大学有机化学上册第二章烷烃
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有机化学02章烷烃
34
乙烷的构象
两面角--- 单键旋转时，相邻碳上的其他键会交叉成 一定的角度()，称为两面角。 H H 两面角为0°时的构象为重叠式构象。 两面角为60°时的构象为交叉式构象。 两面角在0-60o之间的构象称为扭曲式构象。
重叠式（顺叠式） eclipsed conformation 前后两个碳上的氢 原子处于重叠位置
17
2.3 烷烃的命名(系统命名法） 举 例：
1 2 3
CH3 CH2 CH2
CH2CH2CH3 CH CH CH2 CH2 CH2 CH3 5 6 7 8 9 CH CH3 CH3
4
4
5-丙基-4-异丙基壬烷
3 2 1
5 6 7
2, 3, 5-三甲基-4-丙基庚烷
18
构造
分子中原子的排列顺序 分子中原子在空间的排列状况 由于单键的旋转，形成分子中各 原子或原子团的空间排布
8
用“正”、“异”、“新”分别表示直链、一端具有
异丙基或叔丁基的构造异构体。 正 n异 iso新 neoCH3 CH3 C CH3 CH3
CH3 CH2 CH2 CH2 CH3
CH3 CH CH2 CH3 CH3
正戊烷 (n- pentane)
异戊烷 ( isopentane)
新戊烷 (neopentane)
非极性分子相互靠拢时，它们的瞬时偶极矩之间会产生很弱的 吸引力，这种吸引力称为色散力。
色散力、诱导力和取向力这3种分子间力统称为范德华力。
53
1. 分子间的作用力
IIII. 氢键 氢原子与强电负性原子（F, N, O）之间作用力，有方向性和饱 和性
54
2. 分子间作用力对沸点的影响
a. 分子极性愈大，偶极-偶极作用愈大，沸点愈高。
乙烷的构象
两面角--- 单键旋转时，相邻碳上的其他键会交叉成 一定的角度()，称为两面角。 H H 两面角为0°时的构象为重叠式构象。 两面角为60°时的构象为交叉式构象。 两面角在0-60o之间的构象称为扭曲式构象。
重叠式（顺叠式） eclipsed conformation 前后两个碳上的氢 原子处于重叠位置
17
2.3 烷烃的命名(系统命名法） 举 例：
1 2 3
CH3 CH2 CH2
CH2CH2CH3 CH CH CH2 CH2 CH2 CH3 5 6 7 8 9 CH CH3 CH3
4
4
5-丙基-4-异丙基壬烷
3 2 1
5 6 7
2, 3, 5-三甲基-4-丙基庚烷
18
构造
分子中原子的排列顺序 分子中原子在空间的排列状况 由于单键的旋转，形成分子中各 原子或原子团的空间排布
8
用“正”、“异”、“新”分别表示直链、一端具有
异丙基或叔丁基的构造异构体。 正 n异 iso新 neoCH3 CH3 C CH3 CH3
CH3 CH2 CH2 CH2 CH3
CH3 CH CH2 CH3 CH3
正戊烷 (n- pentane)
异戊烷 ( isopentane)
新戊烷 (neopentane)
非极性分子相互靠拢时，它们的瞬时偶极矩之间会产生很弱的 吸引力，这种吸引力称为色散力。
色散力、诱导力和取向力这3种分子间力统称为范德华力。
53
1. 分子间的作用力
IIII. 氢键 氢原子与强电负性原子（F, N, O）之间作用力，有方向性和饱 和性
54
2. 分子间作用力对沸点的影响
a. 分子极性愈大，偶极-偶极作用愈大，沸点愈高。
有机化学—烷烃
(CH3)3C-叔丁基 > CH3CH2(CH3)CH-仲丁基 > (CH3)2CH- 异丙基>(CH3)2CHCH2-异丁基 > CH3CH2CH2CH2-正丁基 > CH3CH2CH2-正丙基 > CH3CH2-乙基 > CH3-甲基
例：用衍生命名法给下列烷烃命名
CH3CHCH2CH3 CH3
戊烷
烷烃
同分异构
同分异构的分类
构造异构
碳链异构（正丁烷和异丁烷） 官能团位置异构（1-丁烯和2-丁烯） 官能团异构（乙醇和二甲醚）
互变异构（乙酰乙酸乙酯酮式和烯醇式）
立体异构
构型异构
顺反异构（烯烃） 光学异构（旋光异构）
构象异构（烷烃，环己烷，糖类）
一、烷烃的构造异构 分子构造：分子中原子间互相连接的顺序和方式。
CH4
C2H6
C3H8
C4H10
H
HH
HHH
HHHH
H C HH C C HH C C C HH C C C C H
H 甲烷
HH 乙烷
HHH 丙烷
HHHH 丁烷
第一节 烷烃的命名
一、伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子
1 H（伯氢）
2 H（仲氢）
H3C CH2 CH2 CH3
1 C（伯碳，一级碳） 2 C （仲碳，二级碳）
➢同系列 同系差 同系物 具有同一通式，结构、性质相似,组成上相差一个或若干个CH2 的一系列化合物称为同系列。CH2称为系差，同系列中各化合物 互称为同系物。如甲烷,乙烷，丙烷等都属于烷烃系列，三者彼此 之间互称烷烃同系物。
