脂肪烴飽和烴：烷烴不飽和烴：烯烴、炔烴、二烯烴…脂環(huán)烴：環(huán)烷烴、環(huán)烯烴、環(huán)炔烴…有機(jī)化合物烴類化合物烴的衍生物脂肪烴芳香烴1脂肪烴飽和烴：烷烴有機(jī)化合物烴類化合物脂肪烴1

第十六章烷烴Alkanes2第十六章烷烴2

一、烷烴的命名原則

Rulesfornamingalkanes

3一、烷烴的命名原則3IUPAC命名法系統(tǒng)命名法常用命名法普通命名法，習(xí)慣命名法1、烷基(alkyl)的認(rèn)識

4IUPAC命名法常用命名法普通命名R－：CH3—

甲基Methyl（Me）

C2H5—乙基Ethyl（Et）

CH3-CH2-CH2-

正丙基n-propyl（n-pr）

異丙基（i–pr)叔丁基（t-Bu）仲丁基（sec-Bu）5R－：CH3—甲基Methyl（Me）

新戊基(neo-pentyl)異戊基(i-pentyl)6新戊基異戊基6

2、★最低系列原則

lowestseriesprinciple

將主鏈以不同方式編號，可得不同編號系列，順次逐項(xiàng)比較各系列的不同位次，最先遇到的取代基位次最小者為最低系列。

最低系列——主鏈(Main-chain)

77例：3－甲基－2－氯戊烷2，3，5－三甲基己烷8例：3－甲基－2－氯戊烷2，3，5－三甲基己烷8

2，3，3-三甲基-4-乙基-5-（1′，2′-二甲基丙基）壬烷92，3，3-三甲基-4-乙基-5-9

二、烷烴的結(jié)構(gòu)

Constructionofalkanes

結(jié)構(gòu)

construction構(gòu)造(constitution

)構(gòu)型(configuration)構(gòu)象(conformation)10二、烷烴的結(jié)構(gòu)

1、烷烴分子的形成

實(shí)驗(yàn)事實(shí):

甲烷分子(CH4)

CH4不是平面分子4個(gè)C-H鍵等價(jià)C原子正四面體111、烷烴分子的形成CH4不是平面分子4

∴甲烷分子的結(jié)構(gòu)——

碳原子正四面體構(gòu)型；

中心碳原子sp3雜化J.H.van'tHoff1874y,1901y12中心碳原子sp3雜化J.H.van'tHoff1

雜化軌道理論Hybridizedorbitaltheory

(1930’L.C.Pauling)

能量相似的原子軌道可進(jìn)行雜化，組成能量相近的雜化軌道。13雜化軌道理論13

碳原子的sp3

雜化

(sp3HybridOrbitals)

sp314碳原子的sp3雜化sp3141/4S成分

151/4S成分15甲烷分子的形成：16甲烷分子的形成：16★烷烴分子的形成：⑴烷烴分子中所有碳原子均為sp3雜化；⑵2C以上的烷烴分子中有兩種σ鍵C-Hσ:sp3-s110pmC-Cσ:sp3-sp3154pm17★烷烴分子的形成：⑵2C以上的烷烴

2、烷烴的構(gòu)象異構(gòu)

Conformationalisomerismofalkanes

同分異構(gòu)構(gòu)造異構(gòu)立體異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)18構(gòu)造異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)18

（1）構(gòu)象異構(gòu)Conformationalisomerism

成鍵原子繞單鍵旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的原子或基團(tuán)在空間的不同排列。在有單鍵的化合物中，構(gòu)象異構(gòu)體有

無數(shù)個(gè)，并在室溫下不斷互相轉(zhuǎn)變?！獦?gòu)象異構(gòu)與構(gòu)型異構(gòu)的根本區(qū)別。

19（

（2）乙烷的極限構(gòu)象

交叉式構(gòu)象：

重疊式構(gòu)象：扭轉(zhuǎn)張力.圖16－3乙烷構(gòu)象的能量曲線

能量最低，最穩(wěn)定能量最高，最不穩(wěn)定20扭轉(zhuǎn)張力.圖16－3乙烷構(gòu)象的能量曲線能量最低，最

（3）極限構(gòu)象的表示法

透視式Newman投影式

21（3）極限構(gòu)象的表示法21練習(xí)：試寫出丙烷的極限構(gòu)象22練習(xí)：試寫出丙烷的極限構(gòu)象22

（4）丁烷的極限構(gòu)象

思考：1）丁烷的極限構(gòu)象是否只有一種交叉式和一種重疊式？2）試根據(jù)模型用透視式表示之。23（4）丁烷的極限全重疊式部分重疊式對位交叉式鄰位交叉式最高最低最差最好p19.圖16－4正丁烷構(gòu)象能量曲線能量：穩(wěn)定性：24全重疊式部分重疊式對位交叉式鄰位交叉式最高

（5）結(jié)論

a.任何烷烴都有無數(shù)個(gè)構(gòu)象異構(gòu)體；b.各構(gòu)象異構(gòu)體在室溫下不斷互變，不發(fā)生共價(jià)鍵的斷裂，彼此不能分離；c.能量最低的構(gòu)象異構(gòu)體在平衡混合物中含量最多。2525

三、烷烴的物理性質(zhì)

