烷烃

本思维导图主要是对烷经的同系列，同分异构系统命名法、卤代反应构象构型、烷基(烷经去掉一个H后的原子团)、碳原子分类及讨渡态理论知识的梳理。

烷烃 CnH2n+1

• 烷烃的同系列，同分异构
  • 同分异构
    • • 构造异构
        • 分子式相同，基团的次序不同
      • 立体异构
        • 构造式相同，基团在空间位置不同
  • 同系列
    • 概念:有同一通式，在组成上相差一个或多个CH2的一个系列
    • 同系列中的各化合物互称同系物。相邻的同系物在组成上相差一个CH2
    • 其中CH2称为同系列的系差
• 系统命名法
  • • 原则：最长碳链，最低序列，同基合并，由简到繁
    • 步骤
      • ①选择主链:长 选择最长的的碳链为主链称某烷，支链作为取代基
      • ②碳原子编号
        • 近:最接近取代基一端开始
        • 简:两端碳链一样长时，从小取代基一端编号
        • 小:最先遇到的取代基位次编号最小
        • 注:有等长的最长碳链选择时，应选取代基最多的碳链为主链
      • ③写名称
        • X基X烷
        • 取代基先简后繁
        • 相同基团合并
        • 位置（2，3…），取代基数目（一，二…），位次—取代基（只要有小写数字就有-）
• 卤代反应
  • 卤代反应
    • 结论
      • 结论1
        • 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）
      • 结论2
        • 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
    • 氯代反应（紫外线漫射或高温下）
      • CH4+Cl2=光照=CH3Cl+HCl
      • CH3Cl+Cl2=光照=CH2Cl2+HCl
      • CH2Cl2+Cl2=光照=CHCl3+HCl
      • CHCl3+Cl2=光照=CCl4+HCl
    • 溴代反应
      • 相对活性顺序:叔氢＞仲氢＞伯氢
  • 卤代反应历程
    • 链引发:氯分子吸收光或热后发生均裂，产生了两个活性物种——带孤立电子的氯原子，也叫氯自由基 Cl:Cl→（hν）2Cl· Δ＝+242.5kj·mol-¹
    • 链传递:Cl·+CH3——H→H——Cl+CH3· Δ＝+4.1kj·mol-¹
    • 链终止:自由基互相结合或与惰性物质结合而失去活性 Cl·+Cl·→Cl:Cl CH3·+CH3·→CH3:CH3 CH3·+Cl·→CH3:Cl
• 构象
  • 乙烷构象
    • 结论
      • 交叉式构象最稳定，重叠式构象最不稳定
  • 丁烷构象
    • 以正丁烷为例:环绕C2-C3键旋转，产生无数构象 稳定性:对位交叉式＞邻位交叉式＞部分重叠式＞全重叠式
    • 交叉式（优势构象）＞重叠式（存在较大的范德华力即空间张力）
• 构型
  • 甲烷分子：正四面体
  • 杂化轨道
    • 烷烃分子中C都是sp3杂化
  • σ键
    • 特点
      • 电子云沿键轴呈圆柱形分布
      • 成键原子沿轴自由旋转而不影响电子云重叠程度
      • 键能较大，结合牢固，性质稳定，可极化性小
  • 通式:CnH2n+2 组成相差n个CH2
  • 伯碳只与1个C原子相连，仲碳只与2个碳原子相连，叔碳…季碳…
• 烷基（烷烃去掉一个H后的原子团）
  • • 规律
      • 正烷基：去掉一个直链烷烃末端H的原子团
      • 异烷基
      • 仲烷基：去掉一个2°H的烷基
      • 叔烷基:去掉一个3°H的烷基
• 碳原子分类
  • 伯碳原子（第一碳原子）1°
  • 仲碳原子（第二碳原子）2°
  • 叔碳原子（第三碳原子）3°
  • 季碳原子（第四碳原子）4°
  • 与各C相连的H分别为伯、仲、叔氢原子
• 过渡态理论
  • 概念:反应物分子在相互接近的过程中先被活化形成高能量的活化配合物即过渡态，过渡态再分解为产物
  • 如果产物的势能比反应物势能高 是吸热反应 如果产物的势能比反应物势能低 是放热反应
  • 过渡态处于在反应势能曲线上的最高点称为反应的活化能
  • 过渡态理论认为活化能是发生化学反应所需要的最低限度的能量