1、第二章 烷 烃,1、烷烃的同系列（1） 通式: CnH2n+2（2）同系列同系列、同系物、系列差,第一节 烷烃的同系列及同分异构现象,2、烷烃的同分异构现象（1）定义：同分异构现象、同分异构体构造异构、碳胳异构（碳链异构异构）（2）碳原子数目与异构体数目的关系,构造异构：分子中碳原子的连接方式和顺序不同产生的异构现象,【例】,3、碳原子的类型（1） 伯、仲、叔和季碳原子,甲烷 伯碳原子 仲碳原子 叔碳原子 季碳原子一级碳原子 二级碳原子 三级碳原子 四级碳原子 第一碳原子 第二碳原子 第三碳原子 第四碳原子 表示符号： 1 2 3 4,（2） 伯、仲、叔氢原子,伯氢 仲氢 叔氢,第二节 烷烃的
2、命名法一、 普通命名法二、 烷基三、 系统命名法,一、 普通命名法1、直链烷烃：a 根据碳数，用相应的天干名表示,C数目：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10甲 乙 丙 丁 戊 己 庚 辛 壬 癸,根据分子中碳原子的数目称为“正某烷”。,2、含支链的烷烃：称为“异某烷”或“新某烷”,正戊烷,异戊烷,新戊烷,烷烃分子去掉一个氢原子后余下的基团,二、 烷基,三、 系统命名法1、直链烷烃称为“某烷”2、支链烷烃,支链烷烃：命名遵循“最长、最近、最多、最小”和次序规则。,A 最长：选主链最长,B 最近：从最靠近取代基基端编号 “最低系列”,4甲基3乙基庚烷,C 最多：主链一样长，选含支链最多的为主
3、链。,2,5二甲基3,4二乙基己烷,D 最小：取代基编号和最小,2,3,5三甲基己烷,要符合“最低系列”,E 次序规则： 取代基离基端等距时，以“较小”基团的基端开始编号,2甲基2氯己烷,（3） 取代基的书写顺序：a. 如果含有几个不同的取代基时，把小的取代基名称写在前面，大的写在后面。b. 如果含有几个相同的取代基时，则在取代基名称前面加上“二、三、四”等来表明取代基的数目，其位次必须逐个标明，位次的数字之间要用“，”隔开。,（4） 当具有相同长度的链可作为主链时，则应选择具有支链数目最多的碳链作主链。 （5） 如果支链上还有取代基时，这个取代了的支链名称可放在括号中或用带撇的数字来标明在支
4、链中碳原子数。,（6） 主链上碳原子的编号有几种可能时，则采取“最低系列”的编号方法，逐个比较两种编号取代基位次的数字，最先遇到位 次较低者，定为“最低系列”。,三、 次序规则1. 将各取代基中与母体相连的原子按原子序数排列，原子序数大的，为较优基团。,IBrPONCH, 同位数 DH,2. 如果取代基中与母体相连的第一个原子相同时，则比较第一原子相连的第二原子，仍按原子序数排列来决定。若第二个原子也相同，则比较第三个原子，如此类推。,3. 当原子A以双键与B相连时（A=B），则相当于A连接着两个B。,4. 当原子A以叁键与B相连时（AB），则相当于A连接着三个B。,【例】,4-丙基-6-异丙
5、基壬烷,丙基：第一层原子：C；第二层次原子：C、H、H。 异丙基：第一层子：C；第二层次原子：C、C、H。,结论：“较小”基团为丙基,书写总结 1）相同取代基合并,数目用汉文数字二、三 .表示；2）取代基位号用阿拉伯数字表示；3）阿拉伯数字与汉字之间必须用短横线分开；4）阿拉伯数字之间必须用逗号分开。5) 中文名称按基团次序规则，较小的基团列在前,第三节 烷烃的构型 一、碳原子的四面体概念及分子模型（1） 碳原子的四面体模型（2） 甲烷的立体模型,二、碳原子的SP3杂化,三、烷烃分子的形成,四、分子立体结构的表示方式,立体图形的书写方式a. 楔形透视式；b. 锯架透视式； c. Newmen式
6、。,重叠式,交叉式,锯架式,纽曼式,第四节 烷烃的构象,乙烷和正丁烷的构象，构象异构。,a 乙烷的构象,重叠式,交叉式,重叠式,交叉式,锯架式,纽曼式,1、乙烷的构象,纽曼投影式,交叉式,重叠式,（2） 极端构象交叉式（反叠式）；重叠式（顺叠式）；位能：交叉式 重叠式,2、丁烷的构象 对位交叉式（反叠式），邻位交叉式（顺错式），部分重叠式（反错式），全重叠式（顺叠式）。 位能：对位交叉式 邻位交叉式 部分重叠式 全重叠式,四种极限构象,稳定性：全重叠式 部分重叠式 邻位交叉式 对位交叉式,第五节 烷烃的物理性质1. 物质状态2. 沸点3. 熔点4. 相对密度5. 溶解度,1、状态,常压、室温下
