烷烃

关于有机化学烷烃的相关知识总结概括。下图内容包括：烷烃概念、命题、结构、构象、物理性质、化学性质。创作不易，希望能给大家的学习带来些许帮助。

烷烃

• 基本知识
  • 通式:CnH2n+2
    • 组成相差n个CH2、结构性质相似的一系列化合物为同系物\同系列
  • 非极性分子
  • 存在于：天然气，石油
  • C1-C4 气态 C5-C16 液态 C17以上 固态
• 结构和异构
  • 结构
    • 正四面体，C中心，H顶点
    • sp3杂化
    • σ键
      • 非极性键
      • 可沿轴自由旋转，且稳定
      • 电子云沿键轴呈圆柱形分布
      • 成键能力强，不易断裂，可极化性小
  • 构象异构
    • 优势构象：对位交叉式
    • 构象能量越高，越不稳定；能量越低，越稳定
    • 对于分子内能形成氢键的化合物，能形成氢键的构象最稳定。 氢键的形成会降低构象的能量
      • 如乙二醇，2-氯乙醇(邻位交叉式)
    • 稳定性:交叉式(优势构象)>重叠式(存在较大的范德华力,即空间张力)
      • (CH3CH3为例)
    • 以正丁烷为例:环绕C2-C3键旋转,产生无数种构象;
      • 稳定性:对位交叉式>邻位交叉式>部分重叠式>全重叠式
• 物理性质
  • ①沸点：直链烷烃沸点随分子质量增加而升高，且增值逐渐减小，含支链越多，沸点越低
  • ②熔点：所偶数碳高于奇数碳，锯齿形升高，与分子间作用力 与分子对称性有关 对称性越好 熔点越高
  • ③密度：玩随分子质量增加而升高，但增值逐渐减小
  • ④溶解度：不溶于水，但能溶于有机溶剂，在非极性有机溶剂中的溶解度比在极性溶剂中溶解度大
  • ⑤折光率：总是大于1，直链烷烃的折光率随着碳链增长而增大
• 化学性质
  • 卤代反应(自由基反应)
    • 氯代反应：
    • 溴代反应：具有高度选择性，活性大的选择性差，活性小的选择性好(比氯代反应慢)
    • 卤素选择性：溴代＞氯代
    • 氟代反应：非常剧烈，难于控制，爆炸性反应 (强放热反应)
    • 碘代反应：碘自由基不活泼，难于反应，必须加氧化剂反应可顺利进行，破坏HI(吸热反应)
    • 反应机理：
      • ①链引发：产生活泼的Cl
      • ②③链增加
        • ②慢：决定步骤，活化能max
        • ③快：活化能小
      • ④⑤⑥链终止
      • ①条件：光照/加热 ②一般在气相或非极性溶剂中进行 ③当有O2存在时，不能反生自由基连锁反应 ④O2是自由基反应抑制剂
    • 结论
      • 结论1
        • 步②是决定甲烷氯代的总反应速率的步骤，称其为反应速率的决定步骤
        • 活化能越大，反应速率越小；活化能最大的反应步骤是速率控制步骤
        • 反应物与过渡态之间能量差为活化能，反应物与产物之间的能量差为反应热
      • 结论2
        • H的取代反应活动次序：叔氢＞仲氢＞伯氢＞甲烷H
        • 发生均裂，产生自由基，然后取代（自由基取代）
        • 烷基自由基稳定次序
          • 叔碳自由基＞仲碳自由基＞伯碳自由基＞甲基自由基
          • 叔丁基自由基＞异丙基自由基＞乙基自由基＞甲基自由基
          • 中心碳原子所连烷基越多，自由基越稳定
      • 结论3
        • 卤原子的选择性：I＞Br＞Cl＞F（实际实验，优先溴代）
        • 卤素反应活性顺序：F2＞Cl2＞Br2＞I2
  • 氧化和燃烧
    • 氧化反应
      • 
      • KMnO4或MnO2或脂肪酸锰盐的催化 （催化产物C10～C20的脂肪酸制取肥皂）
        • 高级烷烃如石蜡
    • 燃烧
      • 
      • 烷烃难氧化氮在高温下可以燃烧
      • 同分异构体中，直链烷烃比支链烷烃的燃烧热大
      • 燃烧热越大内能越高，越不稳定；反之，燃烧热越小，内能越低，越稳定
  • 裂化反应：在无O和高温条件下进行的分解反应
    • 主要用于生产燃料，低分子量的烷烃和烯烃等化工原料
• 制备
  • 武兹反应：卤烃2RX + Na → R-R +2NaX
    • 只适用于同一种烷烃制备增长一倍碳链的烷烃，不适应于两种以上的卤烃的偶合
    • 只能是伯烷烃
  • 科里-豪思反应：
  • 烯烃加氢