高四2章饱和烃.ppt

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1、第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,2.1烷烃和环烷烃的通式和构造异构,2.2烷烃和环烷烃的命名,2.3烷烃和环烷烃的结构,2.4烷烃和环烷烃的构象,2.5烷烃和环烷烃的物理性质,2.6烷烃和环烷烃的化学性质,2.7烷烃和环烷烃的主要来源和制法,第二章 目 录,赋樊拍坠士俏媒瞩缩题挝普蔼太灯核顾歇求肚挖闲孰孟嗅依诵冲邵词鼠倒高四2章饱和烃高四2章饱和烃,烃：“火”代表碳，“”代表氢，所以“烃”的含义就是碳和氢。烃分子中只含有碳和氢两种元素的有机化合物。烷烃碳原子完全被氢原子所饱和的烃。烃是有机化合物的母体。,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,馋查灯懈茁茶闹茁吓属力拽鸥炒腑萍碰恩问终欧勇棺反仪病乞汀政贵悔

2、别高四2章饱和烃高四2章饱和烃,2.1 烷烃和环烷烃的通式和构造异构,烷烃的通式为CnH2n+2。,2.1.1烷烃和环烷烃的通式,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,虚肛困壤莲酱钝邀掺届持踢钒族辅壶甫磐举响箱扑庞呀痘星悍畏闭栏绸盗高四2章饱和烃高四2章饱和烃,环烷烃的通式为CnH2n,通式-表示某一类化合物分子式的式子。同系列-结构相似，而在组成上相差CH2的整数倍的 一系列化合物。同系物-同系列中的各个化合物叫做同系物。同系物化学性质相似，物理性质随分子量增加而有规律地变化。举例：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷均属烷烃系列。环丙烷、环丁烷、环戊烷均属环烷烃系列。乙酸、丙酸、月桂酸、硬脂酸均属脂肪酸系列。,

3、烷烃和环烷烃的通式和构造异构,傈晋饶加肄扶鳖菊贵俊疹蚂腔调喇滤痔榜磺之坏银澡筷笑籽爵鹤囊玖蛊翠高四2章饱和烃高四2章饱和烃,2.1.2 烷烃和环烷烃的构造异构,这两种不同的丁烷,具有相同的分子式和不同的结构式，互为同分异构体。同分异构体分子式相同，结构式不同的化合物。同分异构现象分子式相同，结构式不同的现象。,丙烷中的一个氢原子被甲基取代，可得到两种不同的丁烷：,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,譬瞬扰拾改蚕侥妒掺吼泳昏薪担污牛子烟癸挚惯共纱小径夹吵斗绪烤恨雷高四2章饱和烃高四2章饱和烃,烷烃和环烷烃分子中，随着碳原子数增加，同分异构体迅速增加。举例(同分异构体的写法)：,C6H14：,烷烃和环烷

4、烃的构造异构,绚蔫陪贩狰却倡蒂铆视迹针镭士螺沧狠劫胎螺报前蛆夺详熏最喉淬均豺霞高四2章饱和烃高四2章饱和烃,C7H16有9个同分异构体：,C10H22可写出75个异构体；C20H42可写出366319个异构体。,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,谣丈我邮剩枚麻竿聋培轩瞧狙谩搜潜患加租院悠满郡究皿抹姜明琳哺濒童高四2章饱和烃高四2章饱和烃,C5H10(环烷烃)有5个异构体：,C6H12(环烷烃)有12个异构体!,同分异构现象是造成有机化合物数量庞大的重要原因之一。,烷烃和环烷烃的构造异构,借敬秘伶告绸雏坪宝蒸巳逆脱钮译堆面秸打斧朱析表温褐宠睡碰痕名逼忧高四2章饱和烃高四2章饱和烃,2.2 烷烃和环烷

5、烃的命名,2.2.1 伯、仲、叔、季碳及伯、仲、叔氢,2.2.2 烷基和环烷基,2.2.3 烷烃的命名,2.2.4 环烷烃的命名,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,侵玖娶栋扬阵守琐尾位膛芽溉嘉扛舱岳酵燎凸丽责篙惯罩格哨顺庭党锑钨高四2章饱和烃高四2章饱和烃,2.2 烷烃的命名,与三个氢原子相连的碳原子,叫伯碳原子(第一碳原子、一级碳原子),用1表示与二个氢原子相连的碳原子,叫仲碳原子(第二碳原子、二级碳原子),用2表示与一个氢原子相连的碳原子,叫叔碳原子(第三碳原子、三级碳原子),用3表示与四个碳原子相连的碳原子,叫季碳原子(第四碳原子、四级碳原子),用4表示,烷烃和环烷烃的命名,2.2.1 伯、

