有机化学第二章 烷烃
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02_第二章_烷烃
3
一. 烷烃的同系列和异构 (Homologous series and isomerism of alkanes) 1. 同系列 CnH2n+2 n 分子式 n为碳原子个数 构造式 命名
1
2 3 4 5 6
CH4
C2H6 C3H8 C4H10 C5H12
CH4
CH3CH3 CH3CH2CH3 2 3 5
①. 扭转角φ由0°逐渐变到360 °可得到无数个构象，它 们之间差别在于原子在空间的排列不同。 ②. 扭转角φ= 0°120 °240 °360°为重叠式 φ=60°180 °300 °为交叉式 重叠式、交叉式构象为乙烷的两个典型构象，其它构 象处于这两个构象之间。 ③. 重叠式中两个碳原子上的C—H键相距最近，能量较高，
18
CH3 6 7 8 CH3CH2CHCH2CH2CCH2CH3 CH3 CHCH CH3 3
3 4 5 2 1
2,6,6-三甲基 - 3 -乙基辛烷
CH3 CH3CHCH 2CH2CH2CH2CHCHCH 2CH3 CH3 CH3
2,7,8-三甲基癸烷
19
三. 烷烃的构象 (Conformation of Alkanes) 概述： a. 构象：指分子中原子或原子团由于围绕单键的旋转而 产生的分子中原子在空间的不同排列。 b. 构象异构体：分子组成相同，构造式相同，因构象不 同而产生的异构体。 c. 构象异构体表示方法：透视式（伞形式，锯架式）， 纽曼投影式
仲碳
CH3CH2CH2CH2CH3
叔碳
CH3CHCH 2CH3 CH3
8
二. 烷烃的命名 (Nomenclature of Alkanes)
1. 普通命名（习惯命名法）
以烷作为母体，十个碳原子以下用甲、乙、丙、丁、戊、 己、庚、辛、壬、癸表示，十个碳原子以上用数字表示。
一. 烷烃的同系列和异构 (Homologous series and isomerism of alkanes) 1. 同系列 CnH2n+2 n 分子式 n为碳原子个数 构造式 命名
1
2 3 4 5 6
CH4
C2H6 C3H8 C4H10 C5H12
CH4
CH3CH3 CH3CH2CH3 2 3 5
①. 扭转角φ由0°逐渐变到360 °可得到无数个构象，它 们之间差别在于原子在空间的排列不同。 ②. 扭转角φ= 0°120 °240 °360°为重叠式 φ=60°180 °300 °为交叉式 重叠式、交叉式构象为乙烷的两个典型构象，其它构 象处于这两个构象之间。 ③. 重叠式中两个碳原子上的C—H键相距最近，能量较高，
18
CH3 6 7 8 CH3CH2CHCH2CH2CCH2CH3 CH3 CHCH CH3 3
3 4 5 2 1
2,6,6-三甲基 - 3 -乙基辛烷
CH3 CH3CHCH 2CH2CH2CH2CHCHCH 2CH3 CH3 CH3
2,7,8-三甲基癸烷
19
三. 烷烃的构象 (Conformation of Alkanes) 概述： a. 构象：指分子中原子或原子团由于围绕单键的旋转而 产生的分子中原子在空间的不同排列。 b. 构象异构体：分子组成相同，构造式相同，因构象不 同而产生的异构体。 c. 构象异构体表示方法：透视式（伞形式，锯架式）， 纽曼投影式
仲碳
CH3CH2CH2CH2CH3
叔碳
CH3CHCH 2CH3 CH3
8
二. 烷烃的命名 (Nomenclature of Alkanes)
1. 普通命名（习惯命名法）
以烷作为母体，十个碳原子以下用甲、乙、丙、丁、戊、 己、庚、辛、壬、癸表示，十个碳原子以上用数字表示。
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。
有机化学之烷烃
仲丁基
sec-butyl S-Bu (secodary)
CH3 CH3CHCH2
CH3 CH3C
CH3
异丁基
isobutyl i-Bu
叔丁基
tert-butyl (tertiary)
t-Bu
19
R （烷基）
中文名
英文名
缩写
CH3(CH2)3CH2
CH3 CH3CHCH2CH2
CH3 CH3CH2C
CH3 CH3 CH3CCH2 CH3
（正）戊基 异戊基 叔戊基
新戊基
n-pentyl n-amyl isopentyl
tert-pentyl
