案例1 烷烃的溴代反应比氯代反应选择性强
烷烃与卤素发生取代反应的条件
烷烃与卤素发生取代反应的条件
烷烃与卤素之间可以发生取代反应，其中烷烃中的碳原子上的氢
原子会被卤素原子取代，生成卤代烷。
取代反应需要一定的条件才能
进行。
以下是烷烃与卤素发生取代反应的条件的详细解释：
1. 温度：较低的温度有助于控制反应速率，并减少副反应的产生。
例如，常温下使用溴代烷和溴气反应可以较好地控制反应速率。
2. 光照：某些情况下，需要光照才能促使烷烃和卤素发生反应。
这是因为光能能够提供活化能，使反应发生。
3. 适当的溶剂：将反应物溶解在适当的溶剂中，可以提高反应速
率并增加产物收率。
常用的溶剂包括氯仿、二甲基亚砜和二氯甲烷等。
4. 银盐催化：某些情况下，需要将银盐添加到反应体系中作为催
化剂。
银盐能够促使卤素发生电离，增加反应活性，从而加快反应速率。
5. 碱性条件：在某些情况下，需要将反应体系调节为碱性条件来
促进反应的进行。
碱性条件有助于使卤素发生电离，增加反应活性。
6. 控制反应条件：为了获得特定的产物或产率，可以采取控制反
应条件的方法。
例如，增加或减少反应物的量、选择不同的反应时间
和温度等。
此外，烷烃与卤素发生取代反应时还需要考虑反应物的摩尔比例，是否要加入辅助剂或催化剂等方面的因素。
总结起来，烷烃与卤素发生取代反应需要在适当的温度、光照、
溶剂和反应条件下进行。
根据具体的需求，还可以通过调节摩尔比例、添加催化剂或调节反应时间等方法来控制反应的速率和产物的选择。
这些条件和控制方法可以使烷烃与卤素的取代反应得以进行，并实现
所期望的反应结果。
取代反应举例
高中化学取代反应举例1、烷烃的卤代反应CH4+ Cl2→CH3Cl +HCl2、苯的溴代2Fe Br3、苯的氯代反应Cl2Fe Cl4、苯的硝化3NO25、甲苯与较稀硝酸、较低温度下的硝化反应取代反应（硝化）HNO3NO2 CH3CH3HNO3CH3CH3NO26、甲苯在较高温度、浓硝酸下的硝化反应取代反应（硝化）3NO2O2NNO2CH3CH37、2-溴丙烷在氢氧化钠水溶液中的反应取代反应（水解）CH3CHBrCH3NaOH CH3CHOHCH3NaBr8、1-丙醇氢溴酸的溴代反应取代反应（溴代）CH3CH2CH2OH CH3CH2CH2Br9、苯酚的溴代取代反应（溴代）OH2BrOHBrBr10、乙酸与乙醇的酯化反应 取代反应（酯化）CH 3COOH3CH 2OHCH 3COOC 2H 511、乙二醇与乙二酸形成六元环状酯 取代反应（酯化）HOCH 2CH 2OHHOOCCOOHOCH 2CCCH 2OO=O=12、乙二醇与乙二酸形成高聚酯取代反应（缩聚）HOCH 2CH 2OH---OCCOOCH 2CH2O---nO13、2-羟基丙酸形成内酯（三元环状酯） 取代反应（缩聚）CH 3CHCOOHOHCH 3CHC=OO14、2-羟基丙酸形成六元环状酯 取代反应（酯化）3CHCOOHOHO=O OO CH 3CH 315、2-羟基丙酸形成高聚酯取代反应（缩聚）CH 3CHCOOHOH---OCHC---nO16、乙二酸二乙酯的碱性水解 取代反应(水解）COOC 2H 5COOC2H 5NaOHCOONaCOONa3CH 2OH17、醋酸苯酯的碱性水解、酸性水解（与38比较） 取代反应(水解）OOCCH3NaOHONaCH 3COONa18、淀粉（或纤维素）的水解 取代反应(水解）C 