第十章 烃和卤代烃-课件

第十章烃和卤代烃概念辨析烃：卤代烃：仅含碳和氢两种元素的有机物烃分子中的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物链状烃环状烃烷烃C-C-C-C烯烃C=C-C-C炔烃C≡C-C-C脂环烃芳香烃脂肪烃烃自然界中存在的脂肪烃水果中的胡萝卜素二十七烷二十九烷十一烷和十三烷C10H16脂肪烃的物理性质沸点℃分子中碳原子数246810121416200100500-100分子中碳原子数相对密度2468101214160.60.40.20烷烃烷烃烯烃烯烃•脂肪烃的物理性质烷烃和烯烃的物理性质随着分子中碳原子数的递增，呈现规律性的变化，沸点逐渐，相对密度逐渐，常温下的存在状态，也由_______________。升高增大气态逐渐过渡到液态、固态一、烷烃1.结构特点C-C可旋转链状锯齿形以C为中心是四面体构型2.通式CnH2n+2(n≥1)烷烃的命名•1选主链•2给主链碳原子编号•3命名一、烷烃3.同系物C-C、链状、相差若干CH24.物理性质■熔沸点：随着C个数增加，熔沸点逐渐升高C个数相同，支链越多反而越低■状态：C1~C4气态；4以上为液态或固态，但新戊烷除外■密度：随着C个数增加，密度逐渐增加，但都比水小■水溶性：都难溶于水，但易溶于有机溶剂一、烷烃5.化学性质（1）通常状况下，它们很稳定，跟酸、碱不反应（2）燃烧氧化，但不能被KMnO4氧化（3）取代反应CH4+2O2CO2+2H2O燃烧现象：淡蓝色火焰烷烃的来源和重要的烷烃•烷烃的来源天然气石油煤的加工产物•重要的烷烃凡士林（软石蜡）固体石蜡液体石蜡二、烯烃1.结构特点含有C=C，不可旋转与C=C直接相连的四个原子一定在一平面上，所以乙烯为平面构型。丙烯模型CH2=CH2CH3-CH=CH2烯烃的命名•1选择含双键的最长碳链做主链•2离双键最近的一侧开始编号•3命名二、烯烃2.单烯烃通式CnH2n(n≥2)3.同系物4.物理性质含一个C=C、链状、相差若干CH2和烷烃一样5.化学性质（1）氧化反应①燃烧：火焰明亮，冒黑烟。②与酸性KMnO4的作用：使KMnO4溶液褪色区别烷烃和烯烃二、烯烃5.化学性质（2）加成反应(与H2、Br2、HX、H2O等)：CH3-CH=CH2+H2CH3CH2CH3催化剂CH2==CH2+Br2CH2BrCH2Br使溴水褪色——鉴别烯烃和烷烃CH2==CH2+H2OCH3CH2OH催化剂加压、加热CH3-CH=CH2+HClCH3CHClCH3+CH3CH2CH2Cl二、烯烃5.化学性质（3）加聚反应nCH2==CH2催化剂CH2CH2[]n聚乙烯二、烯烃6.二烯烃1）通式：两个双键在碳链中的不同位置：C—C=C=C—C①累积二烯烃（不稳定）C=C—C=C—C②共轭二烯烃C=C—C—C=C③孤立二烯烃2）类别：CnH2n-2(n≧4)二、烯烃6.二烯烃代表物：CH2＝CH－CH＝CH2CH2=C-CH=CH2CH32-甲基-1，3－丁二烯也可叫作：异戊二烯1，3－丁二烯知识回顾烷烃和烯烃的结构与性质烷烃烯烃通式结构特点代表物代表物的结构式和电子式代表物空间构型主要化学性质全部单键，饱和有碳碳双键，不饱和CnH2n+2CnH2nCH2﹦CH2CH4四面体平面构型燃烧氧化、取代氧化、加成、加聚三、烯烃的顺反异构1.定义：由于碳碳双键不能旋转而导致分子中原子或原子团在空间的排列方式不同所产生的异构现象，称为顺反异构1）具有碳碳双键2）双键两端的碳原子必须连接两个不同的原子或原子团.即a′b′，ab，且a=a′、b=b′至少有一个存在。2.形成条件：Ca'b'Cab三、烯烃的顺反异构3.规定：两个相同的原子或原子团排列在双键的同一侧的称为顺式结构。两个相同的原子或原子团排列在双键的两侧的称为反式结构。第三节炔烃三、炔烃分子里含有碳碳三键的一类脂肪烃称为炔烃。1.概念：2.炔烃的通式：CnH2n－2（n≥2）化学性质：能发生氧化反应，加成反应。3.