二章烷烃和环烷烃ppt课件
第2章烷烃和环烷烃.ppt
第2章烷烃和环烷烃.ppt第2章烷烃和环烷烃2.1烷烃的结构饱和烃:烷烃链烃不饱和烃:烯烃、炔烃烃(碳氢化合物)(hydrocarbon)环烃脂环烃:环烷烃、环烯(炔)烃芳(香)烃烷烃的通式:CnH2n+2同系列:凡具有同一通式,具有相似的构造和性质,而在组成上相差一个或多个C H2原子团的一系列化合物.同系物:同系列中的各个化合物.例如:CH3OH、CH3CH2OH、CH3CH 2CH2OH甲烷的结构:分子中的碳原子以四个sp3杂化轨道分别与四个氢原子的1s轨道重叠,形成四个等同的C–Hσ键,键角为109.5°,呈正四面体的空间结构,体系最稳定.如图2–1所示.其它烷烃的结构与此类似(图2–2).σ键:两个原子轨道沿键轴方向以头碰头方式重叠所构成的共价键.σ键的形状呈圆柱形沿键轴对称分布,σ键可沿键轴自由旋转.伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子1°2°3°4°1°2°3°一级二级三级四级一级二级三级2.2烷烃的命名法2.2.1普通命名法常用于简单烷烃和烷基的命名命名原则:根据烷烃分子中的碳原子总数叫做某烷.甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸、十一、十二……“正”某烷:直链烷烃,“正”字可省略.“异”某烷:具有(CH3)2CH(CH2)nCH3结构的烷烃.(CH3)3CCH3(CH3)3CCH2CH3新戊烷新己烷烷基的命名:烷基:从烷烃去掉一个H后剩下的基团,用R表示.要记忆碳原子总数4(包括4)以下的烷基.(见书P22～23)2.2.2系统命名法重点掌握.命名原则:(结合书中例子)1.直链烷烃的命名与普通命名法基本相同,但不加“正”字.2.支链烷烃的命名是以主链为母体,所连的支链做取代基.(1)主链的选择:选择最长的含取代基最多的碳链做主链,以此作为母体,按其碳原子数称某烷.(2)主链的编号:遵循最低系列原则,使取代基的位次之和最小.其次是使较不优先(注:按次序规则排列)的取代基的位次最小.(3)取代基的处理:把取代基的位次、个数和名称依次写在母体名称之前.如果主链上连有多个取代基,相同的取代基应合并,不同的取代基按次序规则(见P51)排列,较优先的取代基后列出.2.3烷烃的同分异构2.3.1烷烃的构造异构只有碳链异构.推出碳链异构体的方法:逐步缩短碳架,去掉重复的构造式.例:写出正己烷所有的构造异构体.2.3.2烷烃的构象异构1.乙烷的构象①构象的定义:由于碳碳单键的旋转,导致分子中原子或基团在空间的不同排列方式.②乙烷的两种典型构象:交叉式构象:能量最低,最稳定,是乙烷的优势构象.重叠式构象:能量最高,最不稳定.两种构象的能量相差不大(12.6kJ·mol-1),室温时分子所具有的动能即能克服这一能垒,足以使各构象间迅速转化,成为无数个构象异构体的动态平衡混合物.室温时乙烷分子大都以最稳定的交叉式构象状态存在.③构象的两种表示方法:锯架式:从侧面观察分子.Newman(纽曼)投影式:沿着C－Cσ键轴观察分子.HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH2.丁烷的构象沿着C2－C3σ键旋转时形成四种典型构象:见P26图能量:对位交叉式邻位交叉式>部分重叠式>全重叠式丁烷在室温下主要以对位交叉式和邻位交叉式构象存在.2.4烷烃的物理性质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～C4C5～C16C17以上气体液体固体2.沸点(b.p.)见表2–1沸点主要与下列因素有关:①分子间vanderWaals引力:包括色散力、诱导力和取向力.分子的极性越大,vanderWaals引力越大.②分子间是否形成氢键.氢键的影响明显.烷烃是非极性或极性很弱的分子,分子间仅存在很弱的色散力∴与分子量相同或相近的其它有机物相比,烷烃的沸点最低.直链烷烃随着碳数的增加,分子间色散力增大,因而沸点逐渐升高.