大學(xué)有機(jī)化學(xué)第2章烷烴ppt課件

1、第二章第二章 烷烴和環(huán)烷烴烷烴和環(huán)烷烴烴烴鏈烴鏈烴脂肪烴脂肪烴環(huán)烴環(huán)烴飽和鏈烴烷烴飽和鏈烴烷烴不飽和鏈烴烯烴和炔烴不飽和鏈烴烯烴和炔烴脂環(huán)烴脂環(huán)烴芳香烴芳香烴飽和脂環(huán)烴環(huán)烷烴飽和脂環(huán)烴環(huán)烷烴不飽和脂環(huán)烴環(huán)烯烴不飽和脂環(huán)烴環(huán)烯烴第一節(jié)第一節(jié) 烷烴烷烴一、烷烴的同系物和分子通式一、烷烴的同系物和分子通式二、構(gòu)造異構(gòu)二、構(gòu)造異構(gòu)三、飽和碳原子和氫原子的分類三、飽和碳原子和氫原子的分類四、命名四、命名五、構(gòu)造五、構(gòu)造六、物理性質(zhì)六、物理性質(zhì)七、化學(xué)性質(zhì)一氧化和熄滅；二熱裂反響；三鹵代反響七、化學(xué)性質(zhì)一氧化和熄滅；二熱裂反響；三鹵代反響八、烷烴鹵代反響的反響機(jī)理八、烷烴鹵代反響的反響機(jī)理一甲烷鹵代反響的

2、反響機(jī)理；一甲烷鹵代反響的反響機(jī)理；二甲烷鹵代反響過(guò)程中的能量變化；二甲烷鹵代反響過(guò)程中的能量變化；三烷烴鹵代反響的影響要素；三烷烴鹵代反響的影響要素；第一節(jié)第一節(jié) 烷烴烷烴ALKANE HOMOLOGUESNAMECH4METHANECH3CH3ETHANECH3CH2CH3PROPANECH3CH2CH2CH3BUTANECH3CH2CH2CH2CH3PENTANECH3CH2CH2CH2CH2CH3HEXANECH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3HEPTANECH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3OCTANECH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3NONAN

3、ECH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3DECANECH3(CH2)nCH3分子通式：分子通式：CnH2n+2 具有同一分子通式，組成上具有同一分子通式，組成上彼此相差一個(gè)或多個(gè)彼此相差一個(gè)或多個(gè)CH2單位的單位的一系列化合物，稱為同系列。一系列化合物，稱為同系列。同系列中各化合物之間互稱為同系列中各化合物之間互稱為同系物。同系物?！癈H2單位又稱為同單位又稱為同系差。系差。一、烷烴的同系物和分子通式一、烷烴的同系物和分子通式烷烴構(gòu)造式表示法烷烴構(gòu)造式表示法HCHHCHCCHHCHHCHCCHHCHHHHHHHHCHHHCH3CHCH2CH2CH3CHCH2CH3CH2C

4、H3(CH3)2CH(CH2)2CH(CH2CH3)2 Me2CH(CH2)2CHEt2 二、構(gòu)造異構(gòu)二、構(gòu)造異構(gòu)一幾個(gè)概念一幾個(gè)概念構(gòu)造異構(gòu)碳鏈異構(gòu)、官能團(tuán)異構(gòu)和官能團(tuán)位置異構(gòu)。構(gòu)造異構(gòu)碳鏈異構(gòu)、官能團(tuán)異構(gòu)和官能團(tuán)位置異構(gòu)。構(gòu)型異構(gòu)順?lè)串悩?gòu)、對(duì)映異構(gòu)。構(gòu)型異構(gòu)順?lè)串悩?gòu)、對(duì)映異構(gòu)。構(gòu)象異構(gòu)。構(gòu)象異構(gòu)。二烷烴的碳鏈異構(gòu)二烷烴的碳鏈異構(gòu)CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3CH3丁烷丁烷 熔點(diǎn)熔點(diǎn) - - 沸點(diǎn)沸點(diǎn) -0.5 -0.5異丁烷異丁烷 熔點(diǎn)熔點(diǎn) -160 -160 沸點(diǎn)沸點(diǎn) -12 -12分子式一樣而構(gòu)造不同的化合物之間互稱為同分分子式一樣而構(gòu)造不同的化合物之間互稱為同分異構(gòu)體；這種

