第2章 烷烴(應(yīng)化20119)

一、烷烴的同系列和異構(gòu)二、烷烴的命名三、烷烴的結(jié)構(gòu)四、烷烴的構(gòu)象五、烷烴的物理性質(zhì)六、烷烴的化學(xué)性質(zhì)七、烷烴的來(lái)源及其主要用途第二章烷烴(Alkane)1烴是指分子中只含有碳和氫兩種元素的化合物。烷烴指具有通式為CnH2n+2的碳?xì)浠衔?。烷烴是一類(lèi)飽和烴，分子中除碳碳單鍵外，其它鍵被氫飽和，即碳原子結(jié)合氫原子的數(shù)目已達(dá)到飽和狀態(tài)。分類(lèi)：環(huán)狀烴鏈狀烴飽和烴(烷烴)芳香烴脂環(huán)烴不飽和烴(烯、炔烴)烷烴概述2烷烴概述3

凡具有一個(gè)通式，結(jié)構(gòu)相似，化學(xué)性質(zhì)相似，物理性質(zhì)隨著碳原子數(shù)增加而有規(guī)律性變化的化合物系列。同系物：

同系列中的各個(gè)化合物彼此互稱(chēng)同系物。系差：CH22-1烷烴的同系列和異構(gòu)同系列（Homologousseries）4構(gòu)造：指分子中原子間互相連接的次序。構(gòu)造異構(gòu)體：分子式相同，因構(gòu)造不同而形成的異構(gòu)體。構(gòu)型、構(gòu)型異構(gòu)（見(jiàn)3.2.2節(jié)）構(gòu)象、構(gòu)象異構(gòu)（見(jiàn)2.4節(jié)）2-1烷烴的同系列和異構(gòu)同分異構(gòu)正丁烷異丁烷b.p.-0.5℃-11.7℃5烷烴的構(gòu)造異構(gòu)實(shí)質(zhì)是:書(shū)寫(xiě)烷烴同分異構(gòu)體的步驟(以己烷為例)A：寫(xiě)出這個(gè)烷烴的最長(zhǎng)直鏈?zhǔn)剑ㄊ÷粤藲洌┨几僧悩?gòu)2-1烷烴的同系列和異構(gòu)構(gòu)造異構(gòu)B：寫(xiě)出少一個(gè)碳原子的直鏈?zhǔn)阶鳛橹麈湣Ｔ撎荚?甲基)當(dāng)作支鏈(取代基),依次連在各碳原子上，就能寫(xiě)出可能的同分異構(gòu)體的構(gòu)造式。6C：寫(xiě)出少兩個(gè)碳原子的直鏈?zhǔn)阶鳛橹麈湣０褍蓚€(gè)碳原子當(dāng)作支鏈（2個(gè)甲基），依次接在各碳原子上；或把兩個(gè)碳原子當(dāng)作（乙基），依次接在各碳上。2-1烷烴的同系列和異構(gòu)7CnH2n+2n為碳原子個(gè)數(shù)n分子式構(gòu)造式簡(jiǎn)式命名乙烷C2H6CH3CH32甲烷CH41CH4C3H8CH3CH2CH33丙烷正丁烷、異丁烷C4H1042正戊烷、異戊烷、新戊烷C5H1253659351075154347203663192-1烷烴的同系列和異構(gòu)8伯碳（1°）：與一個(gè)碳原子相連的碳仲碳（2°）：與兩個(gè)碳原子相連的碳叔碳（3°）：與三個(gè)碳原子相連的碳季碳（4°）：與四個(gè)碳原子相連的碳叔氫（3°）：與叔碳相連的氫原子仲氫（2°）：與仲碳相連的氫原子伯氫（1°）：與伯碳相連的氫原子1°2°2°2°1°1°3°2°1°1°1°4°1°1°1°2-1烷烴的同系列和異構(gòu)碳?xì)湓拥念?lèi)型9按照烴中所含碳原子數(shù)稱(chēng)為“某烷”：C10及C10以下用“天干”數(shù)表示（甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸），C10以上就用中文“十一、十二”表示。C4H10C10H22C11H24C20H42丁烷癸烷十一烷二十烷2-2*烷烴的命名普通命名(習(xí)慣命名法)10新戊烷正丁烷異丁烷2-2烷烴的命名普通命名(習(xí)慣命名法)“正”表示直鏈（正構(gòu)），“異”表示分子中帶有一個(gè)支鏈，“新”表示有兩個(gè)支鏈。11正：表示無(wú)支鏈，即直鏈烷烴異：表示在第二個(gè)碳上有一個(gè)甲基支鏈新：表示在第二個(gè)碳上有兩個(gè)甲基支鏈12直鏈烷烴同習(xí)慣命名法，無(wú)需加形容詞“正”。辛烷十一烷支鏈烷烴：直鏈烷烴的烷基衍生物烷烴分子中去掉一個(gè)氫原子后剩下的部分，用R—

