有機(jī)化學(xué)課件-第二章-烷烴

1、第二章第二章 烷烴烷烴(一一) 烴的定義烴的定義(二二) 烴的分類烴的分類: 分子中只含有分子中只含有C、H兩種元素的有機(jī)化合物叫兩種元素的有機(jī)化合物叫 碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔?簡(jiǎn)稱烴簡(jiǎn)稱烴.根據(jù)烴分子中碳原子連接方式1) 脂肪烴：飽和烴和不飽和烴2) 脂環(huán)烴：分子中碳原子聯(lián)結(jié)成閉合碳環(huán)3) 芳香烴： 含芳香環(huán)的一大類烴化合物，如苯環(huán) (1)烷烴烷烴碳原子的四個(gè)共價(jià)鍵，除以單鍵與其他碳原子碳原子的四個(gè)共價(jià)鍵，除以單鍵與其他碳原子相互結(jié)合成碳鏈外，其余的價(jià)鍵也都和氫原子相結(jié)合，即相互結(jié)合成碳鏈外，其余的價(jià)鍵也都和氫原子相結(jié)合，即完全為氫原子所飽和。又叫完全為氫原子所飽和。又叫飽和烴飽和烴,由于石蠟

2、是烷烴的混由于石蠟是烷烴的混合物合物,故烷烴也稱故烷烴也稱石蠟烴石蠟烴.例如例如:甲烷甲烷,乙烷乙烷,丙烷丙烷,丁烷丁烷(正丁烷正丁烷,異丁烷異丁烷),戊烷戊烷 (正戊烷正戊烷,異戊烷異戊烷,新戊烷新戊烷).2.1 烷烴的通式烷烴的通式,同系列和同分異構(gòu)同系列和同分異構(gòu)丙烷丙烷 C3H8丁烷丁烷 C4H10戊烷戊烷 C5H12CH3CH2CH3CH3(CH2)2CH3CH3(CH2)3CH3CH4CH3CH3甲烷甲烷 CH4乙烷乙烷 C2H6名稱名稱 分子式分子式 構(gòu)造式構(gòu)造式 構(gòu)造式的簡(jiǎn)寫式構(gòu)造式的簡(jiǎn)寫式 (2)烷烴的通式烷烴的通式直鏈烷烴分子中，一個(gè)或幾個(gè)直鏈烷烴分子中，一個(gè)或幾個(gè)-CH2

3、-基團(tuán)（亞甲基）連成碳鏈，碳鏈的兩端再連基團(tuán)（亞甲基）連成碳鏈，碳鏈的兩端再連有兩個(gè)氫原子，因此直鏈烷烴的通式可寫為有兩個(gè)氫原子，因此直鏈烷烴的通式可寫為: H-(-CH2-)n-H 或：或： CnH2n+2 同分異構(gòu)體同分異構(gòu)體由于分子式相同由于分子式相同,但它們的構(gòu)但它們的構(gòu)造不同造不同(分子中各原子相連的方式和次序不同分子中各原子相連的方式和次序不同). 又叫構(gòu)造異構(gòu)體。又叫構(gòu)造異構(gòu)體。戊烷可看成是正丁烷和異丁烷上的一個(gè)戊烷可看成是正丁烷和異丁烷上的一個(gè) H被甲基被甲基-CH3 取代的產(chǎn)物取代的產(chǎn)物: (正戊烷正戊烷,異戊烷異戊烷,新戊烷新戊烷).烷烴分子中，隨著碳原子數(shù)的增加烷烴分子中

4、，隨著碳原子數(shù)的增加,烷烴的構(gòu)造異烷烴的構(gòu)造異構(gòu)體的數(shù)目也越多構(gòu)體的數(shù)目也越多.寫出寫出C7H16的同分異構(gòu)體？的同分異構(gòu)體？ 烷烴的通式烷烴的通式 CnH2n+2, 直鏈烴的通式可寫為直鏈烴的通式可寫為: H-(-CH2-)n-H同系物同系物在組成上相差一個(gè)或多個(gè)在組成上相差一個(gè)或多個(gè) CH2,且結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似的且結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似的一系列化合物稱為同系列一系列化合物稱為同系列.同系列中的各化合物互稱同系物同系列中的各化合物互稱同系物.系差系差同系列相鄰的兩個(gè)分子式的差值同系列相鄰的兩個(gè)分子式的差值 CH2 稱為系差稱為系差.(3)同系物同系物在烴分子中僅與一個(gè)碳相連的碳原子叫做伯碳原子（或一級(jí)