5、景象稱為同分異構(gòu)景象。異構(gòu)體；這種景象稱為同分異構(gòu)景象。C6H14由心到邊由心到邊孿、鄰到間孿、鄰到間三異構(gòu)體的推導(dǎo)三異構(gòu)體的推導(dǎo)1 1不思索兩端的碳不思索兩端的碳原子。原子。2 2不思索主鏈連上不思索主鏈連上支鏈而增長(zhǎng)的情況。支鏈而增長(zhǎng)的情況。3 3詳細(xì)推導(dǎo)時(shí)可根詳細(xì)推導(dǎo)時(shí)可根據(jù)這樣一個(gè)原那么進(jìn)展據(jù)這樣一個(gè)原那么進(jìn)展： 主鏈由長(zhǎng)到短主鏈由長(zhǎng)到短 支鏈由整到散支鏈由整到散 位置由心到邊位置由心到邊 排布孿、鄰到間排布孿、鄰到間三、飽和碳原子和氫原子的類型三、飽和碳原子和氫原子的類型CH3CCH2CHCH3CH3CH3CH3伯伯1oC和和一個(gè)一個(gè)C結(jié)合結(jié)合仲仲2oC和和兩個(gè)兩個(gè)C結(jié)合結(jié)合叔叔3o

6、C和和三個(gè)三個(gè)C結(jié)合結(jié)合季季4oC和和四個(gè)四個(gè)C結(jié)合結(jié)合和其相對(duì)應(yīng)，氫原子和其相對(duì)應(yīng)，氫原子可以分為三類：可以分為三類： 1oH； 2oH； 3oH四、烷烴的命名四、烷烴的命名一普通命名法一普通命名法CH3CH2CH2CH3CH3CH3CHCH3CH3CCH3CH3CH3正丁烷正丁烷 異丁烷異丁烷 新戊烷新戊烷CH3CH2CH2CH2CH2CH3CHCH2CH2CH3CH3CH3CH2CH2CHCH2CH3CCH3CH3CH3CH3CCH3CH2正戊基正戊基 異戊基異戊基 仲戊基仲戊基 叔戊基叔戊基 新戊基新戊基 烷基的命名烷基的命名直鏈烷基直鏈烷基鏈端第二位碳原鏈端第二位碳原子上有一個(gè)甲基子

7、上有一個(gè)甲基支鏈支鏈鏈端第二位碳鏈端第二位碳原子上有兩個(gè)原子上有兩個(gè)甲基支鏈甲基支鏈游離價(jià)銜游離價(jià)銜接在叔碳接在叔碳原子上原子上游離價(jià)銜游離價(jià)銜接在仲碳接在仲碳原子上原子上二系統(tǒng)命名法二系統(tǒng)命名法1 1、直鏈烷烴：和普通命名法一樣。、直鏈烷烴：和普通命名法一樣。2 2、支鏈烷烴：命名時(shí)可將其看作直鏈烷烴的取代衍生物、支鏈烷烴：命名時(shí)可將其看作直鏈烷烴的取代衍生物 系統(tǒng)命名原那么：系統(tǒng)命名原那么：1選主鏈選母體；選主鏈選母體；2主鏈的編號(hào)；主鏈的編號(hào)；3書(shū)寫(xiě)化合物稱號(hào)；書(shū)寫(xiě)化合物稱號(hào)；4復(fù)雜支鏈的命名復(fù)雜支鏈的命名 。使一切取代基的編號(hào)和為最小使一切取代基的編號(hào)和為最小6060年年原那么。原那么

8、。8080年原那么：從最先遇到支鏈的一端年原那么：從最先遇到支鏈的一端開(kāi)場(chǎng)編號(hào)。兩端編號(hào)，位次依次陳列開(kāi)場(chǎng)編號(hào)。兩端編號(hào)，位次依次陳列，逐項(xiàng)對(duì)比，最先出現(xiàn)差別那項(xiàng)中，逐項(xiàng)對(duì)比，最先出現(xiàn)差別那項(xiàng)中，取位號(hào)小的那種編號(hào)。取位號(hào)小的那種編號(hào)。將取代基的稱號(hào)及位置表示在母體稱將取代基的稱號(hào)及位置表示在母體稱號(hào)的前面。取代基位置用阿拉伯?dāng)?shù)字號(hào)的前面。取代基位置用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，位置和稱號(hào)之間加一半字線表示，位置和稱號(hào)之間加一半字線“-“-。 幾個(gè)一樣的取代基：稱號(hào)合并在一幾個(gè)一樣的取代基：稱號(hào)合并在一同，取代基數(shù)目用中文數(shù)字，表示位同，取代基數(shù)目用中文數(shù)字，表示位置的阿拉伯?dāng)?shù)字之間加置的阿拉伯?dāng)?shù)字之間加

