第四章 开链烃
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烃的衍生物
烃的衍生物烃分子中的氢原子被其他原子或者原子团所取代而生成的一系列化合物称为烃的衍生物，其中取代氢原子的其他原子或原子团使烃的衍生物具有不同于相应烃的特殊性质，被称为官能团。
在不改变烃本身的分子结构的基础上，将烃上的一部分氢原子替换成其他的原子或官能团的一类有机物的统称。
中文名称：烃的衍生物英文名称：derivative定义：烃分子中的氢被官能团取代后的化合物应用学科：化学（一级学科）；有机化学（二级学科）有机物是否属于烃主要是从组成元素上看，如果非要从结构看，就看是否含有除烷烃基，苯环，C=C以外的官能团，如-OH -COOH -CHO -NH2…… 从元素上看甲苯只含有C H元素，含有C H元素的有机物都算烃甲苯、对二甲苯都属于属于芳香烃，既然是“烃”，就当然不算是衍生物，衍生物必须含有C H以外的元素。
烃分子中的氢原子被其他原子或者原子团所取代而生成的一系列化合物称为烃的衍生物,常见官能团有:碳碳双键,-OH -COOH -CHO -NH2,常发生反应有,取代,加成,消去,水解(属于取代).【同系列】结构相似，分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的一系列化合物称为同系列。
同系列中的各个成员称为同系物。
由于结构相似，同系物的化学性质相似；它们的物理性质，常随分子量的增大而有规律性的变化。
【同系物】结构相似，分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团，通式相同的化合物互称为同系物。
如烷烃系列中的甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷等互称为同系物。
【烃】由碳和氢两种元素构成的一类有机化合物，亦称“碳氢化合物”。
种类很多，按结构和性质，可以分类如下：【开链烃】分子中碳原子彼此结合成链状，而无环状结构的烃，称为开链烃。
根据分子中碳和氢的含量，链烃又可分为饱和链烃(烷烃)和不饱和链烃(烯烃、炔烃)。
【脂肪烃】亦称“链烃”。
因为脂肪是链烃的衍生物，故链烃又称为脂肪烃。
【饱和烃】饱和烃可分为链状饱和烃即烷烃(亦称石蜡烃)和另一类含有碳碳单键而呈环状的饱和烃即环烷烃(参见闭链烃)。
第四章 炔烃 二烯烃 红外光谱
第四章 炔烃 二烯烃 红外光谱
炔烃：分子中含有一个碳－碳叁键的开链烃
sp3—sp
R R H
CH3
C C C
C
C CH C
C
R'
Internal alkyne Terminal alkyne
H
H
乙炔 丙炔
组成上相差一个或几个CH2的炔烃构成同系列
1
炔烃的结构－sp杂化轨道
杂化
2
乙炔的结构－轨道重叠成键图
1,3-丁二烯的分子轨道图
反键轨道
成键轨道
29
共轭效应的解释－氢化热与键长
π键
大π键
30
共轭效应的解释－1,4-加成
Allylic: next to a double bond
31
烯丙基型碳正离子的轨道结构
32
烯丙基型碳正离子的共振结构表达式
The true structure is the combination of the two resonance hybrid A mule is the hybrid of a horse and a donkey
有机化学的四大光谱
质谱 红外光谱 核磁共振 紫外光谱
54
分子中化学键的振动形式－伸缩振动
(伸缩振动)
1 % ν= f ( m1 + m2 ) 2π c m1m2
1 % ν (cm ) = λ (cm) (波数)
−1
55
分子中化学键的振动形式－弯曲振动
(面内) (弯曲振动)
剪式(Scissoring)
7
酸性的比较－负离子的稳定性
8
负离子稳定性对酸性强弱的影响
9
炔烃的反应－催化加氢
炔烃：分子中含有一个碳－碳叁键的开链烃
sp3—sp
R R H
CH3
C C C
C
C CH C
C
R'
Internal alkyne Terminal alkyne
H
H
乙炔 丙炔
组成上相差一个或几个CH2的炔烃构成同系列
1
炔烃的结构－sp杂化轨道
杂化
2
乙炔的结构－轨道重叠成键图
1,3-丁二烯的分子轨道图
反键轨道
成键轨道
29
共轭效应的解释－氢化热与键长
π键
大π键
30
共轭效应的解释－1,4-加成
