Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,烷烃,烷烃的分类,1.,链烷烃：分子中没有环，通式：,C,n,H,2n+2,2.,环烷烃：分子中含有环状结构，通式：,C,n,H,2n,1,直链烷烃,随着烷烃相对分子量的增加，分子间的作用力也增加，其沸点也相应增高烷烃和环,烷烃,的物理性质,(1),沸点,（直链烷烃）,碳原子数：,1-4,为气体；,5-16,为液体；,16,以上为固体2,带支链的烷烃,同数碳原子,的构造异构体中,支链增多，则分子趋向球形，使分子不能像正烷烃那样接近，分子间作用力也就减弱，所以在较低的温度下，就可以克服分子间引力而沸腾同数碳原子的构造异构体中，分子的支链越多，则沸点越低,例如：,正丁烷的沸点：,异,丁烷的沸点：,3,基本上随分子量,的增加而增加奇数和偶数碳）,烷烃的熔点变化：,是因为晶体分子,间的作用力不仅,取决于分子的大,小，也取决于他们在晶格中的排列例,:(,正戊烷,-129.8,异戊烷,-159.9,新戊烷,-16.8,),(2),熔点,直链烷烃的熔点与分子中所含碳原子数目的关系,分子的,对称性,增加，晶格中的排列越紧密，熔点也越高。
相对密度,:,随着相对分子量的增加而有所增加,最后接近左右,.,4,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,”,(4),溶解度,5,环烷烃的熔点和沸点都比相应的烷烃要高一些,.,相对密度也比相应的烷烃高,但比水轻,.,脂环烃的性质,物理性质,6,烷烃的反应,有机反应分类：,1.,自由基反应,一级碳自由基,定义：带有孤电子的原子或原子团称为自由基碳自由基：含有孤电子碳的体系称为碳自由基三级碳自由基,二级碳自由基,自由基的结构特点：有三种可能的结构；（,1,）刚性角锥体，（,2,）迅速翻转的角锥体，（,3,）平面型如下图：,7,自由基的产生,热均裂产生,辐射均裂产生,单电子转移的氧化还原反应产生,光,H,2,O,2,+Fe,2+,HO +HO,-,+Fe,3+,RCOO,-,RCOO,-e,-,电解,8,自由基的稳定性,H=359.8kJ/mol (88,kcal,/mol),共价键均裂时所需的能量称为键解离能键解离能越小，形成的自由基越稳定均裂,键解离能数据：,P19,，,Table1-5,9,均裂,成键的一对电子平均分给两个原子或原子团，生成两个自由基。
A:B A +B,自由基反应中，分子经过均裂产生自由基，也称,均裂,反应自由基,Cl,2,(,光照,),Cl+Cl,CH,4,+Cl,CH,3,+H:Cl,烷烃的自由基反应,10,共 性,（,1,）反应机理包括链引发、链增长、链终止三个阶段2,）反应必须在光、热或自由基引发剂的作用下发生3,）溶剂的极性、酸或碱催化剂对反应无影响4,）氧气是自由基反应的抑制剂双自由基,单自由基,单自由基比双自由基稳定,11,异裂,:,A:B,A,+,+B,-,(,CH,3,),3,C,:,Cl,(CH,3,),3,C,+,+Cl,-,共价键断裂时,两原子间的共用电子对完全转移到其中的一个原子上的断裂方式,.,结果产生正,、,负离子,.,协同反应,有些有机反应过程没有明显分步的共价键均裂或异裂,只是通过一个环状的过渡态,化学键的断裂和新化学键的生成同时完成而得到产物,.,12,CH,4,+Cl,2,CH,3,Cl,CH,2,Cl,2,CH,Cl,3,C,Cl,4,(2),其它烷烃的氯代反应,Cl,CH,3,CH,2,CH,3,CH,3,CH,2,CH,2,Cl,+CH,3,CHCH,3,正丙基氯,43%,异丙基氯,57%,设,:,伯氢原子活泼性为,1,仲氢原子相对活泼性为,x:,57/43=2x/6 