有机化学第三章饱和烃幻灯片.ppt

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1、有机化学第三章饱和烃第1页，共75页，编辑于2022年，星期一v根据烃分子中碳原子间连接方式可分为：根据烃分子中碳原子间连接方式可分为：烃是在组成上仅含有烃是在组成上仅含有C C、H H两种元素的化合物，两种元素的化合物，也称为碳氢化合物。也称为碳氢化合物。饱和烃：饱和烃：链烷烃链烷烃不饱和烃：不饱和烃：烯烃烯烃炔烃炔烃烃烃链烃链烃 环状烃环状烃饱和烃：环饱和烃：环烷烃烷烃不饱和烃：不饱和烃：环环烯烃烯烃 环炔烃环炔烃芳香烃：芳香烃：苯，萘，蒽，菲等苯，萘，蒽，菲等第2页，共75页，编辑于2022年，星期一烃：烃：只由只由C C、H H两种元素组成的有机化合物。两种元素组成的有机化合物。烷烃：

2、包括链烷烃和环烷烃烷烃：包括链烷烃和环烷烃v 3.1 烷烃的通式和构造异构烷烃的通式和构造异构v 3.2 烷烃的命名烷烃的命名v 3.3 烷烃的结构烷烃的结构v 3.4 烷烃的构象烷烃的构象v 3.5 环环烷烃的分烷烃的分类和命名类和命名v 3.6 环环烷烃的烷烃的构象构象v 3.7 烷烃的物烷烃的物理化学性质理化学性质第3页，共75页，编辑于2022年，星期一 烷烃的通式为：烷烃的通式为：CnH2n+2，n为碳原子个数。为碳原子个数。例如：例如：甲烷甲烷 乙烷乙烷 丙烷丙烷 丁烷丁烷3.1 3.1 烷烃的通式和构造异构烷烃的通式和构造异构CH4CH3CH3 CH3CH2CH3CH3(CH2)

3、2CH3第4页，共75页，编辑于2022年，星期一-11.73沸点：沸点：-0.5 同系列：同系列：通式相同，组成上相差通式相同，组成上相差“CH2”及及 其整倍数其整倍数 的一系列化合物。的一系列化合物。同分异构体：同分异构体：具有相同分子式的不同化合物。具有相同分子式的不同化合物。同系列和同分异构同系列和同分异构例如：例如：第5页，共75页，编辑于2022年，星期一烷烃构造异构体的数目烷烃构造异构体的数目第6页，共75页，编辑于2022年，星期一一、普通命名法一、普通命名法“天干天干”甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸。甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸。一般按烷烃所含一般按烷烃所

4、含碳原子数目碳原子数目来命名，碳原子在来命名，碳原子在十以内十以内用用“天干天干”表示，称表示，称“某烷某烷”。如如：C5H12 C10H22 C12H26戊戊烷烷癸癸烷烷十二烷十二烷区别异构体用区别异构体用“正正”、“异异”、“新新”。将直链烷烃将直链烷烃叫叫“正正”叫叫“异异”CH3-CH-CH3 叫叫“新新”CH3-C-CH3CH33.2 烷烃的命名烷烃的命名第7页，共75页，编辑于2022年，星期一二、系统命名法二、系统命名法 系统命名法系统命名法是采用是采用国际纯化学与应用化学联合会国际纯化学与应用化学联合会（简称（简称IUPACIUPAC）的命名原则，结合我国文字的特点，制定了中文

5、系统命名法（的命名原则，结合我国文字的特点，制定了中文系统命名法（19601960年）。年）。1.烷基烷基 烷烃分子中去掉一个烷烃分子中去掉一个氢原子氢原子后，剩下的原子团叫后，剩下的原子团叫烷基烷基。烷基。烷基是是一价基一价基，通式为，通式为C Cn nH H2n+12n+1，常用，常用R-R-代表烷基。代表烷基。异戊烷异戊烷如：如：CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 CH3-CH-CH2-CH3 CH3-C-CH3CH3CH3CH3正戊烷正戊烷新戊烷新戊烷 第8页，共75页，编辑于2022年，星期一异丙基异丙基-CH-CH2 2CHCH2 2CHCH3 3 丙基丙基CH3-CH-CH3

