烷烃的异构化反应.
大学化学烷烃的性质
CH3 CH3CCH3
·
CH3CCH3
+ ·H
Δ H = 376 kJ· -1 mol
H 可说明自由基的稳定性: 30R•>20R•>10R•>CH3•
生成自由基, 所需能量越低, 即自由基所 含能量越低, 故越稳定, 越容易形成。
Hammond假说: 活化能高低决定于相应的、与过 渡态稳定性一致的活性中间体的稳定性。即较 稳定的中间体, 其形成时所需活化能也相应较 低. 反应越快, 产物含量越高.
E
过渡态I 过渡态II EaI CH3CH2CH3 +Cl EaII CH3CH2CH3 +Cl
CH2CH2
H
CH3CH2CH2·+ HCl + ·H
CH3CHCH3 H CH3CHCH3 + HCl + ·H
·
在许多有游离基生成的反应中, 游离基的稳定性 支配着反应的取向和活性。
3) 不同X的反应活泼性和选择性:
CH3CH3 + Cl2 420 oC 78% hv 93% Cl +HCl CH3CH2Cl + HCl
+ Cl2
卤代反应历程
反应物转变为产物所经过的途径或过程叫做反应历程 或反应机理。 反应机理是在综合实验事实后提出的理论假说。如果 一个假说能完满地解释观察到的实验事实和新发现的现象, 同时根据这个假说所作的推断被实验所证实, 它与其它有关 反应的机理又没有矛盾, 这个假说则称为反应机理。 通过反应历程可以告诉我们: ① 反应分几步进行? ② 反应的活性中心在哪里? ③ 分子内部如何调整? (包括键的变形、电子云分布
1)环烷烃的自由基取代反应, 常见的是卤代反 应, 反应的活性和环的大小无关。
烷烃的化学性质
产率: 45%
55%
异丁烷也有两种氢,即伯氢和叔氢,它的一氯代产物也有两种:
Cl
CH3CHCH3 Cl2 , hv CH3CHCH2Cl + CH3CCH3
CH3
CH3
CH3
产率: 64%
36%
(1) 不同类型氢的活性
为了恒量不同类型氢的相对活性,通过产量可以计算出每类氢的 活性--每类氢中,单位氢原子对产物的贡献。
2. 甲烷氯代反应的历程
实验证明,甲烷氯代反应是自由基取代历程。自由基取代反应一般 要经历三个阶段:即链引发、链传递、链终止。
(1)链引发 在光照或高温下,氯分子吸收能量会发生均裂,生成高活性的氯原子。
Cl:Cl hv 或高温 2Cl· 氯原子吸收了能量,又不满八隅体,有强烈的成键倾向,是一个高
活性的基团。在有机化学中,把这种带有未配对电子的高活性原 子或原子团叫做自由基。上述高活性的氯原子称做氯自由基。产 生自由基的过程就称为链引发。 Cl-Cl 键的离解能为 243 KJ/mol C-H 键的离解能为 435 KJ/mol C-C键的离解能为 346KJ/mol
4. 不同类型氢的活性及 烷基自由基的稳定性
在烷烃卤代中,任何一个氢原子都有被取代的可能。对于CH4和 CH3CH3,都只有一个种氢,所以,一卤代产物只有一种,即: CH3Cl,CH3CH2Cl。
但丙烷有两种氢,即伯氢和仲氢,它的一氯代产物就可能有两种:
CH3CH2CH3
Cl2 , hv
Cl CH3CH2CH2Cl + CH3CHCH3
但是,烷烃的稳定性也是相对的,在较苛刻或特殊的 条件下,也显示出一定的活性。
烷烃的化学性质
烷烃的化学反应主要有两类:一类是C-H键断裂的反应。即H 原子被其它原子或原子团所取代的反应叫取代反应。如果是 被卤素原子取代,则叫卤代反应。
第二章_烷烃
CH3 CH3 600℃
C2H4 + H2
CH4 + C + H2
CH4 >1200℃ C + 2H2
CH3 CH2 CH2 CH3 500℃
CH4 + C3H6
CH3CH3 + C2H4 C4H8 + H2
• 将有害的烃类化合物转化为低毒性的醇类化合物
• 将核苷酸转化为脱氧核苷酸
• 无用的自由基对细胞毒害很大
自由基清除剂 (radical scavengers)
(对苯二酚)
(半醌)
生物体内存在的自由基清除剂
➢氧化反应
CH4 + 2O2 燃烧 CO2 + 2H2O + 891 kJ mol-1 适当条件下可部分氧化为醇、醛、酮、羧酸等含氧化合物。
如果位次和相同,则从取代基较不优先的一 端开始
• 列出取代基
根据优先基团后列出的原则 (英文按字母顺 序),在母体名称前依次列出取代基的位置、 数目、名称
3-甲基-5-乙基辛烷
7-甲基-3,3,6-三乙基癸烷
根据下面化合物的名称,画出结构式
a. 2,3-二甲基己烷 b. 2,4,5-三甲基-4-异丙基庚烷 c. 4,4-二乙基癸烷
• 反应性和选择性
• 不同卤素的反应性
F2 > Cl2 > Br2 > I2
• 不同卤素的选择性
自由基形成的相对速率
• 反应性-选择性原则
反应性越强,选择性越低
➢
➢
如果甲基环己烷与Cl2和Br2发生卤代反应, 哪个反应可以得到更多的1-卤-1-甲基环己 烷?
