有机化学第二章饱和烃烷烃-课件

第二章饱和烃（烷烃alkane）教学目的和要求：1、掌握烷烃的同系列和异构现象及命名规则。2、掌握乙烷和丁烷的构象。3、了解烷烃的物理性质、化学性质，掌握自由基反应的基本历程。教学重点、难点：烷烃的构象、自由基反应。第二章饱和烃（烷烃alkane）教学目的和要求正确书写烷烃的构造异构体，掌握命名原则；能用原子轨道理论（含杂化理论）解释烷烃中碳原子的构型；掌握键的形成、结构特点及特性；掌握构象式（纽曼式和透视式）的写法；掌握烷烃的物理性质（沸点、熔点、溶解度、比重等）存在的规律性变化；掌握烷烃的氧化、裂化、取代反应；掌握烷烃的卤代反应——自由基反应的条件、历程及自由基的稳定性。学习要求：正确书写烷烃的构造异构体，掌握命名原则；学习要求：2.1烷烃的通式和构造异构烷烃通式：CnH2n+22.1.1同系列和同分异构组成上相差CH2及其整数倍。同系列中的各化合物互为同系物。烷烃同系物系差为CH2

同分异构体：具有相同分子式的不同化合物。

构造异构体：具有相同分子式，分子中原子或基团因连接顺序不同而产生的异构体。区别于立体异构。对于烷烃而言，都是由碳架不同引起的异构，称碳架异构。(属构造异构)2.1烷烃的通式和构造异构烷烃通式：CnH2n+22.12.1.2烷烃的同分异构－构造异构现象在绪论一章讲过，有机化合物之所以数量众多，其主要原因之一是存在异构现象。构造异构是众多异构的一种。构造异构是指分子式相同，分子中的原子的成键顺序或连接顺序不同。对于烷烃的构造异构，实质上是碳架异构，即分子式相同，碳架不同。三个碳原子以下烷烃没有构造异构，四个碳及四个以上碳原子的烷烃就有构造异构：2.1.2烷烃的同分异构－构造异构现象在正丁烷异丁烷这是两个不同化合物，具有不同性质：正丁烷b.p-0.50C,m.p-1380C,异丁烷-11.7-159.40C.正丁烷的构造式可用简式CH3(CH2)2CH3表示。异丁烷用(CH3)3CH表示。正丁烷下面写出C5H12的所有构造异构体：写出C6H14的所有构造异构体：1、先写直链的2、拿掉一个碳原子作为甲基，其余五个碳原子做主链，放在不同位置上得到2，33、再拿掉一个碳变成两个甲基，放在主链不同位置上，得到4，5。4、支链长度必须小于主链的一半，支链只能为甲基。下面写出C5H12的所有构造异构体：写出C6H14的所有构依次规律写出C7H16的所有构造异构，总共九个：要掌握给出分子式的化合物的全部构造异构的办法，七个碳原子有九个，八个碳原子有十八个，九个碳原子有七十五个异构体。实际上最多写七个碳原子。依次规律写出C7H16的所有构造异构，总共九个：2.2烷烃的命名2.2.1烷基的概念（1）伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子2.2烷烃的命名2.2.1烷基的概念（1）伯、仲、（2）烷基R-（烷烃分子从形式上去掉一个氢原子后余下的基团）中文名甲基乙基丙基异丙基丁基异丁基英文名methylethylpropylIso-propylbutylIso-butyl结构中文名仲丁基叔丁基叔戊基新戊基异戊基异己基英文名Sec-butylTert-butylTert-pentylNew-pentylIso-pentyIso-hexyl结构以上是IUPAC为了尊重习惯而保留的烷基的普通名称。其他烷基的名称不能类推。如：不能称仲戊基，称？（常见的烷基）（2）烷基R-（烷烃分子从形式上去掉一个氢原子后余下的基2.2.2烷烃的命名（1）普通命名法也称习惯命名法（适用于简单化合物）1~10个碳的烷烃，词头用：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸；10个碳以上，用数字十一、十二等表示。•碳架异构体用正、异、新等词头区分。正己烷异己烷新己烷正：异：新：直链烷烃2.2.2烷烃的命名（1）普通命名法也称习惯命名法（适用于（2）衍生物命名法：