同碳数的烷烃中,直链烃的沸点较高,支链越多,沸点越低.3.熔点(m.p.)(了解)烷烃的熔点也随着碳数的增加而升高,但不像沸点变化那样有规律.4.密度比水轻,＜1g·cm﹣35.溶解性根据“极性相似者相溶”的规律,所有烷烃均不溶于水,易溶于非极性或弱极性溶剂如乙醚、苯、CCl4.2.5烷烃的化学性质烷烃由于分子中只含有比较牢固的C－Cσ键和C－Hσ键,所以它们的化学性质不活泼,对一般化学试剂表现出高度稳定性,在室温下与强酸、强剂及强还原剂都不发生反应.但在一定条件下,如高温、高压、光照、加入催化剂等,它们也能发生一些化学反应.2.5.1甲烷的卤代反应紫外光或高温CH4+Cl2CH3Cl+HClCl2Cl2Cl2CH2Cl2CHCl3CCl4反应产物为混合物,但控制适当的反应条件,可使反应主要生成一种卤代物.分子中氢原子被卤素取代的反应称为卤代反应.2.5.2烷烃的卤代反应机理–––自由基链反应(freeradicalchainreaction)反应机理(反应历程):化学反应所经历的途径或过程.只有了解反应机理,才能认清反应的本质,掌握反应的规律,从而达到控制和利用反应的目的.1.以甲烷的氯代反应为例,自由基链反应包括三个阶段:(1)链引发:Cl22Cl·吸热(2)链增长:Cl·+CH4CH3·+HClCH3·+Cl2CH3Cl+Cl·放热类似地Cl·+CH3Cl·CH2Cl+HCl·CH2Cl+Cl2CH2Cl2+Cl·同理生成CHCl3和CCl4(3)链终止:Cl·+Cl·Cl2CH3·+CH3·CH3CH3CH3·+Cl·CH3Cl[了解]自由基反应的引发剂:自由基本身或容易产生自由基的试剂,如过氧化物ROOR′.自由基反应的抑制剂:能抑制自由基生成或降低自由基活性的物质,如酚类.活性氧:人体内O2通过一系列单电子转移反应衍生出的化学性质活泼的含氧物质,如·O2–(超氧化物阴离子自由基)、·OH、H2O2和单线态氧1O2–.活性氧在人体内的作用和危害.2.甲烷氯代反应的能量变化(见图2–6)(1)反应热:生成物与反应物之间的能量差(焓差).负值:放热反应正值:吸热反应(2)活化能和过渡态过渡态:在反应中新的化学键开始形成,旧的化学键被拉长但尚未断裂,体系的能量达到最高点时的结构.活化能:过渡态与反应物之间的能量差,用Ea表示.过渡态越稳定,活化能就越低,反应速率就越快.在一个多步骤的反应中,最慢的一步(Ea值最大)是决定反应速率的步骤.2.5.3烷烃的卤代反应取向CH3CH2CH3+Cl2CH3CH2CH2Cl+CH3CH(Cl)CH3次产物主产物烷烃分子中氢原子的卤代反应活性次序:3°H>2°H>1°H2.5.4自由基的稳定性从反应机理来看,丙烷氯代可生成两种自由基:CH3CH2CH3+Cl·CH3CH2CH2·+CH3CHCH3+HCl更稳定烷基自由基的稳定性次序:R3C·>R2CH·>RCH2·>CH3·(从C–H键离解能或超共轭效应来判断)2.6环烷烃的结构与稳定性环烷烃可分为:小环(三、四碳环)、普通环(五～七碳环)中环、大环.自然界存在的环状化合物多为五元环和六元环,其中六元环最稳定.1.不同环烷烃的稳定性次序:环丙烷环己烷2.结构上的原因:环烷烃中成环碳原子均为sp3杂化对小环(环丙烷、环丁烷)而言,为了成环,环上C–C键间的夹角要偏离正常的109.5°,形成弯曲键(见图2–8),轨道重叠的程度较小而不稳定.此外,环丙烷相邻C–H键都是全重叠式构象,非键原子间的斥力较大.从环丁烷开始,成环碳原子不在同一平面上(见图),轨道重叠的程度有所增大,非键原子间的斥力有所降低,使分子内能降低,稳定性提高.环己烷存在最稳定的椅型构象,环上C–C键间的夹角保持109.5°,所有相邻C–H键都处于较稳定的交叉式构象,环内氢原子之间相距较远,几乎无张力.其它环烷烃:环上C–C键间的夹角虽然能够保持109.5°,但环内氢原子之间比较拥挤而存在扭转张力和空间张力,因此不如环己烷稳定.3.影响环烷烃稳定性的三种张力:角张力:由键角偏差引起的张力.