(三)烷烃的氯代反应
有机化学—烷烃
例：用衍生命名法给下列烷烃命名
CH3CHCH2CH3 CH3
戊烷
烷烃
同分异构
同分异构的分类
构造异构
碳链异构（正丁烷和异丁烷） 官能团位置异构（1-丁烯和2-丁烯） 官能团异构（乙醇和二甲醚）
互变异构（乙酰乙酸乙酯酮式和烯醇式）
立体异构
构型异构
顺反异构（烯烃） 光学异构（旋光异构）
构象异构（烷烃，环己烷，糖类）
一、烷烃的构造异构 分子构造：分子中原子间互相连接的顺序和方式。
CH4
C2H6
C3H8
C4H10
H
HH
HHH
HHHH
H C HH C C HH C C C HH C C C C H
H 甲烷
HH 乙烷
HHH 丙烷
HHHH 丁烷
第一节 烷烃的命名
一、伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子
1 H（伯氢）
2 H（仲氢）
H3C CH2 CH2 CH3
1 C（伯碳，一级碳） 2 C （仲碳，二级碳）
➢同系列 同系差 同系物 具有同一通式，结构、性质相似,组成上相差一个或若干个CH2 的一系列化合物称为同系列。CH2称为系差，同系列中各化合物 互称为同系物。如甲烷,乙烷，丙烷等都属于烷烃系列，三者彼此 之间互称烷烃同系物。
CH4 甲烷
C2H6 乙烷
C3H7 丙烷
C4H8 丁烷
烷烃
♦烷烃的系统命名法；♦同系列和同分异构体的概念和书写方法；♦烷烃的构型和构象的表示和书写方法；♦烷烃的物理性质和化学性质。
♦烷烃的命名、性质，构型和构象；♦烷烃卤代反应的历程。
１烷烃的同系列系列差：CH 2称为同系列的系列差，也称系差。
烷烃的通式C n H 2n+2同系物：同系列中的各个化合物互称同系物。
CH 4C 2H 6C 3H 8C 4H 10C 5H 12 ……同系列：具有一个通式，结构相似，性质相似的化合物系列。
２同分异构现象构造异构：具有相同的分子式，而分子中原子或基团的顺序不同。
碳链异构，碳链的连结方式和次序不同；位置异构，取代基或官能团的位置不同；官能团异构，相同的原子组成不同的官能团。
立体异构：分子中原子的结合顺序相同，而原子或基团在空间的相对位置不同。
顺反异构，取代基在双键或环的方位不同；对映异构，互为镜像但不能重合的分子；构象异构，由单键旋转产生的不同的分子形象。
构型异构}构造(Constitution)：分子中原子互相联结的方式和次序。
３构造式的书写方法构造简式 构造式 键线式CH3CH2CH2CH3CH3CH3CH CH3CH3CH(CH3)2CH3CH2CH2CH3CH3CH3 CH CH3４写出烷烃的同分异构体CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3CH3 CH CH2 CH2 CH3 CH3CH3 CH2 CH CH2 CH3CH3CH3 CH CH CH333CH3 CH2 C CH3CH3CH3５碳、氢原子的分类和伯、仲、叔碳原子相连的氢原子称为伯、仲、叔氢原子；伯、仲、叔、季碳原子；1º2º3º4ºCH 3 C CH 2 CH CH 3CH 3CH 3CH 3不同类型的氢原子反应性能是有一定差别的。
１普通命名法(习惯命名法)由碳原子的数目依次称为甲烷、乙烷……癸烷，自十一个碳原子以后依次称为十一烷、十二烷……丁烷C H 3CH 2CH 2CH 3CH 3(CH 2)10CH 3十二烷烷烃的英文词尾是-ane 。
第1章 烷烃 环烷烃.
