有机化学第2章烷烃课件

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1、第二章第二章 烷烃烷烃（alkane）7/28/20241哈工大(威海)-lifl1.烷烃的命名烷烃的命名掌握掌握2.碳原子的构型碳原子的构型掌握掌握3.构象式构象式(纽曼式和透视式纽曼式和透视式)的写法的写法掌握掌握4.烷烃的物理性质烷烃的物理性质了解了解5.烷烃的化学性质烷烃的化学性质了解了解6.烷烃的卤代反应、自由基反应的条件、历烷烃的卤代反应、自由基反应的条件、历程及自由基的稳定性程及自由基的稳定性掌握掌握本章重点讲解：本章重点讲解：7/28/20242哈工大(威海)-lifl第一节第一节 烷烃的通式、烷烃的通式、同系列和构造异构同系列和构造异构7/28/20243哈工大(威海)-li

2、fl一、概述一、概述1 1、同系列、同系列 结构相似，组成上相差一个或多个结构相似，组成上相差一个或多个CHCH2 2，并可并可以用一个通式表达的一系列。以用一个通式表达的一系列。 2 2、同系物、同系物（homologous compoundhomologous compound） 同系列中各化合物互称同系列中各化合物互称同系物。同系物。 CHCH2 2称为称为同系差。同系差。2-12-1烷烃的通式、同系列和构造异构烷烃的通式、同系列和构造异构烷烃的通式烷烃的通式: CnH2n+27/28/20244哈工大(威海)-lifl2 2、同分异构现象（、同分异构现象（isomerismisomer

3、ism）具有相同分子式，但其结构式不同的二个或具有相同分子式，但其结构式不同的二个或多个化合物称为多个化合物称为同分异构体，同分异构体，这种现象称为这种现象称为同分异构现象。同分异构现象。烷烃异构体的推导方法烷烃异构体的推导方法 烷烃异构体推导常用的方法是缩短碳链法烷烃异构体推导常用的方法是缩短碳链法。A 、首先写出最长的直链式。首先写出最长的直链式。B、从主链上缩短一个从主链上缩短一个C，当成取代基，从第二个当成取代基，从第二个C开始，开始，依次向主链连接，至对称轴。依次向主链连接，至对称轴。C、从主链上缩短二个从主链上缩短二个C，当成取代基当成取代基当成一个乙基当成一个乙基当成二个甲基当成

4、二个甲基2-12-1烷烃的通式、同系列和构造异构烷烃的通式、同系列和构造异构7/28/20245哈工大(威海)-lifl如：如：C6H14的异构体的异构体 数目为数目为5个。个。2-12-1烷烃的通式、同系列和构造异构烷烃的通式、同系列和构造异构7/28/20246哈工大(威海)-lifl3 3、碳原子和氢原子的类型、碳原子和氢原子的类型 根据某一个碳原子上所连的碳原子的数目可根据某一个碳原子上所连的碳原子的数目可将碳原子分为伯、仲、叔、季四类，将碳原子分为伯、仲、叔、季四类， 分别用分别用11、22、33、44表示表示. . 连在伯、仲、叔碳原子上的氢分别称为连在伯、仲、叔碳原子上的氢分别称

5、为伯伯氢、氢、仲氢仲氢和和叔氢。叔氢。伯碳伯碳 仲碳仲碳 叔碳叔碳伯氢伯氢 仲氢仲氢叔氢叔氢季碳季碳2-12-1烷烃的通式、同系列和构造异构烷烃的通式、同系列和构造异构7/28/20247哈工大(威海)-lifl4 4、烷基（、烷基（AlkylAlkyl） 烷烃去掉一个氢原子后所剩下的部分叫烷烃去掉一个氢原子后所剩下的部分叫烷基烷基. . 用用R R（RadicalRadical）表示。）表示。 有机物中常见的烷基有：有机物中常见的烷基有：甲基甲基(methyl)乙基（乙基（ethyl）正丙基（正丙基（n-propyl）异丙基（异丙基（iso-propyl）2-12-1烷烃的通式、同系列和构造

6、异构烷烃的通式、同系列和构造异构7/28/20248哈工大(威海)-lifl异丁基（异丁基（isobutyl）仲仲(另另)丁基（丁基（secondarybutyl）叔丁基（叔丁基（tertiarybutyl）正丁基（正丁基（normalbutyl or n-butyl）2-12-1烷烃的通式、同系列和构造异构烷烃的通式、同系列和构造异构27/28/20249哈工大(威海)-liflMe甲基；甲基； Et乙基；乙基； Pr丙基；丙基； i-Pr异丙基；异丙基； t-Bu叔丁基（三级丁基）；叔丁基（三级丁基）； n-Bu正丁基正丁基Ar芳基芳基 Ph苯基；苯基；Ac乙酰基；乙酰基； R烷基烷基常用

7、基团的英文简写常用基团的英文简写2-12-1烷烃的通式、同系列和构造异构烷烃的通式、同系列和构造异构7/28/202410哈工大(威海)-lifl第二节第二节 烷烃的命名烷烃的命名7/28/202411哈工大(威海)-lifl一、普通命名法一、普通命名法( (习惯命名法习惯命名法) ) 普通命名法又叫习惯命名法，它仅适用于普通命名法又叫习惯命名法，它仅适用于结构比较简单的烷烃，其命名原则有以下两点：结构比较简单的烷烃，其命名原则有以下两点：根据分子中的碳原子数目称为根据分子中的碳原子数目称为“某烷某烷”，1010个碳以下的烷烃分别用个碳以下的烷烃分别用甲、乙、丙、丁、戊、甲、乙、丙、丁、戊、己