溴代反应
生物体中的自由基反应
不溶于水,能溶于某些低极性有机溶剂 (苯、氯仿、四氯化碳等)
烷烃课时教案
教案烷烃课时教案一、教学目标:1.知识与技能:(1)了解烷烃的定义、分类和命名方法;(2)掌握烷烃的物理性质和化学性质;(3)了解烷烃的用途和实际应用。
2.过程与方法:(1)通过观察实验现象,培养学生的观察能力和实验操作能力;(2)通过讨论和分析,提高学生的思维能力和解决问题的能力;(3)通过实际应用,培养学生的实践能力和创新能力。
3.情感态度与价值观:(1)培养学生对化学学科的兴趣和热情;(2)培养学生良好的科学态度和合作精神;(3)增强学生的环保意识和责任感。
1.烷烃的定义、分类和命名方法;2.烷烃的物理性质和化学性质;3.烷烃的用途和实际应用。
三、教学重点与难点:1.教学重点:(1)烷烃的定义、分类和命名方法;(2)烷烃的物理性质和化学性质;(3)烷烃的用途和实际应用。
2.教学难点:(1)烷烃的命名方法;(2)烷烃的化学性质。
四、教学方法:1.讲授法:讲解烷烃的定义、分类和命名方法;2.实验法:观察烷烃的物理性质和化学性质;3.讨论法:分析烷烃的用途和实际应用。
1.导入新课:通过生活实例,引出烷烃的概念;2.讲解烷烃的定义、分类和命名方法;3.实验观察烷烃的物理性质和化学性质;4.讨论烷烃的用途和实际应用;5.总结本节课的主要内容;6.布置课后作业。
六、教学评价:1.课堂表现:观察学生在课堂上的参与程度、积极性和合作精神;2.作业完成情况:检查学生对烷烃知识的掌握程度;3.实验报告:评估学生的实验操作能力和观察能力;4.期末考试:检验学生对烷烃知识点的掌握程度。
七、教学反思:本节课结束后,教师应认真反思教学效果,分析学生的掌握程度,针对存在的问题进行改进,以提高教学质量。
同时,教师应关注学生的兴趣和需求,不断调整教学内容和方法,激发学生的学习兴趣,培养学生的实践能力和创新能力。
注:本教案仅供参考,具体教学过程中可根据实际情况进行调整。
重点关注的细节:烷烃的化学性质补充和说明:1.烷烃的稳定性烷烃是一类非常稳定的化合物,其分子中的碳-碳键和碳-氢键都是单键,具有较强的键能。
C_5_C_6正构烷烃异构化反应的热力学分析
0. 340 0. 276 0. 242 0. 212 0. 1 3 81. 1 79. 0 77. 1 74. 5 72. 1 70. 6
1) Equilibrium conversion
Abstract : Thermodynamic analysis on t he n C5 , n C6 paraffin isomerization reaction was worked out in detail. The t hermodynamic equilibrium parameters , product dist ribution and conversion of The effect s of reaction isomerization at different temperat ures were obtained by calculation. were also discussed. Key words :pentane ;hexane ;isomerization ;t hermodynamic calculation
( 5) ( 6)
式中 x nC0 、 x iC0 、 x i C0 分别代表平衡时正戊烷 、 异戊烷和季戊烷的摩尔分数 ; Kp1 、 Kp2 分别是两个独立反应 5 5 5 的定压平衡常数 ; P 是反应的总压 。 另外还有一个包含所有组分摩尔分数的加和式
x n C0 + x i C0 + x i C0 - 1 = 0 5 5 5 ( 7)
THERMODY NAMIC ANALYSIS ON n C5 , n C6 PARAFFIN ISOMERIZATION
