大学化学烷烃的性质
(完整版)大学有机化学知识点整理考试必备
大学有机化学知识点提纲（一)绪论共价键价键理论(杂化轨道理论);分子轨道理论;共振论.共价键的属性:键能;键长;键角;键的极性.键的极性和分子极性的关系;分子的偶极矩.有机化合物的特征(二)烷烃和环烷烃基本概念烃及其分类;同分异构现象;同系物;分子间作用力;a键,e键;构型,构象,构象分析,构象异构体;烷基;碳原子和氢原子的分类(即1,2,3碳,氢;4碳);反应机理,活化能.对于基本概念,不是要求记住其定义,而是要求理解它们,应用它们说明问题.命名开链烷烃和环烷烃的IUPAC命名,简单的桥环和螺环的命名.烷烃和环烷烃的结构碳原子sp3杂化和四面体构型;环烷烃的结构(小环的张力).烷烃的构象开链烷烃的构象,能量变化;环烷烃的构象:重点理解环己烷和取代环己烷的构象及能量变化,稳定构象,十氢萘及其它桥环的稳定构象.烷烃的化学性质自由基取代反应—卤代反应及机理;碳游离基中间体—结构,稳定性;不同的卤素在反应中的活性和选择性;反应过程中的能量变化.环烷烃的化学性质自由基取代反应(与烷烃一致);小环(3,4元环)性质的特殊性—加成.(三)烯烃烯烃的结构特点碳的sp2杂化和烯烃的平面结构;键和键.烯烃的同分异构,命名碳架异构,双键位置异构,顺反异构(Z,E).烯烃的物理和化学性质烯烃的亲电加成及其机理,马氏规则;碳正离子中间体—结构,稳定性,重排.其它加成反应:催化加氢(立体化学,氢化热);硼氢化—氧化(加成取向,立体化学);羟汞化—脱汞(加成取向);与HBr/过氧化物加成(加成取向);其它游离基加成.氧化反应:羟基化反应—邻二醇的形成;KMnO4/H+的氧化,臭氧化反应,烯烃结构的测定.α-位取代反应:烯丙基型取代反应(高温卤代和NBS卤代)及机理—烯丙基自由基.(四)炔烃和二烯烃炔烃①结构:碳的sp杂化和碳-碳三键;sp杂化,sp2杂化和sp3杂化的碳的电负性的差异及相应化合物的偶极矩.②同分异构体③化学性质:末端炔烃的酸性及相关的反应;三键的加成:催化加氢,亲电加成,亲核加成;碳—碳三键与H2/Lindlar催化剂反应(顺式烯烃);碳—碳三键与Na/液氨的反应(反式烯烃);加卤素;加HX(马氏规则);加H2O(羰基化合物的形成);加HBr/过氧化物;硼氢化—氧化;加HCN及乙炔的二聚;氧化反应:KMnO4氧化和臭氧化.二烯烃①共轭二烯烃的稳定性:键能和键长平均化,共轭效应.②二烯烃的化学反应:1,2-加成和1,4-加成(反应机理);反应的动力学控制和热力学控制(反应过程中的能量变化);烯丙型碳正离子的稳定性(p-共轭);Diels-Alder反应.(五)波谱分析紫外光谱理解各种跃迁(,n,,n)和各自的吸收能量波长;发色团和助色团;溶剂效应;最重要的是能够从一张UV谱图中得到有用的信息(判断结构)(不要求利用经验规则去计算某化合物之吸收波长).红外光谱理解IR光谱之基本原理,最重要的是利用IR光谱(结合其它波谱)推测有机分子的结构,这就要求对各类官能团的红外吸收范围有清楚的了解,并清楚影响峰位置变化的因素.核磁共振谱(1H NMR)(碳谱不要求)了解基本原理;基本概念:化学位移,内标,外标,偶合,偶合常数,屏蔽,去屏蔽等.清楚不同类型的枝质子的化学位移范围及影响因素;最重要的是利用NMR谱(结合其它波谱)推测有机分子的结构.质谱了解基本原理;几种重要的开裂方式(包括重要的重排开裂如麦氏重排,逆Diels-Alder重排等);最重要的是利用MS得出的分子离子峰(并结合其它波谱方法)推测有机分子的结构.本章最重要的是利用几种波谱方法结合推测有机分子的结构.(六)芳香烃苯的结构和芳香性理解芳香性的概念和判断芳香性的Hückel规则,能用此规则判断一给定的分子(或离子)是否是芳香性的.苯的异构,同系物和命名苯及其同系物的物理性质和波谱性质主要了解其波谱特征,例如芳香烃的NMR谱学特征,不同取代苯在IR指纹区的特征等.化学性质亲电取代反应及机理;傅氏反应的特点及局限;氯甲基化反应;Gatterman-Koch反应;芳香环上取代基的定位效应;其它反应:侧链氧化;侧链取代;芳香环上的还原:催化加氢,Birch还原.