CH4 甲烷
C2H6 乙烷
C3H7 丙烷
C4H8 丁烷
例：用衍生命名法给下列烷烃命名
CH3CHCH2CH3 CH3
戊烷
烷烃
同分异构
同分异构的分类
构造异构
碳链异构（正丁烷和异丁烷） 官能团位置异构（1-丁烯和2-丁烯） 官能团异构（乙醇和二甲醚）
互变异构（乙酰乙酸乙酯酮式和烯醇式）
立体异构
构型异构
顺反异构（烯烃） 光学异构（旋光异构）
构象异构（烷烃，环己烷，糖类）
一、烷烃的构造异构 分子构造：分子中原子间互相连接的顺序和方式。
CH4
C2H6
C3H8
C4H10
H
HH
HHH
HHHH
H C HH C C HH C C C HH C C C C H
H 甲烷
HH 乙烷
HHH 丙烷
HHHH 丁烷
第一节 烷烃的命名
一、伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子
1 H（伯氢）
2 H（仲氢）
H3C CH2 CH2 CH3
1 C（伯碳，一级碳） 2 C （仲碳，二级碳）
➢同系列 同系差 同系物 具有同一通式，结构、性质相似,组成上相差一个或若干个CH2 的一系列化合物称为同系列。CH2称为系差，同系列中各化合物 互称为同系物。如甲烷,乙烷，丙烷等都属于烷烃系列，三者彼此 之间互称烷烃同系物。
CH4 甲烷
C2H6 乙烷
C3H7 丙烷
C4H8 丁烷
有机化学烷烃课件
四、烷基
烷烃分子中消除一个氢原子后所剩原子团称烷基。此“基”具“一 价”涵义。常用R-代表烷基。烷基的名称由相应的烷烃而得。
1.一价基 烷烃分子中消除一个氢原子后所形成的烷基，称一价基。
例如： CH4
-H
-CH3
甲基
CH3CH3
-H
-CH2CH3
乙基
链端碳-H -CH2CH2CH3 丙基
CH3CH2CH3
只与二个碳原子相连的称为仲（或二级）碳原子，常以2°表示； 只与三个碳原子相连的称为叔（或三级）碳原子，常以3°表示； 只与四个碳原子相连的称为季（或四级）碳原子，常以4°表示。
如：
1°
1°CH3
4°
2°
3° 1°
CH3—C—CH2—CH—CH3
1°CH3 1°CH3
与伯、仲、叔碳原子相连的氢原子分别称为伯、仲、叔氢原子。不同 类型的氢原子在同一反应中的反应活性不同。
HHHH
分子式相同而结构不同的化合物称为同分异构体（简称异构体）。 这种现象称为同分异构现象。
分子式相同，而构造不同的化合物称为构造异构体。烷烃的构造异构是因 碳干排列不同而产生，所以，这种异构又称碳干异构。
同分异构现象是有机化合物中存在的普遍现象。随着化合物分子中 碳原子数目的增加，同分异构体的数目亦增多。
C2H6
C3H8
C4H10
在烷烃分子中，所含碳原子和氢原子的数量，呈现一定的规律，即每
增加一个C 原子，就相应地增加两个H 原子。
烷烃通式：CnH2n+2
具有同一通式，在组成上相差一个或多个CH2的一系列化合物称为同系列。 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。
有机化学02第二章饱和烃烷烃
H
H
H H
H
HH
H
H
H
2H之间的距离： 0.250nm 2H原子的范德华半径之和：
H
H
0.229nm
0.24nm
交叉式： 0.250nm > 0.24nm 无范氏张力
重迭式：
0.229nm<0.24nm 有范氏张力
24
乙烷分子的构象稳定性和内能变化
➢扭转能：使构象之间转化所需要的能量。
构象的稳定性与内能有关. 内能低,稳定;内能高,不稳 定。内能最低的稳定构象称优势构象。
➢书写规则：
1）相同取代基合并,数目用汉文数字二、三 ...表示； 2）取代基位号用阿拉伯数字表示； 3）阿拉伯数字与汉字之间必须用短横线分开； 4）阿拉伯数字之间必须用逗号分开。 5) 中文名称按基团次序规则，较小的基团列在前
CH3 C5H3__C4 H___C3 H __2C__C1 H3
CH3 CH2
☺杂化过程：
2p1x 2p1y 2pz 2s2
激发
1s2
2s1 2p1x 2p1y 2p1z
杂化
1s2
2s轨道的能量与 2p较接近,2s上 的1个电子可以 激发到2pz空轨 道上。
激发态的碳原子 有4个单电子，但 轨道能量不等。
2s1 2p1x 2p1y 2p1z
1s2
杂化形成4个能量相 等的新轨道sp3轨道
杂化
19
3 烷烃分子的形成
+
sp3 s
sp3-s
+
sp3
sp3
sp3-sp3
+
+6
20
σ- 键: 形成:由原子轨道头碰头重迭而形成. 特征:电子云沿键轴呈圆柱状对称分布，成键两原子可 围绕键轴自由旋转不会影响电子云密度的分布。
有机化学--第二章烷烃PPT课件
第3页/共92页
2.1.2 构造异构(constitutional isomerism)
甲烷、乙烷和丙烷只有一种，但含有四个或四个以上碳原子的烷烃则 不止一种。例如：
沸点：-0.5℃
沸点：-11.73℃
第4页/共92页