9、“，。，。 幾個(gè)不同的取代基：先簡(jiǎn)單后復(fù)雜幾個(gè)不同的取代基：先簡(jiǎn)單后復(fù)雜。或者說(shuō)按。或者說(shuō)按“次序規(guī)那么陳列，次序規(guī)那么陳列，“優(yōu)先基團(tuán)后列出。優(yōu)先基團(tuán)后列出。復(fù)雜直鏈要另行命名，主鏈選擇應(yīng)從復(fù)雜直鏈要另行命名，主鏈選擇應(yīng)從與主鏈直接相連的那個(gè)碳原子開(kāi)場(chǎng)，與主鏈直接相連的那個(gè)碳原子開(kāi)場(chǎng)，編號(hào)也要從該原子開(kāi)場(chǎng)。表示方法有編號(hào)也要從該原子開(kāi)場(chǎng)。表示方法有兩種：兩種： a a、加括號(hào)，將整個(gè)支鏈的稱號(hào)放、加括號(hào)，將整個(gè)支鏈的稱號(hào)放在括號(hào)內(nèi)。在括號(hào)內(nèi)。 b b、不加括號(hào)，支鏈取代基的位置、不加括號(hào)，支鏈取代基的位置編號(hào)加編號(hào)加“。CH3CH2CH CH3CH2CH3 1 2 3 4 5 3-甲基戊烷C

10、H3CH2CH2CH CH CH2CH3CH3CH2CH37 6 5 4 3 2 14-Ethyl-3-methylheptaneCH3CH2CCH2CH2CH3CH3CH3 1 2 3 4 5 63,3-Dimethylhexane3,3-二甲基己烷二甲基己烷CH3CH2CH CH CH2CH CH2CH3CH3CH3CH2CH3 1 2 3 4 5 6 7 83,4-dimethy-6-Ethylloctane3,4-二甲基二甲基-6-乙基辛烷乙基辛烷CH3CH CH2CH CH2CCH3CH3CHCH3CH3CH3CH2CH2CH3 1 2 3 4 5 6 7 8 92,6,6-三甲基三

11、甲基-4-異丙基壬烷異丙基壬烷4-Isopropyl-2,6,6-trimethylnonane1-甲基乙基甲基乙基CH3CHCH32 1CH3CHCH2CHCH3CH34 3 2 11,3-二甲基丁基二甲基丁基CH3CCH CH2CH3CH3CH2CH31 2 3 41,1-二甲基二甲基-2-乙基丁基乙基丁基CH3CH2CH2CH2CCH2CH2CH2CH3CCH2CH2CH3CH3CH2CH2CH3CH31 2 3 4 5 6 7 8 91 2 35-(1-Ethyl-1-methylpropyl)-5-propylnonane5-丙基丙基-5-1-甲基甲基-1-乙基丙基壬烷乙基丙基壬烷5

12、-丙基丙基-5-1-甲基甲基-1-乙基丙基壬烷乙基丙基壬烷E基態(tài)基態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)激發(fā)spspsp3雜化雜化sp3五、五、 烷烴的構(gòu)造烷烴的構(gòu)造一碳原子的一碳原子的sp3雜化雜化？sp3雜化的特點(diǎn)？雜化的特點(diǎn)？CHHsp3 1s CH bondC二烷烴分子的構(gòu)成二烷烴分子的構(gòu)成HCHHH109。280.109nm甲烷的球棒模型甲烷的球棒模型丁烷的丁烷的Kekul模型球棒模型模型球棒模型丁烷的斯陶特模型丁烷的斯陶特模型烷烴構(gòu)造總結(jié)烷烴構(gòu)造總結(jié)1一切鍵均為單鍵一切鍵均為單鍵鍵，只需鍵，只需C-C鍵和鍵和C-H鍵兩種。鍵兩種。2烷烴中一切原子均采取烷烴中一切原子均采取sp3雜化，和每個(gè)碳原雜化，和

13、每個(gè)碳原子相連的其它四個(gè)原子或原子團(tuán)均呈四面體分布。子相連的其它四個(gè)原子或原子團(tuán)均呈四面體分布。 四個(gè)一樣原子：正四面體分布。鍵角相等，為四個(gè)一樣原子：正四面體分布。鍵角相等，為109o28。 四個(gè)不一樣的原子：非正四面體分布。鍵角接近四個(gè)不一樣的原子：非正四面體分布。鍵角接近于于109o28。3直鏈烷烴碳鏈呈鋸齒狀分布。直鏈烷烴碳鏈呈鋸齒狀分布。1、乙烷的構(gòu)象、乙烷的構(gòu)象1典型構(gòu)象典型構(gòu)象 三烷烴的構(gòu)象三烷烴的構(gòu)象 構(gòu)象構(gòu)象Conformation：一定構(gòu)型的分子經(jīng)過(guò)單鍵旋轉(zhuǎn)：一定構(gòu)型的分子經(jīng)過(guò)單鍵旋轉(zhuǎn)，構(gòu)成各原子或原子團(tuán)的空間排布。，構(gòu)成各原子或原子團(tuán)的空間排布。重疊重疊式構(gòu)式構(gòu)象象交叉式

