第二章 饱和烃
23
2013-7-27
CH3-CH-CH2-CH-CH-CH3 CH3
H3C
CH3
2,3,5-三甲基己烷
(CH3)2-CH-CH2-CH-(CH3) -CH- (CH3)2 CH3 CH3 CH3-CH-CH2-CH-C2H5 CH3CH2 CH2CH3 CH3-CH2-CH-CH-C-CH2-CH2-CH3 CH3CH2 CH-CH3 CH3 3－甲基－5－乙基庚烷 30页习题2.5 24
CH3
3
3 4 2 1 6
CH3
1，2－二甲基环戊烷 31页习题2.6 26
1－甲基－3－乙基环己烷
2013-7-27
顺反异构
当环上有两个碳原子各连有不同的原子和基团， 相同基团位于环平面同侧的为顺式，在环两边 的为反式。
27
2013-7-27
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
H
CH3
H
或
H H H H H
乙烷的球棒模型
46
2013-7-27
乙烷的比例模型
47
2013-7-27
乙烷的棍棒模型
48
2013-7-27
正丁烷的球棒模型
正丁烷的比例模型
正十五烷
49
2013-7-27
2.3.2 环烷烃的结构与稳定性
环烷烃随着环的大小不同，其稳定性不尽 相同。 1 燃烧热： mol 化合物 完全燃烧 生成CO2 + H2O 放出的热量
sp3– 1s σ键
1个C－Ｃσ键 44
6个C－Hσ键
2013-7-27
σ键的特性： • σ键呈圆柱形对称，键能较大，可极化性 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的键角保持接近 109.5°。对于直链烷烃，其三维形状 是曲折形，而不是直线形。
45
2013-7-27
通过测定分子燃烧热可以确定环烷烃内能的大小
烷烃分子中，每个亚甲基的燃烧热平均 658.6KJ/mol
50
2013-7-27
表 2.2
名称
环丙烷 环丁烷 环戊烷 环己烷 环庚烷 环辛烷 环壬烷 环癸烷 环十五烷 开链烷烃
51
一些环烷烃的燃烧热
分子燃烧热 /(kJ· -1) mol
-CH2-的 平均燃烧热 / (kJ· -1) mol 与开链烷烃 燃烧热的差 /(kJ· -1) mol
6
3
H2 C1 C2 H2 H3C
7
8 6
5 4 2 1 3
C C7 H2 H2
CH3
5－甲基螺[2.4]庚烷
1,7-二甲基双环[3.2.2]壬烷
36
2013-7-27
H3C
CH3
8 5 1 2 6 3 6 5 4 4
8 7 3 1
7Байду номын сангаас
2
8,8－二甲基双环 [3.2.1]辛烷
33页习题2.7 37
2013-7-27
第二章
饱和烃
2.1 烷烃和环烷烃的通式和构造异
构
2.1.1 烷烃和环烷烃的通式 烷烃的通式：CnH2n+2 甲烷 (CH4) 乙烷 (C2H6) 丙烷 (C3H8) CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3
同系列：具有同一个分子结构通式，结构相似，化学性质 也相似，物理性质随着碳原子数的增加而有规律地变化的 化合物系列，叫同系列。同系列中的化合物互称为同系物。
定义：两个或两个以上的环系各以一个碳原子用单键或
双键直接相连而成的化合物称为集合环烷烃。
29
2013-7-27
螺环化合物－共用一个碳原子
H2 H2C C C C H2 H2 H2 C C H2
螺[2.4]庚烷
（
）
30
2013-7-27
螺环化合物的命名
组成环的碳原子总数称为某烷 加上词头“螺” 两个环的碳原子数，按由小到大的次序写 在“螺”和“某烷”之间的方括号里，数 字用圆点分开。
39
2013-7-27
H
C H H
H
甲烷的结构
40
2013-7-27
41
甲烷的球棍模型
2013-7-27
42
甲烷的比例模型
2013-7-27
乙烷的结构
C2H6 CH3CH3
每个碳原子为正四面体结构 C—H 键长 = 110 pm C—C 键长 = 153 pm
43
2013-7-27
sp3– sp3 σ键
3.CH3CH(CH2)n CH3
型的基团为异烷基；
4.去掉一个叔氢原子所得的基团为叔烷基；
13
2013-7-27
CH3CH2CH2CH2 正丁基 CH3CHCH2CH2 CH3 CH3CH2CHCH3 仲丁基 CH3C CH3 CH3C CH3 14
2013-7-27
异戊基
CH2CH3
叔戊基
CH3
环大小
3 4 5 6 7 8 9 10 15
2091 2744 3320 3951 4637 5310 5981 6636 9885
697 686 664 659 662 664 665 664 660 659
38 27 5 0 3 5 6 5 1
2013-7-27
34
2013-7-27
螺环和桥环化合物的编号规则
螺环: 从连接在螺原子上的一个碳原子开始,先编 较小的环,然后经过螺原子再编第二个环. 桥环: 从一个桥头碳开始,先编最长的桥至第二个 桥头,再编较长的桥,依次编号. 取代基的位置号码之和较小为原则。
2013-7-27
35
9
H2 H 4 H3C 5 C C
叔丁基
常见烷 基 的 命 名(R
甲基 丙基 丁基 叔丁基 CH3— CH3CH2CH2 — CH3CH2CH2 CH2— (CH3)3C-methyl n—propyl n—butyl t-butyl 乙基 异丙基 异丁基 仲丁基
)
CH3CH2— (CH3)2CH-( CH3)2CHCH2 一 CH3CH2(CH3) CH— ethyl i-propyl i-butyl s-butyl
2013-7-27
4,5-二甲基－3－乙基－5－异丙基辛烷
2.2.4 环烷烃的命名
以碳环为母体，侧链为取代基 母体的名称同直链烷烃，不同在于前加一“环” 取代基的位置用阿拉伯数字表示 编号以取代基的位置最小为原则
25
2013-7-27
（1）单环环烷烃的命名
CH3
1 5 4 2
5
CH2CH3
16
2013-7-27
烷烃的习惯命名法
1.用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸 、十一、十 二…表示烷烃中碳原子的 数目；
2.直链烷烃冠以“正”字；
3.端头为（CH3)2CH ,其余部分为直链的 烷烃，为异烷烃；
3.端头为（CH3)3C 17
,其余部分为直链的 烷烃，为新烷烃.
