增加，最后接近0.8左右。作用力隨著分子質(zhì)量的增加而增加，使分子間的距離相對地減少的緣故。39(4)溶解度當(dāng)溶劑分子之間的吸引力和溶質(zhì)分子之間，以及溶劑分子與溶質(zhì)分子之間的相互吸引力相近時，溶解容易進(jìn)行。氯化鈉的溶劑比烷烴不溶于水，而易溶于四氯化碳—“結(jié)構(gòu)相似者相溶”402.6烷烴的化學(xué)性質(zhì)總的來說不活潑。室溫下不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑反應(yīng)。一定條件下也能發(fā)生一些化學(xué)反應(yīng)。2.6.1氧化反應(yīng)完全氧化:CH4+2O2

CO2+2H2O=-881kJ/molCH3CH3+7O2

4CO2+6H2O=-1538kJ/mol不完全氧化：其中C10~C20的脂肪酸可代替天然油脂制取肥皂.其中C10~C20的脂肪酸可代替天然油脂制取肥皂.412.6.2異構(gòu)化反應(yīng)：用于提高汽油的商品質(zhì)量。422.6.3裂化反應(yīng)可以提高汽油的產(chǎn)量。要了解熱裂化、催化裂化的概念及條件。要了解裂解的概念及條件。432.6.4取代反應(yīng)(1)甲烷的氯代反應(yīng)1該反應(yīng)一般只適宜工業(yè)生產(chǎn)而不適宜實驗室制備。2該反應(yīng)不適宜制備二氯甲烷和三氯甲烷。3CH4、C2H6、C(CH3)4和無取代基的環(huán)烷烴的一氯化物可以通過控制物料比進(jìn)行。44(2)其它烷烴的氯代反應(yīng)45H的活性：3oH>2oH>1oH>CH3-H離解能(kJ/mol)一級氫(伯氫)CH3CH2CH2-H410二級氫(仲氫)(CH3)2CH-H395三級氫(叔氫)(CH3)3C-H38046(3)烷烴與其它鹵素的取代反應(yīng)3oH2oH1oHV:V:V=1:82:1600氯化反應(yīng)和溴化反應(yīng)都有選擇性，但溴化反應(yīng)的選擇性比氯化反應(yīng)高得多。溴化472.7甲烷氯代的反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)