有机化学第02章烷烃.ppt

第二章第二章 烷烃烷烃主要内容主要内容主要内容主要内容uu 烷烃的结构，同分异构体烷烃的结构，同分异构体烷烃的结构，同分异构体烷烃的结构，同分异构体uu 烷烃的命名（普通命名法，烷烃的命名（普通命名法，烷烃的命名（普通命名法，烷烃的命名（普通命名法，IUPACIUPAC命名法）命名法）命名法）命名法）uu 构象和构象异构体，构象式的表示法构象和构象异构体，构象式的表示法构象和构象异构体，构象式的表示法构象和构象异构体，构象式的表示法uu 烷烃的性质：自由基取代反应烷烃的性质：自由基取代反应烷烃的性质：自由基取代反应烷烃的性质：自由基取代反应uu 自由基取代反应机理自由基取代反应机理自由基取代反应机理自由基取代反应机理uu 烷烃的制备烷烃的制备烷烃的制备烷烃的制备一一一一.烷烷烷烷 烃烃烃烃（Alkanes,ParaffinsAlkanes,Paraffins）碳氢化合物碳氢化合物碳氢化合物碳氢化合物烃烃烃烃 （hydrohydrocarboncarbons s）完全完全完全完全烷烷烷烷饱和饱和饱和饱和烃类烃类（烷烃、烯烃、炔烃、芳烃）（烷烃、烯烃、炔烃、芳烃）同系列：同系列：同系列：同系列：有相同通式、结有相同通式、结有相同通式、结有相同通式、结构上相差一定的构上相差一定的构上相差一定的构上相差一定的“原子团原子团原子团原子团”的一的一的一的一系列化合物。系列化合物。系列化合物。系列化合物。同系物：同系物：同系物：同系物：同系列中的化合同系列中的化合同系列中的化合同系列中的化合物为同系物。物为同系物。物为同系物。物为同系物。l l 烷烃的通式烷烃的通式烷烃的通式烷烃的通式：C Cn nH H2n+22n+2 （例：例：例：例：CHCH4 4,C,C2 2H H6 6,C,C3 3H H8 8,C,C4 4H H1010,）同系列同系列同系列同系列（同系物（同系物（同系物（同系物,Homologs,Homologs）l l 烷烃的结构烷烃的结构烷烃的结构烷烃的结构Space FillingModelBall and Stick ModelC:C:sp sp3 3 杂化，成杂化，成杂化，成杂化，成 键键键键l l 同分异构现象和同分异构体（碳架异构体）同分异构现象和同分异构体（碳架异构体）同分异构现象和同分异构体（碳架异构体）同分异构现象和同分异构体（碳架异构体）（CONSTITUTIONAL ISOMERSCONSTITUTIONAL ISOMERS，STRUCTURAL ISOMERS STRUCTURAL ISOMERS）同分异构体同分异构体同分异构体同分异构体 具有相同的分子式，但原子的连接顺序不同的分子具有相同的分子式，但原子的连接顺序不同的分子具有相同的分子式，但原子的连接顺序不同的分子具有相同的分子式，但原子的连接顺序不同的分子CHCH4 4C C2 2H H6 6C C3 3H H8 8无异构体无异构体无异构体无异构体 C1C3C1C3烷烃无异构现象烷烃无异构现象烷烃无异构现象烷烃无异构现象 C4 C4 以上烷烃出现同分异构现象以上烷烃出现同分异构现象以上烷烃出现同分异构现象以上烷烃出现同分异构现象C4H10C5H12C6H14C20H42366,319同分异构体数同分异构体数同分异构体数同分异构体数235l l 碳原子的四种类型碳原子的四种类型碳原子的四种类型碳原子的四种类型1 1 C C（伯碳，一级碳）（伯碳，一级碳）（伯碳，一级碳）（伯碳，一级碳）primary carbonprimary carbon2 2 C C（仲碳，二级碳）（仲碳，二级碳）（仲碳，二级碳）（仲碳，二级碳）secondary carbonsecondary carbontertiary carbontertiary