刘铁生 , 何奕工
L IU Tie2sheng , HE Yi2gong
烷烃及其化学性质
30 H : 20 H : 10 H = 22%/1 : 33%/2 : (15%+30%)/9
0 0 0 自由基的稳定性: > CH3 3 C > 2 C > 1 C 卤化反应活化能:30H > 20H > 10H>CH4 当T >300℃,氢的活性差别缩小。T越高,差别越小,最后基本上无差别
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烷烃氯化反应的机理----自由基取代反应机理
(2) Cl + CH 4 (3) CH 3 + Cl2 CH 3 + HCl CH 3Cl + Cl H = 7.5 KJ/mol H = -112.9 KJ/mol
活化能 过渡态
能 量 (
[Cl H CH3 ]
CH 3 + HCl CH 3Cl + Cl
H = 7.5 KJ/mol H = -112.9 KJ/mol
链终止
(4) Cl (5) Cl (6) CH 3
+ Cl + CH 3 + CH 3
Cl2 CH 3 Cl CH 3 CH 3
H = -242.7 KJ/mol H = -355.6 KJ/mol H = -376.6 KJ/mol
CH4
C H 3C H 2C H 2C H 3 R C H 2C H 2R '
石蜡(C20~C60) 复杂产物,难分离,用作肥皂,表面活性剂等的原料
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烷烃的异构化反应
AlCl3 , HCl
CH3CH2CH2CH3
95-150 0C , 1-2MPa
正构烷烃临氢异构化反应的研究综述
正构烷烃临氢异构化反应的研究综述正构烷烃临氢异构化反应的研究综述摘要:综述了近年来正构烷烃在分⼦筛为载体的双功能催化剂上临氢异构化反应机理的研究进展,介绍了单分⼦机理、双分⼦机理、孔⼝机理及锁匙机理。
同时,综述了近年来临氢异构催化剂的发展,介绍了β分⼦筛、丝光沸⽯、SAPO 系列分⼦筛、固体超强酸等为载体的双功能催化剂。
最后,对反应机理在制备新型催化剂领域的应⽤以及新型复合材料在这⼀领域的应⽤前景做了展望。
关键词:正构烷烃,临氢异构,反应机理,催化剂1 前⾔随着环保法规的要求⽇益严格以及⼈们环保意识的增强,⽯油产品的质量规格⽇益提⾼,⼈们对清洁汽油、柴油和润滑油等产品的需求不断增加,因⽽加氢异构化作为⽣产优质⽯油产品的技术越来越受到⼈们的重视。
在汽油的⽣产中,利⽤加氢异构化技术可以提⾼⾟烷值;在柴油和润滑油的⽣产中,通过加氢异构化可以降低凝点或倾点,改善润滑油的粘温性质,同时保持较⾼的产品收率。
加氢异构化技术还可以改善产品的结构。
现代炼油⼯业为了充分利⽤⽯油资源,对重质油的加⼯越来越多,在重油的加氢裂化⼯艺中,提⾼催化剂的异构化性能可以多产中间馏分油。
因此,对于烷烃的临氢异构化反应进⾏深⼊的研究,了解异构化反应的途径,揭⽰反应规律,可为催化剂的设计提供更好的思路,具有⼗分重要的意义。
2 临氢异构反应机理2.1 单分⼦反应机理正构烷烃在双功能催化剂上进⾏加氢异构化反应,部分通过烷基正碳离⼦中间体进⾏。
其中,异构化反应可通过两条途径来实现[1]:(1)烷基迁移,即A型异构化;(2)质⼦⾓-⾓迁移,即B型异构化,如图1所⽰。
其中A型异构化机理能够改变侧链的位置,但不改变分⼦中伯、仲、叔和季碳的原⼦个数,经历了⼀个烷基正碳离⼦环化过程,⽣成⾓状质⼦化的环丙烷结构的中间体(简称CPCP),随后环丙烷开环;⽽B型异构化机理能够改变⽀链度,随之改变分⼦中伯、仲、叔和季碳的原⼦个数,通常发⽣在CPCP开环之前,质⼦先进⾏⾓-⾓迁移,然后经过取代质⼦化环丁烷(简称CPCB)⽣成⼄基侧链的烃。