炔烃的通性：物理性质：随着碳原子数的增多，沸点逐渐升高，液态时的密度逐渐增加C小于等于4时为气态炔烃的命名•1选择含三键的最长碳链做主链•2从离三键最近的一端开始编号•3命名1.乙炔的组成和结构：H—C≡C—H结构简式:CH≡CH或HC≡CH结构式:直线形，键角1800空间结构：分子式:C2H2乙炔2.乙炔的制备：■原理：CaC2+2H—OHHC≡CH↑+Ca(OH)2CH4C3H4实验中常用饱和食盐水代替水，目的：减缓电石与水的反应速率，得到平稳的乙炔气流（1）乙炔的物理性质：纯净的乙炔是无色无味的气体，密度比空气略小，微溶于水，易溶于有机溶剂（2）乙炔的化学性质：①氧化反应燃烧：2C2H2+5O24CO2+2H2O点燃现象：火焰明亮，伴有大量浓烟注意：点燃之前一定要验纯3.乙炔的性质：能使酸性高锰酸钾溶液褪色甲烷、乙烯、乙炔的燃烧淡蓝色火焰，火焰较明亮燃烧火焰明亮，带黑烟燃烧火焰很明亮，带浓烟（2）乙炔的化学性质：②加成反应（与X2、H2、HX、H2O等）HC≡CH+Br2→CHBr=CHBrCHBr=CHBr+Br2→CHBr2CHBr2△CH≡CH+HCl催化剂CH2=CHCl（制氯乙烯）△CH≡CH+H2OCH3CHO（制乙醛）第四节环烷烃一．环烷烃(cycloalkane)环烷烃的类型(单)环烷烃通式：CnH2n桥环烃（稠环）桥环烃螺环烃（与烯烃通式相同）以环为母体，名称用“环”（英文用“cyclo”）开头。环外基团作为环上的取代基普通环烷烃的命名CH3环丙烷环己烷甲基环丙烷12312341,3-二甲基环己烷1-甲基-4-异丙基环己烷取代基位置数字取最小二．环烷烃的性质每个CH2的燃烧(KJ/mol)每个CH2的燃烧热(KJ/mol)小环C3C4环丙烷697.1环丁烷686.1中环C8C11环辛烷663.8环壬烷664.6环癸烷663.6普通环C5C7环戊烷664.0环己烷658.6环庚烷662.4大环C12环十四烷658.6环十五烷659.0对比：开链烷烃每个CH2的燃烧热：658.6KJ/mol环烷烃的燃烧热数据环的大小与稳定性稳定性小环普通环中环环的大小与化学性质五元以上环烷烃链状烷烃性质相似H2/Pt催化加氢不反应Cl2/hvClHI不反应自由基取代反应小环环烷烃活泼，易开环!!!H2/Pt,50oCorNi,80oCCH2CH3H2/Pt,50oCorNi,80oCCH3CHCH2CH3CH3H2/Pt,120oCorNi,200oCCH3CH2CH2CH3CH3CH2CH3213231小环化合物的特殊性质——易开环加成小环化合物的催化加氢（打开一根C-C键）主要产物支链多较稳定小环化合物与卤素的反应Br2/r.t.CH2CH2CH2BrBrCl2/FeCl3CH2CH2CH2ClCl不反应（难开环）Br2/r.t.（离子型）加成反应自由基取代反应注意区分：Cl2/hvCl第五节芳香烃芳香烃：分子里含有一个或多个苯环的烃苯是一种无色有特殊气味的液体，密度比水小，不溶于水。苯的沸点是80.1℃，熔点是5.5℃，易挥发。一、苯的物理性质（苯有毒！！是常用的有机溶剂。）现代技术对苯分子结构的研究表明:苯分子是平面正六边形的结构，苯分子里的6个碳原子和6个氢原子都在同一平面上。键角键能(KJ/mol)键长(10-10m)C—C109o28’3481.54C==C120o6151.33苯中碳碳键120o约4941.40键参数的比较苯分子里不存在一般的碳碳双键，分子里的6个碳原子之间的键完全相同，是一种介于单键和双键之间的特殊(独特)的键。分子式：C6H6结构式结构简式CCCCCCHHHHHH二、苯的分子结构现象：明亮的火焰并伴有大量的黑烟2C6H6+15O212CO2+6H2O点燃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，即：不能被酸性高锰酸钾溶液氧化。三、苯的化学性质1、氧化反应①苯与溴的反应a、反应方程式：b、反应条件：无色液体，密度大于水是液溴不是溴水，真正的催化剂是FeBr32、取代反应+Br2FeBr+HBr↑实验制得的粗溴苯带棕色，为什么？