14、交叉式構(gòu)象構(gòu)象？乙烷的構(gòu)象有多少種？乙烷的構(gòu)象有多少種？2構(gòu)象表示法構(gòu)象表示法紐曼投影式紐曼投影式沿沿C CC C鍵鍵軸投影。離察看者近的碳原子用一個(gè)點(diǎn)鍵鍵軸投影。離察看者近的碳原子用一個(gè)點(diǎn)表示；遠(yuǎn)的用圓圈表示。表示；遠(yuǎn)的用圓圈表示。鋸架式鋸架式H HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH H交叉式交叉式交叉式交叉式重疊式重疊式重疊式重疊式HHHHHHHHHHHH傘方式傘方式交叉式交叉式重疊式重疊式3構(gòu)象穩(wěn)定性及優(yōu)勢(shì)構(gòu)象構(gòu)象穩(wěn)定性及優(yōu)勢(shì)構(gòu)象穩(wěn)定性：交叉式重疊式穩(wěn)定性：交叉式重疊式 優(yōu)勢(shì)構(gòu)象：優(yōu)勢(shì)構(gòu)象

15、：“交叉式。交叉式。乙烷構(gòu)象能量圖乙烷構(gòu)象能量圖室溫下，分子室溫下，分子的熱運(yùn)動(dòng)能的熱運(yùn)動(dòng)能83.8KJ/mol？單鍵的旋轉(zhuǎn)是不是完全自在？單鍵的旋轉(zhuǎn)是不是完全自在？ 2、正丁烷的構(gòu)象能量大小順序：能量大小順序： (1)(2)(3)(2) (3) (4)典型構(gòu)象典型構(gòu)象C H 3 C H 2 CH2CH3CH3H HHC H3HHHHHCH3CH3H3CHH3C HHH1對(duì)位交叉式對(duì)位交叉式2鄰位交叉式鄰位交叉式3部分重疊式部分重疊式4全重疊式全重疊式 CH3HHHHH3C對(duì)位交叉式對(duì)位交叉式side viewend view鄰位交叉式鄰位交叉式side viewend view全重疊式全重疊

16、式side viewend view部分重疊式部分重疊式side viewend view丁烷構(gòu)象能量圖丁烷構(gòu)象能量圖一分子間作用力一分子間作用力1、氫鍵：氫原子與原子半徑相對(duì)較小且?guī)в形垂蚕黼娮訉?duì)的、氫鍵：氫原子與原子半徑相對(duì)較小且?guī)в形垂蚕黼娮訉?duì)的原子原子O，N，F(xiàn)等間，可以經(jīng)過(guò)空間發(fā)生場(chǎng)相互作用，構(gòu)成等間，可以經(jīng)過(guò)空間發(fā)生場(chǎng)相互作用，構(gòu)成氫鍵。這是裸露的氫原子核與富電子的孤對(duì)電子之間發(fā)生的靜氫鍵。這是裸露的氫原子核與富電子的孤對(duì)電子之間發(fā)生的靜電吸引作用，但具有方向性和飽和性以下圖。電吸引作用，但具有方向性和飽和性以下圖。2、范德華力、范德華力取向力：發(fā)生在極性分子和極性分子之間。取向力

17、：發(fā)生在極性分子和極性分子之間。誘導(dǎo)力：發(fā)生在極性分子和極性分子，或極性分子和非極性分誘導(dǎo)力：發(fā)生在極性分子和極性分子，或極性分子和非極性分子之間。子之間。色散力：非極性分子之間的作用力。是由于色散力：非極性分子之間的作用力。是由于“瞬時(shí)偶極矩而瞬時(shí)偶極矩而產(chǎn)生的。產(chǎn)生的。OHHOHHOHHOHHOHH 水的分子間水的分子間氫鍵氫鍵極性分子的取向極性分子的取向 是鑒定有機(jī)物的根據(jù)；表達(dá)同系物的變化規(guī)律。是鑒定有機(jī)物的根據(jù)；表達(dá)同系物的變化規(guī)律。2、沸點(diǎn)、沸點(diǎn)(b.p.)隨含隨含C數(shù)添加，沸點(diǎn)升高；數(shù)添加，沸點(diǎn)升高； 隨含隨含C數(shù)添加，沸點(diǎn)升高數(shù)添加，沸點(diǎn)升高趨勢(shì)漸緩；趨勢(shì)漸緩；支鏈烷烴的沸點(diǎn)，