CH3CH2CH2CH2— 正丁基 （CH3）2CHCH2— 异丁基
CH 3CH 2CH
（CH3）3C—
仲丁基
CH 3 （二级丁基）
叔丁基 1，1-二甲（基）乙基 （ter-Bu）
（三级丁基）
若烷烃分子从形式上消除两个氢原子而剩下的原子团 称为亚基。
（3）系统命名法规则
1）直链烷烃：
在系统命名法中，对于直链烷烃的命名和普通命名法是 基本相同的，只是不写 “正”字。 CH3CH2CH2CH2CH3普通命名法叫正戊烷，系统命名法叫戊烷
（3）环戊烷的结构
“信封式”构象：分子的张力不太大，因此环戊烷的 化学性质比较稳定。
CH2Cl + Cl2
CCl4 + Cl
c
CH3Cl + Cl CH3Cl + Cl CH Cl + HCl ClCH 2 2 3Cl + Cl c CH2 Cl + HCl c CH 3－CH3 CH ++ ClHCl c 2Cl 2 CH Cl 2 CH Cl 3 CH 2Cl2 + Cl CH Cl + Cl
CH 3 CH CH CH CH CH 3 CH 2 CH 3 CH 3
2
CH 3
主链
2，4-= 甲基-3-乙基己烷
④如果支链上还有取代基时，从与主链相连的碳原子开始，把 支链的碳原子依次编号，支链上取代基的位置就由这个编号 所得的号数来表示。这个取代了的支链的名称可放在括号中， 或用带撇的数字来表明支链中的碳原子。
2.烷烃分子的形成
C sp 3 C sp
3
C sp 3 C sp
3
3 (sp3-sp σσ 3 )3 (sp -sp )
烷烃与氯气的取代反应
烷烃与氯气的取代反应
烷烃与氯气的取代反应指的是一种化学反应，即烷烃分子中的氢原子被氯气中的氯原子取代的反应。
该反应通常发生在光照或高温下，生成的产物是氢氯酸和氯代烷烃。
反应示例：
CH4 + Cl2 →CH3Cl + HCl
C2H6 + Cl2 →C2H5Cl + HCl
C3H8 + Cl2 →C3H7Cl + HCl
反应机理：
该反应通常由自由基反应发生，可以分为以下几个步骤：
1. 氯分子在紫外光或高温下裂解为两个氯自由基。
Cl2 →2Cl·
2. 烷烃分子中的一个氢原子被氯自由基取代，生成烷基自由基。
RH + Cl·→R·+ HCl
3. 烷基自由基与氯分子发生取代反应形成氯代烷基自由基。
R·+ Cl2 →RCl + Cl·
4. 烷基自由基与氯代烷基自由基相遇形成产物和自由基。
R·+ R'Cl →RR' + Cl·
5. 自由基继续反应，生成氢氯酸和氯代烷烃。
Cl·+ H2 →HCl
RCl + Cl·→RCl2
总的反应方程式：
RH + Cl2 →RCl + HCl。
《有机化学》练习题与参考答案
（4）苯酚分子中，羟基属于（ ）。 A．间位定位基 B．邻位定位基 C．对位定位基 D．邻、对位定位基
（5）苯分子中碳原子的杂化方式是（ ）。 A．sp 杂化 B．sp2 杂化 C．sp3 杂化 D．sp2d 杂化
6
（6）下列基团能活化苯环的是（ ）。 A．－NH2 B．－COCH3 C．－CHO D．－Cl
（7）
基团的名称是（ ）。
A．苄基 B．苯基 C．甲苯基 D．对甲苯基 （8）下列化合物中，在 Fe 催化下发生卤代反应最快的是（ ）。
A．乙苯 B．邻二硝基苯 C．苯酚 D．氯苯 （9）在苯分子中，所有的 C－C 键键长完全相同，是因为（ ）。
A．自由基加成反应 B．亲电取代反应 C．亲电加成反应 D．协同反应
2..判断题（对的打√，错的打×） （1）炔烃比烯烃的不饱和程度大，所以炔烃更容易发生加成反应。 （2）在卤化氢中，只有 HBr 与烯烃的加成才观察到过氧化物效应。 （3）凡是具有通式 CnH2n-2 的化合物一定是炔烃或环烯烃。 （4）顺-1,2-二氯-1-溴乙烯又可命名为（Z）-1,2-二氯-1-溴乙烯。
(7)
CC
H3CH2CH2C
CH3