要点：把除正构烷烃之外的烷烃看成甲烷的烷基衍生物，这种方法可以表示结构，但是仍然只适用于简单烷烃。命名方法：a.选择含取代最多取代基的碳原子为母体（甲烷），并且要求取代基最简单。b.其余部分为取代基，书写时由大到小排列。结尾是甲烷。c.相同取代基合并，写出个数，用中文字表示个数。例如：三甲基仲丁基甲烷（2）衍生物命名法：要点：把除正构烷烃之外的烷烃看成甲烷的（3）系统命名法（IUPAC命名法）a.选最长碳链作主链，支链作取代基。遇多个等长碳链，则取代基多的为主链。b.近取代基端开始编号，并遵守“最低系列编号规则”顺次逐项比较各编号系列的不同位次，最先遇到的位次最小者，定为“最低系列”。这一规则在其它类型化合物命名时也适用。取代基最多（3）系统命名法（IUPAC命名法）a.选最长碳链作主链c.取代基距链两端位号相同时，编号从顺序小的基团端开始。•顺序（次序）规则：取代基先后顺序排列规则（第三章）①单原子取代基,按原子序数大小排列。原子序数大,顺序大；原子次序小,顺序小；同位素中质量高的,顺序大。

②多原子基团第一个原子相同,则依次比较与其相连的其它原子。c.取代基距链两端位号相同时，编号从顺序小的基团端开

③含双键或叁键的基团,则作为连有两个或叁个相同的原子。

顺序大的基团称较优基团。d.支链上连有取代基，则从和主链相连的碳原子开始将支链碳原子依次编号，并将取代基位号、名称连同支链名写在括号内。2-甲基-5-（1,1-二甲基丙基）癸烷③含双键或叁键的基团,则作为连有两个或叁个相同的原子。e.名称的排列顺序中文名称按基团顺序规则，较小的基团列在前；英文名称按基团首字母的字顺先后列出。5-丙基-4-异丙基壬烷

4-isopropyl-5-propylnonane3-Ethyl-2,5-dimethylheptane2,5-二甲基-3-乙基庚烷[注意]1）相同取代基数目用汉文数字二、三...表示；2）取代基位号用阿拉伯数字表示；3）阿拉伯数字与汉字之间必须用短横线分开；4）阿拉伯数字之间必须用逗号分开。烷烃命名十六字“真经”：最长碳链，最小定位，同基合并，由简到繁。[练习]e.名称的排列顺序中文名称按基团顺序规则2.3烷烃的结构2.3.1碳的SP3杂化和σ键的形成基态时C：1S22S22Px12Py12Pz0四个C-Hσ键六个C-Hσ键一个C-Cσ键2.3烷烃的结构2.3.1碳的SP3杂化和σ键的形成基态C-C键长:0.154nm键能:347kJ/molC-H键长:0.107nm键能:414kJ/mol键角:109.5o；σ键是在成键轨道方向的直线上相互交盖而成，故交盖程度较大，且呈圆柱形对称，电子云密集于两原子之间，在对称轴最密集，这决定了σ键的键能较大，可极化性较小（相对于π键等），可以饶轴旋转。烷烃分子立体形状表示方法：

实线-键在纸平面上;楔线-键在纸平面前;

虚线-键在纸平面后。关于σ键的特性：（是决定烷烃化学性质很稳定的内在原因）C-C键长:0.154nm键能:32.3.2烷烃的构象构象：由单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。（1）乙烷的构象a.两种极端构象重叠式（由H-C-C-H组成的两面角为0o）交叉式（由H-C-C-H组成的两面角为60o）重叠式楔形式透视式纽曼式