Allylic: next to a double bond
31
烯丙基型碳正离子的轨道结构
32
烯丙基型碳正离子的共振结构表达式
The true structure is the combination of the two resonance hybrid A mule is the hybrid of a horse and a donkey
有机化学的四大光谱
质谱 红外光谱 核磁共振 紫外光谱
54
分子中化学键的振动形式－伸缩振动
(伸缩振动)
1 % ν= f ( m1 + m2 ) 2π c m1m2
1 % ν (cm ) = λ (cm) (波数)
−1
55
分子中化学键的振动形式－弯曲振动
(面内) (弯曲振动)
剪式(Scissoring)
7
酸性的比较－负离子的稳定性
8
负离子稳定性对酸性强弱的影响
9
炔烃的反应－催化加氢
有机化学第四章环烃
环烷烃、环烯烃、环炔烃 2. 按碳环个数分 小环化合物 C3～C4 普通环化合物 C5～C7 中环化合物 C8～C11 大环化合物 ≥C12
第四章 环烃
03:12
Ⅰ. 脂环烃
5
H2 C H2C CH2
环丙烷 环丙烷
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 or
(
)
H2C C H2
H2 C
CH2 CH2
第四章 环烃
03:12
Ⅰ. 脂环烃
26
二．化学性质 “大环似烷，小环似烯”，小环指3、4碳的环。角张力使其不稳 定，易被打开。没达到轴向重叠，电子被束缚的程度小。
1、催化氢化：Pt、Pd或Ni的催化下，环丙烷和环丁烷开环加成
+ +
H2
Ni 800C Ni 2000C
CH3 CH2 CH3
H2
CH3 CH2 CH2 CH3
(5)
IUPAC规则中规定：甲苯、邻二甲苯、异丙苯、苯
乙烯等少数芳烃也作为母体命名。例：对叔丁基甲苯， 就不叫做1-甲基-4叔丁基苯
第四章 环烃
03:12
Ⅱ. 芳香烃
38
（6）当两个取代基相同时，则作为苯的衍生物来命名
CH CH2
1,4-二 乙 烯基 苯 CH CH2
2、多环芳香烃
（1）联苯类：苯环间以一个单键相连的，例如：
第四章 环烃
03:12
Ⅰ. 脂环烃
24
不讨论构象，只考虑构型时，可将其简写为：
H
H
H
CH3
CH3
CH3
CH3
H
课堂练习：画出顺式1，3-二甲基环已环的椅式构象图
第四章 环烃
03:12
第四章 环烃
03:12
Ⅰ. 脂环烃
5
H2 C H2C CH2
环丙烷 环丙烷
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 or
(
)
H2C C H2
H2 C
CH2 CH2
第四章 环烃
03:12
Ⅰ. 脂环烃
26
二．化学性质 “大环似烷，小环似烯”，小环指3、4碳的环。角张力使其不稳 定，易被打开。没达到轴向重叠，电子被束缚的程度小。
1、催化氢化：Pt、Pd或Ni的催化下，环丙烷和环丁烷开环加成
+ +
H2
Ni 800C Ni 2000C
CH3 CH2 CH3
H2
CH3 CH2 CH2 CH3
(5)
IUPAC规则中规定：甲苯、邻二甲苯、异丙苯、苯
乙烯等少数芳烃也作为母体命名。例：对叔丁基甲苯， 就不叫做1-甲基-4叔丁基苯
第四章 环烃
03:12
Ⅱ. 芳香烃
38
（6）当两个取代基相同时，则作为苯的衍生物来命名
CH CH2
1,4-二 乙 烯基 苯 CH CH2
2、多环芳香烃
（1）联苯类：苯环间以一个单键相连的，例如：
第四章 环烃
03:12
Ⅰ. 脂环烃
24
不讨论构象，只考虑构型时，可将其简写为：
H
H
H
CH3
CH3
CH3
CH3
H
课堂练习：画出顺式1，3-二甲基环已环的椅式构象图
第四章 环烃
03:12
开链化合物
开链化合物开链化合物是一类有机化合物，指分子中含有直链或支链结构的化合物。
这类化合物具有广泛的应用，例如作为溶剂、涂料、塑料、橡胶、医药等。
本文将从开链化合物的结构、性质、制备、应用等方面进行探讨。
一、开链化合物的结构开链化合物的分子结构是由直链或支链结构组成的，其分子式可表示为CnH2n+2或CnH2n，其中n为整数。
开链化合物的分子结构可以通过碳的杂化状态来描述。
碳原子的杂化状态决定了其所形成的键的类型和方向。
碳原子的杂化状态有sp3、sp2和sp三种。
其中，sp3杂化的碳原子形成单键，sp2杂化的碳原子形成双键，sp 杂化的碳原子形成三键。