2013-7-27
烷(烯，炔)烃去掉一个氢原子后所剩余的部分，称为某基。
甲基、乙基、丙基、丁基、苯基、芳基等可分别用英文缩写式Me， Et，Pr，Bu，Ph，Ar表示。“正”用"n-'表示；“仲”用"s-”表示； “异”用“i-”表示；“叔”用“t—”表示。 15
2013-7-27
烷基的系统命名法
简单的烷基通常用普通的命名法来命名。 比较复杂的烷基采用系统命名法命名。
环烷烃的通式
CnH2n
3
2013-7-27
同分异构现象：分子式相同而结构相异，因而其 性质也各异的不同化合物，称为同分异构体。 构造异构
碳架异构 官能团位置异构 官能团异构
构性异构
顺反异构 旋光异构
4
2013-7-27
2.1.2 烷烃和环烷烃的构造异构
异构的生成(C4H10)
1/3位 上的 氢 碳 H H H H
C5
C6
3
5
C11
C12
159
355
C7
C8
8
9
18
C13
C14
2013-7-27
366319
4111846763
脂环烃的定义和命名
H2C CH2 C H2
环丙烷
9
2013-7-27
可简写为
含四个碳原子的环烷烃
H2 H2C C C CH2 H2
即
CH3
10
2013-7-27
写出分子式C5H10的环烷烃的异构体构造式。 （提示；包括五环、四环和三环。）
CH3-CH-CH2-CH-CH2-CH2-CH-CH-CH3
9 8 7 6 5 4 3 2 1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
CH3
CH2CH3
H3C CH3
2，3，8－三甲基－6－乙基壬烷
（不是2，7，8 －三甲基－4－乙基壬烷）
22
2013-7-27
3.命名。
A.用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸 、十一、十 二…表示烷烃中主链碳原子的 数目； B.取代基名称放在主链名称的前面，用连字符（－）连结；取代 基在主链上的位置用阿拉伯数字表示，阿拉伯数字与取代基名称 用连字符连结。 C.如果在一个主链上同时连有多个取代基，按次序规则，优先 基团后列出。如果在主链上有多个相同取代基，可合并书写， 其表示位置的数字应分别用阿拉伯数字表明，合并的取代基 个数用中文数字标明,中文数字放在取代基名称前面。
2013-7-27
CH3-CH-CH2-CH-CH-CH3 CH3
H3C
CH3
2,3,5-三甲基己烷
(CH3)2-CH-CH2-CH-(CH3) -CH- (CH3)2 CH3 CH3 CH3-CH-CH2-CH-C2H5 CH3CH2 CH2CH3 CH3-CH2-CH-CH-C-CH2-CH2-CH3 CH3CH2 CH-CH3 CH3 3－甲基－5－乙基庚烷 30页习题2.5 24
CH3
3
3 4 2 1 6
CH3
1，2－二甲基环戊烷 31页习题2.6 26
1－甲基－3－乙基环己烷
2013-7-27
顺反异构
当环上有两个碳原子各连有不同的原子和基团， 相同基团位于环平面同侧的为顺式，在环两边 的为反式。
27
2013-7-27
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
H
CH3
H
或
H H H H H
乙烷的球棒模型
46
2013-7-27
乙烷的比例模型
47
2013-7-27
乙烷的棍棒模型
48
2013-7-27
正丁烷的球棒模型
正丁烷的比例模型
正十五烷
49
2013-7-27
2.3.2 环烷烃的结构与稳定性
环烷烃随着环的大小不同，其稳定性不尽 相同。 1 燃烧热： mol 化合物 完全燃烧 生成CO2 + H2O 放出的热量
sp3– 1s σ键
1个C－Ｃσ键 44
6个C－Hσ键
2013-7-27
σ键的特性： • σ键呈圆柱形对称，键能较大，可极化性 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的键角保持接近 109.5°。对于直链烷烃，其三维形状 是曲折形，而不是直线形。
45
2013-7-27
通过测定分子燃烧热可以确定环烷烃内能的大小
烷烃分子中，每个亚甲基的燃烧热平均 658.6KJ/mol
50
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表 2.2
名称
环丙烷 环丁烷 环戊烷 环己烷 环庚烷 环辛烷 环壬烷 环癸烷 环十五烷 开链烷烃