扭转张力:由于环上单键旋转的受阻使构象不易达到内能最低的交叉式排列,非键原子或基团发生相互作用而产生的张力.跨环张力(或称空间张力):在跨环的原子或基团之间,相距小于vanderWaals半径而产生斥力.2.7单环烷烃的同分异构2.7.1单环烷烃的构造异构通式:CnH2n,与单烯烃互为官能团异构.还可因环的大小和环上取代基的不同而形成构造异构.2.7.2单环烷烃的顺反异构环烷烃碳环的C–C单键,因受环的限制而不能自由旋转,所以环上两个或两个以上碳原子各连有一个取代基的环烷烃,可产生顺反异构体.例如:(掌握其画法)H3CCH3HCH3顺–1,2–二甲基环戊烷反–1,2–二甲基环戊烷2.8环烷烃的构象2.8.1环戊烷的构象(了解)优势构象是信封型构象(见P38图)2.8.2环己烷的构象环己烷的典型构象是椅型构象和船型构象.常温下二者可以相互转变,椅型构象比船型构象能量低(23.5kJ·mol–1),是最稳定的优势构象,在平衡混合物中占绝大多数(99.9﹪).椅型构象的透视图:(掌握其画法)为什么椅型构象最稳定?①环上C–C键间的夹角均保持109.5°.②所有相邻C–H键都处于较稳定的交叉式构象.③环内氢原子之间相距较远,不产生斥力.翻环作用:两种椅型构象的互相转变.环己烷实际上是以两种椅型构象互相转化达到动态平衡的形式存在的.HCH3H(较稳定,约占95﹪)CH32.8.3取代环己烷的构象取代基处于横键较稳定.取代基若处于竖键,则存在1,3–双竖键效应(见P39图),分子内能增加而不稳定.当环上有多个取代基时,通常有较多取代基和较大的取代基处于横键是较稳定的优势构象.例如,反–1,4–二甲基环己烷有两种构象:CH3HHCH3HH3CCH3H优势构象顺–1,4–二甲基环己烷的优势构象?顺–1–甲基–2–叔丁基环己烷的优势构象?(见书)反–1–甲基–2–叔丁基环己烷的优势构象?(见书)2.8.4十氢化萘的构象(了解)2.9环烷烃的命名法按成环碳原子数称环“某”烷.若环上有支链,命名时一般以碳环为母体,支链视作取代基.环上碳原子的编号应遵循最低系列原则,其次是使较简单的取代基的位次最小.例:1,2–二甲基–3–乙基环戊烷注:当环上有较复杂的支链时,命名时可将环视作取代基,以支链为母体.2.9.1螺环烃的命名法(了解)2.9.2桥环烃的命名法(了解)2.10环烷烃的性质2.10.1环烷烃的物理性质(了解)与烷烃相似.但熔点、沸点和密度都比相应的烷烃高.2.10.2环烷烃的化学性质1.除小环外的其它环烷烃的化学性质与烷烃相似,可发生自由基卤代反应,很难发生开环加成反应.+Br2–Br+HBr2.小环(环丙烷、环丁烷)的开环加成反应(1)加氢+H2CH3CH2CH2CH3(2)加卤素、氢卤酸+Br2BrCH2CH2CH2BrH3CCH3+HBr(CH3)2C–CH(CH3)2H3CBr碳环开环多发生在连H最多的C和连H最少的C之间.HX中的H加到连H较多的C 上,X加到连H较少的C上.(Markovnikov规则)光或热过渡态反应物反应进程生成物能量紫外光·a键(竖键或直立键)e键(横键或平伏键)紫外光或高温Ni△。
二章烷烃和环烷烃ppt课件
氯代反应和溴化反应都有选择性，但溴代反应的选择性 比氯代反应高得多。
[X H R]=
过渡态 1
过渡态 2 [R X X]=
Ea
R
RH X
RX X
烷烃卤代反 应时，并不是直 接生成中间体自 由基，而是先经 过一个过渡态。
过渡态与起 始态的能量差称 为活化能Ea。
卤代反应是否容易进行，取决于活化能的大小。不
一条构象的势能曲线。由势能曲 象转为一个不稳定的重叠式
线与坐标共同组成的图为构象的 构象所必须的最低能量。
势能关系图。
（25°时转速达1011次/秒）
2、正丁烷的构象
正丁烷的构象比较乙烷要较为复杂一些。
正丁烷的极端典型构象有四种：
全重叠式 邻位交叉 部分重叠式 对位交叉式
（１）正丁烷的构象势能关系图
活化能：由反应物转变为过渡态所需要的 能量。
中间体：两个过渡态之间的产物称为中间 体。（中间体能分离得到。过渡态不可分 离得到）
Hammond假设：过渡态总是与能量相近 的分子的结构相近似。