4.写出下列化合物的结构式。
（2） CH3CH2CHCH2CH3 CH CH2
(4) H2C CH CH C(CH3)2
H
H
(6)
CC H
H3C
CC
H
CH2CH3
（1）3-甲基环戊烯
（2）3,3-二甲基-1-己炔
（3）2,4-二甲基-1,3-己二烯 （4）3-乙基-1-戊烯-4-炔
烷烃
第二章 烷烃一 . 基本内容1． 定义及命名法只含碳和氢两种元素且分子中只存在单键的饱和烃称为烷烃。
除简单的烷烃可以用普通命名法外，主要是掌握系统命名法，系统命名法的原则如下：（1）选取主链：选择最长的碳链作为母体，称为某烷。
当有一种以上的碳链可供选择时，应选择碳链上支链（支链可视为取代基）最多的碳链作母体。
（2）主链编号：编号的原则是从最靠近取代基的一端开始依次用阿拉伯数字编号，位次和取代基之间要用半字线“-”连接。
当首先出现的取代基所连碳原子的编号相同时，则尽可能使连有较多取代基的碳原子的编号最小，如CH 3CH 2CH(CH 2CH 3)C- (CH 3)2CH 2CH 3应命名为3，3-二甲基-4-乙基己烷。
主链上碳原子的编号有几种可能时，则采取“最低系列”的编号方法，即逐个比较两种编号中取代基位次的数字，最先遇到位次较低者，定为“最低系列”，如CH 3CH(CH 3)CH 2CH(CH 3)CH(CH 3)CH 3命名为2，3，5-三甲基己烷。
（3）取代基的名称写在母体名称之前，取代基的排列次序按“优先次序规则”排列，将较优的基团后列出。
2． 反应烷烃在常温下与强酸（如浓硫酸、浓硝酸），强碱（如熔化的氢氧化钠），强氧化剂（如重铬酸钾、高锰酸钾），强还原剂（如锌加盐酸、钠加乙醇）等都不起反应或反应速度很慢。
但在适当的温度、压力和催化剂的作用下可以起反应。
（1） 烷烃的燃烧：烷烃完全燃烧生成二氧化碳和水，同时放出大量的热。
反应的通式为：（2）烷烃的热解：烷烃热解时，碳-碳或碳-氢键断裂，生成含有未配对电子的烷基自由基，烷基自由基的反应活性很高，寿命很短，可发生如下反应： CH 3· + ·CH 2CH 3 → CH 3CH 2CH 3 ·CH 2CH 3 + ·CH 2CH 3 → CH 3CH 3 + CH 2=CH 2(3) 烷烃的卤化C H 2n +2+O 2n CO 2+n+1H 2On 3n +12烷烃的卤化产物通常是混合物。
烷烃卤代与氯气方程式
烷烃卤代与氯气方程式C2H6+CL2==C2H5CL+HCL，CH3CH2Cl。
取代反应是指化合物或有机物分子中任何一个原子或原子团被试剂中同类型的其它原子或原子团所替代的反应。
乙烷与氯气的取代反应方程式用通式表示为：R－L（反应基质）+A-B（进攻试剂）→R－A（取代产物）+L-B（离去基团）属于化学反应的一类。
取代反应在有机化学中非常重要，而无机化学中同样存在取代反应，并非只限于有机化学烷烃卤一、分类卤代烷可以根据卤原子所连接的碳原子的不同来分类。
当卤原子分别与伯、仲或叔碳原子相连时，分别称为伯、仲或叔卤代烷。
例如：CH3CH2CH2Cl1-氯丙烷（1°）根据卤原子数不同分为一卤代烷，二卤代烷，多卤代烷。
根据卤原子种类不同分为氟代烷，氯代烷，溴代烷，碘代烷。
根据烷基的不同分为饱和卤代烷，不饱和卤代烷，卤代芳烃。
二、命名规则一些简单常见的卤代烷通常用普通命名法命名，如甲基氯、异丙基溴、叔丁基氯等。
卤代烷的系统命名：(a)选择连有卤原子的碳原子在内的最长碳链作为主链，根据主链的碳原子数称为“某烷”；(b)支链和卤原子均作为取代基(c)将取代基的名称和位次写在主链烷烃名称之前，即得全名。
三、元素组成碳、卤素（氟、氯、溴、碘）、氢注：有些卤代烷不含氢，比如四氯化碳(CCl)四、物理性质在卤代烷（氟代烷除外）中，只有氯甲烷、氯乙烷、一氯乙烯和溴甲烷为气体，其余均为无色液体或固体。
但碘代烷和溴代烷，尤其是碘代烷，长期放置因分解产生游离碘和溴而有颜色。