51
一些环烷烃的燃烧热
分子燃烧热 /(kJ· -1) mol
-CH2-的 平均燃烧热 / (kJ· -1) mol 与开链烷烃 燃烧热的差 /(kJ· -1) mol
6
3
H2 C1 C2 H2 H3C
7
8 6
5 4 2 1 3
C C7 H2 H2
CH3
5－甲基螺[2.4]庚烷
1,7-二甲基双环[3.2.2]壬烷
36
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H3C
CH3
8 5 1 2 6 3 6 5 4 4
8 7 3 1
7Байду номын сангаас
2
8,8－二甲基双环 [3.2.1]辛烷
33页习题2.7 37
2013-7-27
第二章
饱和烃
2.1 烷烃和环烷烃的通式和构造异
构
2.1.1 烷烃和环烷烃的通式 烷烃的通式：CnH2n+2 甲烷 (CH4) 乙烷 (C2H6) 丙烷 (C3H8) CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3
同系列：具有同一个分子结构通式，结构相似，化学性质 也相似，物理性质随着碳原子数的增加而有规律地变化的 化合物系列，叫同系列。同系列中的化合物互称为同系物。
定义：两个或两个以上的环系各以一个碳原子用单键或
双键直接相连而成的化合物称为集合环烷烃。
29
2013-7-27
螺环化合物－共用一个碳原子
H2 H2C C C C H2 H2 H2 C C H2
螺[2.4]庚烷
（
）
30
2013-7-27
螺环化合物的命名
组成环的碳原子总数称为某烷 加上词头“螺” 两个环的碳原子数，按由小到大的次序写 在“螺”和“某烷”之间的方括号里，数 字用圆点分开。
39
2013-7-27
H
C H H
H
甲烷的结构
40
2013-7-27
41
甲烷的球棍模型
2013-7-27
42
甲烷的比例模型
2013-7-27
乙烷的结构
C2H6 CH3CH3
每个碳原子为正四面体结构 C—H 键长 = 110 pm C—C 键长 = 153 pm
43
2013-7-27
sp3– sp3 σ键
3.CH3CH(CH2)n CH3
型的基团为异烷基；
4.去掉一个叔氢原子所得的基团为叔烷基；
13
2013-7-27
CH3CH2CH2CH2 正丁基 CH3CHCH2CH2 CH3 CH3CH2CHCH3 仲丁基 CH3C CH3 CH3C CH3 14
2013-7-27
异戊基
CH2CH3
叔戊基
CH3
环大小
3 4 5 6 7 8 9 10 15
2091 2744 3320 3951 4637 5310 5981 6636 9885
697 686 664 659 662 664 665 664 660 659
38 27 5 0 3 5 6 5 1
2013-7-27
34
2013-7-27
螺环和桥环化合物的编号规则
螺环: 从连接在螺原子上的一个碳原子开始,先编 较小的环,然后经过螺原子再编第二个环. 桥环: 从一个桥头碳开始,先编最长的桥至第二个 桥头,再编较长的桥,依次编号. 取代基的位置号码之和较小为原则。
2013-7-27
35
9
H2 H 4 H3C 5 C C
叔丁基
常见烷 基 的 命 名(R
甲基 丙基 丁基 叔丁基 CH3— CH3CH2CH2 — CH3CH2CH2 CH2— (CH3)3C-methyl n—propyl n—butyl t-butyl 乙基 异丙基 异丁基 仲丁基
)
CH3CH2— (CH3)2CH-( CH3)2CHCH2 一 CH3CH2(CH3) CH— ethyl i-propyl i-butyl s-butyl
2013-7-27
4,5-二甲基－3－乙基－5－异丙基辛烷
2.2.4 环烷烃的命名
以碳环为母体，侧链为取代基 母体的名称同直链烷烃，不同在于前加一“环” 取代基的位置用阿拉伯数字表示 编号以取代基的位置最小为原则
25
2013-7-27
（1）单环环烷烃的命名
CH3
1 5 4 2
5
CH2CH3
16
2013-7-27
烷烃的习惯命名法
1.用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸 、十一、十 二…表示烷烃中碳原子的 数目；
2.直链烷烃冠以“正”字；
3.端头为（CH3)2CH ,其余部分为直链的 烷烃，为异烷烃；
3.端头为（CH3)3C 17
,其余部分为直链的 烷烃，为新烷烃.