5、碳原子，用在烴分子中僅與一個(gè)碳相連的碳原子叫做伯碳原子（或一級(jí)碳原子，用1表示）表示） 與兩個(gè)碳相連的碳原子叫做仲碳原子（或二級(jí)碳原子，用與兩個(gè)碳相連的碳原子叫做仲碳原子（或二級(jí)碳原子，用2表示）表示） 與三個(gè)碳相連的碳原子叫做叔碳原子（或三級(jí)碳原子，用與三個(gè)碳相連的碳原子叫做叔碳原子（或三級(jí)碳原子，用3表示）表示） 與四個(gè)碳相連的碳原子叫做季碳原子（或四級(jí)碳原子，用與四個(gè)碳相連的碳原子叫做季碳原子（或四級(jí)碳原子，用4表示）表示）(4)烷烴中碳原子的分類烷烴中碳原子的分類:與伯與伯,仲仲,叔碳原子相連的叔碳原子相連的H原子原子,分別稱為分別稱為 伯伯,仲仲,叔叔H原子原子如：如：CH3 C C

6、H2 CH CH3CH3CH31234CH31 有機(jī)化合物的命名的基本要求是必須能夠反映出分子結(jié)有機(jī)化合物的命名的基本要求是必須能夠反映出分子結(jié)構(gòu)，使我們看到一個(gè)不很復(fù)雜的名稱就能寫出它的結(jié)構(gòu)式構(gòu)，使我們看到一個(gè)不很復(fù)雜的名稱就能寫出它的結(jié)構(gòu)式，或是看到構(gòu)造式就能叫出它的名稱來。烷烴的命名法是，或是看到構(gòu)造式就能叫出它的名稱來。烷烴的命名法是有機(jī)化合物命名的基礎(chǔ)，應(yīng)很好的掌握它。有機(jī)化合物命名的基礎(chǔ)，應(yīng)很好的掌握它。2.2 烷烴的命名烷烴的命名常用的命名法常用的命名法 習(xí)慣命名法習(xí)慣命名法系統(tǒng)命名法系統(tǒng)命名法衍生物命名法衍生物命名法（1）含有）含有10個(gè)或個(gè)或10個(gè)以下碳原子的直鏈烷烴，用天干

7、順序個(gè)以下碳原子的直鏈烷烴，用天干順序“甲、乙、丙、丁、戊、已、庚、辛、壬、癸甲、乙、丙、丁、戊、已、庚、辛、壬、癸”10個(gè)字分別個(gè)字分別表示碳原子的數(shù)目，后面加烷字。表示碳原子的數(shù)目，后面加烷字。例如：例如： CH3CH2CH2CH3 命名為正丁烷。命名為正丁烷。（2）含有）含有10個(gè)以上碳原子的直鏈烷烴，用小寫中文數(shù)字表個(gè)以上碳原子的直鏈烷烴，用小寫中文數(shù)字表示碳原子的數(shù)目。示碳原子的數(shù)目。如如CH3（CH2）10CH3命名為正十二烷。命名為正十二烷。一一. 習(xí)慣命名法習(xí)慣命名法 （3）對(duì)于含有支鏈的烷烴，則必須在某烷前面加上一個(gè)）對(duì)于含有支鏈的烷烴，則必須在某烷前面加上一個(gè)漢字來區(qū)別。在