开链化合物中的碳原子大多数是sp3杂化的，形成单键，因此它们的分子结构是直链或支链。
二、开链化合物的性质开链化合物的性质与分子结构密切相关。
一般来说，开链化合物具有以下几种性质：1.物理性质开链化合物大多数是无色、无味、不挥发的固体或液体，具有较低的密度和熔点。
2.化学性质开链化合物可以发生各种化学反应，例如加成反应、取代反应、消除反应等。
其中，加成反应是最常见的一种反应，指两个分子之间形成新的键。
3.热稳定性开链化合物的热稳定性较差，易于分解，产生有毒气体。
4.溶解性开链化合物在水中的溶解度很小，但在有机溶剂中的溶解度较大。
三、开链化合物的制备开链化合物的制备方法有很多种，常用的有以下几种：1.卤代烃的脱卤反应卤代烃经过脱卤反应可以得到开链化合物。
例如，1-氯丙烷经过脱卤反应可以得到丙烷。
2.醇的脱水反应醇经过脱水反应可以得到烯烃。
例如，乙醇经过脱水反应可以得到乙烯。
3.芳香族化合物的加氢反应芳香族化合物经过加氢反应可以得到开链化合物。
例如，苯经过加氢反应可以得到环己烷。
4.烷基化反应烷基化反应是将一个分子中的烷基转移到另一个分子中，从而得到开链化合物。
例如，甲基氯经过烷基化反应可以得到正丙烷。
四、开链化合物的应用开链化合物具有广泛的应用，其中一些常见的应用如下：1.溶剂开链烷烃是一种重要的溶剂，广泛应用于化工、制药、涂料、油墨等行业。
有机化学-第四章 环烃
环戊烷分子中，碳碳键的夹角为108°，接近sp3杂化轨 道间夹角，角张力很小，是比较稳定的环。
环己烷分子中6个碳原子不在同一平面上，碳原子之间的 键角为109°28′，分子中没有张力。
大环原子在不同的平面内，键角接近正常的键角，为
无张力环。
环三十烷
三、环己烷的构象
1 椅式构象和船式构象
六个碳原子均为sp3杂化，在保持键角109°28′不变的情况
H2SO4
NO2 NO2
甲苯硝化比苯容易，主要产物为邻位和对位取代产物。
CH3
HNO3 , H2SO4 30℃
CH3 NO2 +
CH3
NO2
(3) 磺化反应 苯与浓硫酸加热，或与发烟硫酸在室温下作用，生 成苯磺酸。苯磺酸也是强酸，酸性与硫酸接近。
浓 H2SO4 , 80℃ or H2SO4(SO3) , 室温
2 直立键和平伏键
椅式构象中的碳氢键可以分为两类，6个碳氢键与分
子的对称轴平行，叫做直立键或a键。
另外6个碳氢键指向环外，与直立键成109°28′的角， 平伏着向环外伸展，叫做平伏键或e键。
一个椅式构象的环己烷，可以通过碳碳单键的旋转变成 另一种椅式构象，叫做转环作用。
X
X
当环己烷上的氢原子被其它基团取代后，由于其它基团 都比氢原子大，所以取代基以e键和环相连占优势。
环己烷以上的环烷烃则很难发生加氢反应。
2 与溴的作用
环丙烷在室温下可以和溴进行亲电加成反应，生成开
链化合物。环丁烷要在加热条件下才能和溴加成。
+ Br2
BrCH2CH2CH2Br
1,3-二溴丙烷
+ Br2
Δ
BrCH2CH2CH2CH2Br
开链脂肪烃类
240μmol/L和160μmol/L。
开链脂肪烃类
CH3
H3C
COOH
（5Z，9Z）-14-甲基十五碳-5，9-二烯酸
开链脂肪烃类
化合物 macrolactic 是一种具有抗病毒活性的化合物，是从一种未 鉴定的深海菌中分离得到。
OH
CO OH CH3 HO HO
HO
开链脂肪烃类
从 海 绵 Mycale adhaerens 中 分 离 得 到 一 种 Exophiala
采集自Grenada的微生物样本L.majuscula中分离得到的。这
个化合物显示具有细胞毒素作用，还显示有cannabinoid受体 结合抑制活性（Ki＝4.7µmol/ml）。
环烃类
OAc H C7H15 O H O H
debromogrenadadiene
环烃类
从海洋真菌 Periconaia byssoides 中分离得到的 2 个具有 细胞毒活性的三醇pericoside A、B在体外显示具有显著的抗 肿瘤细胞活性，而且pericoside A在体内也有抗肿瘤活性。
HC
OH
CH HC OH
CH3 O (CH2)13 HC HC O
开链脂肪烃类
海洋中分离得到的不饱和烃类化合物还具有抗肿瘤作用。从西班牙软体动 物 Siphonaria pectinata 中得到的聚丙酸类化合物 norsiphonarienoloneA 和 isosiisophonarienolone, 体 外 试 验 对 四 种 肿 瘤 细 胞 都 有 抑 制 作 用 ， ED50 为