2013-7-27
烷(烯，炔)烃去掉一个氢原子后所剩余的部分，称为某基。
甲基、乙基、丙基、丁基、苯基、芳基等可分别用英文缩写式Me， Et，Pr，Bu，Ph，Ar表示。“正”用"n-'表示；“仲”用"s-”表示； “异”用“i-”表示；“叔”用“t—”表示。 15
2013-7-27
烷基的系统命名法
简单的烷基通常用普通的命名法来命名。 比较复杂的烷基采用系统命名法命名。
环烷烃的通式
CnH2n
3
2013-7-27
同分异构现象：分子式相同而结构相异，因而其 性质也各异的不同化合物，称为同分异构体。 构造异构
碳架异构 官能团位置异构 官能团异构
构性异构
顺反异构 旋光异构
4
2013-7-27
2.1.2 烷烃和环烷烃的构造异构
异构的生成(C4H10)
1/3位 上的 氢 碳 H H H H
C5
C6
3
5
C11
C12
159
355
C7
C8
8
9
18
C13
C14
2013-7-27
366319
4111846763
脂环烃的定义和命名
H2C CH2 C H2
环丙烷
9
2013-7-27
可简写为
含四个碳原子的环烷烃
H2 H2C C C CH2 H2
即
CH3
10
2013-7-27
写出分子式C5H10的环烷烃的异构体构造式。 （提示；包括五环、四环和三环。）
CH3-CH-CH2-CH-CH2-CH2-CH-CH-CH3
9 8 7 6 5 4 3 2 1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
CH3
CH2CH3
H3C CH3
2，3，8－三甲基－6－乙基壬烷
（不是2，7，8 －三甲基－4－乙基壬烷）
22
2013-7-27
3.命名。
A.用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸 、十一、十 二…表示烷烃中主链碳原子的 数目； B.取代基名称放在主链名称的前面，用连字符（－）连结；取代 基在主链上的位置用阿拉伯数字表示，阿拉伯数字与取代基名称 用连字符连结。 C.如果在一个主链上同时连有多个取代基，按次序规则，优先 基团后列出。如果在主链上有多个相同取代基，可合并书写， 其表示位置的数字应分别用阿拉伯数字表明，合并的取代基 个数用中文数字标明,中文数字放在取代基名称前面。
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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。
饱和烃2
2 CH 2 1 CH3
3－甲基己烷
b. 当取代基的位置相同时，则从连较简单的取代基一端 当取代基的位置相同时，则从连较简单 连较简单的取代基一端 开始编号。 开始编号。 c.若在上述基础上，编号仍有选择性， c.若在上述基础上，编号仍有选择性，则使各取代基位置 若在上述基础上 和最小。 和最小。
正戊烷
正己烷
2.2 烷烃的命名
一、伯、仲、叔、季碳原子
只与一个碳原子相连的称为“伯” 或一级碳原子，常用1o表示； 或一级碳原子，常用1 表示； 只与一个碳原子相连的称为“ 与两个碳原子相连的称为“ 或二级碳原子，常用2 表示； 与两个碳原子相连的称为“仲” 或二级碳原子，常用2o表示； 与三个碳原子相连的称为“ 或三级碳原子，常用3 表示； 与三个碳原子相连的称为“叔” 或三级碳原子，常用3o表示； 与四个碳原子相连的称为“ 或四级碳原子，常用4 表示。 与四个碳原子相连的称为“季” 或四级碳原子，常用4o表示。 与伯、 与伯、仲、叔碳原子相连的氢原子，分别称为伯、仲、叔氢原子。 叔碳原子相连的氢原子，分别称为伯、 叔氢原子。 如：
（1） 乙烷的构象 ）
重叠式构象
交叉式构象
构象的表示方法：通常用透视式或纽曼(Newman)投影式表示。 构象的表示方法：通常用透视式或纽曼(Newman)投影式表示。 投影式表示 以乙烷为例） （以乙烷为例）
透视式
重叠式构象
交叉式构象
纽曼投影式
重叠式构象
交叉式构象
乙烷分子的能量曲线图
由交叉式转变为重叠式时必须吸收12.5KJ/mol的能量 由交叉式转变为重叠式时必须吸收12.5KJ/mol的能量，由重叠 的能量， 式转变为交叉式时会放出12.5KJ/mol的能量 的能量。 式转变为交叉式时会放出12.5KJ/mol的能量。所以交叉式是最稳定的构 低温时，交叉式构象增多。从理论上讲， 象。低温时，交叉式构象增多。从理论上讲，乙烷分子的构象是无数 其他构象则界于上述两种极限构象之间。 的，其他构象则界于上述两种极限构象之间。
3－甲基己烷
b. 当取代基的位置相同时，则从连较简单的取代基一端 当取代基的位置相同时，则从连较简单 连较简单的取代基一端 开始编号。 开始编号。 c.若在上述基础上，编号仍有选择性， c.若在上述基础上，编号仍有选择性，则使各取代基位置 若在上述基础上 和最小。 和最小。
正戊烷
正己烷
2.2 烷烃的命名
一、伯、仲、叔、季碳原子
只与一个碳原子相连的称为“伯” 或一级碳原子，常用1o表示； 或一级碳原子，常用1 表示； 只与一个碳原子相连的称为“ 与两个碳原子相连的称为“ 或二级碳原子，常用2 表示； 与两个碳原子相连的称为“仲” 或二级碳原子，常用2o表示； 与三个碳原子相连的称为“ 或三级碳原子，常用3 表示； 与三个碳原子相连的称为“叔” 或三级碳原子，常用3o表示； 与四个碳原子相连的称为“ 或四级碳原子，常用4 表示。 与四个碳原子相连的称为“季” 或四级碳原子，常用4o表示。 与伯、 与伯、仲、叔碳原子相连的氢原子，分别称为伯、仲、叔氢原子。 叔碳原子相连的氢原子，分别称为伯、 叔氢原子。 如：
