第二章 烷烃 alkane
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有机化学 第二章 烷烃(alkane)
同系列:具有相同的结构通式，性质相近，组成上相
差CH2及其整数倍的称为同系列。 同系物:同系列中的各化合物互为同系物。 同系差:相邻同系物之间的差CH2叫同系差。
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
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碳架异构体用正、异、新等词头区分。
正(n-)：直链烃 异(iso-)：从链端 起第二个碳原子 上带一个甲基 新(neo-)：从链 端起第二个碳原 子上带两个甲基
CH3
CH3 CH3
CH3CH2CH2CH2CH2CH3 CH3CHCH2CH2CH3 CH3CCH2CH3
正己烷 异己烷 新己烷
I > Br > Cl > F > O > N > C > D > H
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② 如果两个多原子基团第一个原子相同,则比较与 其相连的其它原子。 比较时，按原子序数排列， 先比较最大的，若相同，再顺序比较较中的、最小 的。
CH2CH2CH3 C（C、H、H、）
CHCH3 CH3 C（C、C、H）
第二章 烷烃（alkane）
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1
本章重点讲解：
1. 2. 3. 4.
烷烃的命名-重点 烷烃的结构 烷烃的物理性质 烷烃的化学性质
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2
烃的分类及结构特征
分 类 脂 肪 烃 饱和烃 不饱 和烃 单 环 烃 烷烃 烯烃 炔烃 环烷烃 环烯烃 分子式通式 CnH2n+2 CnH2n CnH2n—2 CnH2n CnH2n—2 结构特征 含饱和C－C单键 含不饱和CC双键 含不饱和CC叁键 含饱和碳环 含带双键的碳环 CH3CH3 乙烷 CH2CH2 乙烯 CHCH 乙炔 C6H12 环己烷 C6H10 环己烯 实 例
第二章 烷烃(Alkane)
• 键 ——凡是成键电子云对键轴呈圆柱形对称的 键均称为 键.以 键相连的两个原子可以相对旋转 而不影响电子云的分布.
2.3.2 其它烷烃的结构
•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)
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 原子的四面体结沟所决定的。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。
注意:键线式书写烷烃的分子结构:
•为了方便，只要写出锯齿形骨架,用锯齿形线的 角 (120º )及其端点代表碳原子.不写出每个碳上所连的氢 原子.但其它原子必须写出.
• 乙烷可看成甲烷的一个氢原子被甲基-CH3取代；
• 丙烷可看成乙烷上的一个H被甲基-CH3取代; • 丁烷可看成丙烷的一个H被甲基 -CH3 取代：
• 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. 直链烃的沸点比带有支链的构造异构体的高（表21）.
如：正丁烷的沸点：- 0.5℃，熔点：- 138.3℃， 异丁烷的沸点：- 11.7℃，熔点：- 159.4℃，
•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)......
•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. •部分异构体的物理性质差异见表2-1. (3)同系物 烷烃的通式 CnH2n+2, 直链烃的通式可写为:
第二章烷烃 (Alkanes)
CH3 CH CH3 C CH3
