烷烃的比重都小于1,随着分子量的增加,最后接近于0.8左右。 4、溶解性
烷烃几乎不溶于水,而溶于CCI4、乙醚等有机溶剂。
2.5 烷烃的化学性质
1、氧化反应
不与一般强氧化剂(KMnO4,O3)反应。
氧化:是指在分子中加入氧或从分子中去掉氢的反应 烷烃氧化有: 完全氧化(燃烧),放出大量热。 催化氧化,如合成脂肪酸。
2、异构化反应
由一个化合物转变为其异构体的反应叫异构化反应。
异构化反应使烷烃的支化度提高,稳定性增加。此反应经常用于提高汽油的品质(即辛烷值)。
3、裂化反应
使烷烃分子发生裂解的过程叫裂化,可分为: 热 裂 化 5MPa,500-600℃,产物为轻油。
催化裂化 常压,450-500℃,产物为优质轻油、乙烯、丙烯、丁烯等,视催化剂而定。
烷基自由基的稳定性
自由基的稳定性:叔 > 仲 > 伯 > 甲基
可见H的活泼性为:
烯丙基氢 > 叔氢 > 仲氢 > 伯氢
4、取代反应(卤代反应)
烷烃中的H被其它元素取代的反应叫取代反应。被卤素取代的反应叫卤代(chlorination)反应,被Cl取代的反应叫氯代(化)反应。
(1)甲烷的氯代反应 (2)其它烷烃的氯代反应
伯、仲、叔氢的活性比为:1 : 4 : 5
由此反应进一步说明H的活泼性为:叔氢>仲氢>伯氢 自由基的稳定性次序为:
(CH3)3C? > (CH3)2CH? > CH3CH2? > CH3?
(3)烷烃的氟代、溴代、碘代
影响反应的主要因素:X-X(卤素)的键能越小,键越易断裂,越易反应。
X的半径越小,越容易上去,越易反应。 X-X的键能顺序: Cl2 > Br2 > F2 > I2 X的共价半径顺序:I > Br > Cl> F
反应活性为: F2爆炸> Cl2> Br2> I2不反应
2.6 烷烃卤代反应历程
(一)反应机理(reaction mechanism)
反应机理是:自由基链反应(free radical chain reaction),反应经过链引发(chain initiation step)、链增长(chain propagation step)、链终止(chain termination step)三个阶段。
(二)卤代反应的选择性
溴原子取代烷烃分子中活性较大的氢原子比取代活性小的容易,溴有较大的选择性。即溴的活性比氯的小,选择性却比氯大。 卤原子的选择性: I > Br > Cl > F
(三)一般烷烃的卤代反应历程
第三章 烯 烃
3.1、烯烃的异构和命名 3.2、烯烃的结构 3.3、烯烃的来源和制法 3.4、烯烃的物理性质 3.5、烯烃的化学性质
3.1、烯烃的异构和命名
1、烯烃的异构 碳链异构 构造异构 烯烃异构 官能团位置异构 构型异构(顺反异构)
2、烯烃的命名
(1)烯烃的命名一般不要求反映顺反异构,其命名与烷烃类似,但要注意
以下几点:
1)主链必须是含有双键的最长碳链。 2)编号必须从最靠近双键的一端开始。
3)双键在第一个碳原子时,其位次可以省去不写。
(2)如果烯烃的命名要求反映顺反异构时,则要在上述名称前加顺、反(或
Z、E)命名。
1)若a=b 或 c=d 则无顺反异构 2)习惯命名
a=c或b=d 则为顺式,命名时前面加顺- a=d或b=c 则为反式,命名时前面加反- 3)系统命名
当 a>b, c>d时,命名时前面加(Z)- a>b, c 1)根据与碳直接相连原子的原子序数将原子按大小次序排列,同位素按原子量大小排列。如: H 2)对于基团比较大小时,先比较与中心C直接相连的原子,如果无法确定 大小,则比较第二个原子,这样依次比较,直到分出大小为止。 3.2、烯烃的结构 1、烯烃的结构(以乙烯为例) 碳以Sp2杂化 (1)4个H和2个C在同一平面,由于π电子云的影响,使键角偏离了120o。 (2)双键是由一个σ键和π键组成,因而: 1)π键键能较小,为263KJ/mol,而σ键347KJ/mol。 2)π键电子云在平面的上下两侧,距核较远,受原子核的束缚较小,所以π电子云具有较大的流动性,易受外界电场的影响而极化。 因而双键易受亲电试剂的进攻,发生亲电加成反应。 2、烯烃的相对稳定性 双键两端的烷基较多者较稳定,且反式比顺式稳定。 3.3、烯烃的来源和制法 1、工业来源与制法——烷烃裂解 2、实验室制备 1)醇脱水 形成的烯烃双键两端支链较多者占优势,即服从查依采夫规则。 2)卤代烃脱卤化氢 3.4、烯烃的物理性质 1、常温常压下,烯烃的沸点、熔点与烷烃相似。 2、末端烯烃(α-烯烃)的沸点比双键在碳链中间的低。 3、顺式异构体的沸点比反式的高,而熔点比反式的低。 3.5、烯烃的化学性质 (一)催化加氢 1)反应是在催化剂表面上进行的,H2和烯烃在催化剂表面吸附。 2)常用的催化剂是ⅧB族的Ni、Pd、Pt等,为增加这些金属的比表面积,需要特殊制备。 如:Pd ,5%Pd-C ( Pt, 5%Pt-C) Ni 雷内镍(兰尼镍、来尼镍、骨架镍 3)催化加氢是顺式加氢。 4)催化加氢可以定量测定双键的含量。 烯烃的相对活性: 乙烯 > 一取代乙烯 > 二取代乙烯 > 三取代乙烯 > 四取代乙烯 (二)亲电加成 1、亲电加成反应和亲电试剂 带有完全或部分正电荷的分子或基团,叫亲电试剂,如: (1)常见的亲电试剂 H-X (X=Cl、Br、I) H-OH H-OSO3H X-OH (X=Cl、Br) X-X (X=Cl、Br) (2)亲电加成反应 1)反应是分两步进行的,亲电试剂先上去形成正碳离子中间体,然后与负离子结合形成产物。 2)凡是有利于A+形成的试剂都可作为此反应的催化剂。 正碳离子的结构:含六个电子、带正电荷的碳氢基团。带正电荷的碳sp2 杂化;平面型结构;键角120o 。 2、马尔科夫尼科夫规律 Markovnikov规则:不对称烯烃与氯化氢进行亲电加成时,氢原子主要加