大学有机化学课件第2章烷烃

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1、2022-3-24第二章第二章 烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃烃烃链烃链烃（脂肪烃）（脂肪烃）环烃环烃饱和链烃（烷烃）饱和链烃（烷烃）不饱和链烃（烯烃和炔烃）不饱和链烃（烯烃和炔烃）脂环烃脂环烃芳香烃芳香烃饱和脂环烃环烷烃饱和脂环烃环烷烃不饱和脂环烃环烯烃不饱和脂环烃环烯烃2022-3-24第一节第一节 烷烃烷烃一、烷烃的同系物和分子通式一、烷烃的同系物和分子通式二、构造异构二、构造异构三、饱和碳原子和氢原子的分类三、饱和碳原子和氢原子的分类四、命名四、命名五、结构五、结构六、物理性质六、物理性质七、化学性质七、化学性质（一）氧化和燃烧；（二）热裂反应；（三）卤代反应一）氧化和燃烧；（二）热裂反应；

2、（三）卤代反应八、烷烃卤代反应的反应机理八、烷烃卤代反应的反应机理（一）甲烷卤代反应的反应机理；（一）甲烷卤代反应的反应机理；（二）甲烷卤代反应过程中的能量变化；（二）甲烷卤代反应过程中的能量变化；（三）烷烃卤代反应的影响因素；（三）烷烃卤代反应的影响因素；2022-3-24第一节第一节 烷烃烷烃ALKANE HOMOLOGUESNAMECH4METHANECH3CH3ETHANECH3CH2CH3PROPANECH3CH2CH2CH3BUTANECH3CH2CH2CH2CH3PENTANECH3CH2CH2CH2CH2CH3HEXANECH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3HEPTANE

3、CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3OCTANECH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3NONANECH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3DECANECH3(CH2)nCH3分子通式：分子通式：CnH2n+2 具有同一分子通式，组成上具有同一分子通式，组成上彼此相差一个或多个彼此相差一个或多个CH2单位的单位的一系列化合物，称为同系列。一系列化合物，称为同系列。同系列中各化合物之间互称为同系列中各化合物之间互称为同系物。同系物。“CH2”单位又称为同单位又称为同系差。系差。一、烷烃的同系物和分子通式一、烷烃的同系物和分子通式2022-3-24烷烃

4、构造式表示法烷烃构造式表示法HCHHCHCCHHCHHCHCCHHCHHHHHHHHCHHH2022-3-24CH3CHCH2CH2CH3CHCH2CH3CH2CH3(CH3)2CH(CH2)2CH(CH2CH3)2 Me2CH(CH2)2CHEt2 2022-3-24二、构造异构二、构造异构（一）几个概念（一）几个概念构造异构（碳链异构、官能团异构和官能团位置异构）。构造异构（碳链异构、官能团异构和官能团位置异构）。构型异构（顺反异构、对映异构）。构型异构（顺反异构、对映异构）。构象异构。构象异构。（二）烷烃的碳链异构（二）烷烃的碳链异构CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3CH3丁烷丁烷

5、 熔点熔点 -138 -138 沸点沸点 -0.5 -0.5异丁烷异丁烷 熔点熔点 -160 -160 沸点沸点 -12 -12分子式相同而结构不同的化合物之间互称为同分分子式相同而结构不同的化合物之间互称为同分异构体；这种现象称为同分异构现象。异构体；这种现象称为同分异构现象。2022-3-24C6H14由心到边由心到边孪、邻到间孪、邻到间（三）异构体的推导（三）异构体的推导（1 1）不考虑两端的碳）不考虑两端的碳原子。原子。（2 2）不考虑主链连上）不考虑主链连上支链而增长的情况。支链而增长的情况。（3 3）具体推导时可依）具体推导时可依据这样一个原则进行：据这样一个原则进行： 主链由长到