这种分子式相同,但结构不同的化合物，彼此是同分异构体。这种现象称为 同分异构现象。分子式相同，分子构造不同的化合物，称为构造异构体。这种 构造异构是由于碳骨架不同引起的，故又称碳架异构。
第39页/共92页
1. 沸点
直链烷烃的沸点(bp)一般随相对分子质量的增加而升高。因为沸点是与分子 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。
重叠式构象 扭转张力大
重叠式和交叉式构象之 间的能量差约为12.6 kJ·mol-1，此能量差称为能 垒。其它构象的能量介于 此二者之间。
第36页/共92页
2.3.4丁烷的构象
正丁烷可以看作是乙烷分子中每个碳原子上各有一个氢原子被甲基取 代的化合物，其构象更为复杂，我们主要讨论沿C2和C3之间的σ键键轴旋转 所形成的四种典型构象：
(3)命名时将取代基的名称写在主链名称之前，取代基的位次用主链上碳原子的编 号表示，写在取代基名称之前，两者之间用半字线“-”相连。
命名： × - × × × × ×
取短 取
母
代线 代
体
基
基
编
号
3-甲基戊烷
第20页/共92页
当含有几个不同的取代基时，取代基排列的顺序，按“次序规则”(见p73) 所规定的“较优”基团后列出。
2.1.2 构造异构(constitutional isomerism)
甲烷、乙烷和丙烷只有一种，但含有四个或四个以上碳原子的烷烃则 不止一种。例如：
沸点：-0.5℃
沸点：-11.73℃
第4页/共92页
这种分子式相同,但结构不同的化合物，彼此是同分异构体。这种现象称为 同分异构现象。分子式相同，分子构造不同的化合物，称为构造异构体。这种 构造异构是由于碳骨架不同引起的，故又称碳架异构。
第39页/共92页
1. 沸点
直链烷烃的沸点(bp)一般随相对分子质量的增加而升高。因为沸点是与分子 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。
重叠式构象 扭转张力大
重叠式和交叉式构象之 间的能量差约为12.6 kJ·mol-1，此能量差称为能 垒。其它构象的能量介于 此二者之间。
第36页/共92页
2.3.4丁烷的构象
正丁烷可以看作是乙烷分子中每个碳原子上各有一个氢原子被甲基取 代的化合物，其构象更为复杂，我们主要讨论沿C2和C3之间的σ键键轴旋转 所形成的四种典型构象：
(3)命名时将取代基的名称写在主链名称之前，取代基的位次用主链上碳原子的编 号表示，写在取代基名称之前，两者之间用半字线“-”相连。
命名： × - × × × × ×
取短 取
母
代线 代
体
基
基
编
号
3-甲基戊烷
第20页/共92页
当含有几个不同的取代基时，取代基排列的顺序，按“次序规则”(见p73) 所规定的“较优”基团后列出。
有机化学课件第二章烷烃
第6页/共76页
▪烷烃分子中，随着碳原子数的增加,烷烃的构造异 构体的数目也越多. ▪写出C7H16的同分异构体？
第7页/共76页
(3)同系物
烷烃的通式 CnH2n+2, 直链烃的通式可写为: H-(-CH2-)n-H
同系物—在组成上相差一个或多个 CH2—同系列相邻的两个 分子式的差值 CH2 称为系差.
第8页/共76页
(4)烷烃中碳原子的分类:
在烃分子中仅与一个碳相连的碳原子叫做伯碳原子（或一级碳原子，用1°表 示）
与两个碳相连的碳原子叫做仲碳原子（或二级碳原子，用 2°表示）
与伯,仲,叔碳与原三子个 碳相相连连的的3H碳° 表原原示子子）叫,分做别叔 碳称原为子伯（ 或,仲三,叔级 碳H原原子子， 用
烷烃的物理性质：
• 1、状态：在常温常压下，1至4个碳原子的直链烷烃是 气体，5至16个碳原子的是液体，17个以上的是固体。
• 2、熔沸点：随分子量的增大而升高，原因：⑴ 分子 大，接触面积大，范德华力大；⑵ 分子大，分子运动 所需能量大。
• A 烷烃的沸点 随C数增加的变化： • 1) 直链烷烃的沸点随着分子量(碳数)的增加而有规律
第35页/共76页
•乙烷的C- C 键
Stuart模型
乙烷分子中C-C键(C-H键用直线表示)
第36页/共76页
其他烷烃：据测定，除乙烷外，烷烃分子的碳链并不排布在 一条直线上，而是曲折地排布在空间。这是烷烃碳原子的四 面体结构所决定的。如丁烷的结构：
烷烃分子中各原子之间都以σ键相连接的，所以两个碳原子可以相 对旋转，形成了不同的空间排布。实际上，在室温下烷烃（液态 ）的各种不同排布方式经常不断地互相转变着。
2P
2S
▪烷烃分子中，随着碳原子数的增加,烷烃的构造异 构体的数目也越多. ▪写出C7H16的同分异构体？
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(3)同系物
烷烃的通式 CnH2n+2, 直链烃的通式可写为: H-(-CH2-)n-H
同系物—在组成上相差一个或多个 CH2—同系列相邻的两个 分子式的差值 CH2 称为系差.
