1、第二章 飽和烴(烷烴和環(huán)烷烴; 6學(xué)時(shí))（一）烷烴和環(huán)烷烴的命名、主要化學(xué)性質(zhì) （取代、小環(huán)環(huán)烷烴的加成反應(yīng)）及主要構(gòu)象異構(gòu)現(xiàn)象。（二）烷烴和環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和取代反應(yīng)的機(jī)理。（三）烷烴和環(huán)烷烴的其他化學(xué)性質(zhì)（裂化、氧化）及制備的主要方法。 ：第一次：第一次：P60,（一）（一）,（二）（二） 第二次第二次: P61, (三），（四），（七）三），（四），（七） 第三次：第三次：P62（九），（十三）（九），（十三）第二章 飽和烴(烷烴和環(huán)烷烴)(一) 烷烴和環(huán)烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu) (二) 烷烴和環(huán)烷烴的命名 (三) 烷烴和環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu) (四)烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象(五) 烷烴和環(huán)烷烴的物理

2、性質(zhì) (六)烷烴和環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì) (七)烷烴和環(huán)烷烴的主要來源和制法 第二章第二章 飽和烴飽和烴(烷烴環(huán)烷烴烷烴環(huán)烷烴)烴烴：“火”代表碳，“ ”代表氫，所以“烴”的含義就是碳和氫。 烴烴分子中只含有碳和氫兩種元素的有機(jī)化合物。 烷烴烷烴碳原子完全被氫原子所飽和的烴。碳原子完全被氫原子所飽和的烴。 環(huán)烷烴環(huán)烷烴分子結(jié)構(gòu)呈環(huán)狀的烷烴。分子結(jié)構(gòu)呈環(huán)狀的烷烴。 烴是有機(jī)化合物的母體。 烴開鏈烴(脂肪烴)不飽和烴烯烴炔烴二烯烴環(huán)狀烴脂環(huán)烴(). .芳香烴(CH3). .飽和烴烷烴(一) 烷烴和環(huán)烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu) CHHH氫數(shù)甲烷乙烷丙烷丁烷分子式CH4C2H6C3H8C4H10結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式CCH

3、HHHHHCCHHHHHCHHCCHHHHHCHHHCHHHH碳數(shù)24132 1+22 2+22 3+22 4+2 烷烴的通式為CnH2n+2 。對于環(huán)烷烴 環(huán) 烷烴的通式為CnH2n 。CH2CH2CH2CH2CH2即環(huán)戊烷CH3甲基環(huán)丁烷CH3CH31,2-二甲基環(huán)戊烷H2CH2CCH2H2CH2CCH2CH2H2CH2CCH2CHH2C環(huán) 丙 烷環(huán) 丁 烷甲 基 環(huán) 戊 烷CH3定義：定義： 烷烴符合通式CnH2n+2的一系列化合物。 環(huán)烷烴符合通式CnH2n的環(huán)狀化合物。 (注意：此定義涉及了兩個(gè)概念，通式、同系列) 通式表示某一類化合物分子式的式子。 同系列結(jié)構(gòu)相似，而在組成上相差C

4、H2的整數(shù)倍的一系列化合物。 同系物同系列中的各個(gè)化合物叫做同系物。 同系物化學(xué)性質(zhì)相似，物理性質(zhì)隨分子量增加而有規(guī)律地變化。 舉例舉例：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷均屬烷烴系列。 乙酸、丙酸、月桂酸、硬脂酸均屬脂肪酸系列。 烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)造異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)造異構(gòu) 這兩種不同的丁烷,具有相同的分子式和不同的結(jié)構(gòu)式，互為同分異構(gòu)體。 同分異構(gòu)體同分異構(gòu)體分子式相同，結(jié)構(gòu)式不同的化合物。 同分異構(gòu)現(xiàn)象同分異構(gòu)現(xiàn)象分子式相同，結(jié)構(gòu)式不同的現(xiàn)象。 CCHHHHCHHHCHHHCCHHHHHCHHCHHHm.p -159 C。b.p 11.7 C。m.p -138 C。b.p -0.5 C。 丙烷中的一

5、個(gè)氫原子被甲基取代，可得到兩種不同的丁烷： 烷烴分子中，隨著碳原子數(shù)增加，同分異構(gòu)體迅速增加。 舉例(能寫出一些簡單烷烴的同分異構(gòu)體)： CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC6H12：CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC7H14：C10H22可寫出75個(gè)異構(gòu)體； C20H42可寫出366319個(gè)異構(gòu)體。 環(huán)烷烴的構(gòu)造異構(gòu)現(xiàn)象與烷烴相似，但比烷烴復(fù)雜。例如：對于5個(gè)碳的烷烴和環(huán)烷烴CH3CH2CH2CH2CH3CH3CH2CHCH3CH3CH3CCH3CH3CH3CH3CH2CH

