有机化学-烷烃和环烷烃
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第二章烷烃和环烷烃
致分子中原子或基团在空间的排列方式不同而产 生的立体异构现象——构象异构。这种空间排列 方式——构象 conformation
（1）乙烷的构象
H3C CH 3
当C-C键旋转时， 可产生无数个构象
有两种典型conformation：
乙烷的两种典型构象的表示方法
优势构象
交叉式 staggered
H
重叠式 eclipsed
作业：P130 /1, 6, 7 ,8; P105 / 8(3) (4) *C2-C3键旋转 阅读Section 1. Alkanes and Cycloalkanes 全文
翻译 1.1第一段，1.2.2第一段，1.2.3 第四段
CH3 CH3 CH C Br
CH3 CH3
四、环烷烃的异构现象
1. 顺反异构 cis-trans isomer (P84) 环烷烃环中C-C单键受环约束不能自由旋转,导致产生顺反异构
HH
H
CH 3
CH 3 CH 3
顺-1,2-二甲基环丙烷
CH 3 H
反-1,2-二甲基环丙烷
练习：写答出案： 1-甲基-3-乙H基环己烷的顺反异构体CH 3
伯碳(1°)：一级碳原子,只与1个其他碳原子直接相连
仲碳(2°)：二级碳原子,只与2个其他碳原子直接相连
叔碳(3°)：三级碳原子,只与3个其他碳原子直接相连
季碳(4°)：四级碳原子,只与4个其他碳原子直接相连
CH3
CH3
H3C
C CH2
3° 2°
H
伯氢(1°H)：伯碳上的H
仲氢(2°H)：仲碳上的H
练习：预测2-甲基丁烷在室温下进行氯代反应所得的一氯代物
Cl
答 案 ： C3 C H H C2C H H 3 +C 2l 光 C3 C H C2 C H H 3
（1）乙烷的构象
H3C CH 3
当C-C键旋转时， 可产生无数个构象
有两种典型conformation：
乙烷的两种典型构象的表示方法
优势构象
交叉式 staggered
H
重叠式 eclipsed
作业：P130 /1, 6, 7 ,8; P105 / 8(3) (4) *C2-C3键旋转 阅读Section 1. Alkanes and Cycloalkanes 全文
翻译 1.1第一段，1.2.2第一段，1.2.3 第四段
CH3 CH3 CH C Br
CH3 CH3
四、环烷烃的异构现象
1. 顺反异构 cis-trans isomer (P84) 环烷烃环中C-C单键受环约束不能自由旋转,导致产生顺反异构
HH
H
CH 3
CH 3 CH 3
顺-1,2-二甲基环丙烷
CH 3 H
反-1,2-二甲基环丙烷
练习：写答出案： 1-甲基-3-乙H基环己烷的顺反异构体CH 3
伯碳(1°)：一级碳原子,只与1个其他碳原子直接相连
仲碳(2°)：二级碳原子,只与2个其他碳原子直接相连
叔碳(3°)：三级碳原子,只与3个其他碳原子直接相连
季碳(4°)：四级碳原子,只与4个其他碳原子直接相连
CH3
CH3
H3C
C CH2
3° 2°
H
伯氢(1°H)：伯碳上的H
仲氢(2°H)：仲碳上的H
练习：预测2-甲基丁烷在室温下进行氯代反应所得的一氯代物
Cl
答 案 ： C3 C H H C2C H H 3 +C 2l 光 C3 C H C2 C H H 3
鉴别烷烃和环烷烃的方法
鉴别烷烃和环烷烃的方法一、前言烷烃和环烷烃是有机化合物中的两个重要类别，它们在实际应用中具有不同的特性和用途。
因此，正确鉴别烷烃和环烷烃对于化学工作者来说非常重要。
本文将介绍一些常见的鉴别方法。
二、外观1. 环状结构环状结构是环烷烃的一个显著特征。
环状结构使得环烷烃分子相对于线性分子更加紧密，因此其密度更大。
此外，在光学显微镜下观察样品时，环状结构会表现出圆形或椭圆形的形态。
2. 分子大小由于分子量不同，同样数量的分子量下，环状分子比线性分子更大。
因此，在实验中可以通过测量样品的密度或比表面积来区分两者。
三、物理性质1. 沸点由于环形结构使得其相互作用力增强，因此在相同条件下，环形化合物沸点通常较高。
2. 溶解度由于环形结构使得其相互作用力增强，在某些溶剂中（如水），环形化合物的溶解度可能会降低。
四、化学性质1. 氧化反应由于环状结构相对于线性结构更加稳定，因此在氧化反应中，环状分子通常比线性分子更难被氧化。
