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1、第二章 烷烃和环烷烃烃链烃（脂肪烃）环烃饱和链烃（烷烃）不饱和链烃（烯烃和炔烃）脂环烃芳香烃饱和脂环烃环烷烃不饱和脂环烃环烯烃Date第一节 烷烃一、烷烃的同系物和分子通式 二、构造异构 三、饱和碳原子和氢原子的分类 四、命名 五、结构 六、物理性质 七、化学性质（一）氧化和燃烧；（二）热裂反应；（三）卤代反应 八、烷烃卤代反应的反应机理 （一）甲烷卤代反应的反应机理； （二）甲烷卤代反应过程中的能量变化； （三）烷烃卤代反应的影响因素；Date第一节 烷烃CH3(CH2)nCH3分子通式： CnH2n+2具有同一分子通式，组成上彼此相差一个或多个CH2单位的一系列化合物，称为同系列。同系列中
2、各化合物之间互称为同系 物。“CH2”单位又称为同系差。一、烷烃的同系物和分子通式Date烷烃构造式表示法构造式表示法构造式表示法Date示性式示性式简化示简化示 性式性式骨架式骨架式Date二、构造异构（一）几个概念构造异构（碳链异构、官能团异构和官能团位置异构）。构型异构（顺反异构、对映异构）。构象异构。（二）烷烃的碳链异构 CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3CH3 丁烷 熔点 -138 沸点 -0.5 异丁烷 熔点 -160 沸点 -12分子式相同而结构不同的化合物之间互称为同分异构体；这种现象称为同分异构现象。DateC6H14由长到短由长到短由心到边孪、邻到间（三）异构体的推导
3、（1）不考虑两端的碳 原子。（2）不考虑主链连上 支链而增长的情况。（3）具体推导时可依 据这样一个原则进行：主链由长到短 支链由整到散位置由心到边 排布孪、邻到间Date三、饱和碳原子和氢原子的类型1 1o o1 1o o1 1o o1 1o o1 1o o2 2o o3 3o o伯1oC（和一 个C结合）仲2oC（和两 个C结合）叔3oC（和三 个C结合）季4oC（和四 个C结合）4 4o o和其相对应，氢原子 可以分为三类： 1oH； 2oH； 3oHDate四、烷烃的命名（一）普通命名法十个碳原子以下的直链烷烃用天干字母+烷：甲 乙 丙 丁 戊 己 庚 辛 壬 癸十个碳原子以上的直链烷
4、烃用中文数字+烷。异构体的命名：异构体的命名：用正、异、新等区别正丁烷 异丁烷 新戊烷Date正戊基 异戊基 仲戊基 叔戊基 新戊基 烷基的命名直链烷基链端第二位碳原 子上有一个甲基 支链链端第二位碳 原子上有两个 甲基支链游离价连 接在叔碳 原子上游离价连 接在仲碳 原子上Date（二）系统命名法1、直链烷烃：和普通命名法相同。 2、支链烷烃：命名时可将其看作直链烷烃的取代衍生物 系统命名原则：（1）选主链（选母体）；（2）主链的编号；（3）书写化合物名称；（4）复杂支链的命名 。含碳数最多的，并按直链烷烃的命名含碳数最多的，并按直链烷烃的命名 法得其名称，以此为母体。法得其名称，以此为母体
5、。几条等长的主链：连支链最多的。几条等长的主链：连支链最多的。使所有取代基的编号和为最小（60年 原则）。80年原则：从最先遇到支链的一端开 始编号。两端编号，位次依次排列， 逐项对比，最先出现差别那项中，取 位号小的那种编号。将取代基的名称及位置表示在母体名 称的前面。取代基位置用阿拉伯数字 表示，位置和名称之间加一半字线“ -”。几个相同的取代基：名称合并在一 起，取代基数目用中文数字，表示位 置的阿拉伯数字之间加“，”。几个不同的取代基：先简单后复杂 。或者说按“次序规则”排列，“优 先基团后列出”。复杂直链要另行命名，主链选择应从 与主链直接相连的那个碳原子开始， 编号也要从该原子开始