18、小于直鏈。支鏈烷烴的沸點(diǎn)，小于直鏈。解釋：烷烴是非極性分子，分子間作用力解釋：烷烴是非極性分子，分子間作用力色散力。色散力。色散力與分子質(zhì)量成正比。色散力與分子質(zhì)量成正比。CH2在不同分子中，引起的質(zhì)量添加率不同。在不同分子中，引起的質(zhì)量添加率不同。支鏈增多，分子不易彼此接近。支鏈增多，分子不易彼此接近。物質(zhì)蒸汽壓到達(dá)外壓時(shí)的溫度。物質(zhì)蒸汽壓到達(dá)外壓時(shí)的溫度。(甲甲)-161.7；(乙乙)-88.6 (戊戊)36.1 ；(己己)68.7 (異戊烷異戊烷)29.9 1、物理形狀：、物理形狀：C1C4為氣體；為氣體； C5C16為液體；為液體； C17以上為固體。以上為固體。含含C數(shù)數(shù)3、熔點(diǎn)、熔

19、點(diǎn)(m.p.)偶奇數(shù)各循一條變化軌偶奇數(shù)各循一條變化軌跡，偶數(shù)較高。跡，偶數(shù)較高。構(gòu)造對(duì)稱的烷烴其熔點(diǎn)高。構(gòu)造對(duì)稱的烷烴其熔點(diǎn)高。解釋：除分子間引力外，分子對(duì)稱性越好，越易陳解釋：除分子間引力外，分子對(duì)稱性越好，越易陳列成嚴(yán)密的分子晶體。列成嚴(yán)密的分子晶體。規(guī)那么的晶體陳列被破壞時(shí)的溫度規(guī)那么的晶體陳列被破壞時(shí)的溫度.(戊烷戊烷)-129.8；(異戊烷異戊烷)-159.9；(新戊烷新戊烷)-16.8 4、相對(duì)密度、相對(duì)密度隨隨C添加，小于水。添加，小于水。5、溶解度、溶解度不溶于水。不溶于水。(類似相溶類似相溶)甲烷特高。甲烷特高。 七、烷烴的化學(xué)性質(zhì)七、烷烴的化學(xué)性質(zhì) 總的來(lái)說(shuō)：烷烴非常穩(wěn)定

20、。特殊構(gòu)造決議：總的來(lái)說(shuō)：烷烴非常穩(wěn)定。特殊構(gòu)造決議：1僅有僅有“C-C、C-H兩種兩種鍵，鍵能高，結(jié)實(shí)。鍵，鍵能高，結(jié)實(shí)。2分子無(wú)極性，正、負(fù)電荷分布均勻，無(wú)特殊反分子無(wú)極性，正、負(fù)電荷分布均勻，無(wú)特殊反響中心。響中心。 烷烴與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑、強(qiáng)復(fù)原劑、金屬烷烴與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑、強(qiáng)復(fù)原劑、金屬鈉等均不起反響。只需在一些特殊條件下，烷烴才干鈉等均不起反響。只需在一些特殊條件下，烷烴才干和一些特殊試劑發(fā)生反響。如：氧化和熄滅、熱裂、和一些特殊試劑發(fā)生反響。如：氧化和熄滅、熱裂、取代等。取代等。一氧化和熄滅一氧化和熄滅 CnH2n+2 + 3n+12O2nCO2+ (n+1)H2O +

21、 熱能烷烴控制氧化成各種含氧衍生物：醇、醛、羧酸，在工業(yè)上有運(yùn)用。RCOOHRCOOHMn+2150OCRCH3+熄滅熱熄滅熱2878.2kj/mol2869.8kj/mol 在規(guī)范情況下，在規(guī)范情況下，1mol烷烴完全熄滅所烷烴完全熄滅所放出的熱量叫熄滅熱。放出的熱量叫熄滅熱。P44幾種烷烴的熄幾種烷烴的熄滅熱滅熱 熄滅熱反映了分子內(nèi)能的高低和穩(wěn)定熄滅熱反映了分子內(nèi)能的高低和穩(wěn)定性的大小。熄滅熱大，內(nèi)能越高，穩(wěn)定性性的大小。熄滅熱大，內(nèi)能越高，穩(wěn)定性越低。熄滅熱小，內(nèi)能越低，穩(wěn)定性越高。越低。熄滅熱小，內(nèi)能越低，穩(wěn)定性越高。 直鏈烷烴每添加一個(gè)直鏈烷烴每添加一個(gè)“CH2單位，熄單位，熄滅熱平