制剂。
芳香烃类
CH3 CH3 O Cl O H3C
OH
H3C
H3C
(CH 2) 17
开链脂肪烃类
CH3
H3C
COOH
（5Z，9Z）-14-甲基十五碳-5，9-二烯酸
开链脂肪烃类
化合物 macrolactic 是一种具有抗病毒活性的化合物，是从一种未 鉴定的深海菌中分离得到。
OH
CO OH CH3 HO HO
HO
开链脂肪烃类
从 海 绵 Mycale adhaerens 中 分 离 得 到 一 种 Exophiala
采集自Grenada的微生物样本L.majuscula中分离得到的。这
个化合物显示具有细胞毒素作用，还显示有cannabinoid受体 结合抑制活性（Ki＝4.7µmol/ml）。
环烃类
OAc H C7H15 O H O H
debromogrenadadiene
环烃类
从海洋真菌 Periconaia byssoides 中分离得到的 2 个具有 细胞毒活性的三醇pericoside A、B在体外显示具有显著的抗 肿瘤细胞活性，而且pericoside A在体内也有抗肿瘤活性。
HC
OH
CH HC OH
CH3 O (CH2)13 HC HC O
开链脂肪烃类
海洋中分离得到的不饱和烃类化合物还具有抗肿瘤作用。从西班牙软体动 物 Siphonaria pectinata 中得到的聚丙酸类化合物 norsiphonarienoloneA 和 isosiisophonarienolone, 体 外 试 验 对 四 种 肿 瘤 细 胞 都 有 抑 制 作 用 ， ED50 为
制剂。
芳香烃类
CH3 CH3 O Cl O H3C
OH
H3C
H3C
(CH 2) 17
环戊烯环戊烷
2-甲基- 2-丁烯 1，3- 丁二烯 2-甲基- 1，3-丁二烯
2019/10/17
第四章 烃
22
炔烃的命名与烯烃相似，只须将“烯”字改为 “炔”字
如： CH3-CH2-C C-CH3 2-戊炔
2019/10/17
第四章 烃
23
烯烃失去一个氢原子后剩下的基团——稀基 常见的烯基：
CH2=CH2 CH3-CH=CH2
加成反应：两个原子加到一个π 键上形成两个σ键的反应
2019/10/17
第四章 烃
33
1.催化加氢
Pt、 Pb、 Ni
CH2 = CH2 + H2
△
CH3 — CH3
2019/10/17
第四章 烃
34
2.与卤素的加成
R－CH=CH2 + Br2
R-CH - CH2 Br Br
红棕色溴的（CCl4）溶液 褪色
CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3
CH3- —— 甲基
CH3-CH2- —— 乙基 CH3-CH2-CH2- —— 丙基 CH3-CH- —— 异丙基
CH3
2019/10/17
第四章 烃
10
CH3CH2CH2CH3 正丁烷
CH3CHCH3 CH3 异丁烷
CH3(CH2)2-CH2- ——丁基
25
CH3-CH2-CH=CH2 1-丁烯
CH3-CH=CH-CH3 2-丁烯
双键位置异构
2019/10/17
第四章 烃
26
CH3-CH=CH-CH3 2-丁烯
CH3
H
C=C
H
CH3
反式
CH3
CH3
成都中医药大学药学院
丁烷
通式
CnH2n+ 2
相邻碳原子的烷烃分子式相差一个CH2
一 烷烃的结构
碳原子采取SP3的杂化方式成键 四个SP3杂化轨道夹角109.50 如甲烷
109.50
H
C
正四面体
H
H
H
甲烷的球棍模型
甲烷的斯陶特模型
其他的烷烃分子中的碳原子也是四面体结构 除乙烷外，烷烃分子中的碳原子并不排布在一条直线上 而是以锯齿形或其他可能的形式存在
3 书写 把取代基的位次和名称写在母体之前
（1）位次用阿拉伯数字表示，阿拉伯数字与阿拉伯数字之间 用“，”隔开，阿 拉伯数字与中文字之间用短横“-”隔开
（2）相同取代基合并在一起，用中文字二、三、四……表示， 但位次不能合并
（3）有不同取代基时，取代基在名称中的位置按“顺序规 则”排列，优先的在后
12
•
7、
。202 0年11 月上午7 时36分 20.11.4 07:36Novembe r 4, 2020
•
8、业余生活要有意义，不要越轨。20 20年11 月4日 星期三7 时36分 8秒07: 36:084 November 2020
我们必须在失败中寻找胜利，在绝望中寻求希望
•
9、
。上 午7时36 分8秒 上午7时 36分07: 36:082 0.11.4