x=4,Cl,2,光,25,CCl,4,烷烃的卤化,(1),甲烷的氯代反应,(,自由基取代,),丙烷氯代反应,:,伯,仲,叔氢原子的反应活性,13,光,127,CH,3,CH,3,CH,3,CH,3,-CH CH,3,+,Br,2,CH,3,-C-,Br,+CH,3,-CHCH,2,Br,CH,3,99%,(3),烷烃与其它卤素的取代反应,仲,叔氢原子的反应活性,:1:82:1600.,溴更具有选择性,.,产物单一，可用溴代来制备卤代烃,烷烃与碘作用得不到碘代烷,.,与氟反应剧烈,不易控制,会引起爆炸,.,痕量,14,3.,过渡态理论,过渡态的特点,:,（,1,）能量高。
2,）极不稳定，不能分离得到3,）旧键未完全断开，新键未完全形成任何一个化学反应都要经过一个过渡态才能完成15,反应坐标,势能,反应势能图,反应势能曲线：,图中表示势能高低的曲线反应坐标：,由反应物到生成物所经过的能量要求最低的途径过渡态：,在反应物互相接近的反应进程中，与势能最高点相对应的结构称为过渡态活化能：,由反应物转变为过渡态所需要的能量中间体：,两个过渡态之间的产物称为中间体中间体能分离得到过渡态不可分离得到Hammond,假设：,过渡态总是与能量相近的分子的结构相近似反应坐标,势能,16,Cl,Cl+,能量,Cl+Cl(,氯原子,氯自由基,),Cl+H,CH,3,HCl+CH,3,(,甲基自由基,),CH,3,+Cl,2,CH,3,Cl+Cl,.,Cl+Cl,Cl,2,CH,3,+CH,3,CH,3,CH,3,Cl+CH,3,CH,3,Cl,.,甲烷氯代反应历程,(1),链的引发：,(2),链增长,(,链传递,):,(3),链终止,:,17,(1),反应热,反应物与产物之间的能量差,(,H,).,负值为放热,.,用键离解能估算,.,CH,3,-H+,Cl-Cl,CH,3,-Cl+H-,Cl,435 243 349 431,678 780,H=678-780=-102,kI,/mol,CH,3,-H+Br-Br,CH,3,-Br+H-Br,435 192 293 366,627 659,H=627-659=-32,kI,/mol,甲烷氯代反应过程的能量变化,说明,:比较,反应热,溴代反应比氯代反应缓慢.,反应热、活化能和过渡态,18,(1)Cl,-,Cl,2,Cl,243,H=+243 kI/mol,(2)Cl+H,-,CH,3,H-Cl+CH,3,435 431,H=+4 kI/mol,(3)CH,3,+Cl,-Cl,CH,3,-Cl+Cl,243 349,H=-106 kI/mol,活化能,-,过渡态与反应物之间的能量差是形成过渡态所必须的最低能量,也是使该反应进行所需的最低能量,叫活化能,.,19,CH,3,+,Cl,-Cl,CH,3,Cl,Cl,CH,3,-Cl+,Cl,H=-106 kI/mol,能量变化,110,kJ/mol,20,(CH3)3C:Cl (CH3)3C+Cl-,直链烷烃 随着烷烃相对分子量的增加，分子间的作用力也增加，其沸点也相应增高。
理论上相对产率应为 6 ：2 =3 ：1,活化能：由反应物转变为过渡态所需要的能量烷烃的化学性质稳定（特别是正烷烃）反应坐标：由反应物到生成物所经过的能量要求最低的途径678 780 H=678-780=-102 kI/mol,普通环以上：难加成，难氧化，似烷分子的对称性增加，晶格中的排列越紧密，熔点也越高说明:比较反应热,溴代反应比氯代反应缓慢.,8kJ/mol (88kcal/mol),C的电负性为，H的电负性为,相对密度也比相应的烷烃高,但比水轻.,8kJ/mol (88kcal/mol),CH3-CH CH3+Br2 CH3-C-Br +CH3-CHCH2Br,总,：,Cl+H,-,CH,3,CH,3,-Cl+Cl,能量变化,21,X,2,2X,(,光或热,),X+RH,HX+R,R+X,2,RX+X,.,X +X,X,2,R+X,RX,R,+R,R-R,一般烷烃的卤代反应历程,(1),链的引发：,(2),链增长,(,链传递,):,(3),链终止,:,22,例如：,23,(2),伯、仲、叔氢的相对反应活性,反应物分子中，有六个等价伯氢，两个等价仲氢若氢的活性一样，则两种一氯代烃的产率：,理论上相对产率应为,6,：,2 =3,：,1,实际相对产率确为,43,：,57=1,：,说明在室温氯代时，各类氢的反应活性是不一样的。
