第2章饱和烃：烷烃和环烷烃

1、饱和烃：饱和烃：碳原子完全被氢原子所饱和的烃。碳原子完全被氢原子所饱和的烃。烃开链烃(脂肪烃)不饱和烃烯烃炔烃二烯烃环状烃脂环烃(). .芳香烃(CH3). .饱和烃烷烃（脂环烃）CHHH氢数甲烷乙烷丙烷丁烷分子式CH4C2H6C3H8C4H10结构式结构式CCHHHHHHCCHHHHHCHHCCHHHHHCHHHCHHHH碳数24132 1+22 2+22 3+22 4+2H2CH2CCH2CH2CH2CH2H2CH2CCH2CH2CH2H2CH2CCH2CH2H2CCH2CH2环丙烷环丁烷环戊烷环己烷CCHHHHCHHHCHHHCCHHHHHCHHCHHHm.p -159 C。b.p 11

2、.7 C。m.p -138 C。b.p -0.5 C。 烷烃和环烷烃分子中，随着碳原子数增加，同分异构体迅速增加。 举例(同分异构体的写法)： CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC6H14：CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCH3CH2CH3CH3CH3CH3CH3CH3CCH2CHCH3CH3CH3CH3季碳，4oC仲碳，2oC伯碳，1oC伯碳，1oC叔碳，3oCCH3CCH2CHCH3CH3CH3CH3伯氢，1oH叔氢，3oH伯氢，1oH仲氢，2oHCH3CH3CH2CH3

3、CH2CH2CH3CHCH3CH3CH2CH2CH2甲基乙基正丙基异丙基正丁基异丁基仲丁基叔丁基新戊基CHCH2CH3CH3CHCH3CH3CH2CH3CCH3CH3CH3CCH2CH3CH3- -C CH H2 2C CH H2 2- - -C CH H2 2C CH H2 2C CH H2 2C CH H2 2C CH H2 2C CH H2 2- -亚甲基亚异丙基1,2-亚乙基1,6-亚己基C CH H2 2C C( (C CH H3 3) )2 2C CH HC CH H3 3亚乙基环丙基环丁基环戊基环己基CCCCCCCC新庚烷新庚烷异己烷异己烷CH3-C-CH2-CH2-CH3CH3

4、CH3CH3-CH-CH2-CH2-CH3CH3C CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC C正正辛辛烷烷正正十十一一烷烷CH3CH2CH2CH2CH3 戊烷CCCCCCCCCCCCC2-甲基戊烷3-甲基己烷CH3CH2CH3CH3CH3CH2CCHCH2CH2CH33,3-二甲基-4-乙基庚烷2,2,4- 三甲基戊烷CH3CCH2CHCH3CH3CH3CH3 3,3-二甲基-4-乙基-5-(1,2-二甲基丙基)壬烷CH3CH2CCHCHCH2CH2CH2CH3CH3CH3CH2CH3CHCH3CHCH3CH3CH2CH2CH

5、2CH2CH2即环戊烷CH3甲基环丁烷CH3CH31,2-二甲基环戊烷CH3H3CCHCH3即1-甲基-4-异丙基环己烷 反-1,4-二甲基环己烷 CH3HHCH3CH3HHCH3即联二环己烷二环4,4,0癸烷螺4,4壬烷二环2,2,1庚烷(联环烃)(螺环烃)(稠环烃)(桥环烃) 固定格式：双环a.b.c某烷 (abc) 先找桥头碳（两环共用的碳原子），从桥头碳开始编号。沿大环编到另一个桥头碳，再从该桥头碳沿着次大环继续编号。分子中含有双键或取代基时，用阿拉伯数字表示其位次： 双环3.1.1庚烷5-甲基双环2.1.0戊烷76543212-甲基双环2.2.1庚烷7,7-二甲基双环2.2.1庚烷1

6、234567CH31234567CH354321CH3CH376543211,3-二甲基螺3.5壬烷5-甲基螺2.4庚烷7123456H3CC:2s 2p22激发杂化(线性组合)4个sp 杂化轨道3杂化的结果： 由于sp3杂化碳的轨道夹角是109.5，所以烷烃中的碳链是锯齿形的而不是直线。 乙烷、丙烷、丁烷中的碳原子也都采取sp3杂化： 乙烷C CC CH HH HH HH HH HH H-s3 sp -sp3sp3 丁烷C：sp3杂化， 轨道夹角109.5 正五边形内角为108 角张力：109.51081.5 可见，环戊烷分子中几乎没有什么角张力，故五元环比较稳定，不易开环，环戊烷的性质与开

7、链烷烃相似。 事实上，环戊烷分子中的五个碳原子亦不共平面，而是以“信封式”构象存在，使五元环的环张力可进一步得到缓解。 (动画) HHHHHHHHHHHH60120180240 300 360 420 480量能旋转角度重叠式重叠式重叠式重叠式交叉式交叉式交叉式交叉式12.6KJ/molCH3CH3HHHHHHHHCH3CH3HHHHCH3CH3对位交叉式部分重叠式邻位交叉式IIIIII0。60120CH3HHHHH3CHHHHCH3H3CCH3HHHHH3C全重叠式邻位交叉式部分重叠式IVVVI。180240300丁烷有下列四种典型构象：动画(丁烷的构象)注意：常温下，丁烷主要是以对位交叉式

