1、第二章第二章 烷烷 烃烃(Alkane)本本 章章 主主 要要 内内 容容1.烷烃的定义与同分异构现象烷烃的定义与同分异构现象2.烷烃的系统命名法烷烃的系统命名法3.烷烃的结构及构象烷烃的结构及构象(表示方法与稳定性表示方法与稳定性)4.烷烃的化学性质烷烃的化学性质(氧化、异构化、裂解、取代）氧化、异构化、裂解、取代）5.自由基的稳定性与自由基反应历程自由基的稳定性与自由基反应历程 开链烃开链烃(链烃链烃)，又叫脂肪烃。，又叫脂肪烃。包括：烷烃包括：烷烃、烯烃、烯烃、二烯烃、二烯烃、炔烃等。、炔烃等。闭链烃闭链烃(环烃环烃).包括：脂环烃和芳香烃两类。包括：脂环烃和芳香烃两类。分子中只含有分子
2、中只含有C、H两种元素的有机化合物叫两种元素的有机化合物叫 碳氢化合物，简称烃碳氢化合物，简称烃(hydrocarbon)。2.0 前言前言(一一)烃的定义烃的定义(二二)烃的分类烃的分类(1)烷烃：烷烃：分子中除分子中除C-C单键相连外，其它价键都被氢单键相连外，其它价键都被氢原子所饱和的碳氢化合物，也叫原子所饱和的碳氢化合物，也叫饱和烃饱和烃。根据含根据含C原子数目依次叫甲烷原子数目依次叫甲烷,乙烷乙烷,丙烷丙烷,丁烷丁烷.名称名称 分子式分子式 构造式构造式 构造简式构造简式CH4CH3CH3甲烷甲烷 CH4乙烷乙烷 C2H6丙烷丙烷 C3H8CH3CH2CH3丁烷丁烷 C4H10CH3
3、(CH2)2CH32.1 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(2)烷烃的通式烷烃的通式 直链烷烃分子中，直链烷烃分子中，n个个-CH2-基团（基团（亚甲基亚甲基）连）连成碳链，碳链两端再连有两个氢原子，因此直链烷烃成碳链，碳链两端再连有两个氢原子，因此直链烷烃的通式可写为的通式可写为:H-(-CH2-)n-H 或：或：CnH2n+2 (3)烷烃的构造异构烷烃的构造异构 构造异构构造异构:分子式相同分子式相同,但分子中各原子相连的方式但分子中各原子相连的方式和次序不同的化合物和次序不同的化合物,互称为构造异构体。互称为构造异构体。CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3 C
4、H3例如：例如：碳架异构碳架异构 烷烃分子从丁烷开始出现构造异构烷烃分子从丁烷开始出现构造异构.构造异构体之间构造异构体之间是不同的化合物是不同的化合物,物理性质及化学性质不同物理性质及化学性质不同.乙烷可看成甲烷上的一个乙烷可看成甲烷上的一个H被甲基被甲基-CH3取代取代.丙烷可看成乙烷上的一个丙烷可看成乙烷上的一个H被甲基被甲基-CH3取代取代.丁烷可看成丙烷上的一个丁烷可看成丙烷上的一个H被甲基被甲基-CH3 取代：取代：戊烷可看成是正丁烷和异丁烷上的一个戊烷可看成是正丁烷和异丁烷上的一个H被被-CH3取取代的产物代的产物:(正戊烷、异戊烷、新戊烷互为同分异构体正戊烷、异戊烷、新戊烷互为
5、同分异构体).随着碳原子数的增加随着碳原子数的增加,烷烃的构造异构体的数目也越多烷烃的构造异构体的数目也越多.烷烃的通式烷烃的通式 CnH2n+2,直链烷烃直链烷烃的通式可写为的通式可写为:H-(-CH2-)n-H同系物同系物在组成上相差一个或多个在组成上相差一个或多个 CH2,且结构和性且结构和性 质相似的一系列化合物称为质相似的一系列化合物称为同系列同系列.同系列中的各化同系列中的各化合物互称合物互称同系物同系物.系差系差同系列相邻的两个分子的差值同系列相邻的两个分子的差值 CH2 称为系差称为系差.（表表2-1中的化合物都是烷烃同系列中的同系物中的化合物都是烷烃同系列中的同系物）(4)同
