第五章 饱和烃.ppt

1、碳氢化合物：分子中只含有碳、氢两种元素体的化合物统称为碳氢化合物，简称碳氢化合物。 碳氢化合物是有机化合物的最基本化合物，也是有机化工的基础原料。 饱和烃：分子中的碳原子之间全部用单键连接，碳原子的价键用氢原子饱和的化合物称为饱和烃化合物，简称饱和烃或烷烃。第5章饱和烃、5.1链烷的分类和结构，链烷中只有CC单键和CH键，CC、CH键被认为是链烷的官能团。 在烷烃中，c原子是sp3杂交物，碳形成的化学键全部是键。 碳原子有1级碳、2级碳、3级碳和4级碳的不同。 1 .链烷烃分子中的碳和碳原子之间连接链的链烷烃称为链烷烃，也称为链烷烃或脂肪链烷烃。 残奥鳍分子的通式是CnH2n 2(n是整数)。

2、 在残奥翅片中，碳原子并非全部连接在一条链上，可以支链。 例如，丁烷CH3CH2CH2CH3、异己烷(ch3)2chch2ch 3、新己烷(CH3)3CCH2CH3。 分子中只有一条碳链的链烷，被称为直链链烷或生产定额残奥链烷。 分子中含有支链的链烷称为异残奥链烷或支链链烷。 环烷烃(1)的单环烷烃分子中仅含有1环的烷烃称为单环烷烃，单环烷烃的分子通式为CnH2n。 例如，环丙烷、乙基环戊烷。 (2)二环烷烃的二环烷烃：碳环单键直接连接的二环烷烃称为二环烷烃。 例如，双环已烷、缩合环烷烃：将共有2个环相邻的2个碳原子而形成的烷烃称为缩合环烷烃。 例如，二环4.4.0癸烷(十氢萘)螺环烷烃： 2

3、个环共有1个碳原子的烷烃称为螺环烷烃。 例如，螺3.4辛烷桥环烷烃： 2个环直接连接共有碳原子的烷烃称为桥环烷烃。 例如，二环2.2.1庚烷(降冰片烷)环烷：二环的碳原子不结合，两个碳环相互结合，如(3)聚环烷、这些个的化合物的合成，对有机化合物的结构理论提出了新的挑战。 从5.2残奥翅片的物理性质，另一方面，从直残奥翅片的物理常数与相对分子量的关系上，从表中可知C1C4残奥翅片为气体，C5C16残奥翅片为液体，C17残奥翅片为固体。 熔点随烃中碳原子数的增加而增加，沸点增加。 随着烃中碳原子数的增加，相对密度d420增加，逐渐接近0.8。 随着烃中碳数的增加，折光率nD20增加，始终大于1。

4、 随着这种相对分子质量的增减，物理常数有规律地变化是有机化合物中普遍的现象。 其他种类的化合物也有同样的规律。 二、沸点、生产定额残奥芬中，相对分子量增加，沸点增加，但是，随着相对分子量的增加，每增加1个CH2，沸点上升的幅度就急速减少。 例如，7，22，73，差/，309.7，303，195.8，174，-88.6，-161，沸点/，C19H40等分支数增加，沸点降低的分子的对称性增加，沸点上升。 49.74、57.99、60.27、63.28、68.95、CH3C(CH3)2CH2CH3、ch33、ch33因此，存在上述规则。 带支链的链烷烃、支链的存在，阻碍分子中的主链的紧密排列，因此沸

5、点低。 三、熔点、生产定额残奥片的熔点随相对分子量的增加而增加。 用x射线衍射测定，双位数残奥片在晶体中的排列比奇数碳的排列密集。 烷烃的熔点也与分子的对称性有关，对称性好，分子紧密排列在晶格中，分子间作用力大，熔点高。 例如：链烷的熔点和分子结构对称性的关系，四，相对密度d420，烃比水轻，d4201生产定额残奥片相对于分子质量增加，d420在增加的同分异构体中，分支数多，d420变小：五，溶解性，链烷溶于有机溶剂，水“相似者相容”普遍适用的经验法则。六、折光率nD20，也称为折光率、折光率，空气中的光速与液体中的速度之比： nD20=C空气中的光速/C液体中的光速为1。 相对分子量增加，其