烷烃异构化的研究进展
烷烃异构化的研究进展[摘要] 对目前烷烃异构化催化剂进行了概述。
随着世界环境保护意识的提高,降低污染、改善燃料油品性能已成为全球性关注的问题。
近几年,出现了许多新的烷烃异构化生产技术,其中固体超强酸、钨基催化剂及分子筛催化剂的研究进展较快。
重点概述了各类催化剂的性能及优缺点。
对烷烃异构化催化剂的发展进行了展望。
[关键词] 异构化催化剂进展烷烃烷烃异构化是将低辛烷值的直链烷烃转化为高辛烷值的支链烷烃,其反应为可逆平衡反应,其中异构烷烃的总键能低于正构烷烃,因此异构化过程的△H 为负值,平衡常数KP 随温度的升高而降低,降低温度有利于生成多支链异构烷烃,产物的辛烷值也较高[1]。
从动力学看,尽管烷烃异构化的反应速率相对较快,可以说基本上处于平衡,但就提高其转化速度而言,异构化反应仍需在相当高的温度下进行,但温度升高,副反应(裂化)随之加剧,这就产生了异构化目的产物与转化速度的矛盾。
要维持低温反应而获得较多高辛烷值的异构化产物,同时又有较大的处理量(高转化速度),必须借助催化剂抑制副反应,使反应向有利于异构化反应的方向进行。
因此,烷烃异构化催化剂的研究在油品性能改进方面就显得尤为重要。
1、传统烷烃异构化催化剂简介烷烃异构化催化剂按反应温度的不同可分为:高温型,低温型和中温型催化剂[1]。
1.1 高温型催化剂早期开发的高温型催化剂有Pt/SiO2-Al2O3 等,其操作温度均为400℃。
这类催化剂具有较强的抗毒物能力,但由于高温对异构产物热力学平衡浓度不利,而对加氢裂解反应有利,其结果是单收率和产品辛烷值较低,因此这类催化剂实际上已被淘汰。
对这方面的报道主要集中在反应机理的研究。
1.2 中温型催化剂中温型催化剂一般为含沸石的双功能催化剂(如Pt/氢型丝光沸石)。
目前,国外采用的Pt/HM 催化剂,如UOP 公司的I-7 和Hysomer 异构化催化剂等中温型催化剂,操作温度为210℃~280℃,可以再生。
托普索硫酸催化剂-概述说明以及解释
托普索硫酸催化剂-概述说明以及解释1.引言概述:托普索硫酸催化剂是一种高效的催化剂,具有广泛的应用前景。
它在有机合成和石化工业中具有重要作用,能够加速化学反应速率,提高产率,并且能在较温和的条件下进行催化反应。
本文将对托普索硫酸催化剂的特性、应用和制备方法进行详细介绍,同时深入分析其优势和未来发展前景,以期为相关领域的研究和应用提供参考。
请编写文章1.1 概述部分的内容1.2 文章结构文章结构部分的内容:本文共分为引言、正文和结论三部分。
在引言部分,首先对托普索硫酸催化剂进行概述,然后介绍了文章的结构以及撰写本文的目的。
在正文部分,将会详细讨论托普索硫酸催化剂的特性、应用以及制备方法。
最后,在结论部分,将对托普索硫酸催化剂的优势进行总结,并展望其未来发展,最终得出结论。
通过这样的结构安排,可以全面系统地介绍托普索硫酸催化剂的相关知识,并对其未来发展进行展望。
1.3 目的目的部分的内容:本文的目的是对托普索硫酸催化剂进行全面的介绍和分析。
通过对托普索硫酸催化剂的特性、应用和制备方法进行深入探讨,旨在让读者了解该催化剂的重要性和作用机制。
同时,本文还将总结托普索硫酸催化剂的优势,并展望其未来发展方向。
通过全面了解托普索硫酸催化剂,读者可以更好地理解其在化工领域中的重要作用,并为相关研究和应用提供参考和指导。
2.正文2.1 托普索硫酸催化剂的特性托普索硫酸催化剂(Tosic Acid Catalyst)是一种强酸性固体催化剂,具有以下主要特性:1. 高活性: 托普索硫酸催化剂具有高度的催化活性,能够在较低温度和压力下促进化学反应发生,提高反应速率。
2. 良好的选择性: 由于其特殊的催化特性,托普索硫酸催化剂能够促使特定的化学反应发生,同时抑制副反应的发生,保持反应的高选择性。