（1） 乙烷的构象 ）
重叠式构象
交叉式构象
构象的表示方法：通常用透视式或纽曼(Newman)投影式表示。 构象的表示方法：通常用透视式或纽曼(Newman)投影式表示。 投影式表示 以乙烷为例） （以乙烷为例）
透视式
重叠式构象
交叉式构象
纽曼投影式
重叠式构象
交叉式构象
乙烷分子的能量曲线图
由交叉式转变为重叠式时必须吸收12.5KJ/mol的能量 由交叉式转变为重叠式时必须吸收12.5KJ/mol的能量，由重叠 的能量， 式转变为交叉式时会放出12.5KJ/mol的能量 的能量。 式转变为交叉式时会放出12.5KJ/mol的能量。所以交叉式是最稳定的构 低温时，交叉式构象增多。从理论上讲， 象。低温时，交叉式构象增多。从理论上讲，乙烷分子的构象是无数 其他构象则界于上述两种极限构象之间。 的，其他构象则界于上述两种极限构象之间。
第二章 饱和烃(I 链烷烃)
仲 丁 基 s e c b u t y l 异 丁 基 i s o b u t y l
C H ( C H ) C H 2 2 2 3
正 丁 基 n b u t y l
（3）含有双键或叁键的基团，可以认为连有两个或三个相同原子。
H C C C
视为
H C C C C C
O C H 视为
O C H
C O
A
乙烷构象能量变化图
重叠式构象能量（势
能）比交叉式构象高 12kJ/mol
分子由一个交叉式转到另一个交叉式需经过能量较高的重叠式，亦 称能垒。因此，碳碳单键的旋转并非自由。 转动能垒：分子由一个稳定的交叉式构象转为一个不稳定的重叠式构
象所需的最低能量。（25°时转速达1011次/秒）
单键旋转的能垒一般在12~41.8kJ/mol范围内，所以，室温下的分子热 运动即可克服此能垒而使构象迅速互变。
C C C
C C
C C C C
C C
C C C C
bp.
36.1℃ 沸点：直链 > 支链
28℃
9.5℃
2、熔点：
固体受热使分子内能增加到能克服分子间范德华力，晶体开始熔化变
为液体时的温度称之。 （与分子间作用力和分子结构对称性有关） （1）同系列中：
C奇
C偶，m.p. 升高的多
呈锯齿状
（偶数碳原子对称性较好）
（二）丁烷的构象
2 C H C H 3 2 3 C H C H 2 3
丁烷可看成是1,2-二甲基乙烷，沿C2、C3旋转，
产生各种构象，其典型的构象有四种：
CH3 CH2 CH2 CH3 2 1
2 1
60 o 1
2
60 o 1
C H ( C H ) C H 2 2 2 3
正 丁 基 n b u t y l
（3）含有双键或叁键的基团，可以认为连有两个或三个相同原子。
H C C C
视为
H C C C C C
O C H 视为
O C H
C O
A
乙烷构象能量变化图
重叠式构象能量（势
能）比交叉式构象高 12kJ/mol
分子由一个交叉式转到另一个交叉式需经过能量较高的重叠式，亦 称能垒。因此，碳碳单键的旋转并非自由。 转动能垒：分子由一个稳定的交叉式构象转为一个不稳定的重叠式构
象所需的最低能量。（25°时转速达1011次/秒）
单键旋转的能垒一般在12~41.8kJ/mol范围内，所以，室温下的分子热 运动即可克服此能垒而使构象迅速互变。
C C C
C C
C C C C
C C
C C C C
bp.
36.1℃ 沸点：直链 > 支链
28℃
9.5℃
2、熔点：
固体受热使分子内能增加到能克服分子间范德华力，晶体开始熔化变
为液体时的温度称之。 （与分子间作用力和分子结构对称性有关） （1）同系列中：
C奇
C偶，m.p. 升高的多
呈锯齿状
（偶数碳原子对称性较好）
（二）丁烷的构象
2 C H C H 3 2 3 C H C H 2 3
丁烷可看成是1,2-二甲基乙烷，沿C2、C3旋转，
产生各种构象，其典型的构象有四种：
CH3 CH2 CH2 CH3 2 1
2 1
60 o 1
2
60 o 1
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
2饱和烃
,1’2-甲基-5-1’,1 -二甲基丙基癸烷 甲基,1 或2-甲基-5-(1,1-二甲基丙基)癸烷 甲基- (1,1-二甲基丙基)
练习: 练习
CH3CH2CH CH3 CH CH2 CHCH3 CH3
CH3 CH3CHCH2CH2CH2CH2CHCHCH2CH3 CH3 CH3
CH2
CHCH3 CH3
-1
每个 CH2 的 张力 ( kj.mol ) 38.5 27.4 5.4 0 3.8 5.0 5.5 5.0 0
-1
整个环的张力 ( kj.mol ) 115.5 109.6 27.0 0 26.6 40.0 49.5 50.9 0
-1
每个CH 的燃烧热越大，分子内能越大，越不稳定。 每个CH2的燃烧热越大，分子内能越大，越不稳定。 环的稳定性：三元环＜四元环＜五元环＜ 环的稳定性：三元环＜四元环＜五元环＜六元环
第二章 饱和烃
分子中只含有C 分子中只含有C、H两种元素的有机化合物叫 碳氢化合物,简称烃. 碳氢化合物,简称烃.
