第六章 碳氢键的化学
《碳氢键的化学》课件
3 碳氢键的强弱：
取决于原子间电负性差异 和键长度。
碳氢键在有机化学中的重要性和应用
构建有机分子：
碳氢键连接碳原子和氢原子， 构建了数以百万计的有机分 子。
决定化合物性质：
碳氢键的数量和位置决定了 有机化合物的化学和物理特 性。
催化反应：
某些有机反应需要碳氢键的 参与，例如烃类的燃烧。
常见的碳氢键反应和机理
1
取代反应
氢原子被其他官能团取代，形成新的化学键。
2
加成反应
在碳氢键上添加了其他原子或官能团。
3
酸碱催化反应
通过酸或碱的存在，在碳氢键上进行开裂或发生其他转化。
碳氢键的特性和影响因素
键能 电负性差异 碳氢键长度
碳氢键的键能较弱，常在化学反应中容易断裂。 电负性差异越大，碳氢键越极性。 碳氢键长度越长，键能越。碳氢键的分类和结构特点
脂肪烃的碳氢键
sp3杂化碳原子与氢原子形成单一的σ键。
芳香烃的碳氢键
芳香环上的碳原子与氢原子形成共轭的π键。
碳氢键的研究进展和未来发展趋势
新型催化剂的应用：
开发更高效的催化剂，促进 碳氢键相关反应的进行。
碳氢键转化的可持续发 展：
寻找更环保和可持续的碳氢 键转化方法。
碳氢键与生物活性：
研究碳氢键与生物分子的相 互作用，深入了解生命的化 学基础。
由碳原子和氢原子之间的 共价键构成。
2 共价键：
化学键，通过原子间的轨 道重叠形成。
3 碳氢键的特点：
共享电子对，较弱的键能。
形成碳氢键的条件和原理
1 碳氢键形成的条件：
碳原子与氢原子之间必须 有足够的接触和合适的角 度。
2 原理：
碳原子具有四个化学键的 能力，而氢原子只有一个 化学键的能力。碳氢键的 形成可以使碳原子达到稳 定的八个价电子。
第六章 氧化反应
饱和脂肪烃的氧化反应仅对那些具有叔C-H键的饱和烃才有 合成价值。铬酸或高锰酸盐常常可将叔C-H键选择性氧化成叔醇， 若为手性叔碳的C-H键，氧化时可保持构型。
n-Bu CH 3 Et
CH 3
PhCH 2NEt3MnO 4 3℃ , 数天
H
Na 2 Cr2 O 7 HClO 4 / HOAc / H 2 O
CH 3 CH 3 CH 3
n-BuONO / CH 3ONa (91%)
CH 3 NOH O
CH 2O/ HCl / HOAc (~100%)
CH 3
CH 3 O O
O
6.1.4 烯丙位烃基的氧化
烯丙位的甲基、亚甲基或次甲基在一些氧化剂作用下可被氧化成相应的醇 （酯）、醛或酮，而双键不被氧化或破坏，但可能发生双键的迁移。 铬酐-吡啶配合物和二氯甲烷组成的溶液称为Collins试剂，它和PCC[铬酐吡啶配合物的盐酸盐]在室温下可使醇迅速氧化成相应的羰基化合物，而对醇 中的双键、苄位亚甲基和硫醚不起作用。若使用过量的Collins试剂（室温） 或PCC(在二氯甲烷或苯中回流)，可将烯丙位碳氢键氧化成羰基。
n-Bu CH 3 Et
CH 3 OH
(72%)
OH
桥环化合物的桥头C-H键一般为叔C-H,张力较大的桥头碳 氢键因离子和自由基均难形成，不易发生氧化反应，但一些环 系较大的桥环化合物的氧化反应也可选择性地发生在桥头碳原 子上。例如：
(40%~50％ ）
HO
