第二部分烷烃和环烷烃00001-资料
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第二章烷烃与环烷烃1ppt课件
H
H
氯甲烷(Methyl chloride)
动画模拟: 甲烷的氯代实验
32
第二章 烷烃和环烷烃
第一节 烷烃(五、化学性质)
生成的一氯甲烷还会继续被氯代, 生成二氯 甲烷、三氯甲烷和四氯化碳四种产物的混合物。 工业上把这种混合物作为溶剂使用。
CH3-Cl + Cl2 ——> CH2Cl2 + HCl 二氯甲烷
16
8
例1 CH3-CH2 5
32 1
CH2-CH-CH2 -CH-CH2-CH3
CH2 CH3
CH3
3-甲基-5-乙基 辛烷
取读 代作 基： 位位 次
连基 母
字名 体
符
名
例 2 CH3-CH2-CH— CH-CH2-CH3 CH3-CH CH-CH3 CH3 CH3
2,5-二甲基-3,4-二乙基己烷 2,5-甲基-3,4二乙基己烷 2,5-2甲基 3,4-2乙基己烷
煤 芳香烃等
3
第二章 烷烃和环烷烃
第一节 烷烃(一、结构)
第一节 烷 烃
一、烷烃的结构 (一) sp3杂化
由于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
z
2s
2px
2py
2pz
激 发
激发态:
2s1
第二章 烷烃和环烷烃
CH3 CH3CH2 CH3CH2CH2 H3C H3C
甲基
CH3CH2CH2CH2
乙基
正丙基
CH3CH2CH CH3
异丙基
H3C CH CH2 H3C
正丁基 (n)
二级丁基 （sec or s）
异丁基 （iso）
CH3 CH3CH2C CH3 H3C
CH3 C CH3 H3C
CH3 C CH2 CH3
第 二 章 烷烃 环烷烃
exit
烃(hydrocarbons)：
只含有C、H 两种元素的化合物 —— 碳氢化合物
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。 (saturated 烷烃 (alkanes) ：甲烷、乙烷等； hydrocarbons) 环烷烃(cycloalkanes):
饱和烃：
烃
分子中C原子 的结合方式
环丙烷
环己烷
(unsaturated 含有碳碳重键的烃类化合物。 hydrocarbons) 烯烃、炔烃等。
不饱和烃:
第一节 烷烃和环烷烃的结构 • 烷烃和环烷烃分子中的碳都是sp3杂化。 • 甲烷具有正四面体的结构特征。 • 当烷烃中的碳原子数大于3的时候， 碳链就形成锯齿形状。 • 烷烃和环烷烃中的碳氢键和碳碳键都是 σ键。
CHCH3（异丁烷）
CH3 CH3 C CH3 CH2 H
甲基
CH3CH2CH2CH2
乙基
正丙基
CH3CH2CH CH3
异丙基
H3C CH CH2 H3C
正丁基 (n)
二级丁基 （sec or s）
异丁基 （iso）
CH3 CH3CH2C CH3 H3C
CH3 C CH3 H3C
CH3 C CH2 CH3
第 二 章 烷烃 环烷烃
exit
烃(hydrocarbons)：
只含有C、H 两种元素的化合物 —— 碳氢化合物
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。 (saturated 烷烃 (alkanes) ：甲烷、乙烷等； hydrocarbons) 环烷烃(cycloalkanes):
饱和烃：
烃
分子中C原子 的结合方式
环丙烷
环己烷
(unsaturated 含有碳碳重键的烃类化合物。 hydrocarbons) 烯烃、炔烃等。
不饱和烃:
第一节 烷烃和环烷烃的结构 • 烷烃和环烷烃分子中的碳都是sp3杂化。 • 甲烷具有正四面体的结构特征。 • 当烷烃中的碳原子数大于3的时候， 碳链就形成锯齿形状。 • 烷烃和环烷烃中的碳氢键和碳碳键都是 σ键。