2.3.2烷烃的构象构象：由单键旋转而产生的分子中原子或基交叉式楔形式透视式纽曼式介于重叠式与交叉式之间的无数构象称为扭曲式构象。b.构象的稳定性[分析乙烷两个极端构象]排斥力最大排斥力最小内能高内能低交楔形式透视式非键连相互作用力：不直接相连的原子间的作用力。构象的稳定性与内能有关。内能低,稳定；内能高,不稳定。内能最低的构象称优势构象。其它构象的内能介于这两者之间。乙烷不同构象的能量曲线图•转动能：12.5kJ/mol每对重叠氢H-C-C-H

重叠张力(扭转张力)：~4.2kJ/mol•室温下，构象异构体处于迅速转化的动态平衡中，不能分离。

非键连相互作用力：不直接相连的原子间的作用力。构象（2）正丁烷的构象绕C-2和C-3之间的σ键旋转，形成的四种典型构象。对位交叉式邻位交叉式全重叠式部分重叠式构象稳定性：各种构象的能量变化图见P21对位交叉式>邻位交叉式>部分重叠式>全重叠式室温下，正丁烷构象异构体处于迅速转化的动态平衡中，不能分离。最稳定的对位交叉构象是优势构象。

（2）正丁烷的构象绕C-2和C-3之间的σ键旋转，形成的[讨论题]（1）为什么1,2-二溴乙烷的偶极矩为零，而乙二醇却有一定的偶极矩？（2）将右式化合物改写成纽曼式，并用纽曼式表示其优势构象。（3）下列哪一对化合物是等同的？（C-C单键可以自由旋转）[讨论题]（1）为什么1,2-二溴乙烷的偶极矩为零，2.4烷烃的物理性质物理性质与化合物的结构及分子间力有关。（1）状态室温下，C1-C4为气体，C5-C16为液体，C17以上是固体。bp.36.1oC

29oC

9oC正戊烷异戊烷新戊烷mp.-129.8-159.9-16.8（2）沸点(bp)和熔点(mp)烷烃的熔点和沸点都很低，并且熔点和沸点随分子量的增加而升高。对同数碳原子的烷烃来说，与结构有关。2.4烷烃的物理性质物理性质与化合物的结构及分子间（4）溶解度关于烃类水溶性的问题，也与分子间力有关：主要与分子间的另外一种作用力有关——氢键。分子间力可分为色散力、诱导力和取向力三种。熔点：晶体分子间作用力，不仅取决于分子的大小，而且也取决于它们在晶体中的排列情况，排列的密堆积熔点就高。含偶数碳原子的正烷烃比奇数碳原子的熔点高（对称性高）。（3）相对密度烷烃比水轻，其相对密度都小于1。相对密度的变化规律也与分子间力有关。（4）溶解度关于烃类水溶性的问题，也与分子间力有2.5烷烃的化学性质化学性质取决于分子的结构（键合方式及其性质）。C-C、C-Hσ键。键能较大，极性较小，烷烃稳定。烷烃的化学性质很不活泼。在常温常压下，烷烃与强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂等都不易起反应。

高温、光照等条件下烷烃具有反应活性。2.5.1卤代反应（重点）（1）氯代反应经历了自由基活性中间体。自由基取代反应。2.5烷烃的化学性质化学性质取决于分子的结构（键合方式及亦称反应历程、反应机制，是描述反应由反应物到产物所经历的每一步过程。（2）反应机理氯分子在光照或高温下裂解（均裂），产生自由基：产生甲基自由基：链增长②产生新的氯自由基：

