有机化学 烷烃

null第四章 烷烃 alkane（饱和烃）第四章 烷烃 alkane（饱和烃）烷烃：指由碳和氢两种元素组成 的饱和、开链有机化合物。（一）烷烃的同系列和结构 （二）烷烃的同分异构命名 （三）烷烃的物理性质 （四）烷烃的化学性质 （五）烷烃的主要来源和制法 (一)烷烃的同系列和结构 1.烷烃的同系列(一)烷烃的同系列和结构 1.烷烃的同系列 烷烃的通式为：CnH2n+2，n为碳原子个数。 例如： 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷：null同系列和同系物 -11.73℃沸点： -0.5 ℃ 同分异构体，同分异构现象，构造异构体同系列：通式相同，组成上相差“CH2”及 其整倍数的一系列化合物。 同系物：同系列中的各个化合物互为同系物。 系差：“CH2”称为系差。 2.烷烃的结构（1）碳原子轨道的sp3杂化2.烷烃的结构每个sp3杂化轨道含1/4 s 成分和 3/4 p成分sp3杂化轨道形状碳原子的sp3杂化轨道键角为 109.5°null 原子 轨道沿键轴相互交盖，形成对键轴呈圆柱形对称的轨道称为σ 轨道。σ轨道构成的共价键称为σ键。 例如：甲烷分子中有四个C－Hσ键。 相类似，乙烷分子中有六个C－Hσ键和一个 C－Cσ键。甲烷乙烷σ键的形成及其特性null甲烷正丁烷σ键的特性: 成键原子可沿键轴自由旋转; 键能较大，可极化性较小 。球棍模型(Kekulé模型)比例模型(Stuart模型)null(二)烷烃的同分异构和命名 1.烷烃的同分异构 相同分子式，不同结构的化合物，互称同分异构何等。同分异构体产生的原因，由于分子中碳原子连接的顺序不同。 以已烷为例C6H14 ①首先写出直链 C-C-C-C-C-C ②砍下一个甲基做为取代基（支链）重新组合。 nullC-C-C-C-C C-C-C-C-C C-C-C-C-C C C③再砍下一个甲基做为取代基（支链）重新组合。 C-C-C-CC-C-C-C C-C C C-C-C-C C（孪）C-C-C-C C C(邻)④不能再砍甲了，因为再砍甲基重新组成的结构与 前面的结构一样了。 null烷烃构造异构体的数目 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf ：写异构体的规律，主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排布孪邻相间。 null 2.烷烃的命名 （1）烷基的概念 （甲）伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子null（乙）烷基 (1) 常见烷基甲基 乙基丙基 异丙基丁基 仲丁基 异丁基 叔丁基新戊基null(2) 常见亚烷基null（2）烷烃的命名（A）普通命名法(习惯命名法) 碳原子数用“天干”字——甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸和十一、十二……等数目字表示。 用“正”、“异”、“新”等前缀区别不同的构造异构体。null(1) 选取包含支链最多的最长碳链为主链(2) 按“最低系列”原则编号（B）系统命名法nulla．依次写出取代基的位次和名称以及主链名称。 b． “次序规则” “较优”取代基后列出 。 c．相同取代基合并表示。(3) 命名5-丙基-4-异丙基壬烷1 2 3 4 5 6 7 8 93,7-二甲基-4-乙基壬烷9 8 7 6 5 4 3 2 1null(4) 支链的命名10 9 8 7 6 5 4 3 2 12-甲基-5-(1,1-二甲基丙基)癸烷null 直链烷烃的沸点一般随相对分子质量的增加而升高。 碳原子数相同 时，含支链多的烷烃沸点低。沸点(bp)(三)烷烃的物理性质状态 一般C4以下的直链烷烃是气体，C5-C16的烷烃是液体，大于C17的烷烃是固体。 null相对密度 烷烃相对密度小于1，随分子量的增加逐渐增大。溶解度 烷烃不溶于水，易溶于有机溶剂。熔点(mp) 直链烷烃的熔点分子质量的增加而增加。一般含偶数碳原子烷烃的熔点通常比含奇数碳原子烷烃的熔点升高较多。(四)烷烃的化学性质(四)烷烃的化学性质 烷烃分子中的σ键键能大，极性小，化学性质稳定。 一般在常温下与强酸、强碱、氧化剂、还原剂都不反应。 但稳定性是相对的。（1）取代反应 烷烃分子中的氢原子被其它原子或基团所取代的反应，称为取代反应。被卤素取代的反应称为卤代反应。null在漫射光或热的作用下，烷烃发生卤代反应：甲烷的氯化较难停留在一氯化阶段： 产物为四种氯甲烷的混合物，氯气过量时主要得到四氯化碳，甲烷过量时主要得到一氯甲烷。 卤代反应null不同卤素与烷烃的反应活性不同，其顺序为： F2＞Cl2＞Br2＞I2其它烷烃也可以发生卤代反应：null(2) 卤化的反应机理 反应机理也叫反应历程，是指在化学反应中，从反应物转化成产物所经历的过程。 有机反应的实质是旧共价键的断裂和新共价键的形成。共价键的断裂有两种： 1.均裂方式：是指成键的一对电子平均分给两个原子或原子团。A:B A.+B. 这种具有未配对电子的原子或原子团，称为游离基或自由基。 null2.异裂方式（共价键断裂的另一种方式） 异裂：是指成键的一对电子被某原子或原子团独占生成两个带电荷，而又不稳定的“离子”这种断裂叫异裂A：B→A+B- 通过异裂生成“离子”的反应，称为离子裂反应，这类反应一般在酸、碱或极性化合物催化下进行。离子反应的理论基础，就是分子内的极化现象。 null 烷烃的氯化是一个连锁反应，也叫链反应。 一般说，链反应分为链引发、链增长和链终止三个阶段：链引发链终止链增长null丙烷的氯化反应：仲氢与伯氢活性之比为：(3) 卤化反应的取向与自由基的稳定性null异丁烷的一元氯化反应：叔氢与伯氢活性之比为：氢原子被卤化的次序（由易到难）为： 叔氢＞仲氢＞伯氢烷基自由基的稳定性次序为： (CH3)3C·＞(CH3)2CH·＞CH3CH2·＞CH3·null 自由基的稳定顺序同样是：碳自由基的结构自由基也存在超共轭效应,被称为σ,P-共轭。 null(4) 反应活性与选择性关系 反应活性越大，选择性越差。对烷烃的卤化反应而言，氯的活性比溴大，但溴的选择性却比氯高。烷烃卤化时，卤原子的选择性是 Br＞Cl＞F 97% 3% >99% <1%null（2）氧化反应（3）异构化反应 适当条件下，直链或支链少的烷烃可以异构化为支链多的烷烃。 适当条件下可部分氧化为醇、醛、酮、羧酸等含氧化合物。(五)烷烃的主要来源和制法(五)烷烃的主要来源和制法（1）烷烃的来源—石油和天然气 石油的主要成分是各种烃类(烷烃、环烷烃和芳香烃等)的复杂混合物 天然气的主要成分为低级烷烃（ 75％甲烷，15％乙烷，5％丙烷，5%其它较高级的烷烃）的混合物。（2）烷烃的制法 (甲) 烯烃加氢(乙) Corey — House合成