6、系物与系差同系物与系差伯碳原子伯碳原子(第一碳原子第一碳原子),用用“1”表示；表示；仲碳原子仲碳原子(第二碳原子第二碳原子),用用“2”表示；表示；叔碳原子叔碳原子(第三碳原子第三碳原子),用用“3”表示；表示；季碳原子季碳原子(第四碳原子第四碳原子),用用“4”表示。表示。例例1：(5)烷烃中碳原子及氢原子的分类烷烃中碳原子及氢原子的分类 其中，与伯、仲、叔碳原子相连的其中，与伯、仲、叔碳原子相连的H原子分别原子分别称为伯、仲、叔称为伯、仲、叔H原子原子伯碳原子伯碳原子(第一碳原子；第一碳原子；primary)仲碳原子仲碳原子(第二碳原子；第二碳原子；secondary)叔叔碳原子碳原子(
7、第三碳原子；第三碳原子；tertiary)季碳原子季碳原子(quaternary)例例2:英文表示英文表示:烷基：烷基：烷烃去掉一个氢原子后的原子团烷烃去掉一个氢原子后的原子团.用用R-，或或CnH2n+1-表表示示 因此，烷烃也可用通式因此，烷烃也可用通式RH表示表示.伯烷基伯烷基:直链烷烃去掉一个末端氢原子后的原子团直链烷烃去掉一个末端氢原子后的原子团.用用“正正”或或n-代表代表.甲基甲基(CH3-);乙基乙基(CH3CH2-);正丙基正丙基(CH3CH2CH2-)仲烷基仲烷基:烷烃去掉一个仲氢原子所得的烷基烷烃去掉一个仲氢原子所得的烷基.用用“仲仲”或或sec-表示表示.(6)烷基的命
8、名烷基的命名CH3CH2CH-CH3仲丁基 sec-丁基叔烷基：叔烷基：烷烃烷烃去掉一个叔氢原子所得的烷基去掉一个叔氢原子所得的烷基.用用“叔叔”或或“t-”表示表示.CH3-C-CH3CH3CH3CH2C-CH3CH3CH3CH(CH2)n-CH3叔丁基叔丁基 t-丁基丁基叔戊基叔戊基 t-戊基戊基异烷基：异烷基：（n0）型的烷基。）型的烷基。用用“异异”或或“iso-”表示。表示。CH3CH3CH-CH3CH3CHCH2-CH3CH3CHCH2CH2-异丙基异丙基异丁基异丁基异戊基异戊基新戊基：新戊基：CH3-C-CH2-CH3CH3伯、仲、叔系列正、异、新系列 Me甲基；甲基；Metha
9、ne Ar芳基芳基 Et乙基；乙基；Ethane Ph苯基苯基 Pr丙基；丙基；Propane Ac乙酰基乙酰基 i-Pr异丙基；异丙基；R烷基烷基 n-Bu正丁基正丁基 Butane t-Bu叔丁基（三级丁基）叔丁基（三级丁基）常用烷基等基团的英文简写：常用烷基等基团的英文简写：normal正;isomer异;primary伯;secondary仲;tertiary叔 写出下列基团的结构式写出下列基团的结构式:a.正丁基正丁基 b.异丁基异丁基 c.仲丁基仲丁基 d.叔丁基叔丁基 直链烷烃直链烷烃:根据碳原子数命名：甲烷根据碳原子数命名：甲烷,乙烷乙烷,丙烷丙烷.支链烷支链烷烃烃:（异构体）
10、（异构体）2.2 烷烃的命名烷烃的命名一一.习惯命名法习惯命名法CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3CH3CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3-C-CH3CH3CH3正戊烷正戊烷 异戊烷异戊烷 新戊烷新戊烷正丁烷正丁烷异丁烷异丁烷 H H CH3 CH3-C-CH3 CH3-C-CH2CH3 CH3-C-CH3 CH3 CH3 CH3 异丁烷异丁烷 异戊烷异戊烷 新戊烷新戊烷 三甲基三甲基甲烷甲烷 二甲基乙基二甲基乙基甲烷甲烷 四甲基四甲基甲烷甲烷 (1)直链烷烃按碳原子数命名直链烷烃按碳原子数命名 10以内：用天干：甲乙丙丁戊己庚辛壬以内：用天干：甲乙丙丁戊己
11、庚辛壬癸癸.10以上：用中文数字：十一以上：用中文数字：十一.烷烷.二、衍生物命名法二、衍生物命名法(烷烃可看成甲烷的衍生物烷烃可看成甲烷的衍生物)三三.系统命名法系统命名法(IUPAC)第一步第一步选择主链选择主链:把构造式中把构造式中连续的最长碳链连续的最长碳链作为母体作为母体,以最长碳链以最长碳链的碳原子数目称为某烷的碳原子数目称为某烷;若最长碳链不止一条若最长碳链不止一条,选择其选择其中中含较多支链含较多支链的为主链的为主链.最长连续碳链最长连续碳链有八个碳原子有八个碳原子,该化合物母体的名称为该化合物母体的名称为辛烷辛烷例例1:(2)带有支链的烷烃的系统命名带有支链的烷烃的系统命名