6、短主链由长到短 支链由整到散支链由整到散 位置由心到边位置由心到边 排布孪、邻到间排布孪、邻到间2022-3-24三、饱和碳原子和氢原子的类型三、饱和碳原子和氢原子的类型CH3CCH2CHCH3CH3CH3CH3伯伯1oC（和一（和一个个C结合）结合）仲仲2oC（和两（和两个个C结合）结合）叔叔3oC（和三（和三个个C结合）结合）季季4oC（和四（和四个个C结合）结合）和其相对应，氢原子和其相对应，氢原子可以分为三类：可以分为三类： 1oH； 2oH； 3oH2022-3-24四、烷烃的命名四、烷烃的命名（一）普通命名法（一）普通命名法十个碳原子以下的直链烷烃用天干字母十个碳原子以下的直链烷烃

7、用天干字母+烷：烷：甲甲 乙乙 丙丙 丁丁 戊戊 己己 庚庚 辛辛 壬壬 癸癸 十个碳原子以上的直链烷烃用中文数字十个碳原子以上的直链烷烃用中文数字+烷。烷。用用正、异、新正、异、新等区别等区别CH3CH2CH2CH3CH3CH3CHCH3CH3CCH3CH3CH3正正丁烷丁烷 异异丁烷丁烷 新新戊烷戊烷2022-3-24CH3CH2CH2CH2CH2CH3CHCH2CH2CH3CH3CH3CH2CH2CHCH2CH3CCH3CH3CH3CH3CCH3CH2正正戊基戊基 异异戊基戊基 仲仲戊基戊基 叔叔戊基戊基 新新戊基戊基 烷基的命名烷基的命名直直链烷基链烷基链端链端第二位第二位碳原碳原子上

8、有子上有一个一个甲基甲基支链支链链端链端第二位第二位碳碳原子上有原子上有两个两个甲基支链甲基支链游离价连游离价连接在接在叔叔碳碳原子上原子上游离价连游离价连接在接在仲仲碳碳原子上原子上2022-3-24（二）系统命名法（二）系统命名法1 1、直链烷烃：直链烷烃：和普通命名法相同。和普通命名法相同。2 2、支链烷烃：支链烷烃：命名时可将其看作直链烷烃的取代衍生物命名时可将其看作直链烷烃的取代衍生物 系统命名原则：系统命名原则：（1 1）选主链（选母体）；）选主链（选母体）；（2 2）主链的编号；）主链的编号；（3 3）书写化合物名称；）书写化合物名称；（4 4）复杂支链的命名）复杂支链的命名 。

9、使所有取代基的编号和为最小（使所有取代基的编号和为最小（6060年年原则）。原则）。8080年原则：从最先遇到支链的一端开年原则：从最先遇到支链的一端开始编号。两端编号，位次依次排列，始编号。两端编号，位次依次排列，逐项对比，最先出现差别那项中，取逐项对比，最先出现差别那项中，取位号小的那种编号。位号小的那种编号。将取代基的名称及位置表示在母体名将取代基的名称及位置表示在母体名称的前面。取代基位置用阿拉伯数字称的前面。取代基位置用阿拉伯数字表示，位置和名称之间加一半字线表示，位置和名称之间加一半字线“-”“-”。 几个相同的取代基：名称合并在一几个相同的取代基：名称合并在一起，取代基数目用中文

10、数字，表示位起，取代基数目用中文数字，表示位置的阿拉伯数字之间加置的阿拉伯数字之间加“，”。 几个不同的取代基：先简单后复杂几个不同的取代基：先简单后复杂。或者说按。或者说按“次序规则次序规则”排列，排列，“优优先基团后列出先基团后列出”。复杂直链要另行命名，主链选择应从复杂直链要另行命名，主链选择应从与主链与主链直接相连的那个碳原子直接相连的那个碳原子开始，开始，编号也要从该原子开始。表示方法有编号也要从该原子开始。表示方法有两种：两种： a a、加括号加括号，将整个支链的名称放，将整个支链的名称放在括号内。在括号内。 b b、不加括号，支链取代基的位置不加括号，支链取代基的位置编号编号加加