(或CnH2n+1—)表示。2-2烷烴的命名系統(tǒng)命名法(IUPAC)烷基的命名13甲基乙基正丙基Me（Methyl）Et（Ethyl）n-Pr（Propyl）2-2烷烴的命名烷基的命名異丙基i-Pr（isopropyl）正丁基n-Bu（Butyl）14異丁基仲丁基叔丁基i-Bu（isobutyl）s-Bu（sec-butyl）t-Bu（tert-butyl）新戊基（Neopentyl）15支鏈烷烴的命名A、選主鏈：選最長(zhǎng)的、取代基最多的碳鏈作主鏈。B、編號(hào)：從離取代基最近的一端編號(hào)，并滿(mǎn)足最低系列原則。2,2,3-2,3,3-2-2烷烴的命名系統(tǒng)命名法16C、若主鏈上有幾種取代基時(shí)，應(yīng)按“次序規(guī)則”(見(jiàn)教材3.3節(jié)），較優(yōu)基團(tuán)后列出。不論原子數(shù)多少，只要原子序數(shù)大，就視為較復(fù)雜，若連在主體上的第一原子的原子序數(shù)相同，則比較連在第一原子上的第二原子，大者較復(fù)雜，以此類(lèi)推，直到比出大小。甲基<乙基<正丙基<正丁基<正戊基<異戊基<異丁基<新戊基<異丙基<仲丁基<叔丁基2-2烷烴的命名系統(tǒng)命名法17D、寫(xiě)法位次取代基位置用阿拉伯?dāng)?shù)字，數(shù)字間用逗號(hào)隔開(kāi)（半字線(xiàn)）取代基名稱(chēng)相同的取代基合并起來(lái)，用二、三表示母體123452,2,4–三甲基戊烷按主鏈上碳原子個(gè)數(shù)稱(chēng)為某烷2-2烷烴的命名系統(tǒng)命名法1812345672,3,5–三甲基–4–正丙基庚烷2-2烷烴的命名系統(tǒng)命名法2,5–二甲基–4–異丙基庚烷1234567192,6,6–三甲基–3–乙基辛烷123456782,7,8–三甲基癸烷2-2烷烴的命名系統(tǒng)命名法20不論分子中有多少個(gè)碳，一律稱(chēng)為“甲烷”，其它均視為取代基。取代基的書(shū)寫(xiě)次序按“由小到大”依次書(shū)寫(xiě)，取代基數(shù)目用大寫(xiě)中文“二、三”表示，并寫(xiě)在取代基名稱(chēng)前。四甲基甲烷二甲基乙基甲烷2-2烷烴的命名衍生命名法甲基甲烷21具有一定構(gòu)造的分子中原子在空間的排列狀況。碳原子的四面體概念及分子模型2-3烷烴的構(gòu)型（Configuration）22激發(fā)2-3烷烴的構(gòu)型碳原子的sp3雜化23σ鍵σσ鍵2-3烷烴的構(gòu)型烷烴分子的形成24構(gòu)象：指由于圍繞單鍵(σ鍵）的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子中原子在空間的不同排列方式。構(gòu)象異構(gòu)體：分子組成相同、構(gòu)造式相同，因構(gòu)象不同而產(chǎn)生的異構(gòu)體。表示方法有：透視式(傘形式，鋸架式)、紐曼投影式傘形式鋸架式2-4烷烴的構(gòu)象25構(gòu)象異構(gòu)體的互相轉(zhuǎn)換不需發(fā)生共價(jià)鍵的斷裂。分子的構(gòu)象異構(gòu)體有無(wú)數(shù)個(gè)，無(wú)法畫(huà)出。故采用抓兩頭，選中間(選內(nèi)能最高及最低的構(gòu)象)，從中選幾個(gè)典型。乙烷的構(gòu)象扭轉(zhuǎn)角φHCCHφ2-4烷烴的構(gòu)象紐曼投影式26②φ=60°①φ=0°③φ=120°④φ=180°⑤φ=240°⑦φ=360°⑥φ=300°交叉式重疊式2-4烷烴的構(gòu)象乙烷27乙烷有無(wú)數(shù)個(gè)構(gòu)象，最穩(wěn)定的構(gòu)象是交叉式。12kj/mol①②③④⑤⑥⑦2-4烷烴的構(gòu)象能量曲線(xiàn)圖28①φ=0°②φ=60°③φ=120°④φ=180°⑤φ=240°⑥φ=300°⑦φ=360°全重疊式部分重疊式順位交叉式反位交叉式部分重疊式順位交叉式全重疊式丁烷29⑥15.9kj/mol3.7kj/mol①②③④⑤⑦反位交叉式能量曲線(xiàn)圖30高級(jí)烷烴的構(gòu)象高級(jí)烷烴的構(gòu)象更為復(fù)雜，但主要以反位交叉式構(gòu)象的形式存在，其中C－H都處于交叉式，碳鏈看起來(lái)像鋸齒。最穩(wěn)定的構(gòu)象：整個(gè)碳鏈?zhǔn)卿忼X狀的。31物質(zhì)狀態(tài)室溫和0.1MPa下，C1~C4是氣體，C5~C17是液體，C18~是固體。