8、鏈端第漢字來區(qū)別。在鏈端第2位碳原子上連有位碳原子上連有1個(gè)甲基時(shí)，稱個(gè)甲基時(shí)，稱為異某烷，在鏈端第二位碳原子上連有為異某烷，在鏈端第二位碳原子上連有2個(gè)甲基時(shí)，稱為個(gè)甲基時(shí)，稱為新某烷。新某烷。 CH3 CH3 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CHCH2CH3 CH3-C-CH3 CH3 正戊烷正戊烷 異戊烷異戊烷 新戊烷新戊烷 系統(tǒng)命名法是中國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)根據(jù)國(guó)際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合系統(tǒng)命名法是中國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)根據(jù)國(guó)際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（會(huì)（IUPAC）制定的有機(jī)化合物命名原則，再結(jié)合我國(guó)漢字）制定的有機(jī)化合物命名原則，再結(jié)合我國(guó)漢字的特點(diǎn)而制定的（的特點(diǎn)而制定的（1960年制定，年制定，1

9、980年進(jìn)行了修定）年進(jìn)行了修定）系統(tǒng)命名法規(guī)則如下：系統(tǒng)命名法規(guī)則如下： 三三. 系統(tǒng)命名法系統(tǒng)命名法(IUPAC) 烷基：烷烴分子去掉一個(gè)氫原子后余下的部分。其通式為CnH2n+1-，常用R-表示。 常見的烷基有： 甲基 CH3 乙基 CH3CH2 正丙基 CH3CH2CH2 異丙基 （CH3）2CH 正丁基 CH3CH2CH2CH2 異丁基 （CH3）2CHCH2 仲丁基 叔丁基 （CH3）3C CH3CH2CHCH3 (1) 直鏈烷烴按碳原子數(shù)命名直鏈烷烴按碳原子數(shù)命名 10以內(nèi)以內(nèi)：依次用天干：依次用天干:甲乙丙丁戊己庚辛壬甲乙丙丁戊己庚辛壬癸癸(gui) . 10以上以上：用中文數(shù)

10、字：用中文數(shù)字:十一十一.烷烷. （1）選擇分子中最長(zhǎng)的碳鏈作為主鏈，按這個(gè)鏈所含的）選擇分子中最長(zhǎng)的碳鏈作為主鏈，按這個(gè)鏈所含的碳原子數(shù)稱為某烷，并以此作為母體。碳原子數(shù)稱為某烷，并以此作為母體。選擇主鏈選擇主鏈(2)帶有支鏈的烷烴帶有支鏈的烷烴CH3-CH2 CH CH CH2-CH3CH2CH3CHCH3CH3選擇錯(cuò)誤選擇正確CH3-CH2-CH CH CH CH-CH3CH3CH2CH2CH3CH3CH3選擇正確選擇錯(cuò)誤（2） 分子中有兩條以上等長(zhǎng)碳鏈時(shí)，則選擇支鏈多的分子中有兩條以上等長(zhǎng)碳鏈時(shí)，則選擇支鏈多的一條為主鏈。一條為主鏈。(1) 從最接近取代基的一端開始，將主鏈碳原從最接近

11、取代基的一端開始，將主鏈碳原子用子用1、2、3編號(hào)編號(hào) C C C C C C C C2346781CCC876543215CC C C C CCC234615162編號(hào)正確編號(hào)錯(cuò)誤編號(hào)正確編號(hào)錯(cuò)誤碳原子的編號(hào)碳原子的編號(hào)（2） 若第一個(gè)支鏈的位置相同，則依次比較第二若第一個(gè)支鏈的位置相同，則依次比較第二、第三個(gè)支鏈的位置，以取代基的系列編號(hào)最?。?、第三個(gè)支鏈的位置，以取代基的系列編號(hào)最?。ㄗ畹拖盗性瓌t）為原則。最低系列原則）為原則。 A 將支鏈（取代基）寫在主鏈名稱的前面B 取代基按“次序規(guī)則”小的基團(tuán)優(yōu)先列出 烷基的大小次序：甲基乙基丙基丁基戊基己基異戊基異丁基Cl2 Br2 I2CH4