6、 例如：例如：-CH3 -CH3 甲基甲基-CH2CH3 -CH2CH3 乙基乙基-CH2(CH2)2 CH3正丁基正丁基n-BuCH3-CH2-CH-CH3异丁基异丁基i-Bu-CH-CH2CH3CH3仲丁基仲丁基s-Bu-C-CH3CH3CH3叔丁基叔丁基t-Bu第9页，共75页，编辑于2022年，星期一2.IUPAC命名法命名法 直链烷烃与普通命名法基本相同，但不能用直链烷烃与普通命名法基本相同，但不能用“正正”字。字。如：如：CH3CH2CH2CH2CH3 正戊烷正戊烷（普通命名法普通命名法）戊戊 烷烷（系统命名法系统命名法）支链烷烃支链烷烃:把它看作是把它看作是直链烷烃直链烷烃取代衍

7、生物取代衍生物如：如：CH3-CH2-CH-CH2-CH2-CH3CH33-3-甲基己烷甲基己烷1 2 3 4 5 6取代基位置取代基位置取代基名称取代基名称第10页，共75页，编辑于2022年，星期一 选取主链选取主链选择选择最长最长的碳链为的碳链为主链主链。支链当作取代基。支链当作取代基。编号编号从靠近从靠近支链的一端支链的一端开始，编号时应尽可能使小取开始，编号时应尽可能使小取 代基具有代基具有最低编号最低编号。步步 骤骤如：如：CH3-CH2-CH2-CH-CH3CH2-CH3CH3-CHCH2CH-CH2CH3CH2CH3CH2CH2CH32 16 5 4 32 16 7 8 3 4

8、 5（如上例）（如上例）:3-甲基甲基-5-乙基庚烷乙基庚烷第11页，共75页，编辑于2022年，星期一 当几种可能的编号方向时，应当选定使取代基具有当几种可能的编号方向时，应当选定使取代基具有“最低系列最低系列”的那种编号。的那种编号。CH3-CHCH-CH2-CH2-C-CH3CH3CH3 CH3CH3CH3CHCH2CH2CH2CH2CHCHCH2CH3CH3 CH3CH3从左到右：从左到右：2，3，6，6从右到左：从右到左：2，2，5，61 2 3 4 5 6 7 7 6 5 4 3 2 11 2 3 4 5 6 7 8 9 102,7,8-三三甲基甲基癸癸烷（不叫烷（不叫3,4,9-

9、3,4,9-三三甲基甲基癸癸烷）烷）第12页，共75页，编辑于2022年，星期一“先小后大，同基合并先小后大，同基合并”CH3-CHC-CH2-CH2-CH3CH3 CH2CH3CH3 2,3-2,3-二甲基二甲基-3-3-乙基己烷乙基己烷1 2 3 4 5 6 有不同取代基时，把小取代基有不同取代基时，把小取代基名称写名称写在前面在前面，大取代大取代基基写写在后面在后面。相同取代基合并起来相同取代基合并起来，取代基数目用取代基数目用二、三二、三等表示。等表示。第13页，共75页，编辑于2022年，星期一 有多种有多种等长等长的的最长碳链最长碳链可供选择时，应选择可供选择时，应选择 取代基取代

10、基最多的碳链最多的碳链为为主链主链。CH3-CH2-CHCH-CH2-CH3CH3 CHCH3 CH3CHCH3 CH3CH2CH2-CHCH-CH-CH3CH3 CHCH3 CH3CH3 CH24 3 2 1 5 6 73 2 14 5 62,5-二二甲基甲基-3,4-3,4-二二乙基乙基己己烷烷2,3,5-三三甲基甲基-4-4-丙基丙基庚庚烷烷第14页，共75页，编辑于2022年，星期一伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子：伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子：3.C3.C、H H 原子的分类：原子的分类：第15页，共75页，编辑于2022年，星期一 与与伯、仲、叔伯、仲、叔碳原子碳原

