《饱和烃知识培训》ppt课件

1、第二章第二章 饱和烃烷烃饱和烃烷烃烷烃：烷烃：指由碳和氢两种元素组成指由碳和氢两种元素组成的饱和、开链有机化合物的饱和、开链有机化合物。 一一烷烃的通式和构造异构烷烃的通式和构造异构 二二烷烃的命名烷烃的命名 三三烷烃的构造烷烃的构造 四四烷烃的物理性质烷烃的物理性质 五五烷烃的化学性质烷烃的化学性质 六六烷烃的主要来源和制法烷烃的主要来源和制法一一烷烃的通式和构造异构烷烃的通式和构造异构 烷烃的通式为：CnH2n+2，n为碳原子个数。 例如：CHHHHCCHH HHHHCCCHHHHHHHHCCCCHHHHHHHHHH 甲烷甲烷 乙烷乙烷 丙烷丙烷 丁烷：丁烷： 同系列和同系物同系列和同系物

2、 -11.73沸点： -0.5 CHCH3CH3CH3异丁烷CH2CH3CH2CH3正丁烷 同分异构体，同分异构现象，构造异构体同分异构体，同分异构现象，构造异构体同系列同系列：通式一样，组成上相差“CH2及 其整倍数的一系列化合物。同系物同系物：同系列中的各个化合物互为同系物。系差系差：“CH2称为系差。 烷烃构造异构体的数目烷烃构造异构体的数目碳原子数异构体数碳原子数异构体数13456712359891015201835754,347366,319二二烷烃的命名烷烃的命名1烷基的概念烷基的概念 甲伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢甲伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子原子CCHHHHCC

3、H3CHCH3CH3CH3H1。2。3。4。乙烷基乙烷基1 常见烷基常见烷基CH3CH3CH2CH3CH2CH2CH3CHCH3CH3CH2CH2CH2CH3CHCH2CH3(CH3)2CHCH2(CH3)3C(CH3)3CCH2甲基甲基 乙基乙基丙基丙基 异丙基异丙基丁基丁基 仲丁基仲丁基 异丁基异丁基 叔丁基叔丁基新戊基新戊基CH2亚甲基CHCH3亚乙基1,2-亚乙基CH2CH2亚异丙基C(CH3)21,6-亚己基(或六亚甲基)CH2(CH2)4CH22 常见亚常见亚烷基烷基2烷烃的命名烷烃的命名CH2CH2CH2CH3CH3正戊烷异戊烷CHCH3CH2CH3CH3新戊烷CH3CCH3CH

4、3CH3A普通命名法普通命名法习惯命名法习惯命名法 碳原子数用碳原子数用“天干字天干字甲、乙、丙、丁、戊、己、甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸和十一、十二庚、辛、壬、癸和十一、十二等数目字表示。等数目字表示。 用用“正、正、“异、异、“新等前缀区别不同的构造异构新等前缀区别不同的构造异构体。体。1 选取包含支链最多的最长碳链为主链选取包含支链最多的最长碳链为主链CHCHCHCH3CH2CHCH2CH2CH3CH3CH3CH3CH32 按按“最低系列原那么编号最低系列原那么编号CH3CHCH3CHCHCH3CH2CHCH2CH3CH3CH3CH3CHCH3CHCH2CH3CHCH3CH3B

5、系统命名法系统命名法1234567123456a依次写出取代基的位次和名称以及主链名称。依次写出取代基的位次和名称以及主链名称。b “次序规那么次序规那么 “较优取代基后列出较优取代基后列出 。c一样取代基合并表示。一样取代基合并表示。CH3CH2CH2CHCHCHCH2CH3CH3CH2CH2CH2CH3CH2CH3CH3CH2CHCH2CH3CH2CHCH2CHCH2CH3CH3CH33 命名命名5-丙基丙基-4-异丙基壬烷异丙基壬烷1 2 3 4 5 6 7 8 93,7-二甲基二甲基-4-乙基壬烷乙基壬烷9 8 7 6 5 4 3 2 14 支链的命名支链的命名CH3CH2CH2CH2