12、+ F2CH3F + HF=kJmol-1H= kJmol-1H= kJmol-1H= kJmol-1HCH4 + Cl2CH3Cl + HClCH4 + Br2CH3Br + HBrCH4 + I2CH3I + HI強(qiáng)烈放熱，引起爆炸其他烷烴氟化時(shí)，還發(fā)生鍵斷裂反應(yīng)進(jìn)行較快反應(yīng)能緩和進(jìn)行在室溫下無明顯反應(yīng)在紫外光漫射或高溫下，甲烷易與氯、溴發(fā)生反應(yīng)。在紫外光漫射或高溫下，甲烷易與氯、溴發(fā)生反應(yīng)。CH4Cl2CH3HClCl漫射光甲烷的鹵代反應(yīng)較難停留在一元階段，氯甲烷還會(huì)繼續(xù)甲烷的鹵代反應(yīng)較難停留在一元階段，氯甲烷還會(huì)繼續(xù)發(fā)生氯化反應(yīng)，生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳。發(fā)生氯化反應(yīng)，生成二氯

13、甲烷、三氯甲烷和四氯化碳。若控制一定的反應(yīng)條件和原料的用量比，可得其中一種若控制一定的反應(yīng)條件和原料的用量比，可得其中一種氯代烷為主要的產(chǎn)物。氯代烷為主要的產(chǎn)物。比如比如 甲烷甲烷 ：氯氣：氯氣 = 10 ：1 （400450時(shí)）時(shí)）CH3Cl占占98% = 1 ：4 （400時(shí)）主要為時(shí)）主要為CCl4 實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明： 1. 甲烷和氯氣在室溫下和暗處可以長(zhǎng)期保存而并不起反應(yīng)。 2. 在暗處，若溫度高于250時(shí)，反應(yīng)立即發(fā)生。 3. 在室溫有紫外光的照射下，反應(yīng)立即發(fā)生。 4. 若將Cl2先用光照射，然后迅速在黑暗中與甲烷混合，則發(fā)生氯代反應(yīng)。 5. 若將Cl2照射后，在黑暗中放置一段時(shí)間，然

14、后與甲烷混合，反應(yīng)又不發(fā)生。2其他烷烴的氯代反應(yīng)其他烷烴的氯代反應(yīng)1） 反應(yīng)條件與甲烷的氯代相同（光照），但產(chǎn)物更為復(fù)反應(yīng)條件與甲烷的氯代相同（光照），但產(chǎn)物更為復(fù)雜，因氯可取代不同碳原子上的氫，得到各種一氯代或多雜，因氯可取代不同碳原子上的氫，得到各種一氯代或多氯代產(chǎn)物。例如：氯代產(chǎn)物。例如：CH3CH2CH3Cl2 ，光CH3CH2CH2CH3CHCH3二氯代物三氯代物ClClCH3CHCH2CH3CH2-CHCH2CH3CH3CH3-C-CH2CH3CH3ClCH3CH CHCH3CH3ClClCH3CHCH2CH2CH3Cl33.5%22%28%16.5%Cl2光CH32） 伯、仲、叔

15、氫的相對(duì)反應(yīng)活性伯、仲、叔氫的相對(duì)反應(yīng)活性CH3-CH2-CH3Cl2CH3-CH2-CH2CH3-CH-CH3ClCl43%57%25光，分子中，有六個(gè)等價(jià)伯氫，兩個(gè)等價(jià)仲氫，若氫的活分子中，有六個(gè)等價(jià)伯氫，兩個(gè)等價(jià)仲氫，若氫的活性一樣，則兩種一氯代烴的產(chǎn)率，理論上為性一樣，則兩種一氯代烴的產(chǎn)率，理論上為 6 ：2 = 3 ：1但實(shí)際上為但實(shí)際上為 43 ：57 = 1 ：1.33這說明在室溫氯代時(shí)這說明在室溫氯代時(shí)，各類氫的反應(yīng)活性是不一樣的，各類氫的反應(yīng)活性是不一樣的， 氫的相對(duì)活性氫的相對(duì)活性 = 產(chǎn)物的數(shù)量產(chǎn)物的數(shù)量被取代的等價(jià)氫的個(gè)數(shù)被取代的等價(jià)氫的個(gè)數(shù)。這樣可知：。這樣可知： 伯

