第二章 饱和烃
系差: 系差: CH2
同分异构现象 同分异构体-----分子式相同而结构不同的化 同分异构体---分子式相同而结构不同的化 合物(从丁烷开始) 合物(从丁烷开始)。此现象称为同分异构现 象。 C H
3
CH CH CH2 CH3 3 2
正丁烷沸点:-0.5℃
C3 C C 3 H H H
异丁烷 沸点:-11.7℃
同分异构的书写
口诀：主链由长到短； 口诀：主链由长到短； 支链由整到散； 位置由心到边； 排列孪邻到间。
二、碳原子和氢原子的类型
***烷烃分子中的氢原子根据它所连接的 *** 烷烃分子中的氢原子根据它所连接的 情况不同可分为三类： 氢原子， 情况不同可分为三类 ： 即伯 、 仲 、 叔 氢原子 ， 而烷烃分子中的碳原子…可分为 可分为？ 而烷烃分子中的碳原子 可分为？类，……
裂化反应过程复杂， 裂化反应过程复杂，烷烃分子中所含的碳原子数 愈多， 裂化产物也愈复杂。 愈多 ， 裂化产物也愈复杂 。 反应条件不同产物亦 不同， 但不外是由分子中的C H 键和C C 不同 ， 但不外是由分子中的 C—H 键和 C—C 键断裂 所形成的混合物。 所形成的混合物。
〈三〉、卤代反应*** 卤代反应 取代反应---烷烃分子中氢原子被其他原 取代反应---烷烃分子中氢原子被其他原 --子或原子团所取代的反应称为取代反应( 子或原子团所取代的反应称为取代反应(若 被卤原子取代则称为卤代反应) 被卤原子取代则称为卤代反应)。 Cl2 RH 混合卤代物 光或热 Cl (43%) (57%) 光 CH3CH2CH3＋Cl2 Cl＋ CH3CH2CH2Cl＋CH3CHCH3
• D.支链上还有取代基 D.支链上还有取代基
取代基的标明原则： 取代基的标明原则： 次序规则--- 较优”基团列后 次序规则---“ 较优”基团列后 ---“ *** 质量大的为较优基团,孤电子对排最后。 孤电子对排最后。 （1） I＞Br＞CI＞S ＞F＞O＞C＞H＞孤电子对 Br＞CI＞ (2)两个基团的第一个元素相同，则比较与 (2)两个基团的第一个元素相同， 两个基团的第一个元素相同 它直接相连的其它几个原子 其它几个原子? 它直接相连的其它几个原子? 如： CH3-CH2CH3＞ (3)双 键重键? (3)双键、叁键重键? O
O
c H
c O
H
四、 烷烃的分子结构 构型: 构型:
键长0.109nm 键长0.109nm 平均键能410KJ.mol 平均键能410KJ.mol-1 非极性分子
109o28’ 28’
〈一〉、碳原子的 sp3 杂化轨道
〈二〉、烷烃的结构特点** 烷烃的结构特点** 烷烃分子中仅含有碳碳单键 碳氢单键； 碳碳单键和 烷烃分子中仅含有碳碳单键和碳氢单键； 碳碳单键是由成键的两个碳原子各以一个 杂化轨道沿着对称轴的方向相互重叠 对称轴的方向相互重叠形成 SP3杂化轨道沿着对称轴的方向相互重叠形成 共价键， 共价键，称为 σ 键； 碳的SP 杂化轨道和氢原子的1S轨道沿着其对 1S轨道沿着其 碳的SP3杂化轨道和氢原子的1S轨道沿着其对 称轴的方向相互重叠而形成的也是 称轴的方向相互重叠而形成的也是 σ 键。
〈一〉、氧化和燃烧 烷烃在空气或氧气中完全燃烧生成二氧 化碳和水， 化碳和水，并放出大量的热 CH4＋ 2O2 → CO2＋ 2H2O ＝－890 △H＝－890 kJ.mol-1 部分氧化
催化、 催化、T、P RH 醇、醛、酸 O2, 锰盐 / RCOOH + R/COOH RCH 2-CH2R 120℃,1.5120℃,1.5-3MPa
Sp3键角
106o
109o28’ 28’ 112o
烷烃的构象
乙烷的交叉式构象*** 乙烷的交叉式构象*** 构象
乙烷的重叠式构象 乙烷的重叠式构象
乙烷分子各种构象 乙烷分子各种构象的能量曲线图 构象的能量曲线图
正丁烷的构象 正丁烷的构象