CrO3 / Ac2O / AcOH 35 C , 1h , r.t. , 6h(71%)
OH
CrO 3 / H 2SO 4 / 丙酮 (75%)
O
Jones 氧化
OLeabharlann OHH(73%)
第6章 碳氢键的化学
有机化学精品课程“十一五”教材配套课件
分 类
1.与简单烷基相连的碳氢键 1.与简单烷基相连的碳氢键 2.与杂原子相连的碳氢键 2.与杂原子相连的碳氢键 3.与烯基或苯基相连的碳氢键 3.与烯基或苯基相连的碳氢键 4.与羰基相连的碳氢键 4.与羰基相连的碳氢键 5.不饱和碳氢键 5.不饱和碳氢键
H2SO4 OH NaOH, H2O Cl + H2O
+ HCl
Байду номын сангаас
这两种方法都可以形成双键， 这两种方法都可以形成双键，但是微观上的过程 并不一致， 并不一致，在后面的章节中详细再讲
有机化学精品课程“十一五”教材配套课件
消除反应可分为单分子消除（ ）和双分子消除（ ）。 消除反应可分为单分子消除（E1）和双分子消除（E2）。 E1机理： 机理： 机理
有机化学精品课程“十一五”教材配套课件
6.4 与羰基相连的碳氢键
6.4.1 与碱的反应
O O
强碱
O C2H5ONa O
许多羰基化合物 的α-氢都显示出 氢都显示出 一定的酸性
O
O C2H5ONa O
O
O
-
O
6.4.2 亲电卤代反应
COCH3
具有α 氢的醛 酮以及羧酸与卤素分子在酸碱催化下可以发生α 卤代反应 氢的醛、 卤代反应。 具有α-氢的醛、酮以及羧酸与卤素分子在酸碱催化下可以发生α-卤代反应。
有机化学精品课程“十一五”教材配套课件
6.3.3氧化反应 氧化反应
CH 3 KM nO 4 CH 2 CH 2 CH 3 KM nO 4 COOH
CH3 CH2OCOCH3
COOH
CH3 CrO3/Ac2O
乙烷乙烯乙炔的碳氢键键长
乙烷乙烯乙炔的碳氢键键长乙烷、乙烯和乙炔是最简单的烷烃、烯烃和炔烃，它们在化学和生物学领域都有着广泛的应用。
烷烃、烯烃和炔烃的分子结构不同，其碳氢键键长也有很大差别。
本文将分别介绍乙烷、乙烯和乙炔的碳氢键键长。
一、乙烷的碳氢键键长乙烷是最简单的烷烃，分子式为C2H6，其分子结构为直链式。
乙烷分子中共有6个碳氢键，它们的键长相同。
乙烷的碳氢键键长为1.09埃（1埃=10^-10米），这个值是根据实验测得的。
乙烷的碳氢键键长是由其分子结构决定的。
乙烷分子的碳原子上连接着两个氢原子，这两个氢原子与碳原子的距离相等，因此它们的碳氢键键长也相等。
乙烷分子中的碳氢键是单键，其键长略长于碳碳单键，但略短于碳碳双键。
二、乙烯的碳氢键键长乙烯是最简单的烯烃，分子式为C2H4，其分子结构为双键式。
乙烯分子中共有4个碳氢键，其中两个碳氢键在双键上，称为顺式碳氢键，另外两个碳氢键在双键两侧，称为反式碳氢键。
顺式碳氢键和反式碳氢键的键长不同。
乙烯的顺式碳氢键键长为1.08埃，比乙烷的碳氢键键长略短。
这是因为两个碳原子在双键上比单键上更接近，导致碳氢键更紧密。
乙烯的反式碳氢键键长为1.20埃，比顺式碳氢键长很多。
这是因为反式碳氢键位于双键两侧，与双键的拉力相互作用，导致键长变长。
三、乙炔的碳氢键键长乙炔是最简单的炔烃，分子式为C2H2，其分子结构为三键式。