链引发

①链增长③亦称反应历程、反应机制，是描述反应由反应物到产物氯甲基自由基的形成：链增长④氯甲基自由基再与氯分子作用，生成二氯甲烷及氯原子：链增长⑤......自由基之间碰撞，形成稳定分子，反应终止：链终止氯甲基自由基的形成：链增长④氯甲基自由基再与氯分子作用，生自由基反应历程：整个反应经历三个阶段：链引发、链增长（链传递）、链终止。此自由基反应也称链锁反应或链反应。关于自由基反应的一般特点：（1）大多被高温、光及过氧化物所催化；（2）一般在气相或非极性溶剂中进行；（3）烷烃的氧化和热裂解反应也是自由基反应。自由基反应历程：关于自由基反应的一般特点：[讨论题1]1）将氯气用光照射后在黑暗中放置一段时间再与甲烷混合，会发生氯代反应吗？2）甲烷氯代易得氯代烷的混合物，为什么？3）甲烷和氯气同时光照，为什么不引发甲基自由基？[讨论题1][讨论题2]以等摩尔的甲烷和乙烷混合物进行一元氯代反应时，产物中氯甲烷与氯乙烷之比为1:400，试问：1）如何解释这样的实验事实？2）根据这样的实验事实，你认为CH3·比CH3CH2·稳定还是不稳定？3）进行以上自由基反应的原料气体必须控制杂质氧气的含量，为什么？[讨论题2]（3）活化能与反应速率（过渡态理论）活化能(activatingenergy)：过渡态与反应物之间的能量差。

E

....活化能越小，反应速率越快；活化能越大，反应速率越慢。第一步Ea=+16.7kJ/mol第二步Ea=+8.3kJ/mol在甲烷氯代的多步反应中,哪一步是控制反应速率的？

反应速率最慢的一步——速度控制步骤——反应进程每个反应的反应进程分为三个阶段：始态、过渡态和终态。即一个反应由反应物到产物的转变中要经过一个过渡态。注意区别过渡态与中间体。（3）活化能与反应速率（过渡态理论）活化能(acti（4）氯代、溴代反应的取向1oH与2oH被取代的概率(碰撞几率)为:62氢的相对反应活性：1oH:2oH=(45/6):(55/2)=1:3.81oH与3oH氢被取代的概率为:9:1氢的相对反应活性：1oH:3oH=(64/9):(36/1)=1:5氯代反应三种氢的活性：1°H:2°H:3°H=1:3.8:5（4）氯代、溴代反应的取向1oH与2oH被取代的概率(碰撞几溴代：

溴代反应三种氢的活性：1°H:2°H:3°H=1:82:1600溴代：溴代反应三种氢的活性：（5）卤素的活性与选择性卤素的活性：F>Cl>Br>I氯化试剂活性高，溴化试剂活性低。卤代反应的选择性：溴大于氯（Br>Cl)影响卤代产物异构体相对产率的主要因素：概率因素、H原子的反应活性、X原子的反应活性。（5）卤素的活性与选择性卤素的活性：F>Cl不同氢的反应活性与自由基的稳定性有关。自由基的稳定性与共价键均裂时键的离解能大小有关:自由基稳定性次序为_________________________________不同氢的反应活性与自由基的稳定性有关。自由基的稳定性与共[烷基自由基结构]带孤单电子碳sp²杂化。孤单电子占据未参与杂化的P轨道。P轨道垂直于三个sp²杂化轨道所在的平面。乙基自由基异丙基自由基叔丁基自由基[烷基自由基结构]带孤单电子碳sp²杂化。乙基自由1）取代基的诱导效应：烷基自由基的稳定性因素分析：2）取代基的超共轭效应：取代基C-Hσ电子的离域对碳自由基稳定性的影响烷基自由基活泼性的原因是中心碳原子上未成对电子的存在，具有强力的取得电子的倾向。1）取代基的诱导效应：烷基自由基的稳定性因素分析：2）取代基烷烃完全燃烧生成二氧化碳和水，同时放出大量的热。燃烧反应也是自由基机理。2.5.3异构化反应为什么说使直链烷烃异构化为支链烷烃可以提高汽油质量？？2.5.2氧化反应内燃机燃烧及瓦斯爆炸均属此原理。烷烃完全燃烧生成二氧化碳和水，同时放出大量的*由於正辛烷在汽缸內燃爆不易掌控，且易在汽缸內壁造成震爆現象(knocking)，不僅減低引擎效率，更可能造成汽缸壁過熱或是活塞損裂，因此，正辛烷並不適合作為內燃機的燃料。相反地，異辛烷(isooctane)卻可順利推動內燃機運轉，因此，目前汽油的品級均以異辛烷作為比較標準，這一標準，就是所謂的辛烷值(octanenumber)。辛烷值的訂定是以含100%正庚烷(n-heptane)的汽油作為零，而以含100%異辛烷的汽油作為一百。根據此一標準，油品的抗震性質若與含95%異辛院與5%正庚烷的汽油相似，則稱作95汽油；同樣地，如果與含93%異辛院與7%正庚烷汽油相似，則稱為93汽油。【常見油品之辛烷值】品名辛烷值品名辛烷值正辛烷-10苯106正庚烷0甲醇107正戊烷62乙醇1081-戊烯91甲基第三丁基醚1161-丁烯97甲苯118異辛烷100