萘的结构和化学性质(七)立体化学基本概念对映异构(体);手性分子;镜像;旋光性,旋光度;对映体;非对映体;差向异构体;内消旋体;外消旋体;手征性;手性中心.对映异构体构型的表示法R/S法(次序规则).熟悉各类手性分子含1—3个手性碳原子的手性分子;不含手性碳原子的手性分子;环状化合物.立体异构体的制备和反应熟悉能产生立体异构体的化学反应及机理,象烯烃与卤素的反式加成,环氧乙烷的开环,羰基化合物的加成(Cram规则)等等.(八)卤代烃异构,分类,命名波谱性质,尤其是NMR谱化学性质亲核取代反应及机理(SN1,SN2);影响亲核取代及机理的因素;亲核试剂的亲核性;SN2反应的立体化学;SN1反应中的重排;邻基参与.消除反应及机理(E1,E2,E1cb):消除反应的取向(Saytzeff规则)和立体化学;消除反应和取代反应的竞争.卤代烃与Mg,Li,Na等的反应:Grignard试剂,有机锂试剂及其应用.(九)醇,酚,醚结构,分类,命名醇的物理性质和光谱性质氢键对其物理性质的影响;IR光谱和NMR谱的特征.醇的化学性质醇的酸性(与其它类型化合物如H2O,酚,羧酸酸性的比较);与酸性有关的反应(与金属如Na,Mg,Al的反应);醇的氧化(形成醛/酮,羧酸);熟悉各种氧化剂;醇的成酯反应:与无机酸成酯,与有机酸成酯(机理);卤化反应;用SOCl2卤化的立体化学及机理;用HX的卤代反应(Lucas试剂用来区别六个碳原子以下1,2和3醇);Wagner-Meerwein重排.醇的脱水反应:反应机理/扎依切夫规律;反应活性;重排;分子间脱水成醚.多元醇的反应:与HIO4或Pb(OAc)4的反应;片呐醇重排反应及机理.酚的物理性质和光谱性质酚的化学性质酸性及与之相关的反应;Fries重排;芳环上的亲电取代:卤代,硝化,磺化;其它亲电取代:与醛的作用;与CO2的作用;Reimer-Tiemann反应;酚的氧化反应.酚的制备方法异丙苯氧化法;氯苯水解法;苯磺酸碱熔法.醚的反应与HX的反应(醚键断裂)及机理;Claisen重排;环氧乙烷的反应.醚的合成方法Williamson合成法.(十)醛和酮醛酮的反应①加成反应,亲核加成以上反应适用于醛,脂肪族甲基酮和八个碳原子以下的环酮.②—碳原子上卤仿反应:③氧化和还原醛酮的制法①烃类氧化②醇的氧化及去氢③Friedel-Crafts酰化反应3.,—不饱和醛,酮的反应:(十一)羧酸及其衍生物羧酸的反应:①酸性:羧酸的酸性比碳酸强,比无机酸弱.②羧酸中羟基的取代反应③还原羧酸的制法①氧化法②水解法③Grignard试剂与二氧化碳作用羧酸衍生物的反应①水解都生成羧酸②醇解酰氯,酸酐和酯的醇解都生成酯,酯与醇作用生成原酸酯或酯.③氨解酰氯,酸酐和酯的氨解都生成酰胺④酸解生成平衡混合物羧酸衍生物的制法①酰氯:羧酸与无机酰氯作用;②酸酐:酰氯与羧酸盐作用;③酯:直接酯化: ④酰胺:羧酸的铵盐去水或酯的氨解;⑤腈:酰胺去水或卤代烃与氰化钠作用.(十二)取代羧酸卤代酸的反应①与碱的反应,产物与卤素和羧基的相对位置有关.-卤代酸羟基酸-卤代酸,-不饱和酸或-卤代酸内酯②Darzen反应诱导效应共轭效应醇酸的反应①去水,产物与羟基的相对位置有关-醇酸交酯-醇酸,-不饱和酸-醇酸内酯②分解:乙酰乙酸乙酯在合成上的应用①合成甲基酮:②合成酮酸丙二酸酯在合成上的应用①合成一元羧酸②合成二元羧酸(十三)胺和含氮化合物胺的化学性质①碱性②烃化③酰化(Hinsberg反应)④与亚硝酸的反应胺的制法①硝基混合物的还原②氨或胺的烃化③还原烃化④Gabriel合成法⑤Hofmann重排:芳香族重氮盐的反应①取代反应②还原反应③偶联反应(十四)含硫,含磷化合物硫醇的制备和性质①酸性和金属离子形成盐,还原解毒剂;②氧化反应,二硫化物,磺酸;③和烯键及炔键的加成反应.磺酸基的引入和被取代在合成上应用了解磺胺药物一般制备方法.磷Ylide的制备及Wittig反应在合成中的应用.(十五)杂环化合物杂环化合物的分类和命名呋喃,噻吩,吡咯的结构和芳香性.