carbon3 3 C C （叔碳，三级碳）（叔碳，三级碳）（叔碳，三级碳）（叔碳，三级碳）4 4 C C （季碳，四级碳）（季碳，四级碳）（季碳，四级碳）（季碳，四级碳）quaternary carbonquaternary carbon1 1 H H（伯氢）（伯氢）（伯氢）（伯氢）2 2 H H（仲氢）（仲氢）（仲氢）（仲氢）3 3 H H（叔氢）（叔氢）（叔氢）（叔氢）二种类型二种类型二种类型二种类型 2 2 C C 二种类型二种类型二种类型二种类型 1 1 C C 二种类型二种类型二种类型二种类型 1 1 C C 分析下列化合物所含碳原子种类分析下列化合物所含碳原子种类分析下列化合物所含碳原子种类分析下列化合物所含碳原子种类 碳原子种类的碳原子种类的碳原子种类的碳原子种类的扩展扩展扩展扩展1 1 自由基自由基自由基自由基（伯自由基）（伯自由基）（伯自由基）（伯自由基）2 2 自由基自由基自由基自由基（仲自由基）（仲自由基）（仲自由基）（仲自由基）3 3 自由基自由基自由基自由基（叔自由基）（叔自由基）（叔自由基）（叔自由基）1 1 碳负离子碳负离子碳负离子碳负离子（伯碳负离子）（伯碳负离子）（伯碳负离子）（伯碳负离子）3 3 碳正离子碳正离子碳正离子碳正离子（叔碳正离子）（叔碳正离子）（叔碳正离子）（叔碳正离子）n n 普通命名法普通命名法普通命名法普通命名法 用于简单化合物的命名用于简单化合物的命名用于简单化合物的命名用于简单化合物的命名n n IUPACIUPAC命名法（系统命名法）命名法（系统命名法）命名法（系统命名法）命名法（系统命名法）（IUPACIUPAC:国际纯粹与应用化学联合会，国际纯粹与应用化学联合会，国际纯粹与应用化学联合会，国际纯粹与应用化学联合会，I Internationalnternational U Unionnion ofof P Pureure andand A Appliedpplied C Chemistryhemistry）二二二二.烷烃的命名烷烃的命名烷烃的命名烷烃的命名基础：基础：基础：基础：普通命名法普通命名法普通命名法普通命名法1.1.普通命名法普通命名法普通命名法普通命名法中文名中文名中文名中文名英文名英文名英文名英文名甲甲甲甲烷烷烷烷乙乙乙乙烷烷烷烷丙丙丙丙烷烷烷烷methmethaneaneethethaneaneproppropaneane 碳原子碳原子碳原子碳原子数目数目数目数目 +烷烷烷烷 英文命名用词尾英文命名用词尾英文命名用词尾英文命名用词尾-aneane表示烷烃表示烷烃表示烷烃表示烷烃 碳原子数为碳原子数为碳原子数为碳原子数为110110用用用用天干天干天干天干（甲、乙、丙、（甲、乙、丙、（甲、乙、丙、（甲、乙、丙、壬、壬、壬、壬、癸）癸）癸）癸）表示表示表示表示C1C2C3 异构词头用词头异构词头用词头异构词头用词头异构词头用词头“正正正正”、“异异异异”和和和和“新新新新”等区分等区分等区分等区分 相应的英文词头为相应的英文词头为相应的英文词头为相应的英文词头为 n n-(normal)(normal)、isoiso和和和和neoneo（注意不加注意不加注意不加注意不加“-”）中文名中文名中文名中文名英文名英文名英文名英文名正正正正丁烷丁烷丁烷丁烷异异异异丁烷丁烷丁烷丁烷正正正正戊烷戊烷戊烷戊烷异异异异戊烷戊烷戊烷戊烷新新新新戊烷戊烷戊烷戊烷n n-butbutaneaneisoisobutbutaneanen n-pentpentaneaneisoisopentpentaneaneneoneopentpentaneaneC4C5C6正正正正己烷己烷己烷己烷异异异异己烷己烷己烷己烷新新新新己烷己烷己烷己烷n n-hex-hexaneaneisoisohexhexaneaneneoneohexhexaneane中文名中文名中文名中文名英文名英文名英文名英文名如何命名？