一卤代烷有不愉快的气味，其蒸汽有毒。
它们均不溶于水，而溶于弱极性或非极性的乙醚、苯、烃等有机溶剂，某些卤代烷本身即是很好的有机溶剂，如二氯甲烷、四氯化碳等。
在卤代烷分子中，随卤原子数目的增多，化合物的可燃性降低。
卤代烷的沸点随分子中碳原子数的增加而升高。
碳原子数相同的卤代烷，沸点则是：碘代烷>溴代烷>氯代烷。
在异构体中，支链越多沸点越低。
烷烃可以发生的氧化反应方程式
烷烃可以发生的氧化反应方程式烷烃是由碳和氢组成的一类有机化合物，通式为CnH2n+2。
由于其分子结构中仅含有碳和氢元素，烷烃是一类饱和化合物，与其他有机化合物相比，其反应性较差。
然而，在一定条件下，烷烃仍然可以发生氧化反应。
本文将从烷烃的氧化反应机理、主要反应类型和具体反应方程式等方面进行详细论述。
首先，我们来了解一下烷烃的氧化反应机理。
烷烃的氧化反应是指其分子中的碳-碳和碳-氢键被氧化剂（例如氧气或过氧化氢等）氧化而断裂的过程。
在烷烃的氧化反应中，碳-碳键和碳-氢键的断裂可以进一步导致一系列的反应产物生成，包括醇、醛、酮、酸等。
烷烃的氧化反应主要可以分为以下几种类型。
1.燃烧反应：烷烃与氧气发生直接氧化反应产生二氧化碳和水。
这是烷烃最常见的氧化方式，也是烷烃起火和燃烧的基本过程。
燃烧反应可用以下方程式表示：烷烃+氧气→二氧化碳+水例如，甲烷（CH4）在氧气中燃烧的反应方程式为：CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O2.氧化剂氧化反应：除了燃烧反应外，烷烃还可以被氧化剂氧化，生成具有氧化剂氧原子的相应产物。
具体反应方程式如下：烷烃+氧化剂→氧化产物例如，甲烷可以与过氧化氢发生氧化反应，生成甲醇：CH4 + H2O2 → CH3OH + H2O3.单质氧氧化反应：烷烃可以与氧反应生成相应的氧化产物。
具体反应方程式如下：烷烃+ O2 →氧化产物例如，乙烷（C2H6）可以与氧气发生氧化反应，生成乙醛：2C2H6 + O2 → 2CH3CHO4.湿式氧化反应：烷烃可以通过与酸性过氧化氢（或酸性高价态氯）反应，发生一系列的氧化反应。
具体反应方程式如下：烷烃+酸性过氧化氢（或酸性高价态氯）→氧化产物例如，乙烷可以与高价态氯反应，生成乙醛：2C2H6 + Cl2 → 2CH3CHO + H2在实际的烷烃氧化反应中，反应条件对反应类型和产物选择有重要影响。
一般来说，高温、光照和催化剂等条件有助于促进烷烃的氧化反应。
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CH3Cl
Cl2
紫外光
CH2Cl2
Cl2
紫外光
6
CHCl3
Cl2
紫外光
CCl4
一氯甲烷 b.p. -24.2℃
二氯甲烷 b.p. 40.2℃
三氯甲烷 b.p. 61.2℃
四氯化碳 b.p. 76.8℃
6
（二）甲烷氯代反应的机理
化学反应从反应物到生成物所经过的途径与过程称为反
应机理（reaction mechanism）或反应历程
光
Cl
Cl 57%
CH3CHCH2Cl + CH3CCH3 CH3 CH3 64%
15
36%
36 64 0 ： 3 0H ：1 H =（ 1 ） （ 9 ）= 5.1：1
*烷烃卤代反应中，各种氢原子的反应活性次序为：
3 0H > 2 H > 10H > CH3 H
15
0
1. 反应活性与自由基稳定性的关系
7
7
1. 自由基取代反应机理 实验事实
（1）甲烷与氯气在室温和黑暗中长期保存，不反应 （2）甲烷经光照后与氯混合，不反应 （3）氯经光照后，与甲烷在黑暗中立即混合，立即反应； （4）反应需要光照或加热到450˚C才发生 （5）有少量氧存在会使反应延迟一段时间，即反应有一个诱 导期 （6）有少量乙烷副产物生成 8
H H C C C H HH C HH H H
.