12、六个碳的主链上有四个取代基六个碳的主链上有四个取代基 六个碳的主链上有两个取代基六个碳的主链上有两个取代基例例2:正确主链正确主链不正确不正确 从从最接近取代基最接近取代基的一端开始将主链碳原子用的一端开始将主链碳原子用阿拉伯数字阿拉伯数字1,2,3.编号编号.(使取代基的位次最小使取代基的位次最小)编号正确编号正确 编号不正确编号不正确第二步第二步-给带有支链的烷烃给带有支链的烷烃编号编号:第一个取代基位置相同时，从结构简单的取代基第一个取代基位置相同时，从结构简单的取代基开始编号开始编号(次序规则）：次序规则）：CH3CH2CHCH2CHCH2CH3 CH3 CH2CH3 3-3-甲基甲基
13、-5-5-乙基庚烷乙基庚烷多取代基时，编号时应使取代基位次加和值最小多取代基时，编号时应使取代基位次加和值最小（最低系列原则）：（最低系列原则）：CH3CHCH2CHCH2CH2CHCH3 CH3 CH3 CH3 2,4,7-2,4,7-三甲基辛烷三甲基辛烷11a:用阿拉伯数字在取代基名称前标明用阿拉伯数字在取代基名称前标明位次位次:2-甲基甲基.b:有不同取代基时，按有不同取代基时，按次序规则，次序规则，简单的放在前面，简单的放在前面，复杂的放在后面复杂的放在后面.c:相同的取代基合并相同的取代基合并.取代基数目用二，三取代基数目用二，三.表示表示;位次数字之间用逗号位次数字之间用逗号“,”
14、隔开隔开;位次与基名之间用位次与基名之间用 短线短线“-”相隔相隔;最后一个基名和母体名称直接相连最后一个基名和母体名称直接相连。第三步第三步-命名取代基命名取代基取代基取代基:3-甲基甲基 5-乙基乙基取代基取代基:2,5-二甲基二甲基 3,4-二乙基二乙基取代基位次取代基位次取代基名称取代基名称取代基数目取代基数目例如例如:例例1:CH2CH3CH3CHCH2CHCH2CH3 3-甲基甲基-5-乙基辛烷乙基辛烷 CH2CH2CH3 (注意编号注意编号)例例2:CH3CH2CH-CHCH2CH3 CH3-CH CHCH3 2,5-二甲基二甲基-3,4-二乙基己烷二乙基己烷 CH3 CH3 (
15、注意主链注意主链)11 CH3CH-CHCH2CHCH2CH3 CH3 CH3 CH2 CH-CH3 CH3 请同学们给出下面烷烃的系统名称请同学们给出下面烷烃的系统名称.2,3-二二甲基甲基-5-异丁基庚烷异丁基庚烷 (不是最长碳链不是最长碳链,取代基不是最多取代基不是最多)2,3-二二甲基甲基-5-乙基乙基-7-甲基辛烷甲基辛烷 (取代基未合并取代基未合并)2,6,7-三甲基三甲基-4-乙基辛烷乙基辛烷 (取代基位次和不是最小取代基位次和不是最小)5-乙基乙基-2,3,7-三甲基辛烷三甲基辛烷 (不符合次序规则不符合次序规则)2-甲基甲基-4-乙基乙基-6-异丙基辛烷异丙基辛烷 (不是最长
16、碳链不是最长碳链,取代基不是最多取代基不是最多)2,3,7-3甲基甲基-5-乙基辛烷乙基辛烷 (合并取代基未用汉字二合并取代基未用汉字二,三三,四等标示四等标示)2,3,7-三甲基三甲基-5-乙基辛烷乙基辛烷 (正确的名称正确的名称)2.3.1 甲烷的结构和甲烷的结构和sp3杂化轨道杂化轨道球棒模型球棒模型Stuart模型模型2.3 烷烃的结构烷烃的结构sp3杂化轨道杂化轨道一个一个s轨道与三个轨道与三个p轨道形成四个轨道形成四个sp3杂化轨道杂化轨道不对称性不对称性 成键电子云围绕键轴呈圆柱形对称分布成键电子云围绕键轴呈圆柱形对称分布的键均称为的键均称为 键键;以以 键相连的两个原子可以相对