11、“”“”。2022-3-24CH3CH2CH CH3CH2CH3 1 2 3 4 5 3-甲基戊烷2022-3-24CH3CH2CH2CH CH CH2CH3CH3CH2CH37 6 5 4 3 2 14-Ethyl-3-methylheptane2022-3-24CH3CH2CCH2CH2CH3CH3CH3 1 2 3 4 5 63,3-Dimethylhexane3,3-二甲基己烷二甲基己烷2022-3-24CH3CH2CH CH CH2CH CH2CH3CH3CH3CH2CH3 1 2 3 4 5 6 7 83,4-dimethy-6-Ethylloctane3,4-二甲基二甲基-6-乙

12、基辛烷乙基辛烷2022-3-24CH3CH CH2CH CH2CCH3CH3CHCH3CH3CH3CH2CH2CH3 1 2 3 4 5 6 7 8 92,6,6-三甲基三甲基-4-异丙基壬烷异丙基壬烷4-Isopropyl-2,6,6-trimethylnonane2022-3-241-甲基乙基甲基乙基CH3CHCH32 1CH3CHCH2CHCH3CH34 3 2 11,3-二甲基丁基二甲基丁基CH3CCH CH2CH3CH3CH2CH31 2 3 41,1-二甲基二甲基-2-乙基丁基乙基丁基2022-3-24CH3CH2CH2CH2CCH2CH2CH2CH3CCH2CH2CH3CH3CH

13、2CH2CH3CH31 2 3 4 5 6 7 8 91 2 35-(1-Ethyl-1-methylpropyl)-5-propylnonane5-丙基丙基-5-（1-甲基甲基-1-乙基丙基）壬烷乙基丙基）壬烷5-丙基丙基-5-1-甲基甲基-1-乙基丙基壬烷乙基丙基壬烷2022-3-24E基态基态激发态激发态激发激发spspsp3杂化杂化sp3五、五、 烷烃的结构烷烃的结构（一）碳原子的（一）碳原子的sp3杂化杂化？sp3杂化的特点？杂化的特点？2022-3-24CHHsp3 1s CH bondC（二）烷烃分子的形成（二）烷烃分子的形成HCHHH109。280.109nm甲烷的球棒模型甲烷

14、的球棒模型2022-3-24丁烷的丁烷的Kekul模型（球棒模型）模型（球棒模型）2022-3-24丁烷的斯陶特模型丁烷的斯陶特模型2022-3-24烷烃结构总结烷烃结构总结（1）所有键均为单键）所有键均为单键键，只有键，只有C-C键和键和C-H键两种。键两种。（2）烷烃中所有原子均采取）烷烃中所有原子均采取sp3杂化，和每个碳原杂化，和每个碳原子相连的其它四个原子或原子团均呈四面体分布。子相连的其它四个原子或原子团均呈四面体分布。 四个相同原子：四个相同原子：正四面体分布。键角相等，为正四面体分布。键角相等，为109o28。 四个不相同的原子：四个不相同的原子：非正四面体分布。键角接近非正四

15、面体分布。键角接近于于109o28。（3）直链烷烃碳链呈锯齿状分布。）直链烷烃碳链呈锯齿状分布。2022-3-241、乙烷的构象、乙烷的构象（1）典型构象）典型构象 （三）烷烃的构象（三）烷烃的构象 构象（构象（Conformation）：）：一定构型的分子通过一定构型的分子通过单键旋转，形成各原子或原子团的空间排布。单键旋转，形成各原子或原子团的空间排布。重叠重叠式构式构象象交叉式交叉式构象构象？乙烷的构象有多少种？乙烷的构象有多少种？2022-3-24（2）构象表示法）构象表示法纽曼投影式纽曼投影式沿沿C CC C键键轴投影。离观察者近的碳原子用一个点键键轴投影。离观察者近的碳原子用一个点

16、表示；远的用圆圈表示。表示；远的用圆圈表示。锯架式锯架式H HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH H交叉式交叉式交叉式交叉式重叠式重叠式重叠式重叠式HHHHHHHHHHHH伞形式伞形式交叉式交叉式重叠式重叠式2022-3-24（3）构象稳定性及优势构象）构象稳定性及优势构象稳定性：稳定性：交叉式重叠式交叉式重叠式 优势构象：优势构象：“交叉式交叉式”。乙烷构象能量图乙烷构象能量图室温下，分子室温下，分子的热运动能的热运动能83.8KJ/mol？单键的旋转是不是完全自由？单键的旋转是不是完全自由？