：
X2的活性：F2 >Cl2 >Br 2>I2
反应活性高，选择性低，过度态到达早，游离基性质较少。
反应活性低，选择性高，过度态到达迟，游离基性质较多。
5. 游离基的不重排性，同位素示踪。
CH3 CH3 CH3 C D CH3
二 构象 ( Conformation): Sawhorse Model 锯木架式: Newman Projection 投影式: 透视式 Perspective
(二） 构象变化及能量图：
构象( Conformation)
重叠 ( Eclipse)
交叉 (Stagger)
邻位交叉 Gauch 四种构象稳定性次序：
Cl
CH3
Cl2
[
D Cl + CH3 C CH3 CH3 H Cl + CH3 C D CH2
CH3 C Cl CH3 CH3 CH3 C D CH2 Cl
Cl2
CH3 CH3 D Cl H Cl = CH3 C Cl CH3 CH3 C D CH2 Cl
CH3
CH3 CH CH2 CH3
新
（neo-pentyl)
(2). IUPAC Names of Alkanes 直链： Unbranched Alkanes 支链: Branched Alkanes
a. 常见的烷基： Alkyl group
{
CH3 CH CH2 CH3 CH2 CH CH3
iso-butyl sec-butyl
对位交叉 Anti
对位交叉 > 邻位交叉 > 部分重叠 > 全重叠
（三） 影响构象稳定性的因素： 1 扭转张力 ( Torsional Strain): 2 范得华斥力 3 偶极-偶极相互作用： （ Dipole-Dipole Interaction)
有机化学第二章烷烃
C
CH3
CH3
§2.2 烷、烯、炔烃的命名
一、基本知识：
1、烷基的概念：就是烷烃分子中去掉一个氢原子 所形成的原子团，用R-表示，其通式为CnH2n+1 2、碳、氢原子的种类：按所连接的C数目不同
1：与一个碳原子相连的碳原子叫伯碳，一级碳； 与之相连的氢为伯氢 2：与二个碳原子相连的碳原子叫仲碳，二级碳； 与之相连的氢为仲氢 3：与三个碳原子相连的碳原子叫叔碳，三级碳； 与之相连的氢为叔氢 4：与四个碳原子相连的碳原子叫季碳，四级碳；
1、 习惯命名法：
该法只适用于简单的烷、烯、炔烃的命名。
习惯命名法的一般原则
（1）直链烃：根据碳原子数叫正某烷、烯、炔。
当碳原子数在十以内时，用“天干” 来表示— —甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸。
当碳原子数在十以上时，“某”字用汉文数字 十一、十二„„来表示。
如：n-C12H26 正十二烷，其中n表示直链的意思。
§ 2.4 烷烃的物理性质(自学)
有机物的物理性质通常是指: 物态、沸点、熔点、密度、 溶解度、折射率、比旋光度和光谱性质等。通过测定物理常 数可以鉴定有机物和分析有机物的纯度。 1. 状态(常温常压下)(了解) 正烷烃: C1 ～C4 气体 C5～C16 液体 C17以上 固体
一．碳原子的价键特点和杂化轨道
1、 碳原子的价键特点 碳原子基态时，核 外电子排布为：1s22s22px12py1
2s
2p 2p 2p
碳原子之间相互结合或与其它原子结合时， 都是通过共用电子对而结合成共价键。
2、 碳原子轨道的杂化
碳原子在基态时，只有两个未成对电子，碳原 子应是两价的。而在有机化合物中，碳均为4价。
第2章_烷烃(alkane)
2
b. 编号 靠近取代基、遵守“最低系列规则”
CH3
取代基位号
2，3，5 2，4，5
CH3
CH CH3
CH
CH2
CH CH3
CH3
取代基位号
2）系统命名（IUPAC命名法）
c. 取代基距两端位号相同时，优先基团置后。
C-C-C
1 2 3 4 5 6
C-C-C 顺序： -C-C-C < -C-C C
偶数碳
奇数碳
2. 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（非极性，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、支链多、沸点低。（支链多，分子不易接近）