3. 稳定性: 托普索硫酸催化剂具有较高的稳定性和耐久性,能够经受长时间的使用而不失去催化活性。
4. 环保性: 与传统液体酸性催化剂相比,托普索硫酸催化剂具有更低的挥发性和更小的环境污染,符合现代绿色化工的发展趋势。
正丁烷异构化制异丁烷
正丁烷异构化制异丁烷一、正丁烷异构化制异丁烷反应正丁烷异构化是石化工业中一个很重要的反应, 其产物异丁烷是生产高辛烷值汽油的原料之一,异丁烷的脱氢产物异丁烯可用于生产无铅汽油添加剂甲基叔丁基醚和乙基叔丁基醚. 正丁烷的异构化反应机理与催化剂的类型有关。
目前, 工业上正丁烷异构化反应主要使用Pt/Cl-Al2O3类催化剂, 在此类催化剂上, 反应所需温度(400~460 K) 较低, 但催化剂易中毒, 对水和芳烃敏感, 而且在使用过程中需不断加入含氯化合物以保持反应所需的酸强度, 存在一定的腐蚀和环境污染问题。
而现在固体酸催化剂. 沸石分子筛、杂多酸盐和SO42−促进的金属氧化物催化剂是目前研究较多的三大类烷烃异构化催化剂,二、产物异丁烷的主要用途正丁烷异构化产物异丁烷是烷基化反应的主要原料和合成甲基叔丁基醚(MTBE)等汽油添加剂的重要前驱体。
广泛用于染料、化学合成致冷剂、合成橡胶、航空汽油、照明等。
其重要性有:(1)脱氢制成异丁烯,是合成MTBE 和乙基叔丁基醚(ETBE)等无铅汽油添加剂的主要原料。
(2)生产丁基橡胶、聚异丁烯、甲基丙烯酸甲酯和异戊二烯等精细化工产品的原料。
(3)异丁烷与异丁烯经烃化而制得异辛烷,作为汽油辛烷值的改进剂。
三、异构化技术的发展我国的直馏汽油和催化裂化汽油所占比例较大,而适合环保需要的清洁汽油组分所占比例很小。
这使得我国成品汽油的普遍存在苯、烯烃和芳烃等含量超标现象,因此发展环境友好汽油组分的生产已成为必然。
在国外异构化工艺已得到广泛应用,异构化加工能力,全球均呈上升趋势,其中在北美应用最广泛,而且仍在迅速发展。
美国车用汽油中异构化油的加入量已超过10%,2000年平均加入量已达12%,个别炼厂达20%。
四、异构化催化剂及工艺异构化工艺改进的关键在于催化剂。
化工工艺按操作温度可分为高温异构化(高于320 ℃)、中温异构化(250~280 ℃)和低温异构化过程(115~150 ℃)三种,其中高温异构化应用条件较苛刻,故不作介绍。
功能性离子液体催化正己烷异构化的反应行为【文献综述】
文献综述化学工程与工艺功能性离子液体催化正己烷异构化的反应行为1前言炼油厂和石油化工厂副产大量的的烷烃。
目前烷烃的利用率还很低,因此大量过剩、低价值的烷烃的化工利用已经成为石化企业急需解决的问题之一。
在诸多烷烃利用方案中,正己烷的异构反应及其工艺过程越来越受到重视。
高效、稳定的催化剂在正己烷异构化反应过程中起到了关键的作用。
因此,催化剂的开发和优化一直是异正己烷异构化反应研究的核心内容。
近年来,功能化离子液体已经成为研究中的热点。
当离子液体的阳离子引入一种烷基磺酸基团时,离子液体就成为酸性离子液体。
酸性离子液体同时拥有液体酸的高密度反应活性和固体酸的不挥发性,加之其结构和酸性的可调变性,具有取代传统工业酸催化材料的潜力。
而近年来,绿色化学与环境友好化学逐渐成为人们关心的热点,它要求从源头上防止和控制污染的产生。
绿色化学的核心问题是研究新反应体系,寻找新的化学原料,探索新反应条件等。
室温离子液体作为一种相对环境友好的溶剂和催化剂在化学反应中发挥了独特的作用。
本论文的目的在于以吡啶、对甲苯磺酸、浓硫酸、环己烷、甲醇、乙醚等原料合成几种SO3H—型功能化离子液体。
然后用此类离子液体催化正己烷异构化反应,观察其反应效果,为将来进一步研究作准备。
2主题2.1常规催化剂2.1 烷烃异构化反应的传统催化剂2.1.1 复合离子液体催化剂 在有氮气保护的情况下,将盐酸三乙基铵溶于正庚烷中,并加入无水三氯化铝,使之均匀混合后,生成常规的氯铝酸离子液体,在合成的过程同时中加入一定量的铜盐,从而制备出具有铝和铜双重阴离子配位中心的复合型离子液体。