17、2022-3-24 2、正丁烷的构象、正丁烷的构象能量大小顺序：能量大小顺序： (1)(2)(3)(2) (3) (4)典型构象典型构象CH3CH2CH2CH3CH3H HHC H3HHHHHCH3CH3H3CHH3C HHH（1）对位交叉式）对位交叉式（2）邻位交叉式）邻位交叉式（3）部分重叠式）部分重叠式（4）全重叠式）全重叠式 CH3HHHHH3C2022-3-24对位交叉式对位交叉式side viewend view2022-3-24邻位交叉式邻位交叉式side viewend view2022-3-24全重叠式全重叠式side viewend view2022-3-24部分重叠式部分

18、重叠式side viewend view2022-3-24丁烷构象能量图丁烷构象能量图2022-3-24（一）分子间作用力（一）分子间作用力1、氢键：、氢键：氢原子与原子半径相对较小且带有未共享电子对的氢原子与原子半径相对较小且带有未共享电子对的原子（原子（O，N，F等）间，可以通过空间发生场相互作用，形成等）间，可以通过空间发生场相互作用，形成氢键。这是裸露的氢原子核与富电子的孤对电子之间发生的静氢键。这是裸露的氢原子核与富电子的孤对电子之间发生的静电吸引作用，但具有方向性和饱和性（下图）。电吸引作用，但具有方向性和饱和性（下图）。2、范德华力、范德华力取向力：取向力：发生在极性分子和极性分

19、子之间。发生在极性分子和极性分子之间。诱导力：诱导力：发生在极性分子和极性分子，或极性分子和非极性分发生在极性分子和极性分子，或极性分子和非极性分子之间。子之间。色散力：色散力：非极性分子之间的作用力。是由于非极性分子之间的作用力。是由于“瞬时偶极矩瞬时偶极矩”而而产生的。产生的。2022-3-24OHHOHHOHHOHHOHH 水的（分子间）水的（分子间）氢键氢键极性分子的取向极性分子的取向 2022-3-24是鉴定有机物的依据；体现同系物的变化规律。是鉴定有机物的依据；体现同系物的变化规律。2、沸点、沸点(b.p.)随含随含C数增加，沸点升高；数增加，沸点升高； 随含随含C数增加，沸点升高

20、数增加，沸点升高趋势渐缓；趋势渐缓；支链烷烃的沸点，小于直链。支链烷烃的沸点，小于直链。解释：解释：烷烃是非极性分子，分子间作用力烷烃是非极性分子，分子间作用力色散力。色散力。色散力与分子质量成正比。色散力与分子质量成正比。CH2在不同分子中，引起的质量增加率不同。在不同分子中，引起的质量增加率不同。支链增多，分子不易彼此靠近。支链增多，分子不易彼此靠近。物质蒸汽压达到外压时的温度。物质蒸汽压达到外压时的温度。(甲甲)-161.7；(乙乙)-88.6 (戊戊)36.1 ；(己己)68.7 (异戊烷异戊烷)29.9 1、物理状态：、物理状态：C1C4为气体；为气体； C5C16为液体；为液体；

21、C17以上为固体。以上为固体。含含C数数2022-3-243、熔点、熔点(m.p.)偶奇数各循一条变化轨偶奇数各循一条变化轨迹，偶数较高。迹，偶数较高。结构对称的烷烃其熔点高。结构对称的烷烃其熔点高。解释：解释：除分子间引力外，分子对称性越好，越易排除分子间引力外，分子对称性越好，越易排列成紧密的分子晶体。列成紧密的分子晶体。规则的晶体排列被破坏时的温度规则的晶体排列被破坏时的温度.(戊烷戊烷)-129.8；(异戊烷异戊烷)-159.9；(新戊烷新戊烷)-16.8 4、相对密度、相对密度随随C增加，小于水。增加，小于水。5、溶解度、溶解度不溶于水。不溶于水。(相似相溶相似相溶)甲烷特高。甲烷特