8、、庚、辛、壬、癸己、庚、辛、壬、癸表示，表示，1010个碳以上的烷个碳以上的烷烃用中文数字十一、十二、十三等表示，例：烃用中文数字十一、十二、十三等表示，例： CHCH3 3-CH-CH2 2-CH-CH3 3 丙烷丙烷 CHCH3 3-(CH-(CH2 2) )1010-CH-CH3 3 十二烷十二烷2-22-2烷烃的命名烷烃的命名7/28/202412哈工大(威海)-lifl直链烷烃，在命名时，前面加直链烷烃，在命名时，前面加“正正”或或“n n”，第二个碳上有一个甲基的，命名时前面加第二个碳上有一个甲基的，命名时前面加“异异”或或“isoiso”，第二个碳上有二个甲基的，命名第二个碳上有

9、二个甲基的，命名时前面加时前面加“新新”或或“neoneo”，例：例：正戊烷或正戊烷或n-戊烷戊烷异戊烷或异戊烷或iso-戊烷戊烷新戊烷或新戊烷或neo-戊烷戊烷2-22-2烷烃的命名烷烃的命名7/28/202413哈工大(威海)-lifl二、衍生物命名法二、衍生物命名法 对直链烷烃与普通命名法相同，对支链烷烃，对直链烷烃与普通命名法相同，对支链烷烃，则以甲烷为母体，将支链看作取代基，如有多则以甲烷为母体，将支链看作取代基，如有多个支链，则取连有最多支链的碳为甲基碳原子，个支链，则取连有最多支链的碳为甲基碳原子，命名时取代基的排列次序由大到小。命名时取代基的排列次序由大到小。三甲基甲烷三甲基甲

10、烷二甲基乙基异丙基甲烷二甲基乙基异丙基甲烷2-22-2烷烃的命名烷烃的命名7/28/202414哈工大(威海)-lifl 19791979年年IUPACIUPAC公布了公布了有机化学命名法有机化学命名法。该法则包括：该法则包括：A A部部烃；烃；B B部部基本杂环系统；基本杂环系统；C C部部含碳、氢、氧、氮、卤素、硫、硒和碲的含碳、氢、氧、氮、卤素、硫、硒和碲的特性基团；特性基团；D D部部-含碳、氢、氧、氮、硫、硒、含碳、氢、氧、氮、硫、硒、碲及其他元素的有机化合物；碲及其他元素的有机化合物；E E部部立体化学；立体化学；F F部部天然产物和有关化合物命名的一般原则。天然产物和有关化合物命

11、名的一般原则。根据根据IUPACIUPAC的规则，结合我国文字习惯与特点，的规则，结合我国文字习惯与特点，在在19801980年出版了年出版了有机化学命名原则有机化学命名原则，并开，并开始执行，其基本原则为：始执行，其基本原则为：IUPAC ( (International Union of Pure and Applied Chemistry)成立于成立于1919年，是由世界各国年，是由世界各国化学会或科学院为会员单位组化学会或科学院为会员单位组成的一个非赢利性质的学术机成的一个非赢利性质的学术机构。构。三、系统命名法（三、系统命名法（IUPACIUPAC）2-22-2烷烃的命名烷烃的命名7

12、/28/202415哈工大(威海)-lifl 选主链：选主链：选择选择最长最长的碳链为的碳链为主主链，链，如果有两个等长的碳链时，则选择如果有两个等长的碳链时，则选择支链较支链较多多的为的为主主链，将支链看作取代基，根据主链链，将支链看作取代基，根据主链碳原子的数目称为碳原子的数目称为“某烷某烷”； 编号：编号：从靠近支链的一端开始编号，从靠近支链的一端开始编号，如果有几种编号时，则用如果有几种编号时，则用“最低系列最低系列”，即逐个比较两种编号中取代基位次关系，最即逐个比较两种编号中取代基位次关系，最先遇到位次较低的，即为正确编号（不考虑先遇到位次较低的，即为正确编号（不考虑取代基的性质）。

13、取代基的性质）。2-22-2烷烃的命名烷烃的命名7/28/202416哈工大(威海)-lifl编号正确编号正确编号不正确编号不正确123456782-22-2烷烃的命名烷烃的命名7/28/202417哈工大(威海)-lifl 书写：书写：取代基的位次取代基的位次-取代基的名称取代基的名称“某某烷烷”。 如有几个不同的取代基，则按如有几个不同的取代基，则按由简到繁由简到繁的顺序排列，相同的取代基可以合并，并用中的顺序排列，相同的取代基可以合并，并用中文数字（一文数字（一、 二二、 三等）标出其数目；三等）标出其数目；2,7-二甲基二甲基-4-乙基辛烷乙基辛烷123456782-22-2烷烃的命名

14、烷烃的命名7/28/202418哈工大(威海)-lifl CH2CH3CH3CHCH2CHCH2CH3 CH2CH2CH3CH3CH2CH - -CHCH2CH3 CH3-CH CHCH3 CH3 CH311例例1: 例例2: 2,5-二甲基二甲基-3,4-二乙基己烷二乙基己烷(注意主链注意主链)3-甲基甲基-5-乙基辛烷乙基辛烷(注意编号注意编号)2-22-2烷烃的命名烷烃的命名7/28/202419哈工大(威海)-lifl CH3CH- -CHCH2CHCH2CH3 CH3 CH3 CH2 CH-CH3 CH3 1例例3: 2,3,7-三甲基三甲基-5-乙基辛烷乙基辛烷2-22-2烷烃的命