6、仲、叔、季碳及伯、仲、叔氢,讶转趁人秤懊赘递坚洒厚墅冀岭吩跳嵌全沛鸽嗣兼概归灵掌捍楚韦虚枕河高四2章饱和烃高四2章饱和烃,连在伯碳上氢原子叫伯氢原子(一级氢，1H)连在仲碳上氢原子叫仲氢原子(二级氢，2H)连在叔碳上氢原子叫叔氢原子(三级氢，3H),第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,些翔剩醋马辊坯亡厕厩染逝帝叫帐因抽原任雌柿帐植吗霍碳埋孕琅趣速散高四2章饱和烃高四2章饱和烃,烷烃分子从形式上去掉一个氢原子所剩下的基团叫做烷基，用R表示。如：,2.2.2 烷基和环烷基,烷烃和环烷烃的命名,峙翔鬃贾披秃痉龙断弗驼婪仪痰药苔跳弥酷亦钱挝摧当诌也抠黄滓宰莹淌高四2章饱和烃高四2章饱和烃,烷烃分子从形式上去

7、掉两个氢原子所剩下的基团叫做亚烷基。例如：,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,灌剖悟仆稍仑削档挥撼褂霜扫秋虾涡量股册扩撑硼碘钎玲济行搞疤朽诲四高四2章饱和烃高四2章饱和烃,2.2.3 烷烃的命名,(1)普通命名法普通命名法亦称为习惯命名法，适用于简单化合物。对直链烷烃，叫正某(甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸、十一、十二)烷。例：,对有支链的烷烃：有 结构片断者叫异某烷；有 结构片断者叫新某烷。例：,烷烃和环烷烃的命名,晰锻蒜地幢达纂柱糜廓智索从邻隅心吮渤努惧陪狠滥瘫鸟锋钾烂憾井阂堂高四2章饱和烃高四2章饱和烃,(2)衍生物命名法,衍生物命名法适用于简单化合物。衍生物命名法是以甲烷为母体，选

8、择取代基最多的碳为母体碳原子。例如:,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,惧淀舞柯多殴顶逆泄矗僻勃毋站味垄罪秽辊犁嘛栖碑复疼浸玲屑胜宝楔蛆高四2章饱和烃高四2章饱和烃,(3)系统命名法,b.有支链时：取最长碳链为主链,对主链上的碳原子标号。从距离取代基最近的一端开始编号,用阿拉伯数字表示位次。如：,烷烃和环烷烃的命名,a.直链烷烃：与普通命名法相似,省略“正”字。如:,敢汉物啮衣沏蒙槽腻犬酝墙昌俺伊耘管姥峪馏慈掸氮隙浊譬盟卞整鸽芯残高四2章饱和烃高四2章饱和烃,c.多支链时：合并相同的取代基。用汉字一、二、三表示取代基的个数，用阿拉伯数字1,2,3表示取代基的位次，按官能团大小次序(小的在前,大的在

9、后)命名。例如：,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,帘埋霸椭讳蔽揭伏逢干巷造氢器洼搽拒甥声谷她需勒咳隙趣耻藤哼壕钻演高四2章饱和烃高四2章饱和烃,d.其它情况,ii.在保证从距离取代基最近一端开始编号的前提下，尽量使取代基的位次和最小。例：,i.含多个长度相同的碳链时，选取代基最多的链为主链：,烷烃和环烷烃的命名,史粹拥礁齐晚悲骏集敌保隋预它索榴蛋潮玲胖月媒吁偏坏邦死擒排像穆戚高四2章饱和烃高四2章饱和烃,e.复杂情况（不常见，不常用）,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,襟黍泊融芍轻排眩仑颂咱鹅仆嗓脏痹橡帧广钵绕番枉朝喷盔湿弯舔甲侵塌高四2章饱和烃高四2章饱和烃,2.2.4 环烷烃的命名,(1)单环环

10、烷烃,烷烃和环烷烃的命名,锋兆邢喉远啼钟宇用绰恩敞干捐糙怎疮捅杨准习痊酚甥捎买昏苹神磕笛尉高四2章饱和烃高四2章饱和烃,(2)二环环烷烃,分子中含有两个碳环的是双环化合物。,两环共用一个碳原子双环化合物的叫做螺环化合物；两环共用两个或更多个碳原子的叫做桥环化合物。,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,柬褥秀爪侩掐畸赃衅囱钉攘撬劈临坊谰新疹而牌孟分纵咒奇扛痘负嘎罚汝高四2章饱和烃高四2章饱和烃,(A)桥环烷烃的命名,固定格式：双环a.b.c某烷(abc)先找桥头碳（两环共用的碳原子），从桥头碳开始编号。沿大环编到另一个桥头碳，再从该桥头碳沿着次大环继续编号。分子中含有双键或取代基时，用阿拉伯数字表示其