如何命名？如何命名？如何命名？正正正正庚庚庚庚烷烷烷烷正正正正辛辛辛辛烷烷烷烷正正正正壬壬壬壬烷烷烷烷正正正正癸癸癸癸烷烷烷烷正正正正十一十一十一十一烷烷烷烷正正正正十二十二十二十二烷烷烷烷正正正正十三十三十三十三烷烷烷烷正正正正二十二十二十二十烷烷烷烷n-heptn-heptaneanen-octn-octaneanen-nonn-nonaneanen-decn-decaneanen-undecn-undecaneanen-dodecn-dodecaneanen-tridecn-tridecaneanen-eicosn-eicosaneane碳原子数为碳原子数为碳原子数为碳原子数为1010以上时用以上时用以上时用以上时用大写数字大写数字大写数字大写数字表示表示表示表示C7C8C9C10C11C12C13C20中文名中文名中文名中文名英文名英文名英文名英文名2.2.IUPACIUPAC命名法（系统命名法）命名法（系统命名法）命名法（系统命名法）命名法（系统命名法）基本方法：基本方法：基本方法：基本方法：选定一条最长链作为选定一条最长链作为选定一条最长链作为选定一条最长链作为主链主链主链主链（以（以（以（以普通命名法普通命名法普通命名法普通命名法命名）命名）命名）命名）其它支链作为主链上的其它支链作为主链上的其它支链作为主链上的其它支链作为主链上的取代基取代基取代基取代基。普通命名法：普通命名法：普通命名法：普通命名法：异丁烷异丁烷异丁烷异丁烷IUPAC命名法：命名法：2-甲基甲基丙烷丙烷l l 取代基（烷基）取代基（烷基）取代基（烷基）取代基（烷基）：烷烃：烷烃：烷烃：烷烃去掉一个氢原子去掉一个氢原子去掉一个氢原子去掉一个氢原子后留下的原子团后留下的原子团后留下的原子团后留下的原子团烷烃烷烃烷烃烷烃烷基烷基烷基烷基l l 一些常见的烷基一些常见的烷基一些常见的烷基一些常见的烷基l l 主链的选择主链的选择主链的选择主链的选择和取代基位置编号和取代基位置编号和取代基位置编号和取代基位置编号最长链为主链最长链为主链取代基编号数最小取代基编号数最小取代基最多的链为主链取代基最多的链为主链小基团排在前面（英文小基团排在前面（英文以字母顺序排列）以字母顺序排列）不同基团编号相不同基团编号相同时，同时，使小取代基使小取代基编号最小编号最小相同取代基合并用相同取代基合并用大写大写数字表示（数字表示（英文英文表示基团数目用词头表示基团数目用词头 di,tri,tetra,penta,hexa 表示）表示）用用“,”隔开隔开l l 含支链的取代基的命名含支链的取代基的命名含支链的取代基的命名含支链的取代基的命名仲丁基仲丁基仲丁基仲丁基2 2-丁基丁基丁基丁基1 1-甲基丙基甲基丙基甲基丙基甲基丙基 2,72,7-二甲基二甲基二甲基二甲基-4 4-仲丁基仲丁基仲丁基仲丁基辛烷辛烷辛烷辛烷 2,72,7-二甲基二甲基二甲基二甲基-4 4-(2(2-丁基丁基丁基丁基)辛烷辛烷辛烷辛烷2,72,7-二甲基二甲基二甲基二甲基-4 4-(1(1-甲基丙基甲基丙基甲基丙基甲基丙基)辛烷辛烷辛烷辛烷这样选取主链及这样选取主链及编号是否合适？编号是否合适？三三.