neopentyl
20
烷烃同一碳原子上去掉二个氢原子或 三个氢原子后，分别称为亚基、次基。
C H 2
亚甲基
C H C H 3
亚乙基
C H
3
次甲基
次乙基 21
H H C H 3
H 3 C C C C C H 3
H C H 3 C H 3
伯碳 (一级碳，1°C，primary carbon) 伯氢 1°H 仲碳 (二级碳，2°C，secondary carbon) 仲氢 2°H 叔碳 (三级碳，3°C，tertiary carbon) 叔氢 3°C 季碳 (四级碳，4°C，quaternary carbon)
6
HHH H CCCH
HHH
CH3(CH2)3CH3
CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH2CH3
CH3C(CH3)2CH3
CH3 CH3CCH3
CH3
7
键线式
H、C可省去不写， 其它元素不可省略
端点与拐角线 代表叁键
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。
有机化学课件-第二章-烷烃
CH3 CH CH CH CH2 CH3 CH2 CH3 CH3
CH3
主链
2，4-= 甲基-3-乙基己烷
次序规则
①将单原子取代基按原子序数大小排列，原子序 数大的顺序大，原子序数小的顺序小，有机化合 物中常见的元素其顺序由大到小排列如下：
I＞Br＞Cl＞S＞P＞O＞N＞C＞D＞H
②如果多原子基团的第一个原子相同，则比较与他相连的 其它原子，比较时，按原子序数排列，先比较最大的，仍 相同，在顺序比较居中的、最小的。如果有些基团仍相同， 则沿取代链逐次比较。
烷烃分子之中碳原子为正四面体构型 。甲烷分子 之中，碳
原子位于正四面体构的中心，四个氢原子在四面体的四个顶
点上，四个C-H键长都为0.109nm，所有键角 ∠ H-C-H都是
109.5º
H
CH
H
H
109.5o H
H 0.109nm
H H
甲烷的球棒模型
甲烷的正四面体构型
sp3杂化轨道
杂化就是由若干个不同类型的原子轨道混合起来，重新组 合成数目相等的.能量相同的新轨道的过程。 C的电子构型：1S22S22P2
H-(-CH2-)n-H
或： CnH2n+2
同分异构体——由于分子式相同,但它们的构 造不同(分子中各原子相连的方式和次序不同). 又叫构造异构体。
戊烷可看成是正丁烷和异丁烷上的一个 H被甲基-CH3 取代的产物: (正戊烷,异戊烷,新戊烷)......
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？
6C
C 2 1 编号错误
（2） 若第一个支链的位置相同，则依次比较第二 、第三个支链的位置，以取代基的系列编号最小（ 最低系列原则）为原则。
有机化学第二章-烷烃
卤代反应中不同类型氢的反应活性 3o H > 2o H > 1o H > CH4
4 甲烷的卤代反应机理
什么是反应机理： 反应机理是对反应过程的详细描述，应解释以下问题：
反应是如何开始的？ 产物生成的合理途径？ 经过了什么中间体？
反应条件起什么作用？ 决速步骤是哪一步？ 副产物是如何生成的？
烷烃
烷基
RH
R
一些常见的烷基
R （烷基）
CH3 CH3CH2
CH3CH2CH2 CH3
CH3CH
中文名
甲基 乙基 （正）丙基 异丙基
要点：
1、选取最长的碳链作主链，称为某烷；支链当作取代基；
3
4
56
例
CH3 CH CH2 CH2 CH3
2 CH2
1 CH3 3-甲基己烷
2、从距离取代基近的一端开始，给主链碳原子编号，使各取代基 的代数和最小
同系物：有相同通式、组 成上相差CH2及 其整数倍的一系 列化合物。
2.1烷烃的来源
烷烃的天然来源主要是石油和天然气。天然气成分含有75％的 甲烷、15％的乙烷及5％的丙烷，其余的是较高级的烷烃。而含烷烃 种类最多的是石油，石油中含有1～50个碳原子的链烷烃及一些环烷 烃。
2.2 烷烃的结构及异构现象
1 氧化： (1) 完全燃烧:
CnH2n+2 + O2
CO2 + H2O + Q
（2）控制条件，部分氧化，制备有用化工原料：
例 CH4 + O2
NO 600oC
HCHO + H2O
CH4 + 1/2O2 RCH2CH2R' + 2O2
锰盐 120--150oC
4 甲烷的卤代反应机理
什么是反应机理： 反应机理是对反应过程的详细描述，应解释以下问题：