11、子相连的氢原子分别称为相连的氢原子分别称为伯、仲、叔伯、仲、叔氢原子氢原子。不同类。不同类型的型的氢原子氢原子在同一反应中的活性是有一定差别的。在同一反应中的活性是有一定差别的。如：如：CH3CCH2CHCH3 CH3CH3CH3季碳原子季碳原子，常以常以4表示表示伯伯碳原子碳原子，常以常以1表示表示仲碳原子仲碳原子，常以常以2表示表示叔碳原子叔碳原子，常以常以3表示表示11111234第16页，共75页，编辑于2022年，星期一1、2、3、4、例如：用系统命名法命名下列化合物例如：用系统命名法命名下列化合物2 2，2-2-二甲基戊烷二甲基戊烷3-3-甲基甲基-4-4-乙基己烷乙基己烷2 2，

12、5 5，6-6-三甲基辛烷三甲基辛烷2 2，7 7，9-9-三甲基三甲基-6-6-异丁基十一烷异丁基十一烷第17页，共75页，编辑于2022年，星期一 一、碳原子的一、碳原子的SP3杂化轨道、杂化轨道、键键 1.碳原子的碳原子的sp3杂化杂化 碳原子在基态时电子构型：碳原子在基态时电子构型：1S2、2S2、2p2杂化杂化SP3跃迁跃迁2S2Py2Px2PZ2S2P1SE3.3 3.3 烷烃的分子结构烷烃的分子结构SP3 杂化轨道含杂化轨道含1/4 S 轨道轨道3/4 P 轨道轨道4个个SP3杂化轨道杂化轨道第18页，共75页，编辑于2022年，星期一 2、甲烷的分子模型甲烷的分子模型虚线虚线表

13、示伸向纸平面后方表示伸向纸平面后方实线实线表示在纸平面前上表示在纸平面前上楔线楔线表示伸向纸平面前方表示伸向纸平面前方甲烷的正四面体构型甲烷的正四面体构型HCHHH甲烷的立体构造式甲烷的立体构造式（透视式）（透视式）甲烷甲烷凯库勒模型凯库勒模型第19页，共75页，编辑于2022年，星期一3、键：键：乙烷分子结构虽然是四面体，但不是乙烷分子结构虽然是四面体，但不是正四面体正四面体，键角也不是键角也不是109.5而是而是接近接近109.5。甲烷的形成示意图甲烷的形成示意图键键乙烷的结构乙烷的结构键键第20页，共75页，编辑于2022年，星期一 原子原子 轨道沿键轴相互交盖，形成对键轴呈圆柱形轨道沿

14、键轴相互交盖，形成对键轴呈圆柱形对称的轨道称为对称的轨道称为 轨道轨道。轨道构成的共价键称为轨道构成的共价键称为键键。例如：甲烷分子中有四个例如：甲烷分子中有四个C CHH键。键。乙烷分子中有六个乙烷分子中有六个C CHH键和一个键和一个C CCC键。键。甲烷甲烷乙烷乙烷v键的定义：键的定义：第21页，共75页，编辑于2022年，星期一1.1.以键轴为对称轴的键。成键时轨道的交盖程度以键轴为对称轴的键。成键时轨道的交盖程度 较大，键比较牢固。较大，键比较牢固。2.2.成键原子可沿键轴自由旋转成键原子可沿键轴自由旋转;不影响不影响键电子键电子 云的交盖程度云的交盖程度，可极化性较小，可极化性较小

15、 。键的特性键的特性:第22页，共75页，编辑于2022年，星期一vv C C C CC C C C 键键是可以旋转的；是可以旋转的；是可以旋转的；是可以旋转的；vv 单键的旋转使分子中的原子或基团在空间产生不同单键的旋转使分子中的原子或基团在空间产生不同单键的旋转使分子中的原子或基团在空间产生不同单键的旋转使分子中的原子或基团在空间产生不同 的排列（构象）；的排列（构象）；的排列（构象）；的排列（构象）；vv 不同的构象体之间为构象异构关系（一类立体异构现象）不同的构象体之间为构象异构关系（一类立体异构现象）不同的构象体之间为构象异构关系（一类立体异构现象）不同的构象体之间为构象异构关系（一