17、旋键相连的两个原子可以相对旋转而不影响电子云的分布转而不影响电子云的分布;键结合牢固键结合牢固.甲烷的四个甲烷的四个C-H 键及键及 键的特点键的特点:键键乙烷分子中乙烷分子中C-CC-C 键键(C-HC-H 键用直线表示键用直线表示)2.3.2 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模型模型球棒模型球棒模型乙烷的结构乙烷的结构6个个C-H 键键1个个C-C 键键经测定，除乙烷外，其它烷烃分子的碳链并不排布在一经测定，除乙烷外，其它烷烃分子的碳链并不排布在一条直线上，而是条直线上，而是曲折曲折地排布在空间。这是烷烃碳原子的地排布在空间。这是烷烃碳原子的四面体结构所
18、决定的。如四面体结构所决定的。如丁烷丁烷的结构：的结构：烷烃分子中各原子之间都以烷烃分子中各原子之间都以键键相连接的，所以两个碳原子相连接的，所以两个碳原子可以可以围绕围绕键键轴键键轴相对旋转相对旋转，形成了不同的空间排布。在室，形成了不同的空间排布。在室温下烷烃（液态）的各种不同排布方式在不断地互相转变。温下烷烃（液态）的各种不同排布方式在不断地互相转变。球棒模型球棒模型 键线式键线式:只写出锯齿形骨架只写出锯齿形骨架,用锯齿形线的用锯齿形线的角角(120)及其及其端点端点代表碳原子代表碳原子,不写出每个碳上所连的氢原子不写出每个碳上所连的氢原子.但除碳原子外的其它原子但除碳原子外的其它原子
19、(团团)必须写出必须写出.烷烃分子结构的书写：烷烃分子结构的书写：键线式键线式(构造式与构造简式构造式与构造简式):键线式键线式构造简式构造简式系统名称系统名称2.4.1 乙烷的构象乙烷的构象(1)球棒模型球棒模型 乙烷的乙烷的交叉式交叉式构象构象(球棒模型一球棒模型一)2.4 烷烃的构象烷烃的构象 构象的概念构象的概念:分子通过单键的旋转而引起分子中分子通过单键的旋转而引起分子中各原子在空间相对位置不同各原子在空间相对位置不同(即排列方式不同即排列方式不同)的现象的现象.乙烷的乙烷的重叠式重叠式构象构象(球棒模型二球棒模型二):重叠式、交叉式重叠式、交叉式构象构象比较比较氢原子间距不同氢原子
20、间距不同(3)纽曼投影式（从键轴延长线观察）纽曼投影式（从键轴延长线观察）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(2)透视式（从斜侧面观察）透视式（从斜侧面观察）构象的构象的表示法表示法构造、构型与构象的区别构造、构型与构象的区别 构造构造（constitution）：）：组成分子的各原子间的连接顺序；组成分子的各原子间的连接顺序；构型构型（configuration）：）：一定构造的分子中，原子和基团在空间的排布；一定构造的分子中，原子和基团在空间的排布；构象构象（conformation）：）：一定构型的分子中，由于单键的旋转而导致原子和一定
21、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布。基团在空间的不同排布。构型是固定的，而构象一般是瞬间的。构型的变化构型是固定的，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。须破坏化学键，而构象的变化则不会发生键的断裂。乙烷分子各种构象的能量曲线：交叉式稳定乙烷分子各种构象的能量曲线：交叉式稳定12.6kJ/mol重叠式重叠式交叉式交叉式交叉式丁烷的结构（模型）丁烷的结构（模型）2.4.2丁烷的构象丁烷的构象键线式键线式Stuart模型模型构造式构造式丁烷的构象（看成乙烷的两个端氢被甲基取代）丁烷的构象（看成乙烷的两个端氢被甲基取代）丁烷丁烷C(2)
22、-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对位交叉式最稳定；全重叠式最不稳定对位交叉式最稳定；全重叠式最不稳定2.5 烷烃的物理性质烷烃的物理性质(1)沸点沸点（直链烷烃）（直链烷烃）直链烷烃直链烷烃 随着烷烃相对分子量的增加，分子间的随着烷烃相对分子量的增加，分子间的 作用力也增加，其沸点也相应增高。作用力也增加，其沸点也相应增高。分子间的作用力分子间的作用力【氢键和氢键和van der waals力（偶极力（偶极-偶偶极作用、色散力）极作用、色散力）】影响物质的沸点、熔点及溶解度等影响