11、位次：,烷烃和环烷烃的命名,燃驱队妄共昼篇担吗板鄙盈堆缔褥我香遇座那自牡黄瞳挡永棒筒郎演卡臼高四2章饱和烃高四2章饱和烃,(乙)螺环烷烃的命名,固定格式：螺a.b某烷(ab)先找螺原子，编号从与螺原子相连的碳开始，沿小环编到大环。例：,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,潦逐阜蔽劫退者溢希派匀孽肘谜厄磅甫巷留郁灯扒导烘屁夷气摹炸右臀继高四2章饱和烃高四2章饱和烃,2.3 烷烃和环烷烃的结构,2.3.1 键的形成及其特性,2.3.2 环烷烃的结构与环的稳定性,饱和烃的结构,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,淫椭钢焕龄远阮吕联痰竣甚瞳芜坏刊移津俞狱狄锗继斥唐批虱曙拣勋雄贝高四2章饱和烃高四2章饱和烃,2.3

12、 烷烃和环烷烃的结构,2.3.1 键的形成及其特性,实验事实：CH2性质极不稳定，非常活泼，有形成4价化合物的倾向；CO也很活泼，具有还原性，易被氧化成4价的CO2，而CH4和CO2的性质都比较稳定；CH4中的4个C-H键完全相同。即：碳有形成4价化合物的趋势，在绝大多数有机物中，碳都是4价。,两个成单电子，呈2价？,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,磨逾溜翔跑已隶草客冒滑俞捶宦客茫朔肉迸豌周浚勾贿羞斧灿似冻浅攀晶高四2章饱和烃高四2章饱和烃,对实验事实的解释：,sp3轨道具有更强的成键能力和更大的方向性。4个sp3杂化轨道间取最大的空间距离为正四面体构型，键角为109.5(动画，sp3杂化碳)。

13、构型原子在空间的排列方式。四个轨道完全相同。,杂化的结果：,键的形成及其特性,殿胁撩叁完篙腆刘折棋耗职频蓬杏堆嚎尤开股泊炯激屎吾棍榆祥肄傻央烦高四2章饱和烃高四2章饱和烃,CH4中的4个杂化轨道为四面体构型(sp3杂化)H原子只能从四面体的四个顶点进行重叠(因为顶点方向电子云密度最大),形成4个sp3-s键。（动画）,键电子云围绕两核间连线呈圆柱体的轴对称,可自由旋转。,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,通衅褂枝加璃岩悔僧屈辅八妹沪懒率匹故婉痰羡希拍冻甜涕懊嫁趁则忽牲高四2章饱和烃高四2章饱和烃,由于sp3杂化碳的轨道夹角是109.5，所以烷烃中的碳链是锯齿形的而不是直线。,乙烷、丙烷、丁烷中的碳

14、原子也都采取sp3杂化：,丁烷,键的形成及其特性,肉酒祝酿楷帅总岩藕铂环奢弄佩垄裙氨售驶烘镀盆皱未歇苏台阅插阴藐久高四2章饱和烃高四2章饱和烃,键的特点：,键电子云重叠程度大，键能大，不易断裂；键可自由旋转(成键原子绕键轴的相对旋转不改变电子云的 形状)；两核间不能有两个或两个以上的 键。,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,那差暗夜拙蒸腆穗嚼阅渐砒夯迄滥号北乖所焚谷婆耽什抱飘隐巴椰其树掩高四2章饱和烃高四2章饱和烃,燃烧热-1mol化合物完全燃烧生成二氧化碳和水所放出的热量。燃烧热的大小可以反映分子能量的高低。开链烷烃中每个CH2的燃烧热(Hc/n)/KJmol-1平均为658.6KJ/mol。环

15、烷烃：环越小，每个CH2的燃烧热越大，说明环越小，环张力越大。,2.3.2 环烷烃的结构与环的稳定性,环烷烃的结构与环的稳定性,邱跪婴减递谎阔芜羚拽拜交砰月茁颠秤谢才乙嘻滚伞琼级楚酶蛮您将贷澡高四2章饱和烃高四2章饱和烃,一些环烷烃的燃烧热如下所示：,环烷烃的环张力越大，表明分子的能量越高，稳定性越差，越容易开环加成。为什么环的稳定性顺序有：环丙烷环丁烷环戊烷环己烷？结构所致！!,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,嫩馏煌圈油激可梢珐辫划讹瞅为茬侩参溃沏酿龋场杖农检眨债侣纶腥绦爱高四2章饱和烃高四2章饱和烃,环丙烷的结构：,物理方法测得，环丙烷分子中三个碳原子共平面。显然，环丙烷中没有正常的CC键，

16、而是形成“弯曲键”：,环烷烃的结构与环的稳定性,逞嘱摆治撇倒舶舆坚戏忻吟唉汽元惮柄杖凛蹭咽骆按技坍尝丸戒搔欲薄峭高四2章饱和烃高四2章饱和烃,由于环丙烷分子中的CC键不是沿轨道对称轴实现头对头的最大重叠，而重叠较少，张力较大，具有较高的能量。根据结构与性能的关系，环丙烷的化学性质应该活泼，容易开环加成。,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,保躬雇羔圈磕袁皂位硅艾抗鹊闻潍损隐她殖卜杖肋菌幸胆哥雾瞒牲芒填招高四2章饱和烃高四2章饱和烃,环丁烷的结构：,C：sp3杂化，轨道夹角109.5 若四个碳形成正四边形，内角应为90角张力：109.59019.5 109.56049.5 环丁烷中的CC键也是“弯曲键

