02 第二章 烷烃.pptx

第1页：第二章烷烃

第二章烷烃

第二章烷烃

第2页：烃的定义

烃

分子中只含有碳和氢两种元素的有机化合物。根据分子中碳原子连接方式，可如下分类：烷烃－－是只有碳碳单键和碳氢键的开链烃烃开链烃（脂肪烃）环状烃饱和烃(烷烃)不饱和烃脂环烃芳香烃烯烃炔烃二烯烃环烷烃环烯烃单环芳烃稠环芳烃

第3页：第二章主要内容

第二章主要内容第二章烷烃§2.6自然界的烷烃§2.1烷烃同系列和同分异构现象§2.2烷烃的命名§2.3烷烃的结构§2.4烷烃的物理性质§2.5烷烃的化学性质

第4页：甲烷：烷烃

甲烷methane丙烷propane丁烷butane乙烷ethane§2.1烷烃的同系列和同分异构现象一、烷烃的通式和同系列

• 烷烃的通式：CnH2n+2
• 同系列：通式相同，结构相似，组成上相差一个或多个CH2的一系列化合物
• 同系列中的化合物互为同系物
• 系列差：CH2

第5页：二、烷烃的同分异构

二、烷烃的同分异构1、同分异构分子式相同，结构式不同的化合物－－同分异构体；分子式相同，结构式不同的现象－－同分异构现象。对烷烃这种同分异构是由于分子中碳原子连接次序不同引起的，称为构造异构。丙烷中的一个氢原子被甲基取代，可得到两种不同的丁烷：

第6页：2、构造异构的书写规则随着碳原子数增

2、构造异构的书写规则随着碳原子数增加，同分异构体迅速增加。先直后支、先边后心、先少后多、先简后繁C4H10有2个异构体；C10H22有75个异构体。

第7页：三、烷烃分子中碳

三、烷烃分子中碳、氢类型1、碳的类型2、氢的类型根据与其相结合的碳原子，分别称为伯、仲、叔氢。1oH 2oH 3oH1oC 2oC 3oC 4oC(伯) (仲) (叔) (季)伯碳1oC仲碳2oC叔碳3oC季碳4oC

第8页：§2.2 烷烃的命名

• §2.2烷烃的命名烷烃常用的命名法有：普通命名法、系统命名法
• 。一、普通命名法(习惯命名法)1.根据烷烃中碳原子的数目称为“某烷”。甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸、十一烷…2.区分异构体。用“正、异、新等”区别。例：C5H12戊烷正戊烷异戊烷新戊烷

第9页：烷烃（续）

• 烷烃分子从形式上去掉一个H原子所剩下的基团叫做烷基（-R）
• 。3、烷基的命名一些烷基的名称与表示异丙基(iso-propyl)i-Pr－

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第10页：名称缩写

名称缩写

名称缩写

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第11页：二、系统命名法（IUPAC命名法

二、系统命名法（IUPAC命名法）2、带支链烷烃的命名1、直链烷烃：与普通命名法相似，省略“正”字。（1）选主链选择最长的直链为主链1 2 3 4 5 6 7 8主链（2）编号：取代基位次最小4-甲基辛烷（3）命名写法取代基+母体取代基位置号+名称两者中间加短横线“—”某烷

第12页：①选主链

①选主链：对于相等长的碳链，选取含取代基最多的碳链（4）含多个取代基4个2个3个

• ②编号：编号遵循最低系列原则，使取代基的位置号码尽可能小。若有多个取代基，逐个比较，直至比出高低为止。8 7 6 5 4 3 2 1 3461 2 3 4 5 6 7 8 356

第13页：③命名：系统命名法

③命名

• 当含有几个相同的取代基时，逐个标明其位次号，并用逗号分开，用“一、二、三、四……”表示其个数3,4,6-三甲基辛烷1 2 3 4 5 6 7 8 3568 7 6 5 4 3 2 1 346
• 当含有几个不同的取代基时，按照“次序规则”，将“优先”的基团列在后面，各取代基之间用短横线“–”连接。3,7–二甲基–4–乙基壬烷123456789