6、3H3CCH3CH3CH31,1-二甲基環(huán)丙烷(二) 烷烴和環(huán)烷烴的命名 烷基和環(huán)烷基的概念(甲) 伯、仲、叔、季碳及伯、仲、叔氫 (乙) 烷基與環(huán)烷基 (2) 烷烴的命名 (甲) 普通命名法 (乙) 衍生物命名法 (丙) 系統(tǒng)命名法 與三個(gè)氫原子相連的碳原子,叫伯碳原子(第一碳原子、一級(jí)碳原子),用1表示 與二個(gè)氫原子相連的碳原子,叫仲碳原子(第二碳原子、二級(jí)碳原子),用2表示 與一個(gè)氫原子相連的碳原子,叫叔碳原子(第三碳原子、三級(jí)碳原子),用3表示 與四個(gè)碳原子相連的碳原子,叫季碳原子(第四碳原子、四級(jí)碳原子),用4表示 （1）烷基和環(huán)烷基的概念）烷基和環(huán)烷基的概念(甲) 伯、仲、叔、季碳

7、及伯、仲、叔氫 連在伯碳上氫原子叫伯氫原子(一級(jí)氫，1H) 連在仲碳上氫原子叫仲氫原子(二級(jí)氫，2H) 連在叔碳上氫原子叫叔氫原子(三級(jí)氫，3H) CH3-C-CH2-CH-CH3CH32 C。仲碳，3 C。叔碳，4 C。季碳，1 C。伯碳，1 C。伯碳，CH3CH3CH3CH3CH2CH3CH2CH2CH3CHCH3CH3CH2CH2CH2甲基乙基正丙基異丙基正丁基異丁基仲丁基叔丁基新戊基CHCH2CH3CH3CHCH3CH3CH2CH3CCH3CH3CH3CCH2CH3CH3 烷烴分子從形式上去掉一個(gè)氫原子所剩下的基團(tuán)叫做烷基，用R表示。 如：(乙乙) 烷基烷基環(huán)烷烴分子從形式上去掉一個(gè)氫

8、原子所剩下的基團(tuán)叫做環(huán)烷基。如： 環(huán)丙基環(huán)丁基環(huán)戊基環(huán)己基 烷烴分子從形式上去掉兩個(gè)氫原子所剩下的基團(tuán)叫做亞烷基。 如： - -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- -亞甲基亞異丙基1,2-亞乙基1,6-亞己基C CH H2 2C C( (C CH H3 3) )2 2C CH HC CH H3 3亞乙基(2) 烷烴的命名烷烴的命名 (甲甲) 普通命名法普通命名法普通命名法亦稱為習(xí)慣命名法，適用于簡單化合物。對直鏈烷烴，叫正某(甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸、十一、十

9、二)烷。例：對有支鏈的烷烴：有 結(jié)構(gòu)片斷者叫異某烷； 有 結(jié)構(gòu)片斷者叫新某烷。例： CCCCCCCC新新庚庚烷烷異異己己烷烷CH3-C-CH2-CH2-CH3CH3CH3CH3-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(乙乙) 衍生物命名法衍生物命名法 衍生物命名法適用于簡單化合物。 衍生物命名法是以甲烷甲烷為母體，選擇取代基最多的碳為母體碳原子。例如: CH3CHCH3CH2CH3CCH3CH3CH3CH3二甲基乙基甲烷四甲基甲烷(丙丙) 系統(tǒng)命名法系統(tǒng)命名

10、法 a. 直鏈烷烴直鏈烷烴：與普通命名法相似,省略“正”字。如: b. 有支鏈時(shí)有支鏈時(shí)：取最長碳鏈為主鏈,對主鏈上的碳原子標(biāo)號(hào)。從距離取代基最近的一端開始編號(hào),用阿拉伯?dāng)?shù)字表示位次。如：CH3CH2CH2CH2CH3 戊烷 CH3CHCH2CH2CH3CH3CH3CHCH2CH3CH2CH2CH32-甲基戊烷3-甲基己烷c. 多支鏈時(shí)多支鏈時(shí)： 合并相同的取代基。用漢字一、二、三表示取代基的個(gè)數(shù)，用阿拉伯?dāng)?shù)字1,2,3表示取代基的位次，按官能團(tuán)大小次序(小的在前,大的在后)命名。例如： CH3CH2CH3CH3CH3CH2CCHCH2CH2CH33,3-二甲基-4-乙基庚烷d. 其它情況其它