知识介绍：*由於正辛烷在汽缸內燃爆不易掌控，且易在汽缸內壁造成震爆現象化合物在高温和无氧存在下的分解反应。在催化剂作用下的裂化叫做催化裂化。是石油加工过程中一个重要的反应，可以将高沸点馏分裂化为分子质量小的低沸点馏分。工业上以得到低级烯烃为目的的深度裂化也称“裂解”单电子转移用鱼钩箭头表示。5.3.4裂化反应乙烯已成为现代石油化工的标志性产品，乙烯是整个以石油为基础的有机化工的基础产品。化合物在高温和无氧存在下的分解反应。在催化剂2.6烷烃的主要来源和制法2.6.1烷烃的主要来源——石油和天然气（略）2.6.2烷烃的制法（1）碳架不变的反应2.6烷烃的主要来源和制法2.6.1烷烃的主要来源——2.碳原子数增加的反应2.碳原子数增加的反应作业[思考题]本章作业,P28:2.3,2.5,2.9,2.10,2.12,2.162.写出下列合成反应步骤：1.作业[思考题]本章作业,P28:2.3,2.5,2第二章饱和烃（烷烃alkane）教学目的和要求：1、掌握烷烃的同系列和异构现象及命名规则。2、掌握乙烷和丁烷的构象。3、了解烷烃的物理性质、化学性质，掌握自由基反应的基本历程。教学重点、难点：烷烃的构象、自由基反应。第二章饱和烃（烷烃alkane）教学目的和要求正确书写烷烃的构造异构体，掌握命名原则；能用原子轨道理论（含杂化理论）解释烷烃中碳原子的构型；掌握键的形成、结构特点及特性；掌握构象式（纽曼式和透视式）的写法；掌握烷烃的物理性质（沸点、熔点、溶解度、比重等）存在的规律性变化；掌握烷烃的氧化、裂化、取代反应；掌握烷烃的卤代反应——自由基反应的条件、历程及自由基的稳定性。学习要求：正确书写烷烃的构造异构体，掌握命名原则；学习要求：2.1烷烃的通式和构造异构烷烃通式：CnH2n+22.1.1同系列和同分异构组成上相差CH2及其整数倍。同系列中的各化合物互为同系物。烷烃同系物系差为CH2