五、 烷烃的物理性质 物理状态、沸点、熔点、相对密度、 --- 物理状态、沸点、熔点、相对密度、 溶解度和折光率等 物理状态 直链烷烃在室温（25℃）和0.1MPa压力下: 直链烷烃在室温（25℃） 0.1MPa压力下: 在室温 压力下 个碳原子的是气体 气体； 1-4 个碳原子的是气体； 个碳原子的是液体 液体； 5-17 个碳原子的是液体； 个碳原子以上的是蜡状固体 以上的是蜡状 十八 个碳原子以上的是蜡状固体
烷烃的命名*** 三、 烷烃的命名 〈一〉、普通命名法 普通命名法
***碳原子数在十以内用天干数甲 ***碳原子数在十以内用天干数甲、乙、丙、丁、 碳原子数在十以内用天干数 癸表示; 以上的用汉文数字表示 表示; 戊、己、庚、辛、壬、癸表示;十以上的用汉文数字表示; 区别异构体用" 区别异构体用"正、异、新"表示. 表示.
六、
烷烃的化学性质 烷烃的化学性质 化学 σ键键能大，不易断裂 键键能大， 原因
σ键电子云分布均匀，不易极化 键电子云分布均匀，
化学 性质 稳定 表现 一般不与强氧化剂、 一般不与强氧化剂、强还 原剂、强酸、 原剂、强酸、强碱等起反 但在一定条件下， 应，但在一定条件下，可 氧化、卤化、裂解等 氧化、卤化、裂解等。
σ键的特点 电子云分布均匀(圆柱型),可旋转 电子云分布均匀(圆柱型),可旋转，重叠大 ),可旋转，
CH 2 CH 3 CH 2
CH 3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2
CH 2 CH2
CH 2 CH 2
CH 2
锯齿型
CH 3
CH 3 CH2
旋转
固态时，碳链一般为锯齿型 固态时，碳链一般为锯齿型
烃的分类 开链烃
（脂肪烃） 脂肪烃）
饱和烃
烷烃 单烯烃 炔烃 二烯烃 二烯烃 环烷烃 环烷烃
不饱和烃
烃
脂环烃 碳环烃 芳香烃 非苯芳烃 环烯烃 环烯烃 环炔烃 环炔烃 苯系芳烃
第一节 烷烃 一、同系列及同分异构现象
分子中碳原子之间都以单键相连 链状， 单键相连成 烷烃 --- 分子中碳原子之间都以单键相连成链状， 其余价键都与氢原子相连的化合物。 其余价键都与氢原子相连的化合物。
CH3 CH3-CH CH3
25℃,CCl4
CH3 CH3-C-Cl CH3
CH3
+ Cl2
+ CH3-CH
CH3-Cl
(36%)
(64%)
伯、仲、叔氢的反应活性 键能： 键能：
RH2C－H ----410KJ/mol － ----410KJ/mol R2HC－H ----395KJ/mol － ----395KJ/mol R3C－H ----380KJ/mol － ----380KJ/mol
〈二〉、裂化反应 裂化---在隔绝空气的高温下, ---在隔绝空气的高温下 裂化---在隔绝空气的高温下,烷烃分子发 生裂解的过程。主要包括热裂化 热裂化和 生裂解的过程。主要包括热裂化和催化裂化 CH2＝CH2 ＋ CH3CH3 热裂 CH2＝CH CH3 ＋ CH4 CH3CH2CH2CH3 CH2＝CHCH2CH3＋CH4
取代基的标明
• A.相同取代基 用阿拉伯数字表示位次， 相同取代基 中间用逗号隔开，并用汉文数字标明个 数，位次数字和取代基名称之间用半短 线“—”连接。 • B.不同取代基 按“次序规则”. 不同取代基 • C.两端第一个取代基位置相同，基团相 两端第一个取代基位置相同， 两端第一个取代基位置相同 最低系列法” 同，按“最低系列法”。
反应活性: 反应活性 *** R3C－H ﹥ R2HC－H ﹥ RH2C－H － － － 卤代活性: 卤代活性
5倍 R3C－H ≈ 5倍 RH2C－H － － R2HC－H ≈ 4倍 RH2C－H － 4倍 －
√
CH3 CH3 CH CH2 CH2 CH2 CH3 CH3 CH CH CH2 CH3
9
8
7