链烷烃
饱和烃
环烷烃
烃
不饱和烃 芳烃
烯烃 炔烃
一、饱和烃的通式和构造异构
• 链烷烃通式：CnH2n+2 链烷烃通式： • 环烷烃通式：CnH2n（单环） 环烷烃通式： （单环）
• 同分异构体：分子式相同而结构不同的化 同分异构体： 合物 • 构造异构体：分子式相同而原子连接顺序 构造异构体： 或方式不同
C5H10除了构造异构之外，还有立体异构 除了构造异构之外，
二、饱和烃的命名
1、碳原子和氢原子的分类
H H CH3CH3 H C C C C CH3 H H H CH3 1
。
2
。
3
练习: 练习
CH3CH2CH CH3 CH CH2 CHCH3 CH3
CH3 CH3CHCH2CH2CH2CH2CHCHCH2CH3 CH3 CH3
CH2
CHCH3 CH3
-1
每个 CH2 的 张力 ( kj.mol ) 38.5 27.4 5.4 0 3.8 5.0 5.5 5.0 0
-1
整个环的张力 ( kj.mol ) 115.5 109.6 27.0 0 26.6 40.0 49.5 50.9 0
-1
每个CH 的燃烧热越大，分子内能越大，越不稳定。 每个CH2的燃烧热越大，分子内能越大，越不稳定。 环的稳定性：三元环＜四元环＜五元环＜ 环的稳定性：三元环＜四元环＜五元环＜六元环
第二章 饱和烃
分子中只含有C 分子中只含有C、H两种元素的有机化合物叫 碳氢化合物,简称烃. 碳氢化合物,简称烃.
链烷烃
饱和烃
环烷烃
烃
不饱和烃 芳烃
烯烃 炔烃
一、饱和烃的通式和构造异构
• 链烷烃通式：CnH2n+2 链烷烃通式： • 环烷烃通式：CnH2n（单环） 环烷烃通式： （单环）
• 同分异构体：分子式相同而结构不同的化 同分异构体： 合物 • 构造异构体：分子式相同而原子连接顺序 构造异构体： 或方式不同
C5H10除了构造异构之外，还有立体异构 除了构造异构之外，
二、饱和烃的命名
1、碳原子和氢原子的分类
H H CH3CH3 H C C C C CH3 H H H CH3 1
。
2
。
3
第二章 饱和烃(烷烃)
烷烃 饱和烃：
开链烃 (脂肪烃)
烃
环状烃
烯烃 不饱和烃 炔烃 二烯烃 脂环烃
芳香烃
3
2.1 同系列与同分异构
一、 烷烃的同系列 烷烃的通式: CnH2n+2 同系列：具有相同的通式，结构相似，组成上相差CH2
及其整数倍，化学性质也相似，物理性质随碳数的增加有 规律地变化的化合物系列。组成上的差叫同系差 同系物：同系列中的各化合物互为同系物。 烷烃是碳氢化合物,我们以H-H为起点，依次插入CH2 可以导出所有的烷烃：
CH2
亚甲基
CHCH3
亚乙基
CH
次甲基
8
注意异丁基与仲丁基的区别
注意叔戊基与新戊基的区别
9
二、 系统命名法 说明：IUPAC命名法与系统命名法并不等同。 IUPAC命名法:是国际纯粹与应用化学联合会(International Union of Pure and Applied Chemistry,简称IUPAC)制定的命法。 系统命名法:是中国化学会(CCS：Chinese chemical society) 根据IUPAC的命名原则，结合我国文字特点所制定的命名 法。 在系统命名法中：
H C H
H H H C C H H H
: 伸出纸平面之前 : 伸向纸平面之后 : 在纸平面之上
H H
甲烷分子的楔形式
乙烷分子的楔形式
简言之: 楔前、虚 后、实平面。 22
▲所谓直链烷烃，碳链并非是直的，只是它不含侧链而
已。 ≥ C3的直链烷烃固态时碳链呈锯齿状，气态、液态 下由于围绕σ- 键的旋转而呈多种不规则的形状：
2、根据物理性质来分离提纯化合物
32
二、烷烃的物理性质 1、熔点（m.p） 分子熔点的高低取决于分子间的作用力和晶格堆积的密 集度.烷烃分子之间只有极弱的色散力。
第二章饱和烃：烷烃和环烷烃
7CH 1 2
2
CH
8CH
CH2
3CH2
7
1
2
6CH2
CH
5
CH2
4
式中两环共用的叔碳原子（1，5）称为“桥头”
从一个桥头到另外一个桥头的链或键称为“桥”或―桥路‖
此例中有三个桥，即碳链2－3－4，碳链6－7和碳链8
29
命名原则
确定母体名称：按成环碳原子的总数称为“某烷”。 注明环数：以“二环”作词头，放在母体名称前面。 注明桥的结构：将各桥所含碳原子数按由多到少的次 序用数字表示，放在词头和母体之间的方括号中，在数 字之间的右下角用小圆点“.”隔开。 编号：从一个桥头开始循环最长的桥编到另一桥头， 然后再循余下的最长的桥编回到起始桥头。最短的桥最 后编号，且仍从起始桥头一端的碳原子开始编号。