第8页/共76页
(4)烷烃中碳原子的分类:
在烃分子中仅与一个碳相连的碳原子叫做伯碳原子（或一级碳原子，用1°表 示）
与两个碳相连的碳原子叫做仲碳原子（或二级碳原子，用 2°表示）
与伯,仲,叔碳与原三子个 碳相相连连的的3H碳° 表原原示子子）叫,分做别叔 碳称原为子伯（ 或,仲三,叔级 碳H原原子子， 用
烷烃的物理性质：
• 1、状态：在常温常压下，1至4个碳原子的直链烷烃是 气体，5至16个碳原子的是液体，17个以上的是固体。
• 2、熔沸点：随分子量的增大而升高，原因：⑴ 分子 大，接触面积大，范德华力大；⑵ 分子大，分子运动 所需能量大。
• A 烷烃的沸点 随C数增加的变化： • 1) 直链烷烃的沸点随着分子量(碳数)的增加而有规律
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•乙烷的C- C 键
Stuart模型
乙烷分子中C-C键(C-H键用直线表示)
第36页/共76页
其他烷烃：据测定，除乙烷外，烷烃分子的碳链并不排布在 一条直线上，而是曲折地排布在空间。这是烷烃碳原子的四 面体结构所决定的。如丁烷的结构：
烷烃分子中各原子之间都以σ键相连接的，所以两个碳原子可以相 对旋转，形成了不同的空间排布。实际上，在室温下烷烃（液态 ）的各种不同排布方式经常不断地互相转变着。
2P
2S
大学有机化学之烷烃
辛、壬、癸和十一、十二……等数目字表示。
• 用“正”、“异”、“新”等前缀区别不同的构造异构
体。
CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 正戊烷
CH3 CH CH2 CH3 CH3 异戊烷
CH3 CH3 C CH3
CH3
把在碳链的一末端有两个甲基的 特定结构的烷烃称为"异某烷"。
在五或六个碳原子烷烃的异构体中含有 季碳原子的可加上"新某烷"
CH3 CH2 CH2 CH CH CH2 CH2 CH2 CH3
CH CH3
CH3
5-丙基-4-异丙基壬烷
9
CH3
8 76
CH2 CH CH2
CH3
54
CH2 CH CH2 CH3
321
CHCH2CH3
CH3
3,7-二甲基-4-乙基壬烷
烷基大小的次序：甲基 < 乙基 < 丙基 < 丁基 < 戊基 < 己基.
C5H2
C
6
CH3
CH3 CH
C7H2
CH3
C8H2 C9H3
2,6,6-三甲基-4-异丙基壬烷
(三)烷烃的结构
（1）碳原子轨道的sp3杂化
跃迁
sp3杂化
2p 2s
2p 2s
sp3
每个sp3杂化轨道含1/4 s 成分和 3/4 p成分
键角为 109.5°
sp3杂化轨道形状
碳原子的sp3杂化轨道
•σ键的形成及其特性
支链烷烃的命名法的步骤：
（1）选取主链（母体）。
选一个含碳原子数最多的碳 链作为主链, 按这个链所含 的碳原子数称为某烷,并以此作为母体.
CH3 CH CH2 CH2 CH3 CH2
• 用“正”、“异”、“新”等前缀区别不同的构造异构
体。
CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 正戊烷
CH3 CH CH2 CH3 CH3 异戊烷
CH3 CH3 C CH3
CH3
把在碳链的一末端有两个甲基的 特定结构的烷烃称为"异某烷"。
在五或六个碳原子烷烃的异构体中含有 季碳原子的可加上"新某烷"
CH3 CH2 CH2 CH CH CH2 CH2 CH2 CH3
CH CH3
CH3
5-丙基-4-异丙基壬烷
9
CH3
8 76
CH2 CH CH2
CH3
54
CH2 CH CH2 CH3
321
CHCH2CH3
CH3
3,7-二甲基-4-乙基壬烷
烷基大小的次序：甲基 < 乙基 < 丙基 < 丁基 < 戊基 < 己基.
C5H2
C
6
CH3
CH3 CH
C7H2
CH3
C8H2 C9H3
2,6,6-三甲基-4-异丙基壬烷
(三)烷烃的结构
（1）碳原子轨道的sp3杂化
跃迁
sp3杂化
2p 2s
2p 2s
sp3
每个sp3杂化轨道含1/4 s 成分和 3/4 p成分
键角为 109.5°
sp3杂化轨道形状
碳原子的sp3杂化轨道
•σ键的形成及其特性
支链烷烃的命名法的步骤：
（1）选取主链（母体）。
选一个含碳原子数最多的碳 链作为主链, 按这个链所含 的碳原子数称为某烷,并以此作为母体.