2.5 化学性质
总体特点：化学性质取决于分子的结构。C-C、CHσ键的键能较大，极性较小，烷烃稳定。高温、光 照等条件下烷烃具有反应活性。
乙烷分子中各种构象的位能变化曲线
2） 正丁烷的构象
绕C-2和C-3之间的σ 键旋转，形成的四种典型构象。
对位交叉式
邻位交叉式
全重叠式
部分重叠式
构象稳定性： 对位交叉式 > 邻位交叉式 > 部分重叠式 > 全重叠式 最稳定的对位交叉构象是优势构象，能量最低。。
CH3 H H H H H
CH3 CH3
2.烷烃的构象
构象：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 重 叠
H
H
H H C H C H H H H H H H H
H H
HH
H
式 交
叉 式
H H
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)
第2章-烷 烃 alkane
H O O C CH3
CH3CH2 CH
• • • • •
• • • • •
烷烃沸点特点： ①每增加一个-CH2，b.p的升高值随分子量的增加而减小。例： CH4 b.p -162°C C2H6 b.p -88°C (沸差为74°C) C14H30 b.p251°C C15H32 b.p268°C (沸差为17°C) 原因： 分子间色散力(瞬间偶极间的吸引力)与分子中原子的大小和数 目成正比，分子量↑，色散力↑，因而b.p↑。
交叉式:
H H
H
99.5%
H H H
注意：室温下不能将乙烷的两种构象分离，因单键旋转能垒很低(～ 12.6KJ/mol)
•
以能量为纵坐标，以单键的旋转角度为横坐标作图，乙烷的能 量变换曲线如下
2.3.4 丁烷的构象
• 丁烷有下列四种典型构象：
CH3 H H CH3 H H H H CH3 H HCH3 H H H CH3 CH3 H
•
丁烷的能量图如下：
2.4 烷烃的物理性质
2.4.1 沸点 2.4.2 熔点 2.4.3 相对密度 2.4.4 溶解度 2.4.5 折射率
2.4.1 沸点 • 沸点——化合物的蒸汽压等于外压(0.1Mpa) 时的温度。 烷烃的b.p随分子量的↑而有规 律地↑：
• • • •
• • •
•
沸点与分子间作用力之间关系： 分子间作用力有三种类型：偶极间的作用力，范德华力，氢键。 1、偶极间的作用力 极性分子间有正极和负极，正负极之间相互吸引，增强了分子间的相互 作用，这种较强的相互作用使分子的蒸汽压降低，使分子具有较高的沸 点。 如丙烷（b.p.-42℃）和乙醛（b.p.20 ℃) 2、范德华力又称色散力 它是由分子中电子运动产生瞬间相对位移，引起正负电荷中心暂时不重 合，从而产生瞬间偶极，瞬间偶极影响邻近分子的电子分布，诱导出一 个相反的偶极，相反的偶极之间微小的作用就是色散力。 色散力只有在近距离才能有效地起作用，支链烷烃受支链分子的阻碍， 不能紧密地靠在一起，因此沸点低于直链烷烃。
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：
第二章 烷烃
为了表达化合物的立体化学关系，须决定 有关原子或基团的排列顺序，其方法称为顺序 规则。其 主要内容如下：
第一条规则：
将各种取代基的连接原子，按原子序数的大小排列， 原子序数大的顺序在前。若为同位素，则质量数高 的顺序在前。
I > Br > Cl > S > P > F > O > N > C > D > H
(secondary)
。
与三个碳原子相连的碳称为叔碳原子，以 3 表示；
(primary)
。
与四个碳原子相连的碳称为季碳原子，以 4 表示；
(quaternary)
我们不难看出，除季碳原子上不连有 氢原子外，其它碳原子都连有氢原子。故 我们把伯、仲、叔碳原子上结合的氢原子 相应的称为伯、仲、叔氢原子。
结构式 沸点（ ℃ ）
CH3CH2CH2CH3
CH3 CH3CHCH3
–0.5 –10.2
很明显，同分异构（构造异构）现象是由于分 子中碳原子的排列方式不同产生的，这种结构上的 差别，在物理性质上必然导致有所不同，如：沸点、 密度等等，但化学性质相似。