22、高。2022-3-24 七、烷烃的化学性质七、烷烃的化学性质 总的来说：总的来说：烷烃非常稳定烷烃非常稳定。特殊结构决定：。特殊结构决定：（1）仅有）仅有“C-C、C-H”两种两种键，键，键能高键能高，牢固。，牢固。（2）分子无极性，正、负电荷分布均匀，）分子无极性，正、负电荷分布均匀，无特殊反无特殊反应中心。应中心。 烷烃与强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂、金属烷烃与强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂、金属钠等均不起反应。只有在一些特殊条件下，烷烃才能钠等均不起反应。只有在一些特殊条件下，烷烃才能和一些特殊试剂发生反应。如：氧化和燃烧、热裂、和一些特殊试剂发生反应。如：氧化和燃烧、热裂、取代等。取

23、代等。2022-3-24（一）氧化和燃烧（一）氧化和燃烧 CnH2n+2 + 3n+12O2nCO2+ (n+1)H2O + 热能烷烃控制氧化成各种含氧衍生物：醇、醛、羧酸，在工业上有应用。RCOOHRCOOHMn+2150OCRCH3+2022-3-24燃烧热燃烧热2878.2kj/mol2869.8kj/mol 在标准状况下，在标准状况下，1mol烷烃完全燃烧所烷烃完全燃烧所放出的热量叫燃烧热。放出的热量叫燃烧热。P44几种烷烃的燃几种烷烃的燃烧热烧热 燃烧热反映了分子内能的高低和稳定燃烧热反映了分子内能的高低和稳定性的大小。性的大小。燃烧热大，内能越高，稳定性燃烧热大，内能越高，稳定性越

24、低。燃烧热小，内能越低，稳定性越高。越低。燃烧热小，内能越低，稳定性越高。 直链烷烃每增加一个直链烷烃每增加一个“CH2”单位，单位，燃烧热平均增加燃烧热平均增加658.6 kj/mol。支链支链烷烃比直链烷烃的燃烧热小。烷烃比直链烷烃的燃烧热小。?2022-3-24 (二二) 裂化反应裂化反应 热裂：热裂：有机化合物在高温和无氧条件下发生键断裂有机化合物在高温和无氧条件下发生键断裂的反应。温度在的反应。温度在450 以上。为自由基反应。催化以上。为自由基反应。催化裂化的温度可以低些。裂化在炼油工业上是一个很裂化的温度可以低些。裂化在炼油工业上是一个很重要的反应。重要的反应。CH3CH CH2

25、HH400CCH3CH CH2 +CH2 CH2+ H2+ CH42022-3-24 馏分馏分沸点范围沸点范围 / 烃的碳原子数烃的碳原子数气体气体石油气石油气 C1C4轻轻 油油溶剂油溶剂油汽油汽油30180 C5-C6 C6-C10 煤油煤油180280C10-C16柴油柴油280350C17-C20 重重 油油润滑油润滑油凡士林、石蜡凡士林、石蜡沥青沥青350500C18-C30 C20-C30C30-C40渣油渣油500C40 石油主要分馏产物石油主要分馏产物 2022-3-24 （三）卤代反应（三）卤代反应+ X2C X + HXC H有机化合物分子中有机化合物分子中的氢原子被卤原子

26、的氢原子被卤原子取代。取代。CH4 + Cl2 hv or CH3Cl + HCl氯甲烷CH3Cl +Cl2CH2Cl2+ HCl二氯甲烷CH2Cl +Cl2CHCl3 + HClCHCl3+Cl2CCl4+ HCl氯甲烷氯甲烷三四甲烷的氯代甲烷的氯代2022-3-24注意注意（1 1）需在光照或加热下才能发生。）需在光照或加热下才能发生。（2 2）卤代一般得到多种卤代产物的混合物，很难得到单一的产物。）卤代一般得到多种卤代产物的混合物，很难得到单一的产物。甲烷氯气甲烷氯气=10=101 400 1 400 一氯产物为主一氯产物为主甲烷氯气甲烷氯气=0.263=0.2631 400 1 400