C OH
>
O CH
常见的取代原子或原子团的顺序见教材P44
（二）系统命名
1 选择母体
选择最长的支链最多的碳链作为主链，根据主 链的碳原子总数称为“某烷”，作为母体名称
12
34 5
7
6
3 , 4 - i e t h y l - h e p t a n e
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基态 激发态
电子 跃迁
sp3-杂化态 杂化 sp3
2p
2p 2s 1s
2s
1s
1s
sp3 杂化轨道形成过程示意图
sp3杂化轨道
s 轨道成分：1/4； p 轨道成分：3/4。 在甲烷分子中，C 原子是sp3杂化。
sp3杂化的碳原子，四面体 甲烷的结构
sp3-1s σ键
4个C－H σ键
甲烷的球棍模型和比例模型
I > Br > Cl > F > O > N > C > D > H
② 多原子基团第一个原子相同,则比较与其相连的其 它原子。
CH3 C CH3 CH3 C(C,C,C) H C CH3 CH3 C(C,C,H) CH3 H C H H C(H,H,H)
>
C H H C(C,H,H)
CH2CH2CH3 C（C、H、H、）
裂化有热裂化和催化裂化。
4.1 烷烃的通式和命名
4.2 烷烃的分子结构和同分异构
4.3 烷烃的性质
4.4 烯烃和炔烃的结构
4.5 烯烃和炔烃的同分异构 4.6 烯烃和炔烃的分类和命名 4.7 烯烃和炔烃的化学性质 4.8 共轭二烯烃 4.9 萜类
4.1 烷烃的通式和命名
4.1.1 烷烃的通式
H H H H H H H H H H H C HH C C H H C C C H H C C C C H H H H H H H H H H H
石油主要是由各种烷烃和环 烷烃所组成的混合物。石油的化 学成分大部分是各种液态烃，同 时在液态烃里溶有少量的气态烃 和固态烃。石油主要含有碳和氢 两种元素，同时还含有少量的硫、 氧、氮等元素。
石油炼制的目的
一方面是将石油中的混合物进行一定程度 的分离使它们物尽其用；另一方面。将含碳原 子数较多的烃转变为含碳原子数较少的烃作为 化工原料，以提高石油的利用价值。
四…‖ 表示其个数，逐个标明其位号 ，并用 逗号分开。
•
当含有几个不同的取代基时，按照“次序规则”， 列出基团的顺序大小次序。将顺序较大的基团(较优 基团)列在后面，各取代基之间用 半字线“-‖连接。
• 顺序规则
① 单原子取代基,按原子序数大小排列，未共用电子 对最小。原子序数大,顺序大；原子次序小,顺序小； 同位素中质量高的,顺序大。顺序大的原子或基团为 较优基团。
由于σ键呈圆柱状对称，C－C单键能够
发生旋转，由此而导致的分子中的原子或原
子团在空间的排布方式不同，分子的这种立
体形象—构象。或分子中原子或原子团绕单
键旋转而产生的不同排列形式称为构象.
由此产生的异构体 — 构象异构体
乙烷的构象
H H H H H
HH H H H H
透 视 式
H
H H
纽 重叠式 曼 投 影 H H H H 式 H
CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 CH3 CH CH2 CH3 CH3 C CH3
CH3
CH3
正戊烷
异戊烷
新戊烷
4.1.5 系统命名法
系统命名是由三部分构成：
构型 标记 取代基的位号、 名称与排列 母体 名称
直链烷烃的命名与普通命名法基本相同。 只是去掉普通命名法中的“正”字。
支链烷烃的命名步骤： 1. 选择主链，确定母体名称： •选取最长的碳链作为主链。 若有等长的碳链，选取含支链最多的碳链为主链。
缩写
Me Et Pr
i-Pr
R H
R
名称
正丁基 (Butyl) 仲丁基 (sec-Butyl) 异丁基 (iso-Butyl) 叔丁基 (tert-Butyl)
缩写
Bu s-Bu i-Bu
CH3CH2CH2CH2 H CH3CH2CH2CH2 CH3CH2CH CH3 CH3CHCH3 CH3 CH3CHCH2 CH3 CH3 CH3 C CH3
乙烯基
比较
CH
CH2 和 (CH3)2CH
的优先次序
9
8
7
6
5
4
CH3 CH2 CH CH2 CH2 CH CH2 CH3 CHCH2CH3 CH3 3 2 1 CH3
3,7-二甲基-4-乙基壬烷
CH2CH2CH3 CH CH CH2 CH2 CH2 CH3 5 6 7 8 9 CH CH3
4
1
2