反应是如何开始的？ 产物生成的合理途径？ 经过了什么中间体？
反应条件起什么作用？ 决速步骤是哪一步？ 副产物是如何生成的？
烷烃
烷基
RH
R
一些常见的烷基
R （烷基）
CH3 CH3CH2
CH3CH2CH2 CH3
CH3CH
中文名
甲基 乙基 （正）丙基 异丙基
要点：
1、选取最长的碳链作主链，称为某烷；支链当作取代基；
3
4
56
例
CH3 CH CH2 CH2 CH3
2 CH2
1 CH3 3-甲基己烷
2、从距离取代基近的一端开始，给主链碳原子编号，使各取代基 的代数和最小
同系物：有相同通式、组 成上相差CH2及 其整数倍的一系 列化合物。
2.1烷烃的来源
烷烃的天然来源主要是石油和天然气。天然气成分含有75％的 甲烷、15％的乙烷及5％的丙烷，其余的是较高级的烷烃。而含烷烃 种类最多的是石油，石油中含有1～50个碳原子的链烷烃及一些环烷 烃。
2.2 烷烃的结构及异构现象
1 氧化： (1) 完全燃烧:
CnH2n+2 + O2
CO2 + H2O + Q
（2）控制条件，部分氧化，制备有用化工原料：
例 CH4 + O2
NO 600oC
HCHO + H2O
CH4 + 1/2O2 RCH2CH2R' + 2O2
锰盐 120--150oC
有机化学之第2章_烷烃
三、氢原子反应活性与自由基的稳定性
第八节 过渡态理论
一、碳原子的四面体概念及分子模型 二、碳原子的sp3杂化
三、烷烃分子的形成 四、分子立体结构的表示方法 第四节 烷烃的构象 一、构象(conformation) 二、乙烷的构象 三、正丁烷的构象
一、反应进程的过渡态与能量变化
二、甲烷氯代反应的能量变化 三、过渡态与中间体、反应热与活化能 第九节 甲烷和天然气
1. 燃烧
用途：用作燃料（重要能源之一） 当体积比CH4∶O2（空气）= 1∶2（10）瓦斯爆炸
总目录
2. 控制氧化
R：C20～C30 代替动植物油脂制造肥皂
生产各种含氧衍生物：醇、醛、酸等
总目录
三、热裂 （pyrolysis）反应 （自由基 反应）
1. 热裂：在高温及无氧条件下发生键断裂的分解反 应。
H H C H H
总目录
2. 分子模型 凯库勒模型、斯陶特模型
凯库勒模型 球棒模型
斯陶特模型 比例模型
3. 构型(configuration)
具有一定构造的分子中原子在空间的排列状 况——构型
总目录
思考
（1）为什么碳原子具有四价？
（2）4个C—H键是等同的吗？
总目录
二、碳原子的 sp3 杂化
1. 碳原子的sp3杂化
思考：写出重叠式和交叉式构象的楔形式、锯架式 和纽曼式。
总目录
模型
锯架式
纽曼式
楔形式
模型
锯架式
纽曼式
楔形式
总目录
2. 两种极限构象的位能变化
• 稳定性比较：交叉式＞重叠式
总目录
思考
如何分析交叉式构象和重叠式构象的 稳定性？（原子的空间分布、位能）
第二章烷烃
Methane —— Methyl
Ethane —— Ethyl n-Propane —— n-Propyl CH3CH2CH3 n-Butane —— isopropyl n-Butyl
CH3CH3CH2CH3CH2CH2(CH3)2CHCH3CH2CH2CH2CH3CH2CHCH3 (CH3)2CHCH2(CH3)3C-
例1:
CH2CH3 CH3CHCH2CHCH2CH3 CH2CH2CH3
1
3-甲基-5-乙基辛烷 (注意编号)
例2:
CH3CH2CH -CHCH2CH3 CH3-CH CHCH3 2,5-二甲基-3,4-二乙基己烷 CH3 CH3 (注意主链)
1
例3:
1
CH3CH-CHCH2CHCH2CH3 CH3 CH3 CH2 CH-CH3 CH3
最长连续碳链有八个碳原子,该化合物母体的名称为辛烷
例2：
六个碳的主链上有四个取代基
六个碳的主链上有两个取代基
带有支链的烷烃编号:
按最接近取代基的一端开始将主链碳原子用阿拉伯数字 1,2,3...编号. (使取代基的位次最小)
编号正确
编号不正确
命名取代基(1):
a:把它们在母链上的位次作为取代基的前缀，2-甲基...
三. 系统命名法(IUPAC)
(1) 直链烷烃按碳原子数命名
• 10以内：依次用天干:甲乙丙丁戊己庚辛壬癸(kui) . • 10以上：用中文数字:十一....烷.(2)带有支链的ຫໍສະໝຸດ 烃•选择主链例1：
——把构造式中连续的最长碳链--作为母体称为
某烷.若最长碳链不止一条,选择其中含较多支链的为主链.