芳香性: 苯>噻吩>吡咯>呋喃离域能(kJ/mol—1) 150.6,121.3,87.6,66.9呋喃,噻吩,吡咯的性质①亲电取代:卤代,硝化,磺化,乙酰化;②呋喃易发生;Diels-Alder反应;③吡咯的弱碱性;④吡啶的碱性;⑤吡啶的氧化,还原性质;⑥Fischer吲哚合成法和Skraup喹啉合成法.(十六)周环反应在协同反应中轨道对称性守恒电环化反应的选择规律电子数基态激发态4n 顺旋对称4n+2 对旋顺旋环化加成反应的选择规律(同一边)电子数基态激发态4n 禁阻允许4n+2 允许禁阻迁移反应的选择规律(同一边)i+j 4n 4n+2基态禁阻允许Cope重排Claisen重排(十七)碳水化合物单糖的结构与构型①Fischer构型式的写法:羰基必须写在上端;②构型:编号最大手性碳原子上OH在竖线右边为D-型,在左边为L-型;③Haworth式:己醛糖的Haworth式中C1上的OH与C5上的CH2OH在环同一边为位异构体.单糖的反应①氧化:醛糖用溴水氧化生成糖酸,用稀硝酸氧化生成糖二酸②还原:用NaBH4还原生成多元醇③脎的生成:糖与苯肼作用——成脎.(十八)氨基酸,多肽,蛋白质1.①氨基酸的基本结构天然的-氨基酸,只有R取代基的差别.②等电点:等电点时氨基酸以两性离子存在,氨基酸溶解度最小;③氨基酸-茚三酮的显色的反应;④Sanger试剂及应用;⑤氨基酸的制备:a. -卤代酸的氨解,b. 醛和酮与氨,氢氰酸加成物水解,c. 二丙酸酯合成法;⑥多肽的合成方法.(十九)萜类和甾体化合物①掌握萜类化合物的基本结构:碳骨架由异戊二烯单位组成的;会划分萜类化合物中的异戊二烯单位.②掌握一些重要的萜类天然产物常规性质:如法尼醇;牛儿酮;栊牛儿奥;山道年;维生素A;叶绿醇;角鲨烯.-胡萝卜素.③了解甾体化合物的四环结构和命名.④了解萜类和甾体化合物的生物合成。
烃的结构与性质
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2、煤的相关知识 (1)煤的组成： 煤是由许多有机物和无机物组成的复杂的混合物 煤中主要含有C、H、O、N、S等元素，以C元素为主 (2)燃烧煤的污染 形成酸雨 (3) 煤的综合利用 ①煤的干馏②煤的气化③煤的液化
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考考你：下列说法正确的是（ AB）
A.石油中含有C5一C11的烷烃，可以通过石油的 分馏得到汽油 B.已C18以的烷烃的重油经过催化裂化可以得到 汽油 C.煤是由有机物和无机物组成的复杂的化合物 D.煤中含有苯和甲苯，可以先用干馏后用分馏 的方法把它们分离出来
（1）、甲烷的存在 沼气、坑气（瓦斯） 、天然气（80%） （2）、甲烷的物理性质 无色、无味、极难溶于水密度为0.717g/L（标况） 甲烷是有机物中分子量最小、含氢量最高的物质
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（3）、甲烷的结构
分子式 电子式
结构式 结构示意图
H
H
CH4 H ··C······H H C H H
H
H
H
CH H
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练习：下列关于甲烷的叙述，正确的是（ D ）
A.甲烷是一种无色无味易溶于水的气体 B.甲烷能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C.将甲烷通入氯水中能使氯水褪色 D.甲烷可用作家庭燃料
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（4）甲烷的化学性质 :由于甲烷分子结构稳定，所以通 常不与强酸、强碱及强氧化剂（如酸性高锰酸钾）反应。
系物
结构特点 碳碳单键 碳碳双键 碳碳叁键 含有一
呈链状
呈链状 呈链状 个苯环
主要反应 取代反应 加成反应、加聚反 取代反应、
应、氧化反应
