第二章 饱和烃

6
3
H2 C1 C2 H2 H3C
7
8 6
5 4 2 1 3
C C7 H2 H2
CH3
5－甲基螺[2.4]庚烷
1,7-二甲基双环[3.2.2]壬烷
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H3C
CH3
8 5 1 2 6 3 6 5 4 4
8 7 3 1
7
2
8,8－二甲基双环 [3.2.1]辛烷
33页习题2.7 37
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乙烷的球棒模型
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乙烷的比例模型
47
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乙烷的棍棒模型
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正丁烷的球棒模型
正丁烷的比例模型
正十五烷
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2.3.2 环烷烃的结构与稳定性
环烷烃随着环的大小不同，其稳定性不尽 相同。 1 燃烧热： mol 化合物 完全燃烧 生成CO2 + H2O 放出的热量

通过测定分子燃烧热可以确定环烷烃内能的大小
烷烃分子中，每个亚甲基的燃烧热平均 658.6KJ/mol
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表 2.2
名称
环丙烷 环丁烷 环戊烷 环己烷 环庚烷 环辛烷 环壬烷 环癸烷 环十五烷 开链烷烃
51
一些环烷烃的燃烧热
分子燃烧热 /(kJ· -1) mol
-CH2-的 平均燃烧热 / (kJ· -1) mol 与开链烷烃 燃烧热的差 /(kJ· -1) mol
CH3 Ch3CH2CH2CH2CH3 CH3CHCH2CH3 H3C
CH3 CH3 CH3
正戊烷
异戊烷
新戊烷
烷烃的衍生物命名法 (以甲烷为衍生物的母体)
H H3C CH3 H3C CH3
异丁烷
三甲基甲烷
H CH2CH3 H3C CH3
异戊烷 二甲基乙基甲烷
CH3 CH3 CH3
新戊烷
四甲基甲烷
第二章
饱和烃
2.1 烷烃和环烷烃的通式和构造异
构
2.1.1 烷烃和环烷烃的通式 烷烃的通式：CnH2n+2 甲烷 (CH4) 乙烷 (C2H6) 丙烷 (C3H8) CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3
同系列：具有同一个分子结构通式，结构相似，化学性质 也相似，物理性质随着碳原子数的增加而有规律地变化的 化合物系列，叫同系列。同系列中的化合物互称为同系物。
环大小
3 4 5 6 7 8 9 10 15
2091 2744 3320 3951 4637 5310 5981 6636 9885
697 686 664 659 662 664 665 664 660 659
38 27 5 0 3 5 6 5 1
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sp3– 1s σ键
1个C－Ｃσ键 44
6个C－Hσ键
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σ键的特性： • σ键呈圆柱形对称，键能较大，可极化性 小，可沿键轴自由旋转。
• 由于σ键是沿成键轨道方向交盖而成， 在碳链中，C－C－C的键角保持接近 109.5°。对于直链烷烃，其三维形状 是曲折形，而不是直线形。
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H H H H
CH3CHCH2CH3 CH3
C5H10
H H H H
1 2
H H
3
1/3位 上的 氢 碳 甲 基取代 H 2位 上的 氢 被 碳 甲 基取代
CH3CHCH2CH3 CH3 CH3 H3C CH3 CH3
H H H
随着烷烃分子中的碳原子数目的增多，烷烃的构造异构体 数目将急剧增加。 碳原子数 C1C2C3 C4 异构体数 1 2 碳原子数 C9 C10 异构体数 35 75
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4,5-二甲基－3－乙基－5－异丙基辛烷
2.2.4 环烷烃的命名