27、 四氯产物为主四氯产物为主（4 4）不同的卤素发生卤代反应的难易程度不同）不同的卤素发生卤代反应的难易程度不同 氟氟氯溴碘氯溴碘（5 5）不同卤素对不同类型氢原子的选择性却是溴大于氯。）不同卤素对不同类型氢原子的选择性却是溴大于氯。（3 3）烷烃中不同类型的氢原子被取代的难易程度不同。规律为：）烷烃中不同类型的氢原子被取代的难易程度不同。规律为： 叔仲伯叔仲伯CH3CH2CH3CH3CH2CH2ClCH3CHCH3ClCl2光照25+4555CH3CHCH3CH3Cl2光照25+6436CH3CHCH2ClCH3CH3CCH3ClCH325 时，不同类型氢原子一氯代的相对活性：时，不同类型氢原

28、子一氯代的相对活性：3。H2。H 1。H=5 4 1; 而溴代的选择性更高，相应为而溴代的选择性更高，相应为1600 82 1。例：预测下面反应所生成的一卤代异构体的比例。例：预测下面反应所生成的一卤代异构体的比例。(CH3)3CCH(CH3)2Cl2,光 室温，CCl42022-3-24解解: (1)(2) (3) = 916115 = 9652022-3-24 八、八、 烷烃卤代反应的反应机理烷烃卤代反应的反应机理（一）甲烷的氯代反应机理（一）甲烷的氯代反应机理实验事实实验事实: 1、黑暗下不加热，无反应、黑暗下不加热，无反应; 2、仅加热，能反应、仅加热，能反应; 3、仅光照，能反应、仅

29、光照，能反应; 4、氧气的存在，能延缓反应的发生、氧气的存在，能延缓反应的发生. 反应机理（反应机理（Reaction mechanism）：）：化学反应所经历的途化学反应所经历的途径或过程，称反应机径或过程，称反应机理或反应机制。理或反应机制。离子型反应离子型反应通过共价键的异裂发生通过共价键的异裂发生自由基反应自由基反应通过共价键的均裂发生通过共价键的均裂发生自由基的产生条件：自由基的产生条件：加热、加热、光照、引发剂。光照、引发剂。2022-3-24（1）ClCl 光或热光或热 2Cl（3）CH3 + Cl2CH3Cl + Cl （2）Cl + CH4CH3 + HCl每一步都产生一个每

30、一步都产生一个链反应链反应链引发链引发 链增长链增长 反复进反复进行行（5）CH2Cl + Cl2CH2Cl2 + Cl（4）Cl + CH3Cl CH2Cl + HCl自由基之间相互碰撞自由基之间相互碰撞 链终止链终止 Cl + CH3Cl + ClCH3+ CH3Cl2CH3ClCH3CH3CH3 H 光或热光或热 CH3 + H ？Cl + CH4CH3Cl + H ？1、自由基链锁反应、自由基链锁反应2022-3-24注意注意 （1）生成烷基自由基的一步较困难，此步决定整个反）生成烷基自由基的一步较困难，此步决定整个反应的反应速度。应的反应速度。 （2）所有烷烃的卤代均是按自由基连锁反

31、应机理发生）所有烷烃的卤代均是按自由基连锁反应机理发生的；均要经过链引发、链增长、链终止三个阶段。的；均要经过链引发、链增长、链终止三个阶段。 （3）三个阶段是对一个基元反应而言，而不是对整）三个阶段是对一个基元反应而言，而不是对整个体系，对整个体系而言三个阶段可共存。个体系，对整个体系而言三个阶段可共存。 （4）一切有利于自由基产生和传递的因素都有利于）一切有利于自由基产生和传递的因素都有利于反应的进行。反应的进行。2022-3-242、烷基自由基的的电子结构及稳定性、烷基自由基的的电子结构及稳定性sp2杂化，单电子在杂化，单电子在p轨道上。轨道上。C其稳定性次序为：其稳定性次序为：叔自由基

32、仲自由基伯叔自由基仲自由基伯自由基甲基自由基自由基甲基自由基2022-3-24CH3CH2CH2HCH3CHHCH3CH3CHCH3CH3 生成自由基，所需能量越小，即自由基的内能越低，故越稳生成自由基，所需能量越小，即自由基的内能越低，故越稳定。定。离解能离解能(kJmol-1)435CH3CH2CH2+ HCH3CHCH3+ HCH3HCH3 + HCH3CCH3CH3+ H2022-3-24CH3CH2CH3CH3CHCH3(CH3)3CCH4CH2CH3CH3CH2CH3(CH3)3CH435.4kj/mol410.3kj/mol397.4kj/mol380.9kj/mol2022-3