16、类立体异构现象）乙烷的两种构象乙烷的两种构象3.4 烷烃的构象烷烃的构象第23页，共75页，编辑于2022年，星期一第24页，共75页，编辑于2022年，星期一1、乙烷的构象乙烷的构象一般情况下一般情况下(T-250(T-250o oC):C):v单个乙烷分子：绝大部分时单个乙烷分子：绝大部分时间在稳定构象式上。间在稳定构象式上。v一群乙烷分子：某一时刻，一群乙烷分子：某一时刻，绝大多数分子在稳定的构象式绝大多数分子在稳定的构象式上。上。旋旋转转60o12HHHHHH112HHHHHH112HHHHHH1旋旋转转60o第25页，共75页，编辑于2022年，星期一v重叠式构象：重叠式构象：l 描

17、述烷烃构象的几种方式：描述烷烃构象的几种方式：透视式透视式锯架式锯架式Newman式式第26页，共75页，编辑于2022年，星期一vv 交叉式构象交叉式构象透视式透视式透视式透视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第27页，共75页，编辑于2022年，星期一 绕绕C-2C-2和和C-3C-3之间的之间的键旋转，形成的四种典型构象。键旋转，形成的四种典型构象。对位交叉式对位交叉式 邻位交叉式邻位交叉式 全重叠式全重叠式 部分重叠式部分重叠式构象稳定性构象稳定性：对位交叉式对位交叉式 邻位交叉式邻位交叉式 部分重叠式部分重叠式 全重叠式全重叠式 最稳定的对位交

18、叉构象是最稳定的对位交叉构象是优势构象优势构象，能量最低。，能量最低。2、正丁烷的构象、正丁烷的构象第28页，共75页，编辑于2022年，星期一vv 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第29页，共75页，编辑于2022年，星期一第30页，共75页，编辑于2022年，星期一3.其它烷烃的构象其它烷烃的构象规律规律:体积最体积最大的基团总是大的基团总是占据对位交叉占据对位交叉的位置的位置最稳定最稳定HBrCH3BrHH3C最不稳定最不稳定BrH3CHBrHH3C例例：画画出出化化合合物物的的交交叉叉式式和和重重叠叠式式构构象象BrHCH

19、3BrH3CH23全全全全第31页，共75页，编辑于2022年，星期一 讨讨 论论 题题 将右式化合物改写成纽曼式，并用纽曼将右式化合物改写成纽曼式，并用纽曼 式表示其优势构象。式表示其优势构象。BrHCH3H BrF第32页，共75页，编辑于2022年，星期一v 分类：环烷烃按照分子中所含碳环的数目，可分为：分类：环烷烃按照分子中所含碳环的数目，可分为：单环：单环：双环：双环：多环：多环：3.53.5 环烷烃的分类和命名环烷烃的分类和命名桥环桥环螺环螺环cubanecubaneadamantaneadamantane第33页，共75页，编辑于2022年，星期一甾族化合物：甾族化合物：甾族化合

20、物的结构特征是包含一个四环稠合的碳环骨架，同时还有甾族化合物的结构特征是包含一个四环稠合的碳环骨架，同时还有三个侧链。三个侧链。甾环结构：甾环结构：胆固醇胆固醇(C27H45OH)雄甾酮雄甾酮(C19H30O2)可的松可的松第34页，共75页，编辑于2022年，星期一二、二、命名命名 1.单环烃单环烃 1）按成环碳原子数目称为）按成环碳原子数目称为 “环某烷。环某烷。”2）长链作母体，环作取代基。）长链作母体，环作取代基。3-甲基甲基-4-环丁基庚烷环丁基庚烷甲基环戊烷甲基环戊烷methyl-methyl-cyclopentanecyclopentane1-1-甲基甲基-3-3-乙基环己烷乙基