2.2 烷烃的命名
第二章 烷烃
-CH2CH2CHCH3 异戊基 i-Pent CH3 CH3 -CH2-C-CH3 新戊基 neo-Pent CH3
仲丁基 s-Bu
CH3 -C-CH2CH3 CH3
叔戊基 t-Pent
英文命名中，n（正）, i（异）, sec（二级）, tert（三级）
烷烃分子从形式上去掉两个氢原子所剩下的基团叫做 亚烷基。
构造式 名称 构造式 名称
-CH3
甲基
Me Et
-CH2CH3
-CH2CH2CH3 CH3-CH-CH3 -CH2(CH2)2 CH3 -CH2-CH-CH3 CH3 -CH-CH2CH3 CH3
乙基
正丙基 n-Pr 异丙基 i-Pr
CH3 -C-CH3 CH3
叔丁基
t-Bu
正丁基 n-Bu 异丁基 i-Bu
2、构造异构的书写规则
先直后支、先边后心、先少后多、先简后繁
请大家书写庚烷的同分异构体
先直后支
先 简 后 繁
先边后心
先 少 后 多
三、烷烃分子中碳、氢类型
1、碳的类型
季碳 4oC 仲碳 2oC
叔碳 3oC 伯碳 1oC 2、氢的类型 根据与其相结合的碳原子， 分别称为伯、仲、叔氢。
1oH 2oH 1oC 2 oC
H H
m.p -138 C b.p
¡ ¡ -0.5 C
m.p -159 C b.p 11.7 C
¡ ¡
分子式相同，结构式不同的化合物－－同分异构体；
分子式相同，结构式不同的现象－－同分异构现象。
对烷烃这种同分异构是由于分子中碳原子排列方式不同引起的， 称为构造异构。
C4H10有2个异构体；C10H22有75个异构体；C20H42有366319 个异构体。 随着碳原子数增加，同分异构体迅速增加。
有机化学第二章
KMnO4
RCOOH + R'COOH
3 异构化反应－提高汽油的质量
AlBr3/HBr 27oC
4 裂化反应
400~700oC or heat, cat.
CnH2n+2
H2 + C mH2m+2 + C n-mH2(n-m)
2.6 烷烃的天然来源
► 烷烃的天然来源
(P:38)
C5-C6 C7-C9 C11-C16 C16-C18
说明：烷烃的溴代反应常用于叔氢原子的选择性卤代。
理论解释
烷烃的结构 键能 KJ/mol
-1
不同卤原子的比较 Cl2 Br2
伯氢
仲氢 叔氢
RCH2－H
R2CH－H R3C－H
405.8
393.3 376.6 活性增大 易形成自由基
1
4 5
1
82 1600
自由基的稳定性： R3C>R2HC>RH2C>CH3
► 结构简式
CH3CH3
► 键线式
CH2 CH2
CH3CH2OH
CH3 O CH3
2.1.2
戊烷(pentane)的异构体
CH3CH2CH2CH2CH3
CH3CHCH2CH3 CH3
CH3 H3C C CH3 CH3
练习：写出分子式为C6H14的同分异构体
随碳原子数的增多，同分异构体数目剧增，这是有机 化合物分子多样性的原因之一。
溴的选择性比氯好 F2易爆炸，I2难反应
过渡态理论
► 始态（反应物） ►A
过渡态
终（产物）
+ B-C
►A
+ B-C
A-B +C (Transition state) [A B C ] A-B +C
有机化学第2章烷烃
CH3 CH3CHCH3
Br2 hv , 127oC
CH3 CH3CHCH2 少量 Br +
CH3 CH3CCH3 Br > 97 %
溴代选择性（127oC）： 3o H : 2o H : 1o H = 1600 : 82 : 1 溴代产物单一，在合成上可用溴代来制备卤代烃 .
小结：烷烃卤代反应的选择性
H C H H H
H C H
2.3 Å
• 乙烷构象转换与势能关系图
H H H H
H 1 H H H
2
1 1
H H
H 旋转60o H
1 1 H H
2H H
H
旋转60
o
H H
2
1 1 H
H H
……
H H
potential energy (KJ/mol)
12.1
H
H H 1 H H H
H
H H 1 H H H
H H H H H C C O H H C O C H H H H H
② 碳链异构(Skeletal isomer )：直链和支链的异构。
CH3 CH3CHCH3
CH3CH2CH2CH3
构造异构体物理性质有一定的差异. —— 直链烃的沸点比带有支链的构造异构体的高.
正丁烷（沸点-0.5℃）
异丁烷（沸点-10.2 ℃ ）
选择主链：
CH3 CH3 CH CH CH3 CH3
CH3
CH3 CH CH2 CH CH2 CH CH CH CH3 2 CH CH3 CH3
2,3,7—三甲基 — 6 — 异丙基 — 4 — 异丁基壬烷
• 具有相同长度的链可作为主链时，则应选定具有支链数目最多 的碳链.