2. 反应活性由于环状结构使得其相互作用力增强，因此环状分子通常比线性分子具有更高的反应活性。
例如，环烷烃可以通过加氢反应转化为相应的烷基化合物。
五、色谱法色谱法是一种常用的鉴别方法。
在气相色谱中，可以通过样品在某些固定条件下从某个固定位置到达检测器的时间来区分两种不同类型的分子。
由于两者具有不同的物理和化学特征，因此它们在某些条件下会表现出不同的行为。
六、核磁共振法核磁共振是一种非常灵敏和精确的方法。
通过观察样品中不同原子核所发射出来的信号来确定样品中不同类型分子所占比例。
由于两种类型的分子具有不同的原子排列方式，因此它们会表现出不同的核磁共振信号。
七、总结鉴别烷烃和环烷烃的方法有很多种。
在实际应用中，我们可以根据不同的需要选择不同的方法。
总体来说，通过观察样品的外观、物理性质和化学性质，以及使用色谱法和核磁共振法等高级方法，我们可以准确地区分两种不同类型的分子。
烷烃、环烷烃
烷烃烷烃即饱和烃（saturated group)，是只有碳碳单键的链烃，是最简单的一类有机化合物。
烷烃分子里的碳原子之间以单键结合成链状(直链或含支链)外，其余化合价全部为氢原子所饱和。
烷烃分子中，氢原子的数目达到最大值，它的通式为CnH2 n+2。
分子中每个碳原子都是sp3杂化。
最简单的烷烃是甲烷。
烷烃中，每个碳原子都是四价的，采用sp3杂化轨道，与周围的4个碳或氢原子形成牢固的σ键。
连接了1、2、3、4个碳的碳原子分别叫做伯、仲、叔、季碳；伯、仲、叔碳上的氢原子分别叫做伯、仲、叔氢。
为了使键的排斥力最小，连接在同一个碳上的四个原子形成四面体(tetrahedro n)。
甲烷是标准的正四面体形态，其键角为109°28′（准确值：arccos(-1/3)）。
理论上说，由于烷烃的稳定结构，所有的烷烃都能稳定存在。
但自然界中存在的烷烃最多不超过50个碳，最丰富的烷烃还是甲烷。
由于烷烃中的碳原子可以按规律随意排列，所以烷烃的结构可以写出无数种。
直链烷烃是最基本的结构，理论上这个链可以无限延长。
在直链上有可能生出支链，这无疑增加了烷烃的种类。
所以，从4个碳的烷烃开始，同一种烷烃的分子式能代表多种结构，这种现象叫同分异构现象。
随着碳数的增多，异构体的数目会迅速增长烷烃还可能发生光学异构现象。
当一个碳原子连接的四个原子团各不相同时，这个碳就叫做手性碳，这种物质就具有光学活性。
烷烃失去一个氢原子剩下的部分叫烷基[1]，一般用R-表示。
因此烷烃也可以用通式RH来表示。
烷烃最早是使用习惯命名法来命名的。
但是这种命名法对于碳数多，异构体多的烷烃很难使用。
于是有人提出衍生命名法，将所有的烷烃看作是甲烷的衍生物，例如异丁烷叫做2-一甲基丙烷。
现在的命名法使用IUPAC命名法，烷烃的系统命名规则如下：找出最长的碳链当主链，依碳数命名主链，前十个以天干(甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸)代表碳数，碳数多于十个时，以中文数字命名，如：十一烷。
有机化学第章烷烃和环烷烃
脂环烃：碳原子之间相互连成环，其性质类似链烃 的碳氢化合物。
脂环烃
饱和脂环烃，又称环烷烃，通式：CnH2n
不饱和脂环烃
环烯烃 环炔烃
单环脂环烃：分子中只有1个碳环。 环丙烷
环丁烷
分子中含有两个或两个以上碳环结构的脂环烃称为双环或 多环脂环烃。
两个碳环共用一个碳原子的脂环烃，称为螺环烃(spiro hydrocarbon)。“螺”字表示两个碳环只共用一个碳原子，此 碳原子称为螺原子。
Alkyl group names are obtained by removing the –ane from the alkane name , and replacing it with -yl
中文名 英文名 中文名 英文名 甲烷 methane 甲基 methyl 乙烷 ethane 乙基 ethyl 丙烷 propane 丙基 propyl 丁烷 butane 丁基 butyl
2. 编号：从第一桥头（共用碳原子）开始，沿最长桥路到第二桥 头，再沿次长桥路回到第二桥头，然后编最短的桥路。（先编大 桥，再编小桥)。取代基的位置最小。
3.命名: 某基二环[n.m.p]某烷。 n.m.p---指各桥路上碳原子数。
2 1
3
7
4
6
5
8 6
4 5
7 1
2
3
1-甲基二环[4.1.0]庚烷