加成反应
通入溴水 气态烃无现象，
现象
液态烃能萃取
大学烷烃知识点总结
大学烷烃知识点总结烷烃的物理性质主要有比重、熔点、沸点、可燃性和溶解性等。
一般来说，烷烃的比重小于1，熔点、沸点低，易挥发、易燃、不溶于水。
烷烃主要种类有甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等。
除均有人工合成外，天然气中的烃烷为主要成分。
烷烃的化学性质1. 剧毒性：烃烷毒性较小，大多数烃烷均为低毒或无毒，并且在化学反应过程中不产生毒素。
2. 麻醉性：烷烃具有麻醉性，久连吸入则出必须，因而不宜长时间在烷烃蒸气中作业。
3. 可燃性：烷烃易燃，且能与空气中的氧气发生爆炸反应。
烷烃的制备方法1. 烷烃的制备方法主要有化学添加法、气相裂化法、催化裂化法、蒸馏法和水合物制备等。
2. 化学添加法是通过在不含少量固态硼烷的非饱和烃中加成硼烷制备。
3. 裂化法是通过将烷烃与氢或者氮气在催化剂的作用下通过加热或者分解得到烷烃的一种方法。
4. 水合物制备是指将烯烃与水结合在一起，然后利用热水浴或其他方法使其副产物烯烃继续和水结合，最终生成烷烃。
烷烃的应用1. 燃料方面：烷烃主要用于燃料，如煤气、液化气、汽油等。
2. 医药用途：烷烃在医药和化妆品制造中也有一定的应用。
3. 工业用途：烷烃还常用作合成原料和溶剂。
烷烃的环境问题1. 污染：烷烃的运输和储藏可能会对环境造成污染，同时，使用烷烃作为燃料也会排放有害气体。
2. 安全问题：烷烃易燃易爆，一旦不当处理则可能带来安全隐患。
3. 自然资源问题：烷烃是化石燃料之一，其资源有限，使用不当会加速自然资源的耗尽。
烷烃的未来发展随着社会经济的进步和科学技术的发展，人们对可再生资源的需求越来越大，因此未来烷烃的发展趋势将更加注重环保、可再生资源的开发和利用，同时也需要加大对烷烃的安全使用和储存等方面的规范管理。
总的来说，烷烃是一类重要的化合物，在各个领域都有着广泛的应用。
然而，随着人类对自然资源的大量开采和使用，烷烃相关的环境和安全问题也需要引起足够的重视。
在未来的发展中，应该从资源的节约利用、技术的创新和环境的保护等方面综合考虑，推动烷烃产业朝着更加安全、环保和可持续的方向发展。
烷烃知识点
烷烃知识点如下：
烷烃是一类有机化合物，分子中的碳原子都以碳碳单键相连，其余的价键都与氢结合而成的化合物，分为环烷烃和链烷烃两类。
链烷烃的通式为CnH2n+2，环烷烃的通式为CnH2n，是最简单的一类有机化合物。
烷烃的主要来源是石油和天然气，是重要的化工原料和能源物资。
微观结构
烷烃并非是结构式所画的平面结构，而是立体形状的，所有的碳原子都是sp3杂化，各原子之间都以σ键相连，键角接近109°28‘，C-C键的平均键长为154 pm，C-H键的平均键长为109 pm，由于σ键电子云沿键轴呈轴对称分布，两个成键原子可绕键轴“自由”转动。
化学式
从甲烷开始，每增加一个碳原子就相应地增加两个氢原子，因此烷烃的通式为CnH2n+2，n表示碳原子的数目(n=1,2,3,···)，理论上n可以很大，但已知的烷烃n大约在100以内。
拥有相同分子通式和结构特征的一系列化合物同系列，烷烃同系差为CH2，C原子个数不同的烷烃互为同系物。
同系列中的同系物的结构相似，化学性质相近，物理性质随着碳原子的增加而呈现规律性变化。
大学有机化学-各章重点
H3C H
CH3 H
H3C H
H CH3
顺-2-丁烯 反-2-丁烯 两个相同原子或基团处于双键同侧者为顺式， 处于异侧者为反式。 顺反异构产生的条件： (1) 结构中存在限制旋转的因素（π 键或环） 。 (2) 双键碳上分别连有不同基团
a
即在
b
中当 a ≠ d，b ≠ c 时存在几何异构。当双键的两个碳上若没有相同原子或
第二章 烷烃
2.1 基本要求
1. 2. 3. 4. 掌握烷烃碳原子的杂化状态及分子结构特点。 掌握烷烃的系统命名法和普通命名法。 掌握烷烃构象的概念及构象的写法。 掌握烷烃的卤代反应及其自由基反应的机理。
2.2 基本内容
