最新中南大学烷烃和环烷烃概要课件ppt.ppt

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1、中南大学烷烃和环烷烃2014概要一、烷烃甲烷分子的形成：∵CH4中的4个杂化轨道为四面体构型(sp3杂化)∴H原子只能从四面体的四个顶点进行重叠(因为顶点方向电子云密度最大),形成4个σsp3-s键。1、烷烃的结构乙烷、丙烷、丁烷中的碳原子也都采取sp3杂化：1、烷烃的结构原因：烷烃在结晶状态时，碳原子排列很有规律，碳链为锯齿形：分子间距离松散，分子间力小，晶格能低分子间距离紧凑，分子间力大，晶格能高① 总趋势是分子量↑，m.p↑。但两条熔点曲线，偶碳数者m.p高，奇碳数者m.p低。（二）熔点(

2、meltingpoint)烷烃的物理性质直链烷烃的熔点：烷烃的物理性质直链烷烃的熔点与碳原子数的关系图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。例如：烷烃的物理性质（三）相对密度(relativedensity)随分子量↑，烷烃的相对密度↑，最后接近于0.8(d≤0.8)原因:分子量↑，分子间力↑，分子间相对距离↓，。（四）溶解度(solubility)不溶于水，易溶于有机溶剂如CCl4

3、、(C2H5)2O、苯等。原因：“相似相溶”，烷烃是非极性化合物。（五）折射率(refractionindex)折射率反映了分子中电子被光极化的程度，折射率越大，表示分子被极化程度越大。正构烷烃中，随着碳链长度增加，折射率增大。烷烃的物理性质烷烃的化学性质烷烃和环烷烃分子中的C-C、C-H都是σ键，极性小，键能大，因而烷烃的化学性质稳定。室温下，烷烃不与强酸、强碱、强还原剂(Zn+HCl、Na+C2H5OH)、强氧化剂(KMnO4、K2Cr2O7)起反应或反应很慢。但高温、高压、光照或有催化剂存

4、在时，烷烃可发生一些化学反应。这些反应在石油化工占有重要的地位。（一）卤代反应(halogenationreaction)在光、热或催化剂的作用下，烷烃分子中的氢原子被卤原子取代，生成烃的卤化物和卤化氢。1.甲烷的卤代反应机理（reactionmechanism）：根据反应事实，对反应做出的详细描述和理论解释。研究反应机理的目的：认识反应的本质，掌握反应的规律，从而达到控制和利用反应的目的。反应机理是根据大量反应事实做出的理论推导，是一种假说。对某一个反应可能提出不同的机理，其中能够最恰当地说明

5、实验事实的，被认为是最可信的，而那些与实验事实不太相符的机理则需要进行修正或补充。因此，反应机理是在不断发展的。2、卤代反应的机理（一）卤代反应甲烷氯代反应：①加热或光照下，一经开始便可自动进行；②产物中有少量乙烷；③少量氧的存在会推迟反应的进行。以上实验事实，说明该反应是一自由基反应!自由基反应大多可被光照、高温、过氧化物所催化，一般在气相或非极性溶剂中进行。实验事实：（一）卤代反应烷烃的卤代反应机理：自由基的链反应(free-radicalchainreaction)，它的历程分三步进行：链

6、引发；链增长；链终止。（1）链的引发（chaininitiation）氯自由基链引发的特点：只产生自由基,不消耗自由基。甲烷氯代反应历程如下：（一）卤代反应（2）链的增长（chainpropagation）……链增长的特点：消耗一个自由基的同时产生另一个自由基。（一）卤代反应链终止特点：只消耗自由基而不再产生自由基。只有在大量甲烷存在时才能得到一氯甲烷为主的产物。当CH3Cl达到一定浓度时，·Cl可与之反应，生成CH2Cl2，进而有CHCl3、CCl4生成。（３）链的终止(ChainTermin

7、ation)（一）卤代反应过渡态(transitionstate,Ts)：旧键已削弱新键开始形成的状态。过渡态理论认为：化学反应从反应物转变成产物，是一个连续不断的过程，必须经历一个过渡态，过渡态的结构介于反应物与产物之间。Ts3、卤代反应的能量分析（一）卤代反应从反应物到过渡态，体系能量不断升高，过渡态时能量达到最高值，以后体系的能量迅速降低。反应物与过渡态的能量之差称活化能（Ea）。（一）卤代反应速度决定步骤：链增长的第一步（一）卤代反应（二）卤代反应取向，烷基反应活性相对活性比为：2H﹕

8、1H57/2﹕43/6≈4﹕1相对活性比为：3H﹕1H=36/1﹕64/9≈5﹕1多种烷烃氯代的实验结果表明：不同类型氢原子的相对活性与烷烃的结构基本无关，活性之比约为：5﹕4﹕1。即各级氢的反应活性顺序为：3H＞2H＞1H。各种氢的取代活性对应着各种碳所生成的自由基稳定性，次序为：3°>2°>1°>·CH3（二）卤代反应取向，烷基自基的稳定性自由基的构型和稳定性：各级自由基的相对稳定性次序为：(CH3)3C·＞(CH3)2CH·＞CH3CH2·＞CH3·越稳定的自由基越容易形成（