乙炔分子中共有2个碳氢键，它们都在三键上，称为端碳氢键。
乙炔的端碳氢键键长比乙烯的顺式碳氢键键长更短，为1.06埃。
乙炔的端碳氢键键长比乙烯的顺式碳氢键键长更短，是因为三键比双键更紧密，碳氢键更接近。
乙炔的端碳氢键键长比乙烷的碳氢键键长也更短，是因为三键比单键更紧密，碳氢键更紧密。
综上所述，乙烷、乙烯和乙炔的碳氢键键长有很大差别，这是由它们的分子结构所决定的。
了解这些键长的差别可以帮助我们更好地理解和预测这些分子的化学性质和反应。
第六章 碳氢键的化学
第六章碳氢键的化学烷烃分子由C-C和C-H两种σ键连接而成，这两种共价键的平均键能相当高，分别为347.3 kJ/mol和414.2 kJ/mol，因此具有很高的热稳定性和化学稳定性。
烷烃分子在一般条件下不易分解，只有在高温下才会C-C σ 键的均裂，这种过程称为高温裂解。
高温裂解反应是炼油工业的基本反应，可以将原油中碳链较长的烷烃裂解成日常生活中更需要的汽油组分（C6~C9）。
裂解一般在5 MPa及500~600 o C温度下进行。
在室温下，烷烃与许多化学试剂，包括强酸、强碱以及强氧化剂，都不会发生化学反应。
因此，一些低沸点的饱和烷烃，如石油醚和正己烷等，常可以作为溶剂使用，而沸点较高的饱和烷烃则可以作为润滑剂使用。
饱和烷烃只有在光照或催化剂存在下，才能发生一些化学反应。
尽管烷烃分子内的C-H键相当稳定，一般不易发生化学反应。
但C-H键一旦与其它杂原子或不饱和键相连接时，由于受到这些基团的电子效应的影响，其热稳定性和化学性质都将发生显著地变化。
例如，醚类化合物的α-氢易发生自氧化反应，烯丙位和苄位的氢原子易发生自由基取代反应，羰基化合物的α-氢因具有较强的酸性，易与碱发生质子交换反应等。
另一方面，碳原子的杂化轨道性质对碳氢键的性质也有很显著的影响。
与p轨道相比较，s轨道上的电子更接近原子核。
一个杂化轨道的s成分愈多，则此杂化轨道上的电子也愈靠近原子核。
实际上，乙炔的C-H键的键长（0.106 nm）比乙烯和乙烷的C-H键的键长（分别为0.108 nm 和0.110 nm）要短一些。
由于sp杂化轨道较靠近碳原子核，sp杂化的碳原子表现出较强的电负性。
因此，碳原子以sp杂化轨道参与组成的C—H共价键的电子云更偏向碳原子核一边，使得乙炔比乙烯具有更强的酸性。
为了清楚地了解碳氢键的化学性质以及不同基团的影响规律，本章将分别介绍不同结构类型的碳氢键的化学反应行为。
6.1 与烷基相连的碳氢键由于碳原子与氢原子的电负性十分接近（分别为2.2和2.1），饱和碳氢化合物的C-H键的极性很小，这些氢原子显示出很弱的酸性，一般不易与碱发生酸碱反应。
第六章 有机反应活性中间体
RC
CR'
RX + R'2CuLi
R-R' + R'Cu + LiX
23
（3）羧基化和脱羧反应
羧化:
O O
RMgI+ O
C
O
H
OMgI
R
R
OH
O
O
CH3Li + O C O
物质量的比 1 : 1
H
OLi
H3C
R
OH
脱羧:
CH3COONa
-CO2 NaOH 400℃
CH3 + CO2 H+ CH4
当羧基的邻位 有拉电子基时, 可以在较低温 度下脱羧.