与经过改性的氯铝酸离子液体相同, 复合离子液体的阳离子组成主要是以Et3NH +的形式存在, 同时两者的催化烷基化的选择性也比较相似,这也恰好证明了复合型离子液体催化剂的主要活性中心不在于阳离子, 而是在于阴离子。
对于阴离子而言,复合离子液体相比于常规氯铝酸离子液体要复杂得多,其与改性的氯铝酸离子液体类似,但阴离子的含量不同。
正构烷烃在双功能催化剂上异构化 反应研究进展
收稿日期:2001209212基金项目:中国石油天然气集团公司资助项目;CNPC 催化重点实验室开放基金资助项目作者简介:柳云骐(1963-),男(汉族),安徽宿松人,教授,博士,从事无机化工和工业催化方面的研究。
文章编号:100025870(2002)0120123207・综述・正构烷烃在双功能催化剂上异构化反应研究进展柳云骐1,田志坚2,徐竹生2,林励吾2(1.石油大学化学化工学院CNPC 催化重点实验室,山东东营257061;2.中国科学院大连化学物理研究所,辽宁大连116023) 摘要:对正构烷烃在双功能催化剂上加氢裂化/加氢异构化反应规律的研究进行了综述,详细总结了正构烷烃,尤其是长链正构烷烃在催化剂上的择形裂化和择形异构化机理及其反应网络。
讨论了分子筛基择形异构催化剂与润滑油基础油的异构脱蜡的关系。
关键词:正构烷烃;异构脱蜡;SAPO 分子筛;加氢裂化;加氢异构化;择形催化;异构化反应中图分类号:O 643.3 文献标识码:A引 言正构烷烃的异构化反应是石油加工过程中的重要反应。
正构烷烃是石油产品中的非理想组分,馏分油中正构烷烃的异构化,可以提高汽油的辛烷值和改善含蜡产品的低温性能。
对于柴油和润滑油中的长链正构烷烃,工业上往往采用脱蜡的方法将其分离出来。
脱蜡工艺[1]包括溶剂脱蜡、催化脱蜡和异构脱蜡。
异构脱蜡是采用具有特殊孔结构的双功能催化剂使蜡组分中的长链正构烷烃异构化为单侧链的异构烷烃和将多环环烷烃加氢开环为带长侧链的单环环烷烃,反应产物仍然是理想的润滑油组分。
因此,异构脱蜡具有很高的收率,是生产高粘度指数、低凝点、低挥发度的高档润滑油的理想方案,具有广阔的应用前景。
对于汽油组分来说,烷烃的异构化程度越高,越有利于提高汽油的辛烷值。
然而对于润滑油组分来说,过高的支链化程度能明显降低润滑油的粘温指数,所以对润滑油的异构脱蜡催化剂要求具有的择形异构化性能体现在:①裂化性能低、异构化性能高;②单侧链烃产物的选择性高,能选择性地将长链正构烷烃异构化为同碳数的单侧链的烷烃。
2、第二章 烷烃
新己烷
(二)系统命名法(IUPAC)
(1)直链烷烃的命名 对于直链烷烃的命名
和普通命名法基本相同,仅不写"正"字。
CH 3 (CH 2 ) 10 CH 3
十二烷
(2)支链烷烃的命名法的步骤: ①选母体(或主链):选择分子中最长的碳链作 为母体),若有两条或两条以上等长碳链时,应 选择支链最多的一条为母体,根据母体所含碳原 子数目称“某烷”。
400℃
C H4
+
C l2
或
hν, 25℃ 125℃ hν
C H 3C l
氯甲烷
+
HC l
C H4
+
B r2
C H 3Br
溴甲烷
+
HBr
H H
+
Cl C l2
25℃ hν
H
氯代环己烷
+
HC l
烷烃的卤代反应一般难以停留在一取代阶段, 通常得到各卤代烃的混合物。若要得到其中某一产 物,可通过控制甲烷和氯的配料比来实现。例如甲 烷的氯代:
3,3-二甲基-5-乙基庚烷
2,3-二甲基-4-叔丁基辛烷
二甲基二叔丁基甲烷
甲基三异丙基甲烷
请写出下列化合物的结构式。
1、分子式为C5H12,但分子中仅含有一个叔氢 的烷烃。 2、分子式为C6H14,但分子中仅含有伯氢和叔 氢的烷烃。
第三节 烷烃的结构