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6
5
4
3
2
1
3,4,8－三甲基壬烷 ,4,8－
系统命名法也称 IUPAC命名法*** IUPAC命名法 1、直链烷烃系统命名法与普通命名法相 少一个“ 比，少一个“正”字。 支链烷烃的命名原则： 2、支链烷烃的命名原则： 选择一条最长 最长的碳链 （1）、主链的选定 选择一条最长的碳链 为主链。几条等长碳链时， 最多取代 取代。 作为主链。几条等长碳链时，选最多取代。 靠近支链? （ 2 ） 、 主连碳原子的编号 从 靠近支链 ? 的一端开始， 最低系列法） 的一端开始 ， （ 最低系列法 ） ， 用阿位伯数 字对主链碳原子依次编号。 字对主链碳原子依次编号。 （3）、取代基的标明 取代基的位次由它 所连接的主链碳原子的号数来表示。 号数来表示 所连接的主链碳原子的号数来表示。
相对密度 烷烃的相对密度都小于1 烷烃的相对密度都小于1。直链烷烃的相对 相对密度都小于 密度随分子量的增加而略有增加。 密度随分子量的增加而略有增加。
溶解度 烷烃属非极性化合物， 烷烃属非极性化合物，不溶于极性的水而 易溶于氯仿、 易溶于氯仿、苯等弱极性或非极性溶剂之中 服从“相似相溶”经验规律) 。(服从“相似相溶”经验规律)
饱和烃（ 学时） 第二章 饱和烃（5学时） 烷烃和脂环烃） （烷烃和脂环烃）
本章学习要求： 本章学习要求： 掌握烷烃的IUPAC命名法与普通命名法 烷烃的IUPAC命名法与普通命名法， 1、掌握烷烃的IUPAC命名法与普通命名法， 自由基取代反应历程， Newman投影式的书 自由基取代反应历程， Newman投影式的书 写，环烷烃的结构与化学性质的关系及其 重要化学反应，环己烷的一元、 重要化学反应，环己烷的一元、二元取代 物的优势构象。 物的优势构象。 2、了解烷烃的物理性质及其变化规律 了解烷烃的物理性质及其变化规律 和单环烷烃的命名。 和单环烷烃的命名。
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大学有机化学第二章饱和烃
绿色化学与可持 续发展
随着环保意识的提高，绿色 化学和可持续发展已成为有 机化学的重要发展方向。研 究和发展环境友好、资源节 约的合成方法与技术，对于 实现可持续发展具有重要意 义。
计算机辅助ห้องสมุดไป่ตู้机 合成设计
随着计算机科学的发展，利 用计算机辅助设计工具进行 有机合成已成为可能。这种 方法有助于提高合成效率和 降低成本，为有机化学的发 展开辟了新的途径。
环烷烃的化学性质
01
02
03
加成反应
环烷烃中的碳碳单键可以 被氢气、卤素等试剂加成， 生成相应的烷基卤化物或 醇类。
开环反应
在酸或碱催化下，环烷烃 可以发生开环反应，生成 链状烷烃。
氧化反应
环烷烃在常温下容易被氧 化剂氧化，生成酮、醛等 化合物。
05 不饱和烃
烯烃和炔烃的结构
烯烃结构
烯烃是含有碳碳双键的烃类，双 键连接的两个碳原子为sp2杂化， 双键中的一根键为π键，另一根
命名法
系统命名法
根据国际纯粹与应用化学联合会 （IUPAC）的规定，采用系统命名法 对饱和烃进行命名。主要依据碳链的 长度和取代基的种类、位置来确定烃 的名称。
习惯命名法
对于一些简单的饱和烃，可以采用习 惯命名法，如甲烷、乙烷、丙烷等。
03 烷烃
烷烃的结构
烷烃由碳原子和氢原子组成， 碳原子之间通过单键连接，形 成链状或环状结构。
重要性及应用
01
基础理论
烷烃是学习有机化学的基础，对 于理解其他烃类和有机化合物的 性质至关重要。
工业应用
02
03
科学研究
烷烃是石油工业的主要组成部分， 用于生产燃料、润滑油、溶剂等。
烷烃是合成其他有机化合物的重 要原料，在药物合成、材料科学 等领域有广泛应用。
第二章 饱和烃
. . . . . ..
m.p.