沸點(diǎn)正構(gòu)烷烴的沸點(diǎn)是隨著分子量的增加而有規(guī)律升高；在碳原子數(shù)相同的烷烴中，支鏈越多，沸點(diǎn)越低。正戊烷：36.1℃新戊烷：9.5℃2-5烷烴的物理性質(zhì)32共價(jià)化合物晶格中的質(zhì)點(diǎn)是分子，偶數(shù)碳的烷烴具有較高的對(duì)稱(chēng)性,使碳鏈之間的排列比奇數(shù)的緊密,故分子間的色散力大,熔點(diǎn)高。直鏈烷烴熔點(diǎn)與分子中碳原子數(shù)關(guān)系2-5烷烴的物理性質(zhì)熔點(diǎn)正戊烷異戊烷新戊烷m.p./℃-129-159.9-16.833相對(duì)密度烷烴的相對(duì)密度是隨相對(duì)分子質(zhì)量增加而有所增大，二十烷以下的按近于0.78。解釋?zhuān)合鄬?duì)分子質(zhì)量增加，分子間引力增大，使分子間的距離相應(yīng)減小，相對(duì)密度則增大。溶解度烷烴不溶于水，能溶于某些有機(jī)溶劑。解釋?zhuān)骸跋嗨葡嗳堋?，結(jié)構(gòu)相似，分子間的引力相似，就能很好地溶解。34烷烴分子中的氫原子被鹵素取代的反應(yīng)。合成上無(wú)價(jià)值，重要性在于反應(yīng)機(jī)理的研究2-6烷烴的化學(xué)性質(zhì)鹵代反應(yīng)35鏈引發(fā)……2-6烷烴的化學(xué)性質(zhì)甲烷氯代反應(yīng)歷程鏈增長(zhǎng)或鏈傳遞36鏈終止2-6烷烴的化學(xué)性質(zhì)甲烷氯代反應(yīng)歷程具有鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)、鏈終止的反應(yīng)在化學(xué)上叫自由基反應(yīng)（自由基鏈反應(yīng)，連鎖反應(yīng)）。說(shuō)明37鏈增長(zhǎng)反應(yīng)中的奪氫過(guò)程不同鹵素的反應(yīng)活性氟＞氯＞溴＞碘各種氫的相對(duì)反應(yīng)活性及烷基自由基的穩(wěn)定性(重點(diǎn))決定反應(yīng)速度的步驟是說(shuō)明38各種氫的相對(duì)反應(yīng)活性6個(gè)伯氫所得2個(gè)仲氫所得仲氫/伯氫=仲氫的反應(yīng)活性是伯氫的4倍。43%57%說(shuō)明39叔氫/伯氫=叔氫的反應(yīng)活性是伯氫的5倍。叔氫＞仲氫＞伯氫？36%64%各種氫的相對(duì)反應(yīng)活性說(shuō)明40三種氫的C－H鍵離解能為：3°C－HD＝389.4KJ/mol2°C－HD＝397.7KJ/mol1°C－HD＝410.3KJ/mol3°R·2°R·1°R··CH3H3C－HD＝439.6KJ/mol烷基自由基穩(wěn)定性依次減弱氫的相對(duì)反應(yīng)活性及烷基自由基的穩(wěn)定性說(shuō)明41選擇性（鹵素對(duì)取代反應(yīng)的選擇性）若反應(yīng)的選擇性大，得到幾種可能產(chǎn)物所占比例差別大；若反應(yīng)的選擇性小，得到幾種可能產(chǎn)物所占比例差別小。43%57%3%97%仲氫/伯氫仲氫/伯氫因此溴代具有很高的選擇性，在合成上有應(yīng)用價(jià)值。99.5%42異構(gòu)化反應(yīng)2-6烷烴的化學(xué)性質(zhì)氧化反應(yīng)合成上無(wú)意義，但能作燃料。?H<0點(diǎn)燃43硝化反應(yīng)2-6烷烴的化學(xué)性質(zhì)裂化反應(yīng)高溫下使烷烴分子發(fā)生裂解的過(guò)程44主要來(lái)源：天然氣、石油天然氣主要成分：甲烷石油組成：主要是烴類(lèi)(烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴)人造石油：煤在高溫、高壓和催化劑存在下，加氫氣可以得到烴類(lèi)的復(fù)雜混合物。2-7烷烴的來(lái)源及其主要用途45未來(lái)幾種新能源：波能海洋波浪能達(dá)90萬(wàn)億千瓦可燃冰天然氣與水結(jié)合在一起的固體化合物，外形如水煤成氣煤在形成過(guò)程中由于溫度及壓力增加，要釋放出可燃?xì)怏w微生物發(fā)酵制成酒精2-7烷烴的來(lái)源及其主要用途46【本章重點(diǎn)】