23、物质的沸点、熔点及溶解度等物理性质。物理性质。支链烷烃：支链烷烃：烷烃的构造异构体中，分子烷烃的构造异构体中，分子 的支链越多，则沸点越低的支链越多，则沸点越低。同数碳原子同数碳原子的构造异构体中的构造异构体中支链增多，则单分支链增多，则单分子趋向球形，使分子间不能像正烷烃那样接近，分子间子趋向球形，使分子间不能像正烷烃那样接近，分子间作用力也就减弱，所以在较低的温度下，就可以克服分作用力也就减弱，所以在较低的温度下，就可以克服分子间引力而沸腾。子间引力而沸腾。例如：例如：正丁烷的沸点：正丁烷的沸点：-0.5 异异丁烷的沸点：丁烷的沸点：-11.7 烷烃的熔点基本上随分子量的增加而增加。（奇数
24、和偶数碳）烷烃的熔点基本上随分子量的增加而增加。（奇数和偶数碳）烷烃的熔点变化：是因为晶体分子间的作用力不仅取决于分烷烃的熔点变化：是因为晶体分子间的作用力不仅取决于分 子的大小，也取决于他们在晶格中的排列：子的大小，也取决于他们在晶格中的排列：分子的分子的对称性对称性增加，增加，它们在晶格中的排列越紧密，熔点也越高。它们在晶格中的排列越紧密，熔点也越高。(正戊烷正戊烷-129.8 ；异戊烷；异戊烷-159.9；新戊烷；新戊烷-16.8)直链烷烃的熔点与分子中所含碳原子数目的关系直链烷烃的熔点与分子中所含碳原子数目的关系(2)熔点熔点(3)相对密度相对密度:随着相对分子量的增加而有所增加随着相
25、对分子量的增加而有所增加,最后接近最后接近0.8左右左右.分子间的作用力随着分子质量的增加而增加，分子间的作用力随着分子质量的增加而增加，使分子间的距离相对地减少的缘故。使分子间的距离相对地减少的缘故。(4)溶解度溶解度:烷烃不溶于水，而易溶于四氯化碳等有机溶烷烃不溶于水，而易溶于四氯化碳等有机溶剂剂结构相似者相溶结构相似者相溶(相似相溶原理：烃基与官能团相似相溶原理：烃基与官能团).正丁醇（正丁醇（CH3CH2CH2CH2OH)的沸点（的沸点（117.3）比其同分）比其同分异构体异构体-乙醚乙醚(CH3CH2OCH2CH3)的沸点（的沸点（34.5）高很多，）高很多，但它们在水中的溶解度几乎
26、相同但它们在水中的溶解度几乎相同(8g/100mL).为什么？为什么？（兰州大学试题）（兰州大学试题）烷烃为不活泼有机物。烷烃为不活泼有机物。在空气中燃烧在空气中燃烧,放热放热:CH4+2O2 CO2+2H2O =-881kJ/mol CH3CH3+7O2 4CO2+6H2O =-1538kJ/mol CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3-CH-CH3 20%80%AlBr3+HBr,272.6 烷烃的化学性质烷烃的化学性质2.6.1 氧化反应氧化反应2.6.2 异构化反应异构化反应放热放热裂化裂化高温下烷烃分子发生裂解产生小分子的过程高温下烷烃分子发生裂解产生小分子的过程.CH3CH2C
27、H2CH3混合物混合物(较低级的较低级的烯，烷，烯，烷，H2)热裂化反应热裂化反应在在5MPa及及500600下进行的裂化反应下进行的裂化反应.催化裂化催化裂化在催化剂存在下的裂化在催化剂存在下的裂化.碳链断裂的同时碳链断裂的同时 伴有异构化，环化，脱氢等反应，生成伴有异构化，环化，脱氢等反应，生成 含支链的烷烃，烯烃和芳香烃等。含支链的烷烃，烯烃和芳香烃等。裂解裂解在更高温度下（在更高温度下（700）进行深度裂化得到）进行深度裂化得到 更多低级烯烃（乙烯，丙烯，丁烯等）。更多低级烯烃（乙烯，丙烯，丁烯等）。2.6.3 裂化反应裂化反应炼油厂（石化公司）的主体工作炼油厂（石化公司）的主体工作