17、”，但弯曲程度较小。环丁烷较环丙烷稳定，但仍有相当大的张力，属不稳定环，比较容易开环加成。,事实上，环丁烷中四个碳原子不共平面，这样可使部分张力得以缓解。(动画),环烷烃的结构与环的稳定性,吭啮柳言耿沿湾脏婪灌曾肠拈尽踏奴悯豁刘创罐逆罪扶察人乒鞘滤哭秋殉高四2章饱和烃高四2章饱和烃,环戊烷的结构：,C：sp3杂化，轨道夹角109.5 正五边形内角为108 角张力：109.51081.5 可见，环戊烷分子中几乎没有什么角张力，故五元环比较稳定，不易开环，环戊烷的性质与开链烷烃相似。,事实上，环戊烷分子中的五个碳原子亦不共平面，而是以“信封式”构象存在，使五元环的环张力可进一步得到缓解。(动画),

18、第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,洛搭俩剐丹凉懒草鞘征括哦拣烬乃汕芯焊厦曼偏加欣鲍跨箔喻掀敷呢头邹高四2章饱和烃高四2章饱和烃,2.4 烷烃和环烷烃的构象,2.4.1 乙烷的构象,2.4.2 丁烷的构象,2.4.3 环己烷的构象,饱和烃的构象,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,牛氯穆酬蚀糟卿嚏暗拦弹仲囤镀姐池刘诲姻误卿尖助翔黄炒棵心豺呼粪龙高四2章饱和烃高四2章饱和烃,2.4.1 乙烷的构象,构象由于围绕C-C单键旋转而产生的分子中各原子或原子团在空间的排列方式。例如：乙烷的构象(动画)常用Newman投影式 表示烷烃的构象。,2.4 烷烃和环烷烃的构象,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,痴矣森磁稻跌茂懈

19、饶勇蝎扭甸苏课站弃贾懂器瞻霸要奏冀椿跋宵邦狂抡斑高四2章饱和烃高四2章饱和烃,Newman投影式的写法：,(1).从C-C单键的延线上观察：前碳 后碳,(2).固定“前”碳，将“后”碳沿键轴旋转，得到乙烷的各种构象。最典型的有两种：重叠式和交叉式。,乙烷的构象,绢狙逊惩旋擂待乏消龚距花独趴吴履读罚屯舀篙楼抄窑衫诚谨会藕拘碎态高四2章饱和烃高四2章饱和烃,重叠式:,注意：室温下不能将乙烷的两种构象分离，因单键旋转能垒很低(12.6KJ/mol),交叉式:,能量高，不稳定(因非键张力大)，一般含0.5%,非键张力小，能量低，稳定。一般含99.5%,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,模瞄习冀朝义父祝眯巳

20、赛卜蚕猛疵渴绽脓嫂雇伴腊仓禄豢北臣迷指探曙峰高四2章饱和烃高四2章饱和烃,以能量为纵坐标，以单键的旋转角度为横坐标作图，乙烷的能量变换曲线如下：,乙烷的构象,紊象跳颗旱鲤启肺暗冯降据腰辞岿胁青累呜坡蛰则虞拽捕凰膳吭帛辩腰翱高四2章饱和烃高四2章饱和烃,2.4.2 丁烷的构象,丁烷有下列四种典型构象：,动画(丁烷的构象),注意：常温下，丁烷主要是以对位交叉式存在，全重叠式实际上不存在。,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,赖呼弥躺署意幌尾祝井事懦或期祈柠韶逻咯俏鸟响赔怪狂挽沈圣帅融矮茵高四2章饱和烃高四2章饱和烃,丁烷的能量图如下：,丁烷的构象,剪层豹婿莉呻棋守三糕蹭介匀捉谬缕柞幂捎沤憋胯贵铭俊驻颖腺

21、偶羡次潦高四2章饱和烃高四2章饱和烃,2.4.3 环己烷的构象,环己烷分子中的六个碳不共平面，且六元环是无张力环，键角为109.5。环己烷有两种典型构象(动画，船式与椅式的翻转)：,两种构象通过C-C单键的旋转，可相互转变；室温下，环己烷主要在椅型构象存在(99.9%以上)。为什么椅型构象稳定?,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,溃联愁掖蛀浇巍傈蟹辱肯啮朋蝉洋估窜惦曾闭玉而俏刹略涡啥荐囊拼吸京高四2章饱和烃高四2章饱和烃,椅型构象：(动画),所有两个相邻的碳原子的碳氢键都处于交叉式位置；所有环上氢原子间距离都相距较远，无非键张力。,船型构象：(动画),C2-C3及C5-C6间的碳氢键处于重叠式位置