11、情況 i. 含多個(gè)長度相同的碳鏈時(shí)，選取代基最多的鏈為主鏈： ii. 在保證從距離取代基最近一端開始編號(hào)的前提下，盡量使取代基的位次和最小。例： 2,2,4- 三甲基戊烷CH3CCH2CHCH3CH3CH3CH32,5-二甲基-3,4-二乙基己烷CH3CH2CHCHCH2CH3CHCH3CH3CHCH3CH3e. 復(fù)雜情況（不常見，不常用）復(fù)雜情況（不常見，不常用） 3,3-二甲基-4-乙基-5-(1,2-二甲基丙基)壬烷CH3CH2CCHCHCH2CH2CH2CH3CH3CH3CH2CH3CHCH3CHCH3CH3(2)環(huán)烷烴的命名環(huán)烷烴的命名 單環(huán)環(huán)烷烴單環(huán)環(huán)烷烴 CH2CH2CH2CH2

12、CH2即環(huán)戊烷CH3甲基環(huán)丁烷CH3CH31,2-二甲基環(huán)戊烷CH3H3CCHCH3即1-甲基-4-異丙基環(huán)己烷 反-1,4-二甲基環(huán)己烷 CH3HHCH3CH3HHCH3即CH33-甲基-1-環(huán)己烯CH35-甲基-1,3-環(huán)戊二烯 二（雙）環(huán)烷烴二（雙）環(huán)烷烴 定義：分子中含有兩個(gè)碳環(huán)的是雙環(huán)化合物。 聯(lián)二環(huán)己烷二環(huán)4,4,0癸烷螺4,4壬烷二環(huán)2,2,1庚烷(聯(lián)環(huán)烴)(螺環(huán)烴)(稠環(huán)烴)(橋環(huán)烴)（1） 兩環(huán)共碳原子雙環(huán)化合物的叫做； （2） 兩環(huán)共用兩個(gè)或更多兩個(gè)或更多個(gè)碳原子的叫做。 (甲甲) 橋環(huán)烴的命名橋環(huán)烴的命名 固定格式：雙環(huán)雙環(huán)a.b.c某烴某烴 (abc) 先找先找橋頭碳（

13、兩環(huán)共用的碳原子），從橋頭碳開始編號(hào)。沿大環(huán)編到另一個(gè)橋頭碳，再從再從該橋頭碳沿著次大環(huán)繼續(xù)編號(hào)。分子中含有雙鍵或取代基時(shí)，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示其位次： 雙環(huán)3.1.1庚烷雙環(huán)2.1.0戊烷54321765432176543215-甲基雙環(huán)2.2.1-2-庚烯1234567CH3雙環(huán)2.2.1-2-庚烯(乙乙) 螺環(huán)烷烴的命名螺環(huán)烷烴的命名 固定格式： 螺螺a.b某烴某烴 (ab) 先找螺原子，編號(hào)從與螺原子相連的碳開始編號(hào)從與螺原子相連的碳開始，沿小環(huán)編到大環(huán)。例： CH3CH376543211,3-二甲基螺3.5-5-壬烯5-甲基螺2.4庚烷7123456H3C(三) 烷烴和環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu) 鍵的

14、形成及其特性和烷烴的結(jié)構(gòu)環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)與環(huán)的穩(wěn)定性 (1) 鍵的形成及其和特性烷烴的結(jié)構(gòu)鍵的形成及其和特性烷烴的結(jié)構(gòu)C:2s 2p22實(shí)驗(yàn)事實(shí)：實(shí)驗(yàn)事實(shí)： CH2性質(zhì)極不穩(wěn)定，非常活潑，有形成4價(jià)化合物的傾向； 作為2價(jià)碳的CO也很活潑，具有還原性，易被氧化成4價(jià) 的CO2，而CH4和CO2的性質(zhì)都比較穩(wěn)定； CH4中的4個(gè)C-H鍵完全相同。 即：即： 碳有形成碳有形成4價(jià)化合物的趨勢，在絕大多數(shù)有機(jī)物中，碳都是價(jià)化合物的趨勢，在絕大多數(shù)有機(jī)物中，碳都是4價(jià)。價(jià)。兩個(gè)成單電子，呈2價(jià)？對實(shí)驗(yàn)事實(shí)的解釋： sp3軌道具有更強(qiáng)的成鍵能力和更大的方向性。 4個(gè)sp3雜化軌道間取最大的空間距離為正四面體