6H 10O 5nH 2SO46H 12O 619、蔗糖的水解 取代反应(水解）C 12H22O11C6H 12O 6C 6H12O620、硝化纤维素的制备 取代反应(酯化）C 6H 7O 2OHOH nOHHNO 3C 6H 7O2ONO 2ONO2nONO221、硬脂酸甘油酯的皂化反应 取代反应（水解）CH 2OOCC 17H 35CHOOCC 17H 35CH 2COOCC17H 3517H35CH 2OHCHOHCH 2OH22、硬脂酸甘油酯的酸性水解 取代反应（水解）CH 2OOCC 17H 35CHOOCC17H35CH2COOCC 17H 35CH 2OHCHOH CH 2OH17H 35COOH。
【高中化学】取代反应研究
【高中化学】取代反应研究烷烃与某些试剂可以发生反应，结果烷烃分子中的氢原子可被其他原子或原子团所取代，这种反应叫做取代反应。
被卤素取代的反应叫做卤代反应，也称为卤化反应。
甲烷的氯代反应甲烷和氯在黑暗中不起至反应，如果在猛烈的日光反射下，则起至强烈的反应，甚至发生爆炸，分解成氯化氢和碳。
在漫射光、热或某些催化剂作用下，甲烷与氯发生氯代反应，氢原子被氯原子取代，生成氯甲烷和氯化氢，同时有热量放出。
氯甲烷能够进一步出现替代反应分解成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳。
通常甲烷的氯代反应得到的是四种氯代产物的混合物。
反应条件对这四种氯代产物的组成有很大的影响。
反应物氯和甲烷的摩尔比对反应产物组成也有一定的影响。
过量的氯将生成较多的多氯甲烷和较少的一氯甲烷。
过量很大的甲烷，可以使反应几乎完全停留在一氯代反应，因大过量存在的甲烷比一氯甲烷更容易与氯反应。
反应时间对产物共同组成也存有一定影响。
反应时间长通常有助于获得一氯甲烷。
因此，工业上可以通过掌控相同的反应条件去生产甲烷的各种氯代产物。
其他烷烃的氯代反应通常烷烃氯代反应的反应条件与甲烷的氯代相近，但产物更繁杂。
乙烷与氯促进作用不仅分解成氯乙烷，还获得1,1-二氯乙烷和1,2-二氯乙烷。
丙烷氯代可以得到两种一氯丙烷（43%的正丙基氢和57%异丙基氯）。
例如再进一步展开氯代反应则可以获得以下四种二氯丙烷异构体。
异丁烷的氯代可得到36%叔丁基氯（2-甲基-2-氯丙烷）和异丁基氯64%（2-甲基-1-氯丙烷）。
烷烃与其他卤素的替代反应在光、热、催化剂的影响下，烷烃也能与溴进行溴代反应，但反应比较缓慢。
溴与烷烃反应其反应活性比氯小，但溴更具有选择性，溴总是尽量取代烷烃分子中的叔氢原子或仲氢原子，因此溴代反应在有机合成中更有用。
例如。
异丁烷与溴反应差不多完全取代叔氢原子。
这需用卤原子的开朗性去表述。
因为氯原子较开朗，所以它存有能力夺回烷烃中的各种氢原子而沦为hcl；而溴原子不开朗，它就可以夺回烷烃中较开朗的氢原子（叔氢原子或尧氢原子）。
案例1 烷烃的溴代反应比氯代反应选择性强
案例1 烷烃的溴代反应比氯代反应选择性强
同氯代反应相比，不同级别的氢原子溴代反应的活性差别很大，如丙烷的一溴代产物中， 2-溴丙烷的产量高达97%，表明烷烃的溴代反应比氯代反应的选择性强。
以下为丙烷氯代和溴代的反应式及各级氢相应的产率：
3CH 2CH 2Br CH 3CHCH 3
CH 3CH 2CH 32+Br 97%3%
问题：为什么丙烷的溴代反应比氯代反应的选择性强？
案例分析：
