一一 、 烷烷 烃烃 的的 同同 系系 列列 和和 异异 构构二二、烷烷烃烃的的命命名名三三、烷烷烃烃的的结结构构四四、烷烷烃烃的的构构象象五五 、 烷烷 烃烃 的的 物物 理理 性性 质质六六 、 烷烷 烃烃 的的 化化 学学 性性 质质七七、烷烷烃烃的的来来源源及及其其主主要要用用途途第二章第二章 烷烷 烃烃 (Alkane)2021/7/231烃烃是指分子中只含有碳和氢两种元素的化合物。是指分子中只含有碳和氢两种元素的化合物。烷烃是一类饱和烃，分子中除碳碳单键外，其它烷烃是一类饱和烃，分子中除碳碳单键外，其它键被氢饱和，即碳原子结合氢原子的数目已达到键被氢饱和，即碳原子结合氢原子的数目已达到饱和状态。饱和状态。分类：分类：环状烃环状烃链状烃链状烃饱和烃饱和烃( (烷烃烷烃) )芳香烃芳香烃脂环烃脂环烃不饱和烃不饱和烃( (烯、炔烃烯、炔烃) )烷烃概述烷烃概述2021/7/232烷烃概述烷烃概述2021/7/233烷烷烃烃的的通通式式：直直链链烷烷烃烃分分子子中中，一一个个或或几几个个-CH2-基基团团（亚亚甲甲基基）连连成成碳碳链链，碳碳链链的的两两端端再再连有两个氢原子，因此直链烷烃的通式可写为连有两个氢原子，因此直链烷烃的通式可写为: H-(-CH2-)n-H 或或 CnH2n+2 同系列同系列: :凡具有一个通式，结构相似，化学性凡具有一个通式，结构相似，化学性质相似，物理性质随着碳原子数增加而有规律质相似，物理性质随着碳原子数增加而有规律性变化的化合物系列性变化的化合物系列。同系物：同系物：同系列中的各个化合物彼此互称同系同系列中的各个化合物彼此互称同系物物。系差：系差：CHCH2 22021/7/2342-1 烷烃的同系列和异构烷烃的同系列和异构同同 分分 异异 构构 乙烷乙烷可看成可看成甲烷甲烷的一个氢原子被甲基取代；的一个氢原子被甲基取代； 丙烷丙烷可看成可看成乙烷乙烷上的一个上的一个H被甲基取代被甲基取代; 丁烷丁烷可看成可看成丙烷丙烷的一个的一个H被甲基取代。被甲基取代。2021/7/2352-1 烷烃的同系列和异构烷烃的同系列和异构同同 分分 异异 构构由由于于分分子子式式相相同同，但但它它们们的的构构造造不不同同(分分子子中中各各原原子相连的方式和次序不同子相连的方式和次序不同)，又叫构造异构体。，又叫构造异构体。它们是它们是两种不同两种不同的化合物，物理性质一定的差异。的化合物，物理性质一定的差异。直链烃的沸点比带有支链的构造异构体的高。直链烃的沸点比带有支链的构造异构体的高。如：正丁烷的沸点：如：正丁烷的沸点：- 0.5，熔点：熔点：- 138.3， 异异丁烷的沸点：丁烷的沸点：- 11.7，熔点：熔点：- 159.4随随着着碳碳原原子子数数的的增增加加,烷烷烃烃的的构构造造异异构构体体的的数数目目也也越越多，辛烷多，辛烷C8H18有有18个。个。2021/7/236书写烷烃同分异构体的步骤书写烷烃同分异构体的步骤( (以己烷为例以己烷为例) )A A：写出这个烷烃的最长直链式：写出这个烷烃的最长直链式（省略了氢）（省略了氢）2-1 烷烃的同系列和异构烷烃的同系列和异构构构 造造 异异 构构B B：写出少一个碳原子的直链式作为主链。该碳：写出少一个碳原子的直链式作为主链。该碳原子原子( (甲基甲基) )当作支链当作支链( (取代基取代基),),依次连在各碳原依次连在各碳原子上，就能写出可能的同分异构体的构造式。子上，就能写出可能的同分异构体的构造式。2021/7/237C C：写出少两个碳原子的直链式作为主链。把两：写出少两个碳原子的直链式作为主链。把两个碳原子当作支链（个碳原子当作支链（2 2个甲基），依次接在各碳个甲基），依次接在各碳原子上；或把两个碳原子当作（乙基），依次原子上；或把两个碳原子当作（乙基），依次接在各碳上。接在各碳上。