同分异构体：具有相同分子式的不同化合物。

构造异构体：具有相同分子式，分子中原子或基团因连接顺序不同而产生的异构体。区别于立体异构。对于烷烃而言，都是由碳架不同引起的异构，称碳架异构。(属构造异构)2.1烷烃的通式和构造异构烷烃通式：CnH2n+22.12.1.2烷烃的同分异构－构造异构现象在绪论一章讲过，有机化合物之所以数量众多，其主要原因之一是存在异构现象。构造异构是众多异构的一种。构造异构是指分子式相同，分子中的原子的成键顺序或连接顺序不同。对于烷烃的构造异构，实质上是碳架异构，即分子式相同，碳架不同。三个碳原子以下烷烃没有构造异构，四个碳及四个以上碳原子的烷烃就有构造异构：2.1.2烷烃的同分异构－构造异构现象在正丁烷异丁烷这是两个不同化合物，具有不同性质：正丁烷b.p-0.50C,m.p-1380C,异丁烷-11.7-159.40C.正丁烷的构造式可用简式CH3(CH2)2CH3表示。异丁烷用(CH3)3CH表示。正丁烷下面写出C5H12的所有构造异构体：写出C6H14的所有构造异构体：1、先写直链的2、拿掉一个碳原子作为甲基，其余五个碳原子做主链，放在不同位置上得到2，33、再拿掉一个碳变成两个甲基，放在主链不同位置上，得到4，5。4、支链长度必须小于主链的一半，支链只能为甲基。下面写出C5H12的所有构造异构体：写出C6H14的所有构依次规律写出C7H16的所有构造异构，总共九个：要掌握给出分子式的化合物的全部构造异构的办法，七个碳原子有九个，八个碳原子有十八个，九个碳原子有七十五个异构体。实际上最多写七个碳原子。依次规律写出C7H16的所有构造异构，总共九个：2.2烷烃的命名2.2.1烷基的概念（1）伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子2.2烷烃的命名2.2.1烷基的概念（1）伯、仲、（2）烷基R-（烷烃分子从形式上去掉一个氢原子后余下的基团）中文名甲基乙基丙基异丙基丁基异丁基英文名methylethylpropylIso-propylbutylIso-butyl结构中文名仲丁基叔丁基叔戊基新戊基异戊基异己基英文名Sec-butylTert-butylTert-pentylNew-pentylIso-pentyIso-hexyl结构以上是IUPAC为了尊重习惯而保留的烷基的普通名称。其他烷基的名称不能类推。如：不能称仲戊基，称？（常见的烷基）（2）烷基R-（烷烃分子从形式上去掉一个氢原子后余下的基2.2.2烷烃的命名（1）普通命名法也称习惯命名法（适用于简单化合物）1~10个碳的烷烃，词头用：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸；10个碳以上，用数字十一、十二等表示。•碳架异构体用正、异、新等词头区分。正己烷异己烷新己烷正：异：新：直链烷烃2.2.2烷烃的命名（1）普通命名法也称习惯命名法（适用于（2）衍生物命名法：

要点：把除正构烷烃之外的烷烃看成甲烷的烷基衍生物，这种方法可以表示结构，但是仍然只适用于简单烷烃。命名方法：a.选择含取代最多取代基的碳原子为母体（甲烷），并且要求取代基最简单。b.其余部分为取代基，书写时由大到小排列。结尾是甲烷。c.相同取代基合并，写出个数，用中文字表示个数。例如：三甲基仲丁基甲烷（2）衍生物命名法：要点：把除正构烷烃之外的烷烃看成甲烷的（3）系统命名法（IUPAC命名法）a.选最长碳链作主链，支链作取代基。遇多个等长碳链，则取代基多的为主链。b.近取代基端开始编号，并遵守“最低系列编号规则”顺次逐项比较各编号系列的不同位次，最先遇到的位次最小者，定为“最低系列”。这一规则在其它类型化合物命名时也适用。取代基最多（3）系统命名法（IUPAC命名法）a.选最长碳链作主链c.取代基距链两端位号相同时，编号从顺序小的基团端开始。•顺序（次序）规则：取代基先后顺序排列规则（第三章）①单原子取代基,按原子序数大小排列。原子序数大,顺序大；原子次序小,顺序小；同位素中质量高的,顺序大。

②多原子基团第一个原子相同,则依次比较与其相连的其它原子。c.取代基距链两端位号相同时，编号从顺序小的基团端开

③含双键或叁键的基团,则作为连有两个或叁个相同的原子。

顺序大的基团称较优基团。d.支链上连有取代基，则从和主链相连的碳原子开始将支链碳原子依次编号，并将取代基位号、名称连同支链名写在括号内。2-甲基-5-（1,1-二甲基丙基）癸烷③含双键或叁键的基团,则作为连有两个或叁个相同的原子。e.名称的排列顺序中文名称按基团顺序规则，较小的基团列在前；英文名称按基团首字母的字顺先后列出。5-丙基-4-异丙基壬烷