这些速率控制现象可从速率控制步骤的过渡态及活化能E a 来说明。
因为氯
代反应和溴代反应的过渡态结构有差别：活性较大的氯原子反应时，过渡态早到达，烷基自由基的性质尚发展不多，过渡态结构较近似于烷烃，过渡态的势能差只有4.2kJ/mol(如图a)。
而活性较低的溴反应时，较迟达到过渡态，在烷基已发展出相当程度的自由基特性后才达到过渡态，过渡态的结构较接近于烷基自由基中间体的结构，自由基的稳定性差别更大程度地体现在过渡态中，过渡态的势能差有12.6.kJ/mol(如图b)。
即在烷烃的溴代反应中，溴原子进攻不同类型的氢原子所需的活化能的差别更大，所以，溴代的选择性较高。
丙烷氯代和溴代限速步骤的能量变化图
一般来说，同一类型的反应，活性较小的试剂往往有较大的选择性。
烷烃的溴代反应，氢的相对反应活性为：3︒H ﹕2︒H ﹕1︒H = 1600﹕82﹕1， 而烷烃的氯代反应，氢的相对反应活性为：3︒H ﹕2︒H ﹕1︒H = 5﹕4﹕1。
烷烃溴代反应合成题
烷烃溴代反应合成1. 引言烷烃溴代反应是有机化学中一种常用的合成方法。
通过将烷烃与溴化剂反应，可以在烷烃分子中引入溴原子，从而合成烷基溴化物。
烷基溴化物在有机合成中具有广泛的应用，可作为重要的中间体或起始物质用于合成其他有机化合物。
本文将介绍烷烃溴代反应的基本原理、反应条件、机理以及合成实例，以期对该反应有一个全面的了解。
2. 基本原理烷烃溴代反应是一种电子亲和性反应，通过将烷烃中的氢原子替换为溴原子，形成烷基溴化物。
该反应通常需要使用溴化剂，常用的溴化剂有溴、氯化亚铁、N-溴代丁二酰亚胺（NBS）等。
溴化剂在反应中起到了两个作用：首先，它可以提供溴原子，与烷烃中的氢原子发生取代反应；其次，溴化剂可以通过与生成的溴化氢反应，将溴原子重新供给反应体系，实现溴循环，提高反应的效率。
3. 反应条件烷烃溴代反应的反应条件主要包括温度、溴化剂的用量和反应时间等。
3.1 温度溴代反应的温度通常较高，一般在80-150℃之间。
较高的温度可以提高反应速率，但过高的温度可能会导致副反应的发生，降低产率。
3.2 溴化剂的用量溴化剂的用量对反应的效果有重要影响。
一般来说，溴化剂的用量应略多于理论计算所需的量，以确保反应的充分进行。
溴化剂的过量使用可以保证反应中溴化剂的浓度始终较高，提高反应速率。
3.3 反应时间反应时间是指反应进行的时间长度。
反应时间的选择应根据具体的反应体系和所需产物的要求来确定。
一般来说，反应时间应足够长以确保反应的充分进行，但过长的反应时间可能会导致副反应的发生。
4. 反应机理烷烃溴代反应的机理较为复杂，下面以溴代甲烷为例进行说明。
溴代甲烷的溴代反应主要经历以下几个步骤：1.溴化剂（如溴）与溴代甲烷发生取代反应，生成亲电性碳正离子和溴化氢。
CH3Br + Br2 → CH3+ + Br- + HBr2.亲电性碳正离子与另一个溴化剂分子发生取代反应，生成二甲基溴化物和溴化氢。
CH3+ + Br2 → CH3Br + Br-3.溴化氢与亲电性碳正离子发生质子化反应，生成甲烷和溴化物。
烷烃的化学性质
பைடு நூலகம்
前面我们已经讲过，任何物质的化学性质都取决于它 的结构特点。在烷烃中，无论是 C － C 单键还是 C － H 单键都是σ键相连，而且分子也是非极性的。σ键的特 点前面已讲过，它的键能大，非常牢固，因此，烷烃 是一类极为稳定的化合物，一般情况下，不易发生化 学反应，所以我们可以用烷烃做溶剂，也可用它们来 保护一些极为活泼的金属，如：钠、钾一般都是贮存 在煤油中。 但是，烷烃的稳定性也是相对的，在较苛刻或特殊的 条件下，也显示出一定的活性。