33、-24（二）甲烷氯代反应的能量变化（二）甲烷氯代反应的能量变化链引发，为什么不是链引发，为什么不是CH3H 光或热光或热CH3 + H 链增长，为什么不是链增长，为什么不是 Cl + CH4HCl + CH3Cl + CH4CH3Cl + H 离解能离解能(kJmol-1)431HCl349CH3Cl243ClCl435CH3H能量变化是反应的基本动力能量变化是反应的基本动力断键断键需要能量需要能量 成键成键放出能量放出能量ClCl CH3H 需要的能量越少，放出的能量越需要的能量越少，放出的能量越多，反应越容易进行。多，反应越容易进行。 HCl CH3Cl2022-3-24如甲烷链增长阶段的

34、两步反应：如甲烷链增长阶段的两步反应：Cl + H-CH3 CH3 + HCl H （kj/mol） +435 -431 +4CH3 + Cl2 CH3Cl + Cl +243 -352 -109总反应为：总反应为： CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl -105反应热也叫反应热也叫热焓差（热焓差（H），），是指标准状况下反应物和生成物是指标准状况下反应物和生成物焓之差。焓之差。反应热为负值时，为放热反应。为正值时，为吸热反应。反应热为负值时，为放热反应。为正值时，为吸热反应。为吸热反应为吸热反应此步决定整个反应此步决定整个反应1、反应热、反应热2022-3-242、活化能和过渡态、活化

35、能和过渡态活化能的概念活化能的概念使分子发生反应所必须的最小使分子发生反应所必须的最小限度的能量叫活化能（限度的能量叫活化能（E Ea a）活化能越小，说明反应时要求分活化能越小，说明反应时要求分子的能量越低。在相同条件下，子的能量越低。在相同条件下，超过这一能量的分子数越多，有超过这一能量的分子数越多，有效碰撞次数越多，速度越快。效碰撞次数越多，速度越快。份份数数2022-3-24过渡状态理论过渡状态理论A + B C A B + CA + B C A B C A B + C反应物过渡态 产物 分子中的旧键已松弛和削弱，新键已开始形成分子中的旧键已松弛和削弱，新键已开始形成，结构介于反应物和

36、产物之间，能量最高。，结构介于反应物和产物之间，能量最高。 分子碰撞引起分子的几何形状、电子云密度和运动状分子碰撞引起分子的几何形状、电子云密度和运动状态的改变，使分子的内能升高。其最高的能量状态即为过态的改变，使分子的内能升高。其最高的能量状态即为过渡态。渡态。2022-3-24ABE活EH位 能反 应 进 程A +B -C反 应 物A -B + C 产 物C决定反应速度的是决定反应速度的是活化能，活化能，而不是而不是反应热。反应热。2022-3-24Cl + HCH3 Cl.H.CH3 HCl + CH3 过渡态H=4.1, E1=16.7CH3 + Cl2 Cl.Cl.CH3 CH3Cl

37、 + Cl 过渡态H=-109, E2=4.2位 能反 应 进 程E1H2H1E2C H4+C lC H3+C l2C H3C l+C l过 渡 态 1过 渡 态 2相同点：能量高、相同点：能量高、寿命短、活性高；寿命短、活性高；不同点：中间体处不同点：中间体处能谷，能证实。过能谷，能证实。过渡态处能峰，不能渡态处能峰，不能分离出来。分离出来。2022-3-241、不同类型氢原子的相对反应活性及理论解释、不同类型氢原子的相对反应活性及理论解释活性规律为：活性规律为： 30H 20H10HH-CH3 CH3CH2CH3CH3CH2CH2ClCH3CHCH3ClCl2光照25+4555CH3CHC

