烷烃与环烷烃概念与性质
第二章 烷烃和环烷烃
支链烷烃： (CH3)2CH
(CH3)3C
称异（iso ）某烷 称新（neo ）某烷
6
CH3CH2CH2CH2CH3 CH3(CH2)10CH3 CH3CHCH2CH2CH3 CH3 CH3 CH3CCH2CH3 CH3
正戊烷（n-pentane） 正十二烷（n-dodecane） 异己烷（i-hexane）
CH3CH2CH2CH2 CH3CH2CHCH3 (CH3)2CHCH2 (CH3)3C
异戊基（iso-pentyl）: (CH3)2CHCH2CH2
9
2.系统命名法命名原则
(1)选主链 ：选择最长碳链作为主链称某烷 (2)编号：从靠近支链一端进行编号 (3) 在母体名称前写明取代基的名称、位次及数目 ①相同取代基合并 ②不同取代基按次序规则:优先基团后列出 甲基 <乙基 <丙基 <丁基 < 戊基 <己基 < 异戊基 < 异丁基 <异丙基 <叔丁基
燃烧热：在标准状态下，一摩尔烷烃完全燃烧 所放出的热量。单位：kJ/mol 燃烧热的差别反映了化合物内能的高低和稳定 性的大小。
32
内能越高，燃烧热越大； 内能越低，燃烧热越小。
直链烷烃比支链烷烃的燃烧热大，例如：
H
（kJ/mol）
正丁烷 2878.2
异丁烷 2869.8
33
环烷烃中，因它们的分子组成不同，但可比较 它们环中一个CH2的燃烧热环烷烃分子内能大 小和相对稳定性。
CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3 CH3
正丁烷 n-butane bp -0.5℃ C5H12: C6H14: 三种 五种
异丁烷 i-butane bp -11.7℃
第二章烷烃和环烷烃
（1）乙烷的构象
H3C CH 3
当C-C键旋转时， 可产生无数个构象
有两种典型conformation：
乙烷的两种典型构象的表示方法
优势构象
交叉式 staggered
H
重叠式 eclipsed
作业：P130 /1, 6, 7 ,8; P105 / 8(3) (4) *C2-C3键旋转 阅读Section 1. Alkanes and Cycloalkanes 全文
翻译 1.1第一段，1.2.2第一段，1.2.3 第四段
CH3 CH3 CH C Br
CH3 CH3
四、环烷烃的异构现象
1. 顺反异构 cis-trans isomer (P84) 环烷烃环中C-C单键受环约束不能自由旋转,导致产生顺反异构
HH
H
CH 3
CH 3 CH 3
顺-1,2-二甲基环丙烷
CH 3 H
反-1,2-二甲基环丙烷
练习：写答出案： 1-甲基-3-乙H基环己烷的顺反异构体CH 3
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
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
练习：预测2-甲基丁烷在室温下进行氯代反应所得的一氯代物
Cl
答 案 ： C3 C H H C2C H H 3 +C 2l 光 C3 C H C2 C H H 3
烷烃和环烷烃
烷烃与环烷烃区别
一、结构不同
1、烷烃：是开链的饱和链烃（saturated group)，分子中的碳原子都以单键相连，其余的价键都与氢结合而成的化合物。
2、环烷烃：含有脂环结构的饱和烃。
有单环脂环和稠环脂环。
含有1个脂环且环上无取代烷基的环烷烃，分子通式为CnH₂n。
二、范围不同
烷烃包括环烷烃，环烷烃是烷烃的一种。
三、性质不同
1、烷烃：低沸点(boiling point)的烷烃为无色液体，有特殊气味；高沸点烷烃为黏稠油状液体，无味；烷烃的物理性质随分子中碳原子数的增加，呈现规律性的变化；烷烃中的氢原子被卤原子（即第七主族元素）取代的反应称为卤化反应(halogenation)。
2、环烷烃：环烷烃有很高的发热量，凝固点低，抗爆性介于正构烃和异构烃之间。
化学性质和烷烃相似。
其中以五碳脂环和六碳脂环的性质较稳定。
烷烃、环烷烃
烷烃烷烃即饱和烃（saturated group)，是只有碳碳单键的链烃，是最简单的一类有机化合物。
烷烃分子里的碳原子之间以单键结合成链状(直链或含支链)外，其余化合价全部为氢原子所饱和。
烷烃分子中，氢原子的数目达到最大值，它的通式为CnH2 n+2。
分子中每个碳原子都是sp3杂化。
最简单的烷烃是甲烷。
烷烃中，每个碳原子都是四价的，采用sp3杂化轨道，与周围的4个碳或氢原子形成牢固的σ键。
连接了1、2、3、4个碳的碳原子分别叫做伯、仲、叔、季碳；伯、仲、叔碳上的氢原子分别叫做伯、仲、叔氢。