Physicalpropertiesofalkanes

見p20.表16－1

1、沸點(diǎn)（bp）、相對密度、折光率(nD20)→分子間力→分子量、分子形狀2、熔點(diǎn)（mp）→晶格能——分子形狀26263、溶解度“相似相溶”—化合物與溶劑結(jié)構(gòu)相似則易溶注意：分子量大的有機(jī)物的特殊性例：CH3CH2OH~HOHCH3CH3~C6H6

n-C4H9OH（HOH）273、溶解度“相似相溶”—化合物與溶劑結(jié)構(gòu)相似則易溶注意：

四、烷烴的化學(xué)性質(zhì)

Chemicalpropertiesofalkanes

惰性物質(zhì)烷烴在常溫下不與酸、堿、氧化劑、還原劑反應(yīng)，只在高溫、高壓或催化劑作用下才能發(fā)生反應(yīng)。28四、烷烴的化學(xué)性質(zhì)28

1、氧化(Oxidation)——得到氧或失去氫的反應(yīng)。

完全氧化：烷烴＋O2/燃燒CO2+H2O+熱——燃料、能源

部分氧化：烷烴+O2/催化劑羧酸、醛酮

——提高經(jīng)濟(jì)價(jià)值（石蠟氧化）2929

2、異構(gòu)化p273、裂化p26★4、取代反應(yīng)(Substitution)——分子中的原子或基團(tuán)被其他原子或基團(tuán)所代替的反應(yīng)。

(鹵代、硝化、磺化、水解、氨解……)

取代反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)1833Dumas

30

★

烷烴的鹵代

Halogenationofalkanes

烷烴鹵代反應(yīng)的特點(diǎn)

實(shí)驗(yàn)事實(shí)：CH4+Cl2不同條件下的反應(yīng)情況:

黑暗中混合；Cl2/h

,混合；

Cl2/h

，放置，混合；

CH4/h，混合

31★烷烴的鹵代

（1）特殊的反應(yīng)條件：

光照（h

）、高溫或催化劑（過氧化物）爆炸…

（2）產(chǎn)物是混合物；32（1）特殊的反應(yīng)條件：爆炸…（2）產(chǎn)物

（3）分子中不同位置的氫原子被取代的活性(reactivity)不同；

※碳、氫原子的分類：

3333溴代反應(yīng)活性：3oH:2oH:1oH=1000:100:134溴代反應(yīng)活性：3oH:2oH:1oH=1000

（4）鹵素的相對反應(yīng)活性

例：甲烷一鹵代反應(yīng)中的焓（Kcal/mol）

∴反應(yīng)活性：F2>Cl2>Br2>I235∴反應(yīng)活性：F2>Cl2>Br2>I235丙烷的鹵代：氯代——1－與2－活化能差4.2kj/mol溴代——1－與2－活化能差12.5kj/mol※

反應(yīng)選擇性

反應(yīng)活性越高，反應(yīng)選擇性就會越差。36丙烷的鹵代：氯代——1－與2－活化能差4.2kj/mol※

★五、烷烴的鹵代反應(yīng)歷程

Halogenationmechanismofalkanes

反應(yīng)歷程(mechanism)：

從分子水平了解反應(yīng)進(jìn)程中的能量變化、

中間體形成、反應(yīng)步驟、反應(yīng)速率等。37中間體形成、反應(yīng)步

1、有機(jī)反應(yīng)的活性中間體

碳自由基(free-radical)

R.:由共價(jià)鍵均裂形成的帶孤電子的體系。

碳正離子

碳負(fù)離子……

38碳正離子38電中性；中心碳為sp2或sp3雜化；一個(gè)未共用電子單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道；價(jià)電子數(shù):7——得電子的傾向強(qiáng)。

碳自由基結(jié)構(gòu)特點(diǎn)39電中性；——得電子的傾向強(qiáng)。碳自由基

2、反應(yīng)過渡態(tài)

（TransitionState）

反應(yīng)的能量曲線活化能活化能：發(fā)生反應(yīng)所需的最低能量。

402、反應(yīng)過渡態(tài)（Tran反應(yīng)速率決定于反應(yīng)活化能的高低——過渡態(tài)的能量41反應(yīng)速率決定于反應(yīng)活化能的高低41回憶：烷烴鹵代反應(yīng)的特點(diǎn)？？

？

42回憶：烷烴鹵代反應(yīng)的特點(diǎn)？？？42

3、烷烴的鹵代反應(yīng)歷程

例：光照下CH4+Cl2

CH3Cl+CH2Cl2+CHCl3+CCl4

hvCl:Cl2Cl.CH4+Cl.

.CH3+HCl

.CH3+Cl2CH3Cl+Cl.…………Cl.+

Cl.Cl2

.CH3+.CH3CH3CH3

.CH3+Cl.

CH3Cl……——鏈反應(yīng)(chainreaction)鏈引發(fā)鏈增長鏈終止

433、烷烴的鹵代反應(yīng)歷

4444反應(yīng)活性中間體與過渡態(tài)的區(qū)別。45反應(yīng)活性中間體與過渡態(tài)的區(qū)別。45

烷烴的鹵代是由產(chǎn)生自由基引發(fā)的取代反應(yīng)——★自由基取代反應(yīng)

Free-RadicalSubstitution

光化學(xué)反應(yīng)

46烷烴的鹵代是由產(chǎn)生自由基引發(fā)的光化學(xué)反應(yīng)

4、鹵代反應(yīng)的取向

45%(6個(gè)相同1oH)55%(2個(gè)相同2o

H)64%

(9個(gè)相同1oH)36%(1個(gè)3oH)474、鹵代反應(yīng)的

分子中不同位置的H被取代的幾率不同。48分子中不同位置的H被取代的幾率不同。48

反應(yīng)速率

反應(yīng)活化能（過渡態(tài)能量）

自由基的能量