Homolog
同系物： 同系列中各化合物互称同系物。
同系列差：相邻两个同系物在组成上的不变差数 CH2。
烷烃中的伯、仲、叔、季碳原子。
伯碳原子：只与1个碳原子直接相连的碳原子。 (primary) 也称一级碳原子，以1° 表示。 仲碳原子：只与2 个碳原子直接相连的碳原子。 (secondary) 也称二级碳原子，以2 ° 表示。 叔碳原子：只与3 个碳原子直接相连的碳原子。 (tertiary) 也称三级碳原子，以3 ° 表示。 季碳原子：与4个 碳原子直接相连的碳原子。 (quaternary) 是四级碳原子，以4 ° 表示。
有机化学课件第-二-章烷烃和环烷烃_图文
熔点高低取决于分子间的作用力 和晶格堆积的密集度。
烷烃熔点的特点 （1） 随相对分子质量增大
而增大。 （2） 偶数碳烷烃比奇数碳
烷烃的熔点升高值 大 （如右图）。 （3）相对分子质量相同的烷 烃，叉链增多，熔点 下降。
偶数碳 奇数碳
（二） 沸点
沸点大小取决于分子间的作用力
烷烃沸点的特点
（1）沸点一般很低。 （非极性，只有色散力）
H2O2 + Fe2+
RCOO-
-e-
电解
HO• + HO- + Fe3+ RCOO •
自由基的稳定性
均裂 H=359.8kJ/mol (88kcal/mol) 共价键均裂时所需的能量称为键解离能。 键解离能越小，形成的自由基越稳定。
苯甲基自由基
稀丙基自由基 三级丁基自由基 异丙基自由基
乙基自由基 甲基自由基 苯基自由基
Hammond假设：过渡态总是与能量相近 的分子的结构相近似。
甲烷氯代反应势能图
甲烷氯代反应势能图的分析
1、第一步反应的活化能比较大，是速控步骤。 2、第二步反应利于平衡的移动。 3、反应 1 吸热，反应 2 放热，总反应放热，所以反应 只需开始时供热。 4、过渡态的结构与中间体（中间体是自由基）相似， 所以过渡态的稳定性顺序与自由基稳定性顺序一致。 推论：3oH最易被取代，2oH次之，1oH最难被取代。
甲烷氯代反应的适用范围
1、 该反应只适宜工业生产而不适宜实验室制备。 2 、该反应可以用来制备一氯甲烷或四氯化碳，不适 宜制备二氯甲烷和三氯甲烷。 3、无取代基的环烷烃的一氯代反应也可以用相应方法 制备，C(CH3)4的一氯代反应也能用此方法制备。
（2） 甲烷卤代反应活性的比较
烷烃熔点的特点 （1） 随相对分子质量增大
而增大。 （2） 偶数碳烷烃比奇数碳
烷烃的熔点升高值 大 （如右图）。 （3）相对分子质量相同的烷 烃，叉链增多，熔点 下降。
偶数碳 奇数碳
（二） 沸点
沸点大小取决于分子间的作用力
烷烃沸点的特点
（1）沸点一般很低。 （非极性，只有色散力）
H2O2 + Fe2+
RCOO-
-e-
电解
HO• + HO- + Fe3+ RCOO •
自由基的稳定性
均裂 H=359.8kJ/mol (88kcal/mol) 共价键均裂时所需的能量称为键解离能。 键解离能越小，形成的自由基越稳定。
苯甲基自由基
稀丙基自由基 三级丁基自由基 异丙基自由基
乙基自由基 甲基自由基 苯基自由基
Hammond假设：过渡态总是与能量相近 的分子的结构相近似。
甲烷氯代反应势能图
甲烷氯代反应势能图的分析
1、第一步反应的活化能比较大，是速控步骤。 2、第二步反应利于平衡的移动。 3、反应 1 吸热，反应 2 放热，总反应放热，所以反应 只需开始时供热。 4、过渡态的结构与中间体（中间体是自由基）相似， 所以过渡态的稳定性顺序与自由基稳定性顺序一致。 推论：3oH最易被取代，2oH次之，1oH最难被取代。
甲烷氯代反应的适用范围
1、 该反应只适宜工业生产而不适宜实验室制备。 2 、该反应可以用来制备一氯甲烷或四氯化碳，不适 宜制备二氯甲烷和三氯甲烷。 3、无取代基的环烷烃的一氯代反应也可以用相应方法 制备，C(CH3)4的一氯代反应也能用此方法制备。
（2） 甲烷卤代反应活性的比较
有机化学-第二章-烷烃和环烷烃(二)
英文简写 Me Et n-Pr i-Pr n-Bu s-Bu i-Bu t-Bu
neo-Pentyl
有机化学 第二章
13
烷烃的命名
有机化学 第二章
14
普通命名法
有机化学 第二章
15
普通命名法
局限：复杂 的烷烃无法 命名。
有机化学 第二章
16
衍生命名法
以甲烷为母体，把其它的烷烃都看作是甲 烷的烷基衍生物。
有机化学 第二章
65
