有机化学第四版(胡宏纹)第二章烷烃

２ 其他烷烃的构型
碳原子都是sp3杂化，碳氢键和碳碳键都是σ键。
C—C：sp3—sp3 σ键，C—H：sp3—1sσ键。
在气态和液态时，由于σ 键自由旋转而形成多种曲折形 式；在结晶状态时，烷烃的碳链排列整齐，且呈锯齿状。
2.2 烷烃的命名
一、 普通命名法

根据烷烃中碳原子的数目, 把烷烃称为“某”烷。
CH 2CH 2CH 3
6 7 8
CH3CH2CHCH 2CHCH 2CH2CH3
3 4
1
2
CH3
5
6
7
8
CH2CH 3
3 —— 甲基 —— 5——乙基辛烷（英文：5-Ethyl-3-Methyl-Octane）
取代基的数目用汉字数字表示； 在英文名称中则用di、tri、tetra、penta等表示。
tert-Butyl (t-butyl,t-Bu)
第一步选择主链：
选择最长的连续碳链作为母体结构，称为某烷, 支链作为取代基（即烷基）；如果构造式中较长碳链 不止一条时，则选择带有最多取代基的一条为主链, 命名时将烷基写在母体名称的前面，称为某基某烷。
CH3 CH3CH2CHCHCH3 CH3
2，3-二甲基戊烷
Ethyl (Et)
Propyl (Pr)
Isopropyl (i-Pr) CH3
CH3 CH3
叔丁基
CH3CH2CH2CH2— CH3CHCH2CH3 CH3CHCH2— CH3-C—
丁基 仲丁基 异丁基
Butyl (Bu)
sec-Butyl (s-butyl,s-Bu)
Isobutyl
(i-Bu)
CH3
甲基(Me) methyl
CH3CH2
乙基(Et) ethyl
CH3CH2CH2
丙基(Pr) propyl
CH3CH2CH2CH2
丁基(Bu) butyl
CH3CH CH3
异丙基(i-Pr) isopropyl
CH3CHCH2 CH3
异丁基 (i-Bu) isobutyl
CH3
CH3CH2CH CH3
“异” 某烷, 碳链末端带有三个甲基的叫“新”某烷,例 如:
CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 CH3 CH CH2 CH3 CH3 CH3 CH3 C CH3 CH3
正戊烷(n-pentane)
异戊烷(isopentane)
新戊烷(neopentane)
为区分同分异构体，常用词头来表示，如： 直链烷烃以“ n- ”表示； 异“某”烷以“iso”表示； 新“某”烷以“neo”表示； 在英文名称中，iso和neo是名称中的一部分， 所以后面不必用短线。普通命名法只适用于简单化 合物的命名。
中文名 CH4 甲烷 CH3CH3 乙烷 CH3(CH2) CH3 丙烷 CH3(CH2)2CH 正丁烷
3 3 3 3 3 3 3
构造式
英文名 methane ethane propane n-butane
CH3(CH2)3CH 正戊烷
CH3(CH2)4CH 正己烷 CH3(CH2)5CH 正庚烷
基团的“大小”，应按次序规则确定：
取代基游离价所在的原子，原子序数大的优先；
原子序数相同时，则按同位素的质量数。
CH3
<
HO
CH 3(CH 2)8CH 2
<
HO
H
<
D
游离价所在的原子相同时，则依次比较和该原子相连 的第二个原子； 第二个原子相同时，再比较第三个，依此类推。
CH3
<
CH3CH2
CH3CH2CH2
7 9
8
9
10
18 35 75
构造式的书写方法
构造(Constitution)：分子中原子互相联结的方式和 次序。 构造式 CH3
CH2 CH2
CH3
CH3 CH CH3
CH3
构造简式 CH3CH2CH2CH3 CH3CH CH3
CH3CH(CH3)2
CH3
键线式
碳原子的级
在烷烃的分子中，各异构体中碳原子连接 情况不同。如：
CH3 CH3CHCHCH3 CH3CH2CHCHCH2CH2CH3 CH3
2,3,5-三甲基-4-丙基庚烷 2,3,5-trimethyl-4-propylheptane
第二步给定编号：