8、存在，全重叠式实际上不存在。 椅型船型稳定不稳定654321123456123456123456HH为e 键为a 键键ae键HRRHHRRHa键取代，R与 CH2处于顺位交叉e键取代，R与 CH2处于对位交叉能量较低，含量较高能量较高，含量较低优势构象非优势构象ClClClClClCl稳定ClClClClClCl能量相同CH3CH(CH3)2H3C稳定CH(CH3)2CH3CH(CH3)2HHHH稳定不优势构象优势构象CH3C2H5CH3C2H5C(CH3)3CH3ClC(CH3)3CH3ClHHHH2.5.1 沸点2.5.2 熔点 2.5.3 相对密度 2.5.4 溶解度 2.5.5 折射率

9、 n- C5H12 (b.p 36C) i- C5H12 (b.p 28C) 新新- C5H12:( b.p 9.5C) 烷烃在结晶状态时，碳原子排列很有规律，碳链为锯齿形：分子间距离松散，分子间力小，晶格能低分子间距离紧凑，分子间力大，晶格能高原因： 烷烃的熔点变化除与分子量有关，还与分子的形状有关。 对于分子式相同的同分异构体： 对称性越高，晶格能越大，m.p越高； 对称性越差，晶格能越小，m.p越低。 CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CCH3CH3CH3m.p/oC-130-160-172.5.3 相对密度 随分子量，烷烃的相对密度，最后接近于 0.8(d

10、0.8) 原因:分子量，分子间力，分子间相对距离，相对密度最后趋于一极限。2.5.4 溶解度 不溶于水，易溶于有机溶剂如CCl4、(C2H5)2O、C2H5OH等。 原因：“相似相溶”，烷烃是非极性化合物。2.5.5 折射率 折射率反映了分子中电子被光极化的程度，折射率越大，表示分子被极化程度越大。 正构烷烃中，随着碳链长度增加，折射率增大。(P45表2-3) CH3CH3Cl2CH3CH2ClHCl+420 C78%。+ HCl+ Cl2Clh92.7%聚乙烯氯化聚乙烯氯代耐热、耐候、耐燃、耐腐蚀 可用作涂料或塑料石蜡氯化石蜡氯代阻燃剂、增塑剂、合成加脂剂根据反应事实，对反应做出的详细描述和

11、理论解释叫做反应机理。研究反应机理的目的是认清反应的本质，掌握反应的规律，从而达到控制和利用反应的目的。 反应机理是根据大量反应事实做出的理论推导，是一种假说。对某一个反应可能提出不同的机理，其中能够最恰当地说明实验事实的，被认为是最可信的，而那些与实验事实不太相符的机理则需要进行修正或补充。因此，反应机理是在不断发展的。此外，并不是对所有的反应目前都能提出明确的反应机理。但烷烃的卤代反应机理是比较清楚的。 Cl Cl +Cl + Cl：能量氯原子（氯自由基）链引发 链引发的特点是只产生自由基不消耗自由基。 Cl + H CH3 HCl + CH3甲基自由基，有未成对电子，活泼，可与Cl2反应

12、夺取一个Cl原子，生成CH3Cl和Cl CH3 + Cl Cl CH3Cl + Cl链增长 链增长的特点是：消耗一个自由基的同时产生另一个自由基。 Cl + CH3CH3ClCH3 + CH3CH3CH3Cl + ClCl2链终止ClCH2CH2CH2Cl + CH3CHClCH2Cl + CH3CH2CHCl2 + Cl2（ ）hCH3CH2CH3 + Cl2 正丙基氯43%异丙基氯57%h（ ）（ ）CH3CH2CH2Cl + CH3CHClCH3 + HCl x 5762434574326xCH3CH2CH3 + Cl2 正丙基氯43%异丙基氯57%h（ ）（ ）CH3CH2CH2Cl

13、+ CH3CHClCH3 + HCl CH3-CH-CH3 + Cl2CH3CH3-CH-CH2Cl + CH3-C-CH3Clh64% 36%CH3CH336649xx 36964=5.06CH3CH2CH3+ Cl-HCl夺 H12 H夺两种H ！不稳定（少）CH3CH2CH2+Cl2-ClCH3CH3CH2Cl稳定（多）CH3CHCH3+Cl2-ClCH3-CH-CH3Cl所以：同理：F2Cl2Br2I2太快难以控制太慢，且生成的HI有还原性有意义CH3CH2CH3 + Cl2 正丙基氯43%异丙基氯57%h（ ）（ ）CH3CH2CH2Cl + CH3CHClCH3 + HCl CnH

14、2n+2+O2燃烧nCO2 + (n+1)H2O + 热量3n+12CH4 + 2O2CO2 + 2H2O + 891 kJ/mol燃烧+ 9O26CO2 + 6H2O + 3954 kJ/mol燃烧CH4 + O2HCHO + H2ONO600 C。甲醛RCH2CH2RRCOOH + RCOOHO2,120C。Mn盐，1.5-3.0MPaOHO钴催化剂150160 C，0.81MPa。+ O2+环己醇环己酮环己烷20%80%CH3CH2CH2CH3AlCl3,HClCH3CHCH3CH3。95-150 C，1-2MPaCH3CH3CH3CH3CH3CH2CH350 CAlCl3。50 CAlCl3。+CH3CH2CH2CH3CH4 + CH3CH=CH2CH2=CH2 + CH3CH3H2 + CH3CH2CH=CH2 500 C。CH3CH3CH2=CH2 + H2600 C。+ H2NiCH3CH2CH2CH3200 C。+ H2Ni80 C。CH3CH2CH3+ H2PtCH3(CH2)3CH3300 C。不易开环(2) 加卤素 室温+ Br2BrCH2CH2CH2BrCCl4不易开环易开环+ Br2取代产物取代产物+ Br2Br(CH2)4Br+ Br2(常温下不反应! )+ HBrCH3CH2CH2BrH2O易开环+ H