1. 命名 烷烃的命名常用的有普通命名法和系统命名法两种方法。 (1)普通命名法 简单的烷烃根据碳原子的总数称为某烷 C1~C10 用甲、乙、丙……壬癸表示，从 C11 开始 用中文大写数字表示。 不含支链的称 “正” 某烷， 链的一端第二个碳上有一个甲基并再无其它取代基的称为 “异” 某烷，有二个甲基并再无其它取代基的称为“新”某烷。 （2）系统命名法 系统命名法的基本点是确定主链和取代基的位次，描述一个烷烃结构实际上就是描写主 链（母体）和取代基的具体情况。 2. 烷烃的分子结构 (1) 碳原子的 sp3 杂化和 σ 键的特点 由一个 s 轨道和三个 p 轨道“混合” ，并“重新组合”形成四个相同的新轨道的杂化方 3 3 式称 sp 杂化。饱和烃中碳原子均为 sp 杂化，饱和烃中所有的键均为 σ 键，因为饱和碳上 形成的键都是沿着轨道对称轴方向相互重叠而形成，这是 σ 键的特征。 (2) 碳链异构和碳氢类型 分子式相同，分子中碳原子连接顺序不同而产生的异构称碳链异构。在各种不同结构的 碳链中，由于碳原子所处的地位不同可以分为伯(一级 1º)、仲(二级 2º)、叔(三级 3º)、季(四 级 4º)四种类型。 (3) 烷烃的构象异构 烷烃分子中各原子均以单键(σ 键)相连。从乙烷开始，由于 C-C σ 键的自由旋转，使分 子中的原子或基团在空间上存在不同的排列方式， 称为烷烃的构象。 乙烷有交叉式和重叠式 两种极端构象式。 由于交叉式构象中两个碳原子上的氢原子距离较远， 斥力较小， 内能最低， 称为优势构象式。 分子的热运动提供的能量足可以使不同构象间以极快的速度转化， 所以在 室温下不能分离构象异构体。 (4) 化学性质 烷烃的化学性质较稳定，但在光照或高温加热下可以发生卤代反应。卤代反应是共价键 的均裂产生自由基引起的，所以属于自由基取代反应历程。以外，在一定条件下，烷烃还能 发生氧化与燃烧、热裂等反应。
第二章烷烃——精选推荐
第二章烷烃2.1 绪论碳氢化合物是最简单的有机化合物，它只含碳和氢两种元素。
它们可能是直链的，含有支链的，或者成环的分子。
碳原子的四个键在空中是四面体结构。
碳氢化合物有两大分支：脂肪族碳氢化合物和芳香族碳氢化合物。
脂肪这个词是从希腊语aleiphar引申来的。
芳香族碳氢化合物，不仅是因为气味芳香，而是因为它们是从天然产物中分离出的有香气的化合物。
脂肪族碳氢化合物包含三个部分：烷烃，烯烃和炔烃。
烷烃中的键全为单键，烯烃中包含碳碳双键，炔烃中包含碳碳三键。
分别用包含两个碳原子的这三种脂肪族碳氢化合物举例，它们是乙烷，乙烯和乙炔。
乙烷乙烯乙炔(烷烃) (烯烃) (炔烃)芳香族碳氢化合物的另一个名字是芳香烃（arenes）。
芳香烃的性质和烷烃，烯烃，炔烃有很大区别。
最重要的芳香烃碳氢化合物是苯。
烷烃同系列的通式为C n H2n+2。
结构最简单的烷烃，甲烷(CH4),也是自然界中含量最多的。
它们大量的分布于大气层，地下和海洋中。
和甲烷相比，乙烷(C2H6: CH3CH3) 和丙烷(C3H8: CH3CH2CH3) 的含量分别是第二和第三位。
乙烷是烷烃中结构式第二简单的，丙烷是第三简单的。
甲烷乙烷丙烷图2-1 甲烷，乙烷和丙烷的结构式，并标明了键长和键角甲烷是唯一的一个分子式为CH 4的烷烃，乙烷是唯一的分子式为C 2H 6的烷烃，丙烷是唯一的一个分子式为 C 3H 8的烷烃。
但是，从丁烷开始，就可能存在构造异构体；两个烷烃的分子式相同。
一个，称之为正-丁烷，四个碳原子连接成一条直链。
正丁烷中的“n ”代表“正构”，表明碳链没有支链。
另一个有一条支链我们称之为异丁烷。
正丁烷异丁烷正丁烷和异丁烷的分子式相同但分子排列不同。
它们互为构造异构体。
因为它们结构上存在差异，所以它们性质也不同。
在室温下它们都呈气态，但是正丁烷的沸点比异丁烷高 10℃左右，熔点高20℃左右。
正-烷烃的通式为CH 3(CH 2)x CH 3，它们被称之为同系物。
17-1烷烃物理,化学性质
2.烷烃的物理性质
（1) 物理性质的意义