15、正四面體構(gòu)型，鍵角為109.5(sp3雜化碳)。 構(gòu)型原子在空間的排列方式。 四個(gè)軌道完全相同。 激發(fā)雜化(線性組合)4個(gè)sp 雜化軌道3雜化的結(jié)果： CH4中的4個(gè)雜化軌道為四面體構(gòu)型(sp3雜化) H原子只能從四面體的四個(gè)頂點(diǎn)進(jìn)行重疊(因?yàn)轫旤c(diǎn)方向電子云密度最大),形成4個(gè)sp3-s鍵。鍵電子云圍繞兩核間連線呈圓柱體的軸對稱,可自由旋轉(zhuǎn)。 由于sp3雜化碳的軌道夾角是109.5，所以烷烴中的碳鏈?zhǔn)翘兼準(zhǔn)卿忼X形鋸齒形的而不是直線。 乙烷、丙烷、丁烷中的碳原子也都采取sp3雜化： 乙烷C CC CH HH HH HH HH HH H-s3 sp -sp3sp3 丁烷丁烷鍵的特點(diǎn)鍵的特點(diǎn)： 鍵電

16、子云重疊程度大,鍵能大鍵能大,不易斷裂； 鍵(成鍵原子繞鍵軸的相對旋轉(zhuǎn)不改變電子云的形狀)； 兩核間不能有兩個(gè)或兩個(gè)以上的不能有兩個(gè)或兩個(gè)以上的 鍵鍵。 （2）環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)與環(huán)的穩(wěn)定性環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)與環(huán)的穩(wěn)定性 環(huán)的穩(wěn)定性：三元環(huán)四元環(huán)五元、六元環(huán)環(huán)的穩(wěn)定性：三元環(huán)四元環(huán)五元、六元環(huán) why? 結(jié)構(gòu)所致結(jié)構(gòu)所致！環(huán)張力所致！環(huán)張力所致！ 環(huán)烷烴的環(huán)張力越大，表明分子的能量越高，環(huán)烷烴的環(huán)張力越大，表明分子的能量越高，穩(wěn)定性越差，越容易開環(huán)加成。穩(wěn)定性越差，越容易開環(huán)加成。 可用環(huán)烷烴每個(gè)可用環(huán)烷烴每個(gè)CH2單位的燃燒熱來表明環(huán)單位的燃燒熱來表明環(huán)張力的大小。張力的大小。 以上的數(shù)據(jù)說明： 環(huán)越小

17、，每個(gè)環(huán)越小，每個(gè)CH2的燃燒熱越大，環(huán)張力越大。的燃燒熱越大，環(huán)張力越大。 一些環(huán)烷烴的燃燒熱如下所示一些環(huán)烷烴的燃燒熱如下所示：環(huán)丙烷的結(jié)構(gòu)環(huán)丙烷的結(jié)構(gòu)物理方法測得，環(huán)丙烷分子中三個(gè)碳原子共平面。顯然，環(huán)丙烷中沒有正常的CC鍵，而是形成： 由于環(huán)丙烷分子中的CC鍵不是沿軌道對稱軸實(shí)現(xiàn)頭對頭的最大重疊，而重疊較少，張力較大，具有較高的能量。 根據(jù)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)與性能性能的關(guān)系，環(huán)丙烷的化學(xué)性質(zhì)應(yīng)該活潑，容易開環(huán)加成。 環(huán)丁烷的結(jié)構(gòu)環(huán)丁烷的結(jié)構(gòu)： C：sp3雜化， 軌道夾角109.5 若四個(gè)碳形成正四邊形，內(nèi)角應(yīng)為90角張力：109.59019.5 109.56049.5 環(huán)丁烷中的CC鍵也是“彎曲

18、鍵”，但彎曲程度較小但彎曲程度較小。 環(huán)丁烷較環(huán)丙烷穩(wěn)定，但仍有相當(dāng)大的張力，屬不穩(wěn)環(huán)丁烷較環(huán)丙烷穩(wěn)定，但仍有相當(dāng)大的張力，屬不穩(wěn)定環(huán)，比較容易開環(huán)加成。定環(huán)，比較容易開環(huán)加成。 事實(shí)上，環(huán)丁烷中四個(gè)碳原子不共平面，這樣可使部分張力得以緩解。環(huán)戊烷的結(jié)構(gòu)環(huán)戊烷的結(jié)構(gòu)： C：sp3雜化， 軌道夾角109.5 正五邊形內(nèi)角為108 角張力：109.51081.5 可見，環(huán)戊烷分子中幾乎沒有什么角張力，故五元環(huán)可見，環(huán)戊烷分子中幾乎沒有什么角張力，故五元環(huán)比較穩(wěn)定，不易開環(huán)，環(huán)戊烷的性質(zhì)與開鏈烷烴相似比較穩(wěn)定，不易開環(huán)，環(huán)戊烷的性質(zhì)與開鏈烷烴相似。 事實(shí)上，環(huán)戊烷分子中的五個(gè)碳原子亦不共平面，而是以