CHCH3（异丁烷）
CH3 CH3 C CH3 CH2 H
第二章 烷烃和环烷烃
全重叠式
四种构象稳定性次序： 对位交叉 > 邻位交叉 > 部分重叠 > 全重叠
百度文库
优势构象
当正烷烃碳原子数增加时，尽管构象也随 之更复杂，但仍然主要以对位交叉式构象状态 存在。所以直链烷烃绝大多数是锯齿形的。
二十烷 C20H42
烷烃的物理性质 (自学)
四、烷烃的化学性质
(一) 稳定性
烷 烃 分 子 中 只 有 牢 固 的 C—Cσ 键 和 C—Hσ键，所以烷烃具有高度的化学稳定 性。室温下烷烃与强酸、强碱、强氧化剂 或强还原剂一般都不发生反应。
重叠式
60° 0°
交叉式(Staggered) 优势构象
重叠式(Eclipsed)
2.丁烷的构象 丁烷可以看作是乙烷的二甲基衍生物， 它有4个具有典型意义的构象
CH3 H H CH3
对位交叉式
CH3 H H H H H
邻位交叉式
CH3 H
H H H CH3
H CH3
H H H H
CH3 CH3
部分重叠式
烃
第一节 烷 烃
一、烷烃的命名
（一）普通命名法
将直链烷烃叫做(正)某烷，按天干顺序甲、乙、丙、 丁、戊、己、庚、辛、壬、癸10个字分别表示10个 以内碳原子的数目，10个以上的碳原子就用十一、 十二、十三……等数字表示。
含支链的烷烃用异、 新等字来区别
有机化学课件第-二-章烷烃和环烷烃_图文
单环烷烃的通式：CnH2n
单环烷烃的分 类
n=3，4
小环
n=5，6
常见环
n=7，8，9，10，11 中 环
n≧12
大环
单环烷烃的异构现象
C5H10的同分异构体
碳架异构体（1-5 ）因环大小不同， 侧链长短不同，侧 链位置不同而引起 的。
顺反异构（5和6 ，5和7）因成环碳 原子单键不能自由 旋转而引起的。
化裂解 （四）烷烃的氧化和自动氧化
（一）总体特点
１、稳定：对强酸，强碱，强氧化剂，强还原剂都不发 生反应。
２、烷烃的多数反应都是通过自由基机理进行的。
（二）烷烃的卤代和自由基反应
１、 烷烃的卤代
取代反应
分子中的原子或基团被 其它原子或基团取代的 反应称为取代反应。
卤代反应
分子中的原子或基 团被卤原子取代的 反应称为卤代反应 。
3°＞2°＞1°＞CH3
当一个烷烃可能在不同的部位生成不同的 自由基时，稳定的自由基在能量上是有利的， 是容易生成的。
经过TS1生成伯自由基所需的活化能较高，而经过 TS3生成仲自由基所需的活化能较少，这是因为仲 自由基较伯自由基稳定，能量低。
启发和讨论 实验
实验事实和现象
反应方程式 反应机理
实验数据
H2O2 + Fe2+
RCOO-
第二章 烷烃和环烷烃
3-甲基-6-（1,1-二甲基丙基）癸烷 或3-甲基-6-1',1'-二甲基丙基癸烷
（三）环烷烃的系统命名 １、单环环烷烃的命名 与烷烃相似，只是在同数碳原子的链状烷烃 的名称前加“环”字。环碳原子的编号，应使环 上取代基的位次最小。
环丙烷
环丁烷
环戊烷
环己烷
环庚烷
环辛烷
甲基环戊烷
1，3-二乙基环己烷
CH3 H H CH3 H H
H CH3 CH3
对位交叉式 63%
H 3C H
四 H H 种 H 典 邻位交叉式 37% 型 构 H3C CH 3 象
H H H H
H H
H H 3C
部分重叠式
全重叠式
稳定性次序： 对位交叉式>邻位交叉式>部分重式>全重叠式
在化学反应中，分子不一定以优势构象参与 反应。 影响构象稳定性的因素除了扭转张力和范德 华斥力外，有时还有偶极-偶极相互作用以及 氢键的影响，在这些情况下，分子优势构象 不一定都是对位交叉式。 P 54 例子
H H H H H H
纽曼投影式
在重叠式中，两个碳上的氢两两相 对，距离最近，相互作用力最大，因 而内能最高，是不稳定的构象。