杂化轨道理论:在形成分子的过程中,由于原子间的 相互影响,若干类型不同而能量相近的原子轨道相互混杂, 重新组合成一组能量相等,成分相同的新轨道,这一过程 称为杂化。经过杂化而形成的新轨道叫做杂化轨道。
2,3,5-三甲基己烷
烷烃性质详细讲解
HCH3
H3C
CH3 H H H H
H3CCH3 H H H H
H H3C
H H
对位交叉式 (反错式)
排斥作用最小, 能量最低
部分重叠式 (反叠式)
邻位交叉式 (顺错式)
全重叠式 (顺叠式)
排斥作用最大, 能量最高
丁烷的对位交叉式构象
丁烷的部分重叠式构象
丁烷的邻位交叉式构象
其他烷烃的卤化 -伯,仲,叔氢原子的反应活性
乙烷只能生成一种一氯代产物,而丙烷能生成两种一氯代产物
丙烷的氯化反应:
CH3 CH2 CH3 + Cl2
光 25℃
取代伯氢 43% 取代仲氢 57%
CH3
CH2 CH2Cl
CH3
CH CH3 Cl
伯氢与仲氢活性之比
仲氢 57/2 4 伯氢 43/6 1
结论: 甲烷的氯代反应比溴代反应快得多
二 甲烷与氯气链反应各步的能量变化
(一) (二) Cl Cl → 2 Cl· ΔH = 243 kJ/mol 243 Cl·+ CH3-H → · 3 + H-Cl ΔH = 4 kJ/mol CH 435 431
(三) · 3 + Cl-Cl →Cl-CH3 + ·Cl CH ΔH = - 106kJ/mol 243 349 结论 :1 (一)是链引发,需要吸收相当大的能量,氯代反应 虽为放热反应,但只有加热或光照下,反应才能开始。 2 反应热恰好等于(二)(三)能量之和,说明链反应能量变 化由链增长决定。 3 在反应(二)中,只需4 kJ/mol的能量即能进行,可实验表明 必须提供17 kJ/mol的能量。因为化学反应需要较高能量的粒 子的有效碰撞,才能克服范德华斥力,而发生反应。
2.6 烷烃的化学性质
¾氧化反应¾热裂反应¾卤代反应¾自由基反应机理¾异构化反应12.6 烷烃化学性质概述¾在一般情况下,烷烃具有极大的化学稳定性,与强酸、强碱及常用的氧化剂、还原剂都不发生反应。
¾对亲核试剂或亲电试剂都没有特殊的亲和力。
¾利用这一性质,烷烃常作为溶剂、润滑油的基础油、药丸、药瓶的蜡封剂等¾但是,在光,热或引发剂作用下,可发生键的均裂的自由基反应。
自由基反应的有关概念均裂(homolytix fission):分子裂解后两部分各保留一个电子。
自由基(free radical):指裂解后所带有孤单电子(不成对的)的原子或原子团,用“·”表示孤单电子,如CH3·,R·。
自由基反应:凡是有自由基参加的反应均称为自由基反应(free radical reaction)自由基反应又称链锁反应(chain reaction)4决定热裂反应产品分布的因素反应进料组成:所用烷烃原料不同,产物也有差别,石脑油中除了有直链的烷烃外,还有支链烷烃、环烷烃、芳香烃。
其裂化行为有差别。
如环烷烃热裂可得乙烯与丁二烯。
催化剂和工艺条件:催化剂的活性、选择性,反应温度、空速、烃分压(水油比)等因素都会影响产品分布和性质。
如,用石脑油为原料,热裂后一个典型的产品分布为:甲烷15%、乙烯31.3%、乙烷3.4%、丙烯13.1%、丁二烯4.2%,丁烯和丁烷2.8%、汽油22%。
燃料油6%,尚有一些少量其它产品。
氯与甲烷的反应过程分析氯与甲烷的反应有如下的实验现象:①反应在室温及暗处不能进行,只有在光照和加热情况下才可以。
②当反应引发时,体系每吸收一个光子,可产生许多(几千个)氯甲烷分子。
③有少量氧存在会使反应推迟一段时间,在这段时间后,反应又正常进行。
化学家提出了如下的假设:•反应的第一步氯分子均裂为两个氯原子,接下来引发了一系列链式反应。
烷烃、烯烃
烷烃烷烃按照碳骨架可以分为链烷烃和环烷烃。