15、名烷烃的命名7/28/202420哈工大(威海)-lifl直链直链烷烃系统命名烷烃系统命名C 数目数目 分子式分子式中文名中文名英文名英文名12345678910CH4C2H6C3H8C4H10C5H12C6H14C7H16C8H18C9H20C10H22甲烷甲烷乙烷乙烷丙烷丙烷丁烷丁烷戊烷戊烷已烷已烷辛烷辛烷庚烷庚烷壬烷壬烷癸烷癸烷MethaneEthanepropaneButanePentaneHexaneHeptaneOctaneNonaneDecane7/28/202421哈工大(威海)-liflC 数目数目 分子式分子式中文名中文名英文名英文名11121314152030405060

16、70100C11H24C12H26C13H28C14H30C15H32C20H42C30H62C40H82C50H102C60H122C70H142C100H202十一烷十一烷十二烷十二烷十三烷十三烷十四烷十四烷十五烷十五烷二十烷二十烷三十烷三十烷四十烷四十烷五十烷五十烷六十烷六十烷七十烷七十烷一百烷一百烷undecanebobecanetribecanetetrabeccanepentabecaneicosanetriacontanetetracontanepentacontanehexacontaneheptacontanehectane7/28/202422哈工大(威海)-lifl第三节

17、烷烃的结构第三节烷烃的结构7/28/202423哈工大(威海)-lifl一、甲烷、乙烷的分子结构与一、甲烷、乙烷的分子结构与spsp3 3杂化杂化 烷烃分子中只有烷烃分子中只有C-CC-C键和键和C-HC-H键，且均为键，且均为 键，键，碳原子间以碳原子间以sp3 3杂化成键。杂化成键。sp3 3激发激发杂化杂化 烷烃分子中碳原子以烷烃分子中碳原子以sp3 3杂化轨道与氢或另一杂化轨道与氢或另一个碳原子形成个碳原子形成 键键甲烷中的甲烷中的 键键乙烷中的乙烷中的 键键2-32-3烷烃的结构烷烃的结构7/28/202424哈工大(威海)-liflsp3杂化轨道杂化轨道一个一个s轨道与三个轨道与三

18、个p轨道形成四个轨道形成四个sp3杂化轨道杂化轨道2-32-3烷烃的结构烷烃的结构7/28/202425哈工大(威海)-lifl 凡凡是是成成键键电电子子云云对对键键轴轴呈呈圆圆柱柱形形对对称称的的键键均均称称为为 键键.以以 键键相相连连的的两两个个原原子子可可以以相相对对旋旋转转而不影响电子云的分布而不影响电子云的分布. 键键甲烷的四个甲烷的四个C-H 键键2-32-3烷烃的结构烷烃的结构7/28/202426哈工大(威海)-lifl乙烷分子中乙烷分子中C-C 键键(C-H 键用直线表示键用直线表示)其它烷烃的结构其它烷烃的结构乙烷的乙烷的C- C 键键Stuart模型模型2-32-3烷烃

19、的结构烷烃的结构7/28/202427哈工大(威海)-lifl 其他烷烃：据测定，除乙烷外，烷烃分子的碳链并其他烷烃：据测定，除乙烷外，烷烃分子的碳链并不排布在一条直线上，而是不排布在一条直线上，而是曲折曲折地排布在空间。这是烷地排布在空间。这是烷烃碳原子的四面体结沟所决定的。如烃碳原子的四面体结沟所决定的。如丁烷丁烷的结构：的结构：烷烷烃烃分分子子中中各各原原子子之之间间都都以以键键相相连连接接的的，所所以以两两个个碳碳原原子子可可以以相相对对旋旋转转，形形成成了了不不同同的的空空间间排排布布。实实际际上上，在在室室温温下下烷烃（液态）的各种不同排布方式经常不断地互相转变着。烷烃（液态）的各

20、种不同排布方式经常不断地互相转变着。 2-32-3烷烃的结构烷烃的结构7/28/202428哈工大(威海)-lifl二、烷烃分子几何形象的表示方法二、烷烃分子几何形象的表示方法 1874年荷兰化学家范特霍夫年荷兰化学家范特霍夫(J. H. Vant Hoff )和法国化学家勒贝尔和法国化学家勒贝尔(J. A. Lebel)提出了提出了碳碳的正四面体学说，他们认为：碳原子位于正四面的正四面体学说，他们认为：碳原子位于正四面体的中心，其四个价键指向四面体的四个顶点，体的中心，其四个价键指向四面体的四个顶点，其键角为其键角为109 28 ，后人根据范氏正四面体学说，后人根据范氏正四面体学说，规定了用

21、书面表达和用模型表示有机分子立体结规定了用书面表达和用模型表示有机分子立体结构的方法。构的方法。 根据经典结构理论，根据经典结构理论，CH2Cl2应有二种结构应有二种结构: :2-32-3烷烃的结构烷烃的结构7/28/202429哈工大(威海)-lifl 1.书面表示法书面表示法 用实线表示在纸平面上的化学键，用虚楔形用实线表示在纸平面上的化学键，用虚楔形线表示在纸平面下方的化学键，用实楔形线表示线表示在纸平面下方的化学键，用实楔形线表示在纸平面上方的化学键在纸平面上方的化学键。 2.模型表示法模型表示法 棒球模型又叫凯库勒模型（棒球模型又叫凯库勒模型（Kekul模型模型） 比例模型又叫斯陶特