含C数
(戊烷)-129.8℃；(异戊烷)-159.9℃；(新戊烷)-16.8 ℃
解释: 除分子间引力外, 分子对称性越好, 越易排列成 紧密的分子晶体。 （3）相对密度——随C增加, 小于水。 （4）溶解度——不溶于水。(相似相溶)
2 化学性质
1）烷烃的稳定性
在常温下, 强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂等都 不能和烷烃起反应。
CH 3 CH3C CHCH 3
9个同分异构体
CH 3 CH 3
碳、氢原子的类型
伯碳，一级（1℃）碳原子——与一个碳原子相连 所连的氢原子伯(10)氢原子 仲碳，二级（2℃）碳原子——与两个碳原子相连 所连的氢原子仲(20)氢原子 叔碳，一级（3℃）碳原子——与三个碳原子相连 所连的氢原子叔(30)氢原子 季碳，四级级（1℃）碳原子——与四个碳原子相连 没有 四级氢原子
天然气是蕴藏在地层内的可燃性气体，常与石油 伴生，主要成份是甲烷。天然气燃烧可放出大量 的热，可用作燃料，如液化石油气。也可用作工 业上制甲醇、乙炔等化工原料。 无论石油和天然气，都不可能在工业规模上分离 出纯的单一烷烃，这一般需要通过合成方法取得。
第二章 饱和烃（烷烃）
• • • • • 2.1 同系列和同分异构 2.2 烷烃的命名 2.3 烷烃的结构 2.4 烷烃的性质 2.5 烷烃的来源
2.1同系列和同分异构
烷烃的通式 CnH2n+2
同系列：具有一个通式，结构相似，性质相似 的化合物系列。 同系物：同系列中的各个化合物互称同系物。
系列差：CH2称为同系列的系列差，也称系差。
Cl2
CH3Cl
Cl2
CH2Cl2
CHCl3
第二章饱和烃(烷烃)
反应经历了自由基活性中间体。（自由基取代反应） 2）反应机理
亦称反应历程、反应机制，是描述反应由反应物到产物所 经历的每一步过程。 氯分子在光照或高温下裂解（均裂），产生氯自由基：
Cl2
hv or
2 Cl
产生甲基自由基：
Cl + CH4
产生新的氯自由基：
CH3 + Cl2
链引发 ①
CH3 + HCl 链增长 ②
<1%
溴代反应三种氢的活性： 1°H : 2°H : 3°H = 1 : 82 : 1600
5) 卤素的活性 CH4 + X F Cl Br I
CH3 + HX
Ea(kJ/mol) +4.2 +16.7 +75.3 >+141
卤素的活性：F > Cl > Br > I 氯化试剂活性高，溴化试剂活性低。
H
HH H
HH
H H
楔形式 锯架式（透视式） 纽曼式（投影式）
交
H
HH
叉 式
HC HH
C
H
H H
H
H
H H
HH
H
H
H HH
楔形式
锯架式
纽曼式
• 介于重叠式与交叉式之间的无数构象称为扭曲式构象。
b. 构象的稳定性 [分析乙烷两个极端构象]（单位：pm）
H 229 H
HH C
C HH
H 250 HH C C
H H
2.烷烃的构象
H CH
H
构象(conformation)：由单键旋转而产生的分子中原子或基团 在空间的不同排列方式。
1）乙烷的构象 可有无限种。
有机化学第2章饱和烃
CH3 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3 CH CH2CH3 CH3 CH3 C CH3 CH3
沸点℃
36
28
9.5
2. 熔点
烷烃熔点(mp)的变化基本上与沸点相似，直链烷烃的熔点变化 也是随着相对分子质量的增减而相应增减。但因在晶体中，分子间 的作用力不仅取决于分子的大小，而且与晶体中晶格排列的对称性 有关，对称性大的烷烃晶格排列比较紧密，熔点相对要高些。
沸点是与分子间的作用力——van der Waals力有关的，烷烃是非极 性分子，van der Waals力主要产生于色散力。
直链烷烃的沸点与分子中所含碳原子数的关系图 一般在常温常压下，四个碳以下的直链烷烃是气体，由戊烷开始 是液体，大于十七个碳的烷烃是固体。