为了使键的排斥力最小，连接在同一个碳上的四个原子形成四面体(tetrahedro n)。
甲烷是标准的正四面体形态，其键角为109°28′（准确值：arccos(-1/3)）。
理论上说，由于烷烃的稳定结构，所有的烷烃都能稳定存在。
但自然界中存在的烷烃最多不超过50个碳，最丰富的烷烃还是甲烷。
由于烷烃中的碳原子可以按规律随意排列，所以烷烃的结构可以写出无数种。
直链烷烃是最基本的结构，理论上这个链可以无限延长。
在直链上有可能生出支链，这无疑增加了烷烃的种类。
所以，从4个碳的烷烃开始，同一种烷烃的分子式能代表多种结构，这种现象叫同分异构现象。
随着碳数的增多，异构体的数目会迅速增长烷烃还可能发生光学异构现象。
当一个碳原子连接的四个原子团各不相同时，这个碳就叫做手性碳，这种物质就具有光学活性。
烷烃失去一个氢原子剩下的部分叫烷基[1]，一般用R-表示。
因此烷烃也可以用通式RH来表示。
烷烃最早是使用习惯命名法来命名的。
但是这种命名法对于碳数多，异构体多的烷烃很难使用。
于是有人提出衍生命名法，将所有的烷烃看作是甲烷的衍生物，例如异丁烷叫做2-一甲基丙烷。
现在的命名法使用IUPAC命名法，烷烃的系统命名规则如下：找出最长的碳链当主链，依碳数命名主链，前十个以天干(甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸)代表碳数，碳数多于十个时，以中文数字命名，如：十一烷。
第二章 烷烃和环烷烃
第二节 同系列和同分异构现象
一、同系列和同系物 • 烷 烃 的 分 子 通 式 为 CnH2n+2 ， 环 烷 烃 的 分 子 通 式 为 CnH2n。 • 凡是具有同一分子通式和相同结构特征的一系列化合 物称为同系列（homologous series）。 • 同系列中的化合物互称同系物（homolog）。 • 同系物具有相似的化学性质，物理性质也随着碳链的 增长而表现出有规律的变化。
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):
三级戊基 （Tert or t ）
三级丁基 叔丁基
新戊基 （neo）
*3 有机化合物系统命名的基本格式
构型 +
R, S; D, L; Z, E; 顺,反
取代基
+
母体
官能团位置号 +名称
取代基位置号 + 个数 + 名称
(有多个取代基时，中文按顺 (没有官能团时 序规则确定次序，较优的在后。 不涉及位置号) 英文按英文字母顺序排列)
(1) 直链烷烃的命名: 含10个碳原子以内的直链烷烃, 从1-10依次用 天干名称甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、 癸加上烷来命名; 而含碳原子10个以上的直链烷烃, 用数目加上烷来命名（P27） 。
(2) 支链烷烃的命名 *1 碳原子的级
CH3 H3C C CH3 CH2 CH3 CH
1oH 2oH 3oH
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
第二章 烷烃和环烷烃
C H3C H2C H2 C H3C H2C H2C H2 C H3C HC H 2 C H3
(正)丁基 Bu 异丁基 i -Bu
C H3C HC H C H3 仲丁基 2 s-Bu C H3 C H3 C C H3 叔丁基 t-Bu
在生理状况下，机体自由基一方面不断产 生，另一方面又不断清除，活性氧处于产生与清 除平衡状态。一旦活性氧的产生和清除失去平衡 ，过多的自由基就会造成对机体的损害，从而引 起多种疾病，并可诱发癌症和导致衰老。 天然抗氧化酶系统：超氧化物歧化酶(SOD) 、 过 氧 化 氢 酶 ( CAT)、 谷 胱 甘 肽 过 氧 化 物 酶 (GSH-Px)
构象异构
(一) 烷烃的构造异构(constitutional isomerism)
戊烷有3种碳链异构体
CH3 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CHCH2CH3
正戊烷 异戊烷
CH3 CH3-C-CH3 CH3
新戊烷
碳原子数 异构体数 4 5 6 7 2 3 5 9
碳原子数 8 9 10 20
异构体数 18 35 75 366 319
天然抗氧剂(自由基清除剂)：VE、 Vc、 2巯基乙胺、谷胱甘肽、辅酶Qn(泛醌)、-硫辛酸 等
第二节 环 烷 烃
一、脂环烃的分类和命名
(一) 分类 C3-C4
根 据 环 数 多 少 分
小环 普通环
单脂环烃
C5-C6
C7-C12
中环
C13以上 大环 多脂环烃 桥环 螺环