22、模型（比例模型又叫斯陶特模型（Stuart模型）模型）2-32-3烷烃的结构烷烃的结构7/28/202430哈工大(威海)-lifl 为为了了方方便便，只只要要写写出出锯锯齿齿形形骨骨架架,用用锯锯齿齿形形线线的的角角(120)及及其其端端点点代代表表碳碳原原子子.不不写写出出每每个个碳碳上上所所连连的氢原子的氢原子.但其它原子必须写出但其它原子必须写出.注意注意:键线式键线式书写烷烃的分子结构书写烷烃的分子结构:2-32-3烷烃的结构烷烃的结构7/28/202431哈工大(威海)-lifl 有机化合物构造式的表示方法通常有：有机化合物构造式的表示方法通常有： 较常用的为较常用的为构造简式构造

23、简式和和键线式键线式。如：。如：2-32-3烷烃的结构烷烃的结构7/28/202432哈工大(威海)-lifl第四节烷烃的构象第四节烷烃的构象7/28/202433哈工大(威海)-lifl 构象（构象（conformation）：）：由于围绕单键由于围绕单键（C-CC-C）旋转所可能引起的分子内基团在空间排旋转所可能引起的分子内基团在空间排列成多种不同形式列成多种不同形式, ,这种不同的形式称为构象。这种不同的形式称为构象。1乙烷的构象乙烷的构象 理论上讲，乙烷的构象有无数种，但其典型理论上讲，乙烷的构象有无数种，但其典型构象只有二种，即交叉式构象和重叠式构象。构象只有二种，即交叉式构象和重叠

24、式构象。交叉式构象：交叉式构象：以以C-CC-C键为轴，一个甲基上键为轴，一个甲基上的的C-HC-H键与另一个甲基上二个键与另一个甲基上二个C-HC-H键夹角的平分键夹角的平分线重合的构象称为乙烷的交叉式构象。线重合的构象称为乙烷的交叉式构象。2-42-4烷烃的构象烷烃的构象7/28/202434哈工大(威海)-lifl重叠式构象：重叠式构象：以以C-CC-C键为轴，二个甲基上的键为轴，二个甲基上的三个三个C-HC-H键完全重合的构象称为乙烷的重叠式键完全重合的构象称为乙烷的重叠式构象。构象。交叉式构象交叉式构象staggered重叠式构象重叠式构象eclipsed2-42-4烷烃的构象烷烃的

25、构象7/28/202435哈工大(威海)-lifl 这种表示乙烷构象的方法称为锯架式这种表示乙烷构象的方法称为锯架式(saw (saw horse)horse)表示法。纽曼投影式（表示法。纽曼投影式（Newman Newman projectionsprojections）表示法：用一圆圈代表距眼睛较表示法：用一圆圈代表距眼睛较远碳原子，用圆圈上的三条短线表示较远碳上的远碳原子，用圆圈上的三条短线表示较远碳上的三个三个C-HC-H键键, ,用圆心表示距眼睛较近的碳原子用圆心表示距眼睛较近的碳原子, ,用用三等分圆周的延长线表示较近碳原子上的三个三等分圆周的延长线表示较近碳原子上的三个C-C-H

26、 H键键, ,则乙烷的纽曼投影式为：则乙烷的纽曼投影式为：重叠式构象重叠式构象交叉式构象交叉式构象乙烷乙烷交叉式交叉式构象较稳定构象较稳定，为占优势构象。，为占优势构象。2-42-4烷烃的构象烷烃的构象7/28/202436哈工大(威海)-lifl纽曼投影式纽曼投影式重叠式构象重叠式构象 交叉式构象交叉式构象 重叠式构象重叠式构象 交叉式构象交叉式构象透视式表示透视式表示乙烷的构象乙烷的构象2-42-4烷烃的构象烷烃的构象7/28/202437哈工大(威海)-lifl乙烷分子各种构象的能量曲线乙烷分子各种构象的能量曲线12.6kJ/mol重叠式重叠式重叠式重叠式交叉式交叉式交叉式交叉式交叉式交

27、叉式2-42-4烷烃的构象烷烃的构象7/28/202438哈工大(威海)-lifl2丁烷的构象丁烷的构象 丁烷的构象比较复杂，绕丁烷的构象比较复杂，绕C C1 1-C-C2 2、C C2 2-C-C3 3、C C3 3-C-C4 4均可产生构象，但绕均可产生构象，但绕C C1 1-C-C2 2和和C C3 3-C-C4 4所所产生产生的构象与乙烷相似。的构象与乙烷相似。下面我仅讨论绕下面我仅讨论绕C C2 2-C-C3 3 旋转所引起的构象旋转所引起的构象异构。异构。 若将甲基视为一个基团，则丁烷的构象与若将甲基视为一个基团，则丁烷的构象与乙烷相似乙烷相似, ,但其典型构象有四种：但其典型构象

28、有四种：2-42-4烷烃的构象烷烃的构象7/28/202439哈工大(威海)-lifl为为主主2-42-4烷烃的构象烷烃的构象7/28/202440哈工大(威海)-lifl丁烷丁烷C(2)-C(3)键旋转引起的各构象的能量变化键旋转引起的各构象的能量变化2-42-4烷烃的构象烷烃的构象7/28/202441哈工大(威海)-lifl丁烷丁烷C(2)-C(3)键旋转引起的各构象的能量变化键旋转引起的各构象的能量变化2-42-4烷烃的构象烷烃的构象7/28/202442哈工大(威海)-lifl对位交叉式对位交叉式全重叠式全重叠式 对位交叉式构象对位交叉式构象较稳定，为占优势构较稳定，为占优势构象。以