实线-键在纸平面上; 楔线-键在纸平面前; 虚线-键在纸平面后。
烷烃分子立体形状表示法
4.2.2 烷烃的同分异构 1. 烷烃的构造异构
C5H12:
CH3 CH2 CH2 CH2 CH3
正戊烷
CH3
CH3 CH CH2 CH3 CH3
CH3 C CH3 CH3
异戊 烷
新戊烷 碳胳（链）异构
2. 烷烃的构象 (1 )乙烷的构象
对位交叉 部分重叠 部分交叉
全重叠
丁烷C(2)-C(3)键旋转引起的各构象的能量变化 稳定性： 对位交叉式 > 部分交叉式 > 部分重叠式 > 全重叠式
[讨论题] （1）将右式化合物改写 成纽曼式，并用纽曼式表 示其优势构象。
H H Cl Cl CH3 CH3
4.3 烷烃的性质
4.3.1 物理性质 有机化合物的物理性质：物态、熔点(m.p.)、沸点 (b.p.)、相对密度(d)、折射率(nD) 和溶解度(s)等。 物理常数：单一纯净的有机化合物在一定的条件 下其物理性质为一固定值。 物理常数 不同化合物的分离 测定 已知化合物的鉴定
1 2 3 4 5
1'
6
2'
7
3'
8
9
10
CH3CHCH2CH2CHCH2CH2CH2CH2CH3 CH3 H3C C CH2 CH3 CH3
2-甲基 -5-（1，1-二甲基丙基）癸烷
3. 命名及取代基的排列顺序
命名：取代基位号 - 取代基名称 - 母体名称
• 当含有几个相同的取代基时，用“一、二、三、
4-Isopropyl-5-propylnonane
课堂练习：
CH3 CH3 C CH3 CH3 CH2 CH CH3
CH2CH3 CH3CH2CHCHCHCH2CH2CH3 CH3 CH3
4.2 烷烃的分子结构和同分异构
3.2.1 σ键的形成和烷烃的结构
碳原子在基态时的电子构型： C: 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0 sp3杂化轨道:
第四章 开链烃
烃：只含有C、H 两种元素的化合物— 碳氢化合物
饱和烃： 碳原子之间均以C－C单键相连，其余的价 键均为H原子所饱和。 烷烃：甲烷、乙烷等； 环烷烃。
烃
分子中C原子 的结合方式
环丙烷 不饱和烃:
环己烷
含有碳碳重键的烃类化合物。 烯烃、炔烃、芳烃。
脂肪烃的来源和石油工业
― 铁 人 ” 王 进 喜
CH3 H H H CH3
60度
H
H
H
H CH3 H CH
60度
H
H CH3 CH3
H
H
3
60 度
60 度
H
H
CH3
H H
60度
H
H H CH3
60度
H
H
H H
H CH 3
CH3
CH3 CH
3
丁烷的四种极限构象
H H CH3 H H CH3
H HCH3 H CH3 H
CH3 H3CCH3 CH3 H H H H H H H H
7 5
9
8
( I ) 系列编号：3，4，7－最低系列
1 2
CH3 CH2CH3 CH3CH2 CH3 CH CH2 CH2 CH CH CH2CH3 3 4 5 6 7 8 9
( II ) 系列编号：3，6，7
•支链上有取代基，则从和主链相连的碳原子开始 将支链碳依次编号，并将取代基位号、名称及支 链名写在括号内。
CHCH3 CH3 C（C、C、H）
CH2Cl
CHF2
C（Cl、H、H） C（F、F、H）
③ 含双键或叁键的基团,则作为连有两个或叁个相同 的原子。
C CH (C) (C) C C H (C) (C)
乙炔基
C(CH3)3 CH3 C CH3 CH3
叔丁基
CH CH2 (C) (C) C C H H H
甲烷 Methane
乙烷 Ethane
丙烷 Propane
丁烷 Butane
烷烃的通式 ： CnH2n+2
4.1.2 碳、氢原子的类型
(叔) 3o (季) 4o (仲) 2o (伯)
1oC
H3 C CH3 C
CH3 H C H C H
H C H 1o H H
H3C
3o 2o
伯(1°)、仲(2 °) 、叔(3 °) 、季(4 ° )碳原子 伯、仲、叔氢原子
CC CH3CH2CHCH3 CH2CH3
3
C-C-C-C-C-C-C 主链 C-C-C C
1 2
•根据主链的碳数，称“某烷” 。
CH3 CH CH CH CH2 CH2 CH3 CH3 CH3 CH CH3 CH2 庚烷 CH3
2. 编号（主链上的碳原子） • 从近支链一端依次用阿拉伯数字编号。 • 当编号有几种可能时，应选择具有“最低系列”的
小，可沿键轴自由旋转。
• 由于σ键是沿成键轨道方向交盖而成，在