21、环己烷1-ethyl-3-methyl cyclohexane第35页，共75页，编辑于2022年，星期一3）顺、反环烷烃）顺、反环烷烃 受环的限制，受环的限制，键不能自由旋转。环上取代基在空间的位置不键不能自由旋转。环上取代基在空间的位置不同，产生同，产生顺反异构体。顺反异构体。顺顺(cis)(cis)：两个取代基在环同侧；两个取代基在环同侧；反反(trans)(trans)：两个取代基在环异侧。两个取代基在环异侧。HCH3H3CHHCH3H3CH顺顺-1,4-1,4-二甲基环己烷二甲基环己烷(ciscis-1,4-dimethyl-1,4-dimethylcyclohexanecycloh

22、exane)反反-1,4-1,4-二甲基环己烷二甲基环己烷(transtrans-1,4-dimethyl-1,4-dimethylcyclohexanecyclohexane)第36页，共75页，编辑于2022年，星期一2.桥环桥环通过共用两个或两个以上碳原子连接的多环化合物。通过共用两个或两个以上碳原子连接的多环化合物。桥桥 头头 碳：几个环共用的碳原子。碳：几个环共用的碳原子。环的数目：断裂二次环的数目：断裂二次C CC C键可成链状烃，为键可成链状烃，为二二环；环；断裂三次断裂三次C CC C 键可成链状烃，为键可成链状烃，为三三环。环。双环双环 3.2.1 3.2.1 辛烷辛烷Bic

23、yclo 3.2.1 octaneBicyclo 3.2.1 octane第37页，共75页，编辑于2022年，星期一 按照按照“桥头碳桥头碳1 1长桥长桥桥头碳桥头碳2 2中桥中桥小桥小桥”的的顺序进行编号，并尽可能使取代基的位次最小。顺序进行编号，并尽可能使取代基的位次最小。153246 7CH3双环双环 3.2.1 3.2.1 辛烷辛烷Bicyclo 3.2.1 octaneBicyclo 3.2.1 octane2-甲基双环甲基双环 2.2.1 庚烷庚烷2-methyl2-methyl bicyclo2.2.1 heptanebicyclo2.2.1 heptane第38页，共75页，

24、编辑于2022年，星期一3,7,7-三甲基三甲基双环双环4.1.0庚烷庚烷2,8-二甲基二甲基-1-乙基乙基 双双环环3.2.1 辛烷辛烷 123456712345678第39页，共75页，编辑于2022年，星期一3、螺环烷烃螺环烷烃编号：从小环与螺原子相邻的编号：从小环与螺原子相邻的C原子开始，原子开始，按照按照“小环小环螺原子螺原子大环大环”的顺序编号；的顺序编号；并尽可能使取代基的位次最小。并尽可能使取代基的位次最小。两个环共用一个碳原子的环烷烃称为螺环烷烃。两个环共用一个碳原子的环烷烃称为螺环烷烃。共用的碳原子称螺碳原子。共用的碳原子称螺碳原子。Spiro 4.5 decane第40页

25、，共75页，编辑于2022年，星期一 2,6 二甲基二甲基 螺螺4.5 癸烷癸烷 5-甲基螺甲基螺3.4辛烷辛烷CH387654321CH3CH3练习：练习：第41页，共75页，编辑于2022年，星期一CH315324672-甲基双环甲基双环2.2.1-2-庚烯庚烯1 12 23 34 45 56 67 75,7,7-三甲基三甲基二环二环2.2.1-2-庚烯庚烯v 2-甲基螺甲基螺4.5-6-癸烯癸烯 第42页，共75页，编辑于2022年，星期一3.7 3.7 烷烃的物理性质烷烃的物理性质1、状态、状态常温、常压常温、常压(0.1MPa)(0.1MPa)C1C4：气态气态C5C16：液态液态C