29、上四种典型构象。以上四种典型构象，它们的稳定性大象，它们的稳定性大小顺序为：小顺序为：对位交叉式对位交叉式邻位交叉式邻位交叉式 部分重叠式部分重叠式全重叠式全重叠式2-42-4烷烃的构象烷烃的构象7/28/202443哈工大(威海)-lifl第五节烷烃的物理性质第五节烷烃的物理性质7/28/202444哈工大(威海)-lifl1 1、状态、状态(state)(state) 2-5 2-5烷烃的物理性质烷烃的物理性质 C C1 1-C-C4 4的烷烃为气态，的烷烃为气态，C C5 5- -C C1616为液态，为液态，CC1717的为低熔点固体。的为低熔点固体。2 2、沸点、沸点(boiling

30、 point)(boiling point)有机物的沸点主有机物的沸点主 要取决于分子间的作用力。要取决于分子间的作用力。一般来讲，烷烃的分子量越大，其沸点越高，一般来讲，烷烃的分子量越大，其沸点越高，分子量相同的异构体，其支链越多，沸点越低。分子量相同的异构体，其支链越多，沸点越低。3 3、熔点、熔点(melting point)(melting point) 烷烃的熔点除与分子量有关外，还与其对称性有关，烷烃的熔点除与分子量有关外，还与其对称性有关，一般来讲，其分子量越大，对称性越高，其熔点越高。一般来讲，其分子量越大，对称性越高，其熔点越高。含偶数碳的烷烃，其熔点比奇数碳烷烃熔点升高要多

31、一含偶数碳的烷烃，其熔点比奇数碳烷烃熔点升高要多一些。些。4 4、比重（、比重（specific gravityspecific gravity） 烷烃的比重都小于烷烃的比重都小于1,随分子量增加随分子量增加,比重增大。比重增大。5 5、溶解度、溶解度(solubility)(solubility) 烷烃难溶于水，易溶于非极性溶剂。如乙醚、苯、烷烃难溶于水，易溶于非极性溶剂。如乙醚、苯、CCl4 7/28/202445哈工大(威海)-lifl第六节烷烃的化学性质第六节烷烃的化学性质 烷烃为不活泼有机物。烷烃为不活泼有机物。 石油醚石油醚（C5C6的烷烃）的烷烃）,汽油，煤油等作汽油，煤油等作为

32、溶剂为溶剂; 凡士林凡士林（C18C34的烷烃）润滑剂的烷烃）润滑剂.7/28/202446哈工大(威海)-lifl 当一体积甲烷与二体积氧或当一体积甲烷与二体积氧或1010体积空气混体积空气混合后遇明火可发生剧烈氧化而发生爆炸。合后遇明火可发生剧烈氧化而发生爆炸。1 1、氧化反应（、氧化反应（oxidationoxidation）燃烧燃烧: CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O =-881 CH3CH3 + 7O2 4CO2 + 6H2O =-1538高级脂肪酸高级脂肪酸:RCH2CH2R + O2 RCOOH + RCOOH 条件条件:催化剂催化剂KMnO4,MnO2或脂肪酸锰或脂肪酸

33、锰 120,1.53MPa其中其中C10C20的脂肪酸可代替天然油脂制取肥皂的脂肪酸可代替天然油脂制取肥皂. 2-6 2-6烷烃的化学性质烷烃的化学性质7/28/202447哈工大(威海)-lifl CH3CH2CH2CH3 AlBr3+HBr,272 2、异构化反应、异构化反应 CH3 CH3-CH-CH3 20%80% 2-6 2-6烷烃的化学性质烷烃的化学性质7/28/202448哈工大(威海)-lifl裂化裂化在高温下使烷烃分子发生裂解的过程。在高温下使烷烃分子发生裂解的过程。 CH3CH2CH2CH3混合物混合物 (较低级的较低级的烯，烷，烯，烷，H2)热热裂裂化化反反应应通通常常在

34、在5MPa及及500600下下进进行行的的裂裂化反应。化反应。催催化化裂裂化化在在催催化化剂剂存存在在下下的的裂裂化化.碳碳链链断断裂裂的的同同时时伴伴有有异异构构化化，环环化化，脱脱氢氢等等反反应应，生生成成带带有有支支链链的的烷烷烃烃，烯烯烃烃和和芳芳香香烃烃等等。催催化化裂裂化化一一般般在在450500 ,常常压压下下进进行行。能能提提高高汽汽油油的的质质量量(高高辛辛烷烷值值，2,2,4-三三甲甲基戊烷基戊烷为为100)。 裂裂解解在在更更高高温温度度下下（700）进进行行深深度度裂裂化化，这这种种以以得得到到更更多多低低级级烯烯烃烃（乙乙烯烯，丙丙烯烯，丁丁烯烯等等）为为目目的的裂化

35、过程，叫的的裂化过程，叫“裂解裂解”。3.3.裂化反应裂化反应 2-6 2-6烷烃的化学性质烷烃的化学性质7/28/202449哈工大(威海)-lifl4 4、卤代反应、卤代反应（halogenatinghalogenating reaction reaction）及及历程历程 (1) 取代反应：烷烃分子中的氢原子被其它元素取代反应：烷烃分子中的氢原子被其它元素的原子或基团所取代的反应叫取代反应的原子或基团所取代的反应叫取代反应（substitution reactionsubstitution reaction）。）。若烷烃中的氢原若烷烃中的氢原子被卤原子取代，则称之为卤代反应。子被卤原子取