HH H H
重叠式
H
H H H
H
扭曲式
H
H
H
能 量
（三）环烷烃的系统命名 １、单环环烷烃的命名 与烷烃相似，只是在同数碳原子的链状烷烃 的名称前加“环”字。环碳原子的编号，应使环 上取代基的位次最小。
环丙烷
环丁烷
环戊烷
环己烷
环庚烷
环辛烷
甲基环戊烷
1，3-二乙基环己烷
CH3 H H CH3 H H
H CH3 CH3
对位交叉式 63%
H 3C H
四 H H 种 H 典 邻位交叉式 37% 型 构 H3C CH 3 象
H H H H
H H
H H 3C
部分重叠式
全重叠式
稳定性次序： 对位交叉式>邻位交叉式>部分重式>全重叠式
在化学反应中，分子不一定以优势构象参与 反应。 影响构象稳定性的因素除了扭转张力和范德 华斥力外，有时还有偶极-偶极相互作用以及 氢键的影响，在这些情况下，分子优势构象 不一定都是对位交叉式。 P 54 例子
H H H H H H
纽曼投影式
在重叠式中，两个碳上的氢两两相 对，距离最近，相互作用力最大，因 而内能最高，是不稳定的构象。
HH H H
重叠式
H
H H H
H
扭曲式
H
H
H
能 量
有机化学-第二章-烷烃和环烷烃(二)
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
46
构象(conformation)
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其它原子或基团 在空间的排布方式不同，分子的这种立体形象 称为分子的构象。
？？构造--- 成键顺序 构象：无穷多可以相互转化 构造：唯一。
有机化学 第二章
47
影响构象稳定性的因素
sp3杂化的碳原子
几何构型：四面体
有机化学 第二章
34
甲烷的结构
H
sp3 –1s σ键
4个C－H 有机化学 第二章σ键 H
CH
H
35
甲烷的有球机化学棍第二模章 型
36
甲烷的有比机化学例第二模章 型
37
sp3– 1s σ键 6个C－Hσ键
sp3– sp3 σ键
1个C－Ｃσ键
乙烷的结构
有机化学 第二章
较高的重叠式，亦称能垒。因此，碳碳单键的旋
转并非自由。
第二章 烷烃和环烷烃
CH4 + Cl2 甲烷
CH3Cl 氯甲烷
Cl2
hv or
Cl2
CH3Cl + HCl 氯甲烷
CH2Cl2 二氯甲烷
Cl2
CHCl3 三氯甲烷 (氯仿)
CCl4 四氯化碳
CH4 + Cl2 10mol : 1mol CH4 + Cl2 1mol : 4mol 400~500oC
CH3Cl + HCl
filled orbitals repel stabilizing interaction between filled C-Hbond and empty C-Hantibonding orbital
H H H
重叠式
H H H
H
H H
H
交叉式
H H
乙烷绕C-C 键旋转时分子的构象与能量变化关系图
CH3 CH2 CH CH2
甲基＋戊烷
CH3 CH3
CH3
CH2 CH CH CH3
CH2 CH3
CH3
甲基＋乙基＋戊烷 异丙基＋戊烷
(2) 主链碳原子的编号：从靠近取代基的一端开始，依次用阿拉伯 数字标出，使取代基位次（之和）最小。将取代基的位次和名称依 次写在母体名称前面，注意阿拉伯数字与汉字间加短线“-”。
2，6－二甲基－5－乙基辛烷 2,6-dimethyl-5-ethyloctane
CH3Cl 氯甲烷
Cl2
hv or
Cl2
CH3Cl + HCl 氯甲烷
CH2Cl2 二氯甲烷
Cl2
CHCl3 三氯甲烷 (氯仿)
CCl4 四氯化碳
CH4 + Cl2 10mol : 1mol CH4 + Cl2 1mol : 4mol 400~500oC
CH3Cl + HCl