6、中电子也增加，nD20增加。 (1)烷烃的裂解反应和异构化反应、裂解反应(1)热裂化、5.3化学性质、(2)催化分解、高碳数烷烃、例如狄塞尔、沥青胶、渣油，甚至可以裂解反应到原油。 工业应用：制备CH2=CH2、CH2=CHCH3等低碳烯烃，热分解反应为自由基型反应，催化裂化为络离子型反应。 随着异构化、环化、芳构化、脱氢、缩合、聚合等多种反应，得到的产物十分复杂，产物的分离过程也很复杂。 异构化反应残奥片可以在强酸催化剂下进行异构化反应：工业应用：将直链残奥片转化为支链烷烃，提高油品的质量。 (2)烷烃的卤化反应、cc与ch键、非极性键、键能大： C-C 347.3 kJ/mol、C-H 4

7、14 kJ/mol。 链烷的置换反应：链烷分子中的氢原子被其他原子或化学基置换的反应称为置换反应。 卤化(卤化)反应：烷烃分子中的氢原子被卤原子取代的反应称为卤化反应或卤化反应。 氯化反应甲烷和氯元素在强光的作用下产生热解炭黑：扩散散射光、加热时可得到二氯甲烷、二氯甲烷、二氯甲烷和四氯化碳的混合物：工业生产上很难得到单一的氯元素化甲烷，而调节反应物甲烷和氯元素的摩尔比时， 某些产物为主的混合物：烷烃分子可以得到的主要产物，元素溴化反应，烷烃也可以与元素溴反应生成元素溴化烷烃，但是，反应活性没有产生氯元素化烷烃的程度大。 (微量)、(99% )、实验测定的3种氢的活性为3 (-h ) :2 (-

8、h ) : (-h )=16003360823360烷烃的不同氢的元素溴化的碘元素与烷烃的反应为平衡反应，仅通过及时除去生成的还原性生成物碘化氢反应活性和选择性反应活性：指某反应的反应速度。 反应选择性：意味着某些反应可能生成某些产物，其中一种产物相对于总产物的含有率称为该反应的选择性。 卤代和烷烃的置换反应反应活性，在氟代氯元素化元素溴化碘元素化的实际应用上，主要是烷烃的氯化反应和元素溴化反应。 氯元素的置换反应大于元素溴的置换反应活性，但对仲氢和叔氢的选择性小于元素溴。 卤代烷烃中不同氢的选择性表是反应活性越大，对生成物的选择性越小的普遍规律。 烷烃的卤化反应机理、反应机理：将反应全过程的

9、描述称为反应机理，包括一系列的单针织面料反应。 自由基反应：自由基反应最本质的特征是生成活性中间体自由基，自由基反应可以分为链起始、链生长、链终止三个阶段。 烷烃的ch键是非极性键，氯化反应在光照或高温下进行，是游离基反应。 链被诱发，链变长，反应(3)(2)(3)(2)持续循环反应直到自由基消灭。 链终止，链生长反应中：反应-能量图如下：反应-能量图是生成活性中间体CH3的反应过渡能大，即激活能e大的反应控制工序。 中间体稳定(能量低)时，其过渡状态也稳定，能量低，即需要的激活能小，反应容易进行。 生成的碳自由基的稳定性与键的解离能有关，为：碳自由基的能级为3o (-R) 2o (-R) 1

10、o(-R ) CH3定性判断反应容易进行的程度的结论：中间体碳自由基的稳定性与形成碳自由基的过渡状态的稳定性一致。 即稳定的自由基的过渡状态也稳定，反应激活能低，反应速度快。(3)烷烃的其他置换反应、硝化反应烃与硝化反应试剂反应，烃分子取代氢原子，生成硝基化合物的反应称为硝化反应。 烃中不同氢的硝化反应活性，3o (-H) 2o (-H) 1o (-H ) CH3 H硝化反应生成物复杂，除置换反应外，也有烃分子断链的反应。 氯磺酰化反应的烃分子中的氢与氯磺化学基(-SO2Cl )置换反应称为氯磺酰化反应。 50oC、高碳磺酰氯是碳酸氢铵的吸湿剂，高碳磺酰氯的盐化学基性水解作用产物是阴络离子清洗

