第2章_烷烃和环烷烃概要

1第2章烷烃和环烷烃21烷烃的结构命名2烷烃和环烷烃的来源3烷烃的物理性质4烷烃的化学性质5环烷烃的性质重点第3章烷烃和环烷烃3烷烃的化学性质一、取代反应1、氯代反应1)甲烷的氯代CH4+Cl2光照或350-400℃CH3Cl+HCl(bp:-24℃)CH3Cl+Cl2hvCH2Cl2+HCl(bp:40℃)或350-400℃CH2Cl2+Cl2hv或350-400℃CHCl3+HCl（bp:61°C）hvCHCl3+Cl2CCl4+HCl（bp:77℃）或350-400℃通常得到混合物RH中H被X、NO2、SO3H等取代。取代反应、氧化、裂化和异构化4若控制条件则:CH4:Cl2=0.263:110:1CCl4CH3Cl烷烃的化学性质5hv25°C64%hv25°C设1°H活性为1，2°H活性为χ丙烷中：则：6×1/2χ=即1°H与2°H活性比为1∶4，同理可得3°H的活性为1°H的倍.2）其他烷烃的氯代(CH3)2CHClCH2CH2CH2ClCH3CH2CH3+Cl255%45%(CH3)3CCl(CH3)2CHCH2Cl(CH3)3CH+Cl236%45/55χ=4.0烷烃的化学性质56思考:1)结论：（1）室温下，叔、仲、伯氢氯代的速率之比是：（2）烷烃中各类H的活性有如下的规律：3°H2°H1°H甲烷H5：4：1?CH3-CH-CH2-CH3+Cl2CH3l2)哪种饱和烃一氯代时可得一种产物？烷烃的化学性质一取代产物的异构体？7反应机理：(反应历程)2氯代反应机理研究反应机理目的：化学反应所经历的途径或过程。搞清楚各步反应的中间体和过渡态。烷烃的化学性质?8实验事实：CH4、Cl2混合物在黑暗中长期保存，不反应。CH4经光照后与Cl2混合，也不反应。Cl2经光照后，迅速在黑暗中与CH4混合，反应立即发生。实验事实告诉我们：烷烃的卤代反应是从Cl2的光照开始的。烷烃的化学性质取代反应机理：链引发、链增长、链终止三阶段。(链传递)9烷烃的化学性质2氯代反应机理链引发：链终止：Cl:ClCl·+Cl·hνCl·+CH3:HCH3·+H:Cl链增长：CH3·+Cl:ClCH3:Cl+Cl·CH3:Cl+Cl·CH2:Cl2+H:Cl链增长与链终止同时进行产物复杂CH2:Cl2+Cl·CH:Cl3+H:Cl链增长与链终止同时进行产物复杂…………Cl·+Cl·Cl2CH3·+Cl·CH3:ClCH3·+CH3·CH3:CH3活泼质点消失原有的活泼质点消失新的活泼质点生成。生成活泼质点10Cl—Cl2Cl·-242.7kj/molC—C2C·-347kj/molC—HC·+H·-439kj/mol烷烃的化学性质为什么烷烃的卤代反应是从Cl2的光照开始的。11一个自由基能使链增长反应重复5,000次，一个光量子可以引发两个自由基，故可使链增长反应重复10,000次。烷烃的化学性质Cl2一个光量子2Cl·自由基的反应速率？Question12引发自由基的条件：光照、自由基引发剂、CH4+ClCH3+HClCH3HClE活H1E活正逆E反应进程H2CH3+Cl2CH3ClClCH3Cl+ClE活正E活逆反应进程E加热CH4+ClCH3+HClCH3+Cl2CH3Cl+Cl烷烃的化学性质133.自由基的结构与稳定性波谱研究表明：烷基自由基的中心碳原子为SP2杂化这就是说：由CH4转化为CH3Cl的过程中碳原子的杂化方式也发生了变化。CH4ClCH3Cl2CH3ClSP3SP2SP3HHHHHHHHClClHHH反应物过渡状态中间体SP3SP2SP3SP2介于之间109.5。120。键角109.5。120。烷烃的化学性质？