filled orbitals repel stabilizing interaction between filled C-Hbond and empty C-Hantibonding orbital
H H H
重叠式
H H H
H
H H
H
交叉式
H H
乙烷绕C-C 键旋转时分子的构象与能量变化关系图
CH3 CH2 CH CH2
甲基＋戊烷
CH3 CH3
CH3
CH2 CH CH CH3
CH2 CH3
CH3
甲基＋乙基＋戊烷 异丙基＋戊烷
(2) 主链碳原子的编号：从靠近取代基的一端开始，依次用阿拉伯 数字标出，使取代基位次（之和）最小。将取代基的位次和名称依 次写在母体名称前面，注意阿拉伯数字与汉字间加短线“-”。
2，6－二甲基－5－乙基辛烷 2,6-dimethyl-5-ethyloctane
第二章 烷烃和环烷烃
原子间距离最远 内能较低 （最稳定）优势构象
键电子云排斥， von der waals排斥力，内能 较高（最不稳定）
乙烷构象转换与势能关系图
H H H H 1 1 2 H H H H
H H H 1 H H H
旋转60
o
H H
1 1
2H H
H
旋转60o
H H
2
1 1 H
H H
……
potential energy (KJ/mol)
第二章 烷烃和环烷烃 第一节 烷 烃
一 二 三 四 五 烷烃的结构 烷烃的命名 烷烃的物理性质 烷烃的化学性质 烷烃的卤代反应历程
第二节 环 烷 烃
一 环烷烃的分类 二 单环烷烃的命名 三 单环烷烃的结构 四 环烷烃的化学性质
【学习要求】
1. 了解C原子、H原子、烷基的类型 2. 掌握普通命名法和系统命名法的基本原则，并能熟练 命名烷烃和环烷烃。 3. 了解同系物沸点、熔点变化规律。 4. 掌握烷烃和环烷烃的化学性质及影响因素。 5. 掌握构象异构和顺反异构产生的原因、特 点、命名及书写。
14.6 3.8
CH3 CH3 H CH3 H H CH3 H H
0
60
120
180
240
300
360
degrees of rotation
2第二章烷烃和环烷烃
（C-C 键能为345.6 KJ/mol；C-H 键能为415.3 KJ/mol）
烷烃的稳定性不是绝对的，在一定条件下 （如光、高温或催化剂的影响下）也可以 发生某些反应。
一 氧化反应
C n H 2n+2
3 n +1 +( ) O2 2
nCO2+(n+1)H2O
+ Q
二 卤代反应
CH
+
X2
CX
+
HX
正丁烷C2—C3键旋转时的分子的位能曲线图
稳定性:对位交叉式＞邻位交叉式＞部分重叠式＞全重叠式
一、状态
1、1~4:气体 2、5~16：液体 3、≥17：固体
二、沸点(b.p.)
四 烷 烃 物 b.p. 36.1oC 25oC 理 性 三、熔点(m.p.) m.p. 质 M越大，m.p.越大
结构越对称，m.p.越大
CH3CH2CHCH3 CH2CH3
主链
3 (2)
CC C-C-C-C-C-C-C C-C-C C
1 (3) 2
(4)
二 编号，定位次：从靠近支链的一端开始编号,应尽可能使 取代基具有最低编号。注意：小而小规则，最低系列原则
当几种可能的编号方向时，应当选定使取代基具有“最 低系列”的那种编号（即顺次逐项比较各系列的不同位次， 最先遇到位次最小者定为最低系列）。 CH3
烷烃的稳定性不是绝对的，在一定条件下 （如光、高温或催化剂的影响下）也可以 发生某些反应。
一 氧化反应
C n H 2n+2
3 n +1 +( ) O2 2
nCO2+(n+1)H2O
+ Q
二 卤代反应
CH
+
X2
CX
+
HX
正丁烷C2—C3键旋转时的分子的位能曲线图
稳定性:对位交叉式＞邻位交叉式＞部分重叠式＞全重叠式
一、状态
1、1~4:气体 2、5~16：液体 3、≥17：固体
二、沸点(b.p.)