甲烷氯代反应势能图
E
CH4 Cl
TS1
TS2 Ea2
CH3 Ea1 HCl
CH3Cl Cl 反应进程
甲烷氯代反应势能图的分析
2, 4, 6 是不稳定构象，
1, 3, 5, 7 是稳定构象。
1=7 是优势构象（能 量最低的稳定构象称 为优势构象）
旋转角
（２） 正丁烷的构象分布和能量计算
分子总是倾向 于以稳定的构
象形式存在
CH 3
CH 3
H
H
H
H
15 %
CH 3
H
H
H
H
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
有机化学课件第-二-章烷烃和环烷烃_图文
烷烃熔点的特点 （1） 随相对分子质量增大
而增大。 （2） 偶数碳烷烃比奇数碳
烷烃的熔点升高值 大 （如右图）。 （3）相对分子质量相同的烷 烃，叉链增多，熔点 下降。
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。 （非极性，只有色散力）
H2O2 + Fe2+
RCOO-
-e-
电解
HO• + HO- + Fe3+ RCOO •
自由基的稳定性
均裂 H=359.8kJ/mol (88kcal/mol) 共价键均裂时所需的能量称为键解离能。 键解离能越小，形成的自由基越稳定。
苯甲基自由基
稀丙基自由基 三级丁基自由基 异丙基自由基
乙基自由基 甲基自由基 苯基自由基
Hammond假设：过渡态总是与能量相近 的分子的结构相近似。
甲烷氯代反应势能图
甲烷氯代反应势能图的分析
1、第一步反应的活化能比较大，是速控步骤。 2、第二步反应利于平衡的移动。 3、反应 1 吸热，反应 2 放热，总反应放热，所以反应 只需开始时供热。 4、过渡态的结构与中间体（中间体是自由基）相似， 所以过渡态的稳定性顺序与自由基稳定性顺序一致。 推论：3oH最易被取代，2oH次之，1oH最难被取代。
甲烷氯代反应的适用范围
1、 该反应只适宜工业生产而不适宜实验室制备。 2 、该反应可以用来制备一氯甲烷或四氯化碳，不适 宜制备二氯甲烷和三氯甲烷。 3、无取代基的环烷烃的一氯代反应也可以用相应方法 制备，C(CH3)4的一氯代反应也能用此方法制备。
（2） 甲烷卤代反应活性的比较
《烷烃和环烷烃》课件
第二章 烷烃和环烷烃
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
8 7 65 43 2 1
CH3
2024/8/14
22
第二章 烷烃和环烷烃
2、确定取代基小结
（给主链编号）
（1）近取代基端编号；
CH3
CH2CH3
（2）若两个不同取代 基位于相同位次时， 按次序规则使小取代
CH3CH2CHCH 2CHCHCH 2CH2CH3 CH2CH2CH3
CH3 CH3
基编号较小（不考虑 下一个取代基）；
12
456
例3 6CH3-5CCHH-3CH2—3CCHH—2CCHH—3 1CH3
CH3 CH3
2,5-二甲基-3-异丙基己烷 2,5-二甲基-4-异丙基己烷
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第二章 烷烃和环烷烃
①
CH3 CH3
C7 H3C6 H25CH4CH3CHC2 HC1H 3 CH2 CH3
③
CH2 CH3
正戊烷
(CH3)2CHCH2CH3 (CH3)2C(CH3)2
异戊烷 新戊烷
第二章 烷烃和环烷烃
碳链异构的特点：
随着分子中碳原子数目增加，异构 体数目急剧增加。
例： C6H14 异构体数目 5个
第二章 烷烃和环烷烃 自由基取代
二、小环烷烃的结构
小环环烷烃不稳定，而环戊烷、环己烷以 及大环环烷烃却比较稳定，为什么呢？ 1、拜尔（Baeyer）张力学说： 为解释三、四元环不稳定，而五、六元环稳 定的原因，提出了张力学说，基本点是： （1）、假设碳原子成环后，原子都处于一个 平面上 （2）、按照碳原子的正四面体模型，碳碳键 之间的夹角为109°28’。