有机化学-2
HH H
H HH
HH
CH3
H
E
CH3
CH3
CH3
H HCH3H H
HH H
CH3 H
HH H
H CH3
CH3
H
CH3
HCH3
CH3
H
H
H H
H HH
HCH3 H
H
CH3
18.4-25.5 kJ/mol 14.6 kJ/mol
3.3-3.7 kJ/mol
14.6 kJ/mol
角度
对于其他烷烃，可根据考察的对象，进 行同样的处理。
• 按取代基位次、取代基名称、母体名称顺序书写，取代基位次和 取代基名称之间要用半字线“-”连接，取代基名称和母题名称间 则不用半字线连接。
• 如果有几个相同的取代基，把它们合并起来，取代基的数目用大 写二、三、四…等表示，写在取代基的前面，其位次要逐个注明， 位次的数字之间要用“,”隔开。
• 如果支链上还有取代基时，这个取代了的支链的名称可放在括号 内或用带撇的数字来标明支链中的碳原子。
1
3 24
5 6
78
9
1 2 3 4 5 6 78 9
系统命名：2,8-二甲基-4-乙基壬烷
IUPAC命名： 4-ethyl-2,8-dimethylnonane
3-二甲基-4-乙基-5-丙基壬烷 4-ethyl-3-methyl-5-propylnonane
三、烷烃的构型
• 1、碳原子的四面体概念与分子模型 • 构型 (configration)：指具有一定构造的分子中原子在空间的排列
• 在烷烃分子中，碳原子都是采取sp3杂化。在甲烷分子 中，四个C-H键都是由碳的sp3杂化轨道与氢的s轨道重 叠而成，形成sp3-s键。在其他烷烃中，碳原子与碳原 子之间形成sp3- sp3键，碳原子与氢原子形成sp3-s键。
有机化学 第二章 烷烃
2, 2-二甲基-3-乙基己烷
C
C
C C C
C
C C C
2-甲基-4-乙基己烷
4）支链上有取代基时，取代支链的名称可放在括 号中表明。例：
CH 3 H3C CH 2 C CH 3 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 H3C CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 C CH 2 CH 2 CH CH 3 H3C CH 2 C CH 3 CH 3 H3C
1．普通命名法
a． 链烃分子碳原子数目在10以内时，用天干数 表示，即甲、乙、丙、丁、、、、、、壬、癸； 在10以外，则用汉文数字表示。
例： 甲烷 乙烷 壬烷 十一烷 二十烷
b. 用正、异等来表示异构体
CH3 CH3 C CH3 CH2
CH3 CH CH3
异辛烷
异辛烷中的异不符合命名的规定，是一个特例。
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（ 烷烃为非极性分子，不存在静电引力， 诱导力） ，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）
三 密度
小于1
A
B
C
D
E
F
（2）正丁烷的构象势能关系图
沿C2-C3键轴 旋转的转动能 垒 22.6 kJ· -1 mol
能 量
CH3 H H CH3 H H 1
H3CCH3
H3CH
H H
4
H H
H3CH
H H 2
H CH3
CH3 H 6
4 全重叠 2，6 部分重叠 3，5 邻位交叉 1=7 对位交叉
C
C
C C C
C
C C C
2-甲基-4-乙基己烷
4）支链上有取代基时，取代支链的名称可放在括 号中表明。例：
CH 3 H3C CH 2 C CH 3 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 H3C CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 C CH 2 CH 2 CH CH 3 H3C CH 2 C CH 3 CH 3 H3C
1．普通命名法
a． 链烃分子碳原子数目在10以内时，用天干数 表示，即甲、乙、丙、丁、、、、、、壬、癸； 在10以外，则用汉文数字表示。
例： 甲烷 乙烷 壬烷 十一烷 二十烷
b. 用正、异等来表示异构体
CH3 CH3 C CH3 CH2
CH3 CH CH3
异辛烷
异辛烷中的异不符合命名的规定，是一个特例。
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（ 烷烃为非极性分子，不存在静电引力， 诱导力） ，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）
三 密度
小于1
A
B
C
D
E
F
（2）正丁烷的构象势能关系图
沿C2-C3键轴 旋转的转动能 垒 22.6 kJ· -1 mol
能 量
CH3 H H CH3 H H 1
H3CCH3
H3CH
H H
4
H H
H3CH
H H 2
H CH3
CH3 H 6
4 全重叠 2，6 部分重叠 3，5 邻位交叉 1=7 对位交叉
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：