硝基苯烃分子中的氢原子被－NO2所取代的反应叫做硝化反应硝基:－NO2(注意与NO2－区别）（２）苯与硝酸反应浓H2SO455℃~60℃－NO2+H2O+HO－NO2H＿＿＿＿＿＿*（３）磺化反应磺酸基中的硫原子和苯环直接相连（磺酸基：—SO3H）苯磺酸磺化反应的原理：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿磺酸基与苯环的连接方式：环己烷3、加成反应催化剂△+H2苯在一定的条件下能进行加成反应。跟氢气在镍的存在下加热可生成环己烷苯也能与Ｃl2发生加成反应1、概念：具有苯环（有且只有1个）结构，且在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物。只含有一个苯环，侧链为C-C单键的芳香烃2、通式：CnH2n-6(n≥6)3、简单的苯的同系物及其命名CH3|CH2CH3|CH3||CH3甲苯(C7H8)乙苯(C8H10)邻二甲苯间二甲苯对二甲苯4、苯的同系物的物理性质一般为无色液体，具有特殊气味、有毒、难溶于水，密度比水小，其中甲苯、二甲苯常用作有机溶剂多苯代脂烃：苯环通过脂肪烃连在一起联苯或多联苯：苯环之间通过碳碳单键直接相连稠环芳烃：苯环之间通过共用苯环的若干环边而形成—CH2——二苯甲烷(C13H12)联苯(C12H10)萘(C10H8)蒽(C14H10)2、取代反应FeBr3光注意：条件不同，产物不同+Br2CH3|+HBr+Br2CH3|+HBr甲苯能发生硝化反应2，4，6-三硝基甲苯简称三硝基甲苯，又叫TNT淡黄色晶体，不溶于水，是一种烈性炸药CH3||NO2CH3|NO2O2N+3HNO3+3H2O浓硫酸100℃—CH3（侧链）对苯环的影响：使苯环的邻、对位上的H更易取代。TNT炸药爆炸时的场景第六节卤代烃一、分类按烃基的结构CH3CH2XCH2=CHCH2XXCH2X不饱和卤代烃饱和卤代烃芳香卤代烃第一节卤代烃的分类和命名一卤代烃按卤素数目分类三卤代烃二卤代烃CH3CH2BrClCH2CH2Cl连二卤代烃CH2Br2偕二卤代烃CHF3氟仿CHCl3氯仿CHBr3溴仿CHI3碘仿按卤素连接的碳原子分类(CH3)2CHCH2ClCH3CH2CHCH3Br(CH3)3C-I一级卤代烷二级卤代烷三级卤代烷二、命名烃基为母体卤素做取代基（烷基在前，卤素在后）CH3CHCH2CHCH3CH3BrCCH3ClCH3CH3习惯用名氯化苄氯仿碘仿氟利昂CH2ClCHCl3CHI3CClClFF卤代烃多以相应的烃为母体,将卤原子当作取代基来命名2-甲基-4-溴-戊烷2-甲基-2-氯丙烷CH3CHCH2CHCH3CH3BrCCH3ClCH3CH3一、碳卤键的结构特点CX成键轨道第二节结构和物理性质极性共价键，成键电子对偏向X.二、诱导效应诱导效应：由于成键电子对偏向而发生的极化现象称为诱导效应,用“I”表示一、碳卤键的结构特点物理性质不溶于水,与烃类混溶,可以作为良好的有机溶剂。分子极性较大，沸点比相应烷烃高卤原子数目增多,可燃性降低,四氯化碳为常用灭火剂一氟代烃、一氯代烃的密度小于1，其它卤代烃的密度大于1。一.取代反应1.水解反应RCH2-XNaOHRCH2OHNaX++水1°加NaOH是为了加快反应的进行，是反应完全。2°此反应是制备醇的一种方法，但制一般醇无合成价值，可用于制取引入OH比引入卤素困难的醇。3.与氰化钠反应RCH2X+NaCNRCH2CN+NaX醇腈1°反应后分子中增加了一个碳原子，是有机合成中增长碳链的方法之一。2°CN可进一步转化为–COOH，-CONH2等基团。2与醇钠（RONa）反应R-X+RONaR-OR+NaX''醚R-X一般为1°RX，（仲、叔卤代烷与醇钠反应时，主要发生消除反应生成烯烃）。R-X+AgNO3R-ONO2+AgX醇硝酸酯5与AgNO3—醇溶液反应此反应可用于鉴别卤化物，因卤原子不同、或烃基不同的卤代烃，其亲核取代反应活性有差异。反应速度：叔卤代烃＞仲卤代烃＞伯卤代烃CH3CHCH3BrC2H5ONaC2H