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。
环烷烃的分类
根据环烷烃分子中所含的碳环数目，可分为单环、 多环环烷烃。 分子中只有一个碳环结构的烷烃，称为单环环烷 烃 ，其分子通式为CnH2n 。
பைடு நூலகம்
单环环烷烃分类：小环（三元环、四元环） 常见环（五元环、六元环） 中环（七元环～十二元环） 大环（十二元环以上）环烷烃
1. 双环或多环环烷烃中，两环共用１个碳原子 称螺环烷烃，共用碳原子称螺原子。含一个螺 原子的称单螺环烷烃。 2. 两环间共用２个或２个以上的碳原子称桥环 烷烃，共用碳原子称桥头碳原子（简称桥原子） 螺原子 桥原子
H H H 锯架式 H H H
H H H H H H
Newman投影式
烷烃和环烷烃课件
环烷烃
2
常见用途。
医药、香料、化妆品、橡胶等广泛应 用于生产和制造工业。
烷烃和环烷烃的合成方法
烷烃合成
催化裂化、加氢裂化和加氢法等多种方法可用于 烷烃的合成。
环烷烃合成
金属催化、酶法和化学合成等多种方法可用于环 烷烃的合成。
总结和要点
1 重要性
烷烃和环烷烃是有机化 合物中重要的类别。
2 特性
烷烃具有直链和支链结 构，而环烷烃具有环状 结构。
环烷烃的结构和构，具有稳定 性和不反应性。
由多个环状结构组成，具有药理活性和生 物学功能。
烷烃和环烷烃之间的区别和相似之处
相似之处
都是有机化合物，由碳和氢原子组成。
区别之处
烷烃是直链或支链，环烷烃是环状结构。
烷烃和环烷烃的应用领域
1
烷烃
汽车燃料、热水剂、溶剂、润滑剂等
烷烃和环烷烃ppt课件
烷烃和环烷烃是有机化合物的重要类别，它们在化学和生物学领域中有广泛 应用。
烷烃和环烷烃的定义
烷烃是由碳和氢组成的一类无环脂肪烃化合物，而环烷烃是由碳原子组成的 环状结构。
烷烃的结构和特性
直链烷烃
由一根直链上的碳原子组成，具有高熔点和 沸点。
支链烷烃
含有一个或多个支链，对流动性和燃烧性能 有影响。
3 应用
烷烃和环烷烃在化学和 生物学领域中有广泛的 应用。
烷烃和环烷烃
1
2
3
4
5
6
7 1' 2'
8 3'
9
10
CH3CH2CHCH2CH2CHCH2CH2CH2CH3 CH3 H3C C CH2CH3 CH3
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 3-methyl-6-(1,1-dimethylpropyl)decane or 3-methyl-6-1',1'-dimethylpropyldecane
特点: 1、可以自由旋转； 2、重叠程度大,键比较牢固； 3、电子云分布于两原子之间,不易受 外界环境影响,不易发生化学反应。
§4 构象
围绕σ键旋转所产生的分子的各种立体形象称 为构象（comformation） 一、乙烷的构象
（a）
（b）
乙烷分子的棒球模型 （a）重叠式构象 （b）交叉式构象
(5)
§3结构
一、烷烃的结构
碳为sp3杂化，碳—氢之间以 键相连
(-) C +) +) H
1s轨道
(-) C
+)H
sp3杂化轨道
C-H 键
1.09 Å
H
H C H H
109.5
o
H 109.3o H H C H H C H
1.10 Å
1.54 Å
σ键: 轨道之间头对头重叠形成的键
碳架异构体用正、异、新等词头区分
CH3 CH3 CH2 CH2 CH2 CH3
正戊烷 n-pentane
H3C CH CH2 CH3 CH3
异戊烷 i-pentane
H3C C CH3 CH3
第二章-烷烃与环烷烃
分子式相同，
烷 烃 和 环 烷 烃
6
有 机 化 学
烷烃和环烷烃同分异构体的推导
（逐步缩短碳链）： ①写出最长链；
烷 烃 和 环 烷 烃
②写出少一个碳原子的直链，把一个碳当支链， 找出可能的异构体；
③写出少二个碳原子的直链，把二个碳当两个
支链，或一个支链，找出可能的异构体。
7
有 2.2 烷烃和环烷烃的命名 机 化 学 一、伯、仲、叔和季碳原子 1、伯碳原子
合物，称为同系列。
烷 烃 和 环 烷 烃
4、同系物