稳定的 自由基
O
( iii) 键的离解能 自由基是由共价键均裂产生的, 键 的离解能越大, 产生的自由基越不稳定,容易二聚生 成原来化合物。键的裂解能小的键如含有-O-O-, C-N=N-C 等弱键的化合物, 所产生的自由基比较 稳定。
30
常见自由基按稳定性排序:
(C6H5)3C > (C6H5)2CH > C6H5CH2 > CH2=C H CH2 > (CH3)3C > CH3 CHCH2CH3 >
- OH -
+ N2
（5）质子或其他带正电的原子团与不饱和键加成。
+ R+ (CH 3)3C=CH 2 + H+
CH 3
R (CH 3)3C+-CH 3 CH3CH-CH 2CH3
13
+ H+
6. 碳正离子的反应
1. 与带有电子的亲核体结合：取代反应（SN1） R+ + Nu- RNu
乙烯中碳和氢的成键轨道
乙烯中碳和氢的成键轨道乙烯是一种有机化合物，由两个碳原子和四个氢原子组成。
它是一种无色气体，具有特殊的化学性质和重要的应用价值。
乙烯中碳和氢的成键轨道是乙烯分子中碳原子与氢原子之间形成化学键的轨道。
本文将从乙烯分子结构、碳和氢原子成键特点、分子轨道理论等方面对乙烯中碳和氢的成键轨道进行深入探讨。
第一章乙烯分子结构及其物理性质1.1乙烯的物理性质乙烯（C2H4）是一种无色、无臭的气体，具有较高的化学活性。
在标准条件下，乙烯的摩尔体积为24.5 L/mol，摩尔质量为28.05g/mol。
本章节将详细介绍乙烯的物理性质，包括密度、熔点、沸点等。
1.2乙烯分子结构模型乙烯分子由两个碳原子和四个氢原子组成。
碳原子之间以双键相连，氢原子与碳原子以单键相连。
根据碳原子的杂化方式，乙烯分子的结构模型可以分为sp2和sp3两种。
1.3乙烯分子中碳原子与氢原子的相对位置在乙烯分子中，两个碳原子之间的距离约为1.34 Å，碳氢键的长度约为1.09 Å。
碳原子与氢原子的相对位置对乙烯的物理性质和化学反应活性具有重要影响。
1.4乙烯分子的空间构型与键角乙烯分子的空间构型为平面三角形，三个原子（两个碳原子和一个氢原子）在平面上呈120°排列。
碳氢键与碳碳双键之间的键角约为180°。
第二章碳与氢之间成键特点2.1炭-碳单键形成机制炭-碳单键的形成主要通过碳原子间的σ键形成。
在乙烯分子中，碳原子通过sp2杂化形成σ键，两个碳原子之间的距离约为1.34 Å。
2.2炭-碳双键形成机制炭-碳双键的形成是通过一个碳原子上的π电子与另一个碳原子上的空π轨道相互作用形成的。
在乙烯分子中，碳原子通过sp2杂化形成π键，两个碳原子之间的距离约为1.34 Å。
2.3炭-氢单键形成机制炭-氢单键的形成是通过碳原子上的σ轨道与氢原子上的电子相互作用形成的。
在乙烯分子中，碳原子通过sp3杂化形成σ键，碳氢键的长度约为1.09 Å。
碳碳键与碳氢键键能比较
碳碳键与碳氢键键能比较全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：碳碳键和碳氢键是有机化合物中最基本的键之一，它们在分子结构和性质上均起着至关重要的作用。
在有机化学中，碳碳键和碳氢键的存在形式和特性有着显著的差异，在本文中，我们将分析和比较这两种键的性质和应用。
碳碳键是由两个碳原子通过共价键连接在一起的化学键，是有机分子中最为常见和基本的键之一。
碳碳键的键能通常较高，较为稳定，因此碳碳键的键长也较短，一般在1.5 Å到1.6 Å之间。