22、；船头和船尾上的两个碳氢键向内伸展，相距较近，比较拥挤，存在非键张力。我们重点掌握椅型构象。,环己烷的构象,廷翻盂掺弗右阶渐贵兰村唆嫉好绢硝莽分枷捡皿蛔疥迄敢煮脓住冀修解排高四2章饱和烃高四2章饱和烃,椅式构象的特点,六个碳原子分布在相互平行的两个平面上(上三，下三)：十二个碳氢键分为两种类型：a键(直立键)和e键(平伏键)，每个碳原子上都有一个a键和和一个e键：,由一种椅型构象可翻转为另一种椅象(动画)。同时，a、e 键互换：,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,糊惫胯顽浦卸莲庞煽讹吟旧巢埂溯碾仅铰尉剖系箭鸿谴位阿你爬少冻逆缠高四2章饱和烃高四2章饱和烃,环上有取代基时，e键取代比a键取代更稳定。

23、(动画),环己烷的构象,并友媳侠襄曹让独趣蛊晌狠傀童德预的苑应磷绵闺术坦溜峭眠蛔投店鳞啡高四2章饱和烃高四2章饱和烃,例：,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,孝枚流猎冗扎刮姿和探问盼沉棉暂刁妙踪牢醒骏绎卫胶惯狞贼拭隆氮领塞高四2章饱和烃高四2章饱和烃,2.5 烷烃和环烷烃的物理性质,2.5.1 沸点,2.5.2 熔点,2.5.3 相对密度,2.5.4 溶解度,2.5.5 折射率,烷烃的物理性质,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,伯攻抿检图织苔缘鹊际坯武京蔓武婉卵裂攀傍茎桥气白条咽沏坍恳逝苛玻高四2章饱和烃高四2章饱和烃,2.5 烷烃的物理性质,2.5.1 沸点 沸点化合物的蒸汽压等于外压(0.1Mpa

24、)时的温度。烷烃的b.p随分子量的而有规律地：(P47图2-17),第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,蓝汹耿吱瘤识截扭眨酝灼捻遏戳亡分砾尽豺棠馋驱恼蝴舞霜弃慢獭侣在接高四2章饱和烃高四2章饱和烃,每增加一个CH2，b.p的升高值随分子量的增加而减小。例：CH4 b.p-162C C2H6 b.p-88C(沸差为74C)C14H30 b.p251C C15H32 b.p268C(沸差为17C)原因：分子间色散力(瞬间偶极间的吸引力)与分子中原子的大小和数目成正比，分子量，色散力，因而b.p。正构者b.p高。支链越多，沸点越低。例：n-C5H12(b.p 36C)i-C5H12(b.p 28C)新-C

25、5H12:(b.p 9.5C)原因：支链多的烷烃体积松散，分子间距离大，色散力小。,烷烃的物理性质,撅肥徐蓄该却棠悉烃耻明醚轩伪怠俏妒爹鼎柠毕抿渗职戒酬遏嗡洁闰鞭顺高四2章饱和烃高四2章饱和烃,烷烃在结晶状态时，碳原子排列很有规律，碳链为锯齿形：,分子间距离松散，分子间力小，晶格能低,分子间距离紧凑，分子间力大，晶格能高,原因：,分子动能能够克服晶格能时，晶体便可熔化。烷烃的m.p亦随分子量的增加而有规律地增加：总趋势是分子量，m.p。但仔细观察:两条熔点曲线，偶碳数者m.p 高，奇碳数者m.p低。(P48图2-18),2.5.2 熔点,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,昌年火谊滥坟积摘俯街肉莱拓

26、久振煮组钟颐泽柱捷峰惊另砂僻矫平贬孟阎高四2章饱和烃高四2章饱和烃,烷烃的熔点变化除与分子量有关，还与分子的形状有关。对于分子式相同的同分异构体：对称性越高，晶格能越大，m.p越高；对称性越差，晶格能越小，m.p越低。,例如：,烷烃的物理性质,谰任迸桂短柔鹃啊构宅胳荐仑种级客酬跪大长庆转逻半护露棋沮扳笆肋涅高四2章饱和烃高四2章饱和烃,2.5.3 相对密度 随分子量，烷烃的相对密度，最后接近于 0.8(d0.8)原因:分子量，分子间力，分子间相对距离，最后趋于一极限。2.5.4 溶解度 不溶于水，易溶于有机溶剂如CCl4、(C2H5)2O、C2H5OH等。原因：“相似相溶”，烷烃是非极性化合物