同系列中的化合物互称为同系物。
5、系差
同系列中相邻两个化合物在组成上的差别。烷
烃系差为CH2。
5
有 机 化 二、烷烃和环烷烃的构造异构 学 碳架异构：
碳的骨架不同。 构造异构体： 同分异构体： 分子式相同，分子内原子间相互连 分子式相同，结构不同。 接的顺序不同，即分子的构造不同。 是不同的化合物。
异丁基 (CH3)2CHCH2-
i-Bu11
有 机 （3）仲某基: 仲丁基: 化 学
CH3
CH3CH2CH - s-BuCH3 CH3 CH3
（4）叔某基: 叔丁基: (CH3)3C- t-Bu- ; 叔戊基: CH3CH2C
烷 （5）新某基: 新戊基 : CH3—C—CH2— 烃 CH3 和 2 、亚烷基 环 烷 烷烃分子中，去掉两个氢原子后剩余的基团。 烃
烷 ③相同基团合并写出，位置用2，3……阿拉伯数字标出, 取代 烃 和 基数目用二,三……中文数字标出。 环 ④阿拉伯数字与汉字之间必须用短横线分开； 烷 ⑤阿拉伯数字之间必须用逗号分开。 烃
最长碳链，最小定位，同基合并，由简到繁。
22
《有机化学》(第四版)高鸿宾,华南理工大学课件
CH3 CH3 CH2 C CH CH3
CH3 CH3
二甲基乙基异丙基甲烷
(3) 系统命名法
International Union of Pure and Applied Chemistry，缩写作IUPAC
系统命名是由三部分构成：
取代基
的
母体
位次与名称
化合物 的
名称
碳原子的个数
直链烷烃的命名与普通命名法相同。
1
2
3
4 CH2CH2CH3
CH3 CH2 CH2 CH C5H C6H2 C7H2 C8H2 C9 H3
CH CH3
CH3
4-isopropyl-5-propylnonane
(5–丙基–4 –异丙基壬烷)
• 当两个或更多的相同取代基出现时，使用 前缀di-, tri-, tetra-等：
CH3
CH3
98
CH3CH2
CH3 CH2CH3
CH3
CH
7
C6 H2
C5 H2
CH CH
43
C2H2C1H3
(I)
1
2
CH3CH2
CH3 CH2CH3
CH3 C3 H
C4 H2
C5 H2
CH CH
67
C8 H2C9 H3
( II )
(c) 确定化合物的名称 • 将取代基的名称写在母体名称的前面，在
取代基名称的前面加上它的位次号，并用 半个汉字长的横线“–”将两者连接。 • 当含有几个不同的取代基时，按照“次序 规则”，将“优先”的基团列在后面，各取 代基 之间用半个汉字长的横线“–”连接。
上“环”字，称“环某烷”。环上有支链时，支 链作为取代基。
第二章_烷烃和环烷烃
典型烷烃
H H C H H
H H H C C H H H
甲烷 CH4
H H H H C C C H H H H
A: 普通命名法
正戊烷： CH 3 戊烷：
CH 3 CH CH 2 CH 3
CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 CH 3 CH 3 C CH 3 CH 3
CH 3
异戊烷：仅在碳链 戊烷：仅在碳链
一末端有两个甲基而 一末端有两个甲基而 无其他支链的结构 无其他支链的结构
新戊烷：专指五或 戊烷：
六个碳烷烃的异构体 中含有季碳原子 中含有季碳原子
一些烷基的名称与表示(2)
R－H － R－ － 名称
正丁 基 (butyl) 仲丁 基 (sec-butyl) 异丁 基 (iso-butyl) 叔丁 基 (tert-butyl)
缩写
Bu s-Bu i-Bu
CH3CH2CH2CH2 H CH3CH2CH2CH2 CH3CH2CH CH3 CH3CHCH3 CH3 CH3CHCH2 CH3 CH3 CH3 C CH3
原则二 给取代基编号 （1）从主链距离取代基（支 ）从主链距离取代基（ 最近的一端开始 的一端开始， 链）最近的一端开始，用阿 拉伯数字编号。 拉伯数字编号。 目的：使取代基编号依次最小 目的：使取代基编号依次最小
3 编号——依次最小
例：取代庚烷
1 7
CH3
2 6