在碳原子数相同的烷烃异构体中，含支链越多的烷烃，相应 沸点越低。
为了使成键电子之间的排斥力最小、最稳定，四个sp3杂化轨 道在空间的排布，是以碳原子为中心，四个轨道分别指向正四面体 的四个顶点，使sp3 杂化轨道具有方向性。同时两个轨道对称轴之 间的夹角 (键角)为109.5°。
1/4s + 3/4p
2. σ键的形成及其特性
原子轨道沿核间联线(键轴)相互交盖，形成对键轴呈圆柱形对称 的轨道，称为σ轨道。σ轨道上的电子称为σ电子。 σ轨道构成的共价 键称为σ键。
当含有不止一个相等的最长碳链可供选择时，一般选取包含支链最多 的最长碳链作为主链。根据主链所含碳原子数称为“某烷”。
“庚烷”
②将主链上的碳原子从靠近支链的一端开始依次用阿拉伯数字编号；
当主链编号有几种可能时，应选定支链具有“最低系号相同时，给小的取代基较小的编号：
异丁烷
为了形象地表示分子的立体形状，常采用立体模型表示。常用 的模型有两种：球棒模型(Kekule模型)和比例模型(Stuart模型，它与
沸点℃
36
28
9.5
2. 熔点
烷烃熔点(mp)的变化基本上与沸点相似，直链烷烃的熔点变化 也是随着相对分子质量的增减而相应增减。但因在晶体中，分子间 的作用力不仅取决于分子的大小，而且与晶体中晶格排列的对称性 有关，对称性大的烷烃晶格排列比较紧密，熔点相对要高些。
沸点是与分子间的作用力——van der Waals力有关的，烷烃是非极 性分子，van der Waals力主要产生于色散力。
直链烷烃的沸点与分子中所含碳原子数的关系图 一般在常温常压下，四个碳以下的直链烷烃是气体，由戊烷开始 是液体，大于十七个碳的烷烃是固体。
在碳原子数相同的烷烃异构体中，含支链越多的烷烃，相应 沸点越低。
为了使成键电子之间的排斥力最小、最稳定，四个sp3杂化轨 道在空间的排布，是以碳原子为中心，四个轨道分别指向正四面体 的四个顶点，使sp3 杂化轨道具有方向性。同时两个轨道对称轴之 间的夹角 (键角)为109.5°。
1/4s + 3/4p
2. σ键的形成及其特性
原子轨道沿核间联线(键轴)相互交盖，形成对键轴呈圆柱形对称 的轨道，称为σ轨道。σ轨道上的电子称为σ电子。 σ轨道构成的共价 键称为σ键。
当含有不止一个相等的最长碳链可供选择时，一般选取包含支链最多 的最长碳链作为主链。根据主链所含碳原子数称为“某烷”。
“庚烷”
②将主链上的碳原子从靠近支链的一端开始依次用阿拉伯数字编号；
当主链编号有几种可能时，应选定支链具有“最低系号相同时，给小的取代基较小的编号：
异丁烷
为了形象地表示分子的立体形状，常采用立体模型表示。常用 的模型有两种：球棒模型(Kekule模型)和比例模型(Stuart模型，它与
第二章 饱和烃：烷烃和环烷烃
3
5
CH
3
HC CH
4
CH
烷烃：饱和开链烃。 特征：C与C以单键相连，其余价键都为氢原子饱和。 通式为：CnH2n+2
环烷烃：饱和环烃。 特征：C与C以单键相连成环，其余价键都为氢 原子饱和。 通式为：CnH2n （单环烷烃）
烷烃和环烷烃统称为饱和烃
烷烃和环烷烃主要存在于石油和天然气中， 天然气主要由甲烷以及少量的乙烷、丙烷和丁烷 组成。石油是一种复杂混和物，主要是含1到40个 碳原子的烃，通过精馏可以将石油分离成沸点不 同的有用馏分。 天然气： 汽油： 煤油： 柴油： 沥青： CH4~C4H10 C5H12~C12H26 C12H26~16H34 C15H32~C18H38 C20以上
烷基自由基
伯
仲
叔
烷基自由基的类型
烷基自由基的结构
烷基自由基的稳定性：叔〉仲〉伯
烷基自由基的稳定性与C-H的均裂能有关：
CH3CH2CH2-H
离解能 (kJ/mol) 410
(CH3)2CH-H (CH3)3C-H
397 381
在烷烃氯化反应中，产生烷基自由基的步骤 是整个反应中最困难的一步。是控制反应速度的 步骤。生成的烷基自由基越稳定，所需的活化能 越小，反应越容易。