14自由基产生于键的均裂取决于键的离解能相应的H的活性越大C—H离解能越小相应的自由基易于生成—自由基的稳定性越大烷烃的化学性质键的均裂难易自由基的稳定性自由基的稳定顺序:3R•2R•1R•CH3•越稳定的自由基越易生成,相应的产物产率越高。435.4397.7412381KJ/molCH3-HCH3CH2CH2-H(CH3)2CH-H(CH3)3C-H可见:三类H的活性3H2H1H甲烷Hººº离解能烷烃的化学性质16练习P62（十三）（十）174其它卤素的卤代反应烷烃的化学性质FClBrI(1)X2X(2)+CH4HX+CH3(3)CH3+X2CH3X+XFClBrI+188.3+242.7+192.5+150.6难易-130.0-107.0+4.0+71.0+138.0-297.0-100.0-84.0H-427.0-103.0-29.0+54.0最易易难关键步骤结论:反应活性2X·结论：反应活性→F2Cl2Br2I218CH3CH2CH2CH3Cl2Br2hνhν正丁基氯仲丁基氯正丁基溴仲丁基溴28%72%2%98%CH3CHCH3Cl2Br2hνhν异丁基氯叔异丁基溴叔丁基溴CH3丁基氯64%36%1%99%卤素的反应活性：Cl2Br2卤素的选择性：Cl2Br2卤代反应的选择性及活性化合物的反应活性：不仅取决于它的结构，还与试剂的性质有关。19一、烷烃的取代1、烷烃取代反应的特点2、烷烃取代反应的机理3、自由基的结构与稳定性4、卤素的卤代反应活性剂选择性烷烃的化学性质归纳20高级烷烃（C20～25）在120～150℃以锰盐做催化剂时，被空气氧化成高级脂肪酸RCH2CH2R'+O2KMnO4110C。RCOOH+R'COOH1）、完全氧化：RH+O2CO2+H2O+热量2）、部分氧化:CH3CH2CH2CH3+O2醋酸钴160℃,3MPaCH3COOH＋H2O产率～50%二、烷烃的氧化、裂化和异构化1烷烃的氧化烷烃的化学性质21CH3-CH2-CH2-CH3CH2CH2CH=CH2+H2CH3-CH=CH2+CH4CH2=CH2+CH3-CH3500℃例:裂化和裂解产物非常复杂，因烷烃分子中的任何一个C-C,C-H键都有可能断裂：键能346413KJ/mol2烷烃裂解反应烷烃在无氧、高温（＞450℃）下分裂成较小分子烃的反应—裂化或裂解。烷烃的化学性质223.烷烃异构化：一个异构体转化为另一个异构体。90~95C。，1~2MPaAlCl3，HCl直链支链辛烷值：衡量汽油抗爆性能的标准。若汽油抗爆性相当于80%异辛烷、20%正庚烷的混合物，则该汽油辛烷值为80。正构烷烃带支链烷烃,可提高汽油辛烷值改善油品质量.烷烃的化学性质23三、脂环烃的性质1、物理性质：mp,bp,d都比同碳数的直链烃高。2、环烷烃化学性质：（1）取代——五、六元环自由基反应历程+Cl2Cl+HCl+Br2+HBrBr光照或300℃烷烃的化学性质24（小环烷烃不稳定易开环）A.加氢：加氢越来越难（2）加成——三、四元环的特殊反应+H2C-C-C-C-CPt300℃+H2C-C-CNi80℃+H2C-C-C-CNi200℃+H2不反应Pt300℃烷烃的化学性质25（2）加成——三、四、五元环的特殊反应使Br2/CCl4棕红色褪去，用以鉴定环丙烷及环丁烷。B.加卤素：+Br2Br-C-C-C-Br常温CCl4+Br2Br-C-C-C-C-BrCCl4+Br2日光—Br烷烃的化学性质CCl4溴水褪色26C.加卤化氢：烷烃的化学性质+CH3CH2CH2BrHBr常温+HBrH-C-C-C-C-Br27烷烃的化学性质带有取代基的环烷烃加成HX或Br2时，环的断裂是在取代基最多与最少的两个环碳原子之间,且H加到含H多的碳上。遵从马氏规则。+HBrCH3CH3CH3CH3-CH-C-CH3CH3CH3BrlllCH3+CH3CHCH2CH3BrHBr