22、均添加滅熱平均添加658.6 kj/mol。支鏈烷烴比。支鏈烷烴比直鏈烷烴的熄滅熱小。直鏈烷烴的熄滅熱小。? (二二) 裂化反響裂化反響 熱裂：有機(jī)化合物在高溫暖無(wú)氧條件下發(fā)生鍵斷裂的反響。熱裂：有機(jī)化合物在高溫暖無(wú)氧條件下發(fā)生鍵斷裂的反響。溫度在溫度在450 以上。為自在基反響。催化裂化的溫度可以低以上。為自在基反響。催化裂化的溫度可以低些。裂化在煉油工業(yè)上是一個(gè)很重要的反響。些。裂化在煉油工業(yè)上是一個(gè)很重要的反響。CH3CH CH2HH400CCH3CH CH2 +CH2 CH2+ H2+ CH4 餾分餾分沸點(diǎn)范圍沸點(diǎn)范圍 / 烴的碳原子數(shù)烴的碳原子數(shù)氣體氣體石油氣石油氣 C1C4輕輕 油

23、油溶劑油溶劑油汽油汽油30180 C5-C6 C6-C10 煤油煤油180280C10-C16柴油柴油280350C17-C20 重重 油油光滑油光滑油凡士林、石蠟凡士林、石蠟瀝青瀝青350500C18-C30 C20-C30C30-C40渣油渣油500C40 石油主要分餾產(chǎn)物石油主要分餾產(chǎn)物 三鹵代反響三鹵代反響+ X2C X + HXC H有機(jī)化合物分子中有機(jī)化合物分子中的氫原子被鹵原子的氫原子被鹵原子取代。取代。CH4 + Cl2 hv or CH3Cl + HCl氯甲烷CH3Cl +Cl2CH2Cl2+ HCl二氯甲烷CH2Cl +Cl2CHCl3 + HClCHCl3+Cl2CCl4

24、+ HCl氯甲烷氯甲烷三四甲烷的氯代甲烷的氯代留意留意1 1需在光照或加熱下才干發(fā)生。需在光照或加熱下才干發(fā)生。2 2鹵代普通得到多種鹵代產(chǎn)物的混合物，很難得到單一的產(chǎn)物。鹵代普通得到多種鹵代產(chǎn)物的混合物，很難得到單一的產(chǎn)物。甲烷氯氣甲烷氯氣=10=101 400 1 400 一氯產(chǎn)物為主一氯產(chǎn)物為主甲烷氯氣甲烷氯氣=0.263=0.2631 400 1 400 四氯產(chǎn)物為主四氯產(chǎn)物為主4 4不同的鹵素發(fā)生鹵代反響的難易程度不同不同的鹵素發(fā)生鹵代反響的難易程度不同 氟氟氯溴碘氯溴碘5 5不同鹵素對(duì)不同類型氫原子的選擇性卻是溴大于氯。不同鹵素對(duì)不同類型氫原子的選擇性卻是溴大于氯。3 3烷烴中不同

25、類型的氫原子被取代的難易程度不同。規(guī)律為：烷烴中不同類型的氫原子被取代的難易程度不同。規(guī)律為： 叔仲伯叔仲伯CH3CH2CH3CH3CH2CH2ClCH3CHCH3ClCl2光照25+4555CH3CHCH3CH3Cl2光照25+6436CH3CHCH2ClCH3CH3CCH3ClCH325 時(shí)，不同類型氫原子一氯代的相對(duì)活性：時(shí)，不同類型氫原子一氯代的相對(duì)活性：3。H 2。H 1。H=5 4 1; 而溴代的選擇性更高，相應(yīng)為而溴代的選擇性更高，相應(yīng)為1600 82 1。例：預(yù)測(cè)下面反響所生成的一鹵代異構(gòu)體的比例。例：預(yù)測(cè)下面反響所生成的一鹵代異構(gòu)體的比例。(CH3)3CCH(CH3)2Cl2

26、,光 室溫，CCl4解解: (1)(2) (3) = 916115 = 965 八、八、 烷烴鹵代反響的反響機(jī)理烷烴鹵代反響的反響機(jī)理一甲烷的氯代反響機(jī)理一甲烷的氯代反響機(jī)理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)實(shí): 1、黑暗下不加熱，無(wú)反響、黑暗下不加熱，無(wú)反響; 2、僅加熱，能反響、僅加熱，能反響; 3、僅光照，能反響、僅光照，能反響; 4、氧氣的存在，能延緩反響的發(fā)生、氧氣的存在，能延緩反響的發(fā)生. 反響機(jī)理反響機(jī)理Reaction mechanism：化學(xué)反響所閱歷化學(xué)反響所閱歷的途徑或過(guò)程，的途徑或過(guò)程，稱反響機(jī)理或反稱反響機(jī)理或反響機(jī)制。響機(jī)制。離子型反響離子型反響經(jīng)過(guò)共價(jià)鍵的異裂發(fā)生經(jīng)過(guò)共價(jià)鍵的異裂發(fā)生