构象构象(comformation)和构象异构体和构象异构体 C CC C单键是可以旋转的单键是可以旋转的单键是可以旋转的单键是可以旋转的 单键的单键的单键的单键的旋转旋转旋转旋转使分子中的使分子中的使分子中的使分子中的原子或基团原子或基团原子或基团原子或基团在在在在空间空间空间空间产生不同的排列产生不同的排列产生不同的排列产生不同的排列（构象）（构象）（构象）（构象）不同的构象之间为构象异构关系（一类立体异构现象）不同的构象之间为构象异构关系（一类立体异构现象）不同的构象之间为构象异构关系（一类立体异构现象）不同的构象之间为构象异构关系（一类立体异构现象）乙烷的两种构象乙烷的两种构象l l 描述立体结构的几种方式描述立体结构的几种方式描述立体结构的几种方式描述立体结构的几种方式伞形式伞形式伞形式伞形式锯架式锯架式锯架式锯架式NewmanNewman投影式投影式投影式投影式键电子云排斥，键电子云排斥，键电子云排斥，键电子云排斥，von der waals排斥力，排斥力，内能较高内能较高内能较高内能较高（最不稳定）（最不稳定）（最不稳定）（最不稳定）1.1.乙烷的构象乙烷的构象乙烷的构象乙烷的构象交叉式构象交叉式构象交叉式构象交叉式构象扭曲式构象扭曲式构象扭曲式构象扭曲式构象重叠式构象重叠式构象重叠式构象重叠式构象staggeredstaggeredconformerconformerskewedskewedconformerconformereclipsedeclipsedconformerconformer原子间距离最远原子间距离最远原子间距离最远原子间距离最远内能较低内能较低内能较低内能较低（最稳定）（最稳定）（最稳定）（最稳定）（有无数个）（有无数个）（有无数个）（有无数个）小于两个小于两个H 的的von der waals 半半径（径（1.2）之和，）之和，有排斥力有排斥力l l 乙烷构象转换与势能关系图乙烷构象转换与势能关系图乙烷构象转换与势能关系图乙烷构象转换与势能关系图旋转中须克服能垒旋转中须克服能垒扭转张力扭转张力 电子云排斥电子云排斥 相邻相邻两两H间的间的von der waals排排斥力斥力一般情况下一般情况下(T-250oC):单个乙烷分子：绝大部分时间单个乙烷分子：绝大部分时间在稳定构象式上。在稳定构象式上。一群乙烷分子：某一时刻，绝一群乙烷分子：某一时刻，绝大多数分子在稳定的构象式上。大多数分子在稳定的构象式上。2.2.丁烷的构象丁烷的构象丁烷的构象丁烷的构象交叉式（交叉式（交叉式（交叉式（antianti）（反交叉式）（反交叉式）（反交叉式）（反交叉式）部分重叠式部分重叠式部分重叠式部分重叠式邻位交叉式邻位交叉式邻位交叉式邻位交叉式（gauchegauche）全重叠式全重叠式全重叠式全重叠式邻位交叉式邻位交叉式邻位交叉式邻位交叉式（gauchegauche）甲基间距离甲基间距离最远最远(最稳定最稳定)较不稳定较不稳定较稳定较稳定甲基间距离最近甲基间距离最近（最不稳定）（最不稳定）l l 丁烷构象转换与势能关系图丁烷构象转换与势能关系图丁烷构象转换与势能关系图丁烷构象转换与势能关系图3.3.其它烷烃的构象其它烷烃的构象其它烷烃的构象其它烷烃的构象规律规律:大基团总是大基团总是占据反是对位交叉占据反是对位交叉最稳定最稳定最不稳定最不稳定立体异构体：立体异构体：立体异构体：立体异构体：由原子或基团在由原子或基团在由原子或基团在由原子或基团在空间空间空间空间的排列（或连接）方式不同所产生的的排列（或连接）方式不同所产生的的排列（或连接）方式不同所产生的的排列（或连接）方式不同所产生的异构体（包括异构体（包括异构体（包括异构体（包括构型异构体构型异构体构型异构体构型异构体和和和和构象异构体构象异构体构象异构体构象异构体）n n 立体异构体、立体异构体、立体异构体、立体异构体、构型异构体与构象异构体构型异构体与构象异构体构型异构体与构象异构体构型异构体与构象异构体构型异构体构型异构体构型异构体构型异构体 不可转换不可转换不可转换不可转换 理论上可分离理论上可分离理论上可分离理论上可分离构象异构体构象异构体构象异构体构象异构体 可通过单键旋转转换可通过单键旋转转换可通过单键旋转转换可通过单键旋转转换 一般无法分离一般无法分离一般无法分离一般无法分离l l 化合物性质的两个方面化合物性质的两个方面化合物性质的两个方面化合物性质的两个方面物理性质物理性质物理性质物理性质 物态：物态：物态：物态：气体？