19、“信封式”構(gòu)象存在，使五元環(huán)的環(huán)張力可進(jìn)一步得到緩解。(三) 烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象（1）乙烷的構(gòu)象乙烷的構(gòu)象（2）丁烷的構(gòu)象丁烷的構(gòu)象（3）環(huán)己烷的構(gòu)象環(huán)己烷的構(gòu)象(1) 乙烷的構(gòu)象乙烷的構(gòu)象 構(gòu)象圍繞C-C單鍵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子中各原子或原子團(tuán)在空間的排列方式。 常用Newman投影式投影式 表示烷烴的構(gòu)象。Newman投影式的寫法投影式的寫法： (1). 從C-C單鍵的延線上觀察： 前碳 后碳 (2). 固定“前”碳，將“后”碳沿鍵軸旋轉(zhuǎn)，得到乙烷的各種構(gòu)象。 最典型的有兩種：重疊式和交叉式。 重疊式重疊式: 能量高，不穩(wěn)定能量高，不穩(wěn)定(因非鍵張力大因非鍵張力大)，一般含，一般含0.5% 交

20、叉式交叉式: HHHHHHHHHHHH注意：注意：室溫下不能將乙烷的兩種構(gòu)象分離不能將乙烷的兩種構(gòu)象分離，因單鍵旋轉(zhuǎn)能壘很低(12.6KJ/mol) 能量低,穩(wěn)定(各氫原子相距最遠(yuǎn),非鍵張力小),一般含99.5%以能量為縱坐標(biāo)，以單鍵的旋轉(zhuǎn)角度為橫坐標(biāo)作圖，乙烷的能量變換曲線如下： (2) 丁烷的構(gòu)象丁烷的構(gòu)象 CH3CH3HHHHHHHHCH3CH3HHHHCH3CH3對位交叉式部分重疊式鄰位交叉式IIIIII0。60120CH3HHHHH3CHHHHCH3H3CCH3HHHHH3C全重疊式鄰位交叉式部分重疊式IVVVI。180240300丁烷有下列四種典型構(gòu)象：注意：注意：常溫下，丁烷主要

21、是以對位交叉式存在，全重疊式實(shí)際上不存在。 丁烷的能量圖如下：(3) 環(huán)己烷的構(gòu)象環(huán)己烷的構(gòu)象 椅式構(gòu)象和船式構(gòu)象椅式構(gòu)象和船式構(gòu)象 環(huán)己烷分子中的六個(gè)碳不共平面，且六元環(huán)是無張力環(huán)，鍵角為109.5。 環(huán)己烷有兩種構(gòu)象椅型船型穩(wěn)定不穩(wěn)定 兩種構(gòu)象通過C-C單鍵的旋轉(zhuǎn)，可相互轉(zhuǎn)變； 室溫下，環(huán)己烷主要在椅型構(gòu)象存在(99.9%以上)。為什么椅型構(gòu)象穩(wěn)定? 椅型構(gòu)象：椅型構(gòu)象：654321123456所有兩個(gè)相鄰的碳原子的碳?xì)滏I都處于交叉式位置；所有環(huán)上氫原子間距離都相距較遠(yuǎn)，無非鍵張力無非鍵張力。 船型構(gòu)象：船型構(gòu)象：123456123456HHC2-C3及C5-C6間的碳?xì)滏I處于重疊式位置；

22、 船頭和船尾上的兩個(gè)碳?xì)滏I向內(nèi)伸展，相距較近， 比較擁擠，存在非鍵張力非鍵張力。 我們重點(diǎn)掌握椅型構(gòu)象。 椅式構(gòu)象的特點(diǎn)椅式構(gòu)象的特點(diǎn)分布在相互平行的兩個(gè)平面上(上三，下三)：分為兩種類型：a鍵(直立鍵)和e鍵(平伏鍵)，每個(gè)碳原子上都有一個(gè)a鍵和和一個(gè)e鍵： 由一種椅型構(gòu)象可為另一種椅象。同時(shí)，為e 鍵為a 鍵鍵ae鍵 環(huán)上有取代基時(shí)，。HRRHHRRHa鍵取代，R與 CH2處于順位交叉e鍵取代，R與 CH2處于對位交叉能量較低，含量較高能量較高，含量較低優(yōu)勢構(gòu)象非優(yōu)勢構(gòu)象ClClClClClCl穩(wěn)定ClClClClClCl能量相同CH3CH(CH3)2H3C穩(wěn)定CH(CH3)2CH3CH(