3 5
4
3 5
6 2
1 7
第2章烷烃和环烷烃
英文名
n-butane isobutane
正丁烷 异丁烷
C4
CH3 CH3CHCH3 CH3(CH2)3CH3 CH3 CH3CHCH2CH3
正戊烷
n-pentane
异戊烷
isopentane
C5
CH3 CH3CCH3 CH3
新戊烷
neopentane
异构词头用词头“正”、“异”和“新”等区分 相应的英文词头为 n- (normal)、iso和neo（注意不加“-”） 缺点：C原子数较少时可以采用，若C数较多、支链较多，则无法命名。
各种原子或取代基按先后次序排列的规则称为顺序规则。
规则1：先比较取代基中与主链直接相连的原子按原 子序数由大到小排列，原子序数大的为优先基团。 若为同位素，则质量数高的顺序在前。
I > Br > Cl > F > O > N > C > D > H
不同原子按原子序数排列
同位素按质量 数由高到低的 顺序排列
【学习要求】
1. 了解C原子和H原子的类型以及烷基的概念。 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。
第一节
一、 烷烃的命名
烃
环状烃
脂环烃 芳香烃
饱和脂环烃（如环烷烃） 不饱和脂环烃（如环烯烃、环炔烃） 含苯芳烃（如萘、蒽、菲） 非苯芳烃
第一节 烷
一 二 三 四 五
烃
烷烃的命名 烷烃的结构 烷烃的物理性质 烷烃的化学性质 烷烃卤代反应的历程
第二章烷烃和环烷烃PPT文档共34页
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 2
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构象
一个已知构型的分子，仅由 于单键的旋转而引起分子中 的原子或基团在空间的特定 排列形式称为构象。
构象异构体
单键旋转时会产生无 数个构象，这些构象 互为构象异构体（或 称旋转异构体）。
１、 乙烷的构象
（1） 两面角
H H 单键旋转时，相邻碳上的其他键
CH2 CH2 CH3 CH2 CH3
CH2 CH2 CH3 CH2 CH3
分子间接触面积大 作用力强
bp：36℃
CH3
分子间接触面积小 作用力弱
CH3
CH3 CH3
CH3
CH3
CH3 CH3
bp：9.5℃
（三） 密度
烷烃的密度均小于1（0.424-0.780）。
（四） 饱和烃的偶极矩
偶极矩均为0。
三、 烷烃的物理性质
外 观： 状态 颜色 气味
物理常数： 沸点（bp) 熔点（mp) 折光率（n) 旋光度[α]λ t 密度（D) 溶解度 偶极矩（μ） 光谱特征
（一）熔点
熔点高低取决于分子间的作用力 和晶格堆积的密集度。
烷烃熔点的特点 （1） 随相对分子质量增大
而增大。 （2） 偶数碳烷烃比奇数碳
1=7 是优势构象（能 量最低的稳定构象称 为优势构象）
旋转角
（２） 正丁烷的构象分布和能量计算
分子总是倾向 于以稳定的构
象形式存在
CH 3
CH 3
H
H
H
H
15 %
CH 3
H
H
H
H
CH 3
70 %
CH 3
H
CH 3
H
H
H
15 %
构象分布
在达到平衡状态时， 各种构象在整个构象 中所占的比例称为构 象分布。
会交叉成一定的角度()，称为两 面角。
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。
（2）乙烷交叉式构象与重叠式构象的表示方法
H
H
HH
HH
H
HH
HHH
H
H
H
H
H
H
HH
H
锯架式
HH
重叠式构象
HH
HH
H
H
H
交叉式构象
H3CH
H3CCH3
H H
4
H H
H3CH
H H
H CH3
2
CH3
H
H6 H
能 量
CH 3
H
H
H
H
CH 3 1
CH 3
CH 3
H
CH 3 CH 3
H
H
H
H 3
H
H
H 5
CH 3
H
H
H
H
7 CH 3
4 2，6 3，5
1=7
全重叠 部分重叠 邻位交叉 对位交叉