气体？气体？气体？液体液体液体液体？固体？固体？固体？固体？沸点（沸点（沸点（沸点（b.p.b.p.）熔点（熔点（熔点（熔点（m.p.m.p.）密度（比重）密度（比重）密度（比重）密度（比重）溶解度：溶解度：溶解度：溶解度：水中溶解度？水中溶解度？水中溶解度？水中溶解度？有机溶剂中？有机溶剂中？有机溶剂中？有机溶剂中？折光率折光率折光率折光率 化学性质：化学性质：化学性质：化学性质：有机化学反应有机化学反应有机化学反应有机化学反应（本课程的重点）（本课程的重点）（本课程的重点）（本课程的重点）C C H H电负性电负性电负性电负性 2.5 2.5 l l 烷烃的结构烷烃的结构烷烃的结构烷烃的结构 1 1烷烃的化学性质烷烃的化学性质烷烃的化学性质烷烃的化学性质l l 一般情况下烷烃化学性质一般情况下烷烃化学性质一般情况下烷烃化学性质一般情况下烷烃化学性质不活泼、耐酸碱、耐氧化与还原不活泼、耐酸碱、耐氧化与还原不活泼、耐酸碱、耐氧化与还原不活泼、耐酸碱、耐氧化与还原（常（常（常（常用作低极性溶剂，如正己烷、正戊烷、石油醚等）用作低极性溶剂，如正己烷、正戊烷、石油醚等）用作低极性溶剂，如正己烷、正戊烷、石油醚等）用作低极性溶剂，如正己烷、正戊烷、石油醚等）l l 烷烃可与卤素发生烷烃可与卤素发生烷烃可与卤素发生烷烃可与卤素发生自由基取代反应自由基取代反应自由基取代反应自由基取代反应（烷烃的重要反应）（烷烃的重要反应）（烷烃的重要反应）（烷烃的重要反应）spsp3 3 杂化杂化杂化杂化已饱和已饱和已饱和已饱和不能加成不能加成不能加成不能加成低极性共价键低极性共价键低极性共价键低极性共价键H H 酸性小酸性小酸性小酸性小不易被置换不易被置换不易被置换不易被置换1.1.甲烷的卤代反应甲烷的卤代反应甲烷的卤代反应甲烷的卤代反应 （氯代氯代氯代氯代和和和和溴代溴代溴代溴代反应）反应）反应）反应）l l 甲烷的氯代反应甲烷的氯代反应甲烷的氯代反应甲烷的氯代反应反应特点反应特点反应特点反应特点:(1)(1)(1)(1)反应需光照或加热。反应需光照或加热。反应需光照或加热。反应需光照或加热。(2)(2)(2)(2)光照时吸收一个光子可产生几千个氯甲烷（反应有引发过程）。光照时吸收一个光子可产生几千个氯甲烷（反应有引发过程）。光照时吸收一个光子可产生几千个氯甲烷（反应有引发过程）。光照时吸收一个光子可产生几千个氯甲烷（反应有引发过程）。(3)(3)(3)(3)有有有有OO2 2存在时反应延迟，过后正常。延迟时间与存在时反应延迟，过后正常。延迟时间与存在时反应延迟，过后正常。延迟时间与存在时反应延迟，过后正常。延迟时间与OO2 2量有关。量有关。量有关。量有关。l l 甲烷与其它卤素的反应甲烷与其它卤素的反应甲烷与其它卤素的反应甲烷与其它卤素的反应反应速率反应速率反应速率反应速率:F F2 2 Cl Cl2 2 Br Br2 2 I I2 2 （不反应）（不反应）（不反应）（不反应）F F2 2 ：反应过分剧烈、较难控制反应过分剧烈、较难控制反应过分剧烈、较难控制反应过分剧烈、较难控制ClCl2 2 ：正常（常温下可发生反应）：正常（常温下可发生反应）：正常（常温下可发生反应）：正常（常温下可发生反应）BrBr2 2 ：稍慢（加热下可发生反应）：稍慢（加热下可发生反应）：稍慢（加热下可发生反应）：稍慢（加热下可发生反应）I I2 2 ：不反应。即使反应不反应。即使反应不反应。即使反应不反应。即使反应,其逆反应易进行其逆反应易进行其逆反应易进行其逆反应易进行主要讨论的内容主要讨论的内容2.2.