烷烃分子中，随碳原子数目的增加，构造异构 体的数目也越多。
子跃迁到(2pz)轨道中，然后四个轨道杂化， 形成4个能量相等的杂化轨道, 即sp3杂化轨
道。
2px 2py 2pz
激发
2s 基态
2px 2py 2pz 2s
激发态
杂化
sp3 sp3 sp3 sp3
2s
2py
2pz
2pz
sp3
sp3
每个sp3 杂化 轨道相当于1/4S成份和3/4P 成份。其空间 取向是指向正四面体的顶点，对称轴之间互成 109。28′。 每个sp3 杂化 轨道在对称轴的一个方向上，这样，可以 更有效地与其它原子轨道重叠，对于成键有利。
第一条规则：
将各种取代基的连接原子，按原子序数的大小排列， 原子序数大的顺序在前。若为同位素，则质量数高 的顺序在前。
I > Br > Cl > S > P > F > O > N > C > D > H
(secondary)
。
与三个碳原子相连的碳称为叔碳原子，以 3 表示；
(primary)
。
与四个碳原子相连的碳称为季碳原子，以 4 表示；
(quaternary)
我们不难看出，除季碳原子上不连有 氢原子外，其它碳原子都连有氢原子。故 我们把伯、仲、叔碳原子上结合的氢原子 相应的称为伯、仲、叔氢原子。
结构式 沸点（ ℃ ）
CH3CH2CH2CH3
CH3 CH3CHCH3
–0.5 –10.2
很明显，同分异构（构造异构）现象是由于分 子中碳原子的排列方式不同产生的，这种结构上的 差别，在物理性质上必然导致有所不同，如：沸点、 密度等等，但化学性质相似。
烷烃分子中，随碳原子数目的增加，构造异构 体的数目也越多。
子跃迁到(2pz)轨道中，然后四个轨道杂化， 形成4个能量相等的杂化轨道, 即sp3杂化轨
道。
2px 2py 2pz
激发
2s 基态
2px 2py 2pz 2s
激发态
杂化
sp3 sp3 sp3 sp3
2s
2py
2pz
2pz
sp3
sp3
每个sp3 杂化 轨道相当于1/4S成份和3/4P 成份。其空间 取向是指向正四面体的顶点，对称轴之间互成 109。28′。 每个sp3 杂化 轨道在对称轴的一个方向上，这样，可以 更有效地与其它原子轨道重叠，对于成键有利。
chapter-2 烷烃(完整)
31
思考题：丙烷有几种典型的构象并画出其典 型构象的纽曼投影式。
CH3 H H H H H
H3CH
H H
H H
交叉式
重叠式
32
画出化合物
的所有典型的构象。
最稳定
最不稳定
33
2.4 烷烃的性质
一、烷烃的物理性质
1. 存在状态
室温下，1~4个C的烷烃为气体，5~16个C的烷烃 为液体，大于16个C的烷烃为固体。 2. 熔点和沸点：随分子量的增大而升高 原因: (1)分子大，接触面积大，范德华力大；
—CH2CH3
CH2 CH2 CH2 SH
乙基
H3C CH2 CH CH3 SH
正丙基
CH3 H3C CH CH2 SH H3C
仲丙基
H3C C CH3 SH H3C
正丁基
仲丁基
CH3
CH2 CH2 CH2 CH2 SH
H3C
CH CH2 CH2 SH
异丁基
叔丁基
正戊基
异戊基
6
碳原子的四种类型：
1 H（伯氢）
原子。
F
7 6 5
CH2 CH 2
4 3 2
Cl CH2 CH3
1
15
H3C CH2 CH 2 CH CH
练习：用系统命名法命名下列烷烃
(1) 2，2-二甲基戊烷 (3)
(2)
3-甲基-4-乙基己烷 2，5，6-三甲基辛烷
(4) 2，7，9-三甲基-6-异丁基十一烷
16
2.3 烷烃的结构
一、甲烷的构型(configuration)
由于sp3杂化碳的轨道夹 角是109.5°，所以烷烃 中的碳链是锯齿形的而 不是直线。
02第2章_烷烃
“＞”表示“优于”
②多原子取代基则逐个原子顺次比较，排出优先次序。
丁基
异丙基
两个基团的第一个原子所连接的原子或基团相同（C、 H、H），则比较第二个原子：
丁基第二个碳：C、H、H； 异丙基第二个碳：C、C、H 因此：异丙基＞丁基
③含有双键或三键基团，可以认为连有两个或三个 相同原子。