23、CH3)2HHHH穩(wěn)定不CH3C2H5CH3C2H5C(CH3)3CH3ClC(CH3)3CH3Cl例（要優(yōu)先考慮分子的立體結(jié)構(gòu)，后考慮要優(yōu)先考慮分子的立體結(jié)構(gòu)，后考慮a,e鍵的問題鍵的問題）優(yōu)勢構(gòu)象優(yōu)勢構(gòu)象HHHH(五) 烷烴和環(huán)烷烴的物理性質(zhì) 沸點(diǎn) (2) 熔點(diǎn) (3) 相對密度 (4) 溶解度 (5) 折射率(四四) 烷烴和環(huán)烷烴的物理性質(zhì)烷烴和環(huán)烷烴的物理性質(zhì) (1) 沸點(diǎn)沸點(diǎn)沸點(diǎn)化合物的蒸汽壓等于外壓(0.1Mpa)時(shí)的溫度。 烷烴的b.p隨分子量的而有規(guī)律地：物理性質(zhì)：狀態(tài)、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、相對密度、折射率和溶解度等。參看P45，46。變化規(guī)律以烷烴為例說明。每增加一個(gè)CH2，b.p的

24、升高值隨分子量的增加而減小。例： CH4 b.p -162C C2H6 b.p -88C (沸差為74C) C14H30 b.p251C C15H32 b.p268C (沸差為17C) 原因： 分子間色散力(瞬間偶極間的吸引力)與分子中原子的大小和數(shù)目成正比，分子量，色散力，因而b.p。正構(gòu)者b.p高。支鏈越多，沸點(diǎn)越低。例： n- C5H12 (b.p 36C) i- C5H12 (b.p 28C) 新- C5H12:( b.p 9.5C) 原因：支鏈多的烷烴體積松散，分子間距離大，色散力小。(2) 熔點(diǎn)熔點(diǎn) 分子動(dòng)能能夠克服晶格能時(shí)，晶體便可熔化。 烷烴的m.p亦隨分子量的增加而有規(guī)律地增

25、加： 總趨勢是分子量，m.p。 但仔細(xì)觀察:兩條熔點(diǎn)曲線，偶碳數(shù)者m.p 高， 奇碳數(shù)者m.p低。(P48圖2-18)原因：原因： 烷烴在結(jié)晶狀態(tài)時(shí)，碳原子排列很有規(guī)律，碳鏈為鋸齒形：分子間距離緊湊，分子間力大，晶格能高 分子間距離松散，分子間力小，晶格能低 烷烴的熔點(diǎn)變化除與分子量有關(guān)，還與分子的形狀有關(guān)。對于分子式相同的同分異構(gòu)體： 對稱性越高，晶格能越大，對稱性越高，晶格能越大，m.p越高；越高； 對稱性越差，晶格能越小，對稱性越差，晶格能越小，m.p越低。越低。 (3) 相對密度相對密度 隨分子量，烷烴的相對密度，最后接近于 0.8(d0.8) 原因:分子量，分子間力，分子間相對距離，

26、最后趨于一極限。(4) 溶解度溶解度 不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑如CCl4、(C2H5)2O、C2H5OH等。 原因：“相似相溶”，烷烴極性小。(5) 折射率折射率 折射率反映了分子中電子被光極化的程度，折射率越大，表示分子被極化程度越大。 正構(gòu)烷烴中，隨著碳鏈長度增加，折射率增大。 (五) 烷烴和環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì) 在烷烴和環(huán)烷烴中的C-C、C-H都是鍵 ，極性小，鍵能大，因而化學(xué)性質(zhì)一般都較穩(wěn)定（）。 室溫下室溫下，這兩種烴不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)還原劑(Zn+HCl、 Na+C2H5OH)、強(qiáng)氧化劑(KMnO4、K2Cr2O7)起反應(yīng)或反應(yīng)很慢。 但但高溫、高壓、光照或有催化劑存在時(shí)，可發(fā)生一些化

27、學(xué)反應(yīng)。這些反應(yīng)在石油化工占有重要的地位。 (六) 烷烴和環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì) 取代反應(yīng)(甲) 鹵化反應(yīng) (乙) 鹵化反應(yīng)的機(jī)理 (丙) 鹵化反應(yīng)的取向與自由基的穩(wěn)定性 (丁) 反應(yīng)活性與選擇性 (2) 氧化反應(yīng)(甲) 完全氧化反應(yīng) (乙) 部分氧化反應(yīng) (3) 異構(gòu)反應(yīng) (4)裂化反應(yīng)(5)小環(huán)環(huán)烷烴的加成應(yīng)(1) 取代反應(yīng)取代反應(yīng) （烴分子中的氫原子被其它原子或基團(tuán)所取代烴分子中的氫原子被其它原子或基團(tuán)所取代）(甲甲) 鹵化反應(yīng)鹵化反應(yīng)（以甲烷為例）（以甲烷為例） CH4與Cl2在黑暗中不發(fā)生反應(yīng)； 在強(qiáng)烈日光照射下，發(fā)生爆炸： CH4 + 2Cl2 C + 4HCl + 熱量在漫射光、熱或某