甲烷的卤代反应机理（反应机制，反应历程）甲烷的卤代反应机理（反应机制，反应历程）甲烷的卤代反应机理（反应机制，反应历程）甲烷的卤代反应机理（反应机制，反应历程）（Reaction Reaction MachanismMachanism）什么是反应机理：什么是反应机理：什么是反应机理：什么是反应机理：反应机理是对反应过程的详细描述，应解释以下问题：反应机理是对反应过程的详细描述，应解释以下问题：反应机理是对反应过程的详细描述，应解释以下问题：反应机理是对反应过程的详细描述，应解释以下问题：l 反应条件起什么作用？反应条件起什么作用？反应条件起什么作用？反应条件起什么作用？l l 决速步骤是哪一步？决速步骤是哪一步？决速步骤是哪一步？决速步骤是哪一步？l l 副产物是如何生成的？副产物是如何生成的？副产物是如何生成的？副产物是如何生成的？l 反应是如何开始的？反应是如何开始的？反应是如何开始的？反应是如何开始的？l l 产物生成的合理途径？产物生成的合理途径？产物生成的合理途径？产物生成的合理途径？l l 经过了什么中间体？经过了什么中间体？经过了什么中间体？经过了什么中间体？研究反应机理的意义：研究反应机理的意义：研究反应机理的意义：研究反应机理的意义：l l 了解影响反应的各种因素，最大限度地提高反应的产率。了解影响反应的各种因素，最大限度地提高反应的产率。了解影响反应的各种因素，最大限度地提高反应的产率。了解影响反应的各种因素，最大限度地提高反应的产率。l l 发现反应的一些规律，指导研究的深入。发现反应的一些规律，指导研究的深入。发现反应的一些规律，指导研究的深入。发现反应的一些规律，指导研究的深入。n n 甲烷的卤代机理甲烷的卤代机理甲烷的卤代机理甲烷的卤代机理 自由基取代机理自由基取代机理自由基取代机理自由基取代机理机理需要解释的几个主要问题：机理需要解释的几个主要问题：机理需要解释的几个主要问题：机理需要解释的几个主要问题：光或加热的作用光或加热的作用光或加热的作用光或加热的作用反应的反应的反应的反应的链现象链现象链现象链现象（为何光照时，吸收一个光子可产生几千个（为何光照时，吸收一个光子可产生几千个（为何光照时，吸收一个光子可产生几千个（为何光照时，吸收一个光子可产生几千个 CHCH3 3X X？）？）？）？）反应速率：反应速率：反应速率：反应速率：氯代氯代氯代氯代 溴代溴代溴代溴代产物产物产物产物CHCH3 3X X和和和和HXHX生成的合理途径生成的合理途径生成的合理途径生成的合理途径l l 甲烷的甲烷的甲烷的甲烷的氯代氯代氯代氯代反应过程分析反应过程分析反应过程分析反应过程分析接下页接下页接下页接下页氯自由基氯自由基甲基自由基甲基自由基重重重重 复复复复接上页接上页接上页接上页接上页接上页接上页接上页自由基完全消失，自由基完全消失，自由基完全消失，自由基完全消失，反应终止反应终止反应终止反应终止l l 甲烷的甲烷的甲烷的甲烷的氯代氯代氯代氯代反应机理的表达反应机理的表达反应机理的表达反应机理的表达自由基型自由基型自由基型自由基型链反应（链反应（链反应（链反应（chain reactionchain reaction）自由基自由基自由基自由基中间体中间体中间体中间体l l 甲烷的甲烷的甲烷的甲烷的溴代溴代溴代溴代反应机理反应机理反应机理反应机理l l 甲烷卤代机理的循环表达式甲烷卤代机理的循环表达式甲烷卤代机理的循环表达式甲烷卤代机理的循环表达式循环循环循环循环引发引发引发引发产物产物产物产物产物产物产物产物自由基自由基自由基自由基中间体中间体中间体中间体机理应解释机理应解释的实验现象的实验现象 产物的生成产物的生成产物的生成产物的生成 光或加热的作用光或加热的作用光或加热的作用光或加热的作用 