四 烷 烃 物 b.p. 36.1oC 25oC 理 性 三、熔点(m.p.) m.p. 质 M越大，m.p.越大
结构越对称，m.p.越大
CH3CH2CHCH3 CH2CH3
主链
3 (2)
CC C-C-C-C-C-C-C C-C-C C
1 (3) 2
(4)
二 编号，定位次：从靠近支链的一端开始编号,应尽可能使 取代基具有最低编号。注意：小而小规则，最低系列原则
当几种可能的编号方向时，应当选定使取代基具有“最 低系列”的那种编号（即顺次逐项比较各系列的不同位次， 最先遇到位次最小者定为最低系列）。 CH3
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。
有机化学 第2章 烷烃和环烷烃
-138
pentane -129.7
hexane
-95
heptane -90.5
octane
-56.8
nonane
-53.7
decane
-129.7
undecane -125.6
dodecane -9.7 tridecane -5.5 tetradecane 6 pentadecane 10
沸点/(℃) 密度/(g·cm-3)
s键: 旋转不影响轨道重叠程度
头碰头重叠形成σ键
结论：烷烃分子中，各C原子之间均是σCsp3- Csp3，C、 H之间均成σCsp3-H1s。C原子的四个键接近正四面体分 布。烷烃为非极性分子。
2. 烷烃的通式和同系列
烷烃的通式：CnH2n+2
同系列：具有同一分子通式和相同结构特征的一 系列化合物
(7) CHCl2·+ Cl2 (8) Cl· + CHCl3
(9) CCl3· + Cl2
烷烃的性质
CH2Cl· + HCl CH2Cl2 + Cl· CHCl2· + HCl
CHCl3 + Cl· CCl3· + HCl
CCl4 + Cl·
链锁反应的终止 种种原因而消除了游离基所致。 游离基消除可能的方式很多，但主要是单电子 配对形成了稳定的分子反应。
第二章 烷烃和环烷烃
CH3CHBrCH2CH3
+
+
CH3
HBr
CH3 CH3 HBr H3C C Br CH CH2 H
四元以上的环在常温下与卤素、卤化氢等不发生反应
Back
2.7 烷烃和环烷烃的主要来源和制法
• 烷烃和环烷烃的天然来源——石油和天然气
2.2.1 烷基和环烷基的概念
• 伯(Primary)、仲(Secondary)、叔(Tertiary)、季(Quaternary) 碳原子 伯、仲、叔氢原子
Primary C
H H C H H H H H
Tertiary C
Primary H
H C C C C C H H H
Secondary H
2.6.1 2.6.2 2.6.3 2.6.4 2.6.5
2.7 烷烃和环烷烃的主要来源和制法
Back
含有碳、氢两种元素的化合物称为烃。 烃：脂肪烃 开链烃(烷烃、烯烃、炔烃、二烯烃) 脂环烃(环烷烃、环烯烃、环炔烃) 芳香烃(苯系芳烃、非苯系芳烃)
2.1 烷烃和环烷烃的通式和构造异构
• 烷烃和环烷烃的通式
异丁基
H CH3CH2C CH3
仲丁基
CH3 H3C C CH2 CH3
新戊基
• 环烷基
环丙基
环丁基
环戊基
环己基
• 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，常见的亚烷基如下：
+
+
CH3
HBr
CH3 CH3 HBr H3C C Br CH CH2 H
四元以上的环在常温下与卤素、卤化氢等不发生反应
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2.7 烷烃和环烷烃的主要来源和制法
• 烷烃和环烷烃的天然来源——石油和天然气
2.2.1 烷基和环烷基的概念
• 伯(Primary)、仲(Secondary)、叔(Tertiary)、季(Quaternary) 碳原子 伯、仲、叔氢原子
Primary C
H H C H H H H H
Tertiary C
Primary H
H C C C C C H H H
Secondary H
2.6.1 2.6.2 2.6.3 2.6.4 2.6.5
2.7 烷烃和环烷烃的主要来源和制法
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含有碳、氢两种元素的化合物称为烃。 烃：脂肪烃 开链烃(烷烃、烯烃、炔烃、二烯烃) 脂环烃(环烷烃、环烯烃、环炔烃) 芳香烃(苯系芳烃、非苯系芳烃)
2.1 烷烃和环烷烃的通式和构造异构
• 烷烃和环烷烃的通式
异丁基
H CH3CH2C CH3
仲丁基