CH3CH2CH2CH2CH2CH3
正己烷
(CH3)2CHCH2CH2CH3
异己烷
(CH3)3CCH2CH3
新己烷
• 系统命名法：
采用IUPAC（International Union of Pure and Applied Chenistry）国际纯粹与应用化学联合会的命 名原则，结合我国文字特点制定的。
键旋转引起的位能变化曲线
大学有机化学第二章饱和烃
a、链的引发
hv
Cl2
2Cl
b、 链的增长
C H 4 + lC H 3 +HC Cl
H= 7. 5KJ/mol
C H 3+ C l2 C H 3 C l+C l
H= -112. 9 KJ/mol
c、链的终止
Cl + Cl Cl—Cl
CH 3 + C3H CH 3—C3H
CH 3 +Cl
CH 3Cl
芳香烃基：用“Ar-”表示。
CH3
甲基 (Me)
常见 CH3CH2
乙基 (Et)
的烷 烃基
C H 3C H 2C H 2 丙基(n-pr)
CH3 CH CH3 异丙基(iso-pr)
CH3CH2CH2CH2
CH3CHCH2CH3
丁基 (n-Bu) 仲丁基 (sec-Bu)
CH3 CH CH2 CH3
（反叠式） （反错式）
H
H
H
邻位交叉式 （顺错式）
CH 3CH 3
0。
H H
H
H
全重叠式 （顺叠式）
四种极限构象的稳定性次序：
对位交叉式>邻位交叉式>部分重叠式>全重叠式
四、烷烃的化学性质
1、烷烃的卤代反应
取代反应(substitution reaction)：有机化合物
中氢原子（或其它原子或原子团）被另一原子或 原子团取代的化学反应称取代反应。
CH3
含有 CH3 C端基，而无其
CH3
它支链的烷烃，则称“新某烷”。
CH 3 CH3 C CH3
CH 3
新戊烷(neopentane)
CH3 CH3 C CH2 CH3
有机化学 2饱和烃
第二章 饱和脂肪烃（烷烃)
Alkanes
几个基本概念
• 烃(Hydrocarbons) • 饱和烃(Saturated hydrocarbons) • 链烷烃的通式(General formula)
CnH2n+2 • 同系列(Homologous series) • 同系物(Homologs)
第一节 烷烃(alkane)的构造和同分异构现象
§1.1烃：只由碳氢两种元素组成的有机物；也叫碳氢化 合物。
开链烃： 碳原子相连成链状的烃，叫脂肪烃。饱和脂肪 烃叫烷烃。
饱和烃 (烷烃）
开链烃 （脂 肪烃）
烃
不饱 和烃
环烃
H
HH
HCH
HC CH
H CH4 HHH
HH C2H6 HHHH
H C C C HH C C C C H
HHH
HHHH
C3H8
国际纯粹与应用化学联合会
直链烷烃系统命名与普通命名法相同，只是把“正”字取 消
带有支链的烷烃则按以下命名规则命名：
命名规则：
(1)选主链：最长碳链。取代基最多； (2)编号：a:从离支链最近的一端开始编号；
b: “位置和最小”（以前） ——“最低系列”规则（现在） (3)写出名称：a:支链烷基名称和位置写在前；
CH3
1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
C11H3-C10H-C9H2-C8H-C7-C6 H2-C5 H2-C4H2-C3H-C2 H-1CH3
CH3
CH3CH2CH3
CH3CH3
2,4,5,5,9,10 – ( ) 2,3,7,7,8,10 – ( )
2,3,7, 8,10-五甲基-7-乙基十一烷
Alkanes
几个基本概念
• 烃(Hydrocarbons) • 饱和烃(Saturated hydrocarbons) • 链烷烃的通式(General formula)
CnH2n+2 • 同系列(Homologous series) • 同系物(Homologs)
第一节 烷烃(alkane)的构造和同分异构现象
§1.1烃：只由碳氢两种元素组成的有机物；也叫碳氢化 合物。