乙烯基第一个原子：C、C、H
c.如果含有几个不同的取代基时，按照“次序规则
（sequence rule） ”（中国化学会《有机化
学命名原则》规定），“较优”基团写在后面，
而简单基团写在前面。
次序规则是为了表达某些有机化合物的立体化学
关系，需决定有关原子或基团的排列次序。它的
主要内容如下：
① 单原子取代基按其原子序数大小排列，大者为“ 较优”基团。若为同位素，则质量大的为“较优 ”基团。例如:
前后两个碳上的氢 原子处于交叉位置
思考：写出重叠式和交叉式构象的楔形式、锯架式和 纽曼式。
模型
锯架式
纽曼式
楔形式
模型
锯架式
纽曼式
楔形式
南阳师范学院
2. 两种极限构象的位能变化
稳定性比较：交叉式＞重叠式
南阳师范学院
三、正丁烷的构象
围绕C2— C3单键旋转形成各种构象
1. 四种极限构象式的表达
例4：
取代基编号：（上）2，6，8 （下）2，4，8
（正确编号）
南阳师范学院
（3）名称的书写次序
a. 按取代基位次、取代基名称、母体名称顺次书写，取代 基位次和取代基名称之间要用半字线“－”连接起来，取 代基名称和母体名称间则不用半字线连接。
2-甲基己烷（2-methylhexane）
02 第二章 烷烃
CH2 CH2 CH2 CH3 CH3 CH3
3,3,4,5-四甲基-4-乙基庚烷 3,4,5,5-四甲基-4-乙基庚烷
c. 若主链上有几种取代基时，应按“次序规则”，较优基团 后
列出。 甲基 乙基 丙基 丁基 戊基 异戊基 异丁基 新戊基
异丙基 仲丁基 叔丁基
列在后面的是较优基团
16
d. 写法
位次 （
2,6,6-三甲基 - 3 -乙基辛烷
CH 3
CH3CHCH 2CH2CH2CH2CHCHCH 2CH3
CH 3
CH 3
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。
5
同系物：同系列中的各个化合物彼此互称同系物。 构造：指分子中原子互相连接的方式和次序。 构造异构体：分子式相同，分子中原子互相连接的方式和
次序不同的异构体。
构型—— 构型异构体—— 构象—— 构象异构体——
6
2. 碳原子和氢原子的类型 叔碳（3°）：与一个氢原子相连的碳。 仲碳（2°）：与两个氢原子相连的碳。 伯碳（1°）：与三个氢原子相连的碳。 季碳：与四个碳原子相连的碳。 叔氢：与叔碳相连的氢原子。 仲氢：与仲碳相连的氢原子。 伯氢：与伯碳相连的氢原子。
7
CH 3 CH 3 C CH 3
CH 3
季碳
伯碳 仲碳
CH 3CH 2CH2CH 2CH 3
叔碳
CH3CHCH 2CH3 CH 3
8
二. 烷烃的命名 (Nomenclature of Alkanes)
3,3,4,5-四甲基-4-乙基庚烷 3,4,5,5-四甲基-4-乙基庚烷
c. 若主链上有几种取代基时，应按“次序规则”，较优基团 后
列出。 甲基 乙基 丙基 丁基 戊基 异戊基 异丁基 新戊基
异丙基 仲丁基 叔丁基
列在后面的是较优基团
16
d. 写法
位次 （
2,6,6-三甲基 - 3 -乙基辛烷
CH 3
CH3CHCH 2CH2CH2CH2CHCHCH 2CH3
CH 3
CH 3
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。
5
同系物：同系列中的各个化合物彼此互称同系物。 构造：指分子中原子互相连接的方式和次序。 构造异构体：分子式相同，分子中原子互相连接的方式和
次序不同的异构体。
构型—— 构型异构体—— 构象—— 构象异构体——
6
2. 碳原子和氢原子的类型 叔碳（3°）：与一个氢原子相连的碳。 仲碳（2°）：与两个氢原子相连的碳。 伯碳（1°）：与三个氢原子相连的碳。 季碳：与四个碳原子相连的碳。 叔氢：与叔碳相连的氢原子。 仲氢：与仲碳相连的氢原子。 伯氢：与伯碳相连的氢原子。
7
CH 3 CH 3 C CH 3
CH 3
季碳
伯碳 仲碳
CH 3CH 2CH2CH 2CH 3
叔碳
CH3CHCH 2CH3 CH 3
8
二. 烷烃的命名 (Nomenclature of Alkanes)
有机化学第二章 烷烃