碳碳键通常具有空间构型的限制，导致分子的结构和构象存在一定的限制性。
碳碳键的极性取决于相连碳原子之间的电负性差异，当相连碳原子电负性相当时，碳碳键通常为非极性键。
在化学反应中，碳碳键和碳氢键的重要性不言而喻。
碳碳键通常较为稳定，不易发生断裂或破坏，因此在许多有机反应中，碳碳键往往保持不变。
而碳氢键则常常被攻击或替换，因为碳氢键的键能较低，相对较容易发生断裂或变化。
在有机合成和有机反应中，碳碳键和碳氢键起着不同的作用和重要性。
碳碳键和碳氢键在有机分子的结构和性质中也有着明显的差异。
碳碳键的存在通常会增加分子的稳定性和刚性，使得分子更为紧凑和稳定。
而碳氢键的存在则增加了分子的活性和反应性，促进了分子的化学反应和功能。
在设计和合成有机分子时，了解和控制碳碳键和碳氢键的分布和性质至关重要。
碳碳键和碳氢键在有机化学中有着不可替代的作用和重要性。
碳碳键通常较为稳定和限制性，碳氢键则较为活性和自由性。
在化学反应和有机分子设计中，碳碳键和碳氢键的区别和特性能够影响分子的结构和性质，进而影响其在生物、材料和药物等领域的应用。
对碳碳键和碳氢键的理解和掌握至关重要，有助于深入理解有机化合物的结构和性质。
【文章已超过2000字，希望对您有所帮助】。
第二篇示例：碳碳键与碳氢键都是有机化合物中常见的键，它们在分子结构和性质上有着不同的特点。
在化学反应中，碳碳键和碳氢键的断裂和形成对于化合物的稳定性和反应性起着至关重要的作用。
碳氢键的化学
O2, 120oC RCH2CH2R' Mn盐, 1.5-3 MPa
OH O2 Fe 系催化剂 O CO2H CO2H
RCOOH 三.卤代反应 CH4 + C12 光照 CH3C1 + HC1 CH4过量 C12过量 CH4+C12 CH3C1+CH2C12+CHC13+CC14
卤素的相对反应活性顺序 F2＞X2＞Br2＞I2 CH3CH2CH3 C12光 CH3CHClCH3+CH3CH2CH2Cl 25℃ 57％ 43％
几何角 60°
为了满足几何构型正常的 109.5°夹角被压缩
角张力:力图恢复正常角的作用力。 几何角 90°
存在角张力而且角张力：
＞
角张力使
不稳定易开环
• 现代共价键概念认为： sp3-sp3重叠成σ键，两原子轨道都应在轨道伸展方向 的指向上，重叠最有效。 C-C-C夹角应为109.5°。 但 、 做不到成键时原子面对面, 因而重 叠较少,键也就弱。 H C H H C H • 轨道沿弯曲方向重叠， C-C弯键，重叠少。成键 电子云在两核直线外, 易 受亲核试剂进攻, 表现出 一定烯烃性质。
碳氢键和碳氟键键长
碳氢键和碳氟键键长
碳氢键和碳氟键是常见的化学键，在有机化学中广泛应用。
它们的键长是指两个原子之间的距离，通常以埃为单位。
碳氢键的键长为约1.09埃，而碳氟键的键长则为约1.35埃。
这表明碳氟键比碳氢键更紧密，更强。
这是因为氟原子的电负性更高，能够吸引更多的电子并产生更强的化学键。
此外，由于碳氟键的键长较长，因此化合物通常更稳定，更难分解。
这使得碳氟键在许多化学和生物应用中非常有用，例如药物和材料科学中的设计和合成。
- 1 -。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第六章碳氢键的化学烷烃分子由C-C和C-H两种σ键连接而成，这两种共价键的平均键能相当高，分别为347.3 kJ/mol和414.2 kJ/mol，因此具有很高的热稳定性和化学稳定性。