如果烷基在母体碳链上可因位置不同 而引起异构现象时，就必须对母体碳链进 行编号，并用数字指明烷基所连的碳原子。 编号时，以离取代基最近的一端为1。
1,3-亚丙基 trimethylene
三价的烷基叫次基，命名中使用的次基限于三个价 在同一个碳原子上的结构。 英文词尾是-ylidyne。
C H
次甲基
methylidyne
C CH3
次乙基 ethylidyne
CH3
甲基
,
CH3CH2
乙基
,
CH3CH2CH2
丙基
CH3CHCH3
异丙基
Methyl (Me)
我们把：
CH3 CH3H H3C C C C CH3 CH3H H
(primary)
与一个碳原子相连的碳称为伯碳原子，以 1 表示； 与两个碳原子相连的碳称为仲碳原子，以 2 表示；
(secondary) 。 。
。
与三个碳原子相连的碳称为叔碳原子，以 3 表示；
(primary)
(quaternary)
碳原子数由一到十依次用天干：甲、乙、丙、
丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示，如： CH3(CH2)3CH3 戊烷； CH3(CH2)6CH3 辛烷 十一个碳原子以上用汉字数字表示 如: CH3(CH2)9CH3 CH3(CH2)14CH3 十一烷; 十六烷

直链烷烃叫“正”某烷, 碳链末端带有两个甲基的叫
编
2, 4, 5 2, 3, 5
号: 第一行 取代基编号为2, 4, 5; 第二行 取代基编号为2, 3, 5； 根据最低系列原则, 用第二行编号。 中文名称：2,3,5-三甲基己烷
英文名称：2,3,5-trimethylhexane
CH3 CH3
CH3CH3 CH3
CH3CCH2CH2CH2CH2C CHCH3
与四个碳原子相连的碳称为季碳原子，以 4 表示；
。
碳、氢原子的分类
CH3
4º 2º
CH3 C CH2 CH CH3 CH3 CH3
3º
1º
伯、仲、叔、季碳原子； 和伯、仲、叔碳原子相连的氢原子称为伯、仲、叔 氢原子； 不同类型的氢原子反应性能是有一定差别的。
2.1.3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ烷烃的结构
H
楔形透视式 分子模型
如果有几种不同的烷基连接在母体链上， 按次序规则从小到大的先后次序来命 名。 CH
2，4-二甲基-3-乙基戊烷
3 CH3CH2CHCHCH3 2 1 CH3 CH 4 CH3 5
3
1.选主链(母体)
CH 2CH3
1 2 3 4 5 6
2.编号
2
3.书写
1 5
CH 2CH3
3 4
CH3CHCH 2CHCH 2CH3
仲丁基(s-Bu) sec-butyl
CH3C CH3
叔丁基(t-Bu) tert-butyl
两价的烷基称为亚基。
CH2
亚甲基 methylidene
CHCH3
亚乙基 ethylidene
C(CH3)2
亚异丙基 isopropylidene
CH2CH2
1,2-亚乙基 dimethylene
CH2CH2CH2
如果有几个不同的支链（或取代基），其列出 顺序按 “顺序规则” 规定，顺序小的支链（或 原子、基团）列在前，顺序大的在后。几种常 见烷基由小到大的排列顺序为： 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。
2 1 CH 2CH3 5
CH3CHCH 2CHCH 2CH3 ≡ 3 4
n-pentane
n-hexane n-heptane
CH3(CH2)6CH 正辛烷
CH3(CH2)7CH 正壬烷 CH3(CH2)8CH 正癸烷
n-octane
n-nonane n-decane
２ 烷基的命名
烷烃分子中去掉一个氢原子剩下的原子团称为烷基。 烷基的英文名是将烷烃的词尾-ane改为-yl。
CH 2CH 2CH 3
1 2 2 1 CH 2CH3 5
CH3CHCH 2CHCH2CH3
CH 2CH 2CH 3
6 7 8
6 7 8
CH3CHCH 2CHCH 2CH3 ≡ 3 4
CH 2CH 2CH 3
6 7 8