第14页：“优先”基团顺序

“优先”基团顺序：1.把与主链碳直接相连的原子按原子序数大小排列，原子序数大的优先。例：-I＞-Br＞-Cl＞-CH3＞-H2.如果直接相连的原子相同，则比较第二个原子，依次类推。例：-CH(CH3)2>-CH2CH2CH3>-CH2CH3>-CH3次序规则：“优先”基团在后

第15页：系统命名法（续）

-CH=CH2:-C(CH3)3:-CH(CH3)2:优先基团顺序：-C(CH3)3>-CH=CH2＞-CH(CH3)23.含有双键和三键基团可以认为连有两个或三个相同的原子。例：比较大小:-C(CH3)3、-CH=CH2、-CH(CH3)2

第16页：系统命名法（续）

系统命名法（续）

思考：下列各基团的优先顺序为？Key：5 4 3 2 1

第17页：命名时，顺序较小的支链或基团列在前

命名时，顺序较小的支链或基团列在前。命名时，取代基位次相同时，按顺序规则顺序小的位次小。注意CH3CH2CHCH2CH2CHCH2CH3CH2CH3CH33—甲基—6—乙基辛烷3—ethyl—6—methyloctane

第18页：系统命名法总结

系统命名法总结

• 一选二编三命名
• 1、选主链：最长碳链，取代基最多
• 2、编号：靠近取代基，遵循最低系列原则
• 3、命名：先小后大（次序规则：优先基团置后）、同基合并

第19页：系统命名法（续）

CH3-CH2-CH—CH-CH2-CH3CH3CH—CH3CH3—CHCH3CH3CH2CH2-CH—CH-CH-CH3CH3CHCH3CH3CH3CH24 3 2 15673214562, 5-二甲基-3,4-二乙基己烷2, 3, 5-三甲基-4-丙基庚烷2, 3-二甲基-4-仲丁基庚烷×

第20页：一、甲烷的构型

一、甲烷的构型、sp3杂化、σ键1、甲烷的构型构型：具有一定结构的分子中各原子在空间的排列情况。结构（构造）：分子中各原子的连接顺序和连接方式。甲烷：CH4正四面体结构C-H键长：109pmH-C-H键角：109.5°§2.3烷烃的结构甲烷的正四面体结构

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第21页：激发：甲烷的构型

C:1S22S22P22p2 s激发2p2ssp3杂化sp3基态激发态每个sp3杂化轨道具有1/4s成分和3/4p成分

• 杂化：不同类型的轨道相互作用而形成新轨道的过程。2、sp3杂化

第22页：键乙烷：甲烷的构型

键乙烷：甲烷的构型

C-H σ键乙烷: CH3-CH3甲烷: CH43、σ键的形成

第23页：甲烷的构型（续）

甲烷的构型（续）

σ键：价电子云具有轴对称的共价键。单键是σ键，可以自由旋转。C-Hσ键(SP3-S)-+C-Cσ键(SP3-SP3)

第24页：球棒模型比例模型凯库勒

球棒模型比例模型凯库勒

球棒模型比例模型凯库勒(Kekülé)模型斯陶特(Stuart)模型分子模型：

第25页：其它烷烃的结构

其它烷烃的结构：由于σ键是沿成键轨道方向交盖而成，在碳链中，C－C－C的键角保持接近109.5°。对于直链烷烃，其三维形状是曲折形，而不是直线形。成锯齿型键线式

第26页：二、烷烃的构象同一构型的化合物

• 烷烃的构象同一构型的化合物，由于单键的旋转而产生分子中原子在空间不同的排列形式，称为构象
• 。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，它们互为构象异构体。典型的构象：交叉式和重叠式