4-isopropyl-5-propylnonane3-Ethyl-2,5-dimethylheptane2,5-二甲基-3-乙基庚烷[注意]1）相同取代基数目用汉文数字二、三...表示；2）取代基位号用阿拉伯数字表示；3）阿拉伯数字与汉字之间必须用短横线分开；4）阿拉伯数字之间必须用逗号分开。烷烃命名十六字“真经”：最长碳链，最小定位，同基合并，由简到繁。[练习]e.名称的排列顺序中文名称按基团顺序规则2.3烷烃的结构2.3.1碳的SP3杂化和σ键的形成基态时C：1S22S22Px12Py12Pz0四个C-Hσ键六个C-Hσ键一个C-Cσ键2.3烷烃的结构2.3.1碳的SP3杂化和σ键的形成基态C-C键长:0.154nm键能:347kJ/molC-H键长:0.107nm键能:414kJ/mol键角:109.5o；σ键是在成键轨道方向的直线上相互交盖而成，故交盖程度较大，且呈圆柱形对称，电子云密集于两原子之间，在对称轴最密集，这决定了σ键的键能较大，可极化性较小（相对于π键等），可以饶轴旋转。烷烃分子立体形状表示方法：

实线-键在纸平面上;楔线-键在纸平面前;

虚线-键在纸平面后。关于σ键的特性：（是决定烷烃化学性质很稳定的内在原因）C-C键长:0.154nm键能:32.3.2烷烃的构象构象：由单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。（1）乙烷的构象a.两种极端构象重叠式（由H-C-C-H组成的两面角为0o）交叉式（由H-C-C-H组成的两面角为60o）重叠式楔形式透视式纽曼式

2.3.2烷烃的构象构象：由单键旋转而产生的分子中原子或基交叉式楔形式透视式纽曼式介于重叠式与交叉式之间的无数构象称为扭曲式构象。b.构象的稳定性[分析乙烷两个极端构象]排斥力最大排斥力最小内能高内能低交楔形式透视式非键连相互作用力：不直接相连的原子间的作用力。构象的稳定性与内能有关。内能低,稳定；内能高,不稳定。内能最低的构象称优势构象。其它构象的内能介于这两者之间。乙烷不同构象的能量曲线图•转动能：12.5kJ/mol每对重叠氢H-C-C-H

重叠张力(扭转张力)：~4.2kJ/mol•室温下，构象异构体处于迅速转化的动态平衡中，不能分离。

非键连相互作用力：不直接相连的原子间的作用力。构象（2）正丁烷的构象绕C-2和C-3之间的σ键旋转，形成的四种典型构象。对位交叉式邻位交叉式全重叠式部分重叠式构象稳定性：各种构象的能量变化图见P21对位交叉式>邻位交叉式>部分重叠式>全重叠式室温下，正丁烷构象异构体处于迅速转化的动态平衡中，不能分离。最稳定的对位交叉构象是优势构象。

（2）正丁烷的构象绕C-2和C-3之间的σ键旋转，形成的[讨论题]（1）为什么1,2-二溴乙烷的偶极矩为零，而乙二醇却有一定的偶极矩？（2）将右式化合物改写成纽曼式，并用纽曼式表示其优势构象。（3）下列哪一对化合物是等同的？（C-C单键可以自由旋转）[讨论题]（1）为什么1,2-二溴乙烷的偶极矩为零，2.4烷烃的物理性质物理性质与化合物的结构及分子间力有关。（1）状态室温下，C1-C4为气体，C5-C16为液体，C17以上是固体。bp.36.1oC

