高校化工-有机化学-课件-Org-Ch02烷烃

第二章作业（P39）

1(1、3、5、7)2(1、3、5、7)3、4(2、4、6)5、7、8（注意：指构象异构、构造异构、等同）9、10、12(1)14。1第二章烷烃(Alkane)2本章重点内容：1.IUPAC命名法2.烷烃的构象3.烷烃的游离基取代反应，包括选择性、机理和能量变化；分之中只有C、H两种元素的有机化合物叫做烃(hydrocarbon)；烃可分为开链烃和闭链烃(环烃)。3烷烃—又叫饱和烃，由于石蜡是烷烃的混合物，故烷烃也称石蜡烃。例如：甲烷，乙烷，丙烷，丁烷(正丁烷，异丁烷)，戊烷(正戊烷，异戊烷，新戊烷)......(见下页)2.1烷烃的通式、同系列和构造异构45NameCondensedStructuremethane（甲烷）CH4ethane（乙烷）CH3CH3propane（丙烷）CH3CH2CH3butane（丁烷）CH3(CH2)2CH3pentaneCH3(CH2)3CH3hexaneCH3(CH2)4CH3heptaneCH3(CH2)5CH3octaneCH3(CH2)6CH3nonaneCH3(CH2)7CH3decaneCH3(CH2)8CH3undecaneCH3(CH2)9CH3dodecaneCH3(CH2)10CH3甲基:methyl6烷烃的通式——直链烷烃分子中，一个或几个-CH2-基团（亚甲基）连成碳链，碳链的两端再连有两个氢原子，因此直链烷烃的通式可写为:H-(-CH2-)n-H或：CnH2n+2乙烷可看成甲烷的一个氢原子被甲基-CH3取代；丙烷可看成乙烷上的一个H被甲基-CH3取代;丁烷可看成丙烷的一个H被甲基-CH3取代：7戊烷可看成是正丁烷和异丁烷上的一个-H被甲基-CH3取代的产物:(正戊烷,异戊烷,新戊烷)......8分子式相同，但构造(分子中各原子相连的方式和次序)不同而产生的异构现象叫构造异构现象。构造异构体是不同的化合物。性质具有一定的差异。如：正丁烷的沸点：-0.5℃，熔点：-138.3℃，异丁烷的沸点：-11.7℃，熔点：-159.4℃，随着碳原子数的增加,烷烃的构造异构体的数目也越多，而且增加越来越迅速。C7H16有9个构造异构体，C8H18有18个，C12H26有366319个。9同系物烷烃的通式CnH2n+2,直链烃的通式可写为:

H-(-CH2-)n-H同系物—在组成上相差一个或多个CH2，且结构和性质相似的一系列化合物称为同系列。同系列中的各化合物互称同系物。（表2-1中的化合物都是烷烃同系列中的同系物）系差—同系列相邻的两个分子式的差值CH2称为系差。(?)10烷烃中碳原子的分类一级碳原子(伯碳原子)，用“1º”表示；二级碳原子

(仲碳原子)，用“2º”表示；三级碳原子

(叔碳原子)，用“3º”表示；四级碳原子

(季碳原子)，用“4º”表示。11烷烃中碳原子的分类英文表示primarysecondarytertiaryquaternary12烷烃去掉一个氢原子后的原子团被称为烷基。常用R-，或(CnH2n+1-)表示，所以烷烃又可用通式RH表示。对去掉一个直链烷烃末端氢原子所得的原子团，命名时“正”字常用n-代表。属于简单取代基的烷基：甲基，乙基以及下列烷烃衍生的烷基，对简单取代基的结构和名称要清晰记忆。对于丙烷：

所有的正烷基和异烷基都是简单取代基131415Me—甲基；Et—乙基；Pr—丙基；Bu—丁基Ar—芳基；Ph—苯基；Ac—乙酰基；R—烷基常用基团的英文简写162.2烷烃的命名一、习惯命名法烷烃碳原子总数决定烷烃名称的碳原子数，使用正、异、新等区分异构体，显然具有局限性。17二、衍生物命名法以甲烷为母体。分子大时取代基命名就很复杂，因此也具有局限性。18二、脂肪族有机化合物的IUPAC命名法准备知识----次序规则：1.单原子基团：①原子序；②中子数；