CH3 H3C C CH2 CH3
新戊基
• 环烷基
环丙基
环丁基
环戊基
环己基
• 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，常见的亚烷基如下：
有机化学 第2章烷烃和环烷烃
和含碳原子数较少的烷烃。
（1）直链烷烃的命名：碳原子ຫໍສະໝຸດ Baidu目 + 烷，称为
“正某烷”或“n-某烷”，“n”是英文normal的第一
个字母，“正”字通常可以省去。碳原子数目≤10时，
用天干数字（甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、
癸）表示，如：C6H14己烷或n-己烷；C8H18辛烷或n辛烷。碳原子数目＞10时，用中文小写数字十一、十 二…表示，如：C12H26 十二烷或n-十二烷；C16H34十 六烷或n-十六烷。
（2）支链烷烃的命名：
1) 把链端第二位碳原子上连有一个甲基，此外再
无其他侧链的烷烃，称为“异某烷”或“iso-某烷”。
如：
2
CH3 CH CH2 CH3 CH3
异戊烷或iso-戊烷
2) 把链端第二位碳原子上连有二个甲基，此外
再无其他侧链的烷烃，称为“新某烷”或“neo-某 CH 烷”。如： 3 2 CH3 C CH2 CH3 新己烷或neo-己烷 CH3
<60o
2 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 非键合原子间距离最远 内能较低 （最稳定）
重叠式构象
非键合原子间距离最近， von der waals排斥力，
内能较高（最不稳定）
（1）直链烷烃的命名：碳原子ຫໍສະໝຸດ Baidu目 + 烷，称为
“正某烷”或“n-某烷”，“n”是英文normal的第一
个字母，“正”字通常可以省去。碳原子数目≤10时，
用天干数字（甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、
癸）表示，如：C6H14己烷或n-己烷；C8H18辛烷或n辛烷。碳原子数目＞10时，用中文小写数字十一、十 二…表示，如：C12H26 十二烷或n-十二烷；C16H34十 六烷或n-十六烷。
（2）支链烷烃的命名：
1) 把链端第二位碳原子上连有一个甲基，此外再
无其他侧链的烷烃，称为“异某烷”或“iso-某烷”。
如：
2
CH3 CH CH2 CH3 CH3
异戊烷或iso-戊烷
2) 把链端第二位碳原子上连有二个甲基，此外
再无其他侧链的烷烃，称为“新某烷”或“neo-某 CH 烷”。如： 3 2 CH3 C CH2 CH3 新己烷或neo-己烷 CH3
<60o
2 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 非键合原子间距离最远 内能较低 （最稳定）
重叠式构象
非键合原子间距离最近， von der waals排斥力，
内能较高（最不稳定）
第二章 烷烃和环烷
辛烷 壬烷
癸烷
octane nonane
decane
CH3(CH2)6CH3 CH3(CH2)7CH3
CH3(CH2)8CH3
烷烃异构体可用词头“正（normal或n-）、异（iso或i-）、新（neo）” 来区分。
“正”表示直链烷烃，常常可以省略。 异”表示末端为 ，此外别无支链的烷烃。
“新”表示末端为
1．甲烷的卤代
★卤素与甲烷的反应活性顺序为： F2>Cl2>Br2>I2。氟代反应十分剧烈，难以 控制，强烈的放热反应所产生的热量可破 坏大多数的化学键，以致发生爆炸。碘最 不活泼，碘代反应难以进行。因此，卤代
反应一般是指氯代反应和溴代反应。
2.卤代反应的反应机制（reaction mechanism）
同系列中的各化合物互称为同系物（homolog）；相邻两个同
系物在组成上的不变差数CH2 称为同系列差。如：乙烷较甲烷
多CH2，丙烷较乙烷多CH2……；同系物的结构相似，化学性 质也相似，物理性质则随着碳原子数的增加而呈现规律性的变 化，同系列中的第一个化合物常具有特殊的性质。
★烷烃中碳原子的类型
小结：烷烃分子中的碳原子均为sp3杂化，各原子之间都以单键相连。
烷烃分子中的键角接近109°28′，C—H键和C—C键的键长分别为110pm 和154pm或与此相近。由于σ键电子云沿键轴呈圆柱形对称分布，两个成 键原子可绕键轴“自由”旋转 。
人卫有机化学5-2第二章--烷烃和环烷烃
⼈卫有机化学5-2第⼆章--烷烃和环烷烃
第⼆章烷烃和环烷烃