第27页：透视式纽曼(Newman)投影式

透视式纽曼(Newman)投影式

透视式纽曼(Newman)投影式：120°120°

第28页：乙烷的典型构象有两种

乙烷的典型构象有两种

乙烷的典型构象有两种：交叉式重叠式透视式纽曼投影式

第29页：重叠式、交叉式构象比较

重叠式、交叉式构象比较

重叠式、交叉式构象比较：交叉式构象因两个碳原子上的氢原子距离最大，其排斥力较小，分子内能最低，因而较稳定，为优势构象。

第30页：乙烷分子的能量曲线交叉式最稳定为优势构象

乙烷分子的能量曲线交叉式最稳定为优势构象

乙烷分子的能量曲线交叉式最稳定为优势构象

第31页：2、丁烷的构象

2、丁烷的构象

2、丁烷的构象CH3CH2CH2CH3看成是1，2－二甲基乙烷，沿C2、C3键旋转，产生各种构象，典型构象有四种：

第32页：丁烷的能量图如下

丁烷的能量图如下

丁烷的能量图如下：注意：常温下，丁烷主要是以对位交叉式存在，全重叠式实际上不存在。

第33页：3、高级烷烃的构象高级烷烃的碳链呈锯

3、高级烷烃的构象高级烷烃的碳链呈锯

3、高级烷烃的构象高级烷烃的碳链呈锯齿形，由于分子主要以交叉式构象的形式存在。

第34页：几个概念

几个概念：构型是固定的，而构象一般是瞬间的。构型的变化须破坏化学键，而构象的变化则不会发生键的断裂。3）构象（conformation）：一定构型的分子中，由于单键的旋转而导致原子和基团在空间的不同排列方式。2）构型（configuration）：一定构造的分子中，原子和基团在空间的排布；1）构造（constitution）：分子中原子间的连接次序和方式；

第35页：§2.4 烷烃的物理性质

§2.4烷烃的物理性质外观：状态，颜色，气味物理常数：沸点（b.p.)熔点（m.p.)折光率(n)旋光度[α]λ密度（D）溶解度偶极矩（μ）

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第36页：一、物质状态（25℃

• 物质状态（25℃，一个大气压下）C1~C4烷烃：气体，C5~C16正烷烃：液体，C17以上：固体二、密度直链烷烃的密度随分子量的增加而增大，最后趋向于最大值0.78
• 。三、溶解度烷烃为非极性化合物，不溶于水，溶于某些有机溶剂。如苯、氯仿、四氯化碳、其它烷烃

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第37页：四、沸点沸点大小取决于分子间的作用力

四、沸点沸点大小取决于分子间的作用力：分子间范德华力越大，其沸点越高。（1）沸点一般很低（非极性，只有色散力）（2）直链烷烃的沸点随着分子量的增加而增高。正烷烃的沸点曲线碳原子数目沸点（℃）原因：分子间色散力与分子中原子的大小和数目成正比，分子量↑，色散力↑，因而b.p↑。

第38页：（3）相对分子质量相同

（3）相对分子质量相同、支链多、沸点低。原因：支链多的烷烃体积松散，分子不易接近，分子间距离大，色散力小。（4）支链数相同：对称性↑，b.p↑；

第39页：思考题不要查表将下列烃类化合物按沸点降低

思考题不要查表将下列烃类化合物按沸点降低的次序排列。（1）3,3-二甲基戊烷（2）正庚烷（3）2-甲基庚烷（4）正戊烷（5）2-甲基己烷答:(3)＞(2)＞(5)＞(1)＞(4)

第40页：五、熔点

五、熔点

五、熔点1、直链烷烃的熔点随着分子量的增加而增高(C3以后)

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第41页：2、分子结构的对称性越大

2、分子结构的对称性越大，熔点也越高。新戊烷正戊烷异戊烷CH3-C-CH3CH3CH3CH3-CH2-CH2-CH2-CH3CH3CH3-CH-CH2-CH3mP：-17℃-130℃-160℃对称性逐渐增高熔点逐渐增大