•有机合成中有机化合物的分离和纯化。 •有机化合物的物理性质在人类生活和生命的各个方面起着重要的作用。 •有机化合物都是以共价键为基础的烃类及其衍生物。因此各类有机化合物的物 理性质随着其官能团和烃链的不同，会发生有规律的变化。 •同系列化合物表现出来的物理性质往往随化合物相对分子质量的增加，发生有
也含有烯烃和氢。
热裂化炼油通常在5Mpa，500-600℃进行裂化反应可提高汽油的产量和质量 。
工科大学化学
（3）异构化裂化反应
根据反应条件的不同，可将裂化反应分为三种：
1) 热裂化：5.0MPa,500～700℃,可提高汽油产量； 2) 催化裂化：450～500℃，常压，硅酸铝催化，除断C—C键外还有异构化、 环化、脱氢等反应，生成带有支链的烷、烯、芳烃，使汽油、柴油的产、
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（5) 烷烃的物理性质
1）沸点
定义:化合物的蒸汽压等于外压(0.1Mpa)时的温度。
烷烃的b.p随分子量的↑而有规律地↑。 工科大学化学
1）沸点
① 每增加一个CH2，b.p的升高值随分子量的增加而减小。 例： CH4 b.p -162°C C 2 H6 b.p -88°C (沸差为74°C)
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2）熔点
原因： 烷烃在结晶状态时，碳原子排列很有规律，碳链为锯齿形：
分子间距离紧凑，分子间力大，晶格能高
分子间距离松散，分子间力小，晶格能低
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2）熔点
② 烷烃的熔点变化除与分子量有关，还与分子的形状有关。对于分子式 相同的同分异构体： 对称性越高，晶格能越大，m.p越高； 对称性越差，晶格能越小，m.p越低。
1）静电力(取向力)
大学有机化学重点知识总结 (2)
6. CH3CHCH2CH3 OH
浓 H2SO4 ＞ 150 ℃
NBS ( CH3CH CHCH2Br)
( CH3CH CHCH3 )
24. H2C CHCH(CH3)2
Cl2 500 ℃
(
H2C
C H
C(CH3)2) Cl
NBS, CCl4
Br
(
)
O (R C O OH )
O
22.
Br
Br2
(
CH3
30.
H3C
CC CH3 H
CH2
补充：
① B2H6 ② H2O2/OH-
(
)
CH3 H3C C CH2CH2OH
CH3
CH3 ① B2H6
CH3 ② H2O2/OH-
CH3 H
OH CH3
34
② 双键上的氧化
CH2 CH2 + O2
O
Ag 250℃
O
O
C C +R C O O H
C C + R C OH O
有 机 化 学 习题课
第二章
饱和烃（烷烃和环烷烃）
(一）烷烃
1. 熟练掌握烷烃的系统命名法。 要求能根据结构式写出名称或由名称写出结构式
“最长” 选最长的碳链作为主链 “最多”选取含支链最多的碳链为主链 “最小” 取代基位次最小
最低系列：最先遇到的取代基位次最小
1 2 3 45 1. CH3CH CH CH2CH3
O C CH3)
47
1. 由 HC CH 合成 (1) CH3CH2CH2CH2OH
分析：
CH3CH2CH CH2 CH3CH2C CH
+ CH3CH2Br
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CH3 CH3CCH3
·
CH3CCH3
+ ·H
Δ H = 376 kJ· -1 mol
H 可说明自由基的稳定性: 30R•＞20R•＞10R•＞CH3•
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, 越容易形成。
Hammond假说: 活化能高低决定于相应的、与过 渡态稳定性一致的活性中间体的稳定性。即较 稳定的中间体, 其形成时所需活化能也相应较 低. 反应越快, 产物含量越高.