7、（室温和0.1MPa)： C 14: 气体 C 516: 液体 C 17: 固体,2、 沸点(b.p),A b.p随分子量的增加而升高,B 同分子量时, 支链越多，沸点越低,36,28 ,9.5 ,3、 熔点(m.p),A 烷烃的熔点总趋势随分子量增大而增大.,-130,-160 ,-17 ,对称性越高，晶格排列紧密，m.p越高； 对称性越差，晶格排列疏松，m.p越低。,B 对于分子式相同的同分异构体：,5、 溶解度,“相似相溶”。,4、密度,正烷烃的相对密度随着碳原子数目的增加逐渐有所增大，二十烷以下的接近于0.78,不溶于水，能溶于某些有机溶剂，尤其是烃类。,第六节 烷烃的化学性质 一、氧
8、化反应（烷烃的燃烧） CnH2n+2 +(3n+1)/2O2 = nO2 + (n + 1)H2O + H 燃烧热： （1）直链烷烃：每增加一个CH2，燃烧热平均增加659kJ/mol。 （2）同数碳烷烃：直链烷烃最大，支链越多，燃烧热越小。燃烧热越小，内能越小。,二、热裂解反应,丙烷热裂产物是乙烯、丙烯、甲烷和氢气,烷烃在8001100的热裂主要产物是乙烯，其次是丙烯、丁烯、丁二烯和氢气,催化裂化：提高汽油的质量（提高辛烷值）。,三、烷烃的卤代反应 (1) 甲烷的氯代 (2) 乙烷的氯代 (3) 其他烷烃的氯代,第七节 烷烃的一卤代反应历程 ( Reaction Mechanism ),一、
9、 甲烷的一氯代反应历程,甲烷的氯代反应，有下列诸事实： 甲烷与氯在室温和暗处不起反应； 就是在暗处，若温度高于250时，反应会立即发生； 室温时，紫外光影响下，反应也会发生； 当反应由光引发时，每吸收一个光子可以得到许多个（几千个）氯甲烷分子； 有少量氧的存在会使反应推迟一段时间，这段时间过后，反应由正常进行。这段推迟时间与氧得量有关。,H = +242.5 kJ/mol,H = +4.1 kJ/mol,H = - 108.9 kJ/mol,二、 卤素对甲烷的相对反应活性 （1） 键能 CH3-H CH3-F CH3-Cl CH3-Br CH3-IKJ/mol 435.1 447.7 351.
10、4 292.9 234.3,（2）活化能越小，反应活性越大。X + CH3H H-Cl + CH3Cl Br IE活（ KJ/mol） 16.7 77.8 136.4卤素的反应活性：氯 溴 碘,卤素取代反应的选择性,反应活性越大，其选择性越差,控制一定的反应条件和原料的用量比，可以使其中一种氯代烷为主要产品。,三、不同类型的氢原子的卤代活性,在丙烷分子中伯氢有六个，仲氢有两个，如果只考虑碰撞频率和推测概率因子，我们预计丙烷的氯代将按3：1生成。氢原子的相对活性为：仲氢/伯氢=（57/2）/（43/6）=4,这就是说仲氢和伯氢的相对活性为4：1。,氢原子的反应活性,预计产物比例: 9 1,实际产
11、物比例: 64 36,说明3oH 比 1oH 活泼,叔氢与伯氢的相对活性： 叔氢/伯氢=（36.1/1）/（64/9）=（5.1/1）,烷烃的氯代： 叔、仲、伯氢在室温时的相对活性为: 5：4：1，这说明 ，烷烃的氯代，在室温下有选择性。（选择性就是产物有多有少）据此，可以预测某一烷烃在室温一氯代产物中异构体的得率。如：,实验结果证明：,43%,57%,溴代反应中，也遵循叔氢仲氢伯氢的反应活性。叔、仲、伯氢相对活性为1600：82：1。溴的选择性比氯强，原因是因为： 氯原子较活泼，有能力夺取烷烃中的各种氢原子而成为HCl 。 溴原子不活泼，绝大部分只能夺取较活泼的氢。,三种氢原子的取代速度：叔
12、氢 仲氢 伯氢叔氢 仲氢 伯氢 氯代 1 : 4 : 5溴代 1 : 82 : 1600 卤代反应活性：F2Cl2Br2,键的离解能愈小，则自由基愈容易生成。,离解能 3oH 2oH 1oHCH3-H,四、烷基自由基的稳定性,烷基自由基的稳定性的次序：三级二级一级甲基自由基,自由基越容易形成,说明此自由基越稳定,烷基自由基的稳定性:,第八节 过度态理论,3、活性中间体自由基,始态（反应物） 过渡态 终态（产物）,2、过渡态,A + B-C A B C A-B + C,1、 活化能为了使反应发生而必须提供的最地限度的能量称为活化能。,第九节 烷烃的制备 一、偶联反应1. 武慈合成法2. 柯尔贝法 二、还原反应,第十节 烷烃的来源及主要用途 一、甲烷 二、其它烷烃,