烷烃分子在一般条件下不易分解，只有在高温下才会C-C σ 键的均裂，这种过程称为高温裂解。
高温裂解反应是炼油工业的基本反应，可以将原油中碳链较长的烷烃裂解成日常生活中更需要的汽油组分（C6~C9）。
裂解一般在5 MPa及500~600 o C温度下进行。
在室温下，烷烃与许多化学试剂，包括强酸、强碱以及强氧化剂，都不会发生化学反应。
因此，一些低沸点的饱和烷烃，如石油醚和正己烷等，常可以作为溶剂使用，而沸点较高的饱和烷烃则可以作为润滑剂使用。
饱和烷烃只有在光照或催化剂存在下，才能发生一些化学反应。
尽管烷烃分子内的C-H键相当稳定，一般不易发生化学反应。
但C-H键一旦与其它杂原子或不饱和键相连接时，由于受到这些基团的电子效应的影响，其热稳定性和化学性质都将发生显著地变化。
例如，醚类化合物的α-氢易发生自氧化反应，烯丙位和苄位的氢原子易发生自由基取代反应，羰基化合物的α-氢因具有较强的酸性，易与碱发生质子交换反应等。
另一方面，碳原子的杂化轨道性质对碳氢键的性质也有很显著的影响。
与p轨道相比较，s轨道上的电子更接近原子核。
一个杂化轨道的s成分愈多，则此杂化轨道上的电子也愈靠近原子核。
实际上，乙炔的C-H键的键长（0.106 nm）比乙烯和乙烷的C-H键的键长（分别为0.108 nm 和0.110 nm）要短一些。
由于sp杂化轨道较靠近碳原子核，sp杂化的碳原子表现出较强的电负性。
因此，碳原子以sp杂化轨道参与组成的C—H共价键的电子云更偏向碳原子核一边，使得乙炔比乙烯具有更强的酸性。
为了清楚地了解碳氢键的化学性质以及不同基团的影响规律，本章将分别介绍不同结构类型的碳氢键的化学反应行为。
6.1 与烷基相连的碳氢键由于碳原子与氢原子的电负性十分接近（分别为2.2和2.1），饱和碳氢化合物的C-H键的极性很小，这些氢原子显示出很弱的酸性，一般不易与碱发生酸碱反应。
6.1.1 卤代反应烷烃与氯气在光照或高温下可以迅速反应，导致其分子中的氢原子被氯原子所取代。
这种氢原子被卤素取代的反应叫做卤代反应（halogenation）。
工业上已经利用甲烷的氯代反应来生产甲烷的各种氯代产物。
甲烷与氯气虽然在黑暗中不发生反应，但在强日光照射下会产生猛烈的放热反应，甚至发生爆炸，生成氯化氢和碳。
在漫射光或热引发下，甲烷与氯气则可以可控的氯代反应，形成氯甲烷和氯化氢。
CH4 + Cl2CH3Cl + HCl氯甲烷在反应过程中能进一步发生氯代反应，生成二氯甲烷、三氯甲烷（氯仿）和四氯化碳。
CH3Cl + Cl2CH2Cl2 + CHCl3 + CCl4 + HCl混合产物中这四种氯代烷烃的组成在很大程度上受到反应条件以及起始原料的摩尔配比的影响。
使用过量的氯气会导致多氯代烃的比例上升。
甲烷的氯代反应被认为是一种由自由基引发的反应。
首先，氯气分子在光照或加热下吸收能量后发生裂解，形成氯原子。
Cl 22Cl .这种组成共价键的原子各带一个电子的裂解方式，称为均裂。
由均裂产生的含一个未成对电子的原子或原子团，称为自由基或游离基。
氯自由基非常活泼，具有强烈地获取一个电子形成八隅体电子层结构的倾向。
因此，它一经产生，在与甲烷分子碰撞过程中，会夺取甲烷分子中的一个氢原子，形成氯化氢和另一个新的自由基，即甲基自由基。
CH 4 + Cl CH 3 + HCl ..甲基自由基比氯原子更加活泼，在与氯气分子碰撞时，易夺取一个氯原子形成氯甲烷和新的氯原子。
