第十讲_烷烃.docVIP

第十讲 烷烃 同分异构体的数量 一般被称之为烷烃的化合物是指饱和烃和链状烃，“链烷烃”paraffin，这一单词出自于拉丁语当中的“parum affinis”（很小的亲和力），表示物质的惰性这一化学性质，而且被应用在从石油中得到的蜡状物上，也指包含许多高级烷烃的混合物。 从戊烷（3个同分异构体）、己烷（5个同分异构体）和庚烷（9个同分异构体）的各种派生结构式已经证实随着碳原子数目的增加也会急剧再增加。 标准烷烃 同系物是随着亚甲基-CH2-的数量不断增加而形成的一系列同类的物质。所以庚烷和辛烷都是类似的碳氢化合物，二十碳烷是更多碳原子数目的甲烷的类似物。 饱和无支链的化合物和单价基团 前四个饱和的无支链不成环的烷烃是甲烷、乙烷、丙烷和丁烷。这一类的更多碳原子数的同系物的名字由数值项以及跟在数值项之后的—ane构成，数值项末端如果有元音字母a，必须省略。这种饱和的无环的碳氢化合物（有支链的和无支链的）叫做烷烃。 如下面的一些烷烃的名字：（n=碳原子的数目） n 1 甲烷 Methane 2 乙烷 Ethane 3 丙烷 Propane …………………… 饱和的有支链的碳氢化合物的命名是把最长的链的指定支链作为前缀，所谓最长的链，然后给这条链上的碳原子用阿拉伯数字从1依次编号，力求保证支链所处的编号最小。当逐一比较包含着相同碳原子数目的词语的许多位次时，根据第一个位次差值的理由，含最低数字的是最低者。这一原则是适用的，不用考虑物质的性质。例如： ……………………………………………………………………………………………………… 如果有等同的未被取代的基团出现时可以适当地增加前缀di-、tri-、tetra-、penta、hexa、hepa、octa、mona、deca等等。 例如：…………………………………………………………………………………………………… 从饱和无环的碳氢化合物脱去末端碳原子上的氢原子派生出来的一价基团命名时，碳氢化合物名字末尾的-ane被-yl所替代。只剩下三个价键的碳原子上编号1。从分类的角度，这些基团被称为标准烷烃或无支链烷烃。 例如： Pentyl 戊烷基 ……………… ……………… 稳定性。烷烃是比较稳定的，即使是对于很容易与烯烃或炔烃反应的反应物，烷烃表现还是很惰性的。例如正己烷与浓硫酸、热的硝酸、熔融的氢氧化钠、高锰酸钾和铬酸都不反应，除了氢氧化钠，这些试剂都能与烯烃在室温下反应。但是在烷烃可以发生的反应中很少反应需要高温或者特殊的催化剂。 卤代反应。如果一含有正己烷试管放置于黑暗的地方，向试管中加入一滴溴，试管中溶液的橙色将数天保持不变，深度不减。如果将溶液放置在阳光下，几分钟之后溶液颜色将变暗，试管口会有气体排出，产生了一团冷凝物，证明是反应产物溴化氢。这个反应是一个光化学取代： ………………………………………………………………………………………… 烷烃的氯代反应比溴代反应更普遍和有用，可以受到光化学方法和其他方法的控制。 烷烃的光启动氯化反应中，氯气分子发生均裂变成氯原子，分子当中的共价单键断裂，每个氯原子就保留一个形成单键的电子。每个氯原子都是一个自由基，含有一个未成对电子。因为原子有达到标准价子层的趋势，任何自由基都是活泼的。（1）光化学的氯代反应能通过自由基连续反应，即自由基的链反应。（2）在这个链反应中，氯分子均裂产生两个氯的自由基，然后一个氯的自由基去攻击烷烃分子反应产生一个烷基和一个氯化氢分子。（3）接着烷基又去攻击另外的氯气分子形成一个氯化烷烃和一个氯的自由基。（4）第二步中所需要的氯的自由基在第三步中又得到再生这两步的反应就构成了这个链反应。如果这两步有完美的效率，那么反应继续进行时就不再需要光能，然而由于氯的自由基会发生重组，反应效率并不是完美的。（5）可以与烷基组合。或者由于与瓶壁发生碰撞而能量耗散，因此继续反应时需要足够的启动自由基供应。链反应开始时需要+242.8KJ/mol的光能。然而第二步是放热的，然而由于破外C-H键所需要的能量低于H-Cl。第二个链组合步骤（3）同样也是放热反应。烷基的氯代反应甚至可以爆炸性地开始进行。 裂解反应。当加热到温度500～700摄氏度时，碳原子数多的烷烃会裂解成小分子的混合物，包括饱和的和不饱和的。通过对特定石油结构的选择性裂解可以得到不饱和烷烃，这在化学合成上有着重要的作用。裂解反应破坏的是C-C键而不是C-H键因为断裂C-C键需要的能量是247KJ/mol，而断裂C-H键所需能量是364KJ/mol（或KJ.mol-1）。 氧化反应。碳氢化合物与氧气的放出能量的反应是内燃机内部燃料气使用的基础。依靠燃烧给定的碳氢化合物放出的能量作为内燃机的热量来源，以KJ/mol或KJ.mol-1为单位。 碳