6、CH2CH CH2CCH2CHCH2CH3CH3CH3CH3CH310 9 8 7 6 5 4 3 2 12-甲基甲基-5-1,1-二甲基丙基二甲基丙基癸烷癸烷1碳原子轨道的碳原子轨道的sp3杂化杂化三三烷烃的构烷烃的构造造2s2p2s2psp3跃 迁sp3杂化每个每个sp3杂化轨道含杂化轨道含1/4 s 成分和成分和 3/4 p成分成分sp3杂化轨道形状杂化轨道形状碳原子的碳原子的sp3杂化轨道杂化轨道键角为键角为 109.5 原子原子 轨道沿键轴互相交盖，形成对键轴呈圆柱轨道沿键轴互相交盖，形成对键轴呈圆柱形对称的轨道称为形对称的轨道称为 轨道轨道。轨道构成的共价键称为轨道构成的共价键称为

7、键键。 例如：甲烷分子中有四个例如：甲烷分子中有四个CH键。键。 相类似，乙烷分子中有六个相类似，乙烷分子中有六个CH键和一个键和一个 CC键。键。甲烷甲烷乙烷乙烷键的形成及其特性键的形成及其特性甲烷甲烷正丁烷正丁烷键的特性键的特性: 成键原子可沿键轴自由旋转成键原子可沿键轴自由旋转; 键能较大，可极化性较小键能较大，可极化性较小 。球棍模型Kekul模型比例模型Stuart模型3乙烷的构象乙烷的构象 由于围绕由于围绕键旋转而产生的分子键旋转而产生的分子中原子或基团在空间的不同排列方式中原子或基团在空间的不同排列方式。HHHHHHHHHHHHHHHHHH60HHHHHH0重叠式重叠式顺叠式顺叠

8、式构象构象穿插式穿插式反叠式反叠式构构象象重叠式重叠式顺叠式顺叠式构象构象穿插式穿插式反叠式反叠式构构象象透视式透视式Newman投影式投影式乙烷不同构象的能量曲线图乙烷不同构象的能量曲线图穿插式构象最稳定，穿插式构象最稳定，重叠式构象最不稳定重叠式构象最不稳定。乙烷的两种极限构象乙烷的两种极限构象CH3H3CHHHHCH3HCH3HHHCH3H3CHHHHH3CCH3HHHH4正丁烷的构象正丁烷的构象对位穿插式对位穿插式反错式反错式部分重叠式部分重叠式反叠式反叠式邻位穿插式邻位穿插式顺错式顺错式全重叠式全重叠式顺叠式顺叠式正丁烷沿正丁烷沿C2和和C3之间的之间的键键轴旋转有四种典型构象。键键

9、轴旋转有四种典型构象。正丁烷不同构象的能量曲线图正丁烷不同构象的能量曲线图 直链烷烃的沸点一般随相对分子质量的增加而直链烷烃的沸点一般随相对分子质量的增加而升高。升高。 一般一般C4以下的直链烷烃是气体，以下的直链烷烃是气体，C5-C16的烷烃的烷烃是液体，大于是液体，大于C17的烷烃是固体。的烷烃是固体。 碳原子数一样碳原子数一样 时，含支链多的烷烃沸点低。时，含支链多的烷烃沸点低。沸点沸点bpbp四四烷烃的物理性质烷烃的物理性质 相对密度相对密度 烷烃相对密度小于烷烃相对密度小于1，随分子量，随分子量的增加逐渐增大。的增加逐渐增大。 溶解度溶解度 烷烃不溶于水，易溶于有机溶剂。烷烃不溶于水

10、，易溶于有机溶剂。 熔点熔点mp 直链烷烃的熔点分子质量的增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。比含奇数碳原子烷烃的熔点升高较多。一些直链烷烃的物理常数一些直链烷烃的物理常数名 称熔点/沸点/相对密度d420 折射率nd20甲 烷乙 烷丙 烷丁 烷戊 烷己 烷庚 烷辛 烷壬 烷癸 烷十一烷十二烷-183-172-188-135-130 -95 -91 -57 -54 -30 -26 -10 -161.5 -88.6 -42.1 -0.5 36.1 68.7 98.4 125.7 150.8