CH3
1
H 2H
H
CH3 H 1 2 CH2
H
CH2
H
H
1
2 HCH3 H
H
H 1 2 CH2
CH3
CH2
H
取代基处在e 键上稳定。
有机化学 第二章
66
有机化学 第二章
12
一些烷基（alkyl）结构及名称
烷基 CH3 CH3CH2 CH3CH2CH2 CH3CHCH3 CH3CH2CH2CH2 CH3CH2CHCH3
(CH3)2CHCH2 (CH3)3C (CH3)3CCH2
烷基名称 甲基 乙基 正丙基 异丙基 正丁基 仲丁基 异丁基 叔丁基 新戊基
有机化学 第二章
62
环己烷可以由一种椅型构象翻转成另一 种椅型构象，原来的a键变为e键，原来的e键 变为a键：
翻转
一种椅型构象经半椅型、纽船型、船型翻转 成另一种椅型构象。在能量上：
椅型构象 < 纽船型构象 < 船型构象 < 半椅型构象
有机化学 第二章
63
环己烷的有构机化象学 第翻二章转
64
2.4.4 取代环己烷的构象
稳定性：
有机化学第四章烷烃和环烷烃
1. 乙烷的构象
小于两个H 的 von der waals 半 径（1.2Å）之和， 有排斥力
<60o
2 H
H C H H
2.3 Å
H C H H
60o
H H H H 1 1 2 H H H
C1旋转
H H
1 1 H
C1旋转
H H
2H 11 H H H
H
交叉式构象 staggered conformer 原子间距离最远 内能较低 （最稳定）
奇数碳
沸点
沸点大小取决于分子间的作用力
烷烃沸点的特点
（1）沸点一般很低（非极性，只有色散力）。 （2）随相对分子质量增大而增大（运动能量增大，范德华引力增大）。 （3）相对分子质量相同、叉链多、沸点低。（叉链多，分子不易接近）
密度
烷烃的密度均小于1（0.424-0.780) 偶极矩均为0。
饱和烃的偶极矩 溶解度
自由基型链反应（chain reaction）
甲烷的溴代反应机理
(1) (2) (3)
Br Br Br +
hv or
Br
+ Br Br H + CH3
链引发 chain initiation
H
CH3
CH3 + Br
Br
CH3 Br + Br
第(2), (3)步反应重复进行 (4) (5) (6) Br Br CH3 + + + Br CH3 CH3 Br Br
扭曲式构象 skewed conformer （有无数个）
重叠式构象 eclipsed conformer 键电子云排斥， von der waals排斥力，内能较高 （最不稳定）
有机化学-烷烃和环烷烃
24/64
2.2 烷烃和环烷烃的命名 2.2.4 环烷烃的命名 （1）分类
单环脂环烃
2. 烷烃和环烷烃
二环脂环烃
多环脂环烃 当碳环为饱和碳环时则为环烷烃。
25/64
2.2 烷烃和环烷烃的命名 2.2.4 环烷烃的命名 （2）单环环烷烃
（a）碳链较短
2. 烷烃和环烷烃
根据成环碳原子总数，称为“环（cyclo）某烷” 环上有1个取代基时，取代基名称放在“环某烷”之前 环上有不止1个取代基时，与烷烃命名类似 1 2 3
CH3
1’
CH3
C CH2CH3 CH3
2’
3’
CH3CH2CH2CH2CH2CHCH2CH2CHCH3
2-甲基-5- 1’,1’-二甲基丙基癸烷 2-甲基-5-(1,1-二甲基丙基)癸烷
23/64
2.2 烷烃和环烷烃的命名 练习
1. 给下列分子式命名
2. 烷烃和环烷烃
2,5,7-三甲基-7-乙基-3-氯壬烷 2. 写出“2,3,4,6-四甲基-6-乙基壬烷”的分子式。
烷烃和环烷烃分子从形式上去掉一个氢原子后余下的基
团称为烷基（R—）和环烷基。
（2）亚烷基
烷烃分子从形式上去掉两个氢原子后余下的基团称为亚 烷基。
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2.2 烷烃和环烷烃的命名 2.2.2 烷基和环烷基
烷 基 CH3 CH3CH2 CH3CH2CH2 CH3CHCH3 CH3CH2CH2CH2 CH3CH2CHCH3 (CH3)2CHCH2 (CH3)3C (CH3)3CCH2 烷基名称 甲基 乙基 正丙基 异丙基 正丁基 仲丁基 异丁基 叔丁基 新戊基
何谓“饱和”？ 烃分子中的碳原子之间都以单键（C-C）相连， 其余的价键都与氢原子相连。 烷烃（烷）： 饱和烃 【烷wan】取完全之意，碳被氢完全饱和