2-1 烷烃的同系列和异构烷烃的同系列和异构2021/7/238伯碳（伯碳（1）：与一个碳原子相连的碳）：与一个碳原子相连的碳仲碳（仲碳（2）：与两个碳原子相连的碳）：与两个碳原子相连的碳叔碳（叔碳（3）：与三个碳原子相连的碳）：与三个碳原子相连的碳季碳（季碳（4） ：与四个碳原子相连的碳：与四个碳原子相连的碳叔氢（叔氢（3） ：与叔碳相连的氢原子：与叔碳相连的氢原子仲氢（仲氢（2） ：与仲碳相连的氢原子：与仲碳相连的氢原子伯氢（伯氢（1） ：与伯碳相连的氢原子：与伯碳相连的氢原子1 2 2 2 1 1 3 2 1 1 1 4 1 1 12-1 烷烃的同系列和异构烷烃的同系列和异构碳氢原子的类型碳氢原子的类型2021/7/2392-1 烷烃的同系列和异构烷烃的同系列和异构烷基烷基 烷烃分子中去掉一个氢原子后剩下的部分，烷烃分子中去掉一个氢原子后剩下的部分，用用R (或或CnH2n+1 )表示。表示。2021/7/2310异丁基异丁基仲丁基仲丁基叔丁基叔丁基i-Bu （isobutyl）s-Bu （sec-butyl ）t-Bu （tert-butyl ）新戊基新戊基 （Neopentyl）2021/7/2311 按照烃中所含碳原子数称为按照烃中所含碳原子数称为“某烷某烷”：C10及及C10以下用以下用“天干天干”数表示（甲、乙、丙、丁、数表示（甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸），戊、己、庚、辛、壬、癸），C10以上就用中文以上就用中文“十一、十二十一、十二”表示。表示。 C4H10 C10H22 C11H24 C20H42 丁丁 烷烷 癸癸 烷烷 十一烷十一烷 二十烷二十烷2-2* 烷烃的命名烷烃的命名普通命名普通命名( (习惯命名法习惯命名法) )2021/7/2312新戊烷新戊烷正丁烷正丁烷异丁烷异丁烷2-2 烷烃的命名烷烃的命名普通命名普通命名( (习惯命名法习惯命名法) ) “正正”表示直链（正构），表示直链（正构），“异异”表示分表示分子中带有一个支链子中带有一个支链, ,且为异丙基，且为异丙基，“新新”表示表示有两个支链。且为叔丁基。有两个支链。且为叔丁基。2021/7/2313不不论论分分子子中中有有多多少少个个碳碳，一一律律称称为为“甲甲烷烷”，其其它它均均视视为为取取代代基基。取取代代基基的的书书写写次次序序按按“由由小小到到大大”依依次次书书写写，取取代代基基数数目目用用大大写写中中文文“二、三二、三”表示，并写在取代基名称前。表示，并写在取代基名称前。四甲基甲烷四甲基甲烷二甲基乙基甲烷二甲基乙基甲烷2-2 烷烃的命名烷烃的命名衍生命名法衍生命名法甲基甲烷甲基甲烷2021/7/23142-2 烷烃的命名烷烃的命名俗名俗名咖啡因1,3,7-三甲基-2,6-二氧嘌呤可卡因8-甲基-3-(苯甲酰氧基)-8-氮杂双环3,2,1辛烷-2-甲酸甲酯2021/7/2315直链烷烃直链烷烃同习惯命名法，无需加形容词同习惯命名法，无需加形容词“正正”。辛辛 烷烷十一烷十一烷支链烷烃：直链烷烃的支链烷烃：直链烷烃的烷基衍生物烷基衍生物2-2 烷烃的命名烷烃的命名系统命名法系统命名法(IUPAC)2021/7/23162-2 烷烃的命名烷烃的命名系统命名法系统命名法 （a） 选择母链，确定主体选择母链，确定主体l 把构造式中把构造式中连续的最长碳链连续的最长碳链作为主链作为主链最长连续碳链最长连续碳链有八个碳原子有八个碳原子,该化合物母体的名称为辛烷。该化合物母体的名称为辛烷。例例1：2021/7/23172-2 烷烃的命名烷烃的命名系统命名法系统命名法例例2：l对对于于等等长长的的碳碳链链,选选择择含含较较多多支支链链（看看作作取取代代基基）的的为主链。为主链。l根据主链碳原子数，称为根据主链碳原子数，称为“某某”烷烷 六个碳的主链上有四个取代基六个碳的主链上有四个取代基 六个碳的主链上有两个取代基六个碳的主链上有两个取代基2021/7/2318l按按最最接接近近取取代代基基的的一一端端开开始始将将主主链链碳碳原原子子用用阿阿拉伯数字拉伯数字1,2,3.编号编号. （b）为主链上的碳原子编号）为主链上的碳原子编号 2-2 烷烃的命名烷烃的命名系统命名法系统命名法1 2 3 4 5 6 7 82021/7/2319l当编号有几种可能时，要使支链的位次号最小（符合当编号有几种可能时，要使支链的位次号最小（符合最低系列最低系列规则）。规则）。2021/7/2320 l如果两个不同取代基所取代的位置按两种编号法如果两个不同取代基所取代的位置按两种编号法位号相同，则位号相同，则从顺序较小基团的一端开始编号从顺序较小基团的一端开始编号。