28、些催化劑作用下，氫被氯取代：CHCl3 + Cl2CCl4 + HClhCH3Cl + Cl2CH2Cl2 + HClhCH2Cl2 + Cl2CHCl3 + HClh控制甲烷與氯氣的體積比或控制反應(yīng)時(shí)間，可控制產(chǎn)物的氯代程度。 CH4 + Cl2CH3 Cl+ HCl漫射光高碳烷烴的氯代反應(yīng)在工業(yè)上有重要的應(yīng)用。例如： 聚乙烯氯化聚乙烯氯代耐熱、耐候、耐燃、耐腐蝕 可用作涂料或塑料石蠟氯化石蠟氯代阻燃劑、增塑劑、合成加脂劑 定義：定義： 根據(jù)反應(yīng)事實(shí)，對反應(yīng)做出的詳細(xì)描述和理論根據(jù)反應(yīng)事實(shí)，對反應(yīng)做出的詳細(xì)描述和理論解釋叫做反應(yīng)機(jī)理解釋叫做反應(yīng)機(jī)理。 研究反應(yīng)機(jī)理的目的是認(rèn)清反應(yīng)的本質(zhì)，掌握

29、反應(yīng)的規(guī)律，從而達(dá)到控制和利用反應(yīng)的目的。 反應(yīng)機(jī)理是，。對某一個(gè)反應(yīng)可能提出不同的機(jī)理，其中能夠最恰當(dāng)?shù)卣f明實(shí)驗(yàn)事實(shí)的，被認(rèn)為是最可信的，而那些與實(shí)驗(yàn)事實(shí)不太相符的機(jī)理則需要進(jìn)行修正或補(bǔ)充。因此，反應(yīng)機(jī)理是在不斷發(fā)展的。此外，并不是對所有的反應(yīng)目前都能提出明確的反應(yīng)機(jī)理，但烷烴的鹵代反應(yīng)機(jī)理是比較清楚的。 (乙乙) 鹵化反應(yīng)的機(jī)理鹵化反應(yīng)的機(jī)理 甲烷氯代反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)：甲烷氯代反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)： 加熱或光照下進(jìn)行，一經(jīng)開始便可自動(dòng)進(jìn)行； 產(chǎn)物中有少量乙烷； 少量氧的存在會(huì)推遲反應(yīng)的進(jìn)行。 以上實(shí)驗(yàn)事實(shí)，說明該反應(yīng)是一以上實(shí)驗(yàn)事實(shí)，說明該反應(yīng)是一自由基反應(yīng)自由基反應(yīng)! 大多可被光照、高溫、過氧化

30、物所催化，一般在氣相或非極性溶劑中進(jìn)行。 例如：烷烴的氧化和裂化都是自由基反應(yīng)。 甲烷氯代反應(yīng)歷程如下：Cl Cl +Cl + Cl：能量氯原子（氯自由基）鏈引發(fā) 鏈引發(fā)的特點(diǎn)是: 只產(chǎn)生自由基不消耗自由基。 Cl + H CH3 HCl + CH3甲基自由基，有未成對電子，活潑，可與Cl2反應(yīng)奪取一個(gè)Cl原子，生成CH3Cl和Cl CH3 + Cl Cl CH3Cl + Cl鏈增長 鏈增長的特點(diǎn)是：消耗一個(gè)自由基的同時(shí)產(chǎn)生另一個(gè)自由基。 Cl + CH3CH3ClCH3 + CH3CH3CH3Cl + ClCl2鏈終止鏈終止的特點(diǎn)是: 只消耗自由基而不再產(chǎn)生自由基。 只有在大量甲烷存在時(shí)才能

31、得到一氯甲烷為主的產(chǎn)物。當(dāng)CH3Cl達(dá)到一定濃度時(shí)，Cl可與之反應(yīng)，生成CH2Cl2，進(jìn)而有CHCl3、CCl4生成。 (丙丙) 鹵化反應(yīng)的取向與自由基的穩(wěn)定鹵化反應(yīng)的取向與自由基的穩(wěn)定 ClCH2CH2CH2Cl + CH3CHClCH2Cl + CH3CH2CHCl2 + Cl2（ ）hCH3CCl2CH3 + ClCH2CHClCH3（ ）+ Cl2h：丙烷中，伯氫 仲氫 = 6 2 ，那么正丙基氯應(yīng)為異丙基氯的三倍，其實(shí)不然! 顯然仲氫比伯氫活潑。 CH3CH2CH3 + Cl2 正丙基氯43%異丙基氯57%h（ ）（ ）CH3CH2CH2Cl + CH3CHClCH3 + HCl 設(shè)