CH3 CH CH2 CH2 CH3 CH2
大学有机化学上册第二章烷烃
CH3CH2CH2CH2CH3
正戊烷
CH3CHCH2CH3 CH3
CH3 CH3 C CH3 CH3
异戊烷
新戊烷
随碳原子数增加，异构体数目迅速增加。
Isomer number increases rapidly
四.碳和氢的种类
碳按与它所连的碳的数目分为四类：
1.只与一个碳相连的碳称为伯碳原子，用10C表示，与10C相连 的氢称为伯氢，用10H表示。 2. 与两个碳相连的碳称为仲碳原子，用20C表示，与20C相连的氢 称为仲氢，用20H表示。 3.与三个碳相连的碳称为叔碳原子，用30C表示，与30C相连的氢 称为叔氢，用30H表示。
H H
H H
H3C H
H
对位交叉式 构象稳定性：邻位交ຫໍສະໝຸດ 式完全重叠式部分重叠式
对位交叉式 > 邻位交叉式 > 部分重叠式 > 完全重叠式 室温下，正丁烷构象异构体处于迅速转化的动态平衡中，不 能分离。最稳定的对位交叉构象是优势构象。
正 丁 烷 构 象 分 析 势 能 图
对任何烷烃而言，最稳定的构象中碳链总是以锯齿形反式 排列，C-H键都在交叉式位置，大的取代基尽可能处于对位排 列。气液两相中，各种构象互相转变。晶体中，分子排列在刚 性的晶格中，运动受到阻碍，构象固定，碳链排成锯齿状。
三.烷烃的异构
构造（constitution)——分子中原子互相连接的方式和次序。 构造异构体 — 分子内原子的排列顺序不同所产生的异构体。
分子式为C4H10化合物的两种构造异构体
正丁烷
异丁烷
b.p. -0.5℃ m.p. -138.3℃
b.p. -11.7℃ m.p. -159.4 ℃
分子式为C5H12化合物的构造异构体
第二章-烷烃
CH3 CH2 CH3 CH2 CH CH2 CH CH3 CH2 CH2 CH3
主链：八个碳原子，辛烷
2) 编号：从离取代基最近的一端开始，用阿拉伯数 字1,2,3...将主链碳原子编号. (使取代基的位次最小)
4
5
8
7 6
CH3 CH2
CH3 CH2 CH CH2CH CH3
3 CH2
2 CH2 1 CH3
CH3 CH3 C
CH3
i-Bu t-Bu
• 烷烃分子从形式上去掉两个氢或三个氢原子而剩下 的原子团分别称为亚基、次基。(page 20)
亚基: CH2
CHCH3
C(CH3)2
亚甲基
亚乙基
亚异丙基
CH2 CH2 1, 2-亚乙基
CH2 CH2 CH2 1, 3-亚丙基
次基:
CH
次甲基
CCH3
次乙基
(CH3)3CCH2CH3
键线式
碳干式 C C C C C C
C CCCC
C
3、碳原子和氢原子的类型
• 伯碳原子(一级碳原子, 1o)(primary): 直接与一个碳原子相连 • 仲碳原子(二级碳原子, 2o)(secondary): 直接与两个碳原子相连 • 叔碳原子(三级碳原子, 3o)(tertiary): 直接与三个碳原子相连 • 季碳原子(四级碳原子, 4o)(quaternary): 直接与四个碳原子相连
CH3
碳架异构
构造异构 位置异构
同
官能团异构（包括互变异构）
分
异
(分子式相同，而构造不同)
构
立体异构
构型异构 构象异构
顺反异构 旋光异构
(构造相同，原子在空间排布方式不同)
有机化学课件-2-烷烃
二、同分异构：
定义：分子式相同而结构（或物理或化学性质）不同的现象； 分类：同分异构可分为构造异构和立体异构；
构造异构：分子式相同而构造式不同（构造是指分子中原子的连 接顺序）； 如：CH3CH2OH和CH3OCH3；
构造异构又可分为：碳架异构、碳链异构、官能团异构和位置异 构。
如：环己烷和己烯 （碳架异构）
HHH HH
其立体结构为：
H
C
H
C
C
H
H
H H
C－C（σ键）： 154pm，sp3－sp3； C－H（σ键）： 110pm，sp3－s； 由于所有C原子都采用sp3杂化，所以所有的键角都约在109.5 0；
为了书写方便，碳链可写成折线式， 如己烷可写成：
碳原子上的氢原子可省略，但也可标出；但若标出某个碳原子 上的氢原子，则必须标齐。
如： CH3(CH2)4CH3 正己烷
3. 带有支链的烷烃；
CH3
末端具有 CH3CH 结构的，加“异”，
CH3
末端具有 CH3 C 结构的，加“新”，
CH3
CH3
如：CH3CH CH2CH3 异戊烷
CH3
CH3 C CH2CH3 新己烷
CH3
普通命名法只能命名结构简单的有机物，局限性大；但名称可 直接反映出有机物的结构。
CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2（碳链异构） CH3CH2OH和CH3OCH3 （官能团异构）、 CH3CH2CH=CH2和CH3CH=CHCH3 （位置异构）；
立体异构： 构造式相同而原子在空间的立体位置不同； 可分为： 顺反异构（见第三章“环烷烃”和第六章“烯烃”）
和对映异构（见第四章“对映异构”）。 烷烃只存在构造异构（碳链异构），没有立体异构； 如：
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[分析乙烷两个极端构象]
H H C H
229
H C H H
H H C H
250
C
H H H
非键作用力：不直接相连的原子间的作用力。
构象的稳定性与内能有关，内能最低的构象称优势构象。 乙烷不同构象的能量曲线图
HH H H H H
交叉式构象是乙烷的优势构象 原因之一：基团之间的相互距 离最远。
E
kJ/mol
H H H
纽曼投影式（Newman投影式）：从C-C键轴 的延长线上观察分子以圆周表示单键上的C,前 面C上的3个C-H键用从圆心出发彼此以120° 夹角的三根线表示，后面C上的3个C-H键用从 圆周出发彼此以120°夹角的三根线表示。
介于重叠式与交叉式之间的无数构象称为扭曲式构象。
2. 构象的稳定性
2. 相同的取代基合并，用二、三、四等表示相同取代基的数目， 其编号在连字符前用逗号分隔列出。
1 2 3 4 5 6 7
CH3CHCH 2CH2CHCH 2CH3 CH3 CH3 2,5-二甲基庚烷 2,5-methylheptane
3.多个支链存在时，英文命名则按取代基字母（A-Z)顺序排列, 中文命名按“次序规则”，将较优基团列在后面----中文系统命名 法Chinese Chemical Society 7 6 5 4 3 2 1
2-甲基-5,5-二(1,1-二甲基丙基)癸烷
三.衍生物命名法:
把所有烷烃都看作是甲烷的衍生物,命名时选含烷基 最多的C为甲烷C,把与此C相连的基团看作甲烷H的取 代基.