9
乙烷的构象
构象式的表达方式：
– Newman 投影式(Newman projections) – 锯架式( Sawhorse representations) – 伞式
H
H
H
HH H
H
HH
H
H H HH
H H
H
H
10
Newman 投影式
表示距观察点较远碳上的三个键 表示距观察点较近碳上的三个键
7-（1-甲基乙基）-5-氯-3-溴癸烷
40
相同取代基合并
列出取代基位次，位次之间用逗号隔开，并用 中文数字表示取代基数目
CH3 CH2CH3 CH3CH2CHCH2CHCH2CHCH2CH3
CH（CH3）2 2,7- 二甲基- 3,5- 二乙基壬烷
41
不同取代基所取代的位置编号相同时， 较优基团编号大
H3C CH2CH3
44
取代基上带有支链（自学）
取代基作为母体来命名，给支链编号，以主链 相连的碳原子编号为1，依次编号：
10 9
8
3" 2" C7H3C6H2
CH3 5C1"CH4 3
32
1
CH3CH2CH2CH2CH2 C CH2CH2CHCH3
3' 2' CH3CH2
C1'CH3
CH3
CH3
第二章 烷烃 Alkanes
1
CONTENT
1 烷烃的结构及其同分异构现象 2 烷烃的命名 3 烷烃的物理性质 4 烷烃的化学性质
2
2.1 烷烃的结构及其同分异构现象
1. 几个基本概念
•烃
• 脂肪烃
• 饱和烃（烷烃）
乙烷的构象
构象式的表达方式：
– Newman 投影式(Newman projections) – 锯架式( Sawhorse representations) – 伞式
H
H
H
HH H
H
HH
H
H H HH
H H
H
H
10
Newman 投影式
表示距观察点较远碳上的三个键 表示距观察点较近碳上的三个键
7-（1-甲基乙基）-5-氯-3-溴癸烷
40
相同取代基合并
列出取代基位次，位次之间用逗号隔开，并用 中文数字表示取代基数目
CH3 CH2CH3 CH3CH2CHCH2CHCH2CHCH2CH3
CH（CH3）2 2,7- 二甲基- 3,5- 二乙基壬烷
41
不同取代基所取代的位置编号相同时， 较优基团编号大
H3C CH2CH3
44
取代基上带有支链（自学）
取代基作为母体来命名，给支链编号，以主链 相连的碳原子编号为1，依次编号：
10 9
8
3" 2" C7H3C6H2
CH3 5C1"CH4 3
32
1
CH3CH2CH2CH2CH2 C CH2CH2CHCH3
3' 2' CH3CH2
C1'CH3
CH3
CH3
第二章 烷烃 Alkanes
1
CONTENT
1 烷烃的结构及其同分异构现象 2 烷烃的命名 3 烷烃的物理性质 4 烷烃的化学性质
2
2.1 烷烃的结构及其同分异构现象
1. 几个基本概念
•烃
• 脂肪烃
• 饱和烃（烷烃）
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E Me2CH2 ＋ Cl
4.2kJ/mol
MeCH2CH2 ＋HCl 18.8kJ/mol Me2CH ＋HCl 反应进程
CH3CHCH3 比 CH3CH2CH2 稳定 (书上p31)，
hv CH3CH2CH2CH3＋Cl2 35oC CH3CH2CH2CH2Cl＋CH3CH2CHCH3 28% Cl 72%
第二节
烷烃的命名
普通命名法和 IUPAC命名法 一、直链烷烃 二、支链烷烃 1，选择分子中最长碳链为主链(取代基最多) 2，把支链当作取代基 3，主链原子编号 4，取代基系数相加最小
CH2CH3 CH2 CH3 CH3CH2CHCHCHCHCH3 CH3 CH3
6 5 7
1，选择分子中最长碳链 为主链(取代基最多) 2，把支链当作取代基 3，主链原子编号 4，取代基系数相加最小
CnH2n+2＋(3n+1)/2O2
燃烧热= ө H 是化合物在标准状态下的焓 含同数碳原子的烷烃异构体中，直链烷烃比支链烷烃的 燃烧热大，说明支链烷烃比直链烷烃稳定
书上p28图表，异构体燃烧热比较和一些烷烃的燃烧热
ө ө ө -ΔH c=-(H 产物-H 原料)
nCO2＋(n+1)H2O