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环戊烷及其以上的环烷烃，分子中碳碳之间的键角保持 或接近109°28′。都是稳定的。
成键的电子云并不沿轴向重叠，而是形成一种弯曲键。 造成重叠程度小, 键能下降,产生角张力。
开链或较大脂环化合物 中轨道可达到最大重叠
Banana bond
环丙烷分子中 轨道部分重叠
H
H
C
105.5°
H
60°
H
C
C
CH2
亚甲基
CH
次甲基
系统命名法
关键是如何确定主链和处理取代基的位置
分三步：一选主链、二编号、三写全称。 1.选主链(母体)：选取代基最多的最长碳链 2.编号： 从靠近取代基一端开始 3.写全称：按先小后大,把取代基的位次、数
目及名称列在母体前。
在英文命名中，取代基按词首的字母排列顺序先后列出
烷烃系统命名法的要点：
张力学说：
1885年，Baeyer AV 假定，环烷烃具有平面正多边形的结构 ：
60° 90° 108° 120°
128.6 135°
• 环上C－C之间的键角偏离正常键角109°28′，
•环丙烷每个键必须向内偏转24.75°,就会产生角张力。
•环丁烷、环己烷分别向内偏转9.75°, 0.75°。
•环己烷每个键向外偏转5.25°。
第二节、烷烃的命名
（一）普通命名法 （二）系统命名法（IUPAC法）
（一）普通命名法
• 1~10以内的碳原子数用天干字表示：
甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、 壬、癸。从十一个碳原子开始用中文数
字表示。
• 直链的烷烃称“正某烷”，“正”（n-）一般 略去。如：
CH3CH2CH3
丙烷
CH3(CH2)10CH3 十二烷
CH3 CH3
伯碳(1°)：只与1个C直接相连, 一级碳原子
仲碳(2°)：只与2个C直接相连, 二级碳原子
叔碳(3°)：只与3个C直接相连, 三级碳原子
季碳(4°)：只与4个C直接相连, 四级碳原子
伯氢(1°H)：伯碳上பைடு நூலகம்H 仲氢(2°H)：仲碳上的H 叔氢(3°H)：叔碳上的H
不同类型的氢 反应活性不一样
烃（Hydrocarbons)
仅有C、H元素的有机化合物
烃的分类
饱和烃—烷烃
烯烃 脂肪烃 不饱和烃
炔烃 脂环烃 烃
芳香烃
苯型芳香烃 非苯型芳香烃
第一节 同系列和同分异构现象
一、同系列和同系物
烷烃（alkane）：只有C、H元素 组成，碳原子均以单键相连而成化合 物。
• 烷烃的分子通式为CnH2n+2 • 相邻两同系物之间的组成差别(CH2)
(CH3)2CHCHCH(CH3)2
3-环丙基戊烷 3-cyclopropylpentane
2,4-二甲基-3-环戊基戊烷 3-cyclopentyl-2,4-dimethylpentane
2、单环螺环烷烃的系统命名
脂环烃分子中两个碳环共用一个碳原子称为 螺环烃，共用的碳原子称为“螺原子”。
螺[3.4]辛烷
•偏差角越大张力越大，分子越不稳定。
张力学说得出结论：
三、四元环为张力环，所以不稳定， 易开环；
五、六元环键角接近109°28′，所 以不易开环，化学性质稳定。
七、八元环也为张力环。 实际上七、八元环化学性质较稳定。
张力学说是错误的。
现代理论解释：
环烷烃分子中的碳原子采取sp3杂化；除了环丙烷以外， 其它环烷烃的碳原子都不在同一平面上。
CH3
新己烷 (neohexane)
（二） 系统命名法
系统命名法是根据国际纯粹和应用 化学联合会（IUPAC）命名原则，并 结合我国的文字特点而制定的《有机 化学命名原则》
1. 常见烃基的命名
烃基：烃分子中去掉一个氢原子所剩下的原 子团称为烃基。
脂肪烃基：用“R-”表示。
芳香烃基：用“Ar-”表示。
CH3CH2CHCH2CHCH3 CH3CH2 CH3
2-甲基-4-乙基己烷 （4-ethyl-2-methylhexane）
（三）含复杂支链的烷烃
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
CH3CH2CHCH2CH2CHCH2CH2CH2CH3
CH3
CH3
1' 2' 3'
C CH2CH3
CH3
3-甲基-6-（1,1-二甲基丙基）癸烷
环炔烃
2).根据环数多少分
C3-C4 小环
C5-C6 普通环