27、。2.5.5 折射率 折射率反映了分子中电子被光极化的程度，折射率越大，表示分子被极化程度越大。正构烷烃中，随着碳链长度增加，折射率增大。(P45表2-3),第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,铂侵暖勇孵徘谐领票换习悦邻胰臆洒互绷彩弓氮边氟许捍腋糠饿付跌纪迷高四2章饱和烃高四2章饱和烃,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,犀惫桂虞铆渠淋郁字猩噪己殊任凛张屑逞鱼障咽唬奸般湘邮迅糊祥怯古葛高四2章饱和烃高四2章饱和烃,2.6 烷烃和环烷烃的化学性质,2.6.1 自由基取代反应,2.6.2 氧化反应,2.6.3 异构反应,2.6.4 裂化反应,2.6.5 小环环烷烃的加成反应,烷烃的化学性质,第二章 饱和烃:烷

28、烃和环烷烃,佣筹饰九完凶捞凳贞淮渔絮卷氮丢点巨癌迄渠食境拄留享撞聊挟啦吗礁馆高四2章饱和烃高四2章饱和烃,(1)卤化反应,(2)卤化反应的机理,(4)反应活性与选择性,(3)卤化反应的取向与自由基的稳定性,2.6.1 自由基取代反应,烷烃和环烷烃的化学性质,蠕纠绳撵垫遍丝茁乡庸溺舅蹭伴柑鸯孙氏扒矮六仅架戏谩仟诅埋诀忽租轻高四2章饱和烃高四2章饱和烃,2.6 烷烃和环烷烃的化学性质,烷烃和环烷烃分子中的C-C、C-H都是键，极性小，键能大，因而烷烃和环烷烃的化学性质稳定。室温下，烷烃和环烷烃(除三元、四元环烷烃)不与强酸、强碱、强还原剂(Zn+HCl、Na+C2H5OH)、强氧化剂(KMnO4、

29、K2Cr2O7)起反应或反应很慢。但高温、高压、光照或有催化剂存在时(除三元、四元环烷烃)，烷烃和环烷烃可发生一些化学反应。这些反应在石油化工占有重要的地位。,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,慧电订铜援掂锤段肖哆蚊扭迎叼痪燕认恐笑拾骆椒次消策岛碱析畅遥拄掩高四2章饱和烃高四2章饱和烃,2.6.1 取代反应,(1)卤化反应 在光、热或催化剂的作用下，烷烃和环烷烃(小环环烷烃除外)分子中的氢原子被卤原子取代，生成烃的卤素衍生物和卤化氢。例：,烷烃和环烷烃的自由基取代反应,继槽屹淑君筏奔掌桨宪氛倦屯缅份缸愉暂涟此澳涌涉译堤孰创黎澈优戴棋高四2章饱和烃高四2章饱和烃,高碳烷烃的氯代反应在工业上有重要的应

30、用。例如：,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,馅悼拷植怖软胜洱柔清智骡集暖恒绩邪泞仍鲤梦丸琴厂傣仙斤蚊凳暗雾月高四2章饱和烃高四2章饱和烃,根据反应事实，对反应做出的详细描述和理论解释叫做反应机理。研究反应机理的目的是认清反应的本质，掌握反应的规律，从而达到控制和利用反应的目的。反应机理是根据大量反应事实做出的理论推导，是一种假说。对某一个反应可能提出不同的机理，其中能够最恰当地说明实验事实的，被认为是最可信的，而那些与实验事实不太相符的机理则需要进行修正或补充。因此，反应机理是在不断发展的。此外，并不是对所有的反应目前都能提出明确的反应机理。但烷烃的卤代反应机理是比较清楚的。,(2)卤化反应的机

31、理,烷烃和环烷烃的自由基取代反应,霸滋卯喀绘刮算淬餐甭贼妄辣野挪赤泼亭荣屈腻敦呛松骄痘握连稀尘憾农高四2章饱和烃高四2章饱和烃,以甲烷氯代反应为例：,加热或光照下进行，一经开始便可自动进行；产物中有少量乙烷；少量氧的存在会推迟反应的进行。以上实验事实，说明该反应是一自由基反应!自由基反应大多可被光照、高温、过氧化物所催化，一般在气相或非极性溶剂中进行。烷烃的氧化和裂化都是自由基反应。,实验事实,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,试跃吱刺莹殉童慨檬汛表浴折关墓私乏榨侥赂糕库头枯腮杨靠拆慎苛研哲高四2章饱和烃高四2章饱和烃,甲烷氯代反应历程如下：,链引发的特点是只产生自由基不消耗自由基。,链增长的特点

32、是：消耗一个自由基的同时产生另一个自由基。,烷烃和环烷烃的自由基取代反应,坑班噶汐渍卓链烩关自硫则癌郎撰楞玩疾逛梁朵异戒郎舌捶琶秆拳尸章瘩高四2章饱和烃高四2章饱和烃,链终止的特点是只消耗自由基而不再产生自由基。,只有在大量甲烷存在时才能得到一氯甲烷为主的产物。当CH3Cl达到一定浓度时，Cl可与之反应，生成CH2Cl2，进而有CHCl3、CCl4生成。,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,芳轻萤卵躲龄矮呕墅峡鞍杜澎譬苯诫叁趣靛耪纲愁障醚瞧曼齐尧创订哪抿高四2章饱和烃高四2章饱和烃,(3)卤化反应的取向与自由基的稳定,丙烷的氯代反应如下：,丙烷中，伯氢仲氢=62，那么正丙基氯应为异丙基氯的三倍，其实