生成热：4C(石墨)＋5H2(气)＝n-C4H10(气)
Eact
CH3Cl＋Cl
CH3 ＋Cl2
ΔH
CH3Cl＋Cl 反应进程
ө
二、其它烷烃的氯化
CH3CH3＋Cl2 hv 或 CH3CH2Cl＋CH3CHCl2＋ClCH2CH2Cl 等
控制反应条件可使一氯代产物为主(如高温)
hv CH3CH2CH3＋Cl2 o CH3CH2CH2Cl＋CH3CHCH3 250 C 43％ Cl 57％
瞬时偶极或诱导偶极之间的作用力叫色散力或范 德华力，为非极性分子的主要分子间作用力。 瞬时偶极的产生和相互作用
支链烷烃比相同分子量的直链烷烃沸点低。
熔点：偶数碳和奇数碳 可分成两条熔点曲线： 在晶体中，分子间的 作用力不仅取决于分子 的大小，而且取决于 晶体中碳链的空间排布 情况。排列紧密(分子 间的色散力大)熔点就高。 与沸点规律相似， 但有例外，如球形分子
CH2CH3 CH2
4
7
3 2 1 6 5 4 CH3CH2CHCHCHCHCH3 3
2 1
CH3
CH3 CH3
2,3,5-三甲基-4-(1-丙基)庚烷
第三节 烷烃的构象 由于单键的旋转，使连接在碳上的原子或原子团在空 间的排布位置随之发生变化，所以构造式相同的化 合物可能有许多构象。它们之间互为构象异构体。 一、乙烷的构象 球棍模型 H H H H H 透视法
烷基自由基： 根据键离解能及自由基生成热(书上p31)， 烷基自由基的稳定性次序为 H 叔>仲>伯>CH3 C接近 sp2杂化 C
.
H
C
CH
CH2
CH3
H
第六节 烷烃的卤化 一、甲烷的氯化
CH4＋Cl2 hv 或 CH3Cl＋CH2Cl2＋CHCl3＋CCl4＋HCl.........
还有氯乙烷等
CH3CH2CH3＋ Cl -HCl CH3CH2CH2 Cl Cl CH3CH2CH2Cl＋Cl
CH3CH2CH3＋ Cl
-HCl
CH3CHCH3
Cl
Cl
Cl CH3CHCH3＋Cl
伯氢:仲氢＝6:2＝3:1＝75％:25％ 实际＝43%:57% 伯氢与仲氢的相对反应活性43/6:57/2≈1:4
CH3CHCH3＋Cl2 CH3
hv 35oC
(CH3)2CHCH2Cl＋(CH3)3CCl 63% 37%
相对活性－ 伯：仲：叔≈1：4：5 叔>仲>伯 烷烃的氯代不易控制得到单一产物，除非：
(CH3)4C＋Cl2 (CH3)3CCH2Cl
三、烷烃的氟化和溴化
CH4＋F2
CH4＋Br2
CH3F＋HF
第二章
烷烃 alkane
定义：只含碳和氢两种元素的化合物称为烃 烷烃分子中碳原子以单键互相连接，其余的价 完全与氢原子相连，为饱和烃。 第一节 烷烃的同系列和异构 一、烷烃同系列 CnH2n+2 相差CH2的n倍 凡具有同一个通式，结构相似，化学性质 也相似，物理性质则随着碳原子数目的增加而 有规律地变化的化合物系列，称为同系列。同 系列中的化合物互称为同系物。相邻的同系物 在组成上相差CH2，这个CH2称为系列差。
C H H C C C C C H
简写为 CH3CH2CH2CH2CH2CH3
H H CH3CH2CH(CH3)CH2CH3 CH3C(CH3)2CH2CH3
H H H H H H C C C C C H H H H HCH H H CH3CH2CH2CH(CH3)CH3
H H H HCH H H C C C C H H HCH H H H CH3CH(CH3)CH(CH3)CH3
烷烃构造异构体的数目： 碳原子数 1 2 3 4 5 6
o
异构体数 1 1 1 2 3 5
碳原子数 7 8 9 10 15 20
异构体数 9 18 35 75 4347 366319
三、烷烃的结构
∠HCH 109 28´Csp3 杂化 C-C键长 154pm(1.54Å) C-H键长110pm(1.10Å) o C-C-C键角 111～113
甲烷氯化的反应机理： hv Cl Cl Cl ＋ Cl 或
Cl ＋CH4 CH3＋Cl2
① 链引发
链增长
HCl＋ CH3 ② CH3Cl＋ Cl ③
②
CH3＋ Cl CH3＋ CH3 .....................