CH 3Cl + Cl CH 3 + Cl 2..新的氯原子又可以重复进行攫氢反应，新产生的甲基自由基也可以重复发生攫氯反应。
像这种每一步基元反应都产生一个新的自由基，因而一经引发，反应就可以不断重复进行下去的反应过程，称为链式反应。
由自由基引发产生的链式反应，又称为自由基链式反应（Radical Chain Reaction ）。
链式反应一般由链的引发(Initiation)、增长(Propagation)和终止(Termination)三个阶段所组成。
在甲烷的氯代反应中，氯原子的产生过程属于链的引发阶段，氯原子的攫氢反应和甲基自由基的攫氯反应属于链的增长或传递阶段。
一旦反应体系中起始原料被大量消耗后，自由基之间的碰撞几率就会增加，两个自由基间的碰撞会形成新的共价分子，这种过程称为自由基的偶合反应(Coupling reaction)。
例如，氯原子与甲基自由基自身和相互间的偶合反应可导致氯气分子、氯甲烷或乙烷的生成。
CH 3 + Cl CH 3Cl CH 3 + CH 3CH 3-CH 3Cl + Cl Cl 2......这种自由基的偶合反应会很快消耗掉反应体系中的自由基，使链式反应无法继续，进入终止阶段。
与甲烷类似，其他碳氢化合物与氯气也可以发生类似的自由基链式反应。
由于伯、仲、叔碳相对应的碳氢键的离解能不同，这些氢原子在反应时会显示出不同的反应活性。
例如，丙烷的氯代反应可以生成两种单氯代丙烷。
尽管丙烷分子内伯氢与仲氢的数目之比为3：1，相应的取代产物摩尔比却为43：57。
CH 3CH 2CH 3 + Cl 2CCl 4, 25oCCH 3CH 2CH 2Cl + CH 3CHClCH 343%57%与此类似，异丁烷的氯代反应也可以生成两种单氯代产物。
异丁烷分子中伯氢与叔氢的数目之比为9：1，单氯代产物的摩尔比却为64：36。
H 3CCCH 3CH 3+ Cl 2H 3CC 3CH 2Cl H 3CC 3CH 3+HHCl64 %36 %为了更确切地比较伯、仲、叔三种氢的相对反应活性，可以假设伯氢原子的活性为1，仲氢原子和叔氢原子的相对活性分别为x1和x2：2x1/6=57/43 x1=3.98; x2/9=36/64 x2 =5.06键离解能（kJ/mol ） 相对活性 伯氢 CH 3CH 2CH 2-H 410 1 仲氢 (CH 3)2CH-H 395 4 叔氢 (CH 3)3C-H 380 5由此可见，烷烃中氢原子的反应活性大小顺序是：叔氢〉仲氢〉伯氢。
烃类化合物与氟气会发生爆炸性放热反应，反应很难控制。
而与碘基本上不发生反应。
在光、热和自由基引发剂的作用下，烃类化合物也可以与溴发生较缓慢的溴代反应。
溴的反应活性比氯低，因而在与不同类型的氢原子发生取代反应时，显示出更高的位置选择性。
因此，溴代反应在有机合成中有更多的应用。
例如，异丁烷与溴反应时，几乎只发生了叔氢的取代反应，形成占绝对优势的溴代叔丁烷。
(CH 3)3CH + Br 2127 C(CH 3)3CBr + (CH 3)2CHCH 2Br >99 %<1 %6.1.2 热裂反应烷烃分子中的碳氢键与碳碳键在高温及无氧条件下下会发生均裂反应，这一反应称为热裂反应。
例如：CH 3CHCH 2HH (a)(b)CH 3CH=CH 2 + H 2CH 4 + CH 2=CH 2 催化裂化是在热裂化工艺上发展起来的，是提高原油加工深度，生产优质汽油、柴油最重要的工艺操作。