28、CH4+Cl2 CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4(2)其它烷烃的氯代反应其它烷烃的氯代反应 Cl CH3CH2CH3 CH3CH2CH2Cl +CH3CHCH3 正丙基氯正丙基氯43%异丙基氯异丙基氯57%设设:伯氢原子伯氢原子活泼性为活泼性为1,仲氢原子仲氢原子相对活泼性为相对活泼性为x:57/43=2x/6 x=4Cl2 光光25,CCl4丙烷氯代反应丙烷氯代反应:伯伯,仲仲,叔氢原子的反应活性叔氢原子的反应活性2.6.4 取代反应取代反应(1)甲烷的氯代反应甲烷的氯代反应(自由基取代自由基取代)CH3 CH3 CH3CH3CH +Cl2 CH3-C-Cl +CH3-CH C
29、H3 CH3 CH2Cl 叔丁基氯叔丁基氯36%异丁基氯异丁基氯64%设设y为叔氢原子为叔氢原子的相对活泼性的相对活泼性则则:36/64=y/9 y=5.06则在则在室温下室温下伯伯,仲仲,叔氢原子的反应活性为叔氢原子的反应活性为1:4:5.异丁烷氯代反应异丁烷氯代反应:烷烃氯化产物复杂，一般不用氯代来制备卤代烃烷烃氯化产物复杂，一般不用氯代来制备卤代烃.光光127 CH3 CH3 CH3CH3-CH CH3+Br2 CH3-C-Br +CH3-CHCH2Br CH3 99%(3)烷烃与其它卤素的取代反应烷烃与其它卤素的取代反应伯伯,仲仲,叔氢原子的反应活性叔氢原子的反应活性:1:82:160
30、0.溴更具有选择性溴更具有选择性.产物单一，可用溴代产物单一，可用溴代来制备卤代烃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CH3CH2CH3Br2光光CH3CHCH3BrCH3Br2光光CH3Br为什么以下反应得到如下的主要产物？为什么以下反应得到如下的主要产物？例题例题1例题例题2Why?Cl Cl+能量能量 Cl+Cl(氯自由基氯自由基)Cl+H CH3 HCl+CH3 (甲基自由基甲基自由基)CH3+Cl2 CH3Cl+Cl .Cl+Cl Cl2 CH3+CH3 CH3CH3 Cl+CH3 C
31、H3Cl .链的引发：链的引发：链增长链增长:链终止链终止:2.7 甲烷氯代反应历程（自由基反应）甲烷氯代反应历程（自由基反应）反应热反应热反应物与产物之间的能量差反应物与产物之间的能量差(H)。H为负值表示放热。用键离解能估算。为负值表示放热。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说明说明:比较比较反应热反应热,溴代反应比氯代反应慢溴代反应比
32、氯代反应慢.反应热、活化能和过渡态反应热、活化能和过渡态2.8 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 链引发：链引发：Cl-Cl 2Cl 243 H=+243 kJ/mol 链增长：链增长：Cl+H-CH3 H-Cl+CH3 435 431 H=+4 kJ/mol E活化活化=17 kJ/mol CH3+Cl-Cl CH3-Cl+Cl 243 349 H=-106 kJ/mol E活化活化=4 kJ/mol活化能活化能-过渡态与反应物之间的能量差是形成过渡态过渡态与反应物之间的能量差是形成过渡态 所必须的最低能量所必须的最低能量,也是使该反应进行所需的也是使该反应进行所需的 最
33、低能量最低能量,叫活化能叫活化能.过渡态：过渡态：只有能量较高的反应物粒子发生有效碰撞只有能量较高的反应物粒子发生有效碰撞 （形成过渡态）时，才能克服粒子间的范德华（形成过渡态）时，才能克服粒子间的范德华 斥力发生反应斥力发生反应.本步本步反应的能量变化反应的能量变化过渡态过渡态 H=4 kI/mol；吸热步骤吸热步骤-速度慢速度慢CH3+Cl-Cl CH3ClCl CH3-Cl+Cl H=-106 kI/mol能量变化能量变化110 kJ/mol放热步骤放热步骤-速度较快速度较快总总：Cl+H-CH3 CH3-Cl+Cl 能量变能量变化化E活化=17kJ/molH1=4kJ/molH2=-1