链烷烃:链烷烃的反应类型⎪⎩⎪⎨⎧取代异构化、裂解氧化1、氧化烷烃在空气中燃烧,放出热量,生成二氧化碳和水。
CnH 2n+2+(3n+1/2)O 2=nCO 2+(n+1)H 2O一定条件下,烷烃可以被氧化为含氧化合物。
如在KMnO 4、MnO 2作用下,用空气氧化高级烷烃,可以得到高级脂肪酸。
2、异构化,裂解由一种化合物转变为其异构体的反应叫做异构化反应。
如。
正丁烷在溴化氢和三溴化铝催化下,27℃时可以异构化生成异丁烷。
高温下使烷烃分子发生裂解的过程称为裂化。
裂化反应通常较复杂,烷烃分子含的碳原子越多,裂化产物越复杂。
且反应条件不同,产物也不同。
3、取代反应烷烃可以与某些试剂发生作用,结果烷烃分子中的氢原子被其它原子或基团所取代。
当卤素取代氢原子时叫做卤化反应。
烷烃的卤代反应都是自由基取代。
其过程通式如下:链引发:链增长:链终止:.......................................① 甲烷的卤代甲烷的卤代通式如下:链引发:链增长:链终止:甲烷的卤代过程如下:X 2----------->2X-CH 4+X- --------->CH 3-+HX (a )CH 3-+X 2-------->CH 3X+X- (b)在a步中,C为sp3杂化,形状为正四面体结构,在该步反应中,X- 自由基逐渐接近CH4的一个H,X- 进一步靠近,并与甲烷形成X--H--CH3的过渡态,H--X键逐渐形成,C--H 键逐渐断裂,最后生成HX和CH3-,而中心碳的轨道杂化类型也由sp3变为sp2,形状也由正四面体变为平面三角形。
其中甲基自由基的中心碳上只有七个电子,且其倾向于形八隅体稳定结构,因此其是一个缺电子结构。
在b步中,CH3-中的C为sp2杂化,三个sp2杂化轨道两两夹角为60°,形成平面等边三角形形状,且分别与三个氢原子的1S轨道重叠形成σ键,剩余的一个2p轨道垂直于平面,2p轨道上有一个单电子,在此步中,X2逐渐从平面上方接近中心碳原子的2p轨道,形成X--X--CH3的过渡态,C--X键逐渐形成,X--X键逐渐断裂,最终X--X键均裂,生成CH3X 和X- 。
烷烃的化学性质
6CH3
CH2)4CH3 H2)3CH3 CH3)3
名 称 辛烷
2-甲基庚 2,2-二甲基 2,2,3,3-四
烷
己烷
甲基丁烷
-Δr Hmθ/kj·mol-1 5474.2
5469.2
5462.1
5455.4
燃烧焓 -Δr Hmθ 值反映了反应物的焓 Hθ值高 物,即反映了异构体的稳定性:
n-CnH2n+2 比 iCnH2n+2 能量高,不 稳定
在 150℃ 用 Pb(CH2CH3)4 也能引发烷烃卤代 反应。
三、烷烃的其它取代反应
1. 硝化反应
烃与硝基化试剂反应,在烃分子上取代一个 氢原子,生成硝基化合物的反应称为硝 化反应。
烃中不同氢的硝化反应活性遵循: 3o (-H) > 2o (-H) > 1o (-H )> CH3 –H 硝化反应产物复杂,除取代反应外,还有烃分 子断链的反应。
2. 异构化反应
链烷烃在强酸催化下,可进行异构反应:
工业上应用:将直链烷烃转化成支链烷烃, 提高油品的质量。
2. 氯磺酰化反应
烃分子中的氢被氯磺酰基(-SO2Cl)替代的 反应称为氯磺酰化反应。
hv CH3CH2CH3+SO2+Cl2 50°C CH3CH2CH2SO2Cl+(CH3)2CHSO2Cl
高碳数磺酰氯是碳酸氢铵的吸湿剂,高碳数磺 酰氯碱性水解产物就是一种阴离子洗涤剂。
氯磺酰化反应是自由基型反应,反应要在光照 下进行。
CH3-H < 1°(-H) < 2°(-H) < 3°(-H)
3. 氟代反应和碘代反应
氟与烷烃的反应非常迅速,能引起爆炸,工业上很少 应用。
碘与烷烃的反应是一个平衡反应,只有及时除去生成 的还原性产物碘化氢,反应才可能生成较多的碘 代烷。