链现象链现象链现象链现象甲基自由甲基自由基的结构基的结构hv orX2CH4D DCH3XXX2CH3XHl l 机理的决速步骤机理的决速步骤机理的决速步骤机理的决速步骤（以氯代为例）（以氯代为例）（以氯代为例）（以氯代为例）D D D DH H(反应热反应热反应热反应热)+7.5 kJ/mol吸热吸热112.9 kJ/mol放热放热决速步骤决速步骤决速步骤决速步骤l l 甲烷氯代的势能变化图甲烷氯代的势能变化图甲烷氯代的势能变化图甲烷氯代的势能变化图过渡态过渡态过渡态过渡态:势能最高势能最高处的原子排列，处的原子排列，Ea：活化能活化能（activation energy）；）；D DH:反应热反应热n n 过渡态过渡态过渡态过渡态(Transition State)理论理论理论理论在化学反应中，反应物相互接近，总是先达到一势能最高点在化学反应中，反应物相互接近，总是先达到一势能最高点在化学反应中，反应物相互接近，总是先达到一势能最高点在化学反应中，反应物相互接近，总是先达到一势能最高点（活化能活化能活化能活化能，相应结构称为，相应结构称为，相应结构称为，相应结构称为过渡态过渡态过渡态过渡态），然后再转变为产物。），然后再转变为产物。），然后再转变为产物。），然后再转变为产物。例：机理步骤例：机理步骤例：机理步骤例：机理步骤(2)(2)(2)(2)过渡态过渡态过渡态过渡态势能增加势能增加势能降低势能降低过渡态过渡态过渡态过渡态：反应物转变为产物的中间状态，反应物转变为产物的中间状态，反应物转变为产物的中间状态，反应物转变为产物的中间状态，（推测的）势能最高处推测的）势能最高处推测的）势能最高处推测的）势能最高处 的原子排列，的原子排列，的原子排列，的原子排列，寿命寿命寿命寿命=0=0=0=0，无法测得。，无法测得。，无法测得。，无法测得。中间体：中间体：中间体：中间体：反应中生成的寿命较短的分子、离子或自由基，反应中生成的寿命较短的分子、离子或自由基，反应中生成的寿命较短的分子、离子或自由基，反应中生成的寿命较短的分子、离子或自由基，中间体中间体中间体中间体 一般很活泼，但可通过实验方法观察到。一般很活泼，但可通过实验方法观察到。一般很活泼，但可通过实验方法观察到。一般很活泼，但可通过实验方法观察到。对比对比对比对比势能最高势能最高l l 氯代和溴代反应速率的差别氯代和溴代反应速率的差别氯代和溴代反应速率的差别氯代和溴代反应速率的差别 决速步骤速率的差别决速步骤速率的差别决速步骤速率的差别决速步骤速率的差别氯代氯代氯代氯代溴代溴代溴代溴代3.3.其它烷烃的卤代反应（一卤代）其它烷烃的卤代反应（一卤代）其它烷烃的卤代反应（一卤代）其它烷烃的卤代反应（一卤代）l l 反应通式反应通式反应通式反应通式l l 机理通式机理通式机理通式机理通式n 烷烃卤代反应的选择性问题烷烃卤代反应的选择性问题 反应对不同类型氢的反应对不同类型氢的反应选择性反应选择性如何如何?（不同类型氢的（不同类型氢的相对反相对反 应活性应活性如何？如何？）不同卤素的不同卤素的反应选择性反应选择性有何差异有何差异?（不同卤素的（不同卤素的相对反应活性相对反应活性 如何如何?）3 3o o H,2 H,2o o H,1 H,1o o H H：哪种氢易被取代？哪种氢易被取代？哪种氢易被取代？哪种氢易被取代？Cl Cl 和和和和 Br Br：哪个卤素的选择性好？哪个卤素的选择性好？哪个卤素的选择性好？哪个卤素的选择性好？