2, 4, 6 是不稳定构象，
1, 3, 5, 7 是稳定构象。
250 pm > 240 pm > 229 pm E重叠 > E交叉 E=12.1KJmol-1
当二个氢原子的间距少于240pm（即二个氢原子的半径和）时，氢原 子之间会产生排斥力，从而使分子内能增高，所以重叠式比交叉式 内能高。
（4）乙烷构象势能关系图
能量
非键连相互作用 不直接相连的原子
间的排斥力。
（五）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
正戊烷
bp
36
mp -130
异戊烷 新戊烷
28
9.5
-160
-17
四、烷烃的化学性质
（一）总体特点 （二）烷烃的卤化和自由基反应 （三）烷烃的硝化、磺化、热裂解和催
化裂解 （四）烷烃的氧化和自动氧化
烷烃的熔点升高值 大 （如右图）。 （3）相对分子质量相同的烷 烃，叉链增多，熔点 下降。
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。 （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、叉链多、沸点低。 （叉链多，分子不易接近）
（一）总体特点
4、乙烷衍生物的构象分布
1，2-二氯乙烷（对位交叉70%）
1，2-二溴乙烷（对位交叉84%-91%）
1，2-二苯乙烷（对位交叉>90%)
H O
H
O
H
H
H
H
乙二醇
H Cl
H
O
H
H
H
2-氯乙醇
大多数分子主要以交叉式构象的形式存在； 在乙二醇和2-氯乙醇分子中，由于可以形成分子内氢键， 主要是以邻交叉构象形式存在。
H
H
H
纽曼式
伞式，锯架式与纽曼式的画法也适合于其它有机化合物
（3）乙烷交叉式构象与重叠式构象的能量分析
每个C-H、C-H重 叠的能量约为4 KJ mol-1
C-H 键长 C-C 键长 键角 两面角
两氢相距
110.7 pm 154 pm 109.5o 0o 229 pm
110.7 pm 154 pm 109.5o 60o 250 pm
12.1 KJ 0 KJ
稳定构象 位于势能曲线谷
底的构象
0 60
180
300 360
旋转角
扭转张力
非稳定构象具有恢复成稳
以单键的旋转角度为横坐标，
定构象的力量；
以各种构象的势能为纵坐标。如
转动能垒
果将单键旋转360度，就可以画出 分子由一个稳定的交叉式构
一条构象的势能曲线。由势能曲 象转为一个不稳定的重叠式
线与坐标共同组成的图为构象的 构象所必须的最低能量。
势能关系图。
（25°时转速达1011次/秒）
2、正丁烷的构象
正丁烷的构象比较乙烷要较为复杂一些。
正丁烷的极端典型构象有四种：
全重叠式 邻位交叉 部分重叠式 对位交叉式
（１）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·mol-1
H
H
H 3CH
H
H
H
交叉式
H H
H H
重叠式
ΔE=4+4+5.3=13.3KJ·mol-1
丙烷只有二种极限构象，一种是重叠式构象，另 一种是交叉式构象。二种构象的能差13.3kJ·mol-1。
高级烷烃的碳链呈锯齿形
H H H HH H H
H HH HH
由于分子主要以交叉式构象的形式存在， 所以高级烷烃的碳链呈锯齿形。
能量计算
C-H， C-H 重叠， 4 kJ / mol C-CH3， C-CH3邻交叉，3.8 kJ / mol C-CH3， C-CH3重叠， 22.6 - 8 = 14.6 kJ / mol C-CH3， C-H 重叠， (14.6-4)/2 = 5.3 kJ / mol
3、丙烷的构象
CH 3
第二章
烷烃和环烷烃
exit
σ键的特点
1、电子云可以达到最大程度的重叠，所以比较牢固。 2、σ键旋转时不会破坏电子云的重叠，所以σ键可以
自由旋转。
p—p σ 键
σ键的定义
在化学中，将两个轨道沿着轨道对称轴方向 重叠形成的键叫σ键。
sp3—s σ 键
p—s σ 键
p—p σ 键
二、 烷烃的异构现象