36、代，则称之为卤代反应。CH4 + Cl2 CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 2-6 2-6烷烃的化学性质烷烃的化学性质7/28/202450哈工大(威海)-lifl(2)其其它它烷烷烃烃的的氯氯代代反反应应伯伯, ,仲仲, ,叔叔氢氢原原子子的的反反应活性应活性 设设:伯氢原子活泼性为伯氢原子活泼性为1,仲氢原子相对活泼性为仲氢原子相对活泼性为x: 57/43=2x/6 x=4Cl2 光光25,CCl4 Cl CH3CH2CH3 CH3CH2CH2Cl + CH3CHCH3 正丙基氯正丙基氯43% 异丙基氯异丙基氯57%丙烷氯代反应丙烷氯代反应: 2-6 2-6烷烃的化学性质烷烃

37、的化学性质7/28/202451哈工大(威海)-lifl CH3 CH3 CH3CH3CH + Cl2 CH3-C-Cl + CH3-CH CH3 CH3 CH2Cl 叔丁基氯叔丁基氯36% 异丁基氯异丁基氯64%设设y为叔氢原子的相对活泼性为叔氢原子的相对活泼性则在则在室温下室温下伯伯,仲仲,叔氢原子的反应活性叔氢原子的反应活性:1:4:5.* *异丁烷氯代反应异丁烷氯代反应: :产物混合，复杂，一产物混合，复杂，一般不用氯代来制备卤般不用氯代来制备卤代烃代烃注意注意-高温下逐渐接近高温下逐渐接近1:1:1.则则: 36/64 = y/9 y=5.06 2-6 2-6烷烃的化学性质烷烃的化学

38、性质7/28/202452哈工大(威海)-lifl CH3 CH3 CH3CH3-CH CH3 + Br2 CH3-C-Br + CH3-CHCH2Br CH3 99%光光127烷烃与其它卤素的取代反应烷烃与其它卤素的取代反应仲仲,叔氢原子的反应活性叔氢原子的反应活性:1:82:1600.溴更具有选择性溴更具有选择性.产物单一，可用溴代来制备卤代烃产物单一，可用溴代来制备卤代烃 烷烃与碘作用得不到碘代烷烷烃与碘作用得不到碘代烷. 与氟反应剧烈与氟反应剧烈,不易控制不易控制,会引起爆炸会引起爆炸.痕量痕量 2-6 2-6烷烃的化学性质烷烃的化学性质7/28/202453哈工大(威海)-lifl例

39、题例题1例题例题2光光光光 写出下列反应的主要产物写出下列反应的主要产物: 2-6 2-6烷烃的化学性质烷烃的化学性质7/28/202454哈工大(威海)-lifl 反应历程（反应历程（mechanism）：）：从反应物到产从反应物到产物所经历的过程称为反应历程。反应历程一般物所经历的过程称为反应历程。反应历程一般由实验结果来推测。由实验结果来推测。室温，避光室温，避光不反应不反应紫外线照射紫外线照射反应很快且放热反应很快且放热加热加热反应很快且放热反应很快且放热反应很快且放热反应很快且放热0.1%Pb(Et)4 2-6 2-6烷烃的化学性质烷烃的化学性质7/28/202455哈工大(威海)-

40、lifl 1） 以甲烷的氯代反应为例以甲烷的氯代反应为例 自由基链反应包括三个阶段自由基链反应包括三个阶段： 链引发链引发：Cl-Cl键在光照、加热或自由基键在光照、加热或自由基引发剂作用下发生均裂，生成二个氯自由基引发剂作用下发生均裂，生成二个氯自由基h 链增长链增长：生成的氯自由基立即与甲烷分：生成的氯自由基立即与甲烷分子发生反应生成甲基自由基和氯化氢，甲基自子发生反应生成甲基自由基和氯化氢，甲基自由基继续与由基继续与Cl2反应生成氯甲烷和氯自由基，氯反应生成氯甲烷和氯自由基，氯甲烷再与氯自由基反应甲烷再与氯自由基反应一直生成四氯化碳一直生成四氯化碳. 2-6 2-6烷烃的化学性质烷烃的化

41、学性质7/28/202456哈工大(威海)-lifl 链增长链增长 2-6 2-6烷烃的化学性质烷烃的化学性质7/28/202457哈工大(威海)-lifl链终止链终止:自由基反应不会无休止的进行下自由基反应不会无休止的进行下去，自由基之间也可以结合形成稳定的化合去，自由基之间也可以结合形成稳定的化合物而使反应终止。物而使反应终止。 2-6 2-6烷烃的化学性质烷烃的化学性质7/28/202458哈工大(威海)-lifl 了解了解自由基反应的引发剂自由基反应的引发剂: 自由基本身或容易产自由基本身或容易产生自由基的试剂生自由基的试剂, 如如 过氧化物过氧化物 ROOR.自由基反应的抑制剂自由基

42、反应的抑制剂: 能抑制自由基生成或能抑制自由基生成或降低自由基活性的物质降低自由基活性的物质, 如如 酚类酚类.活性氧：人体内活性氧：人体内O2通过一系列单电子转移反通过一系列单电子转移反应衍生出的化学性质活泼的含氧物质应衍生出的化学性质活泼的含氧物质, 如如 O2 (超氧化物阴离子自由基超氧化物阴离子自由基)、OH、H2O2 和和 单线态氧单线态氧 1O2 . 活性氧在人体内的作用和危害活性氧在人体内的作用和危害. 2-6 2-6烷烃的化学性质烷烃的化学性质 空气中负氧离子浓度每立方厘米在空气中负氧离子浓度每立方厘米在20个以下时，个以下时，人就会感到倦怠、头昏脑胀；当每立方厘米空气人就会感