有机化学第二章烷烃PPT课件
成醇或醚。
在硫酸存在下，烷烃发 生磺化反应，生成磺酸。
烷烃的工业应用
燃料
润滑油
烷烃是燃料的主要成分，如汽油、柴 油等。
烷烃可以作为润滑油的成分，起到润 滑和冷却的作用。
化工原料
烷烃可以作为生产醇、醚、酯等化合 物的原料。
04 烷烃的同分异构现象
同分异构体的概念
01
同分异构体是指具有相同分子式 ，但具有不同结构的现象。
和烯烃。
烷基化反应
将一个碳负离子加到另一个碳 基上，生成新的烷烃。
加氢反应
将氢气与不饱和烃反应，生成 饱和烃。
烷烃的分解反应
氧化反应
脱氢反应
水解反应
磺化反应
在氧气存在下，烷烃发 生氧化反应，生成酮、
醛、酸等化合物。
在加热条件下，烷烃发 生脱氢反应，生成烯烃。
在酸性或碱性条件下， 烷烃发生水解反应，生
02
同分异构体可以是碳链异构、官 能团位置异构和官能团异构等。
烷烃的同分异构现象
烷烃的同分异构现象主要表现在碳链 异构上，即相同数目的碳原子通过不 同的方式连接而成。
烷烃的碳链异构可以分为直链烷烃和 支链烷烃两类。
同分异构体的分类
碳链异构
由于碳原子的排列顺序不同而引 起的同分异构现象。
官能团位置异构
烷烃在其他领域的应用
工业润滑油
烷烃具有良好的润滑性能和稳定性，是工业润滑油的重要组分。随着工业技术的发展，对烷烃润滑油的需求也在 不断增加。
高分子材料
烷烃可以作为合成高分子材料的基础原料，如聚乙烯、聚丙烯等塑料，广泛应用于包装、建筑、电子等领域。随 着环保意识的提高，烷烃基高分子材料正朝着可降解、环保的方向发展。
详细描述
在硫酸存在下，烷烃发 生磺化反应，生成磺酸。
烷烃的工业应用
燃料
润滑油
烷烃是燃料的主要成分，如汽油、柴 油等。
烷烃可以作为润滑油的成分，起到润 滑和冷却的作用。
化工原料
烷烃可以作为生产醇、醚、酯等化合 物的原料。
04 烷烃的同分异构现象
同分异构体的概念
01
同分异构体是指具有相同分子式 ，但具有不同结构的现象。
和烯烃。
烷基化反应
将一个碳负离子加到另一个碳 基上，生成新的烷烃。
加氢反应
将氢气与不饱和烃反应，生成 饱和烃。
烷烃的分解反应
氧化反应
脱氢反应
水解反应
磺化反应
在氧气存在下，烷烃发 生氧化反应，生成酮、
醛、酸等化合物。
在加热条件下，烷烃发 生脱氢反应，生成烯烃。
在酸性或碱性条件下， 烷烃发生水解反应，生
02
同分异构体可以是碳链异构、官 能团位置异构和官能团异构等。
烷烃的同分异构现象
烷烃的同分异构现象主要表现在碳链 异构上，即相同数目的碳原子通过不 同的方式连接而成。
烷烃的碳链异构可以分为直链烷烃和 支链烷烃两类。
同分异构体的分类
碳链异构
由于碳原子的排列顺序不同而引 起的同分异构现象。
官能团位置异构
烷烃在其他领域的应用
工业润滑油
烷烃具有良好的润滑性能和稳定性，是工业润滑油的重要组分。随着工业技术的发展，对烷烃润滑油的需求也在 不断增加。
高分子材料
烷烃可以作为合成高分子材料的基础原料，如聚乙烯、聚丙烯等塑料，广泛应用于包装、建筑、电子等领域。随 着环保意识的提高，烷烃基高分子材料正朝着可降解、环保的方向发展。
详细描述
有机化学--烷烃
通式相同，组成上相差“ 通式相同，组成上相差“CH2”及 其整倍数的一系 及 同系列。 列化合物 - 同系列。 同系物。 同系列中的各个化合物互为同系物 - 同系物。 “CH2”称为系差 - 系差。 称为系差 系差。 同系物具有相似的化学性质， 同系物具有相似的化学性质，但反应速率往 具有相似的化学性质 往有较大的差异；其物理性质（例如沸点、熔点、 往有较大的差异；其物理性质（例如沸点、熔点、 沸点 相对密度、溶解度等 相对密度、溶解度等）一般是随着相对分子质量 的改变而呈现规律性的变化 规律性的变化。 的改变而呈现规律性的变化。
9 8 7 6 5 4
CH3 CH2 CH CH2 CH2 CH CH2 CH3 CHCH2CH3 CH3 3 2 1 CH3
3,7-二甲基 乙基壬烷 二甲基-4-乙基壬烷 二甲基
7
6
5
4
3
2
CH3
1
CH3-CH—CH-CH2-CH2-C-CH3 1 2 3 4 5 6 7 CH3 CH3 CH3 从右到左： ， ， ， 从右到左：2，2，5，6 从左到右： ， ， ， 从左到右：2，3，6，6
不重复的只能写出5 不重复的只能写出5个。
随着分子中碳原子数目的增加，同分异构体的数目 增加。 随着分子中碳原子数目的增加，同分异构体的数目也增加。 碳原子数目的增加 数目也 碳原 子数 异构 体数 4 2 5 3 7 9 10 75 11 159 15 4347 20 366319
3、烷烃构造式的书写方法
CH3CH2CHCHCHCH2CH2CH3
4-Ethyl-3,5-dimethyloctane
3,5-二甲基 乙基辛烷 二甲基-4-乙基辛烷 二甲基
1
2
有机化学第二章 烷烃
C
8 7
6
5
4
C
1
C
2
C
3
C
4 5 6
C C 3
2
C
C
2，5，7
C
7 C
2，4，7
8 C 1
（iii）名称的书写次序
按取代基位次－取代基名称＋母体名称的次序书写
