02 第2章 烷烃.pptx

第1页：第二章烷烃

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第2页：本章主要内容

主要内容1.烷烃的结构4.烷烃的构象2.烷烃的同分异构5.烷烃的物理性质3.烷烃的命名6.烷烃的化学性质

第3页：一.烷烃的结构

一.烷烃的结构最简单的烷烃是甲烷，甲烷分子中碳原子是sp3杂化，乙烷分子中碳原子也是sp3杂化，碳碳键和碳氢键都是σ键。

σ键定义

两个轨道沿着轨道的对称轴方向互相重叠。

特点：成键电子云对称分布，绕键轴自由旋转不改变电子云形状和重叠程度。

第4页：甲烷乙烷戊烷

甲烷乙烷戊烷

第5页：二.烷烃的同分异构

正丁烷与异丁烷的熔点、沸点对比：下表列出相关数据。

第6页：三.烷烃的命名

• 三.烷烃的命名普通命名法和系统命名法是目前被广泛采用的命名法1.普通命名法：
• 用天干名称甲、乙、丙……癸表示一到十的碳，十以上则用中文数字，直链烷烃为正某烷，如CH3(CH2)5CH3(CH3)2CHCH3(正)庚烷
• 只有(CH3)2CH-端链的为异某烷，如异丁烷
• 只有(CH3)3C-端链的为新某烷CH3CH3-C-CH2CH3CH3普通命名法只能命名简单化合物

第7页：2.系统命名法CH3叔丁基

2.系统命名法CH3叔丁基(t-Bu)CH3-C-CH3CH31892年化学家在日内瓦会上拟定了一种系统的有机化合物命名法，此后经IUPAC多次修订。

• 中国化学会按国际通用原则出版了《有机化学命名原则》(1980)
• 选择最长的、取代基最多的碳链为主链
• 把支链作为取代基，烷烃中去掉一个氢原子的一价原子团为烷基:甲基(Me)CH3-,乙基(Et)CH3CH2-异丙基(iso-Pr)(CH3)2CH-,仲丁基(sec-Bu)CH3CH2CH-

第8页：(iii)主链上碳原子编号从离取代

(iii)主链上碳原子编号从离取代基最近一端开始，遵循最低系列规则、次序规则(次序规则在第三章中介绍)例2-甲基-4-乙基-3-异丙基己烷CH3-CH-CH3CH3CH2CH-CH-CHCH3CH2CH3CH3CH3CCH32,2,3,5-四甲基己烷(不是2,4,5,5-四甲基己烷)CH-CH2-CH-CH3CH3CH3CH3

第9页：(iv)若支链上还有取代基

(iv)若支链上还有取代基，可用带撇的数字标明或支链全名放在括号中2-甲基-5-(1,1-二甲基丙基)癸烷或2-甲基-5-1′,1″-二甲基丙基癸烷CH3CH3CH2CH2CH2CH2-CH-CH2CH2-CHCH3CH3-C-CH3CH3

第10页：四.烷烃的构象

四.烷烃的构象1.乙烷的构象乙烷分子中两个甲基围绕碳碳σ键旋转时，其氢原子在空间的相对位置将不断改变，形成无数个不同的空间排列方式，这种通过单键旋转而引起不同的排列方式叫构象，它们互为构象异构体或称旋转异构体。

表示方法如下：

第11页：重叠式交叉式

重叠式交叉式HHHHHHHHHHHHHHHHHHHH锯架式伞式钮曼式

第12页：重叠式交叉式（续）

E30060120180240DegreesofRotation0360AABBBHHHHHHABHHHHHH在重叠式中两个碳上氢原子间距为229pm(小于两个氢原子的半经之和240pm)相互间排斥，能量高。