26、17：固态固态直链直链烷烃烷烃2、沸点（、沸点（b.p）:A.直链烷烃直链烷烃 M，b.p；庚烷：；庚烷：b.p=98.4。第43页，共75页，编辑于2022年，星期一B.支链烷烃支链烷烃(同分异构体同分异构体)支链支链，b.p。CH4(-161.6)C2H6(-88.6)b.p 73C.C5H12C6H14(68.9)(36.1)b.p 32.8C.C12H26C13H28b.p 19.3C.(216.2)(235.5)相邻同系物的沸点差相邻同系物的沸点差(b.p)b.p)，随，随M,b.p b.p。第44页，共75页，编辑于2022年，星期一3 3、熔点、熔点(m.p)(m.p)A直链烷烃

27、直链烷烃M，m.pm.p(C(C3 3以后以后)。第45页，共75页，编辑于2022年，星期一第46页，共75页，编辑于2022年，星期一 含偶数碳原子的含偶数碳原子的碳链具有较好的对称性，碳链具有较好的对称性，晶格排列紧密。晶格排列紧密。B.同分异构体同分异构体 支链支链，m.pm.p(不利于晶格的紧密排列不利于晶格的紧密排列)。对称性对称性，m.pm.p；高度对称高度对称的异构体的异构体 m.p m.p 直链异构体。直链异构体。C H3C H2C H2C H2C H3(CH3)2C HCH2CH334(C H)C-129.7 C.-160.0 C.-16.6 C.第47页，共75页，编辑于

28、2022年，星期一v溶解度溶解度:烷烃不溶于水，易溶于非极性溶剂。烷烃不溶于水，易溶于非极性溶剂。v相对密度相对密度:烷烃的密度均小于烷烃的密度均小于1（0.424-0.780)但随分子量的增加逐渐增大。但随分子量的增加逐渐增大。第48页，共75页，编辑于2022年，星期一环烷烃的物理性质：环烷烃的物理性质：环烷烃的沸点、熔点和相对密度都较含同数碳原子环烷烃的沸点、熔点和相对密度都较含同数碳原子的开链脂肪烃为高。的开链脂肪烃为高。部分环烷烃和烷烃对映的物理常数部分环烷烃和烷烃对映的物理常数第49页，共75页，编辑于2022年，星期一 C H C H电负性电负性电负性电负性 2.5 2.12.5

29、 2.1vv 烷烃的结构烷烃的结构烷烃的结构烷烃的结构 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、耐酸碱不活泼、耐酸碱不活泼、耐酸碱不活泼、耐酸碱（常用作低极（常用作低极（常用作低极（常用作低极 性溶剂，如正己烷、正戊烷、石油醚等）性溶剂，如正己烷、正戊烷、石油醚等）性溶剂，如正己烷、正戊烷、石油醚等）性溶剂，如正己烷、正戊烷、石油醚等）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

30、 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3.8 化学性质化学性质CCH第50页，共75页，编辑于2022年，星期一一、甲烷的卤代反应一、甲烷的卤代反应1 1、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（反应引发过程）光照时吸收一个光子可产生几千个氯甲烷（反应引发过程）光照时吸

31、收一个光子可产生几千个氯甲烷（反应引发过程）光照时吸收一个光子可产生几千个氯甲烷（反应引发过程）(3)(3)(3)(3)一个自由基能使链增长反应重复一个自由基能使链增长反应重复5,0005,000次。次。第51页，共75页，编辑于2022年，星期一反应速率反应速率反应速率反应速率:F F F F2 2 2 2 Cl Cl Cl Cl2 2 2 2 Br Br Br Br2 2 2 2 I I I I2 2 2 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

32、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不同卤素与烷烃的反应活性不同不同卤素与烷烃的反应活性不同:I2HICH3I+C H4+第52页，共75页，编辑于2022年，星期一2.2.甲烷的卤代反应机理（反应机理，反应历程）甲烷的卤代反应机理（反应机理，反应历程）甲烷的卤代反应

33、机理（反应机理，反应历程）甲烷的卤代反应机理（反应机理，反应历程）（Reaction MachanismReaction Machanism）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：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：vv 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

34、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。vv 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。v 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？vv 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？vv 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？v 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？vv 产物生成的合理途径？产物生成的合理途