11、剂。 氯磺酰化反应是自由基型反应，反应在光照下进行。 (4)烷烃的氧化反应、氧化反应：向有机物分子中导入氧原子的反应称为氧化反应。 有时候有机化合物的脱氢原子的反应称为氧化反应。 完全氧化反应烃类的燃烧释放能称为燃烧焓(燃烧热)，现代实验技术能够准确地测量燃烧焓。 燃烧焓rhm值反映了反应物的焓h值高，即同分异构体的稳定性，-CH2-的每摩尔-r Hm 660 kJmol-1烷烃的最大用途作为燃料，是当前人类的主要能量源。 在部分氧化反应中使用催化剂，通过控制反应条件，可以氧化烷烃部分，得到醇、醛、酮、酸等化合物。 合成甲醛、合成环己酮、合成冰乙酸、合成脂肪酸、氧化反应产物复杂，分离纯化困难。

12、 有机化合物爆炸极限甲烷的爆炸极限为5.53%，甲烷在空气中的体积分数达到这个范围，会引起火灾，即使在这个范围外燃烧也不会爆炸。 大多数有机化合物都有这个性质。 化工厂、煤矿的爆炸事故多起因于此。5.4小环烷烃的结构和不稳定性可以根据环上的碳原子数分为三元环、四元环、五元环和六元环等。 习惯上分为小环(C3C4)、普通环(C5C7)、中环(C8C11 )和大环(C12 )。 小环烷烃的不稳定性天然存在的主要是五、六元环烷烃。 合成了三元环和四元环烷烃，发现三元、四元环烷烃不稳定。 (2)角张力概念的提倡1885年拜尔提倡环状化合物“张力说”。 环越小，角张力越大。 此后，环已烷星座被提倡，拜尔

13、的理论受到怀疑。 (3)环烷烃燃烧焓的测定环烷烃由ch2构成，残奥翅片的每个ch2的平均燃烧焓为658.6 kJmol-1。 一些环烷烃的燃烧焓(单位： kj mol-1，298 k )，26.6，3.8，662.4，7，0，0，658.6，6，27.0，5.4。 -cHm/n，n(-Hc /n -658.6 )，-Hc /n -658.6，- HC/n5. 5，664.1，9，40.0，5.0，663.6，8， 燃烧焓测定的结果表明，小环分子确实能量高、不稳定，(4)物理方法的测定结果：环丙烷C-C-C结合角105.5o (小于正常sp3杂化结合角109.5o )、H-C-H结合角114o

14、(大于生产定额残奥散热片109.5o )、C-C结合碳环丙烷环的结构C-C键为“弯曲键”或香蕉键，键不牢固，存在角张力，环不稳定。 现代混合理论认为环丙烷碳是sp3不均匀异质化。 C-C键相当于sp5混合物的C-H键接近sp2混合物。 “角张力”的存在是小环烷不稳定的主要原因，另外，环丙烷上的ch键是重叠构象，存在键的扭转张力。 3、小环烷烃的加成反应，除了小环烷烃具有易加成反应的特殊性质外，环烷烃的性质与残奥翅片的化学性质相似。 由反应条件可知，氢化反应随着环的增大而开环反应困难。 卤素添加反应卤化氢添加反应多利用该反应来鉴定三元环的存在。加成反应的区域选择性和立体选择性加成反应主要发生在氢含量最多、氢含量最少的两个碳原子的C-C键上，在卤化氢这样的极性试剂中，部分带正电荷的h原子被加到氢含量最多的碳原子上。 5、其他环烷烃的性质，相对稳定的环烷烃的化学性质也与残奥链烷相似。6、稠环烷烃、萘烷稠环化合物通常视为相应稠环芳烃的诱导体，以稠环芳烃诱导体命名，萘烷。 十氢萘有两种同分异构体，都是两种环已烷缩合而成的。 胱甘肽：胱甘肽分子两个环已烷环可在热运动中反转，结果e键改变，e键改变，两者结构不同，简称幻体。 十六烷环下四个结合氢原子混杂，分子能量高，不稳定。 反式十氢萘分子结构为平平整整，比较稳定，顺式和反式结构型不同，常温下不能相互转移。 两者的能量差为11.5