开链烃： 碳原子相连成链状的烃，叫脂肪烃。饱和脂肪 烃叫烷烃。
饱和烃 (烷烃）
开链烃 （脂 肪烃）
烃
不饱 和烃
环烃
H
HH
HCH
HC CH
H CH4 HHH
HH C2H6 HHHH
H C C C HH C C C C H
HHH
HHHH
C3H8
国际纯粹与应用化学联合会
直链烷烃系统命名与普通命名法相同，只是把“正”字取 消
带有支链的烷烃则按以下命名规则命名：
命名规则：
(1)选主链：最长碳链。取代基最多； (2)编号：a:从离支链最近的一端开始编号；
b: “位置和最小”（以前） ——“最低系列”规则（现在） (3)写出名称：a:支链烷基名称和位置写在前；
CH3
1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
C11H3-C10H-C9H2-C8H-C7-C6 H2-C5 H2-C4H2-C3H-C2 H-1CH3
CH3
CH3CH2CH3
CH3CH3
2,4,5,5,9,10 – ( ) 2,3,7,7,8,10 – ( )
2,3,7, 8,10-五甲基-7-乙基十一烷
有机化学第二章饱和烃
06:32
31
第二章 饱和烃
四、乙烷和丁烷的构象 看书回答：乙烷交叉式和重叠式之间的内能差相有多大？ 室温下两种构象能否完成转化？几乎全都是交叉式构象 的条件是什么？在常温条件能否将它们分离？
概念：扭转能（torsional energy）；扭张力 （torsional strain）
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第二章 饱和烃
四、乙烷和丁烷的构象 乙烷构象间转换时的能量变化。
E
重叠式构象
HH
H H
H
HH
HH
交叉式构象
H
H
H
HH
HH
HH
H
H
H
H
H
H
12.1 kJ / mol
60120Fra bibliotek180
240 旋转角度
能量最低的构象最稳定，最稳定的构象称为优势构象。
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第二章 饱和烃
丁烷的构象：P20中间的图
支链化的结果是接触部分减少见，沸点降低，见表2-3。
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第二章 饱和烃
五、烷烃的物理性质 另外：分子的动能是气态的大于液态的，液态的大于 固态的。相对分子质量增大后，使分子动起来的能量 要增大，所以要提高温度。
1．状态：室温下，碳原子数：1—4 气态；5—17 液 态；18以上 固态。同分异构体中，有支链者沸点低； 支链越多，沸点越低。
C原子的杂化轨道
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第二章 饱和烃
C的sp3杂化轨道与H的1s轨道重叠示意图
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第二章 饱和烃
乙烷分子中原子轨道重叠示意图
C-H键或C-C键中成键原子的电子云是沿着它们的轴 向重叠的，这样形成的键叫做σ键。
有机化学2章_饱和烃
54
54
3
4
5
C H 3
3
612
6
7,7-二 甲 基 双 环 [2.2.1]庚 烷
3 12
CH3
5-甲 基 双 环 [2.1.0]戊 烷
2-甲 基 双 环 [2.2.1]庚 烷
第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃
(乙) 螺环烷烃的命名
固定格式：螺[a.b]某烷 (a≤b)
先找螺原子，编号从与螺原子相连的碳开始，沿小环编到大环。 例：
∵ CH4中的4个杂化轨道为四面体构型(sp3杂化) ∴H原子只能从四面体的四个顶点进行重叠(因为顶点方向电子云 密度最大),形成4个σsp3-s键。 （动画）