以碳环为母体，侧链为取代基 母体的名称同直链烷烃，不同在于前加一“环” 取代基的位置用阿拉伯数字表示 编号以取代基的位置最小为原则
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（1）单环环烷烃的命名
CH3
1 5 4 2
5
CH2CH3
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CH3-CH-CH2-CH-CH-CH3 CH3
H3C
CH3
2,3,5-三甲基己烷
(CH3)2-CH-CH2-CH-(CH3) -CH- (CH3)2 CH3 CH3 CH3-CH-CH2-CH-C2H5 CH3CH2 CH2CH3 CH3-CH2-CH-CH-C-CH2-CH2-CH3 CH3CH2 CH-CH3 CH3 3－甲基－5－乙基庚烷 30页习题2.5 24
双环[2.2.2]2,5,7辛三烯
2.3 烷烃和环烷烃的结构
甲烷的结构
用物理方法测得甲烷分 子为一正四面体结构， 碳原子居于正四面体的 中心，和碳原子相连的 四个氢原子，居于四面 体的四个角，四个碳氢 键键长都为0.110nm， 所有H—C—H的键角都 是109．5°
sp3杂化的碳原子
几何构型：四面体
CH3-CH-CH2-CH-CH2-CH2-CH-CH-CH3
9 8 7 6 5 4 3 2 1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
CH3
CH2CH3
H3C CH3
2，3，8－三甲基－6－乙基壬烷
（不是2，7，8 －三甲基－4－乙基壬烷）
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3.命名。
A.用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸 、十一、十 二…表示烷烃中主链碳原子的 数目； B.取代基名称放在主链名称的前面，用连字符（－）连结；取代 基在主链上的位置用阿拉伯数字表示，阿拉伯数字与取代基名称 用连字符连结。 C.如果在一个主链上同时连有多个取代基，按次序规则，优先 基团后列出。如果在主链上有多个相同取代基，可合并书写， 其表示位置的数字应分别用阿拉伯数字表明，合并的取代基 个数用中文数字标明,中文数字放在取代基名称前面。
定义：两个或两个以上的环系各以一个碳原子用单键或
双键直接相连而成的化合物称为集合环烷烃。
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螺环化合物－共用一个碳原子
H2 H2C C C C H2 H2 H2 C C H2
螺[2.4]庚烷
（
）
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螺环化合物的命名

组成环的碳原子总数称为某烷 加上词头“螺” 两个环的碳原子数，按由小到大的次序写 在“螺”和“某烷”之间的方括号里，数 字用圆点分开。
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烷烃的习惯命名法
1.用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸 、十一、十 二…表示烷烃中碳原子的 数目；
2.直链烷烃冠以“正”字；
3.端头为（CH3)2CH ,其余部分为直链的 烷烃，为异烷烃；
3.端头为（CH3)3C 17
,其余部分为直链的 烷烃，为新烷烃.
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烷(烯，炔)烃去掉一个氢原子后所剩余的部分，称为某基。
甲基、乙基、丙基、丁基、苯基、芳基等可分别用英文缩写式Me， Et，Pr，Bu，Ph，Ar表示。“正”用"n-'表示；“仲”用"s-”表示； “异”用“i-”表示；“叔”用“t—”表示。 15
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烷基的系统命名法

简单的烷基通常用普通的命名法来命名。 比较复杂的烷基采用系统命名法命名。
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H
C H H
H
甲烷的结构
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甲烷的球棍模型
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甲烷的比例模型
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乙烷的结构
C2H6 CH3CH3
每个碳原子为正四面体结构 C—H 键长 = 110 pm C—C 键长 = 153 pm
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sp3– sp3 σ键
或
CH3 H CH3
顺－1，4－二甲基环己烷
反－1，4－二甲基环己烷
33页习题2.7
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集合环烷烃
2 3
环戊基环己烷 1,1’- 联环丙基（烷） 1,1’-Bicyclopropyl 1,1’-Bicyclopropane
1
1'
2' 3'
cyclopentylcyclohexane
CH3
3
3 4 2 1 6
CH3
1，2－二甲基环戊烷 31页习题2.6 26
1－甲基－3－乙基环己烷
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顺反异构
当环上有两个碳原子各连有不同的原子和基团， 相同基团位于环平面同侧的为顺式，在环两边 的为反式。
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CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
H
CH3
H
或
H H H H H
环烷烃的通式