碳链中，C－C－C的键角保持了接近109.5°。 对于直链烷烃，其三维形状是曲折型，而不是 直线型。
H
C
H
H H
H
HHale Waihona Puke CHH C CH H
电子 跃迁
sp3-杂化态 杂化 sp3
2p
2p 2s 1s
2s
1s
1s
sp3 杂化轨道形成过程示意图
sp3杂化轨道
s 轨道成分：1/4； p 轨道成分：3/4。 在甲烷分子中，C 原子是sp3杂化。
sp3杂化的碳原子，四面体 甲烷的结构
sp3-1s σ键
4个C－H σ键
甲烷的球棍模型和比例模型
I > Br > Cl > F > O > N > C > D > H
② 多原子基团第一个原子相同,则比较与其相连的其 它原子。
CH3 C CH3 CH3 C(C,C,C) H C CH3 CH3 C(C,C,H) CH3 H C H H C(H,H,H)
>
C H H C(C,H,H)
CH2CH2CH3 C（C、H、H、）
裂化有热裂化和催化裂化。
4.1 烷烃的通式和命名
4.2 烷烃的分子结构和同分异构
4.3 烷烃的性质
4.4 烯烃和炔烃的结构
4.5 烯烃和炔烃的同分异构 4.6 烯烃和炔烃的分类和命名 4.7 烯烃和炔烃的化学性质 4.8 共轭二烯烃 4.9 萜类
4.1 烷烃的通式和命名
4.1.1 烷烃的通式
H H H H H H H H H H H C HH C C H H C C C H H C C C C H H H H H H H H H H H
石油主要是由各种烷烃和环 烷烃所组成的混合物。石油的化 学成分大部分是各种液态烃，同 时在液态烃里溶有少量的气态烃 和固态烃。石油主要含有碳和氢 两种元素，同时还含有少量的硫、 氧、氮等元素。
石油炼制的目的
一方面是将石油中的混合物进行一定程度 的分离使它们物尽其用；另一方面。将含碳原 子数较多的烃转变为含碳原子数较少的烃作为 化工原料，以提高石油的利用价值。
四…‖ 表示其个数，逐个标明其位号 ，并用 逗号分开。
•
当含有几个不同的取代基时，按照“次序规则”， 列出基团的顺序大小次序。将顺序较大的基团(较优 基团)列在后面，各取代基之间用 半字线“-‖连接。
• 顺序规则
① 单原子取代基,按原子序数大小排列，未共用电子 对最小。原子序数大,顺序大；原子次序小,顺序小； 同位素中质量高的,顺序大。顺序大的原子或基团为 较优基团。
由于σ键呈圆柱状对称，C－C单键能够
发生旋转，由此而导致的分子中的原子或原
子团在空间的排布方式不同，分子的这种立
体形象—构象。或分子中原子或原子团绕单
键旋转而产生的不同排列形式称为构象.
由此产生的异构体 — 构象异构体
乙烷的构象
H H H H H
HH H H H H
透 视 式
H
H H
纽 重叠式 曼 投 影 H H H H 式 H
CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 CH3 CH CH2 CH3 CH3 C CH3
CH3
CH3
正戊烷
异戊烷
新戊烷
4.1.5 系统命名法
系统命名是由三部分构成：
构型 标记 取代基的位号、 名称与排列 母体 名称
直链烷烃的命名与普通命名法基本相同。 只是去掉普通命名法中的“正”字。
支链烷烃的命名步骤： 1. 选择主链，确定母体名称： •选取最长的碳链作为主链。 若有等长的碳链，选取含支链最多的碳链为主链。
缩写
Me Et Pr
i-Pr
R H
R
名称
正丁基 (Butyl) 仲丁基 (sec-Butyl) 异丁基 (iso-Butyl) 叔丁基 (tert-Butyl)
缩写
Bu s-Bu i-Bu
CH3CH2CH2CH2 H CH3CH2CH2CH2 CH3CH2CH CH3 CH3CHCH3 CH3 CH3CHCH2 CH3 CH3 CH3 C CH3
乙烯基
比较
CH
CH2 和 (CH3)2CH
的优先次序
9
8
7
6
5
4
CH3 CH2 CH CH2 CH2 CH CH2 CH3 CHCH2CH3 CH3 3 2 1 CH3
3,7-二甲基-4-乙基壬烷
CH2CH2CH3 CH CH CH2 CH2 CH2 CH3 5 6 7 8 9 CH CH3
4
1
2
实线-键在纸平面上; 楔线-键在纸平面前; 虚线-键在纸平面后。
烷烃分子立体形状表示法
4.2.2 烷烃的同分异构 1. 烷烃的构造异构
C5H12:
CH3 CH2 CH2 CH2 CH3
正戊烷
