烷烴指由碳和氫兩種元素組成的飽和.ppt

1、第二章 烷烴Alkane,烷烴：指由碳和氫兩種元素組成的飽和、開鏈有機(jī)化合物。,（一）烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu) （二）烷烴的命名 （三）烷烴的結(jié)構(gòu) （四）烷烴的物理性質(zhì) （五）烷烴的化學(xué)性質(zhì) （六）烷烴的主要來源和制法,(一)烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu),烷烴的通式為：CnH2n+2，n為碳原子個數(shù)。,甲烷(methane) 乙烷(ethane) 丙烷 (propane) 丁烷(butane),同系列和同系物,-11.73,沸點： -0.5 ,同分異構(gòu)體，同分異構(gòu)現(xiàn)象，構(gòu)造異構(gòu)體,同系列：通式相同，組成上相差“CH2”及 其整倍數(shù)的一系列化合物。 同系物：同系列中的各個化合物互為同系物。 系差：“CH2”

2、稱為系差。,烷烴構(gòu)造異構(gòu)體的數(shù)目,(二)烷烴的命名,（1）烷基(alkyl)的概念 （甲）伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氫原子,（乙）烷基 (1) 常見烷基,甲基 methyl 乙基 ethyl,丙基 propyl 異丙基 isopropyl,丁基butyl 仲丁基sec-butyl 異丁基iso-butyl 叔丁基tert-butyl,新戊基neo-pentyl,(2) 常見亞烷基,Methylidene-,ethylidene-,ethylene-,（2）烷烴的命名,（A）普通命名法(習(xí)慣命名法),碳原子數(shù)用“天干”字甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸和十一、十二等數(shù)目字表示。,用“

3、正”、“異”、“新”等前綴區(qū)別不同的構(gòu)造異構(gòu)體。,主鏈的名稱,(1) 選取包含支鏈最多的最長碳鏈為主鏈,(2) 按“最低系列”原則編號,（B）系統(tǒng)命名法,a依次寫出取代基的位次和名稱以及主鏈名稱。 b “次序規(guī)則” “較優(yōu)”取代基后列出 。 c相同取代基合并表示。,(3) 命名,5-丙基-4-異丙基壬烷,1 2 3 4 5 6 7 8 9,3,7-二甲基-4-乙基壬烷,9 8 7 6 5 4 3 2 1,(4) 支鏈的命名,10 9 8 7 6 5 4 3 2 1,2-甲基-5-(1,1-二甲基丙基)癸烷,（1）碳原子軌道的sp3雜化,(三)烷烴的結(jié)構(gòu),每個sp3雜化軌道含1/4 s 成分和

4、3/4 p成分,sp3雜化軌道形狀,碳原子的sp3雜化軌道,鍵角為 109.5,原子 軌道沿鍵軸相互交蓋，形成對鍵軸呈圓柱形對稱的軌道稱為 軌道。軌道構(gòu)成的共價鍵稱為鍵。,鍵的形成及其特性,甲烷,正丁烷,鍵的特性: 成鍵原子可沿鍵軸自由旋轉(zhuǎn); 鍵能較大,球棍模型(Kekul模型),比例模型(Stuart模型),（3）乙烷的構(gòu)象 由于圍繞鍵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子中原子或基團(tuán)在空間的不同排列方式。,重疊式(順疊式)構(gòu)象,交叉式(反疊式)構(gòu)象,重疊式(順疊式)構(gòu)象,交叉式(反疊式)構(gòu)象,透視式,Newman投影式,乙烷不同構(gòu)象的能量曲線圖,交叉式構(gòu)象最穩(wěn)定，重疊式構(gòu)象最不穩(wěn)定。,乙烷的兩種極限構(gòu)象,（4）

5、正丁烷的構(gòu)象,對位交叉式(反錯式),部分重疊式(反疊式),鄰位交叉式(順錯式),全重疊式(順疊式),正丁烷沿C2和C3之間的鍵鍵軸旋轉(zhuǎn)有四種典型構(gòu)象。,正丁烷不同構(gòu)象的能量曲線圖,直鏈烷烴的沸點一般隨相對分子質(zhì)量的增加而升高。 一般C4以下的直鏈烷烴是氣體，C5-C16的烷烴是液體，大于C17的烷烴是固體。 碳原子數(shù)相同 時，含支鏈多的烷烴沸點低。,沸點(bp),(四)烷烴的物理性質(zhì),相對密度 烷烴相對密度小于1，隨分子量的增加逐漸增大。,溶解度 烷烴不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑。,熔點(mp) 直鏈烷烴的熔點分子質(zhì)量的增加而增加。一般含偶數(shù)碳原子烷烴的熔點通常比含奇數(shù)碳原子烷烴的熔點升高較多。,

6、一些直鏈烷烴的物理常數(shù),(五)烷烴的化學(xué)性質(zhì),烷烴分子中的鍵鍵能大，極性小，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。 一般在常溫下與強酸、強堿、氧化劑、還原劑都不反應(yīng)。 但穩(wěn)定性是相對的。,（1）取代反應(yīng) 烷烴分子中的氫原子被其它原子或基團(tuán)所取代的反應(yīng)，稱為取代反應(yīng)。被鹵素取代的反應(yīng)稱為鹵代反應(yīng)。,在漫射光或熱的作用下，烷烴發(fā)生鹵代反應(yīng)：,甲烷的氯化較難停留在一氯化階段：,產(chǎn)物為四種氯甲烷的混合物，氯氣過量時主要得到四氯化碳，甲烷過量時主要得到一氯甲烷。,(甲) 鹵代反應(yīng),不同鹵素與烷烴的反應(yīng)活性不同，其順序為： F2Cl2Br2I2,其它烷烴也可以發(fā)生鹵代反應(yīng)：,(2) 鹵化的反應(yīng)機(jī)理 烷烴的氯化是自由基反應(yīng)歷程，為

7、一個連鎖反應(yīng)，也叫鏈反應(yīng)。 一般說，鏈反應(yīng)分為鏈引發(fā)、鏈增長和鏈終止三個階段：,鏈引發(fā),鏈終止,鏈增長,丙烷的氯化反應(yīng)：,仲氫與伯氫活性之比為：,(3) 鹵化反應(yīng)的取向與自由基的穩(wěn)定性,異丁烷的一元氯化反應(yīng)：,叔氫與伯氫活性之比為：,氫原子被鹵化的次序（由易到難）為： 叔氫仲氫伯氫,烷基自由基的穩(wěn)定性次序為： (CH3)3C(CH3)2CHCH3CH2CH3,(4) 反應(yīng)活性與選擇性 反應(yīng)活性越大，選擇性越差。對烷烴的鹵化反應(yīng)而言，氯的活性比溴大，但溴的選擇性卻比氯高。,烷烴鹵化時，鹵原子的選擇性是 BrClF,97% 3%,99% 1%,（2）氧化反應(yīng),（3）異構(gòu)化反應(yīng) 適當(dāng)條件下，直鏈或支鏈少的烷烴可以異構(gòu)化為支鏈多的烷烴。,適當(dāng)條件下可部分氧化為醇、醛、酮、羧酸等含氧化合物。,（4）裂化反應(yīng) 烷烴在沒有氧氣存在下進(jìn)行的熱分解反應(yīng)叫裂化反應(yīng)。,(六)烷烴的主要來源和制法,（1）烷烴的來源石油和天然氣