6、。表示方法有 两种：a、加括号，将整个支链的名称放 在括号内。b、不加括号，支链取代基的位置 编号加“”。Date1 2 34 53-甲基戊烷Date7 6 5 4 3 2 13-3-甲基甲基-4-4-乙基庚烷乙基庚烷4-Ethyl-3-methylheptaneDate1 2 3 4 5 63,3-Dimethylhexane3,3-二甲基己烷Date1 2 3 4 5 6 7 83,4-dimethy-6-Ethylloctane3,4-二甲基-6-乙基辛烷Date1 2 3 4 5 678 92,6,6-三甲基-4-异丙基壬烷4-Isopropyl-2,6,6-trimethylnona
7、neDate1-甲基乙基1,3-二甲基丁基1,1-二甲基-2-乙基丁基Date1 2 3 4 5 6 7 8 91 2 35-(1-Ethyl-1-methylpropyl)-5-propylnonane5-丙基-5-（1-甲基-1-乙基丙基）壬烷5-丙基-5-1-甲基-1-乙基丙基壬烷DateE基态激发态激发spspsp3杂化sp3五、 烷烃的结构（一）碳原子的sp3杂化？ sp3杂化的特点？Date（二）烷烃分子的形成甲烷的球棒模型 Date丁烷的Kekul模型（球棒模型）Date丁烷的斯陶特模型Date烷烃结构总结（1）所有键均为单键键，只有C-C键和C-H键 两种。 （2）烷烃中所有原
8、子均采取sp3杂化，和每个碳原子 相连的其它四个原子或原子团均呈四面体分布。四个相同原子：正四面体分布。键角相等，为 109o28。四个不相同的原子：非正四面体分布。键角接近 于109o28。（3）直链烷烃碳链呈锯齿状分布。Date1、乙烷的构象（1）典型构象 （三）烷烃的构象构象（Conformation）：一定构型的分子通过单键旋转，形成各原子或原子团的空间排布。重叠 式构 象交叉式 构象？乙烷的构象有多少种？Date（2）构象表示法纽曼投影式沿CC键键轴投影。离观察者近的碳原子用一个点 表示；远的用圆圈表示。锯架式交叉式交叉式重叠式重叠式伞形式交叉式重叠式Date（3）构象稳定性及优势构
9、象稳定性：交叉式重叠式 优势构象：“交叉式”。乙烷构象能量图室温下，分子 的热运动能 83.8KJ/mol？ 单键的旋转是不是完全自由？Date2、正丁烷的构象能量大小顺序： (1)(2) (3) (4)优势构象：优势构象：对位交叉式对位交叉式 典型构象CH3CH2CH2CH3CH3H HHC H3HHHHHCH3CH3H3CHH3C HHH（1）对位交叉式（2）邻位交叉式（3）部分重叠式（4）全重叠式CH3H HHHH3CDate对位交叉式side viewend viewDate邻位交叉式side viewend viewDate全重叠式side viewend viewDate部分重叠式
10、side viewend viewDate丁烷构象能量图Date六、六、 烷烃的物理性质烷烃的物理性质（一）分子间作用力1、氢键：氢原子与原子半径相对较小且带有未共享电子对的 原子（O，N，F等）间，可以通过空间发生场相互作用，形成 氢键。这是裸露的氢原子核与富电子的孤对电子之间发生的静 电吸引作用，但具有方向性和饱和性（下图）。 2、范德华力取向力：发生在极性分子和极性分子之间。 诱导力：发生在极性分子和极性分子，或极性分子和非极性分 子之间。 色散力：非极性分子之间的作用力。是由于“瞬时偶极矩”而产 生的。Date水的（分子间） 氢键极性分子的取向 Date（二）物理性质（二）物理性质 是