E
过渡态I 过渡态II EaI CH3CH2CH3 +Cl EaII CH3CH2CH3 +Cl
CH2CH2
H
CH3CH2CH2·+ HCl + ·H
CH3CHCH3 H CH3CHCH3 + HCl + ·H
·
在许多有游离基生成的反应中, 游离基的稳定性 支配着反应的取向和活性。
3) 不同X的反应活泼性和选择性:
CH3CH3 + Cl2 420 oC 78% hv 93% Cl +HCl CH3CH2Cl + HCl
+ Cl2
卤代反应历程
反应物转变为产物所经过的途径或过程叫做反应历程 或反应机理。 反应机理是在综合实验事实后提出的理论假说。如果 一个假说能完满地解释观察到的实验事实和新发现的现象, 同时根据这个假说所作的推断被实验所证实, 它与其它有关 反应的机理又没有矛盾, 这个假说则称为反应机理。 通过反应历程可以告诉我们： ① 反应分几步进行? ② 反应的活性中心在哪里? ③ 分子内部如何调整? (包括键的变形、电子云分布
1）环烷烃的自由基取代反应, 常见的是卤代反 应, 反应的活性和环的大小无关。
+ Cl2
hν
Cl
Cl
+
甲基环丙烷
Cl2
300 ℃
hv
+ HCl
选择取代叔H
Br + HBr
hν
+ Br2
CH3
+ Cl2
CH3 Cl + HCl
2) 氧化反应
室温下, 环烷烃不能使KMnO4褪色, 据此可区别与C＝C和C≡C。 例: 燃烧： O2 CO2 + H2O 强氧化条件： 钴催化剂 150-160℃
Cl2 碳自由基外层只有7个 CH3CH3 电子, 是缺电子的, 能夺
取其它分子中的某原子 形成中性分子, 同时产 生新的自由基。 Cl2
CH3Cl
Cl2
CH2Cl2
Cl2
CHCl3
CCl4
3) 卤化反应的取向和自由基的稳定性
CH3CH2CH 3
ν Cl2, h CH3CH2CH2Cl + CH 3CHCH3 25 ℃
1) 甲烷的氯代反应历程 (途径或过程)
Cl· 链引发： ·Cl
ν h
2 Cl·
氯自由基 甲基自由基 C是sp2杂化
链传递： ·+ CH4 Cl
· 3 + Cl2 CH
CH HCl + · 3
CH3Cl + Cl·
链终止： Cl·+ · 3 CH
Cl· + Cl· · 3 +· 3 CH CH
CH3Cl
2 CH3CH3+ 7 O2
燃烧
4 CO2 + 6 H2O Δ H = －1427
20atm, 460℃
O2 , MnO2 110 ℃
kJ·mol
－1
2) 部分氧化(控制氧化)
CH4 + O2 ( 空气)
CH3OH + CH2O
R CH 2 CH2 R'(石蜡 )
RCOOH + R'COOH
3、异构化反应：
原因：
① 烷烃是饱和烃, C—C键和C—H键都是比较牢固的
共价键(σ键), 键能较大； ② 分子无极性(μ＝0), 碳和氢的电负性差别小(C: 2.5, H: 2.2), 分子中的共价键不易极化；
③ 分子中无官能团。
1、自由基取代反应 (光照hv或加热)
烷烃和环烷烃分子中氢原子被其它原子或基团取代的反应。 1）卤化反应: 被卤原子取代的反应。
2.5
（1）沸点(b.p.)