σ键——电子云围绕两核间连线呈圆柱体的轴对称,可自由旋转。
σ键的形成及其特性
乙烷、丙烷、丁烷中的碳原子也都采取sp3杂化：
sp3 -sp3
第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃
由于环丙烷分子中的C－C键不是沿轨道对称轴实现头对头的最 大重叠，而重叠较少，张力较大，具有较高的能量。
根据结构与性能的关系，环丙烷的化学性质应该活泼，容易开 环加成。
同分异构体——分子式相同，结构式不同的化合物。 同分异构现象——分子式相同，结构式不同的现象。
烷烃和环烷烃的构造异构
烷烃和环烷烃分子中，随着碳原子数增加，同分异构体迅速增加。 举例(同分异构体的写法)：
C6H14：
CCCC CC CC
CCC C
C CCCC C
C CCCC C
C CCCC
C
第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃
碳数 氢数
1 2 1+2
2 2 2+2
3 2 3+2
4 2 4+2
第二章饱和烃
沿最长的桥到另一个桥头碳原子，再沿次长的桥编 回到开始的桥头碳原子，最短桥上的碳原子最后编 号。
?若环上联有支链：支链作为取代基，其所在位
次即为环上碳原子的位次号，将取代基的位次和名 称放在“二环”之前，得全称。
H3C CH3
CH3
CH2CH3 CH3
2-甲基-7-乙基二环[2.2.1]
庚烷
2,8,8-三甲基-1-乙基二环[3.2.1] 辛烷
构象： 由于σ键旋转而产生的分子中原子或基团在 空间的不同排列方式。 （1）乙烷的构象
乙烷的两种极限 构象
透视式
Newman 投影式
重叠式 交叉式
交叉式 部分重叠式
H
1 C H H
H H
C 2
H
H2 H H
H H 1H
H H 2H 11
H
H
H
小于两个H 的 van der waals 半 径（1.2? ）之和， 有排斥力
最不稳定最不稳定ch22丁烷的构象丁烷的构象交叉式交叉式antianti反交叉式反交叉式部分重叠式部分重叠式邻位交叉式邻位交叉式全重叠式全重叠式邻位交叉式邻位交叉式甲基间距离最远最稳定较不稳定较稳定甲基间距离最近最不稳定ch正丁烷不同构象的能量曲线图正丁烷不同构象的能量曲线图33环己烷的构象环己烷的构象两种构象中碳碳键角均为1095无弯曲角无环张力体系稳定
? 每一个碳原子上有一个 a键，有一个 e键。如下图：
H
HH
环
5 H
H 4
H 6
3 H2
1
己
H
H
烷 两
种
HH
H
构 象
H
H
6
1 CH2
2H
H
?若环上联有支链：支链作为取代基，其所在位
次即为环上碳原子的位次号，将取代基的位次和名 称放在“二环”之前，得全称。
H3C CH3
CH3
CH2CH3 CH3
2-甲基-7-乙基二环[2.2.1]
庚烷
2,8,8-三甲基-1-乙基二环[3.2.1] 辛烷
构象： 由于σ键旋转而产生的分子中原子或基团在 空间的不同排列方式。 （1）乙烷的构象
乙烷的两种极限 构象
透视式
Newman 投影式
重叠式 交叉式
交叉式 部分重叠式
H
1 C H H
H H
C 2
H
H2 H H
H H 1H
H H 2H 11
H
H
H
小于两个H 的 van der waals 半 径（1.2? ）之和， 有排斥力
最不稳定最不稳定ch22丁烷的构象丁烷的构象交叉式交叉式antianti反交叉式反交叉式部分重叠式部分重叠式邻位交叉式邻位交叉式全重叠式全重叠式邻位交叉式邻位交叉式甲基间距离最远最稳定较不稳定较稳定甲基间距离最近最不稳定ch正丁烷不同构象的能量曲线图正丁烷不同构象的能量曲线图33环己烷的构象环己烷的构象两种构象中碳碳键角均为1095无弯曲角无环张力体系稳定
? 每一个碳原子上有一个 a键，有一个 e键。如下图：
H
HH
环
5 H
H 4
H 6
3 H2
1
己
H
H
烷 两
种
HH
H
构 象
H
H
6
1 CH2
2H
H