11、鉴定有机物的依据；体现同系物的变化规律。2、沸点(b.p.)随含C数增加，沸点升高； 随含C数增加，沸点升高 趋势渐缓； 支链烷烃的沸点，小于直链。 解释：烷烃是非极性分子，分子间作用力色散力。色散力与分子质量成正比。CH2在不同分子中，引起的质量增加率不同。 支链增多，分子不易彼此靠近。物质蒸汽压达到外压时的温度。(甲)-161.7；(乙)-88.6 (戊)36.1 ；(己)68.7 (异戊烷)29.9 1、物理状态：C1C4为气体； C5C16为液体； C17以 上为固体。b.p.b.p.含C数Date3、熔点(m.p.) 偶奇数各循一条变化轨 迹，偶数较高。结构对称的烷烃其熔点高。解释：
12、除分子间引力外，分子对称性越好，越易排 列成紧密的分子晶体。规则的晶体排列被破坏时的温度m.p.m.p.含含C C数数.(戊烷)-129.8；(异戊烷)-159.9；(新戊烷)-16.8 4、相对密度随C增加，小于水。5、溶解度不溶于水。(相似相溶)甲烷特高。Date七、烷烃的化学性质 总的来说：烷烃非常稳定。特殊结构决定：（1）仅有“C-C、C-H”两种键，键能高，牢固。（2）分子无极性，正、负电荷分布均匀，无特殊反应中心。烷烃与强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂、金属钠等均不起反应。只有在一些特殊条件下，烷烃才能 和一些特殊试剂发生反应。如：氧化和燃烧、热裂、 取代等。Date（一）氧化和燃烧
13、 烷烃控制氧化成各种含氧衍生物：醇、醛、羧酸 ，在工业上有应用。CHCH4 4+ O + O2 2HCHO + H HCHO + H2 2O O 500500RRR R=CR R=C2020C C3030Date燃烧热n-Cn-C4 4H H1010i-Ci-C4 4H H1010COCO2 2+ H + H2 2O O2878.2kj/mol2869.8kj/mol8.48.4kjkj/mol/mol在标准状况下，1mol烷烃完全燃烧所放出的热量叫燃烧热。P44几种烷烃的燃烧热燃烧热反映了分子内能的高低和稳定性的大小。燃烧热大，内能越高，稳定性越低。燃烧热小，内能越低，稳定性越高。直链烷烃每
14、增加一个“CH2”单位，燃烧热平均增加658.6 kj/mol。支链烷烃比直链烷烃的燃烧热小。?Date(二) 裂化反应热裂：有机化合物在高温和无氧条件下发生键断裂的反应。温度在450 以上。为自由基反应。催化裂化的温度可以低些。裂化在炼油工业上是一个很重要的反应。CH3CH CH2HH400CCH3CH CH2 +CH2 CH2+ H2+ CH4Date馏馏分沸点范围围 / 烃烃的碳原子数 气体石油气 C1C4 轻轻油溶剂剂油 汽油30180 C5-C6 C6-C10 煤油180280C10-C16 柴油280350C17-C20重油润润滑油 凡士林、石蜡 沥沥青350500C18-C30 C20-C30 C30-C40 渣油500C40石油主要分馏产物 Date（三）卤代反应有机化合物分子中 的氢原子被卤原子 取代。甲烷的氯代Date注意（1）需在光照或加热下才能发生。（2）卤代一般得到多种卤代产物的混合物，很难得到单一的产物。甲烷氯气=101 400 一氯产物为主甲烷氯气=0.2631 400 四氯产物为主（4）不同的卤素发生卤代反应的难易程度不同 氟氯溴碘（5）不同卤素对不同类型氢原子的选择性却是溴大于氯。（3）烷烃中不同类型的氢原子被取代的难易程度不同。规律为：叔仲伯25 时，不同类型氢原子一氯代的相对活性：3。H