C(CH3)3 (CH3)3C C C(CH3)3
C(CH3)3
IUPAC法: 2,2,4,4-四甲基-3，3-二叔丁基戊烷
衍生物命名法：四叔丁基甲烷
十二烷
C(CH3)4 新戊烷
普通命名法不能较好地反映出分子的结构，因此不适用于 结构复杂的化合物的命名。
二：系统命名法(IUPAC法)
(IUPAC Rules) International Union of Pure and Applied Chemistry 直链烷烃同普通命名法，取消“正”字。 支链烷烃的命名则遵循“三步曲”： 选主链——最长（最多） 编号——最近，若有歧义，则按“次序规则”中较小基团一端编 号。 命名——“取代基位次”+“取代基名称”+“母体名称”
CH3CH2CHCH2CHCH2CH2CH2CH3 3 2 1 CH2 CHCH2CH3 CH3 CH2CH3
3-乙基-5-(1-乙基丙基)壬烷 3-ethyl-5-(1-ethylpropyl)nonane
课堂练习：用系统命名法命名下列化合物
CH3 1. CH3CH2CH2-C-CH3
CH3 2. (CH3CH2)2CHCHCH2CH3
三.烷烃的异构
构造（constitution)——分子中原子互相连接的方式和次序。 构造异构体 — 分子内原子的排列顺序不同所产生的异构体。
分子式为C4H10化合物的两种构造异构体
正丁烷
异丁烷
b.p. -0.5℃ m.p. -138.3℃
b.p. -11.7℃ m.p. -159.4 ℃
分子式为C5H12化合物的构造异构体
Methane ----- Methyl
CH3-
Me
Ethane ----- Ethyl
n-Propane ---- n-Propyl
CH3CH2CH3CH2CH2-
Et
n-Pr
缩写：甲基（Me），乙基（Et），丙基（Pr），丁基（Bu） 戊基（amyl），己基（hex）
前缀：正( n ) (normal) 异(i) (iso-) 仲( s ) (second) 叔( t ) (tert-)
2p
激发
激发态碳原子
sp3杂化
2s 基态碳原子
sp3 Hybridization
109.50
C
Bonding in Methane
Csp3
Hs
H
H C
H H
4个C-H σ键，键长107pm，键能414.2KJ/mol, 键角109.50 C-H键的电子云分布具有圆柱形的轴对称。
凡成键电子云对键轴呈圆柱形对称的键称为σ键,以σ键相连 接的两个原子可以绕键轴自由旋转而不影响电子云的分布。
2,2-二甲基戊烷
CH3
3-甲基-4-乙基己烷
CH3
3. CH3CH2CHCH2CHCHCH2CH2CH2CH(CH3)2
CH3 CH2CH(CH3)2
CH3 CH3CH2 C CH3
2,7,9-三甲基-6-异丁基十一烷
4. CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 C CH2 CH2 CH CH3
CH3CH2 C CH3 CH3 CH3
CH3CH2 … CH CH3
（仲）Leabharlann CH3CH2 … C注意烷烃分子和烷基中碳级别的不同
CH3 CH3 3o 2o 2o 1o H3C C4oCH2CHCH2CH2CH3 H3C C3o CH3 CH3 CH3 叔丁基 tert-butyl
1o 2o 1o
CH3CH2CH CH3 仲丁基 sec-butyl
二.正丁烷的构象
2
3
600
600 600
CH3 H H H CH3
H
60度
H
H
H CH3 H CH
60度
H
H CH3 CH3
H
H
3
60 度
H
60 度
H
CH3
H H H CH 3
60度
H
H H CH3
60度
H
H
H H CH3 CH
CH3
3
绕C-2和C-3之间的σ键旋转，形成的四种典型构象：
H H CH3 CH3 H H H H H CH3 CH3 H H3CCH3 H CH3
4. 与四个碳相连的碳称为季碳原子，用40C表示，季碳上无氢。
primary（1º ）, secondary（ 2º）, tertiary（ 3º）, quaternary C（ 4º）, but only primary, secondary, tertiary H
五.烷基命名和缩写
烷烃分子中从形式上去掉一个氢后剩下的一价基团叫烷基, 通常用 R- 表示，英文 用 “ yl ” 替代 “ ane ”
CH3CH2CH2CH2CH3
正戊烷
CH3CHCH2CH3 CH3
CH3 CH3 C CH3 CH3
异戊烷
新戊烷
随碳原子数增加，异构体数目迅速增加。
Isomer number increases rapidly
四.碳和氢的种类
碳按与它所连的碳的数目分为四类：
1.只与一个碳相连的碳称为伯碳原子，用10C表示，与10C相连 的氢称为伯氢，用10H表示。 2. 与两个碳相连的碳称为仲碳原子，用20C表示，与20C相连的氢 称为仲氢，用20H表示。 3.与三个碳相连的碳称为叔碳原子，用30C表示，与30C相连的氢 称为叔氢，用30H表示。
Φ
H
：扭转角（torsion angle），二面角（dihedral angle）
1.构象的表示方法 重叠式构象
H H H H
棍球模型
H
H
透视式
纽曼投影式
透视式（锯架式）：从C-C键轴斜45°观察分子的棍球模型， 每个C上的其它三根键的夹角均为120°。
交叉式构象
H H H
棍球模型 透视式 纽曼投影式
3
4
C3H8
C4H10
CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
4
C4H10
(CH3)2CHCH3
通式：CnH2n+2
二.同系列，同系物，系差
同系列 — 结构相似，而组成上相差CH2或它的整数 多化合物所组成的系列。 同系物 — 同系列中的各个成员。 倍的许
系差—— 同系列中相邻的2个化合物在组成上的差别.