C H
H H CH C H H
R1 R2
H H C H
.
C R3
CH2
H C H
CH3
17 自由基的稳定性
3 > 2 > 1 > 甲基自由基
17
各种氢原子的活性次序
3°H＞2°H＞1°H ＞甲基氢
18
18
2. 卤素的活性及反应选择性
CH3CH2CH3 + Br2 hv
研究反应过程中体系能量的变化，以反应进程为横坐标， 势能为纵坐标，得到反应体系的势能变化的位能图
在一个多步反应 中，整个反应的 速率决定于其中 最慢的一步
12
12
Hammond（哈蒙德）假说
“在基元反应（简单的一步反应）中，该步过渡态的 结构、能量与更接近的一端类似”。若过渡态与产物 相似，则产物越稳定，过渡态的能量也会越低，反应
烷烃化学性质稳定，在一定条件下C-C键、C-H键也 可断裂而发生各种化学反应 4
4
一、自由基取代反应
有机分子中的原子或原子团被其他原子或原子团替代的反应 叫做取代反应；被卤素原子取代的反应称为卤代反应或卤化反应
（一）甲烷的氯代反应
CH4 + Cl2
紫外光
5
CH3Cl + HCl
5
甲烷的卤代反应较难停留在一取代物阶段，生成的一氯 甲烷容易继续氯代生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷
也适用于甲烷的溴代和其他烷烃的卤代
10
2. 过渡态理论与活化能
过渡态理论认为：化学反应是一个反应物到产物逐渐过渡的连
续过程；反应物到产物的转变过程中，经历了原子的排列，并看
成是一个“真实分子”的状态，这个中间状态，就称为过渡态
δ
Cl + H CH3 Cl H
11
δ
CH3 Cl H
+
CH3
过渡态
11
CH3 RCH2
Hale Waihona Puke H HCH3 + H RCH2 + H R2CH + H R3C + H
解 离 能 kJ.mol / 434.7 405.5 392.9 376.2
-1
R2CH H R3C H
形成各种类型自由基所需要的能量 甲基自由基＞1°自由基＞2°自由基＞3°自由基
16
16
Hammond假说
H H
8
提示
a. 甲烷与氯的反应条件需要光照或加热到450˚C才发生 b. 实验（2）不反应，而实验（3）反应，说明氯分子经光
照是反应关键的第一步
9
9
推测
Cl2 hv
或加热
Cl + Cl
链的引发
Cl + CH4
CH3 + HCl
链的增长
CH3 + Cl
CH3Cl
CH3 + CH3
链的终止
CH3CH3
10
127 C
0
CH3CH2CH2Br + CH3CHCH3
3%
CH3CHCH3 + Br2 CH3 hv
127 C
0
Br
97%
Br CH3CHCH2Br + CH3CCH3 CH3 CH3
< 1%
> 99%
溴代反应具有高度选择性
19
卤素与烷烃反应的相对活性次序:
F2>Cl2>Br2>I2
19
有机化学
第二章
烷烃
目录
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 烷烃的结构 烷烃同系列和同分异构体 烷烃的命名 烷烃的构象 烷烃的物理性质 烷烃的化学性质
第六节
烷烃的化学性质
烷烃分子中只含有C—C键和C—H键，且都是σ键，键能较大；
碳原子和氢原子的电负性差异不大，在C―H键中σ电子云均匀 地分布在两个原子核之间，所以烷烃中的C―H及C―C键都是非 极性键
的活化能也越低，反应速度越快
13
13
在甲烷氯代反应生成CH3Cl的反应中，生成甲基自由基的这一步是 决定速率的步骤，是吸热反应，过渡态的结构与产物甲基自由基 相似
14
14
（三）烷烃的氯代反应
光
CH3CH2CH3 + Cl2
25℃ / CCl4
CH3CH2CH2Cl + CH3CHCH3 43%
CH3CHCH3 + Cl2 CH3