如如如如:l l 氯代氯代氯代氯代反应的选择性反应的选择性反应的选择性反应的选择性只考虑氢原子的类型只考虑氢原子的类型,忽略烷烃结构的影响忽略烷烃结构的影响氯代选择性氯代选择性（25oC）：3o H:2o H:1o H=:1选择性：选择性：2o H:1o H=3.7:1选择性：选择性：3o H:1o H=5:1选择性：选择性：2o H:1o H=82:1选择性：选择性：3o H:1o H=1600:1溴代选择性溴代选择性（127oC）：3o H:2o H:1o H=1600:82:1l l 溴代溴代溴代溴代反应的选择性反应的选择性反应的选择性反应的选择性问题：如何解释上述反应的选择性？问题：如何解释上述反应的选择性？问题：如何解释上述反应的选择性？问题：如何解释上述反应的选择性？l l 总结：总结：总结：总结：烷烃卤代反应的选择性烷烃卤代反应的选择性烷烃卤代反应的选择性烷烃卤代反应的选择性b)b)不同卤素的反应选择性不同卤素的反应选择性不同卤素的反应选择性不同卤素的反应选择性:溴代溴代溴代溴代 氯代氯代氯代氯代c)c)合成上的应用价值：合成上的应用价值：合成上的应用价值：合成上的应用价值：溴代溴代溴代溴代 氯代氯代氯代氯代（反应的选择性（反应的选择性（反应的选择性（反应的选择性好，可得到较高纯度的产物）好，可得到较高纯度的产物）好，可得到较高纯度的产物）好，可得到较高纯度的产物）3 3o o H H 2 2o o H H 1 1o o H H CHCH4 4 (温度升高，选择性变差温度升高，选择性变差温度升高，选择性变差温度升高，选择性变差)a)a)卤代反应中不同类型氢的反应活性卤代反应中不同类型氢的反应活性卤代反应中不同类型氢的反应活性卤代反应中不同类型氢的反应活性n n自由基的稳定性自由基的稳定性自由基的稳定性自由基的稳定性与不同类型与不同类型与不同类型与不同类型H H的反应活性的反应活性的反应活性的反应活性考虑反应的决速步骤考虑反应的决速步骤考虑反应的决速步骤考虑反应的决速步骤自由基生成的自由基生成的相对速度决定相对速度决定反应的选择性反应的选择性自由基稳定性：自由基稳定性：自由基的相对稳定性自由基的相对稳定性决定反应的选择性决定反应的选择性R-H的键离解能（的键离解能（DH）2 2o o 自由基自由基自由基自由基较易生成较易生成较易生成较易生成3 3o o 自由基自由基自由基自由基较易生成较易生成较易生成较易生成自由基的相对稳定性：自由基的相对稳定性：3o 2o 1o1 1o o 自由基自由基自由基自由基较难生成较难生成较难生成较难生成1 1o o 自由基自由基自由基自由基较难生成较难生成较难生成较难生成不同类型自由基的相对稳定性不同类型自由基的相对稳定性不同类型自由基的相对稳定性不同类型自由基的相对稳定性键离解能（键离解能（DH）六六 烷烃的来源和制法烷烃的来源和制法天然来源于石油和天然气。天然来源于石油和天然气。天然气天然气：75 CH4，15乙烷，乙烷，5丙烷丙烷实验室制备：（纯）实验室制备：（纯）1.烯烃加氢烯烃加氢：2.卤代烷反应卤代烷反应3.Wurtz合成法合成法 一般伯卤代烷产率较高一般伯卤代烷产率较高合成法合成法反应历程反应历程：5.CreyHouse 合成合成主要内容主要内容主要内容主要内容uu 烷烃的结构，同分异构体烷烃的结构，同分异构体烷烃的结构，同分异构体烷烃的结构，同分异构体uu 烷烃的命名（普通命名法，烷烃的命名（普通命名法，烷烃的命名（普通命名法，烷烃的命名（普通命名法，IUPACIUPAC命名法）命名法）命名法）命名法）uu 构象和构象异构体，构象式的表示法构象和构象异构体，构象式的表示法构象和构象异构体，构象式的表示法构象和构象异构体，构象式的表示法uu 烷烃的性质：自由基取代反应烷烃的性质：自由基取代反应烷烃的性质：自由基取代反应烷烃的性质：自由基取代反应uu 自由基取代反应机理自由基取代反应机理自由基取代反应机理自由基取代反应机理uu 烷烃的制备烷烃的制备烷烃的制备烷烃的制备小结小结作业：作业：P4345，1、3、6、12