CH3CH2CHCH3 CH2CH3
3-甲基戊烷
有几个相同的取代基时，应并作在一起，其数 目用汉字“二，三，四”表示，表示取代基位 置的两个或几个阿拉伯数字之间应用逗号分开。
（4） 饱和烃的偶极矩
偶极矩均为0。
（5）溶解度
烷烃不溶于水，溶于非极性溶剂。
烷烃异构体的熔点、沸点规律
支链较多烷烃：熔点高、沸点低 支链较少烷烃：沸点高、熔点低
2、化学性质
（1）卤代反应
（i）甲烷的氯代
CH4 + Cl2
hv
CH3Cl + HCl
甲烷的氯代反应较难停留在一取代的阶段。氯代烷可以继续 氯代生成二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳。
所谓构象是指一定构造的分子通过单键的旋转，而形成
各原子或原子团的种种空间排布。一个有机化合物可能 有无穷多的构象。它们互为异构体，称为构象异构。
为了直观地表示烷烃的立体形象，常用透视式
和纽曼式表示。 乙烷有两种典型构象：交叉式和重叠式。
H
H H
H H
H
H
H
重叠式构象
HH
HH
H
H
HH
H
H
H H
H
H
H H H
2s2
2px
2py 2pz
杂化 sp3 sp3 sp3 sp3
8 7
6
5
4
C
1
C
2
C
3
C
4 5 6
C C 3
2
C
C
2，5，7
C
7 C
2，4，7
8 C 1
（iii）名称的书写次序
按取代基位次－取代基名称＋母体名称的次序书写
CH3CH2CHCH3 CH2CH3
3-甲基戊烷
有几个相同的取代基时，应并作在一起，其数 目用汉字“二，三，四”表示，表示取代基位 置的两个或几个阿拉伯数字之间应用逗号分开。
（4） 饱和烃的偶极矩
偶极矩均为0。
（5）溶解度
烷烃不溶于水，溶于非极性溶剂。
烷烃异构体的熔点、沸点规律
支链较多烷烃：熔点高、沸点低 支链较少烷烃：沸点高、熔点低
2、化学性质
（1）卤代反应
（i）甲烷的氯代
CH4 + Cl2
hv
CH3Cl + HCl
甲烷的氯代反应较难停留在一取代的阶段。氯代烷可以继续 氯代生成二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳。
所谓构象是指一定构造的分子通过单键的旋转，而形成
各原子或原子团的种种空间排布。一个有机化合物可能 有无穷多的构象。它们互为异构体，称为构象异构。
为了直观地表示烷烃的立体形象，常用透视式
和纽曼式表示。 乙烷有两种典型构象：交叉式和重叠式。
H
H H
H H
H
H
H
重叠式构象
HH
HH
H
H
HH
H
H
H H
H
H
H H H
2s2
2px
2py 2pz
杂化 sp3 sp3 sp3 sp3
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(注意主链)
21
例3:
1
CH3CH-CHCH2CHCH2CH3 CH3 CH3 CH2 CH-CH3 CH3
2,3,7-三甲基-5-乙基辛烷
22
第二节 烷烃的结构 一、甲烷的结构和sp3杂化轨道
烷烃的构型：指分子的空间构型，即具有一定 结构的分子中，原子在空间的排列情况。
CH4的构造式
H HC H
27
二、其它烷烃的结构 •乙烷的C- C 键
Stuart模型
28
其他烷烃：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 面体结沟所决定的。如丁烷的结构：
同系物具有相似的化学性质，物理性质随着碳原子 个数的增加呈规律性变化。
6
三、烷烃的同分异构
• 同分异构体 ——由于分子式相同,但它们的构造 不同(分子中各原子相连的方式和次序不同). 又叫构 造异构体。
它们是两种不同的化合物. 物理性质一定的差异.
如：正丁烷的沸点：- 0℃，熔点：- 138.3℃ 异丁烷的沸点：- 2℃，熔点：- 159.4℃
直链：正某烷 CH3(CH2)10CH3 正十二烷 同分异构体用“正”、“异”、“新”来命名：
正：表示不带直链CH3CH2CH2CH3 异：链端带有一个支链-CH3的化合物
CH3-CH-CH 2-CH3
CH3
异戊烷
（异某烷中有共同支链异丙基）
13
新：表示链端带有两个支链，即由一个季碳 原子的化合物
CH3-CH2-CH2- 正丙基 n-Pr CH3-CH-CH3 异丙基 i-Pr
11
CH3-CH2-CH2-CH3
CH3-CH2-CH2-CH2CH3-CH2-CH-CH3
CH3-CH-CH3 CH3
CH3-CH2-CH2CH3
CH3-CH-CH3 CH3
12
3 烷烃的命名
（一） 普通命名法（习惯命名法）
19
取代基: 3-甲基 5-乙基
取代基: 2,5-二甲基 3,4-二乙基
20
例1:
1
CH2CH3
CH3CHCH2CHCH2CH3
CH2CH2CH3
3-甲基-5-乙基辛烷 (注意编号)
例2:
CH3CH2CH -CHCH2CH3
CH3-CH CHCH3 2,5-二甲基-3,4-二乙基己烷
1CH3 CH3
3
第一节 烷烃的通式,同系列和构造异构 一、烷烃 —又叫饱和烃
例如:甲烷,乙烷,丙烷,丁烷,戊烷......