CH3CH2CHCH 2CHCH 2CH2CH3
3 4
CH3
5
CH2CH 3
3 —— 甲基 —— 5——乙基辛烷（英文：5-Ethyl-3-Methyl-Octane） 表 示 取 取代基 位次和基 母 体 代 基 的 名 称 之间用短 线连接 名称 位次
2,2,7,7,8 -五甲基壬烷 2,3,3,8,8
×
2,2,7,7,8-pentamethylnonane
第三步正确书写：如果有几个相同的支 链 (或取代基) ，则在支链 (取代基)前 加上二、三、四……中文数字，表明支链 （取代基）的数目；但其位次必须逐个 写出，并且在表示位次的数字之间用逗
号“,” 隔开。(注意：不用圆点)
C C C C C C
C C C C C C
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。
碳原子数 异构体数
4 2
5 3
6 5
每一个sp3轨道都含有1/4的s成份和3/4的p成份。
碳原子的四个sp3杂化轨道的空
间取向是指向正四面体的四个顶
点，每个轨道对称轴之间的夹角 为109º 28'。
甲烷分子的形成
4个C—H键全部为sp3—1sσ键
轨道杂化的结果：
轨道杂化比s轨道或p轨道有更强的方向性，更有利于 成键； 4个sp3轨道与完全等价的； 正四面体的排列方式，使4个键尽可能远离，成键电子 对的互斥最小，分子最稳定。
CH3CH3 CH3C CHCH2CH3 CH3
2,2,3-三甲基戊烷 2,2,3-trimethylpentane
取代基不同时，要把小的写在前面； 在英文名称中则按取代基的第一个字母顺序写出。
CH3CH2CH CH2CHCH2CH3 CH2CH3 CH3
3-甲基-5-乙基庚烷 5-ethyl-3-methylheptane
2 1 CH2 CH3 H3 C CH 3 CH2 4 5 CH CH3 7 8 CH2 CH3 H3 C CH 6 CH2 5 4 CH
CH2
CH2
CH3
CH2 CH2 CH3 6 7 8
CH2 CH2 CH3 3 2 1
3+5=8
4+6=10
1 2 3 4 5 6 6 5 4 3 2 1 CH3CHCH2CHCHCH3 CH3 H3C CH3
•同分异构现象：具有分子式相同而结构
不同的现象。 •同分异构体：分子式相同而结构不同的 化合物则称为同分异构体。
CH3CH2CH2CH3
CH3CHCH3 CH3
如何推同分异构体是本章重点，下 面以6个C为例推导C6H14分子式的同分 异构体，共5种。
C C C C C C
C C C C C C
C C C C C C
<
CH3CH CH3
异丙基的次序优先(“大”)，命名时列在后面。
CH3CHCH3 CH3CH2CH2CHCHCH2CH2CH3 CH2CH2CH3
4-丙基-5-异丙基辛烷
0.109nm
C H H
H
109º 28'
Kekulè模型
Stuart 模型
2px 2py 2pz 2s
激发
2s
2px 2py 2pz
杂化
sp3 sp3 sp3 sp3
基态
激发态
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。
1-4个碳的烷烃是气体，5-16个碳是液体，17个碳以上的烷烃是固体
2.1 烷烃的同系列和异构
2.1.1 烷烃同系列
一 烷烃的同系列
CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 …… 烷烃的通式CnH2n+2 同系列：具有一个通式，结构相似，性质相似的化合 物系列。 同系物：同系列中的各个化合物互称同系物。 系列差：CH2称为同系列的系列差，也称系差。
饱和烷烃的分子式都符合通式CnH2n+2，称为烷烃同系列 饱和链烷烃的通式为：CnH2n+2 。给你一个分子式，你就
可以通过通式来判别是不是饱和链烷烃。
2.1.2 烷烃的异构
•分子中各原子的连接方式和顺序称为构造。 •由于分子中各原子的连接方式和顺序不同
产生的异构称为构造异构 (constitutional isomerism)。