27、自在基反響自在基反響經(jīng)過(guò)共價(jià)鍵的均裂發(fā)生經(jīng)過(guò)共價(jià)鍵的均裂發(fā)生自在基的產(chǎn)生條件：加熱、自在基的產(chǎn)生條件：加熱、光照、引發(fā)劑。光照、引發(fā)劑。1ClCl 光或熱光或熱 2Cl3CH3 + Cl2CH3Cl + Cl 2Cl + CH4CH3 + HCl每一步都產(chǎn)生一個(gè)新自在基每一步都產(chǎn)生一個(gè)新自在基鏈反響鏈反響鏈引發(fā)鏈引發(fā) 鏈增長(zhǎng)鏈增長(zhǎng) 反復(fù)進(jìn)反復(fù)進(jìn)展展5CH2Cl + Cl2CH2Cl2 + Cl4Cl + CH3Cl CH2Cl + HCl自在基之間相互碰撞自在基之間相互碰撞 鏈終止鏈終止 Cl + CH3Cl + ClCH3 + CH3Cl2CH3ClCH3CH3CH3 H 光或熱光或熱 CH

28、3 + H ？Cl + CH4CH3Cl + H ？1、自在基鏈鎖反響、自在基鏈鎖反響留意留意 1生成烷基自在基的一步較困難，此步?jīng)Q生成烷基自在基的一步較困難，此步?jīng)Q議整個(gè)反響的反響速度。議整個(gè)反響的反響速度。 2一切烷烴的鹵代均是按自在基連鎖反響一切烷烴的鹵代均是按自在基連鎖反響機(jī)理發(fā)生的；均要經(jīng)過(guò)鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)、鏈終止機(jī)理發(fā)生的；均要經(jīng)過(guò)鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)、鏈終止三個(gè)階段。三個(gè)階段。 3三個(gè)階段是對(duì)一個(gè)基元反響而言，而不三個(gè)階段是對(duì)一個(gè)基元反響而言，而不是對(duì)整個(gè)體系，對(duì)整個(gè)體系而言三個(gè)階段可共存。是對(duì)整個(gè)體系，對(duì)整個(gè)體系而言三個(gè)階段可共存。 4一切有利于自在基產(chǎn)生和傳送的要素都一切有利于自在基

29、產(chǎn)生和傳送的要素都有利于反響的進(jìn)展。有利于反響的進(jìn)展。2、烷基自在基的的電子構(gòu)造及穩(wěn)定性、烷基自在基的的電子構(gòu)造及穩(wěn)定性sp2雜化，單電子在雜化，單電子在p軌道上。軌道上。C其穩(wěn)定性次序?yàn)椋浩浞€(wěn)定性次序?yàn)椋菏遄栽诨僮栽诨遄栽诨僮栽诨栽诨谆栽诨栽诨谆栽诨鵆H3CH2CH2HCH3CHHCH3CH3CHCH3CH3生成自在基，所需能量越小，即自在基的內(nèi)能越低，故越穩(wěn)生成自在基，所需能量越小，即自在基的內(nèi)能越低，故越穩(wěn)定。定。離解能離解能(kJmol-1)435CH3CH2CH2 + HCH3CHCH3+ HCH3HCH3+ HCH3CCH3CH3+ HCH3CH2CH3CH3

30、CHCH3(CH3)3CCH4CH2CH3CH3CH2CH3(CH3)3CH435.4kj/mol410.3kj/mol397.4kj/mol380.9kj/mol二甲烷氯代反響的能量變化二甲烷氯代反響的能量變化CH3H 光或熱光或熱CH3 + H Cl + CH4HCl + CH3Cl + CH4CH3Cl + H 離解能離解能(kJmol-1)431HCl349CH3Cl243ClCl435CH3H能量變化是反響的根本動(dòng)力能量變化是反響的根本動(dòng)力斷鍵斷鍵需求能量需求能量 成鍵成鍵放出能量放出能量ClCl(243) CH3H(435) 需求的能量越少，放出的能量越需求的能量越少，放出的能量越

31、多，反響越容易進(jìn)展。多，反響越容易進(jìn)展。 HCl(431) CH3Cl(349)如甲烷鏈增長(zhǎng)階段的兩步反響：如甲烷鏈增長(zhǎng)階段的兩步反響：Cl + H-CH3 CH3 + HCl Cl + H-CH3 CH3 + HCl H H kj/molkj/mol +435 -431 +4 +435 -431 +4CH3 + Cl2 CH3Cl + ClCH3 + Cl2 CH3Cl + Cl +243 -352 -109 +243 -352 -109總反響為：總反響為： CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl -105 CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl -105 反響熱也叫熱焓差反響熱也叫