32、伯氫的活潑性是1，仲氫的活潑性x，則有： x 5762434574326x即仲氫的氯代反應(yīng)活性是伯氫的4倍。 CH3CH2CH3 + Cl2 正丙基氯43%異丙基氯57%h（ ）（ ）CH3CH2CH2Cl + CH3CHClCH3 + HCl CH3-CH-CH3 + Cl2CH3CH3-CH-CH2Cl + CH3-C-CH3Clh64% 36%CH3CH336649xx 36964=5.06即叔氫原子的氯代反應(yīng)活潑性是伯氫原子的5倍。 ：所以，烷烴中氫原子的活潑性順序是：所以，烷烴中氫原子的活潑性順序是：叔氫仲氫伯氫！叔氫仲氫伯氫！ 伯、仲、叔氫的活性不同，與C-H鍵的解離能有關(guān)。鍵的解

33、離能越小，其均裂時(shí)吸收的能量越少，因此也就容易被取代。有關(guān)鍵的解離能如下： 上述解離能數(shù)據(jù)說明：形成自由基所需能量：CH3123自由基 自由基的穩(wěn)定性順序：321 CH3 自由基反應(yīng)過程中生成的自由基中間體越穩(wěn)定，則相應(yīng)的過渡態(tài)過渡態(tài)能量越低，反應(yīng)所需的活化能活化能越小，反應(yīng)越容易進(jìn)行。 丙烷氯代時(shí)，形成的(CH3)2CH(二級(jí)自由基)比CH3CH2CH2(一級(jí)自由基)穩(wěn)定，過渡態(tài)II的能量也比過渡態(tài)I的能量低，因此，途經(jīng)(CH3)2CH的反應(yīng)速度也較快，產(chǎn)物中(CH3)2CHCl也較多。 CH3CH2CH3+ Cl-HCl奪 H12 H奪兩種H ！不穩(wěn)定（少）CH3CH2CH2+Cl2-Cl

34、CH3CH3CH2Cl穩(wěn)定（多）CH3CHCH3+Cl2-ClCH3-CH-CH3Cl同理：所以：兩種H ！CH3-CHCH3CH3穩(wěn)定不穩(wěn)定主要產(chǎn)物次要產(chǎn)物+ Br-HBr+Br2-BrCH3CH3-CHCH2CH3CH3-CHCH2-BrCH3CH3CH3-C+Br2-BrCH3CH3CH3-C-Br(丁丁) 反應(yīng)活性與選擇性反應(yīng)活性與選擇性 不同鹵素與烷烴進(jìn)行鹵化反應(yīng)的活性順序?yàn)椋?F2Cl2Br2I2太快難以控制太慢，且生成的HI有還原性有意義烷烴的溴代反應(yīng)較氯代反應(yīng)放熱少、速率慢、選擇性高選擇性高： (3%)(97%)CH3CH2CH2CH3 + Br2CH3CH2CH2CH2Br

35、+ CH3CH2CHCH3Br127 Ch。CH3-CH-CH3 + Br2CH3-CH-CH2Br + CH3-C-Br127 Ch。CH3CH3CH3CH3(99%)(痕量)Why? 反應(yīng)活性越大，其選擇性越差反應(yīng)活性越大，其選擇性越差。溴原子取代活性較大的氫原子，比取代活性較小的氫原子相對容易些。 不同鹵原子與不同氫原子反應(yīng)的相對速率(以伯氫為標(biāo)準(zhǔn))如下： 以上的數(shù)據(jù)說明：烷烴鹵化時(shí)，鹵原子的選擇性是I Br Cl F。 (2) 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) (甲甲) 完全氧化反應(yīng)完全氧化反應(yīng) CH4 + 2O2CO2 + 2H2OH=-881KJ/mol-12CO2 + 3H2OCH3CH3 + 7O2H=-1538KJ/mol-1CnH2n+2 + O23n+12nCO2 + (n+1)H2O+ 熱量+9 O26 CO2 + 6 H2O + 3954 KJ.mol-1(乙乙) 部分氧化反應(yīng)部分氧化反應(yīng) 利用烷烴的部分氧化反應(yīng)制備化工產(chǎn)品，原料便宜、易得，但產(chǎn)物選擇性差，副產(chǎn)物多，分離提純困難。 RCH2CH2RRCOOH + RCOOHO2,120C。M