CH3CH2CHCH2CHCH2CH3 1 2 3 4 5 6 7 CH3 CH2CH3 3-甲基-5-乙基庚烷 3-ethyl-5-methylheptane
4.如果支链还有分支，不能用简单的烷基名称来命名，则需要 对支链按照类似原则进行编号和命名。编号从支链与主链相 连的碳原子开始。
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Chap. 2 烷烃 (alkane)
烃：只含碳和氢两种元素的化合物。
饱和烃(烷烃)：分子中碳原子以单键相互连接成链，其 余的价键完全与氢原子连接，分子中氢的含量已达到最 高限度。
2.1 烷烃的同系列和异构
一.通式： 名称 碳数 分子式 结构简式
甲烷
乙烷
1
2
CH4
C2H6
CH4
CH3CH3
丙烷
正丁烷 异丁烷
3-甲基-2-戊醇
2.4 烷烃的构象
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。 构象异构体：由单键旋转而产生的异构体称为“构象异构体”
一.乙烷的构象
在乙烷分子中假设一个甲基固定，使另一个甲基沿C－C s键键 轴旋转，两个甲基中的氢原子的相对位置就会不断改变，产生无 数种不同的构象。其中有两种典型构象，一种叫做交叉式构象， 另一种叫做重叠式构象。 H
12.5
原因之二：超共轭效应。
H
H H H H
C-C
H H
H H H
H H
周公度，《大学化学》，16(5)， 51-52，2001年5月
V. Pophristic, L. Goodman, Nature , 2001(5)565-568
H H C H
229
H C H H
H H C H
250
C
H H H
非键作用力：不直接相连的原子间的作用力。
构象的稳定性与内能有关，内能最低的构象称优势构象。 乙烷不同构象的能量曲线图
HH H H H H
交叉式构象是乙烷的优势构象 原因之一：基团之间的相互距 离最远。
E
kJ/mol
H H H
纽曼投影式（Newman投影式）：从C-C键轴 的延长线上观察分子以圆周表示单键上的C,前 面C上的3个C-H键用从圆心出发彼此以120° 夹角的三根线表示，后面C上的3个C-H键用从 圆周出发彼此以120°夹角的三根线表示。
介于重叠式与交叉式之间的无数构象称为扭曲式构象。
2. 构象的稳定性
2. 相同的取代基合并，用二、三、四等表示相同取代基的数目， 其编号在连字符前用逗号分隔列出。
1 2 3 4 5 6 7
CH3CHCH 2CH2CHCH 2CH3 CH3 CH3 2,5-二甲基庚烷 2,5-methylheptane
3.多个支链存在时，英文命名则按取代基字母（A-Z)顺序排列, 中文命名按“次序规则”，将较优基团列在后面----中文系统命名 法Chinese Chemical Society 7 6 5 4 3 2 1
2-甲基-5,5-二(1,1-二甲基丙基)癸烷
三.衍生物命名法:
把所有烷烃都看作是甲烷的衍生物,命名时选含烷基 最多的C为甲烷C,把与此C相连的基团看作甲烷H的取 代基.
C(CH3)3 (CH3)3C C C(CH3)3
C(CH3)3
IUPAC法: 2,2,4,4-四甲基-3，3-二叔丁基戊烷
衍生物命名法：四叔丁基甲烷
十二烷
C(CH3)4 新戊烷
普通命名法不能较好地反映出分子的结构，因此不适用于 结构复杂的化合物的命名。
二：系统命名法(IUPAC法)
(IUPAC Rules) International Union of Pure and Applied Chemistry 直链烷烃同普通命名法，取消“正”字。 支链烷烃的命名则遵循“三步曲”： 选主链——最长（最多） 编号——最近，若有歧义，则按“次序规则”中较小基团一端编 号。 命名——“取代基位次”+“取代基名称”+“母体名称”
CH3CH2CHCH2CHCH2CH2CH2CH3 3 2 1 CH2 CHCH2CH3 CH3 CH2CH3
3-乙基-5-(1-乙基丙基)壬烷 3-ethyl-5-(1-ethylpropyl)nonane
课堂练习：用系统命名法命名下列化合物
CH3 1. CH3CH2CH2-C-CH3
CH3 2. (CH3CH2)2CHCHCH2CH3
三.烷烃的异构
构造（constitution)——分子中原子互相连接的方式和次序。 构造异构体 — 分子内原子的排列顺序不同所产生的异构体。
分子式为C4H10化合物的两种构造异构体
正丁烷
异丁烷
b.p. -0.5℃ m.p. -138.3℃
b.p. -11.7℃ m.p. -159.4 ℃
分子式为C5H12化合物的构造异构体
Methane ----- Methyl
CH3-
Me
Ethane ----- Ethyl
n-Propane ---- n-Propyl
CH3CH2CH3CH2CH2-
Et
n-Pr
缩写：甲基（Me），乙基（Et），丙基（Pr），丁基（Bu） 戊基（amyl），己基（hex）
前缀：正( n ) (normal) 异(i) (iso-) 仲( s ) (second) 叔( t ) (tert-)
2p
激发
激发态碳原子
sp3杂化
2s 基态碳原子
sp3 Hybridization
109.50
C
Bonding in Methane
Csp3
Hs
H