有机化合物（简称有机物）中有⼀类数量众多，组成上只含碳、氢两种元素的化合物，称为碳氢化合物，简称烃（hydrocarbon ）。烃分⼦中的氢原⼦被其他种类原⼦或原⼦团替代后，衍⽣出许多其他类别的有机物。因此，烃可看成是有机物的母体，是最简单的⼀类有机物。根据结构的不同，烃可分为如下若⼲种类。
烃在⾃然界中主要存在于天然⽓、⽯油和煤炭中，是古⽼⽣物埋藏于地下经历特殊地质作⽤形成的，是不可再⽣的宝贵资源，是社会经济发展的主要能源物质，也是合成各类⽣活⽤品和临床药物的基础原料。本章讨论两类饱和烃——烷烃和环烷烃。
第⼀节烷烃
分⼦中碳原⼦彼此连接成开放的链状结构的烃称为开链烃，因其结构与⼈不饱和开链烃
烃饱和开链烃—烷烃
脂环烃（环烷烃、环烯烃等）
闭链烃
(环烃) 开链烃
(脂肪烃) 芳⾹烃烯烃炔烃
体脂肪酸链状结构相似⼜称脂肪烃，具有这种结构特点的有机物统称脂肪族化合物。分⼦中原⼦间均以单键连接的开链烃称为饱和开链烃，简称烷烃（alkane）。
⼀、烷烃的结构、分类和命名
（⼀）烷烃的结构
1.甲烷分⼦结构甲烷是家⽤天然⽓的主要成分，也是农村沼⽓和煤矿⽡斯的主要成分，⼴泛存在于⾃然界中，是最简单的烷烃。
甲烷分⼦式是CH
，由⼀个碳原⼦与四个氢原⼦分别共⽤⼀对电⼦，以四个
4
共价单键结合⽽成。如下图2-1（a）所⽰。
图2-1 甲烷分⼦结构⽰意图
结构式并不能反映甲烷分⼦中的五个原⼦在空间的位置关系。原⼦的空间位置关系属于分⼦结构的⼀部分，因⽽也是决定该物质性质的重要因素。化学学科常借助球棍模型来形象地表⽰有机物分⼦的空间结构（不同颜⾊和⼤⼩的球表⽰不同原⼦，⼩棍
有机化学 第二章 烷烃、环烷烃
12 3
CH3CH2
3 4
2 CH(CH3)2 1
CH3
1，1-二甲基 -3-乙基环己烷
1-甲基 -4-乙基 -2-异丙基环戊烷
若环上连有较复杂的基团，则把环看作取代基来命名。如：
CH3 CH2CH3 CH3-CH-CH-CH-CH2CH3
2-甲基-4-乙基-3-环戊基己烷
二、单环烷烃的物理性质(略) 三、单环烷烃的结构 (一) 单环烷烃的结构
CH3CHCH2CH2 CH3
仲丁基
异丁基
叔丁基
异戊基
（三）次序规则
1. 将各取代基中与主链相连的原子按原子序数的大小 排列，原子序数大的为优先基团；若两个原子是同位素， 则质量大的为优先基团。如：Cl＞O＞N＞C＞D＞H 2. 若各取代基中与主链相连的第一个原子相同，则比 较与该原子相连的其他原子（按原子序数从大到小排列、 比较）；若仍然相同，则比较第三个，依次类推。例如：
O CHO 看作 C O H H C H C H CH C C C H CH C
CH=CH2 看作
C CH 看作
CH2 CH
（四）烷烃的命名
1.普通命名法 （1） C10以下用天干（甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、 壬、癸）命名； C （2） 10以上用中文数字（十一、十二„„ ）表示； （3）同分异构体用“正”“异”“新”表示。
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CH 3 CH CH 2 CH CH 2 CH 3
CH 2
CH 2
CH 2
CH 2
CH 3
CH 3
4-甲基-6-乙基壬烷
6-ethyl-4-methylnonane
CH 3 CH 2 CH CH 2 CH CH 3
CHCH 3 CH 3
CH 3
2,5-二甲基-3-乙基己烷 3-ethyl-2,5-dimethylhexane
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
叔氢(3°H)：叔碳上的H
C
4°
CH3
CH3
1°
不同类型的氢
反应活性不一样
二、烷烃的命名（P23-25）
烃的主要来源：
天然气 甲烷（主要）、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷
石 油 各种烃的混合物：汽油 C5-11，煤油C11-15，
柴油 C15-18， 润滑油C16-20，石蜡C18-30，
沥青C30-40
煤
芳香烃等
第一节 烷烃 Alkane
一、烷烃的结构
结构特征：C为sp3杂化，各原子间以单键相连（键）。
C2H6 乙烷 ethane C4H10 丁烷 butane C6H14 己烷 hexane C8H18 辛烷 octane
•用“正”、“异”、“新”等字区别同分异构体
n-
iso- neo-
例如：
C3 C H 2 C H 2 C H 2 C H 3H
C3H
C3 C HH 2 CC 3H H C3H CC3H
键的特点：键能大，极化度小，稳定，且成键原子可绕键轴旋转。导 致烷烃化学性质稳定，且具有特殊异构现象——构象异构 。