18
例如
CH3 CH CH3 CH2 CH3
二甲基乙基甲烷
CH2CH3 CH3 C CH CH3
二甲基乙基异丙基甲烷
CH3 CH3
该命名法虽能清楚地表示分子的结构，但是不能 适用于结构较复杂的烷烃的命名。目前文献中已 很少使用。
19
(3)系统命名法（重点）
系统命名法是我国根据1892年日内瓦国际化学会议首次拟定
饱和脂肪烃（烷烃）：是指分子中的碳原子以单 键相连，其余的价键都与氢结合而成的化合物。
H H C H H H H C H H C H H H H C H H C H H C H H H H C H H C H H C H H C H H
甲烷（CH4） 乙烷（C2H6） 丙烷（C3H8） 丁烷（C4H10）
H H
H C
CH3 CH3 C H C CH3
C
2
CH
8CH
CH2
3CH2
7
1
2
6CH2
CH
5
CH2
4
式中两环共用的叔碳原子（1，5）称为“桥头”
从一个桥头到另外一个桥头的链或键称为“桥”或―桥路‖
此例中有三个桥，即碳链2－3－4，碳链6－7和碳链8
29
命名原则
确定母体名称：按成环碳原子的总数称为“某烷”。 注明环数：以“二环”作词头，放在母体名称前面。 注明桥的结构：将各桥所含碳原子数按由多到少的次 序用数字表示，放在词头和母体之间的方括号中，在数 字之间的右下角用小圆点“.”隔开。 编号：从一个桥头开始循环最长的桥编到另一桥头， 然后再循余下的最长的桥编回到起始桥头。最短的桥最 后编号，且仍从起始桥头一端的碳原子开始编号。
18
例如
CH3 CH CH3 CH2 CH3
二甲基乙基甲烷
CH2CH3 CH3 C CH CH3
二甲基乙基异丙基甲烷
CH3 CH3
该命名法虽能清楚地表示分子的结构，但是不能 适用于结构较复杂的烷烃的命名。目前文献中已 很少使用。
19
(3)系统命名法（重点）
系统命名法是我国根据1892年日内瓦国际化学会议首次拟定
饱和脂肪烃（烷烃）：是指分子中的碳原子以单 键相连，其余的价键都与氢结合而成的化合物。
H H C H H H H C H H C H H H H C H H C H H C H H H H C H H C H H C H H C H H
甲烷（CH4） 乙烷（C2H6） 丙烷（C3H8） 丁烷（C4H10）
H H
H C
CH3 CH3 C H C CH3
C
第二章饱和烃：烷烃和环烷烃
CH2CH3 CH3CH CH CH3 CH3 C CH2CH2CH3 CH2 4-丙基庚烷
式中含七个碳原子的最长碳链有三个， 上式实线箭头标记碳链连接的取代基最多， 故应 选为主链。它的正确名称为：2，3，6-三甲基-4-乙基-4-丙基庚烷。而不应是 2，3-二甲基-4乙基-4-异丁基庚烷；2，3，6-二甲基-4-乙基-4-丙基庚烷；2 甲基-4-乙基 4（1’，2’—二甲基 丙基）庚烷等错误名称。 例 2 在室温下，烷烃的伯、仲、叔原子氯代反应的相应活性是 1°H: 2°H: 3°H=1.0: 3.8:5.0,试预测 CH3CH（CH3）CH2CH3 进行一元氯代时各异构体产物的比例及其百分含量。 [解析] 烷烃卤代反应各异构体的相对产率与各种类型氢的活泼性、几率因素（即有几 个相同类型的氢原子）及卤素的活泼性有关。 各类氢的相对反应速率=该类型氢的数目×该类型氢的相对活性。
一、选择题
1、 CH3CH(CH3 )C(CH3 )2CH2CH3 的衍生物命名法正确名称是( )。
A、二甲基叔戊基甲烷 B、二甲基新戊基甲烷 C、异丙基二甲基乙基甲烷 D、二甲基乙基异丙基甲烷 2、下列烷烃中沸点最高的是（ ） ，沸点最低的是（ ） 。 A、新戊烷 B、异戊烷 C、正己烷 D、正辛烷 3、甲烷分子不是以碳原子为中心的平面结构，而是以碳原子为中心的正四面体结构，其原 因之一是甲烷的平面结构式解释不了下列事实( )。 A、CH3Cl 不存在同分异构体 B、CH2Cl2 不存在同分异构体 C、CHCl3 不存在同分异构体 D、CH4 是非极性分子 4、甲烷和丙烷混和气体的密度与同温、同压下乙烷的密度相同，该混和气体中甲烷和丙烷 的体积比是( )。 A、1:1 B、2:1 C、3:1 D、1:3 5、下列化化合物的沸点由高到低顺序是( )。 ①2，2，3，3—四甲基丁烷 ②辛烷 ③2-甲基庚烷 ④ 2，3—二甲基己烷 A、②＞③＞④＞① B、②＞③＞①＞④ C、②＞①＞③＞④ D、①＞②＞③＞④ 6、下列化合物的熔点由高到低的顺序是( )。 ①CH3(CH2)4CH3 ②CH3(CH2)3CH3 ③ CH3C(CH3)2CH3 ④ CH3CH(CH3)CH2CH3