例：Cl>H；3H>2H>1H2.多原子基团：首先比较第一个原子，如果相同则比较第二个，余此类推。例：-CH2CH3>-CH33.含有重键的基团必须将重键展开，然后按第2条比较。注意：展出的原子不能再次展开19IUPAC命名法又称系统命名法。制定与1892年，最后修订于1993年。中文版是1960年制定，1980年根据1979年英文版进行了修订。特点是主链碳原子数决定化合物母体名称的碳原子数。对开链化合物应用得很好。碳数表示：10及以内依次使用天干；11及以上使用数字十一、十二……应用中要注意与英文的命名的差别。包括以下步骤：注意：本命名法中所说的“大”、“小”在本学院均以次序规则为准。20(一)选母体官能团并确定母体：当官能团不止一个时，按下列次序选择母体：-COOH，-SO3H，-COOR，-COX，-CONH2，-CN，-CHO，>C=O，-OH(醇)，-OH(酚)，-SH，-NH2，-OR，-SR。(二)选主链：有官能团时，主链必须包含母体官能团或与母体官能团直接相连；(1)最长规则；(2)在(1)条的基础上的最多规则；21(三)编号(1)母体官能团的最低序列原则；(2)取代基的最低序列原则；(3)”小”取代基优先获得较小的编号；(4)编号和最小原则；上述编号规则有优先考虑，只有前边的规则无法确定化合物的编号时才考虑后面的规则。22(四)写出名称：(1)名称的写法：按构型、取代基、母体的顺序。有如下注意事项，无优先级之分。(2)构型的写法：①如果从表达式中能看出构型，则必须写出构型；②如果分子只有一个位置需要构型表述，则只需写出构型，构型不必标出位置，也不必写括号；③如果不止一个位置需要写出构型，则既要标出位置也要写括号，不同位置的构型必须用逗号分割。23(3)取代基的写法：①无论编号如何，总是先写“小”取代基，后写“大”取代基；②相同取代基必须合并写出；③对于每一个取代基都要指出编号；(4)母体的写法：①有些情况下母体编号可以省略，有些情况下母体编号必须省略；②如果一个化合物的名称中涉及两种或两种以上的母体名称，则第一个母体名称出现时即指出主链的碳数，以后则不再指出；换句话说，一个化合物中只能指出一次主链碳数。242.3烷烃的结构2.3.1甲烷的结构Stuart模型252.3.2其它烷烃的结构26丁烷的结构27键线式：对于每一条线段，如末端不标基团，则标示碳，并用H原子饱和所缺的价键。282.3烷烃的构象2.4.1乙烷的构象乙烷的重叠式构象29乙烷的交叉式构象重叠式、交叉式构象比较30(3)纽曼投影式(2)锯架式表示乙烷的构象31乙烷分子各种构象的能量曲线12.6kJ/mol重叠式重叠式交叉式交叉式交叉式32丁烷的结构（模型）2.4.2丁烷的构象332.4.2丁烷的构象(续)为主34丁烷C(2)-C(3)键旋转引起的各构象的能量变化35室温下，分子热运动即可越过构象转变的能垒，所以单键是可以自由旋转的。362.5烷烃的物理性质(C5~C18为液体)(1)沸点:沸点大小取决于分子间的作用力

烷烃沸点的特点（a）沸点一般很低（非极性，只有色散力）。（b）随相对分子质量增大而增大。（c）相对分子质量相同、叉链多、沸点低。37烷烃熔点的特点(a)随相对分子质量增大而增大；(b)偶数碳烷烃比奇数碳烷烃的熔点升高值大(如右图)；(c)相对分子质量相同的烷烃，叉链增多，熔点下降；(d)高度对称的异构体熔点特高。奇数碳偶数碳(2)熔点：取决于分子间的作用力和晶格堆积的密集度。38(3)相对密度:随着相对分子量的增加而有所增加，最后接近0.8左右。作用力随着分子质量的增加而增加，使分子间的距离相对地减少的缘故。39(4)溶解度当溶剂分子之间的吸引力和溶质分子之间，以及溶剂分子与溶质分子之间的相互吸引力相近时，溶解容易进行。氯化钠的溶剂比烷烃不溶于水，而易溶于四氯化碳—“结构相似者相溶”402.6烷烃的化学性质总的来说不活泼。室温下不与强酸、强碱、强氧化剂反应。一定条件下也能发生一些化学反应。2.6.1氧化反应完全氧化:CH4+2O2

CO2+2H2O=-881kJ/molCH3CH3+7O2

4CO2+6H2O=-1538kJ/mol不完全氧化：其中C10~C20的脂肪酸可代替天然油脂制取肥皂.其中C10~C20的脂肪酸可代替天然油脂制取肥皂.412.6.2异构化反应：用于提高汽油的商品质量。422.6.3裂化反应可以提高汽油的产量。要了解热裂化、催化裂化的概念及条件。要了解裂解的概念及条件。432.6.4取代反应(1)甲烷的氯代反应1该反应一般只适宜工业生产而不适宜实验室制备。2该反应不适宜制备二氯甲烷和三氯甲烷。3CH4、C2H6、C(CH3)4和无取代基的环烷烃的一氯化物可以通过控制物料比进行。44(2)其它烷烃的氯代反应45H的活性：3oH>2oH>1oH>CH3-H离解能(kJ/mol)一级氢(伯氢)CH3CH2CH2-H410二级氢(仲氢)(CH3)2CH-H395三级氢(叔氢)(CH3)3C-H38046(3)烷烃与其它卤素的取代反应3oH2oH1oHV:V:V=1:82:1600氯化反应和溴化反应都有选择性，但溴化反应的选择性比氯化反应高得多。溴化472.7甲烷氯代的反应机理反应机