38、H3CH3Cl2光照25+6436CH3CHCH2ClCH3CH3CCH3ClCH3溴代（溴代（127） 3 97溴代（溴代（127） 痕量痕量 超过超过99（三）烷烃卤代反应的影响因素三）烷烃卤代反应的影响因素这些反应事实说明三个反应规律这些反应事实说明三个反应规律：（1）氢的活性；）氢的活性；（2）卤素的活性；）卤素的活性；（3）卤素的选择性）卤素的选择性2022-3-24（1）根据烷基自由基的稳定性解释）根据烷基自由基的稳定性解释生成烷基自由基的一步决定整个反应的反应速度。烷基自由基的相对稳定性为：叔自由基仲自由基伯自由基甲基自由基 。所以，活性规律为：叔仲伯甲烷（2）从反应活化能来解释

39、）从反应活化能来解释如：同一烷烃和氯反应时，其活化能为。如：同一烷烃和氯反应时，其活化能为。H： 30H 20H 10H H-CH3Ea： 0.1 0.5 1.0 4.0 （kj/mol）Ea大小次序为：大小次序为：30H 20H 10H H-CH3所以，活性次序为：所以，活性次序为：30H 20H10HH-CH32022-3-242、卤素对烷烃的相对反应活性及理论解释、卤素对烷烃的相对反应活性及理论解释 F2 Cl2Br2I2不同卤素对不同类型氢的选择性则与此顺序不同。不同卤素对不同类型氢的选择性则与此顺序不同。如：溴的反应活性不及氯，但溴对活泼氢原子确如：溴的反应活性不及氯，但溴对活泼氢原

40、子确有更高的选择性。有更高的选择性。 氯代为：氯代为：3。H2。H 1。H=5 3.8 1;溴代为：溴代为：3。H 2。H 1。H=1 600 82 1。2022-3-24（1）卤素反应活性的理论解释）卤素反应活性的理论解释CH3HX+XCH3HEa(kj/mol)F 4F 4ClCl 17 17Br 75Br 75I I 141 1412022-3-24F + CH3HH F+ CH3Cl + CH3HH Cl + CH3Br + CH3HH Br + CH3I + CH3HH I+ CH3离解能离解能(kJmol-1)366HBr431HCl568HF435CH3H297HI断键键能断键键

41、能成键键能成键键能=(反应热反应热)(-)放热反应；放热反应；(+)吸热反应吸热反应 需要的能量越少，放出的能量越多，反需要的能量越少，放出的能量越多，反应越容易进行。应越容易进行。2022-3-24（2）卤素选择性的理论解释）卤素选择性的理论解释不同不同X反应时对活泼氢原子的选择性：反应时对活泼氢原子的选择性： F2Cl2Br2I2 溴生成不同自由基时溴生成不同自由基时活化能差别大活化能差别大，活化能，活化能差别大意味着两个反应速率差别大。差别大意味着两个反应速率差别大。一般规律：活性小的试剂有较强的选择性。一般规律：活性小的试剂有较强的选择性。2022-3-24+CH3CH2CH3Cl+C

42、H3CH2CH2HCl+HCl(CH3)2CH4.2kj/mol14kj/mol+CH3CH2CH3Br+CH3CH2CH2HBr+HBr(CH3)2CH14kj/mol12.6kj/mol35KJ/mol21KJ/mol44KJ/mol30KJ/mol2022-3-24练习：下述制备，用练习：下述制备，用Cl2还是用还是用Br2？XCH3XCH31、根据燃烧热，解释物质的稳定性。、根据燃烧热，解释物质的稳定性。2、根据、根据H(反应热反应热)，解释反应的难易。，解释反应的难易。3、自由基的稳定性：、自由基的稳定性： 30R20R10RCH3 用离解能解释用离解能解释生成自由基，所需能量越低，即自由基生成自由基，所需能量越低，即自由基所含能量越低，故越稳定。所含能量越低，故越稳定。燃烧越热高，说明体系能量越高，越不稳定。燃烧越热高，说明体系能量越高，越不稳定。H =断键键能断键键能-成键键能成键键能 (-)放热反应；放热反应；(+)吸热反应吸热反应 放热反应容易进行放热反应容易进行 2022-3-24谢谢 谢谢 大大 家家