式中含七个碳原子的最长碳链有三个， 上式实线箭头标记碳链连接的取代基最多， 故应 选为主链。它的正确名称为：2，3，6-三甲基-4-乙基-4-丙基庚烷。而不应是 2，3-二甲基-4乙基-4-异丁基庚烷；2，3，6-二甲基-4-乙基-4-丙基庚烷；2 甲基-4-乙基 4（1’，2’—二甲基 丙基）庚烷等错误名称。 例 2 在室温下，烷烃的伯、仲、叔原子氯代反应的相应活性是 1°H: 2°H: 3°H=1.0: 3.8:5.0,试预测 CH3CH（CH3）CH2CH3 进行一元氯代时各异构体产物的比例及其百分含量。 [解析] 烷烃卤代反应各异构体的相对产率与各种类型氢的活泼性、几率因素（即有几 个相同类型的氢原子）及卤素的活泼性有关。 各类氢的相对反应速率=该类型氢的数目×该类型氢的相对活性。
一、选择题
1、 CH3CH(CH3 )C(CH3 )2CH2CH3 的衍生物命名法正确名称是( )。
A、二甲基叔戊基甲烷 B、二甲基新戊基甲烷 C、异丙基二甲基乙基甲烷 D、二甲基乙基异丙基甲烷 2、下列烷烃中沸点最高的是（ ） ，沸点最低的是（ ） 。 A、新戊烷 B、异戊烷 C、正己烷 D、正辛烷 3、甲烷分子不是以碳原子为中心的平面结构，而是以碳原子为中心的正四面体结构，其原 因之一是甲烷的平面结构式解释不了下列事实( )。 A、CH3Cl 不存在同分异构体 B、CH2Cl2 不存在同分异构体 C、CHCl3 不存在同分异构体 D、CH4 是非极性分子 4、甲烷和丙烷混和气体的密度与同温、同压下乙烷的密度相同，该混和气体中甲烷和丙烷 的体积比是( )。 A、1:1 B、2:1 C、3:1 D、1:3 5、下列化化合物的沸点由高到低顺序是( )。 ①2，2，3，3—四甲基丁烷 ②辛烷 ③2-甲基庚烷 ④ 2，3—二甲基己烷 A、②＞③＞④＞① B、②＞③＞①＞④ C、②＞①＞③＞④ D、①＞②＞③＞④ 6、下列化合物的熔点由高到低的顺序是( )。 ①CH3(CH2)4CH3 ②CH3(CH2)3CH3 ③ CH3C(CH3)2CH3 ④ CH3CH(CH3)CH2CH3
第2章饱和烃：烷烃和环烷烃
第二章 饱和烃：烷烃和环烷烃一、 本章知识结构及知识要点本章知识结构：知识要点1、通式和构造异构（1）烃、烷烃和环烷烃：只含有碳和氢两种元素的有机化合物统称为烃；烃分子中碳原子以单键相连，碳骨架为开链结构称为烷烃；烃分子中碳原子以单键相连，碳骨架为环状结构称为环烷烃。
（2）通式：烷烃的通式为C n H 2n+2，环烷烃的通式为C n H 2n 。
（3）同系列和同系物：具有同一通式，组成上相差CH 2及其整倍数的一系列化合烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃的通式和构造异构烷烃和环烷烃的构造异构烷烃和环烷烃的命名 烷基和环烷基烷烃和环烷烃的结构σ键的形成及其特征环烷烃的结构与环的稳定性 乙烷的构象烷烃和环烷烃的主要来源和制法自由基取代反应氧化反应丁烷的构象烷烃和环烷烃的物理性质烷烃和环烷烃的化学性质 烷烃的命名环烷烃的命名烷烃和环烷烃的构象 环己烷的构象取代环己烷的构象 异构化反应裂化反应小环环烷烃的加成反应烷烃和环烷烃的通式伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子物称为同系列。
同系列中的各化合物互为同系物。
（3）构造异构：分子中原子的连接顺序不同形成的异构体叫构造异构。
2、命名（1）烷烃的命名普通命名法：用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸十个字分别表示十个以下碳原子的数目，十个以上的碳原子用汉字数字（十一、十二、十三……）表示，用正、异、等前缀区别同分异构体。
系统命名法：（a）选主链：在分子中选择一条最长的碳链作主链，根据主链的碳原子数叫某烷，将主链以外的其他烷基看作是主链上的取代基。
烷基是由烷烃分子除去一个或几个氢原子剩下的部分，通常用R-表示。
（b）编号：从靠近取代基的一端开始编号，使取代基编号位次最小。
（c）取代基的排列次序：用阿拉伯数字表示取代基位置，用汉字（一、二、三……）表示相同取代基个数，写在取代基名称前面，若含有不同的取代基，则优先级别低的写在前面，优先级别高的写在后面。
（2）环烷烃的命名（a）单环环烷烃：在相应的烷烃名称之前加“环”字，称为“环某烷”。
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