29oC

9oC正戊烷异戊烷新戊烷mp.-129.8-159.9-16.8（2）沸点(bp)和熔点(mp)烷烃的熔点和沸点都很低，并且熔点和沸点随分子量的增加而升高。对同数碳原子的烷烃来说，与结构有关。2.4烷烃的物理性质物理性质与化合物的结构及分子间（4）溶解度关于烃类水溶性的问题，也与分子间力有关：主要与分子间的另外一种作用力有关——氢键。分子间力可分为色散力、诱导力和取向力三种。熔点：晶体分子间作用力，不仅取决于分子的大小，而且也取决于它们在晶体中的排列情况，排列的密堆积熔点就高。含偶数碳原子的正烷烃比奇数碳原子的熔点高（对称性高）。（3）相对密度烷烃比水轻，其相对密度都小于1。相对密度的变化规律也与分子间力有关。（4）溶解度关于烃类水溶性的问题，也与分子间力有2.5烷烃的化学性质化学性质取决于分子的结构（键合方式及其性质）。C-C、C-Hσ键。键能较大，极性较小，烷烃稳定。烷烃的化学性质很不活泼。在常温常压下，烷烃与强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂等都不易起反应。

高温、光照等条件下烷烃具有反应活性。2.5.1卤代反应（重点）（1）氯代反应经历了自由基活性中间体。自由基取代反应。2.5烷烃的化学性质化学性质取决于分子的结构（键合方式及亦称反应历程、反应机制，是描述反应由反应物到产物所经历的每一步过程。（2）反应机理氯分子在光照或高温下裂解（均裂），产生自由基：产生甲基自由基：链增长②产生新的氯自由基：

链引发

①链增长③亦称反应历程、反应机制，是描述反应由反应物到产物氯甲基自由基的形成：链增长④氯甲基自由基再与氯分子作用，生成二氯甲烷及氯原子：链增长⑤......自由基之间碰撞，形成稳定分子，反应终止：链终止氯甲基自由基的形成：链增长④氯甲基自由基再与氯分子作用，生自由基反应历程：整个反应经历三个阶段：链引发、链增长（链传递）、链终止。此自由基反应也称链锁反应或链反应。关于自由基反应的一般特点：（1）大多被高温、光及过氧化物所催化；（2）一般在气相或非极性溶剂中进行；（3）烷烃的氧化和热裂解反应也是自由基反应。自由基反应历程：关于自由基反应的一般特点：[讨论题1]1）将氯气用光照射后在黑暗中放置一段时间再与甲烷混合，会发生氯代反应吗？2）甲烷氯代易得氯代烷的混合物，为什么？3）甲烷和氯气同时光照，为什么不引发甲基自由基？[讨论题1][讨论题2]以等摩尔的甲烷和乙烷混合物进行一元氯代反应时，产物中氯甲烷与氯乙烷之比为1:400，试问：1）如何解释这样的实验事实？2）根据这样的实验事实，你认为CH3·比CH3CH2·稳定还是不稳定？3）进行以上自由基反应的原料气体必须控制杂质氧气的含量，为什么？[讨论题2]（3）活化能与反应速率（过渡态理论）活化能(activatingenergy)：过渡态与反应物之间的能量差。

E

....活化能越小，反应速率越快；活化能越大，反应速率越慢。第一步Ea=+16.7kJ/mol第二步Ea=+8.3kJ/mol在甲烷氯代的多步反应中,哪一步是控制反应速率的？

反应速率最慢的一步——速度控制步骤——反应进程每个反应的反应进程分为三个阶段：始态、过渡态和终态。即一个反应由反应物到产物的转变中要经过一个过渡态。注意区别过渡态与中间体。（3）活化能与反应速率（过渡态理论）活化能(acti（4）氯代、溴代反应的取向1oH与2oH被取代的概率(碰撞几率)为:62氢的相对反应活性：1oH:2oH=(45/6):(55/2)=1:3.81oH与3oH氢被取代的概率为:9:1氢的相对反应活性：1oH:3oH=(64/9):(36/1)=