11、174.1 195.9 216.30.4240.5460.5010.5790.6260.6590.6840.7030.7180.7300.7400.7491.33971.35621.35771.37501.38771.39761.40561.41201.41731.4216五烷烃的化学性质 烷烃分子中的烷烃分子中的键键能大，极性小，化学性质稳定。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、复原剂都不反响。一般在常温下与强酸、强碱、氧化剂、复原剂都不反响。 但稳定性是相对的。但稳定性是相对的。1取代反响取代反响 烷烃分子中的氢原子被其它原子或基团所取代的反响，烷烃分子中的

12、氢原子被其它原子或基团所取代的反响，称为取代反响。被卤素取代的反响称为卤代反响。称为取代反响。被卤素取代的反响称为卤代反响。CH4 Cl2+漫射光CH3Cl Cl2+漫射光漫射光+CH2Cl2 HCl+CHCl3 HCl+CCl4 HClCHCl3 Cl2+CH2Cl2 Cl2+在漫射光或热的作用下，烷烃发生卤代反响：在漫射光或热的作用下，烷烃发生卤代反响：+CH3Cl HCl 100kJ mol-1甲烷的氯化较难停留在一氯化阶段：甲烷的氯化较难停留在一氯化阶段：漫射光 产物为四种氯甲烷的混合物，氯气过量时主要得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。

13、到四氯化碳，甲烷过量时主要得到一氯甲烷。甲甲 卤代反响卤代反响C12H26 Cl2+120+C12H25Cl HCl不同卤素与烷烃的反响活性不同，其顺序为：不同卤素与烷烃的反响活性不同，其顺序为： F2Cl2Br2I2其它烷烃也可以发生卤代反响：其它烷烃也可以发生卤代反响：Cl Clh或2ClCl H CH3+HCl CH3CH3 Cl Cl+CH3Cl ClCl Cl+ClClCH3 CH3+CH3CH3CH3 Cl+CH3Cl2 卤化的反响机理卤化的反响机理 烷烃的氯化是一个连锁反响，也叫链反响。烷烃的氯化是一个连锁反响，也叫链反响。一般说，链反响分为链引发、链增长和链终止三个阶段：一般说

14、，链反响分为链引发、链增长和链终止三个阶段：链引发链引发链终止链终止链增长链增长CH3CHCH3Cl光25取代伯氢45%55%取代仲氢CH3CH2CH2ClCH3CH2CH3+ Cl2丙烷的氯化反响：丙烷的氯化反响：仲氢与伯氢活性之比为：仲氢与伯氢活性之比为：仲氢伯氢=55/245/627.57.541=3 卤化反响的取向与自由基的稳定性卤化反响的取向与自由基的稳定性CH3CCH3CH3H + Cl2光2536%取代叔氢取代伯氢64%CH3CCH2ClCH3HCH3CCH3CH3Cl叔氢伯氢=36/164/9367.151=异丁烷的一元氯化反响：异丁烷的一元氯化反响：叔氢与伯氢活性之比为：叔氢

15、与伯氢活性之比为：氢原子被卤化的次序由易到难为：氢原子被卤化的次序由易到难为：叔氢仲氢伯氢叔氢仲氢伯氢烷基自由基的稳定性次序为：烷基自由基的稳定性次序为：CH33CCH32CHCH3CH2CH3CH3CH2CH2BrCH3CHCH3CH3CH3CH2CH3B r2光 ,127Br2光,125CH3CCH3CH3BrCH3CHCH3BrCH3CHCH3CH2Br4 反响活性与选择性反响活性与选择性 反响活性越大，选择性越差。反响活性越大，选择性越差。对烷烃的卤化反响而言，对烷烃的卤化反响而言，氯的活性比溴大，但溴的选择性却比氯高。氯的活性比溴大，但溴的选择性却比氯高。烷烃卤化时，卤原子的选择性是烷烃卤化时，卤原子的选择性是 BrClF 97% 3% 99% 1200+C 2H24裂化反响裂化反响 烷烃在没有氧气存在下进展的热分解反响叫裂化反响。烷烃在没有氧气存在下进展的热分解反响叫裂化反响。六六烷烃的主要来源和制烷烃的主要来源和制法法1烷烃的来源烷烃的来源石油和天然气石油和天然气 石油的主要成分是各种烃类石油的主要成分是各种烃