(二) 命名
1. 单脂环烃: 在相应的烃名前加“环”字;英文名加词头cyclo
2.烷烃和环烷烃
③ 写出少二个碳原子的直链式为主链
CH3 H3C C CH3
CH3
新戊烷
第一节 分类、构造异构和碳原子的级
烃：仅由C、H两种元素组成的化合物。
烷烃 脂肪烃 烯烃 烃 脂环烃 炔烃
芳香烃
（2）单环烷烃的构造异构 环的大小和环上取代基的不同而引起的异构； 与单烯烃互为异构。
C4H8
H2C C CH3 CH3
e
四、环己烷的构象
1、椅式、船式和扭船式构象 角偏差(α) = (109.5o-120o) / 2=-5.25o 较大。
通过环内C-Cσ键旋转，调整其内角接近109.5o， 使完全无角张力——椅式和船式构象。
（1）椅式构象
H
H
H
5
H
6
H
1
H
4
3H
H
H
2
H
H
① 无角张力。
② C1、C3、C5上或C2、C4、C6上处于竖直向上或 向下的三个氢原子间距离为2.3Å，约等于氢原子范 德华半径之和(2.5Å)——无范德华排斥力(跨环张力)。
把支链作为取代基。
1、常见的烷基： 相应的烷烃去掉一个氢原子后留下的原子团。
通式：CnH2n+1
常以 R- 表示
甲基(Me)—— CH3乙基(Et) —— C2H5-
异丙基(i-Pr)—— H3C CH
CH3
正丁基(n-Bu)—— CH3CH2CH2CH2-
异丁基(i-Bu)—— H3C CH CH2
一、烷烃的结构
结构
C：sp3 Csp3-Hs Csp3-Csp3 σ键
1、σ键：轴向重叠形成的共价键(头碰头)， 呈圆柱形轴对称。
2、σ键特性 ① 原子轨道轴向重叠(重叠程度大，键较牢固)。 ② 成键轨道呈轴对称，可“自由旋转”。
第二章饱和烃：烷烃和环烷烃
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
烷烃和环烷烃
10 只与一个碳原子相连 20 与两个碳原子相连 30 与三个碳原子相连 40 与四个碳原子相连
2o 1o
CH3 CH3 3o 2o 2o 1o H3C C4o CH2CHCH2CH2CH3 H3C C3o CH3 CH3 CH3
CH3CH2CH CH3
CH3CH2CH2CH2
叔丁基 tert-butyl
第四章 烷烃和环烷烃
重点讲解内容 一、烷烃的结构 二、烷烃的命名 三、烷烃的物理性质 四、烷烃的化学性质 五、烷烃的构象异构
烃（hydrocarbon）：仅由碳和氢两种元素组
成的有机化合物。
烷烃（alkane）：烃分子中的碳原子彼此以C-C
单键连接，碳的其余键都与氢原子相连。
最简单的烷烃为甲烷：Molecular formula CH4
CH3
CH3CH2CH CHCH CHCH3 2,3,5- 三甲基-4-丙基庚烷 CH3 CH2 CH3 CH2CH3
(B)主链的编号（最近、最小、小小）
原则：从最靠近支链的一端开始编号，用 1 ， 2 ， 3……表示，即取代基位次最小。有几个取代基 时，取代基位次的和最小。和相同时，小的取 代基位次小为宜。
另外，若要画出三维结构，可用下述方法表示：
F Cl C Br H
表示该键指向纸面的背后 表示该键指向纸面的前面
二、构造异构和命名 （一）碳链异构
烷烃同系列中，甲、乙、丙无同分异构，丁烷有： CH3CH2CH2CH3 C4H10 b.p. -0.5℃ CH3CHCH3 C4H10 b.p. -10.2℃
重叠式的能量比交叉式高12.6kJ/mol（单键旋转的能垒 一般在12.6～41.8kJ/mol），这种能垒非常低，室温下的 分子热运动即可达到，因此常温下分离不出纯的烷烃的分 子构象）。
第四章烷烃与环烷烃(新)
正丁烷C2—C3 s键旋转能量图如下：
从正丁烷的能量曲线图可见，4种构象的稳定性次序是：
随着正烷烃碳原子数的增加，它们的构象也随之而复杂，但 其优势构象都类似正丁烷，是能量最低的对位交叉式。因此， 直链烷烃碳链在空间的排列，绝大多数是锯齿形，而不是直 链，只是为了书写方便，才将其结构式写成直链。
思考题 预测2，3-二甲基丁烷在室温下进行氯代反应时，所得 各种一氯代产物的得率之比。
烷烃的溴代反应生成相应的溴代物。 溴代反应3°、2°、1°氢原子的相对反应活性比为 1600:82:1。
卤代反应所用的卤素不同或反应条件不同，各种异构体产物的 相对数量有着显著的差异。
丙烷1o、2o 氢氯代能
量图
受体：指对特定的生物活性物质（包括药物、激素等）具 有识别能力，并可选择性结合的生物大分子。
四．烷烃的物理性质 有机化合物的物理性质，一般是指物态、沸点、熔点、密度、 溶解度、折光率、旋光度和光谱性质等。烷烃同系物的物理 性质常随碳原子数的增加，而呈现规律性的变化。