烷烃的物理性质
——物质蒸汽压达到外压时的温度。
(甲)-161.7℃；(乙)-88.6℃ b.p. (戊)36.1℃； (己)68.7℃
①是鉴定有机物的依据; ②体现同系物的变化规律。
①随含C数增加, 沸点升高；
②随含C数增加, 沸点升高趋势 渐缓；
③支链沸点, 小于直链。
1-氯丙烷(43%)
等价氢: 周围环境相同的氢。
1º H与2º H的活性比:
CH3 CH3 CH CH3
ν Cl 2, h 25 ℃
Cl 2-氯丙烷(57%)
43 : 57 ≈ 1: 4 6 2 CH3 CH3
Cl
36% CH3
CH2 CH + CH3 C Cl 64% 3 CH
64 : 36 ≈ 1 : 5 9 1 H H H 由此得出氯代反应氢的活性: 3º : 2º : 1º = 5 : 4 : 1
总结
烷基自由基的稳定性顺序:
30R• ＞ 20R• ＞ 10R• ＞ CH3•
叔烷基>仲烷基>伯烷基>甲基自由基
氢的活性顺序:
3º > 2º > 1º > 甲烷氢 H H H
卤素活性顺序:
(F2 > Cl2 > Br2 > I2 )
2、氧化反应
无机反应: 电子得失； 有机反应: 得氢或失氧为还原反应， 得氧或失氢为氧化反应。 1) 燃烧(完全氧化)
OH O
+
Air，H3BO3
150-160℃
OH O
+
3) 异构化反应
室温下, 环烷烃不能使KMnO4褪色, 据此可区别与C＝C和C≡C。 例:
50 ℃ AlCl3
50 ℃
+
AlCl3
2、脂环烃的特性反应
由于受到环的影响, 特别是小环结构的环烷烃, 具有一些开链烷烃不同的特性。
―小环似烯, 大环似烷” 1) 催化加氢
1º H与3º H的活性比:
3) C-H键解离能和自由基的稳定性
CH4
CH3CH2CH2 H
(解离能)
CH3
+
·
H
ΔH = 435 kJ· -1 mol
CH3CH2CH2·+ ·H
ΔH = 405 kJ· -1 mol
Δ H = 393 kJ· -1 mol
CH3CHCH3 H CH3
CH3CHCH3 + ·H
从一个异构体转化为另一个异构体。
CH3 CH3CH2CH2CH3 20% AlBr3 ,HBr 27℃ CH3CHCH3 80%
该反应在石油工业中, 将质量差的直链烷烃 转化为支链烷烃。
4、裂化反应
1) 热裂化
CH3CH2CH2CH3
600℃
CH4 + CH2
CHCH3
CH3CH2CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
2、 3、 + Br2 4、
+ H2 光
+ Br2
2.7 烷烃和环烷烃的来源
1. 石油和天然气
2. 烯烃和芳烃加氢：
H2
3. 由氯代烷合成：
NaI, 乙醇 Br Br + 2 Na Cl 加热 Br + Zn 加热，80% 二噁烷
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―小环似烯, 大环似烷”
3) 加HX成反应
环丙烷的烷基衍生物和氢卤酸加成时, 符合马氏规则。
CH3 + HBr
CH3CHCH2CH3 Br
断键规律: 发生在含氢最多和含氢最少的碳碳键之间。
CH3 CH3 CH3 + HBr
CH3 CH3 CH3 C Br CH CH3
情况、键的破裂与形成等)
甲烷的卤代反应历程
氯与甲烷反应有如下的实验现象： ① CH4 + Cl2 ③ CH4 + Cl2 ④ CH4 ⑤ Cl2 hv hv
暗 室温
(－) (＋)
② CH4 + Cl2
停止hv
暗 高温
(＋)
hv
室温
反应很快停止
+ Cl2 + CH4
(－) (＋) + CH4
⑥ Cl2 hv 停止一段时间 (－) 几点反应事实：文字描述 1-3: 光照或加热Cl2气和CH4气混合物, 反应可以进行; 4: 光照CH4气后, 迅速和Cl2气混合, 反应不能进行; 5: 光照Cl2气后, 迅速和CH4气混合, 反应可以进行; 6: 光照Cl2气, 延时再和CH4气混合, 反应不能进行。
600℃
600℃
CH3CH3 + CH2 CH 2
CH3CH CHCH3 + H2
温度越高, 烷烃的裂化越彻底。
CH 4
> 1000 ℃
C + H2
2) 催化裂化
在450~500℃常压下, 用催化剂硅酸铝, 使石油工业 的重馏份转变为轻馏份, 提高汽油的产量和质量。
二、环烷作用下与氢反应, 环破裂 加氢生成开链烷烃, 反应的活性和环的大小有关。
+ H2
+ H2
Ni 80℃
Ni 100 ℃
CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
环戊烷要用活性更高的催化剂铂, 在较高的温度下 才能加氢变成开链烷烃, 环己烷则很难发生加氢反应。