根 单环烷烃
据
C7-C12 中环
环
C13以上 大环
数
多
少 分
多环烷烃 桥环 螺环
1、单环烷烃的系统命名
环丙烷 cyclopropane
乙基环戊烷 ethylcyclopentane
CH3CH2CHCH2CH3
1-甲基-4-异丙基环己烷 1-isopropyl-4-methylcyclohexane
306
289
乙烷交叉式构象称为优势构象。
Ⅱ
Ⅲ
12.6kj/mol
Ⅰ
Ⅳ
乙烷分子是处于交叉、重叠以及介于两者之间的无数构 象的动态平衡混合体系，但各种构象体存在的比率不同。
2. 丁烷的构象
丁烷构象的能量曲线
全重叠式 邻位交叉式 部分重叠式 对位交叉式 各种构象的能差不大，室温下可迅速转化。对位交
叉式约占70%，邻位交叉式约占30%，其他构象所占
称同系差。
二、同分异构现象
同分异构现象(isomerism)是指分子
式相同，因分子中各原子间的连接顺序和方 式不同或空间位置不同而产生异构的现象。
构造异构：分子中原子间的连接次序、结合方式
异
构
碳架异构
现 象
位置异构
官能团异构（包括互变异构）
立体异构：构造相同，原子在空间排布方式不同
构型异构 构象异构
或3-甲基-6-1',1'-二甲基丙基癸烷
练习：命名或写结构：
CH3 CH2CH3 CH3-CH-CH-CH2-CH-CH3
CH3
2,5-二甲基-3-乙基己烷 （3-ethyl-2,5-dimethylhexane）
(四)、环烷烃的系统命名
环烷烃的分类
环烷烃 1).根据分子的不饱和程度分 环烯烃
1
9
3
8
6
4
7
5
双环[4.4.0]辛烷 bicyclo[4.4.0]decane
1 2
7 83
Cl 6 5 4
1-甲基-2-乙基-6-氯二环[3.2.1]辛烷 6-chloro-2-ethyl-1-methyl bicyclo[3.2.1]octane
第三节、烷烃结构
烷烃（alkane）：只有C、H元素 组成，碳原子均以单键相连而成化合 物。
构造异构：分子中原子间的连接次序、结合方式
异
构
碳架异构
现 象
位置异构
官能团异构（包括互变异构）
立体异构：构造相同，原子在空间排布方式不同
构型异构 构象异构
顺反异构 旋光异构
构象异构(conformational isomerism)
因单键旋转而使分子中原子或基团在空间产生不 同的排列形象称为构象。
透视式
5 3
4
1 6
2
纽曼投影式
1
2
6
3
4
5
4
1
56
3
2
1
2 4
6
3
5
椅式
船式
P54-55 扭船式得内容不要求！
椅式构象：所有相邻的氢都处于交叉式构象， 再加上环的对角上的氢原子距离最大，有较高的 稳定性。
船式构象：C２－C３、C５－C６之间的氢处于重 叠式状态，产生的相斥力较大。因此船式不如椅 式稳定。
带 有 支 链 时 ， 可 用 “ 异 ” （ iso- ） 、 “新” （neo-） 等字表示：
含有 CH3 CH 基，而别无其它支链的
CH3
烷烃，则按碳原子总数称“异某烷”。
烷烃的英文名称（了解）： 表示碳原子数的词头+ane词尾组成。
methane（甲烷） heptane （庚烷） ethane （乙烷） octane （辛烷） propane（丙烷） nonane （壬烷） butane （丁烷） decane （癸烷） pentane （戊烷） undecane（十一烷） hexane （己烷） dodecane （十二烷）
环己烷船式的内能要比椅式高29.7kJ/mol。
H H
CH2
H H
H
H
CH2
椅式
2、 椅式构象中的a、e键
在12个碳氢键中，有6个键与对称轴平 行，叫直立键或称ａ键。另外6个键几乎垂 直于对称轴，叫做平伏键或ｅ键。
3、翻环作用
当环己烷的一个椅式构象转变为另一个椅
式构象时，原来的ａ键将转变为ｅ键，而
• 直链烷烃：与普通命名法相似。 • 支链烷烃： “长”、“多”、“小”。
即选择最长的碳链作为主链，使 主链上有尽可能多的取代基，使 取代基的位次较小。
编号：从靠近取代基的一端开始编号。
CH3CH2CHCH2CHCH3 CH3 CH3
2，4-二甲基己烷 2,4-dimethylhexane
（相同的取代基合并）
命名时按成环碳原子总数称: “螺[x.y]某烷 / 烯” (x < y) 。
编号从小环中与螺原子相邻的一个碳原子开始，经 螺原子再到大环.