烷烃的沸点、 熔点、密度 随碳数变化
☆链终止（chain-terminating step）：清除自由基
两个活泼的自由基相互结合，生成稳定的分子或加入少量能抑制自由基生成 或降低自由基活性的抑制剂，使反应速率减慢或终止反应。
★甲烷氯代反应的机制不仅适用于甲烷的溴代反应，而且也 适用于其他烷烃的卤代反应，甚至还适用于分子中含有类似 烷烃结构的许多非烷烃化合物。
卤代反应（halogenation reaction):烷烃分子中的氢原子被卤 素原子取代的反应。
1．甲烷的卤代
在紫外光照射或高温250～400℃ 的条件下，甲烷和氯气混合可剧烈地发 生氯代反应，得到一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷（氯仿）、四氯甲烷 （四氯化碳）和氯化氢的混合物。
有机化学-烷烃和环烷烃
24/64
2.2 烷烃和环烷烃的命名 2.2.4 环烷烃的命名 （1）分类
单环脂环烃
2. 烷烃和环烷烃
二环脂环烃
多环脂环烃 当碳环为饱和碳环时则为环烷烃。
25/64
2.2 烷烃和环烷烃的命名 2.2.4 环烷烃的命名 （2）单环环烷烃
（a）碳链较短
2. 烷烃和环烷烃
根据成环碳原子总数，称为“环（cyclo）某烷” 环上有1个取代基时，取代基名称放在“环某烷”之前 环上有不止1个取代基时，与烷烃命名类似 1 2 3
CH3
1’
CH3
C CH2CH3 CH3
2’
3’
CH3CH2CH2CH2CH2CHCH2CH2CHCH3
2-甲基-5- 1’,1’-二甲基丙基癸烷 2-甲基-5-(1,1-二甲基丙基)癸烷
23/64
2.2 烷烃和环烷烃的命名 练习
1. 给下列分子式命名
2. 烷烃和环烷烃
2,5,7-三甲基-7-乙基-3-氯壬烷 2. 写出“2,3,4,6-四甲基-6-乙基壬烷”的分子式。
烷烃和环烷烃分子从形式上去掉一个氢原子后余下的基
团称为烷基（R—）和环烷基。
（2）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。
14/64
2.2 烷烃和环烷烃的命名 2.2.2 烷基和环烷基
烷 基 CH3 CH3CH2 CH3CH2CH2 CH3CHCH3 CH3CH2CH2CH2 CH3CH2CHCH3 (CH3)2CHCH2 (CH3)3C (CH3)3CCH2 烷基名称 甲基 乙基 正丙基 异丙基 正丁基 仲丁基 异丁基 叔丁基 新戊基
何谓“饱和”？ 烃分子中的碳原子之间都以单键（C-C）相连， 其余的价键都与氢原子相连。 烷烃（烷）： 饱和烃 【烷wan】取完全之意，碳被氢完全饱和
有机化学 第2章烷烃和环烷烃
CH3 H3C CH
3 H（叔氢）
CH3 H3C C CH3 CH3
CH3
3 （叔碳，三级碳）
4 （季碳，四级碳）
tertiary carbon
quaternary carbon
CH 1。 3
3。 CH CH3 1。
2。 CH2 C CH3 4。 1。 CH3 1。
1。 CH3
二、烷烃的构造异构和命名（ Constitutional
碳链异构—由于碳链结构的不同而产生的异
构现象称为碳链异构现象，简称碳链异构。异构
体互称为碳链异构体。如：C4H10
H H C H H C H H C H H C H H H H C H H H C C H H C H H H
正丁烷
异丁烷
mp bp
-138℃ -0.5℃
－160℃ -12℃
随着分子中碳原子数目的增加，异构体的数
第二章 烷烃和环烷烃
(Alkanes and Cycloalkanes)
学习要求：
1.掌握烷烃和环烷烃的基础理论和基本知识。
2.掌握构象异构的基本概念。 烃的概念： 烃—指分子中只含C、H两种元素的化合物，又称碳 氢化合物。
烃 碳氢化合物 （hydrocarbons）
烃的分类：
饱和烃——烷烃 链烃 烯烃 不饱和烃 脂肪烃 炔烃 环烷烃 脂环烃 环烯烃 环炔烃 苯型芳香烃 芳香烃 非苯型芳香烃
较稳定。
C C H
（一）稳定性(Stability) 一般情况下烷烃化学 性质不活泼、耐酸碱、不与强氧化剂和还原剂作用。 （常用作低极性溶剂，如正己烷、正戊烷、石油醚 等） （二）卤代反应(Halogenation reation)
和含碳原子数较少的烷烃。
烷烃与环烷烃的物理性质及反应
烷烃与环烷烃的物理性质及反应2023年了，烷烃和环烷烃作为有机化合物的两类重要代表，其物理性质和反应特点也得到广泛研究和应用。
下面我们就来了解一下关于烷烃和环烷烃的物理性质和反应特点。