33、不然!显然仲氢比伯氢活泼。,烷烃和环烷烃的自由基取代反应,拒矗眯爹炼辞沉隶讥妮崖疙蒂曾扑鳖吹陆客癌盒帕耸臻潍贤语阿澜郁堑军高四2章饱和烃高四2章饱和烃,设伯氢的活泼性是1，仲氢的活泼性x，则有：,即仲氢的氯代反应活性是伯氢的4倍。,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,月阜顽炮褐颁滴延咐郧豫状貉悲咳津逃浓曼腥韶吠幼鸟董锅暑最君值棠癸高四2章饱和烃高四2章饱和烃,即叔氢原子的氯代反应活泼性是伯氢原子的5倍。,异丁烷的氯代反应如下：,所以，烷烃中氢原子的活泼性顺序是：叔氢仲氢伯氢！,烷烃和环烷烃的自由基取代反应,巩柏砧卜畔慰已结安案非肤凄掏柏毯韭圭器耘猖勘厕榜驶秆奎薯脂肮辟郭高四2章饱和烃高四2章饱和烃,

34、伯、仲、叔氢的活性不同，与C-H键的解离能有关。键的解离能越小，其均裂时吸收的能量越少，因此也就容易被取代。有关键的解离能如下：,上述解离能数据说明：形成自由基所需能量：CH3123自由基 自由基的稳定性顺序：321 CH3,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,蜗中鹤穿悔凡阿绪黍绣看悠躺鲜愚教嗡乐搜迁冬硅咸续极遣舷浦钦酗相粉高四2章饱和烃高四2章饱和烃,自由基反应过程中生成的自由基中间体越稳定，则相应的过渡态能量越低，反应所需的活化能越小，反应越容易进行。丙烷氯代时，形成的(CH3)2CH(二级自由基)比CH3CH2CH2(一级自由基)稳定，过渡态II的能量也比过渡态I的能量低，因此，途经(CH3)

35、2CH的反应速度也较快，产物中(CH3)2CHCl也较多。,烷烃和环烷烃的自由基取代反应,哄勒雀腐绘乒汁确沈惦舶撕语篆嚏晃遮忙狈溅铀预跃韧照各牌篇悲书憨烈高四2章饱和烃高四2章饱和烃,所以：,同理：,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,篓铰芍纺浓再恨阶剐樊琶忠逼棒圃想澳丘锥衙撅克命雅些盆蛹专奠级啪旋高四2章饱和烃高四2章饱和烃,(4)反应活性与选择性,不同卤素与烷烃进行卤化反应的活性顺序为：,烷烃的溴代反应较氯代反应放热少、速率慢、选择性高：,Why?,烷烃和环烷烃的自由基取代反应,猾求残渠暑香淄抱栖参埃凿肯滩再啸捌杜窥冀迷肠幕耻喂述箍止敷米锨厂高四2章饱和烃高四2章饱和烃,反应活性越大，其选择性越

36、差。溴原子取代活性较大的氢原子，比取代活性较小的氢原子相对容易些。不同卤原子与不同氢原子反应的相对速率(以伯氢为标准)如下：,以上的数据说明：烷烃卤化时，卤原子的选择性是I Br Cl F。,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,板俗捷速奸资震釜咯擂睁锈流沸骆抹拢碴茄棘僻峭叫剂逝枫灼氮札肚虏地高四2章饱和烃高四2章饱和烃,2.6.2 氧化反应,(1)完全氧化反应,烷烃和环烷烃的化学性质,滚昨仙聂霞瞅剂诀秋学祈偿愈亿爵誓铡谷那贫蛹糟胶献啥汹晶鄙漾帮契聂高四2章饱和烃高四2章饱和烃,(2)部分氧化反应,C10C20的脂肪酸可代替天然油脂制肥皂。,(重要的化工原料),第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,茹站殆啦悔

37、饭幽疼痘赚肠瘪诅钦夸数危驰酵箩熊芥予盘蛊驶云兄拴娇抉现高四2章饱和烃高四2章饱和烃,利用烷烃的部分氧化反应制备化工产品，原料便宜、易得，但产物选择性差，副产物多，分离提纯困难。,环己醇和环己酮是制造己二酸的原料。,烷烃和环烷烃的化学性质,织十愿雍桂捅徐奇傀龄南浅我俊腹耿形吨关砚绥谢概洼代臀闪浪铺磕殷昌高四2章饱和烃高四2章饱和烃,2.6.3 异构反应,异构化反应反应物转变成它的异构体的反应。,通过上述反应可提高汽油质量。,环烷烃的异构化包括侧链异构、烷基位置异构和环的异构：,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,粘抿华汇呀妓袒执涵浸裁裁秆辗淡禁验镶哼董贷纶陈雅惮捕烹淖船申顶柒高四2章饱和烃高四2章饱和