烷烃分子组成可用通式CnH2n+2表示。
同系列（homologous series）：具有相同的组成通式和 结构特征的一系列化合物
同系物（homolog）：同系列中的化合物互称为同系物 同系差：相邻两同系物之间的组成差别。烷烃同系物的 系差为CH2 。
有两种典型conformation：
乙烷的两种典型构象的表示方法
优势构象
百度文库
交叉式 staggered
H
重叠式 eclipsed
H
锯架式 H
H H
H
HH
H
Newman 投 影 式
H
H
H
H
H
H
H
H
H
HH
H
H H
H
（2）正丁烷的构象 有四种典型conformation：
2 3
C3H
H
H
H
H
C3H
C3H
H
P119
第二章 烷烃和环烷烃
烃 hydrocarbons 只含有碳和氢两种元素的化合物
饱和烃——烷烃
脂肪烃 aliphatic
烯烃 不饱和烃
炔烃
hydrocarbon 脂环烃
烃
alicyclic hydrocarbon
芳香烃 aromatic hydrocarbon
苯型芳香烃 非苯型芳香烃
链烃 环烃
1. 普通命名法 •按分子中碳原子总数叫“某烷” ≤10C 用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸 表示， >10C 用十一、十二 等中文数字表示。
烷烃的英文名称：表示碳原子数的词头 ＋ ane 词尾组成
CH4 甲烷 methane C3H8 丙烷 propane C5H12 戊烷 pentane C7H16 庚烷 heptane
C3H
H C3H
H 3C C3H
H
H
H
H H
C3H H
H H
H H
对位交叉式 优势构象
邻位交叉式
部分重叠式 全重叠式 最不稳定构象
药物分子的构象与其生物活性有着密切关系。许多药 物分子是以特定的构象与受体结合发挥作用。
药效构象
如：多巴胺是体内合成去甲肾上腺素的前体， 其药效构象为
NH 2
H
H
H
H
OH OH
三、烷烃的异构现象 isomerism
有机化合物的分子组成相同而结构不同的现象 ——同分异构现象
具有相同的分子式但结构式不同的化合物称为 异构体 isomer 1. 碳链异构 carbon chain isomerism（P4）
随着碳原子数增加（4C以上）出现不同碳链结构的构 造异构体。
如：戊烷有三个碳链异构体
C3H
C3H
（正）戊烷 n-pentane
异戊烷 isopentane
新戊烷 neopentane
烃分子中去掉一个氢原子后剩下的原子团叫做烃基（R-）
常见的烷基见P24 其中1~4C 烷基英文名称要记住（词尾“ane”改为“yl”）
2. 系统命名法 选主链 碳链最长，取代最多
编号 位次最低
取代基 先小后大(优先基团后列出),同基合并 用中文小写“二、三、四”表明取代基数 目，在英文名称中，基团按字母顺序先后 列出，用“di、tri、tetra”表示取代基数目
2. 构象异构 conformational isomerism（P98） 烷烃分子中成键原子可绕单键自由旋转，导
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
如：
H
CH4 , H C H
甲烷
H
Tetrahedral,
all orbital bond
angles are 109.5o.
H
σsp3-s
键角109º28’ 正四面体构型
H H
H
H
CH3 CH3 , H C
乙烷
H
H
由于C上所连基团不同，
CH σsp3-s 键角有所变化，但也接
H
σsp3-sp3
近109º28’。
同系物具有相似的化学性质，但反应速率往往有较大的差 异；物理性质一般随碳原子数的增加而呈现规律性变化。 同系列中的第一个化合物往往具有明显的特性。
碳原子的类型
饱和碳原子分为伯、仲、叔、季四种类型
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
卤代反应机制
演示
自由基链反应——包括链引发、链增长、链终止三步。 free radical reaction
➢chain-initiating step Cl:Cl 光或热 Cl· + Cl·
四、烷烃的化学性质
1. 稳定性 室温下烷烃与强酸、强碱、强氧化剂或强还原 剂不发生反应或反应很慢。
2. 卤代反应 (Cl2、Br2) halogenation
C 4C 光 l H 2 C 3 C lH C 光 l2 C 2 C l2 H C 光 l2 C C l3 H C 光 l2 C l4C 甲烷和氯气的光照卤代反应演示