34、06kJ/molE活化=4kJ/mol X2 2X (光或热光或热)X+RH HX+R R+X2 RX+X .X +X X2 R+X RX R +R R-R链引发：链引发：链增长链增长:链终止链终止:2.9 一般烷烃的卤代反应历程一般烷烃的卤代反应历程 从丙烷开始，一氯代产物就不止一种，从丙烷开始，一氯代产物就不止一种，氯自由基可以氯自由基可以分别夺取伯、仲、叔氢原子，形成伯、仲、叔烷基自由分别夺取伯、仲、叔氢原子，形成伯、仲、叔烷基自由基，进一步可生成不同的一氯代产物基，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:
35、CH3-H CH3 +H D=435kJ/mol CH3CH2CH2-H CH3CH2CH2 +H D=410kJ/mol CH3-CH-H CH3-CH +H D=395kJ/mol CH3 CH3 CH3 CH3 CH3-C-H CH3-C +H D=380kJ/mol CH3 CH3 2.10 烷基自由基的稳定性烷基自由基的稳定性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:CH3 1 R 2 R 3 R 伯烷基自由基伯烷基自由基 仲烷基自由基仲烷基自由基 叔烷基自由基叔烷基自由基 3 R 2 R 1 R CH3 -越稳定的自由基越易生成（需
36、要能量低）越稳定的自由基越易生成（需要能量低）.(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:Page 40:exercise 14?石油炼制产品组成及组份用途表石油炼制产品组成及组份用途表产品组份沸程用途 产品组份沸程用途石油气石油气C1-C4 350制药制药涂料涂料溶剂油溶剂油C9-C11150200溶剂溶剂石蜡石蜡C20-C24日化日化航空航空煤油煤油C10-C15145245燃料燃料重油重油锅炉锅炉燃料燃料煤煤 油油C11-C16160310燃料燃料沥青沥青材料材料2.11 烷烃的天
37、然来源与应用烷烃的天然来源与应用(1)石油石油(分馏产物，包括烷烃、环烷烃和少量芳烃）分馏产物，包括烷烃、环烷烃和少量芳烃）(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-60%70%甲烷及少量其它低级烷烃甲烷及少量其它低级烷烃。(3)油田气油田气-低级烷烃，如甲、乙、丙、丁、戊烷等低级烷烃，如甲、乙、丙、丁、戊烷等;(4)煤层气，沼气煤层气，沼气-甲烷等甲烷等;(5)甲烷冰甲烷冰【可燃冰；可燃冰；甲烷气水包合物（Methane clathrate）】21世纪是海洋的世纪。世纪是海洋的世纪。迄今为止已探明的海底“可燃冰”储量相当于全球传统化石能源（煤、石
38、油、天然气、油页岩等）储量的两倍以上。科学家估计，海底“可燃冰”的储量至少够人类使用1000年。应用实例应用实例2：N-十二烷基吡咯烷酮十二烷基吡咯烷酮 1.名称：N-十二烷基吡咯烷酮2.分子式：C16H31NO CAS 2687-96-93.结构式：4.性状：无色透明液体5.用途：高效、安全、无毒皮肤渗透剂、促进剂，表面活性剂、有机合成溶剂。用于医药、兽药、农药、化妆品等。-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3利用长链烷基利用长链烷基的亲脂性的亲脂性本章小结烷烃的通式烷烃的通式CnH2n+2,烷基的结构及表示法烷基的结构及表示法.同分异构同分异构,构造异构构造异构,立体异构的区别及联系立体异构的区别及联系.烷烃的命名烷烃的命名(习惯命名法习惯命名法、系统命名法系统命名法).烷烃的结构烷烃的结构(甲烷的四面体构型甲烷的四面体构型;乙烷及丁烷乙烷及丁烷的构象的构象;透视式与投影式透视式与投影式)烷烃的化学性质烷烃的化学性质(氧化氧化,异构化异构化,裂解裂解,卤代卤代).过渡态理论过渡态理论(活化能与反应热活化能与反应热);自由基取代反自由基取代反应历程应历程(链引发链引发、链增长链增长、链终止链终止);烷基自由烷基自由基的稳定性与伯仲叔氢的反应活性基的稳定性与伯仲叔氢的反应活性.