一、烷烃和环烷烃的物理性质烷烃是指由碳和氢元素组成的链状无环分子，比如甲烷、乙烷、丙烷等。
而环烷烃则是由碳元素组成的环状分子，比如环已烷（环丁烷）、环己烷、环庚烷等。
烷烃和环烷烃的物理性质有以下几个方面：1. 相对密度相对密度是指物质的密度与水的密度比值。
烷烃和环烷烃的密度都比空气大，因此它们通常被称为“重油”。
其中，相对密度大于1的成分比较常见，比如烷烃中的正戊烷，相对密度为0.63；环烷烃中的环已烷，相对密度为0.68。
2. 熔点和沸点熔点和沸点是反映物质固体和液体状态转变的温度参数。
烷烃和环烷烃的熔点和沸点都较低，因此它们通常被称为“轻油”。
比如，正己烷（烷烃）的沸点为69℃，环己烷（环烷烃）的沸点为80℃。
3. 溶解度溶解度是指物质在某一温度下在一定量溶剂中溶解的最大量。
烷烃和环烷烃在水中一般难以溶解，但在烃溶剂中溶解度较高，且多数易溶于氯仿、甲醇、乙醇等有机溶剂中。
二、烷烃和环烷烃的反应特点烷烃和环烷烃的反应特点主要表现在以下几个方面：1. 燃烧反应烷烃和环烷烃可以在有效氧气和足够高温下燃烧产生水和二氧化碳。
烷烃燃烧时会产生更多的热量，而环烷烃在燃烧时则会产生更多的二氧化碳。
2. 卤素硝化反应烷烃和环烷烃可以通过卤素反应（如氯化、溴化）引入烷基或环基上的卤素原子。
此外，以烷烃为原料，经过硝化反应也可以得到硝基烷或硝基环烷。
3. 氧化反应烷烃和环烷烃可以在氧化剂存在下发生氧化反应，产生羰基化合物。
此类反应通常需要高温和高压反应条件。
此外，一些贵金属催化剂可以有效加速烷烃或环烷烃发生氧化反应。
4. 加成反应烷烃和环烷烃可以发生加成反应，即两个分子发生共价键的形成。
一些非常有代表性的方法包括烯烃加成、醇酸加成、醛酮加成等等。
第二章 烷烃和环烷烃 自由基取代反应
跨环张力 扭转张力
H 1 H H H 2 3 5 4 6
H H
H H
H
H
H 3 H
1 6
H
观察者
H H
6
扭4 式 船 5
H H
6
船式
半 扭船式椅 式
1
.
2
.
3 5
4
半椅式
半椅式
1
.
2
.
kJ/mol
3 5
4
46
28.9 23.5
环己烷构象之间的势能关系
第五节 物理性质
一、分子间作用力 （一） 范德华力 1、取向力（偶极-偶极作用力）
扭转张力：由于构象是重叠式 H
H
H3C CH3
H3C CH3 CH H3CH3C3 CH3
CH3 H H CH3 H
CH3 H H H
H
CH3 H H CH3
H CH3
CH CH3 33 CH
H
H
H
CH3
H
H H H
CH3 H CH3 H3 C3C CH H C 3 3
1
C H 3C H C H 2C H C H C H 3 C H3 C H3
CH2CH2HC3
2，3，5-三甲基己烷
CH3CH2CH2CHCHCH2CH2CH2CH3 CHCH3 CH3
5-丙基-4-异丙基壬烷
（三）练习：命名下列化合物
CH
C H 3C H 2C H C H 2C H C H 3 C H 3C H 2 C H3
主链
3 1
C-C-C-C-C-C-C C-C-C C
2
(2) 编号: 近取代基端开始编号, 并遵守“最低系列编号规则” 取代基距链两端位号相同时, 编号从次序小的基团端开始。
有机化学考研考点归纳与2021年考研真题上
有机化学考研考点归纳与2021年考研真题上第1章烷烃与环烷烃1.1 考点归纳一、烃的基本概念1．定义烷烃是只含碳、氢两种元素且碳原子均以单键相连的有机化合物，又称为饱和烃，也称石蜡烃。
2．分类（1）链烷烃：分子中没有环的烷烃，又称为脂肪烃，其通式为C n H2n＋2，n为碳原子数；（2）环烷烃：碳骨架是环状的饱和烃，又称为脂环化合物（alicyclic compound），其通式为；（3）单环烷烃：只含有一个环的环烷烃称为单环烷烃，单环烷烃的通式为C n H2n，与单烯烃互为同分异构体。
环烷烃按环的大小，分为：（1）小环：三、四元环；（2）普通环：五、六、七元环；（3）中环：八至十一元环；（4）大环：十二元环以上；（4）多环烷烃：含有两个或多个环的环烷烃称为多环烷烃；（5）集合环烷烃：环系各以环上一个碳原子用单键直接相连而成的多环烷烃；（6）桥环烷烃：两个环共用两个或多个碳原子的多环烷烃；（7）螺环烷烃：单环之间共用一个碳原子的多环烷烃称为。
二、烷烃的同系列及同分异构现象1．烷烃的同系列凡是有同一个通式，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。
相邻同系物在组成上相差CH2，这个CH2称为系列差。
2．烷烃的构造异构（1）分子式相同而结构相异的化合物叫做同分异构体。
烷烃的构造异构实质上是由于碳干构造的不同而产生的，所以往往又称为碳干异构。