16、氫的相對(duì)活性仲氫的相對(duì)活性=57 / 243 / 641即仲氫與伯氫的相對(duì)活性為即仲氫與伯氫的相對(duì)活性為4 ：1。異丁烷一氯代物 CH3-CH-CH3CH3Cl2CH3CCH3CH3ClCH3CHCH3CH2Cl光25叔丁基氯異丁基氯36%64%同理可求得叔氫的相對(duì)反應(yīng)活性：同理可求得叔氫的相對(duì)反應(yīng)活性： 叔氫的相對(duì)活性伯氫的相對(duì)活性=36 / 164 / 9=5.11即叔氫的反應(yīng)活性為伯氫的即叔氫的反應(yīng)活性為伯氫的5倍。倍。室溫時(shí)三種氫的相對(duì)活性為：室溫時(shí)三種氫的相對(duì)活性為：3H ：2H ：1H = 5 ：4 ：1在高溫時(shí)（在高溫時(shí)（450）氯代時(shí)三種氫的活性接近于）氯代時(shí)三種氫的活性接近于

17、1 ：1 ：1。溴代反應(yīng)時(shí)（光照，溴代反應(yīng)時(shí)（光照，127），三種氫的相對(duì)活性為：），三種氫的相對(duì)活性為：3H ：2H ：1H = 1600 ：82 ：1如：如：CH3-CH-CH3CH3CH3-CH-CH2CH3CH3-C-CH3CH3Br2光127BrBr99%C .RHRC .HRHC .HHH叔叔碳碳仲仲碳碳伯伯碳碳甲甲基基自自由由基基的的穩(wěn)穩(wěn)定定順順序序2.6.1 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)1、燃燒、燃燒燃燒反應(yīng)的機(jī)制非常復(fù)雜，但也是自由基反應(yīng)。燃燒反應(yīng)的機(jī)制非常復(fù)雜，但也是自由基反應(yīng)。 1、完全燃燒 用途：可用燃燒來測(cè)定它們的C、H含量。 很好的燃料。 2、不完全燃燒、不完全燃燒烷烴的不完全

18、燃燒會(huì)產(chǎn)生有毒的烷烴的不完全燃燒會(huì)產(chǎn)生有毒的CO和黑煙和黑煙C，是汽車尾氣，是汽車尾氣所造成的空氣污染之一。所造成的空氣污染之一。用途：用途：炭黑是黑色的顏料。炭黑是黑色的顏料。 可作為橡膠的填料，具有補(bǔ)強(qiáng)作用可作為橡膠的填料，具有補(bǔ)強(qiáng)作用 3、 部分氧化 在控制條件時(shí),烷烴可以部分氧化,生成烴的含氧衍生物。例如石蠟（含2040個(gè)碳原子的高級(jí)烷烴的混合物）在特定條件下氧化得到高級(jí)脂肪酸。 RCH2CH2R + O2 RCOOH + RCOOHCH4+ O2H2O+V2O5400500HCHOMnO2 有機(jī)氧化的概念：無機(jī)中的氧化的概念以電子的得失，氧化數(shù)的變化來判斷是否是氧化還原反應(yīng)。 有機(jī)中的氧化的概念同無機(jī)中的氧化的概念有所不同，在有機(jī)中，加氧去氫為氧化，加氫去氧為還原。 例如： 反應(yīng)中，分子去掉了氫，加上了比氫電負(fù)性大的氯原子，因此反應(yīng)為氧化反應(yīng)。 CH4Cl2Cl2Cl2Cl2光照光照光照光照CH3ClCH2Cl21CHCl31CCl41 裂化：烷烴在隔絕空氣的條件下加強(qiáng)熱，分子中的碳碳鍵或碳?xì)滏I發(fā)生斷裂，生成較小的分子，這種反應(yīng)叫做熱裂化。如： 產(chǎn)生的游離基：CH3CHCH2HHPyrolysisCH3+ CHCH3. 1) 可相互結(jié)合生產(chǎn)烷烴： 2) 轉(zhuǎn)移1個(gè)H給另1個(gè)游離基，產(chǎn)生1個(gè)