氢的相对活性为：,产物的数量,被取代的等价氢的个数24,烷烃的化学性质,烷烃的化学性质稳定（特别是正烷烃）在一般条件下（常温、常压），与大多数试剂如强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂及金属钠等都不起反应，或反应速度极慢原因：,（,1,）其共价键都为,键，键能大,C-H 390435KJ/mol,（,2,）分子中的共价键不易极化（电负性差别小）,C,的电负性为，,H,的电负性为,但稳定性是相对的、有条件的，在一定条件下（如高温、高压、光照、催化剂），烷烃也能起一些化学反应25,一、氧化反应,1,、燃烧,烷烃在空气中燃烧，生成二氧化碳和水，并放出大量的热能例如：,所以烷烃常用作内燃机的燃料2,、自动氧化,26,二、热裂反应,在高温及没有氧气的条件下使烷烃分子中的,C-C,键和,C-H,键发生断裂的反应称为热裂反应例如：,热裂化反应根据生产目的不同可采用不同裂化工艺1,、深度裂化（裂解）,(1),目的：,得到基本化工原料（乙烯，丙烯，丁二烯，乙炔）,(2),裂化温度：,8001100,27,三、硝化反应,烷烃与硝酸和四氧化二氮反应生成硝基化合物2,、催化裂化,(1),目的：,提高汽油的产量和质量（生产高辛烷值的汽油）,(2),裂化温度：,400500,(3),加入一定的催化剂,28,烷烃与硫酸在高温条件下反应生成烷,磺,酸化合物。
四、磺化反应,29,脂环烃的性质,一、普通环的性质,普通脂环烃具有开链烃的通性,环烷烃主要是起自由基取代反应，难被氧化环烯烃具有烯烃的通性,30,（主要产物）,（次要产物）,1,4-,加成,1,2-,加成,（主）,31,二、小环烷烃的特性反应,1,、加成反应,（,1,）,加氢,32,（,2,）,加卤素,溴褪色，此反应是用于鉴别小,环烷烃,的方法,不起加成反应,只能进行取代反应,33,单电子转移的氧化还原反应产生,提高汽油的产量和质量（生产高辛烷值的汽油）,同数碳原子的构造异构体中，分子的支链越多，则沸点越低烷烃与硝酸和四氧化二氮反应生成硝基化合物环丙烷对氧化剂稳定，不被高猛酸钾、臭氧等氧化剂氧化CH4+Cl2 CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4,（2）反应必须在光、热或自由基引发剂的作用下发生链烷烃：分子中没有环，通式：CnH2n+2,1、深度裂化（裂解）,16以上为固体碳原子数：1-4为气体；,在一般条件下（常温、常压），与大多数试剂如强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂及金属钠等都不起反应，或反应速度极慢活化能：由反应物转变为过渡态所需要的能量伯,仲,叔氢原子的反应活性,Cl+HCH3 HCl+CH3 (甲基自由基),各自具有其相应烯烃的通性。
3,）加,H X,H,2,SO,4,环丙烷的烷基衍生物与卤化氢等不对称试剂加成时，带正电荷的加在含氢较多的碳上34,2,、氧化反应,环丙烷对氧化剂稳定，不被高猛酸钾、臭氧等氧化剂氧化例如：,故可用高猛酸钾溶液来区别烯烃与环丙烷衍生物35,取代反应：,自由基机理（各种环相似）,开环反应：,离子型机理，极性条件有利于开环反应的发生三员环,四员环,普通环）,与氯和溴反应,h,h,取代,取代,开环,开环,36,脂环烃性质小结：,(2),环烯烃、。