书写时顺序较小的基团列于前。书写时顺序较小的基团列于前。2-2 烷烃的命名烷烃的命名系统命名法系统命名法44丙基丙基88异丙基十一烷异丙基十一烷2021/7/2321顺序规则顺序规则：为了决定有关原子或基团排列顺序而为了决定有关原子或基团排列顺序而 人为定下的规则，序列小的写在前面。人为定下的规则，序列小的写在前面。如何编号？从小的基团一端开始编号基团谁大谁小？2-2 烷烃的命名烷烃的命名系统命名法系统命名法2021/7/2322 u单原子取代基单原子取代基：按原子序数大小排列，原子序数：按原子序数大小排列，原子序数大的顺序大，原子序数小的顺序小。大的顺序大，原子序数小的顺序小。 u多原子取代基多原子取代基：先比较第一个原子：先比较第一个原子( (按原子序数按原子序数) )700)进进行行深深度度裂裂化化，这这种种以以得得到到更更多多低低级烯烃级烯烃(乙烯，丙烯，丁烯等乙烯，丙烯，丁烯等)为目的的裂化过程。为目的的裂化过程。2021/7/2352(1) 烷烃的氯代反应烷烃的氯代反应CH4CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4Cl2Cl2Cl2Cl2事实：（1）室温及暗处不反应（2）大于250可反应（3）室温但有光可反应（4）用光引发反应2.6.4 取代反应取代反应甲烷氯代反应甲烷氯代反应2021/7/2353 Cl Cl + 能量能量 Cl + Cl (氯原子氯原子/氯自由基氯自由基) Cl + H CH3 HCl + CH3 (甲基自由基甲基自由基) CH3 + Cl2 CH3Cl + Cl Cl + Cl Cl2 CH3 + CH3 CH3CH3 Cl + CH3 CH3Cl2.7 甲烷氯代反应历程甲烷氯代反应历程(1) 链引发链引发(2)链增长链增长(链传递链传递)(3) 链终止链终止2021/7/2354(1)(1)反应热反应热反应物与产物之间的反应物与产物之间的能量差能量差( H). 用键用键解解离能数值来估算化学反应的能量变化离能数值来估算化学反应的能量变化. CH3-H + Cl-Cl CH3-Cl + H-Cl 435 243 349 431 678 780 H=678-780= -102 kJ/mol CH3-H + Br-Br CH3-Br + H-Br 435 192 293 366 627 659 H=627-659= -32 kJ/mol2.8 甲烷氯代反应过程的能量变化甲烷氯代反应过程的能量变化 比较比较反应热反应热 ,溴代反应比氯代反应缓慢溴代反应比氯代反应缓慢。反应热、活化能和过渡态反应热、活化能和过渡态解离能：解离能：2021/7/2355(1) Cl-Cl 2Cl H= + 243 kJ/mol 243 kJ/mol (2) Cl + H-CH3 H-Cl + CH3 H= + 4 kJ/mol 435 kJ/mol 431 kJ/mol活活化化能能-过过渡渡态态与与反反应应物物之之间间的的能能量量差差是是形形成成过过渡渡态态所所必必须的最低能量须的最低能量,也是使该反应进行所需的最低能量。也是使该反应进行所需的最低能量。解离能：解离能：(3) CH3 + Cl-Cl CH3-Cl + Cl H= -106 kJ/mol 243 kJ/mol 349 kJ/mol甲烷氯代反应历程甲烷氯代反应历程2021/7/2356Cl + H-CH3 H3CHCl H-Cl + CH3 2021/7/2357110 kJ/molCH3 + Cl-Cl CH3ClCl CH3-Cl + Cl2021/7/2358 X2 2X (光或热光或热) X + RH HX + R R + X2 RX + X X + X X2 R + R R-R R + X RX 2.9 一般烷烃的卤代反应历程一般烷烃的卤代反应历程(1) 链的引链的引发发(2) 链增长链增长(链传链传递递)(3) 链终止链终止如如何何比比较较不不同同烷烷基基自自由由基基的的稳稳定定性性？