43、到倦怠、头昏脑胀；当每立方厘米空气中的负氧离子数在中的负氧离子数在100010000个之间时，人就个之间时，人就会感到心平气和、平静安定；当每立方厘米空气会感到心平气和、平静安定；当每立方厘米空气中的负氧离子数在中的负氧离子数在10000个以上时，人就会感到个以上时，人就会感到神清气爽、舒适惬意；而当每立方厘米空气中的神清气爽、舒适惬意；而当每立方厘米空气中的负氧离子数高达负氧离子数高达10万个以上时，就能起到镇静、万个以上时，就能起到镇静、止喘、消除疲劳、调节神经等防病治病效果。所止喘、消除疲劳、调节神经等防病治病效果。所以负氧离子也被称为以负氧离子也被称为“空气维生素空气维生素”，有人甚至

44、，有人甚至认为空气负氧离子与长寿有关，称它为认为空气负氧离子与长寿有关，称它为“长寿素长寿素”。 7/28/202459哈工大(威海)-lifl 2 2） 甲烷氯代反应的能量变化甲烷氯代反应的能量变化 反应热反应热: 生成物与反应物之间的能量差生成物与反应物之间的能量差( (焓差焓差). ). 负值负值: : 放热反应放热反应 正值正值: : 吸热反应吸热反应 过渡态过渡态反应物反应物反应进程反应进程生成物生成物能量能量 2-6 2-6烷烃的化学性质烷烃的化学性质7/28/202460哈工大(威海)-lifl(1) 反反应应热热反反应应物物与与产产物物之之间间的的能能量量差差( H).负负值值

45、为为放热放热.用键离解能估算。用键离解能估算。 CH3-H + Cl-Cl CH3-Cl + H-Cl 435 243 349 431 678 780 H=678-780= -102 kI/mol CH3-H + Br-Br CH3-Br + H-Br 435 192 293 366 627 659 H=627-659= -32 kI/mol甲烷氯代反应过程的能量变化甲烷氯代反应过程的能量变化 说明说明:比较比较反应热反应热 ,溴代反应比氯代反应缓慢溴代反应比氯代反应缓慢.反应热、活化能和过渡态反应热、活化能和过渡态 2-6 2-6烷烃的化学性质烷烃的化学性质7/28/202461哈工大(威海

46、)-lifl(1) Cl-Cl 2Cl 243 H= + 243 kI/mol(2) Cl + H-CH3 H-Cl + CH3 435 431 H= + 4 kI/mol(3) CH3 + Cl-Cl CH3-Cl + Cl 243 349 H= -106 kI/mol活活化化能能-过过渡渡态态与与反反应应物物之之间间的的能能量量差差是是形形成成过过渡渡态态所所必必须须的最低能量的最低能量,也是使该反应进行所需的最低能量也是使该反应进行所需的最低能量,叫活化能叫活化能. 2-6 2-6烷烃的化学性质烷烃的化学性质7/28/202462哈工大(威海)-liflCl + H-CH3 H3CHCl

47、 H-Cl + CH3 反应的能量变化反应的能量变化 2-6 2-6烷烃的化学性质烷烃的化学性质7/28/202463哈工大(威海)-liflCH3 + Cl-Cl CH3ClCl CH3-Cl + Cl H= -106 kI/mol能量变化能量变化110 kJ/mol 2-6 2-6烷烃的化学性质烷烃的化学性质7/28/202464哈工大(威海)-lifl 活化能和过渡态活化能和过渡态 过渡态过渡态: : 在反应中新的化学键开始形成在反应中新的化学键开始形成, , 旧的化学键被拉长但尚未断裂旧的化学键被拉长但尚未断裂, , 体系的能量体系的能量达到最高点时的结构达到最高点时的结构. . 活化

48、能活化能: : 过渡态与反应物之间的能量差过渡态与反应物之间的能量差, , 用用EaEa表示表示. . 过渡态越稳定过渡态越稳定, , 活化能就越低活化能就越低, , 反应速反应速率就越快率就越快. . 在一个多步骤的反应中在一个多步骤的反应中, , 最慢的一步最慢的一步(Ea(Ea值最大值最大) )是决定反应速率的步骤是决定反应速率的步骤. . 2-6 2-6烷烃的化学性质烷烃的化学性质7/28/202466哈工大(威海)-lifl 烷烃的卤代反应取向烷烃的卤代反应取向 CH3CH2CH3 + Cl2 CH3CH2CH2Cl + CH3CH(Cl)CH3 次产物次产物 主产物主产物 烷烃分子

49、中氢原子的卤代反应活性次序烷烃分子中氢原子的卤代反应活性次序: 3H 2H 1H 自由基的稳定性自由基的稳定性 从反应机理来看从反应机理来看, 丙烷氯代可生成两种自由基丙烷氯代可生成两种自由基: CH3CH2CH3 + Cl CH3CH2CH2 + CH3CHCH3 + HCl 更稳定更稳定 烷基自由基的稳定性次序烷基自由基的稳定性次序: R3C R2CH RCH2 CH3 (从从 CH键离解能键离解能 或或 超共轭效应超共轭效应 来判断来判断)紫外光紫外光 2-6 2-6烷烃的化学性质烷烃的化学性质7/28/202467哈工大(威海)-lifl 氯氯自自由由基基可可以以分分别别夺夺取取伯伯,