81 7
2
6
4
5
3
Cl
5-氯螺[3.4]辛烷
7
61 2
成键的电子云并不沿轴向重叠，而是形成一种弯曲键。 造成重叠程度小, 键能下降,产生角张力。
开链或较大脂环化合物 中轨道可达到最大重叠
Banana bond
环丙烷分子中 轨道部分重叠
H
H
C
105.5°
H
60°
H
C
C
CH2
亚甲基
CH
次甲基
系统命名法
关键是如何确定主链和处理取代基的位置
分三步：一选主链、二编号、三写全称。 1.选主链(母体)：选取代基最多的最长碳链 2.编号： 从靠近取代基一端开始 3.写全称：按先小后大,把取代基的位次、数
目及名称列在母体前。
在英文命名中，取代基按词首的字母排列顺序先后列出
烷烃系统命名法的要点：
张力学说：
1885年，Baeyer AV 假定，环烷烃具有平面正多边形的结构 ：
60° 90° 108° 120°
128.6 135°
• 环上C－C之间的键角偏离正常键角109°28′，
•环丙烷每个键必须向内偏转24.75°,就会产生角张力。
•环丁烷、环己烷分别向内偏转9.75°, 0.75°。
•环己烷每个键向外偏转5.25°。
第二节、烷烃的命名
（一）普通命名法 （二）系统命名法（IUPAC法）
（一）普通命名法
• 1~10以内的碳原子数用天干字表示：
甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、 壬、癸。从十一个碳原子开始用中文数
字表示。
• 直链的烷烃称“正某烷”，“正”（n-）一般 略去。如：
CH3CH2CH3
丙烷
CH3(CH2)10CH3 十二烷
CH3 CH3
伯碳(1°)：只与1个C直接相连, 一级碳原子
仲碳(2°)：只与2个C直接相连, 二级碳原子
叔碳(3°)：只与3个C直接相连, 三级碳原子
季碳(4°)：只与4个C直接相连, 四级碳原子
伯氢(1°H)：伯碳上பைடு நூலகம்H 仲氢(2°H)：仲碳上的H 叔氢(3°H)：叔碳上的H
不同类型的氢 反应活性不一样
烃（Hydrocarbons)
仅有C、H元素的有机化合物
烃的分类
饱和烃—烷烃
烯烃 脂肪烃 不饱和烃
炔烃 脂环烃 烃
芳香烃
苯型芳香烃 非苯型芳香烃
第一节 同系列和同分异构现象
一、同系列和同系物
烷烃（alkane）：只有C、H元素 组成，碳原子均以单键相连而成化合 物。
• 烷烃的分子通式为CnH2n+2 • 相邻两同系物之间的组成差别(CH2)
(CH3)2CHCHCH(CH3)2
3-环丙基戊烷 3-cyclopropylpentane
2,4-二甲基-3-环戊基戊烷 3-cyclopentyl-2,4-dimethylpentane
2、单环螺环烷烃的系统命名
脂环烃分子中两个碳环共用一个碳原子称为 螺环烃，共用的碳原子称为“螺原子”。
螺[3.4]辛烷
•偏差角越大张力越大，分子越不稳定。
张力学说得出结论：
三、四元环为张力环，所以不稳定， 易开环；
五、六元环键角接近109°28′，所 以不易开环，化学性质稳定。
七、八元环也为张力环。 实际上七、八元环化学性质较稳定。
张力学说是错误的。
现代理论解释：
环烷烃分子中的碳原子采取sp3杂化；除了环丙烷以外， 其它环烷烃的碳原子都不在同一平面上。
CH3
新己烷 (neohexane)
（二） 系统命名法
系统命名法是根据国际纯粹和应用 化学联合会（IUPAC）命名原则，并 结合我国的文字特点而制定的《有机 化学命名原则》
1. 常见烃基的命名
烃基：烃分子中去掉一个氢原子所剩下的原 子团称为烃基。
脂肪烃基：用“R-”表示。
芳香烃基：用“Ar-”表示。
CH3CH2CHCH2CHCH3 CH3CH2 CH3
2-甲基-4-乙基己烷 （4-ethyl-2-methylhexane）
（三）含复杂支链的烷烃
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
CH3CH2CHCH2CH2CHCH2CH2CH2CH3
CH3
CH3
1' 2' 3'
C CH2CH3
CH3
3-甲基-6-（1,1-二甲基丙基）癸烷
环炔烃
2).根据环数多少分
C3-C4 小环
C5-C6 普通环
根 单环烷烃
据
C7-C12 中环
环
C13以上 大环
数
多
少 分
多环烷烃 桥环 螺环
1、单环烷烃的系统命名
环丙烷 cyclopropane
乙基环戊烷 ethylcyclopentane
CH3CH2CHCH2CH3