35、径？产物生成的合理途径？产物生成的合理途径？vv 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？第53页，共75页，编辑于2022年，星期一烷烃的氯化是一个连锁反应，也叫链反应。烷烃的氯化是一个连锁反应，也叫链反应。分为链引发、链增长和链终止三个阶段。分为链引发、链增长和链终止三个阶段。vv 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第54页，共75页，编辑于2022年，星期一链增长：链增长：链终止：链终止：链引发：链引发：产生自由基产生自由基产生甲基自由基产生甲基自由基产生新的氯自由基产生新的氯

36、自由基自由基之间碰撞，自由基之间碰撞，形成稳定分子，反形成稳定分子，反应终止应终止整个反应经历三个阶段：链引发、链增长、链终止。整个反应经历三个阶段：链引发、链增长、链终止。因此自由基反应也称因此自由基反应也称链锁反应或链反应。链锁反应或链反应。第55页，共75页，编辑于2022年，星期一丙烷的氯化反应：丙烷的氯化反应：仲氢与伯氢活性之比为：仲氢与伯氢活性之比为：3、卤化反应的取向及自由基的稳定性卤化反应的取向及自由基的稳定性第56页，共75页，编辑于2022年，星期一异丁烷的一元氯化反应：异丁烷的一元氯化反应：叔氢与伯氢活性之比为：叔氢与伯氢活性之比为：氢原子的活性次序为：氢原子的活性次序为

37、：3H2H1H烷基自由基的稳定性次序为：烷基自由基的稳定性次序为：(CH3)3C(CH3)2CHCH3CH2CH3 氯代反应三种氢的活性：氯代反应三种氢的活性：1H :2H :3H=1:4:5第57页，共75页，编辑于2022年，星期一 4、反应活性与选择性反应活性与选择性 反应活性越大，选择性越差。反应活性越大，选择性越差。烷烃卤化时，卤原子的选择性是烷烃卤化时，卤原子的选择性是 BrClF 97%3%99%1%溴代反应三种氢的活性：溴代反应三种氢的活性：1H :2H :3H=1:82:1600第58页，共75页，编辑于2022年，星期一离解能kJmol-1435410395380自由基的稳

38、定性次序：自由基的稳定性次序：3R2R1RCH3 H 原子的活泼性次序：原子的活泼性次序：3H2H1H5、自由基的稳定性、自由基的稳定性第59页，共75页，编辑于2022年，星期一6、自由基的结构与稳定性的理论解释：自由基的结构与稳定性的理论解释：甲基自由基结构甲基自由基结构 甲基甲基C：SP3杂化杂化甲基自由基甲基自由基C：SP2杂化杂化CHHHCsp2120 C0第60页，共75页，编辑于2022年，星期一 这就是说：由这就是说：由CHCH4 4转化为转化为CHCH3 3ClCl过程中，碳原子的杂过程中，碳原子的杂化方式也发生了变化。化方式也发生了变化。第61页，共75页，编辑于2022年

39、，星期一乙基自由基乙基自由基 异丙基自由基异丙基自由基 叔丁基自由基叔丁基自由基第62页，共75页，编辑于2022年，星期一自由基的稳定性顺序为：自由基的稳定性顺序为：，p-超共轭效应超共轭效应的大小与参与共轭的的大小与参与共轭的CH键数目有关键数目有关。7、自由基稳定性的理论解释自由基稳定性的理论解释 ，p-超超共轭效应共轭效应第63页，共75页，编辑于2022年，星期一 第64页，共75页，编辑于2022年，星期一过渡态过渡态与反应物之间的能量差是形成过渡态所必需的最低过渡态与反应物之间的能量差是形成过渡态所必需的最低能量，也是使这个反应能够进行所需要的最低能量，叫做能量，也是使这个反应能