50、仲仲,叔叔氢氢原原子子形形成成伯伯,仲仲,叔烷基自由基叔烷基自由基,进一步可生成不同的一氯代产物进一步可生成不同的一氯代产物. 从各键的离解能来看从各键的离解能来看:形成各烷基自由基所需的能量形成各烷基自由基所需的能量:(1) CH3-H CH3 + H D=435kJ/mol(2) CH3CH2CH2-HCH3CH2CH2 + H D=410kJ/mol(3) CH3-CH-H CH3-CH + H D=395kJ/mol CH3 CH3 CH3 CH3(4) CH3-C-H CH3-C + H D=380kJ/mol CH3 CH3 从丙烷开始从丙烷开始,一氯代产物就不止一种。一氯代产物就

51、不止一种。 2-6 2-6烷烃的化学性质烷烃的化学性质7/28/202468哈工大(威海)-lifl 从从各各键键的的离离解解能能来来看看:形形成成各各烷烷基基自自由由基基所所需需的的能能量量: CH3 1 R (伯烷基自由基伯烷基自由基) 2 R 3 R 3 R 2 R 1 R CH3 - 越稳定的自由基越易生成越稳定的自由基越易生成. (即氢被夺取的容易程度即氢被夺取的容易程度) 3 H 2 H 1 H烷基自由基的稳定次序烷基自由基的稳定次序:伯伯,仲仲,叔氢原子活泼性叔氢原子活泼性 2-6 2-6烷烃的化学性质烷烃的化学性质7/28/202469哈工大(威海)-lifl第七节烷烃的天然来

52、源第七节烷烃的天然来源7/28/202470哈工大(威海)-lifl(1) 石油石油(分馏产物分馏产物);(2) 天然气天然气 干天然气干天然气-甲烷甲烷86%99%(体积体积) 湿天然气湿天然气-甲烷甲烷60%70%,还含有一定的乙烷还含有一定的乙烷, 丙烷丙烷,丁烷等气体丁烷等气体.(3) 油油田田气气-低低级级烷烷烃烃,如如甲甲烷烷,乙乙烷烷,丙丙烷烷,丁丁烷烷和和戊戊烷等烷等;(4) 煤层气煤层气,沼气沼气-甲烷等甲烷等;(5) 甲烷冰甲烷冰. 2-7 2-7烷烃的天然来源烷烃的天然来源7/28/202471哈工大(威海)-lifl一、煤炭一、煤炭 1、煤的等级、煤的等级煤级煤级固定碳

53、含量固定碳含量%燃烧热值燃烧热值kJkg-1挥发份含量挥发份含量%泥煤泥煤601.3104褐煤褐煤60 75(2.5 3.0) 10440烟煤烟煤75 90(3.0 3.7) 10410 40无烟煤无烟煤90(3.2 3.6) 104102、煤的化学组成、煤的化学组成元素CHONS含量%85.05.07.60.71.7 2-7 2-7烷烃的天然来源烷烃的天然来源7/28/202472哈工大(威海)-lifl3、煤的化学结构、煤的化学结构C135H96O9NS 2-7 2-7烷烃的天然来源烷烃的天然来源7/28/202473哈工大(威海)-lifl4、煤的综合利用、煤的综合利用水煤气水煤气焦炉气

54、焦炉气煤焦油煤焦油焦炭焦炭合成气合成气合成天然气合成天然气人造石油人造石油二、石油和天然气二、石油和天然气 1、天然气（坑气）：天然气（坑气）：主要成份为甲烷（沼气）主要成份为甲烷（沼气） 2-7 2-7烷烃的天然来源烷烃的天然来源7/28/202474哈工大(威海)-lifl2、石油、石油可可得得各种各种有用的原料有用的原料制备高质量的汽油制备高质量的汽油高质量的汽油且可得芳香烃高质量的汽油且可得芳香烃3、汽油的性能质标：、汽油的性能质标：辛烷值辛烷值辛烷值辛烷值：将异将异辛辛烷的抗震性定为烷的抗震性定为100100，正庚烷的，正庚烷的抗震性定为抗震性定为0 0。汽油的牌号：汽油的牌号：辛烷

55、值在商业上的称谓。辛烷值在商业上的称谓。9393号：该汽油的抗震性相当于异号：该汽油的抗震性相当于异辛辛烷的烷的93%93%的和的和7%7%正庚烷的混合物的抗震性。正庚烷的混合物的抗震性。 2-7 2-7烷烃的天然来源烷烃的天然来源7/28/202475哈工大(威海)-lifl石油馏分的组成、名称及用途石油馏分的组成、名称及用途 2-7 2-7烷烃的天然来源烷烃的天然来源7/28/202476哈工大(威海)-lifl烷烃的通式、同系列和构造异构烷烃的通式、同系列和构造异构烷烃的命名烷烃的命名烷烃的结构烷烃的结构烷烃的构象烷烃的构象烷烃的物理性质烷烃的物理性质烷烃的化学性质烷烃的化学性质烷烃的天然来源烷烃的天然来源第二章第二章 小结小结7/28/202477哈工大(威海)-lifl作业：作业：P381.1）3）5）7）2.2）4）6）8）3.6.锯架式及纽曼投影式的表示方锯架式及纽曼投影式的表示方法法4.9.7/28/202478哈工大(威海)-lifl