32、熱焓差HH，是指規(guī)范情況下反響物和生成物，是指規(guī)范情況下反響物和生成物焓之差。焓之差。反響熱為負(fù)值時(shí)，為放熱反響。為正值時(shí)，為吸熱反響。反響熱為負(fù)值時(shí)，為放熱反響。為正值時(shí)，為吸熱反響。為吸熱反響為吸熱反響此步?jīng)Q議整個(gè)反響此步?jīng)Q議整個(gè)反響1、反響熱、反響熱2、活化能和過(guò)渡態(tài)、活化能和過(guò)渡態(tài)活化能的概念活化能的概念使分子發(fā)生反響所必需的使分子發(fā)生反響所必需的最小限制的能量叫活化能最小限制的能量叫活化能Ea活化能越小，闡明反響時(shí)要求分活化能越小，闡明反響時(shí)要求分子的能量越低。在一樣條件下，子的能量越低。在一樣條件下，超越這一能量的分子數(shù)越多，有超越這一能量的分子數(shù)越多，有效碰撞次數(shù)越多，速度越快。

33、效碰撞次數(shù)越多，速度越快。份份數(shù)數(shù)過(guò)渡形狀實(shí)際過(guò)渡形狀實(shí)際A + B C A B + CA + B C A B C A B + C反應(yīng)物過(guò)渡態(tài) 產(chǎn)物 分子中的舊鍵已松弛和減弱，新鍵已開(kāi)場(chǎng)構(gòu)成分子中的舊鍵已松弛和減弱，新鍵已開(kāi)場(chǎng)構(gòu)成，構(gòu)造介于反響物和產(chǎn)物之間，能量最高。，構(gòu)造介于反響物和產(chǎn)物之間，能量最高。 分子碰撞引起分子的幾何外形、電子云密度和運(yùn)動(dòng)形分子碰撞引起分子的幾何外形、電子云密度和運(yùn)動(dòng)形狀的改動(dòng)，使分子的內(nèi)能升高。其最高的能量形狀即為過(guò)狀的改動(dòng)，使分子的內(nèi)能升高。其最高的能量形狀即為過(guò)渡態(tài)。渡態(tài)。ABE活EH位 能反 應(yīng) 進(jìn) 程A +B -C反 應(yīng) 物A -B + C 產(chǎn) 物C決議反

34、響速度的是活化能，而不是反響熱。決議反響速度的是活化能，而不是反響熱。Cl + HCH3 Cl.H.CH3 HCl + CH3 過(guò)渡態(tài)H=4.1, E1=16.7CH3 + Cl2 Cl.Cl.CH3 CH3Cl + Cl 過(guò)渡態(tài)H=-109, E2=4.2位 能反 應(yīng) 進(jìn) 程E1H2H1E2C H4+C lC H3+C l2C H3C l+C l過(guò) 渡 態(tài) 1過(guò) 渡 態(tài) 21、不同類型氫原子的相對(duì)反響活性及實(shí)際解釋、不同類型氫原子的相對(duì)反響活性及實(shí)際解釋活性規(guī)律為：活性規(guī)律為： 30H 20H10HH-CH3 CH3CH2CH3CH3CH2CH2ClCH3CHCH3ClCl2光照25+455

35、5CH3CHCH3CH3Cl2光照25+6436CH3CHCH2ClCH3CH3CCH3ClCH3溴代溴代127 3 97 溴代溴代127 痕量痕量 超越超越99 三烷烴鹵代反響的影響要素三烷烴鹵代反響的影響要素這些反響現(xiàn)實(shí)闡明三個(gè)反響規(guī)律：這些反響現(xiàn)實(shí)闡明三個(gè)反響規(guī)律：1氫的活性；氫的活性；2鹵素的活性；鹵素的活性；3鹵素的選擇性鹵素的選擇性1根據(jù)烷基自在基的穩(wěn)定性解釋根據(jù)烷基自在基的穩(wěn)定性解釋生成烷基自在基的一步?jīng)Q議整個(gè)反響的反響速度。烷基自在基的相對(duì)穩(wěn)定性為：叔自在基仲自在基伯自在基甲基自在基 。所以，活性規(guī)律為：叔仲伯甲烷2從反響活化能來(lái)解釋從反響活化能來(lái)解釋 如：同一烷烴和氯反響時(shí)，其活化能為。如：同一烷烴和氯反響時(shí)，其活化能為。H： 30H 20H 10H H-CH3Ea： 0.1 0.5 1.0 4.0 kj/molEa大小次序?yàn)椋捍笮〈涡驗(yàn)椋?0H 20H 10H H-CH3所以，活