③
CH3Cl CH3CH3
④ ⑤
链中止
自由基链反应、直链反应
过渡态理论 化学反应可以认为是从 反应物到产物逐渐过 渡的一个连续过程。 在这个连续过程中， 必须经过一种过渡态， 即反应物与产物结构 之间的中间状态 过渡态的位能相当于 位能曲线的顶峰，是 发生反应所需克服的 能垒。
A＋BC
AB＋C
H H
H C H＋ Cl
H H
H C H Cl
H C H
H ＋HCl
sp3杂化
E Eact [CH3 H
Байду номын сангаас过渡态
Cl]
sp2杂化
CH3 ＋HCl
ΔH 反应热
活化能、能垒、过渡态、 反应活性中间体。
ө
CH4＋Cl 反应进程
CH3 ＋Cl2
E [CH3 Cl Cl]
[CH3 Cl Cl]
重叠式
H
H
H
H
交叉式
H
H
H
H H
纽曼投影式
H H
H H
H H H H H H
扭转角(两面角) o o o 乙烷重叠式 0 、120 、240 o o o 交叉式 60 、180 、300 位能与扭转角的关系：
能量差别主要由原子团 相互作用引起
二、丁烷的构象
H H H H H H CH3
H H H H CH3 CH3 顺交叉 H H CH3 H CH3 部分重叠 H
R R + 2NaX
格氏（V.Grignard）试剂法
RMgX + R'X
柯尔伯法（Kolbe） H.Kolbe
2R CO2Na(K) + 2H2O 电解 R
R R' + MgX2
R + 2CO2 + 2NaOH + H2
2，还原反应
烯烃的氢化 CnH2n＋H2
卤代烷的还原:
Ni
CnH2n+2
RH
CH3 ＋ CH2CH3 CH3 ＋ CH2CH2CH3
CH3CH2 ＋ CH2CH3
CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3
CH3CH3＋CH2=CH2
................................
ө
键离解能(键裂解能)－ DH 共价键裂解生成原子或自由基的反应焓变 (p30)
第七节 烷烃的来源和用途 一、烷烃的来源 (主要是石油和天然气)
FeO CnH2n+2 混合物 nC＋(n+1)H2 o 450 C,70mPa
Co-Th 2nCO＋(4n+1)H2 CnH2n＋CnH2n+2＋2nH2O o 250 C
二、烷烃的制备 1，偶联反应
Wurtz(武慈)合成法： RX + 2Na 卤代烷与二烷基铜锂的偶联:
格氏(Grignard)试剂的水解 RMgX + H2O
用金属和酸还原 CH3CH2CHCH3
Br Zn, H+
CH3CH2CHCH3 H
二、烷烃的用途－燃料、化工原料等（自学）
作业：①②③ 以班为单位，下周二之前，交到讲台上。 （要求用质地较好的A4或16开单张纸书写）
比重： 正烷烃的比重是随着碳原子的数目增加逐渐 有所增大，二十烷以下的接近0.78。这也 与分子间引力有关，分子间引力增大，分 子间的距离相应减小，比重则增大。 溶解度： 烷烃不溶于水，能溶于某些有机溶剂，尤其 是烃类中。"相似相溶"，结构相似，分子 间的引力相似，就能很好溶解。
第五节 烷烃的反应 一、烷烃的燃烧
伯、仲、叔、季碳原子
伯、仲、叔氢原子
二、烷烃的异构
己烷的异构体
H H H H H H C C C C C H H H H H H H
同分异构体
(也叫同分异构体)
H H H H H H H H HCH H H H HCH H H H C C C C H H HCH H H