2021/7/2359丙烷氯代反应丙烷氯代反应Cl2 光光25,CCl4 CH3 CH3 CH3CH3CH + Cl2 CH3-C-Cl + CH3-CH CH3 CH3 CH2Cl 叔丁基氯叔丁基氯 36% 异丁基氯异丁基氯 64%异丁烷氯代反应异丁烷氯代反应室温下室温下, 伯、仲、叔氢原子的反应活性伯、仲、叔氢原子的反应活性:1:4:5设设y为叔氢原子的相对活泼性，则为叔氢原子的相对活泼性，则: Cl CH3CH2CH3 CH3CH2CH2Cl + CH3CHCH3 正丙基氯正丙基氯43% 异丙基氯异丙基氯57%设设:伯氢原子活泼性为伯氢原子活泼性为1,仲氢原子相对活泼性为仲氢原子相对活泼性为x: 57/43=2x/6 x=436/64 = y/9 y=5.062021/7/2360从各键的离解能来看，形成各烷基自由基所需的能量从各键的离解能来看，形成各烷基自由基所需的能量:(1) CH3-H CH3 + H D=435kJ/mol(2) CH3CH2CH2-H CH3CH2CH2 + H D=410kJ/mol(3) CH3-CH-H CH3-CH + H D=395kJ/mol CH3 CH3 CH3 CH3(4) CH3-C-H CH3-C + H D=380kJ/mol CH3 CH3 2021/7/2361从各键的离解能来看，形成各烷基自由基所需的能量从各键的离解能来看，形成各烷基自由基所需的能量: CH3 1 R 2 R 3 R 烷基自由基的稳定次序烷基自由基的稳定次序 (自由基越易生成自由基越易生成, 愈稳定愈稳定):3 R 2 R 1 R CH3伯、仲、叔氢原子活泼性伯、仲、叔氢原子活泼性 (氢被夺取的容易程度氢被夺取的容易程度): 3 H 2 H 1 H 2021/7/2362光光127 CH3 CH3 CH3CH3-CH CH3 + Br2 CH3-C-Br + CH3-CHCH2Br CH3 99%(2) 烷烃与其它卤素的取代反应烷烃与其它卤素的取代反应溴与烷烃的反应活性比氯小，但溴更具有选择性。溴与烷烃的反应活性比氯小，但溴更具有选择性。烷烃与碘作用得不到碘代烷烷烃与碘作用得不到碘代烷.烷烃与氟反应剧烈烷烃与氟反应剧烈,不易控制不易控制,会引起爆炸会引起爆炸.痕量痕量2021/7/2363例题例题1例题例题2光光光光写出下列反应的主要产物写出下列反应的主要产物:练习练习2021/7/2364主要来源：天然气、石油主要来源：天然气、石油天然气主要成分：甲烷天然气主要成分：甲烷石油组成：主要是烃类石油组成：主要是烃类( (烷烃、环烷烃和芳香烃烷烃、环烷烃和芳香烃) ) 人造石油：煤在高温、高压和催化剂存在下，加人造石油：煤在高温、高压和催化剂存在下，加氢气可以得到烃类的复杂混合物。氢气可以得到烃类的复杂混合物。2-7 烷烃的来源及其主要用途烷烃的来源及其主要用途2021/7/23652-8 烷烃的制备烷烃的制备l 孚兹反应（见教材孚兹反应（见教材P185）l 格氏试剂（格氏试剂（Grignard）水解（见教材）水解（见教材P185）只能制备对称的烷只能制备对称的烷烃烃RR，即，即R相同。相同。 l 烯烃的氢化（见教材烯烃的氢化（见教材P49P49） CnH2n催化剂催化剂(如如Ni)H2CnH2n+22021/7/2366【本章重点本章重点】 烷烃的系统命名及烷烃的卤代反应。烷烃的系统命名及烷烃的卤代反应。【必须掌握的内容必须掌握的内容】 1. 烷烃的习惯命名法、衍生命名法及系统烷烃的习惯命名法、衍生命名法及系统命名法；命名法；【本章难点本章难点】 烷烃卤代反应机理及烷烃卤代反应机理及烷基自由基的稳定性烷基自由基的稳定性。 烷烷 烃烃 小小 结结2021/7/2367【必须掌握的内容必须掌握的内容】 2. 烷烃的形成、结构及构象异构；烷烃的形成、结构及构象异构；3. 烷烃物理性质烷烃物理性质(物态、熔沸点、溶解性物态、熔沸点、溶解性);4. 烷烃的化学性质：卤代和氧化烷烃的化学性质：卤代和氧化l各种各种H反应活性及各种烷基自由基的稳反应活性及各种烷基自由基的稳定性比较定性比较l根据卤代产物构造推导烷烃构造。根据卤代产物构造推导烷烃构造。烷烷 烃烃 小小 结结2021/7/2368课课 后后 作作 业业P38： 2. (1), (4), (5) 4. (1), (5), (6) 8. (1), (2), (3), (4)； 2021/7/23692021/7/2370个人观点供参考，欢迎讨论