CnH2n
3
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同分异构现象：分子式相同而结构相异，因而其 性质也各异的不同化合物，称为同分异构体。 构造异构
碳架异构 官能团位置异构 官能团异构
构性异构
顺反异构 旋光异构
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2.1.2 烷烃和环烷烃的构造异构
异构的生成(C4H10)
1/3位 上的 氢 碳 H H H H
叔丁基
常见烷 基 的 命 名(R
甲基 丙基 丁基 叔丁基 CH3— CH3CH2CH2 — CH3CH2CH2 CH2— (CH3)3C-methyl n—propyl n—butyl t-butyl 乙基 异丙基 异丁基 仲丁基
)
CH3CH2— (CH3)2CH-( CH3)2CHCH2 一 CH3CH2(CH3) CH— ethyl i-propyl i-butyl s-butyl
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螺环和桥环化合物的编号规则




螺环: 从连接在螺原子上的一个碳原子开始,先编 较小的环,然后经过螺原子再编第二个环. 桥环: 从一个桥头碳开始,先编最长的桥至第二个 桥头,再编较长的桥,依次编号. 取代基的位置号码之和较小为原则。
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35
9
H2 H 4 H3C 5 C C
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例子
H2 H2C C C C H2 H2 H2 C C H2 CH2 即
螺[3.4]辛烷
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桥环化合物—共用两个及以上碳原子
桥头碳
H2C
H C
H2 C
CH2 H2C CH2 C H 双环[2.2.1]庚烷
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双环化合物的命名

组成环的碳原子总数称为某烷 加上词头“双环” 各“桥”的碳原子数，按由大到小的次序 写在“双环”和“某烷”之间的方括号里， 数字用圆点分开。
3.CH3CH(CH2)n CH3
型的基团为异烷基；
4.去掉一个叔氢原子所得的基团为叔烷基；
13
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CH3CH2CH2CH2 正丁基 CH3CHCH2CH2 CH3 CH3CH2CHCH3 仲丁基 CH3C CH3 CH3C CH3 14
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异戊基
CH2CH3
叔戊基
CH3
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碳原子的分类
1° 1°
H H
1°
H
2
°
CH3 CH3 H
3° 4
°
2
°
1°
CH3
H
H
H
伯(1°) 仲 (2°)
1° 叔 (3°) 季 (4°)
CH3 H
2.2.2 烷基和环烷基
烷基命名规则
1.去掉直链烷烃末端氢原子所得的基团为正烷基； 2.去掉直链烷烃中一个仲氢原子所得的基团为仲烷基；
C5
C6
3
5
C11
C12
159
355
C7
C8
8
9
18
C13
C14
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366319
4111846763
来自百度文库
脂环烃的定义和命名
H2C CH2 C H2
环丙烷
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可简写为
含四个碳原子的环烷烃
H2 H2C C C CH2 H2
即
CH3
10
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写出分子式C5H10的环烷烃的异构体构造式。 （提示；包括五环、四环和三环。）
取代基的次序规则
与主链相连的相对原子质量(原子序数)越大，顺序越优先；如果与 主链相连的第一个相对原子质量相同，则采用外推法逐个进行比较； 在命名中优先基团后列出。 一CH3，一CH2CH3 ,一CH2CH2CH3， 一CH2(CH2)2CH3 ,—CH2(CH2)3CH3，—CH2(CH2)4CH3， —CH2CH2CH(CH3)2，一CH2C(CH3)2，一CH2C6H5， 一CH(CH3)2 20
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系统命名法
1.选主链；
选择最长的 碳链为主链，当具有相同长度的 碳链可作为主 链时，应选择支链最多的碳链；
3 4 CH3-CH2-CH-CH-CH2-CH3 2 5 CHCH3 CH3CH 6 1 CH3 H3C
2，5－二甲基－3，4－二乙基己烷
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2.编号； 从离取代基最近一端开始对主链碳原子进行编号，当主长 度和支链数目相同时，应遵循最低系列原则，即逐个比较 两种编号法中表示取代基位置的字，最先遇到取代基位置 较小者，定为最低系列。
1 2 3
H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H
甲 基取代 H 2位 上的 氢 被 碳 甲 基取代
H H H
异构的生成(C5H10)
1/4位碳上的 氢 H H H H H
1 2 3 4
甲 基取代 H 2/3位碳上的 氢 甲 基取代
CH3CH2CH2CH2CH2CH3