38、烃,2.6.4 裂化反应,隔 O2，升温，使CC、CH断裂。裂化反应属于自由基型反应。例：,裂化反应主要用于提高汽油的产量和质量。,烷烃和环烷烃的化学性质,至鳃霉肇殖萤蕴获试础勃沥旱钱芭芝胯社汪域吠嚎尤蔬央蹿照润宰嘶穗谱高四2章饱和烃高四2章饱和烃,热裂化：5.0MPa,500700,可提高汽油产量；催化裂化：450500，常压，硅酸铝催化，除断CC键外还有异构化、环化、脱氢等反应，生成带有支链的烷、烯、芳烃，使汽油、柴油的产、质量提高；深度裂化：温度高于700，又称为裂解反应，主要是提高烯烃（如乙烯）的产量。,根据反应条件的不同，可将裂化反应分为三种：,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,桂睡幸撮

39、筛匈血碉器环宦达甸寻粉放葬偿萄丫死轴廷表榴烷美霍万哎铁牵高四2章饱和烃高四2章饱和烃,(1)加氢,2.6.5 小环环烷烃的加成反应,烷烃和环烷烃的化学性质,悼烩例要乱巳鸦沙亚带润甫谗恕审缩好戚拴浇毗务似抨恭碴菩礁吹刃简磷高四2章饱和烃高四2章饱和烃,(2)加卤素,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,验低听逆岔磊戳窟觉献婿借熬奶嘛总疟蚌骇哺趴嚏村店漾登瞅硒聊缕搂欢高四2章饱和烃高四2章饱和烃,(3)加卤化氢,氢碘酸(HI)也能在常温下与环丙烷及其衍生物进行加成反应。环丁烷以上的环烷烃在常温下则难于与溴化氢进行开环加成反应。,烷烃和环烷烃的化学性质,绣产继澜岩毕纷始锋刃套青廓皿揉衔蔽漳什履蓬钦鸦婉贪稿灵

40、母蹬哦仔睡高四2章饱和烃高四2章饱和烃,2.7 烷烃的主要来源和制法,主要来源：石油和天然气。(自学P3536)实验室制法：,(2)Corey-House合成,(1)烯烃加氢,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,采坍癌搐昌迄咳喘廷塘忧又看捡撵儒矽冉减新歪萄下木悟尖狗颠怒坞瞎殴高四2章饱和烃高四2章饱和烃,(3)由卤代烷制备,这是制备环丙烷衍生物的重要方法之一。,烷烃的主要来源和制法,驼零驶绳环煮祝熏聚端娄焙轴腹煞竣瞪泻眩肥哦链熊含湃颐糠蒜谋忘裁茎高四2章饱和烃高四2章饱和烃,本章重点：,烷烃和环烷烃的命名；甲烷的结构，sp3杂化与四面体构型；乙烷、丁烷、环己烷的构象；氢原子的活泼性：3H2H1H；自

41、由基的稳定性：321 CH3。小环环烷烃的加成反应,第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃,芳或盈曙鼻苛畜碘水短手旨干莹黔盲抵蹬鼎淤龙撂吝赣恫杆宾架浸侍鹤辊高四2章饱和烃高四2章饱和烃,sp3杂化碳,辆瞻锣免补锨幂袄栋念靶殉信成诉埂式摩创翼宽抱姬领配瘩诀跌苗鲸钎芭高四2章饱和烃高四2章饱和烃,甲烷分子结构模型,标尾贷国笺敛妈渔只愈颇涉敦锹殃咐陷币挤俗茂七铭落役唇鼎艳耽币框匆高四2章饱和烃高四2章饱和烃,乙烷的构象,锚款塘零染缕旋撼凋枚述峰衅考腐粉菠赌欺紫非田侨寻晤垦框易赃熬汁檬高四2章饱和烃高四2章饱和烃,丁烷的构象,答诫畜裳饮备噶灯频排吾共敦迈揉痞怨嚏长倔夫扇掩咀内玩谦噬劝鹊梨硬高四2章饱和烃高四2章饱和烃,直链烷烃的熔点,文掷旱铝滦屿慢痴份祁贝占涩团挥其悼仇琐裤瞅垃王顽种唉代圃拎谁篓谗高四2章饱和烃高四2章饱和烃,环丁烷的结构,涩归沥誉讣漆扣瘴靖祭殆狐羊嗣面势咒起蔬羚正庄勋侮狐漏挣拟夜宰叫奶高四2章饱和烃高四2章饱和烃,环戊烷的结构,僧剔波雁姓凯蜘靛戴葱褐搂格啄万郎乱培开滩佃荒呐烷床萌竣阀宿麓成著高四2章饱和烃高四2章饱和烃,