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第42页：烷烃的结构

烷烃的结构

• 烷烃化学性质不活泼,一般情况下不与强氧化剂、强还原剂、强酸、强碱等反应。sp3杂化σ键：牢固、稳定§2.5烷烃的化学性质
• 高温、高压、光照或有催化剂存在时，烷烃可发生一些化学反应

第43页：烷烃分子中的氢原子被其他原子或基团所取代

烷烃分子中的氢原子被其他原子或基团所取代的反应。卤代反应：被卤素取代的反应。也称卤化反应。（1）黑暗中不反应（2）强光直射下：（3）紫外光或加热：CH4: Cl2= 10 : 1温度：400～450℃主要产物：一氯甲烷CH4: Cl2= 0.263 : 1温度：400℃主要产物：四氯化碳一、取代反应

第44页：反应式反应机理链引发链增长链终止链引发

反应式反应机理链引发链增长链终止链引发的特点是只产生自由基不消耗自由基链增长的特点是消耗一个自由基的同时产生另一个自由基。链终止的特点是只消耗自由基而不再产生自由基。… …1、烷烃的卤代反应历程：（以CH4＋Cl2反应为例）

第45页：分子结构的对称性越大（续）

·C1 + ·Cl → C12·CH3+ ·CH3→ CH3CH3·CH3+ ·C1 → CH3C1链终止·C1 + CH4→ ·CH3+ HC1(决定反应速率)·CH3+ Cl2→ CH3C1 + ·C1…………·C1 + CH3Cl → ·CH2C1 + HC1·CH2C1 + C12→ CH2C12+ ·C1…………链增长链引发Cl：Cl 2Cl·hγ(250～400℃）

第46页：分子结构的对称性越大（续）

分子结构的对称性越大（续）

图Cl ·+ H－CH3→→CH3－Cl + ·Cl能量变化甲烷氯代反应过程的能量变化活化能

第47页：2、卤代反应取代的位置与自由基的稳定

2、卤代反应取代的位置与自由基的稳定性：仲氢：伯氢=57/2：43/6=4：1叔氢：伯氢=36/1：64/9=5：1叔氢：仲氢：伯氢=5：4：1氢的相对活性:叔氢＞仲氢＞伯氢43%57%Cl2光，25℃36%64%Cl2光，25℃

第48页：用自由基（游离基)的稳定性来解释

用自由基（游离基)的稳定性来解释

用自由基（游离基)的稳定性来解释：（自由基碳原子连接的取代基越多越稳定）＞＞＞····

第49页：1.燃烧——完全氧化

1.燃烧

完全氧化2.部分氧化工业上常用高级烷烃通过氧化反应来制备高级脂肪醇和脂肪酸R－CH3R－CH2OH + R－CHO + R－COOH锰盐，O2部分氧化MnO2，O2～110℃+CnH2n+2+ O2CO2+ H2O +热量燃烧燃烧是一种剧烈的氧化反应，烷烃燃烧放出大量的热，这是石油作为能源的基础。二、氧化和燃烧

第50页：氧化、还原的概念有机分子中加入氧或脱去氢

氧化、还原的概念有机分子中加入氧或脱去氢，氧化。有机分子中加入氢或脱去氧，还原。有机分子中加入N、X等，氧化；反之，还原

• 烷烃→醇→醛（酮）→羧酸
• 烷烃→烯烃，氧化
• 烷烃→卤代烃，氧化

第51页：§2.6 自然界的烷烃

§2.6 自然界的烷烃

§2.6自然界的烷烃(自学）

第52页：本章重点与难点

本章重点与难点

本章重点与难点1、烷烃的命名、顺序规则2、烷烃的结构（构造、构型、构象）3、烷烃的物理性质4、烷烃的卤代

第53页：第二章作业：

第二章作业：

第二章作业：2，4(a, c, e, g)，9，16