(2) 不同烷基自由基的稳定性
RH + Cl· · R + HCl 由离解能还可以看出：
离解能越小，一方面意味着该种氢比较活泼，另一方面也意味着 该自由基也越稳定，比较容易生成。因为，对于一个反应来说， 产物越稳定，反应就越容易进行。这和氢越活泼，反应越容易 进行是一致的。所以，氢的活性大小顺序和烷基自由基的稳定 性大小顺序是一致的。因此，自由基的稳定性大小顺序为：
产率：
异丁烷也有两种氢，即伯氢和叔氢，它的一氯代产物也有两种： Cl CH3CHCH3 Cl2 , hv CH3CHCH2Cl + CH3CCH3 CH 3 CH 3 CH 3 36% 产率： 64%
(1) 不同类型氢的活性
为了恒量不同类型氢的相对活性，通过产量可以计算出每类氢的 活性－－每类氢中，单位氢原子对产物的贡献。 在丙烷中，有6个伯氢，一氯代的几率为6，但在产物中只有45%。 每个伯氢对产物的贡献为45%/6=7.5%。同理，丙烷有2个仲氢， 一取代的几率为2，在产物中有55%。每个仲氢对产物的贡献为 55%/2＝27.5%。因此，仲氢的活性要大些，二者的活性大小的 比率为：伯氢：仲氢＝7.5%：27.5%＝1：3.7 同样道理，对异丁烷来说，伯氢：叔氢＝64%/9 ：36%/1＝1：5.1 三种氢的活性顺序为：伯氢：仲氢：叔氢＝1：3.7：5.1 注意：在所有烷烃中，三种氢的活性顺序都是如此。即：氢的活 性与所在烷烃基本无关，只与它的类型有关。
有机化学习题
第一章绪论一、判断题1、有机化合物的官能团也称为功能团。
2、“有机”二字的原意就是具有生命力。
3、4 个原子轨道能组成4 个分子轨道。
4、氯化铁（FeCl3）是路易斯酸。
5、有机化合物分子中的化学键都是共价键。
6、键的解离能就是键能。
7、有机化合物大多都能溶于浓硫酸。
8、化合物CH3-CH=CH2中双键的稳定性大于单键。
9、三氯化硼（BCl3）是路易斯酸。
10、化合物的碱性强度，也可利用其用共轭酸的解离常数Ka 或pKa 表示，pKa 值越小，其碱性越强。
11、具有偶极矩的分子都是极性分子。
12、成键两个原子的电负性差越大，键的极性就越强。
13、sp3 杂化轨道的形状是正四面体形。
14、杂化轨道的形状是直线形。
15、sp2 杂化轨道的形状是平面三角形。
第二章烷烃和环烷烃一、判断题1、命名环烷烃时，碳环不能作为取代基。
2、环烷烃分子中每个CH2 的燃烧热最高，所以内能最低。
3、环丙烷可使Br2/CCl4 的棕红色褪去，但不能使KMnO4 的紫红色褪去。
4、正壬烷分子中所有碳原子在同一平面上,并呈锯齿形。
5、乙烷只有交叉式和重叠式两种构象异构体。
6、环烷烃和烷烃都是饱和烃，所以分子通式也相同。
H3C 7、CH3和H H的物理性质和化学性质都相同。
H H H3C CH3二、填空题 1、伯碳原子上连有 个氢原子，仲碳原子上连有个氢原子，叔碳原子上连有个氢原子,季碳原子上连有个氢原子。
2、烷烃氯代反应的选择性较溴代反应 。
3、在能量可变的体系中，能量越低，体系就越 。
4、自由基的链反应可分为 、、三个阶段。
5、环烷烃分子中的环碳原子均为 杂化，各原子之间均以 键相连。
6、在环烷烃的椅式构象中，有条α键，条e 键。
α键中有条向上，条向下。