烷烴的系統(tǒng)命名及烷烴的鹵代反應(yīng)?！颈仨氄莆盏膬?nèi)容】

1.烷烴的習(xí)慣命名法、衍生命名法及系統(tǒng)命名法；【本章難點(diǎn)】

烷烴鹵代反應(yīng)機(jī)理及烷基自由基的穩(wěn)定性。

烷烴小結(jié)47【必須掌握的內(nèi)容】

2.烷烴的形成、結(jié)構(gòu)及構(gòu)象異構(gòu)；3.烷烴物理性質(zhì)(物態(tài)、熔沸點(diǎn)、溶解性);4.烷烴的化學(xué)性質(zhì)：鹵代和氧化各種H反應(yīng)活性及各種烷基自由基的穩(wěn)定性比較根據(jù)鹵代產(chǎn)物構(gòu)造推導(dǎo)烷烴構(gòu)造。烷烴小結(jié)48課后作業(yè)必作題目：1、(1)(2)(4)(5)(7)(8)2、(2)(4)(5)(8)5、9、14思考題：3、114950例哪一種或哪幾種相對(duì)分子質(zhì)量為86的烷烴有：(1)三個(gè)一溴代物；(2)五個(gè)一溴代物。解：由題設(shè)知，該烷烴分子式為C6H14步驟：a)寫(xiě)出所有構(gòu)造異構(gòu)體的構(gòu)造簡(jiǎn)寫(xiě)式；

b)寫(xiě)出每種構(gòu)造異構(gòu)體的一溴代物結(jié)構(gòu)答案：（1）和（2）烷烴的鹵代51返回吧52烷烴分子的形成返回吧53乙烷的重疊式構(gòu)象返回54與分子的極性有關(guān)極性越大，分子間力越大，沸點(diǎn)越高。極性相同，與分子量有關(guān)分子量越大，沸點(diǎn)越高。沸點(diǎn)的影響因素主要取決于分子間力的大小極性相同，M相近，與分子間接觸面積有關(guān)分子間接觸面積越大，沸點(diǎn)越高。分子量相近，與分子間形成氫鍵數(shù)目有關(guān)形成氫鍵數(shù)目越多，沸點(diǎn)越高。55與分子間力有關(guān)分子間力越大，熔點(diǎn)越高。熔點(diǎn)的影響因素與分子在晶格中的排列狀況有關(guān)分子對(duì)稱(chēng)性越好，排列越整齊，熔點(diǎn)越高。返回562、孚茲反應(yīng)（見(jiàn)教材P185）1、格氏試劑（Grignard）水解（見(jiàn)教材P185）八、烷烴的制備只能制備對(duì)稱(chēng)的烷烴R—R，即R相同。

3、烯烴的氫化