在交叉式中，两个氢原子的间距为250pm，交叉式能量最低，两者能差约为12KJ/mol，能量图如下：

第13页：2.正丁烷的构象

2.正丁烷的构象EAAECCDB30060120180240DegreesofRotation03603CHCH3HHHHH3HHHCHHCH3HCH3CH3HHHHHCH3CH3HHHCH3HHHHCH3HA.全重叠式B.顺交叉式C.部分重叠式D.反交叉式HHE.顺交叉式

第14页：取代乙烷衍生物的构象例

取代乙烷衍生物的构象例：1,2-二溴乙烷(对位交叉式构象约占84％)乙二醇(分子内氢键,主要为邻位交叉式构象)HHHHBrBrHHHHOHOH

第15页：五.烷烃的物理性质

五.烷烃的物理性质物质的物理性质主要包括状态、气味、颜色、沸点、熔点、密度、折光率和溶解度等。

1.状态：常温(25℃)常压(760mmHg)下含有四个碳以下的烷烃为气体，含五到十六个碳的直链烷烃为液体，含十七个碳以上直链烷烃为固体。

第16页：五.烷烃的物理性质（续）

戊烷三种异构体的沸点对比：下表列出相关数据。

第17页：五.烷烃的物理性质（续）

3.熔点：随分子量增加而升高，含奇数碳原子的烷烃和偶数碳原子的烷烃分别构成两条曲线如图；

熔点不仅取决于分子大小，而且与分子在晶格中排列有关，分子对称性好，熔点高。

熔点℃2,2,3,3-四甲基丁烷102辛烷158.8

第18页：五.烷烃的物理性质（续）

4.密度：烷烃的密度都小于1(0.424-0.780)5.溶解度：烷烃不溶于水，溶于非极性溶剂.六.烷烃的化学性质烷烃中仅含有C-C键和C-H键化合物,无极性或极性很弱，化学性质不活泼。

与强碱、强酸、强氧化剂强还原剂不反应，但在适当条件下可反应。

第19页：1.烷烃的卤代取代反应定义

1.烷烃的卤代取代反应定义

分子中的原子或原子团被其他原子或原子团取代；

如果被卤原子取代则为卤代。

(i)氯代反应CH4+Cl2HCl+CH3ClCH3CH2CH3+Cl322CHCHCHCl(43％)hνhν225℃+CH3CHCH3(57％)Cl

第20页：1.烷烃的卤代取代反应定义（续）

烷烃氯代反应中伯、仲、叔氢的相对活性：下表列出相关数据。

第21页：1.烷烃的卤代取代反应定义（续）

CH3CH2CH3+Br2hνCH3CH2CH2Br127℃+CHCHCH333％Br97％CH3CHCH3+Br2hν127℃CH3(CH3)2CHCH2+(CH3)3CBr<

1％>

99％溴代反应中叔、仲和伯氢的相对活性：1600∶82∶1溴在反应中选择性好

第22页：2.自由基反应机理

2.自由基反应机理反应机理是指反应物到产物经过的途径和过程，是根据大量实验事实作出的理论假设。

烷烃的卤代反应是典型的自由基反应机理，分三个步骤进行：反应式：CH4+Cl2hνCH3Cl+HCl

第23页：反应机理

反应机理：第一步链引发第二步链增长{第三步链终止{

第24页：注意的几个问题

• 注意的几个问题
• 自由基定义：具有未配对电子的原子或原子团
• 自由基结构：平面型:角锥型:
• 自由基产生：热和光，也可用自由基引发剂，如：(CH3CH2)4Pb324CHCH.+PbCH3CH2.+Cl2CH3CH2Cl+Cl.Δ

第25页：(iv)自由基稳定性3o自由基

(iv)自由基稳定性3o自由基>

2o自由基>

1o自由基>

甲基自由基

第26页：(v)过渡态理论

(v)过渡态理论：任何一个化学反应都是经过一个过渡态才完成

第27页：3.烷烃的氧化

3.烷烃的氧化和裂解也是以自由基机理进行的。

七.烷烃的制备和来源烷烃的主要来源是天然气和石油,制备方法在卤代烃中介绍。