7、室温下烷烃氯代反应时 3。
H 、2。
H 、1。
H 的相对活性比为 ，127℃溴代反应时 3。
H 、2。
H 、1。
H 的相对活性比为。
8、反应的活化能是过渡态与反应物之间的 。
烷烃环烷烃的物理化学性质
F2 ：反应过分剧烈、较难控制 Cl2 ：正常（常温下可发生反应） Br2 ：稍慢（加热下可发生反应） I2 ：不反应。即使反应, 其逆反应易进行
主要讨论的内容
甲烷的卤代反应机理（反应机制，反应历程） （Reaction Machanism）
什么是反应机理： 反应机理是对反应过程的详细描述，应解释以下问题：
自由基的稳定性与不同类型H的反应活性
考虑反应的决速步骤
自由基生成的相对速度决定反应的选择性
自由基稳定性：
自由基的相对稳定性决定反应的选择性
R-H的键离解能（DH）
01
2o 自由基
02
较易生成
03
3o 自由基
04
较易生成
05
自由基的相对稳定性：3o > 2o > 1o
06
1o 自由基
07
较难生成
08
1o 自由基
09
较难生成
10
键离解能（DH）
不同类型自由基的相对稳定性
溴代反应的选择性
选择性：2o H : 1o H = 82 : 1
选择性：3o H : 1o H = 1600 : 1
溴代选择性（127oC）： 3o H : 2o H : 1o H = 1600 : 82 : 1
由下列指定的化合物制备相应的卤代物，用Cl2还是Br2？为什么？
04
烷烃溶于有机溶剂中，不溶于水。
05
"相似者相溶"--普遍适用的经验规律。
06
是极性分子，烷烃是非极性分子，很难溶于水中。
07
折光率nD20 又称折光指数、折射率，是光在空气中速度与在液体中速度之比： nD20=C光空气/C光液体＞1 ，它反映了分子中电子对光传播干扰的程度，或者电子被光极化的程度。
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案例1 烷烃的溴代反应比氯代反应选择性强
同氯代反应相比，不同级别的氢原子溴代反应的活性差别很大，如丙烷的一溴代产物中， 2-溴丙烷的产量高达97%，表明烷烃的溴代反应比氯代反应的选择性强。
以下为丙烷氯代和溴代的反应式及各级氢相应的产率：
3CH 2CH 2Br CH 3CHCH 3
CH 3CH 2CH 32+Br 97%3%
问题：为什么丙烷的溴代反应比氯代反应的选择性强？
案例分析：
这些速率控制现象可从速率控制步骤的过渡态及活化能E a 来说明。
因为氯
代反应和溴代反应的过渡态结构有差别：活性较大的氯原子反应时，过渡态早到达，烷基自由基的性质尚发展不多，过渡态结构较近似于烷烃，过渡态的势能差只有4.2kJ/mol(如图a)。
而活性较低的溴反应时，较迟达到过渡态，在烷基已发展出相当程度的自由基特性后才达到过渡态，过渡态的结构较接近于烷基自由基中间体的结构，自由基的稳定性差别更大程度地体现在过渡态中，过渡态的势能差有12.6.kJ/mol(如图b)。
即在烷烃的溴代反应中，溴原子进攻不同类型的氢原子所需的活化能的差别更大，所以，溴代的选择性较高。
丙烷氯代和溴代限速步骤的能量变化图
一般来说，同一类型的反应，活性较小的试剂往往有较大的选择性。
烷烃的溴代反应，氢的相对反应活性为：3︒H ﹕2︒H ﹕1︒H = 1600﹕82﹕1， 而烷烃的氯代反应，氢的相对反应活性为：3︒H ﹕2︒H ﹕1︒H = 5﹕4﹕1。