CH3
CH3 CH CH2 CH3 CH3
CH3 C CH3 CH3
异戊 烷
新戊烷 碳胳（链）异构
2. 烷烃的构象 (1 )乙烷的构象
对位交叉 部分重叠 部分交叉
全重叠
丁烷C(2)-C(3)键旋转引起的各构象的能量变化 稳定性： 对位交叉式 > 部分交叉式 > 部分重叠式 > 全重叠式
[讨论题] （1）将右式化合物改写 成纽曼式，并用纽曼式表 示其优势构象。
H H Cl Cl CH3 CH3
4.3 烷烃的性质
4.3.1 物理性质 有机化合物的物理性质：物态、熔点(m.p.)、沸点 (b.p.)、相对密度(d)、折射率(nD) 和溶解度(s)等。 物理常数：单一纯净的有机化合物在一定的条件 下其物理性质为一固定值。 物理常数 不同化合物的分离 测定 已知化合物的鉴定
1 2 3 4 5
1'
6
2'
7
3'
8
9
10
CH3CHCH2CH2CHCH2CH2CH2CH2CH3 CH3 H3C C CH2 CH3 CH3
2-甲基 -5-（1，1-二甲基丙基）癸烷
3. 命名及取代基的排列顺序
命名：取代基位号 - 取代基名称 - 母体名称
• 当含有几个相同的取代基时，用“一、二、三、
4-Isopropyl-5-propylnonane
课堂练习：
CH3 CH3 C CH3 CH3 CH2 CH CH3
CH2CH3 CH3CH2CHCHCHCH2CH2CH3 CH3 CH3
4.2 烷烃的分子结构和同分异构
3.2.1 σ键的形成和烷烃的结构
碳原子在基态时的电子构型： C: 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0 sp3杂化轨道:
第四章 开链烃
烃：只含有C、H 两种元素的化合物— 碳氢化合物
饱和烃： 碳原子之间均以C－C单键相连，其余的价 键均为H原子所饱和。 烷烃：甲烷、乙烷等； 环烷烃。
烃
分子中C原子 的结合方式
环丙烷 不饱和烃:
环己烷
含有碳碳重键的烃类化合物。 烯烃、炔烃、芳烃。
脂肪烃的来源和石油工业
― 铁 人 ” 王 进 喜
CH3 H H H CH3
60度
H
H
H
H CH3 H CH
60度
H
H CH3 CH3
H
H
3
60 度
60 度
H
H
CH3
H H
60度
H
H H CH3
60度
H
H
H H
H CH 3
CH3
CH3 CH
3
丁烷的四种极限构象
H H CH3 H H CH3
H HCH3 H CH3 H
CH3 H3CCH3 CH3 H H H H H H H H
7 5
9
8
( I ) 系列编号：3，4，7－最低系列
1 2
CH3 CH2CH3 CH3CH2 CH3 CH CH2 CH2 CH CH CH2CH3 3 4 5 6 7 8 9
( II ) 系列编号：3，6，7
•支链上有取代基，则从和主链相连的碳原子开始 将支链碳依次编号，并将取代基位号、名称及支 链名写在括号内。
CHCH3 CH3 C（C、C、H）
CH2Cl
CHF2
C（Cl、H、H） C（F、F、H）
③ 含双键或叁键的基团,则作为连有两个或叁个相同 的原子。
C CH (C) (C) C C H (C) (C)
乙炔基
C(CH3)3 CH3 C CH3 CH3
叔丁基
CH CH2 (C) (C) C C H H H
甲烷 Methane
乙烷 Ethane
丙烷 Propane
丁烷 Butane
烷烃的通式 ： CnH2n+2
4.1.2 碳、氢原子的类型
(叔) 3o (季) 4o (仲) 2o (伯)
1oC
H3 C CH3 C
CH3 H C H C H
H C H 1o H H
H3C
3o 2o
伯(1°)、仲(2 °) 、叔(3 °) 、季(4 ° )碳原子 伯、仲、叔氢原子
CC CH3CH2CHCH3 CH2CH3
3
C-C-C-C-C-C-C 主链 C-C-C C
1 2
•根据主链的碳数，称“某烷” 。
CH3 CH CH CH CH2 CH2 CH3 CH3 CH3 CH CH3 CH2 庚烷 CH3
2. 编号（主链上的碳原子） • 从近支链一端依次用阿拉伯数字编号。 • 当编号有几种可能时，应选择具有“最低系列”的
小，可沿键轴自由旋转。
• 由于σ键是沿成键轨道方向交盖而成，在
碳链中，C－C－C的键角保持了接近109.5°。 对于直链烷烃，其三维形状是曲折型，而不是 直线型。
H
C
H
H H
H
HHale Waihona Puke CHH C CH H