原料油主要是原油蒸馏或其他炼油装置的350 ～540℃馏分的重质油，催化裂化工艺由三部分组成：原料油催化裂化、催化剂再生、产物分离。
催化裂化所得的产物经分馏后可得到气体、汽油、柴油和重质馏分油。
有部分油返回反应器继续加工称为回炼油。
6.1.3 氧化反应通常情况下，绝大多数烷烃与氧气不发生反应。
如果点火引发，烷烃可以燃烧生成二氧化碳和水，同时放出大量的热，是一种优良的燃料。
C n H 2n+2 +O 2n CO 2 + (n+1) H 2O + 热量Q 燃烧C 6H 146 CO 2 +7 H 2O + 4138 KJ/mol3n+12912O 2+烷烃分子中C-H 键的氧化较难进行。
目前，已经知道一些有机酸锰盐或钴盐可以催化饱和脂肪烃的氧化反应，分子氧或空气中的氧气作为氧化剂。
例如，长链烷烃在锰盐催化下，可以被氧气氧化，形成高级脂肪酸，其中C10~C20的脂肪酸可以代替天然油脂制取肥皂。
RCH 2CH 2R'O , 120o C Mn 盐, 1.5-3 MPaRCOOH + R'COOH从上个世纪80年代起，发达国家就开始投入大量人力物力从事碳氢化合物的选择性氧化这方面的研究，但目前仍是全球许多化学家面临的具有挑战性的难题。
不过，近年来有关这方面的研究已取得一定的进展。
在特定过渡金属催化剂作用下，控制一定的反应条件，也能使烷烃进行选择性氧化，这一过程可用于工业上生产含氧衍生物的化工原料。
例如，环己烷的液相氧化反应可以用于合成环己酮以及己二酸。
一些过渡金属盐，如铁、钴或锰盐的存在可以明显加速烃类化合物的氧化反应过程。
在这些液相氧化反应中，氧化一般被认为是按自由基反应历程进行的。
2Fe 系催化剂OHOCO 2HCO 2H此外，异丁烷与氧气在溴的存在下共热,会形成应用较广的叔丁基过氧化氢,反应是通过自由基历程进行的。
6.1.4 酶促氧化反应尽管烷烃的选择性催化氧化在实验室中较难实现，目前已发现在甲烷单加氧酶的催化下，甲烷可以高选择性地氧化成甲醇。
对于某些特定的烃类化合物，用化学氧化剂很难进行的选择性氧化，利用生物氧化的方法，则可以得到高区域选择性和立体选择性的氧化产物。
例如在药物分子可的松的合成中，孕酮11位碳氢建在微生物催化下易发生高区域选择性羟基化反应，在黑根霉菌（rhizopus nigrieans ）作用下可得到11-α-羟基化合物，而在布氏小克银汉菌（cunnighamilla blakesloaus ）作用下则得到11-β-羟基化合物。
孕酮rhizopusnigrieansOOHO11-a-羟基孕酮11-b-羟基孕酮光学活性的 -羟基异丁酸是一些维生素、香料和抗生素的合成原料，目前已经可以通过微生物催化的异丁酸的不对称羟化反应来制备，其中假丝酵母属（candida）微生物具有良好的催化性能。
COOH candidaO2COOHHOCOOHH2O恶臭假单胞菌（pseudomonas）在室温下可以催化2-乙基苯甲酸的生物氧化，得到高光学纯度的内酯化合物。
COOH pseudomonasOOCH3另外，目前已经发现，在地层浅处存在一种以石油这种烃类化合物为食物的细菌。
这种细菌对烃类化合物具有很好的氧化能力，故被称为烃氧化菌。
迄今，烃氧化菌的氧化机理尚不清楚。
由此可见，虽然烃类化合物很难被通常的化学氧化剂进行选择性氧化，但是自然界确实存在一些能在温和条件下氧化碳氢化合物的微生物。
6.2 与杂原子相连的碳氢键杂原子的存在对C-H键的化学性质有较大的影响。