书写构造式时，可用简式、碳干式、键线式等表示；（2）烷烃分子中，随着碳原子数的增加，构造异构体的数目也愈多；（3）构造异构体的物理性质都不同。
直链烷烃的沸点要比带有支链的构造异构体的沸点高。
3．碳原子分类及烷基（1）按它们所连碳原子数目的不同，可分为：①只连有一个碳原子的称为伯碳原子（或称第一碳原子），通常也用“l°”来表示；②连有两个碳原子的称为仲碳原子（或称第二碳原子），常用“2°”表示；③连有三个碳原子的称为叔碳原子（或称第三碳原子），常用“3°”表示；④连有四个碳原子的称为季碳原子（或称第四碳原子），常用“4°”表示。
烷烃与环烷烃的结构与性质
烷烃与环烷烃的结构与性质烷烃与环烷烃是有机化合物中的两类基本结构类型，它们在碳原子间的连接方式以及分子结构上存在着明显的差异，这也导致了它们在性质上的显著区别。
下面将就烷烃和环烷烃的结构与性质进行详细讨论。
1. 烷烃的结构与性质烷烃是一类碳氢化合物，其分子中只包含碳碳键和碳氢键，没有其他官能团。
烷烃根据碳原子之间的连接方式可以分为直链烷烃和支链烷烃两种。
直链烷烃的一般分子式为CnH2n+2，其中n为大于等于1的整数。
直链烷烃的碳原子按照链状排列，最简单的直链烷烃为甲烷，其分子式为CH4。
直链烷烃的性质主要取决于其分子量和分子结构，通常是无色、无味、无毒的气体或液体，具有较好的燃烧性能。
支链烷烃是指在碳原子链上存在支链或分支结构的烷烃，例如异构的正丁烷和2-甲基丁烷。
支链烷烃的性质通常比直链烷烃具有较强的空间立体结构，因此支链烷烃的沸点、密度、熔点等性质会与直链烷烃有所不同。
2. 环烷烃的结构与性质环烷烃是一类碳氢化合物，其分子结构中存在一个或多个碳原子环。
根据不同的碳环数目，环烷烃可以分为环丙烷、环戊烷等不同类型。
环烷烃的分子式通常为CnH2n，其中n为大于等于3的整数。
环烷烃由于分子结构上存在环状碳骨架，因此其性质与烷烃有较大差异。
环烷烃通常具有较高的沸点和熔点，且不易溶于一般有机溶剂。
环烷烃中的环状结构会影响其立体构型和空间结构，因此环烷烃也具有较强的立体异构性。
环烷烃的立体异构性在有机合成反应中具有重要的意义，常被用于合成一些特定结构的有机物。
综上所述，烷烃与环烷烃在结构与性质上存在着明显的差异，了解烷烃与环烷烃的结构与性质不仅有助于理解有机化合物的基本特征，还能为有机合成反应的设计与调控提供重要参考。
第4章 烷烃和环烷烃
烷烃和环烷烃
Alkanes and cycloalkanes
烃的类别
烃（Hydrocarbons) 仅由C、H构成的有机 化合物，有机化合物之母体。 饱和烃：烷烃 烯烃 不饱和烃 炔烃 脂环烃 苯型芳香烃 非苯型芳香烃
脂肪烃 烃 芳香烃
链烃
环烃
内容提要 一、烷烃的结构 二、烷烃的物理性质 三、烷烃的化学性质 四、环烷烃
三、烷烃的化学性质
烷烃和环烷烃分子中的C-C、C-H都是σ键 ， 极性小，键能大，因而烷烃的化学性质稳定。 室温下，烷烃不与强酸、强碱、强还原剂 (Zn+HCl、Na+C2H5OH)、强氧化剂(KMnO4、K2Cr2O7) 起反应或反应很慢。
但高温、高压、光照或有催化剂存在时，烷 烃可发生一些化学反应。这些反应在石油化工占 有重要的地位。
各种氢的取代活性对应着各种碳所生成的自 由基稳定性，次序为： 3°> 2° > 1° > · CH3
（2）卤代反应取向，烷基自由基的稳定性
自由基的构型和稳定性：
CH3
越稳定的自由基 越容易形成
CH3CHCH3 397
~ ~ ~ ~
H
kJ/mol
C H
H
435 CH CH 3 2 410
CH3CCH3 CH3 381
原因：烷烃在结晶状态时，碳原子排列很有规律， 碳链 为锯齿形：
分子间距离紧凑，分子间力大，晶格能高
分子间距离松散，分子间力小，晶格能低
直链烷烃的熔点：
直链烷烃的熔点与碳原子数的关系图
② 烷烃的熔点变化除与分子量有关，还与分子的
形状有关。
对于分子式相同的同分异构体：
对称性越高，晶格能越大，m.p越高；
有机化学第2章_烷烃和环烷烃
以甲烷的氯代反应为例，有如下反应事实： （1）在室温、黑暗中不反应；加热或光照下 进行，一经开始便可自动进行； （2）产物中有少量乙烷； （3）如有氧或有一些能捕捉自由基的杂质存 在，会推迟反应的进行。
以上实验事实，说明该反应是为自由基反应! 自由基反应大多可被光照、高温、过氧化物 所催化，一般在气相或非极性溶剂中进行。
H 一氯甲烷
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。
CH2Cl2
二氯甲烷
CHCl3
三氯甲烷
CCl4