1-甲基-4-异丙基环己烷 1-isopropyl-4-methylcyclohexane
306
289
乙烷交叉式构象称为优势构象。
Ⅱ
Ⅲ
12.6kj/mol
Ⅰ
Ⅳ
乙烷分子是处于交叉、重叠以及介于两者之间的无数构 象的动态平衡混合体系，但各种构象体存在的比率不同。
2. 丁烷的构象
丁烷构象的能量曲线
全重叠式 邻位交叉式 部分重叠式 对位交叉式 各种构象的能差不大，室温下可迅速转化。对位交
叉式约占70%，邻位交叉式约占30%，其他构象所占
称同系差。
二、同分异构现象
同分异构现象(isomerism)是指分子
式相同，因分子中各原子间的连接顺序和方 式不同或空间位置不同而产生异构的现象。
构造异构：分子中原子间的连接次序、结合方式
异
构
碳架异构
现 象
位置异构
官能团异构（包括互变异构）
立体异构：构造相同，原子在空间排布方式不同
构型异构 构象异构
或3-甲基-6-1',1'-二甲基丙基癸烷
练习：命名或写结构：
CH3 CH2CH3 CH3-CH-CH-CH2-CH-CH3
CH3
2,5-二甲基-3-乙基己烷 （3-ethyl-2,5-dimethylhexane）
(四)、环烷烃的系统命名
环烷烃的分类
环烷烃 1).根据分子的不饱和程度分 环烯烃
1
9
3
8
6
4
7
5
双环[4.4.0]辛烷 bicyclo[4.4.0]decane
1 2
7 83
Cl 6 5 4
1-甲基-2-乙基-6-氯二环[3.2.1]辛烷 6-chloro-2-ethyl-1-methyl bicyclo[3.2.1]octane
第三节、烷烃结构
烷烃（alkane）：只有C、H元素 组成，碳原子均以单键相连而成化合 物。
构造异构：分子中原子间的连接次序、结合方式
异
构
碳架异构
现 象
位置异构
官能团异构（包括互变异构）
立体异构：构造相同，原子在空间排布方式不同
构型异构 构象异构
顺反异构 旋光异构
构象异构(conformational isomerism)
因单键旋转而使分子中原子或基团在空间产生不 同的排列形象称为构象。
透视式
5 3
4
1 6
2
纽曼投影式
1
2
6
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4
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4
1
56
3
2
1
2 4
6
3
5
椅式
船式
P54-55 扭船式得内容不要求！
椅式构象：所有相邻的氢都处于交叉式构象， 再加上环的对角上的氢原子距离最大，有较高的 稳定性。
船式构象：C２－C３、C５－C６之间的氢处于重 叠式状态，产生的相斥力较大。因此船式不如椅 式稳定。
带 有 支 链 时 ， 可 用 “ 异 ” （ iso- ） 、 “新” （neo-） 等字表示：
含有 CH3 CH 基，而别无其它支链的
CH3
烷烃，则按碳原子总数称“异某烷”。
烷烃的英文名称（了解）： 表示碳原子数的词头+ane词尾组成。
methane（甲烷） heptane （庚烷） ethane （乙烷） octane （辛烷） propane（丙烷） nonane （壬烷） butane （丁烷） decane （癸烷） pentane （戊烷） undecane（十一烷） hexane （己烷） dodecane （十二烷）
环己烷船式的内能要比椅式高29.7kJ/mol。
H H
CH2
H H
H
H
CH2
椅式
2、 椅式构象中的a、e键
在12个碳氢键中，有6个键与对称轴平 行，叫直立键或称ａ键。另外6个键几乎垂 直于对称轴，叫做平伏键或ｅ键。
3、翻环作用
当环己烷的一个椅式构象转变为另一个椅
式构象时，原来的ａ键将转变为ｅ键，而
• 直链烷烃：与普通命名法相似。 • 支链烷烃： “长”、“多”、“小”。
即选择最长的碳链作为主链，使 主链上有尽可能多的取代基，使 取代基的位次较小。
编号：从靠近取代基的一端开始编号。
CH3CH2CHCH2CHCH3 CH3 CH3
2，4-二甲基己烷 2,4-dimethylhexane
（相同的取代基合并）
命名时按成环碳原子总数称: “螺[x.y]某烷 / 烯” (x < y) 。
编号从小环中与螺原子相邻的一个碳原子开始，经 螺原子再到大环.
81 7
2
6
4
5
3
Cl
5-氯螺[3.4]辛烷
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