名称
分子式 构造式 构造式的简写式
甲烷
CH4
乙烷
C2H6
CH4
CH3CH3
4
名称 分子式 构造式 丙烷 C3H8
丁烷 C4H10
构造式的简写式 CH3CH2CH3 CH3(CH2)2CH3
CH3 CH3 C CH3
CH3
新戊烷
局限性： 只限于简单烷烃，复杂烷烃无法命名。
14
பைடு நூலகம்
（二） 系统命名法(IUPAC) 1、直链烷烃按碳原子数命名 • 10以内：依次用天干:甲乙丙丁戊己庚辛壬癸(gui) . • 10以上：用中文数字:十一....烷.
15
2、带有支链的烷烃
•选择主链 ——选择最长的碳链为主链--作为母
9
与伯，仲，叔碳原子相连的H原子,分别称为伯， 仲，叔H原子。 注意：没有季氢原子
1º 3º
2º
4º 3º
2º
1º
10
2、烷基
——烷烃去掉一个氢原子后的原子团 .常用R-，或 (CnH2n+1-)表示,所以烷烃又可用通式RH表示
CH3－ 甲基 Me
CH3CH2－ 乙基 Et
CH3-CH2-CH3
H
23
甲烷的构型----正四面体
24
•sp3杂化轨道 甲烷分子的形成过程
SP3
25
一个s轨道与三个p轨道形成四个sp3杂化轨道
26
甲烷的四个C-H 键
• 键 ——凡是成键电子云对键轴呈圆柱形对称的
键均称为 键. 键是“头对头”的重叠方式 δ键的特点：两个成键原子绕键轴作相对旋转时 不会影响电子云的重叠程度，因而可以自由旋转。
戊烷 C5H12
CH3(CH2)3CH3
5
二、烷烃的通式与同系列
1、通式：CnH2n+2 分子结构的特点：碳原子以单键相连，碳的其它的 化学键为氢原子所饱和
2、同系列
•同系列 —具有 同一通 式 ，在 组成上 相差一 个或多个
CH2，且结构和性质相似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. 同系列相邻的两个分子式的差值 CH2 称为同系差.
1
第二章 烷烃 (Alkane )
(一) 烃的定义
• 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.
(二) 烃的分类: (1)开链烃(链烃),又叫脂肪烃.
可分为:烷烃 CH3-CH2-CH3 烯烃 CH2=CH-CH3
炔烃 CH CH
2
(2)闭链烃(环烃). 又分为:脂环烃 芳香烃
7
同分异构体的书写———缩短碳链法
1、把所有的碳连写成直链 2、缩短碳链，减少一个碳原子作为取代基，依次取 代支链上各个碳原子上的氢 3、再减少一个碳原子，把两个碳原子作为两个支链 （两个CH3）或一个乙基（-CH2CH3） 取代支链上各 个氢原子
• 随着碳原子数的增加,烷烃的构造异构体的数目也越 多.庚烷C7H16有9个构造异构体,辛烷C8H18有18个
8
四、烷烃的命名 1、烷烃中碳原子和氢原子的分类:
•伯碳原子(第一碳原子)——只和一个碳原子相连。 用“1º”表示； • 仲碳原子(第二碳原子) ——和两个碳原子相连。 用“2º”表示； • 叔碳原子(第三碳原子) ——和三个碳原子相连。 用“3º”表示； • 季碳原子(第四碳原子) ——和四个碳原子相连。 用“4º”表示。
编号正确
编号不正确
18
命名取代基
a:把它们在母链上的位次作为取代基的前缀，2-甲基... b:有不同取代基时，简单的放在前面，复杂的放在后面; c:相同的取代基可以合并，但应在基团名称之前写明位 次和数目，数目用二，三，四.....表示. d:位次数字之间须用逗号“,”隔开，位次与基名之间需 用短线“-”相隔。最后一个基名和母体名称直接相连。
体称为某烷.若最长碳链不止一条,选择其中含较多支 链的为主链. 例1：
最长连续碳链有八个碳原子,该化合物母体的名称为辛烷
16
例2：
六个碳的主链上有四个取代基 六个碳的主链上有两个取代基
17
•编号:
从距支链最近的一端开始用阿拉伯数字1,2,3...编 号. (使取代基的位次最小)
主链上碳原子的编号有几种可能时， 采取“最低系列”原则