四氯甲烷
（二）卤代反应 2、卤代反应的反应机制
反应机制（反应历程）：化学反应所经历的途 径或过程 ，是根据实验事实，对反应做出的 详细描述和理论解释。
研究反应机理的目的是认清反应本质，掌握反 应规律，从而达到控制和利用反应的目的。
σ(s-sp3)
键角为109.5°
σ(s-sp3)
（2）乙烷（CH3CH3）分子的结构
除了H原子的s轨道电子与C原子的sp3轨道 电子以“头碰头”方式重叠形成s-sp3共价键外 ，也存在两个C原子的sp3轨道电子之间的配对
。σ(s-spσσ3) 键键可：沿旋键转轴不“影自响由轨道”重转叠动程；度重叠，程即
自由基
概念：带有孤电子的原子或原子团称为自由基
结构特点：三种可能结构（1）刚性角锥体， （2）迅速翻转的角锥体，（3）平面型。
C
C
C
自由基非常活泼，具有很强的反应活性。
CH2 > CH2 CHCH2 > (CH3)3C > (CH3)2CH
> CH3CH2 > CH3 >
有机化学-烷烃和环烷烃的化学性质及制备
烷烃和环烷烃的化学性质及制备一、烷烃的主要化学性质总体：稳定，自由基型反应居多。
（一）燃烧和氧化一般条件下不与普通氧化剂反应，剧烈可燃烧，C→CO2，H→H2O，（杂→氧化物）。
有机化学中：氧化——加氧or 去氢还原——加氢or 去氧（二）卤代反应（实质：取代反应）取代反应（substitution reaction）是指有机化合物受到某类试剂的进攻，致使分子中一个原子(或基团)被这个试剂所取代的反应。
分为亲电取代、亲核取代、自由基取代三类。
探讨一类有机反应主要从以下四个方面展开：反应产物、反应类型、反应历程、反应活性（反应活性又可从试剂和底物两个方面讨论）。
烷烃的取代属于自由基取代反应。
反应产物：一～多卤代烷反应类型：自由基型（反应条件：光照or 高温）反应历程：链引发、增长、终止反应活性：试剂角度考虑：氟〉〉氯〉溴〉〉碘底物角度考虑：叔氢〉仲氢〉伯氢二、烷烃的来源和制备1、烷烃是其他有机物的母体，一般不经人工合成，而是从天然气和石油中获得。
2、天然来源烷烃是相当复杂的混合物，难以分离。
若需纯粹烷烃，可人工合成来制备。
3、工业生产采用柯尔伯电解羧酸盐来制取4、实验室通过武兹、科瑞-郝思合成法以及还原反应来获得。
（1）武慈反应（制备对称烷烃）2RX（乙醚）+ Na → R-R + 2NaX ( X = Br、I ) （2）科瑞-郝思反应R2CuLi（二烷基铜锂）+ R’X → R-R’ + RCu（烷基铜）+ LiX（3）还原卤代烃、醇、醛、酮、酸等还原制得（见以后章节）三、环烷烃的主要化学性质总体：大环像烷，小环像烯。
（一）取代反应（卤代，自由基型）+ Br + HBrBr日光环己烷溴代环己烷（二）氧化反应1、可燃 → CO 2 ＋ H 2O2、特殊条件 → 开链二元羧酸+ O2Co HOOC(CH 2 )4 COOH 己二酸（合成尼龙66之主要原料）3、常温、常压、普通氧化剂 → 不反应应用：环烷烃常温下不能使酸性高锰酸钾褪色（开链烷烃也不能），可用于鉴别（见以后章节）。
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烃：只含有碳氢两种元素的有机化合物称为碳氢化合 物，简称烃（hydrocarbon）
hydrocarbon
chain hydrocarbon
saturated hydrocarbon alkane
alkene
unsaturated hydrocarbon
alkyne
alicyclic hydrocarbon
C H 3C H C H 2 CH3
仲丁基
C H 3C H 2C H CH3
叔 丁 基 （ ter-B u ）
CH3 C H 3C
CH3
烷烃和环烷烃概念和性质
烷烃的系统命名法的主要规则是：
1．选择最长的碳链为主链，根据主链所含碳原子数称某烷。
C H 3 C H 2C HC H 2 C H 2 C H 3 C H 3
烷烃和环烷烃概念和性质
二、命 名
（一）普通命名法
普通命名法适用于结构简单的烷烃。
1. 直链烷烃：碳原子数从一到十的，采用天干（甲、乙、丙、 丁、戊、己、庚、辛、壬、癸）代表碳原子的 数目，称某烷；碳原子数在十以上时，则用中 文数字十一、十二、十三……表示。例如：
CH3CH2CH2CH2CH2CH3
1
烷烃和环烷烃概念和性质
（三）碳原子和氢原子的分类
6CH3 5CH3 4CH2 3CH C2 C1H3
8CH37CH3
(1)伯碳原子（一级碳）：只与一个碳原子相连 C1、 C5、 C6、 C7、 C8
