竞赛资料---烃类化学

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1、烃类化学有机反应的基本类型  化合物分子之间发生化学反应，必然包含着这些分子中某些化学键的断裂和新的化学键的形成，有机反应中，根据化学键形成方式的不同可以分为三种类型：（1）自由基反应(Freeradicalreaction)（2）离子反应(Ionicreaction)（3）协同反应(Concertedreaction)。有机化合物绝大多数是共价化合物，以碳与其他非碳原子Y间共价键的断裂为例，共价键的断裂方式有两种：一种叫均裂，也就是一个共价键断裂时，组成该键的一对电子由键合的两个原子各留一个：另一种断裂方式是，成键的一对电子保留在一个原子上，这叫异裂：           断裂的方式

2、决定于分子结构和反应条件。  均裂产生的带单电子的原子或基团叫游离基（或自由基），按均裂方式进行的反应叫游离基反应。一般游离基反应多在高温或光照或过氧化物存在的条件下进行。  异裂反应产生的则是正、负离子，按异裂方式进行的反应叫离子型反应。它一般是在酸或碱的催化下，或在极性介质中，有机分子通过共价键的异裂形成一个离子型的活性中间体而完成。  离子型反应根据反应试剂的类型不同，又可分为亲电反应(electrophilicreaction)和亲核反应(nucleophilicreaction)两类：  亲电反应：反应试剂很需要电子或“亲近”电子，容易与被反应的化合物中能提供电子的部位发生反

3、应，例如：46--  亲核反应：试剂能提供电子，容易与底物中较电正性的部位发生反应，例如：                 协同反应不同于上述两类反应，在反应过程中不生成游离基或离子型活性中间体，其特点是，反应过程中键的断裂与生成是同时发生的。l协同反应往往有一个环状过渡态，不存在中间步骤。nu环状过渡态二、烷烃（一）烷烃的组成和结构烷烃的通式为CnH2n+2，其分子中各元素原子间均以单键即σ–键相结合，其中的碳原子均为sp3杂化形式。由于单键可以旋转，所以烷烃的异构有碳架异构和构象异构（见第16讲立体化学）。（二）烷烃的物理性质烷烃随着碳原子数增加，其熔点、沸点均呈上升趋势，常温下甲

4、烷至丁烷为气体，戊烷至十六烷为液体，十七以上者为固体，但同碳数的异构烷烃，其溶沸点往往也有很大区别。例如：含五个碳原子的开链烷烃的三个异构体戊烷，2–甲基丁烷和新戊烷，其沸点分别为36.1℃、25℃、9℃，其熔点分别为–130℃、–160℃、–17℃。（三）烷烃的化学性质烷烃从结构上看，没有官能团存在，因而在一般条件下它是很稳定的。只有在特殊条件下，例如光照和强热情况下，烷烃才能发生变化。这些变化包括碳链上的氢原子被取代，碳–碳键断裂，氧化或燃烧。烷烃的化学反应：1、取代反应hυCH4+Cl2CH3Cl+HClhυCH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl46--hυhυCH2Cl2+Cl

5、2CHCl3+HClCHCl3+Cl2CCl4+HCl卤素反应的活性次序为：F2>Cl2>Br2>I2对于同一烷烃,不同级别的氢原子被取代的难易程度也不是相同的。大量的实验证明叔氢原子最容易被取代，伯氢原子最难被取代。卤代反应机理：实验证明，甲烷的卤代反应机理为游离基链反应，这种反应的特点是反应过程中形成一个活泼的原子或游离基。其反应过程如下：hυ（1）链引发：在光照或加热至250~400℃时，氯分子吸收光能而发生共价键的均裂，产生两个氯原子游离基，使反应引发。Cl22Cl•（2）链增长：氯原子游离基能量高，反应性能活泼。当它与体系中浓度很高的甲烷分子碰撞时，从甲烷分子中夺取一个氢原子

6、，结果生成了氯化氢分子和一个新的游离基——甲基游离基。Cl•+CH4HCl+CH3•甲基游离基与体系中的氯分子碰撞，生成一氯甲烷和氯原子游离基。CH3•+Cl2CH3Cl+Cl•反应一步又一步地传递下去，所以称为链反应。CH3Cl+Cl•CH2Cl•+HClCH2Cl•+Cl2CH2Cl2+Cl•（3）链终止：随着反应的进行，甲烷迅速消耗，游离基的浓度不断增加，游离基与游离基之间发生碰撞结合生成分子的机会就会增加。Cl•+Cl•Cl2CH3•+CH3•CH3CH3CH3•+Cl•CH3Cl所有的游离基反应通常都在气相或非极性溶剂中进行。游离基反应都有共同的特征，它们在反应过程中都经历以

7、上三个阶段：I.链的引发阶段（chaininitiation）II.链的增长阶段(chainpropagation)III.链的终止阶段(chaintermination)46--例：写出乙烷溴代生成溴乙烷的反应历程。 ①链引发：      Br:Br–—–→Br·+Br· ②链增长：      Br·+CH3CH3–—–→CH3CH2·+HBr      CH3CH2·+Br:Br–—–→CH3CH2Br+Br· ③链终止：      Br·