40、够进行所需要的最低能量，叫做活化能活化能，用，用E Ea a表示。表示。7、过渡态和活化能、过渡态和活化能第65页，共75页，编辑于2022年，星期一P25习题习题2.13第66页，共75页，编辑于2022年，星期一二、氧化反应二、氧化反应三、异构化反应三、异构化反应 适当条件下，直链或支链少的烷烃可以异构化适当条件下，直链或支链少的烷烃可以异构化 为支为支链多的烷烃。链多的烷烃。因此烷烃的主要用途是做燃料。因此烷烃的主要用途是做燃料。第67页，共75页，编辑于2022年，星期一四、裂化反应四、裂化反应 烷烃在没有氧气存在下进行的热分解反应叫裂化反应。烷烃在没有氧气存在下进行的热分解反应叫裂化

41、反应。第68页，共75页，编辑于2022年，星期一 环烷烃化学性质环烷烃化学性质1 1、加成反应、加成反应加氢加氢：易易 难难加成难加成难度增加度增加+H2Ni80 CoCH3CH2CH3+H2Ni200 CoCH3CH2CH2CH3+H2Pt300 CoCH3CH2CH2CH2CH3第69页，共75页，编辑于2022年，星期一加卤素：加卤素：+Br2+Br2CCl4CCl4CH2CH2CH2BrBrCH2CH2CH2BrBr+Br2+Br2heatheatCH2CH2CH2CH2BrBrCH2CH2CH2CH2BrBr因此，可用溴褪色的方法来区别小环环烷烃因此，可用溴褪色的方法来区别小环环烷

42、烃 与开链烷烃！与开链烷烃！rt.hvor 300oCrt.hvor 300oC HBr+Br2Br+第70页，共75页，编辑于2022年，星期一加卤化氢：加卤化氢：环的断裂发生在取代基最多和取代基最少的碳原环的断裂发生在取代基最多和取代基最少的碳原子之间。即：氢加到含氢多的碳原子上，卤素加到含子之间。即：氢加到含氢多的碳原子上，卤素加到含氢少的碳原子上。氢少的碳原子上。马氏规则：马氏规则：+132123CH2CCHCH3CH3CH3+HBr第71页，共75页，编辑于2022年，星期一因此环烷烃稳定性因此环烷烃稳定性：1232、取代反应取代反应+Br2300Br+HBr+Br2300Br+HB

43、r+Cl2Cl+HCl+Cl2Cl+HCl紫外光紫外光第72页，共75页，编辑于2022年，星期一3、氧化反应、氧化反应Co155 1MPa综上所述：小环环烷烃小环环烷烃小环环烷烃小环环烷烃活泼，易开环活泼，易开环活泼，易开环活泼，易开环似烯烃似烯烃似烯烃似烯烃五元以上五元以上五元以上五元以上环烷烃环烷烃环烷烃环烷烃不活泼，易取代不活泼，易取代似似似似烷烃烷烃烷烃烷烃环烷烃对氧化剂稳定，不被高锰酸钾、臭氧等氧化剂氧化。环烷烃对氧化剂稳定，不被高锰酸钾、臭氧等氧化剂氧化。第73页，共75页，编辑于2022年，星期一3.9 3.9 烷烃的主要来源烷烃的主要来源 烷烃的来源烷烃的来源石油和天然气石油

44、和天然气石油的主要成分是各种烃类石油的主要成分是各种烃类(烷烃、环烷烃和芳香烷烃、环烷烃和芳香烃等烃等)的复杂混合物的复杂混合物天然气的主要成分为低级烷烃（天然气的主要成分为低级烷烃（7575甲烷，甲烷，1515乙乙烷，烷，5 5丙烷，丙烷，5%5%其它较高级的烷烃）的混合物。其它较高级的烷烃）的混合物。第74页，共75页，编辑于2022年，星期一本章重点讲解：本章重点讲解：v1.烷烃的命名烷烃的命名 掌握掌握 v2.烷烃的结构烷烃的结构理解理解v3.烷烃的构象烷烃的构象理解理解v4.烷烃的物理性质烷烃的物理性质了解了解v5.烷烃的化学性质烷烃的化学性质掌握掌握本章习题：本章习题：vP57 3.3，3.6，3.12，3.13第75页，共75页，编辑于2022年，星期一