(2)仲碳原子（二级碳）：与两个碳原子相连 C4 (3)叔碳原子（三级碳）：与三个碳原子相连 C3 (4)季碳原子（四级碳）：与四个碳原子相连 C2
C H 4
CH2
上相差一个或多个CH2 原
CH3CH3
C H 3C H 2C H 3
CH2
CH2
CH3CH2CH2CH3
子团的一系列化合物叫做 同系列。该化合物之间互 称为同系物。
C H 3C H 2C H 2C H 2C H 3 CH2
烷烃的通式： CnH2n+2
烷烃和环烷烃概念和性质
（二）烷烃的同分异构现象 分子组成相同而分子结构不同的现象，称为同分异
构现象（isomerism）。分子式相同而结构式不同的化 合物互称为同分异构体。
以5个碳的烷烃为例说明同分异构体的书写
（1）首先写出直链烷烃 （2）取出1个碳作为支链
（3）取出2个碳作为支链
CH3CH2CH2CH2CH3
CH3CH2CHCH3 CH3
CH3 CH3 C CH3
CH3
烷烃和环烷烃概念和性质
2．当主链上连有取代基时，从靠近取代基的一端开始对主链 上的碳原子进行编号，依次用阿拉伯数字1，2，3……标出取 代基的位次。位次号码与取代基之间用一短线连接起来，写在 母体化合物名称的前面。例如：
1
CH3
C 2H2C 3H4 CH25 CH2
6
CH3
CH3
3―甲基己烷
烷烃和环烷烃概念和性质
3．若在主链的不同碳原子上连有不同的取代基时，则按取代基 从小到大的顺序排列。例如：
烷烃和环烷烃概念和性质
甲 基 （ M e）
CH3
乙 基 （ E t）
C H 3C H 2
丙 基 （ n -P r）
C H 3C H 2 C H 2
异 丙 基 （ iso -P r ）
C H 3C H CH3
正 丁 基 （ n -B u ） C H 3C H 2C H 2 C H 2
异 丁 基 （ iso -B u ）
在烷烃中，只有大于4个碳的烷烃才有同分异构体， 且这种现象是由于组成分子的原子或原子团的连接次序不 同引起的，属于构造异构。
CH3 CH2 CH2 CH2 CH3
CH3
(沸点36.2 ℃)
CH3 CH CH2 CH3
分子式C5H10
CH3 (沸点28 ℃)
ì CH3 C CH3
CH3 (沸点9.5 ℃)
Cyclic hydrocarbon aromatic hydrocarbon
烷烃和环烷烃概念和性质
第一节 烷烃
定义：烃分子中，碳和碳之间互相以单键相连，碳的 其余价键均与氢原子相连接的烃称为烷烃，烷 烃也称饱和烃。
一、同系列和构造异构
烷烃和环烷烃概念和性质
（一）烷烃的同系列和同系物
结构相似而分子组成
1 CH3
2 CH2
345 6
CHCHCHCH2
7
CH2
8
CH2
9
CH3
CH3CH2CH2
CH2CH3
CH3
3―甲基―5―乙基―4―丙基壬烷
取代基由小到大的顺序为：
CH3 ＜ CH3CH2 ＜ CH 3CH 2CH 2 ＜ C H 3C H
CH3
烷烃和环烷烃概念和性质
4．若在主链上连有相同的取代基时，无论在同一碳原子上， 还是在不同碳原子上，则将取代基合并，取代基的数目用 二、三、四……数字表示，标在取代基的前面，各取代基 的位次按照编号标出。例如：
己烷
C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 C H 2 C H 2 C H 2 C H 3 辛 烷
C H 3 (C H 2)9 C H 3
十一 烷
烷烃和环烷烃概念和性质
2、支链烷烃
（1）链端有 CH3 CH CH3
结构的称为异某烷
（2）链端有 C H 3
CH 3
C
结构的称为新某烷
CH 3
注意: 某字包括分子中所有的碳原子数。
烷烃和环烷烃概念 和性质
烷烃和环烷烃概念和性质
第一节 烷烃 第二节 环烷烃
烷烃和环烷烃概念和性质
第二章 烷烃和环烷烃
教学要求： 1、掌握烷烃的分子结构,碳原子类型；烷烃的系统命
名方法,卤代反应,游离基取代反应机理,伯、仲、叔 碳原子卤代反应速度 2、熟悉烷烃的同分异构现象，乙烷、正丁烷的构 象，环己烷的构象 3、了解烷烃卤代的反应机理、熟练地对脂环烃进行 命名或写出结构式法 结构比较复杂的烷烃，采用系统命名法。系统命名法
是 采 用 国 际 通 用 的 IUPAC(international of Pure and Applied Chemistry)命名法，结合我国文字的特点制定的。 系统命名法的特点就是每个化合物只有一个名称，名称和 结构密切相关。系统命名法主要是确定主链和处理取代基 的位置。取代基在此指各种烷基，烷烃分子中去掉一个氢 原 子 剩 下 的 原 子 团 叫 做 烷 基 ， 用 R― 表 示 ， 其 通 式 为 CnH2n+1―。常见烷基的结构及名称如下：