H C
H H
4个C-H σ键，键长107pm，键能414.2KJ/mol, 键角109.50 C-H键的电子云分布具有圆柱形的轴对称。
凡成键电子云对键轴呈圆柱形对称的键称为σ键,以σ键相连 接的两个原子可以绕键轴自由旋转而不影响电子云的分布。
2,2-二甲基戊烷
CH3
3-甲基-4-乙基己烷
CH3
3. CH3CH2CHCH2CHCHCH2CH2CH2CH(CH3)2
CH3 CH2CH(CH3)2
CH3 CH3CH2 C CH3
2,7,9-三甲基-6-异丁基十一烷
4. CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 C CH2 CH2 CH CH3
CH3CH2 C CH3 CH3 CH3
CH3CH2 … CH CH3
（仲）Leabharlann CH3CH2 … C注意烷烃分子和烷基中碳级别的不同
CH3 CH3 3o 2o 2o 1o H3C C4oCH2CHCH2CH2CH3 H3C C3o CH3 CH3 CH3 叔丁基 tert-butyl
1o 2o 1o
CH3CH2CH CH3 仲丁基 sec-butyl
二.正丁烷的构象
2
3
600
600 600
CH3 H H H CH3
H
60度
H
H
H CH3 H CH
60度
H
H CH3 CH3
H
H
3
60 度
H
60 度
H
CH3
H H H CH 3
60度
H
H H CH3
60度
H
H
H H CH3 CH
CH3
3
绕C-2和C-3之间的σ键旋转，形成的四种典型构象：
H H CH3 CH3 H H H H H CH3 CH3 H H3CCH3 H CH3
4. 与四个碳相连的碳称为季碳原子，用40C表示，季碳上无氢。
primary（1º ）, secondary（ 2º）, tertiary（ 3º）, quaternary C（ 4º）, but only primary, secondary, tertiary H
五.烷基命名和缩写
烷烃分子中从形式上去掉一个氢后剩下的一价基团叫烷基, 通常用 R- 表示，英文 用 “ yl ” 替代 “ ane ”
CH3CH2CH2CH2CH3
正戊烷
CH3CHCH2CH3 CH3
CH3 CH3 C CH3 CH3
异戊烷
新戊烷
随碳原子数增加，异构体数目迅速增加。
Isomer number increases rapidly
四.碳和氢的种类
碳按与它所连的碳的数目分为四类：
1.只与一个碳相连的碳称为伯碳原子，用10C表示，与10C相连 的氢称为伯氢，用10H表示。 2. 与两个碳相连的碳称为仲碳原子，用20C表示，与20C相连的氢 称为仲氢，用20H表示。 3.与三个碳相连的碳称为叔碳原子，用30C表示，与30C相连的氢 称为叔氢，用30H表示。
Φ
H
：扭转角（torsion angle），二面角（dihedral angle）
1.构象的表示方法 重叠式构象
H H H H
棍球模型
H
H
透视式
纽曼投影式
透视式（锯架式）：从C-C键轴斜45°观察分子的棍球模型， 每个C上的其它三根键的夹角均为120°。
交叉式构象
H H H
棍球模型 透视式 纽曼投影式
3
4
C3H8
C4H10
CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
4
C4H10
(CH3)2CHCH3
通式：CnH2n+2
二.同系列，同系物，系差
同系列 — 结构相似，而组成上相差CH2或它的整数 多化合物所组成的系列。 同系物 — 同系列中的各个成员。 倍的许
系差—— 同系列中相邻的2个化合物在组成上的差别.
CH3CH2CHCH2CHCH2CH3 1 2 3 4 5 6 7 CH3 CH2CH3 3-甲基-5-乙基庚烷 3-ethyl-5-methylheptane
4.如果支链还有分支，不能用简单的烷基名称来命名，则需要 对支链按照类似原则进行编号和命名。编号从支链与主链相 连的碳原子开始。
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Chap. 2 烷烃 (alkane)
烃：只含碳和氢两种元素的化合物。
饱和烃(烷烃)：分子中碳原子以单键相互连接成链，其 余的价键完全与氢原子连接，分子中氢的含量已达到最 高限度。
2.1 烷烃的同系列和异构
一.通式： 名称 碳数 分子式 结构简式
甲烷
乙烷
1
2
CH4
C2H6
CH4
CH3CH3
丙烷
正丁烷 异丁烷
3-甲基-2-戊醇
2.4 烷烃的构象
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。 构象异构体：由单键旋转而产生的异构体称为“构象异构体”
一.乙烷的构象
在乙烷分子中假设一个甲基固定，使另一个甲基沿C－C s键键 轴旋转，两个甲基中的氢原子的相对位置就会不断改变，产生无 数种不同的构象。其中有两种典型构象，一种叫做交叉式构象， 另一种叫做重叠式构象。 H
12.5
原因之二：超共轭效应。
H
H H H H
C-C
H H
H H H
H H
周公度，《大学化学》，16(5)， 51-52，2001年5月
V. Pophristic, L. Goodman, Nature , 2001(5)565-568