链烷烃-----环烷烃

CH3
CH3
H
CH3 CH3
H
H
H
H
3
H
H
H 5
CH3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
H
H
H
H
7 CH3
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。
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
3. 丙烷的构象
CH3
H
H
H3CH
H
H
H
一长链侧链位次为2,4,5; 而另一长链侧链位次 为2,4,6, 小的优先。
2 编 号：黑色编号侧链位次2,4,5;蓝色编号侧链位次3,4,6。按最底系列原
则选黑 色编号。
3命名：中文命名: 2,5-二甲基-4-异丁基庚烷; 或 2,5-二甲基-4-(2-甲丙基)庚烷
英文命名: 4-isobutyl-2,5-dimethylheptane;或
第二章 链烷烃 环烷烃
exit
本章提纲 第一部分 链烷烃 第二部分 环烷烃
第一部分 链烷烃提纲
第一节 链烷烃的结构特征 第二节 链烷烃的命名 第三节 链烷烃的异构现象 第四节 链烷烃的物理性质 第五节 链烷烃的化学性质 第六节 链烷烃的制备
第一节 链烷烃的结构特征
• 烷烃分子中的碳都是sp3杂化。 • 甲烷具有正四面体的结构特征。 • 当烷烃中的碳原子数大于3的时候， 碳链就形成锯齿形状。 • 烷烃中的碳氢键和碳碳键都是σ键。
单键旋转时，相邻碳上的其他键 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
HH
H
H
HH
重叠式构象
HH
HH
H
HH
HH
HH
H
H
H
HH
HH
H
H
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
OH
H Cl
H
O
H
H
H
H
H
H
乙二醇
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。
第四节 烷烃的物理性质
均为4,5。侧链的碳原子数均为3,7。
黑字长链4位无侧分支，5位有侧分支。绿字长链4,5位
侧链均有侧 分支。侧分支少优先。
2 编 号：黑字编号，取代基位置4,5。蓝字编号取代基位置7,8。取黑字编号。
3 命 名： 中文命名 4-丙基-5-(1-异丙基丁基)十一烷
英文命名 5-(1-isopropylbutyl)-4-propylundecane
第三节 链烷烃的异构现象
一 碳架异构体 二 构象异构体 三 旋光异构体
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
H H
(1) 两面角
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。
4. 乙烷衍生物的构象分布
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 12.1 KJ
0 KJ 0 60
180
转动能垒 分子由一个稳定的交叉式构 象转为一个不稳定的重叠式 构象所必须的最低能量。 （25°时转速达1011次/秒）
2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
H3CCH3
H3CH
H
H
H
4
H
H3CH
H H
H CH3
2
CH3 H
6
H H
能 量
CH3
H
H
H
H
CH3 1
CH3 CH3
1 确定主链： 有两根等长的最长链。侧链数均为5。侧链的位次均为3，5，7，9，11。
侧链的碳原子数由小到大依次为：1，1，1，2，8 多的优先
1，1，1，1，9
2编
号：第二行编号和第一行编号取代基位次等同(均为3,5,7,9,11)，此时用最底
系列原则无法确定选那一种编号，则用下面方法确定编号。中文，让顺
CH3
CH3
CH3 C CH2 CH CH3
CH3
异辛烷
异辛烷中的异不符合命名的规定，是一个特例。
3. 衍生物命名法 CH3
CH3CH C CH2CH2CH3 CH3 CH3
二甲基，正丙基，异丙基甲烷
4 俗名（通常根据来源命名） 甲烷又称沼气
以甲烷为母体, 其它部分都作为 取代基来命名. (一般总是选连有 烷基最多的碳原 子作为甲烷的碳 原子)
外 观： 状态， 颜色， 气味
物理常数： 沸点（b.p.)
熔点（m.p.)
折光率(n) 密度（D）
旋光度[α]λ t 溶解度
2. 习惯命名法（也称普通命名法）
CH3CH2CH2CH3（正丁烷） CH3CH2CH2CH2CH3 （正戊烷）
CH3
CHC H3 CH3
CH3
（异丁烷） CH3
CHCH2CH3 （异戊烷）
CH3
（ 新
CH3 C CH2 H 戊
烷
CH3
）
习惯命名法命名直链烷烃 时，与系统命名法相同。
习惯命名法命名有支链的 烷烃时，一般只适合于简 单的烷烃。
3 命 名： 中文名称： 2,3,5-三甲基-4-丙基辛烷
英文名称： 2,3,5-trimethyl-4-n-propyloctane
123
4
5
6
7
实
765
4
3
2
1
例
CH3CH2CH CH CH2 CH CH3
三
CH3 5CH2
CH3
6CH CH3
7CH3
1 确定主链：有两根等长的主链，侧链数均为三个。
(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。
(2) 支链烷烃的命名 *1 碳原子的级
CH3
CH3
1oH 2oH 3oH
H3C C CH2 CH CH3 1oC 2oC 3oC 4oC
英文名称：2,3,5-trimethylhexane
123 4
5
6
78
实
876 5
4
3
21
CH3CH2CH2CH CH CH CHCH3
例 二
CH3 6 CH2 7 CH2
CH3 CH3
8 CH3
1 确定主链： 有两个等长的最长链。
比侧链数: 一长链有四个侧链，另一长链有二个 侧链，多的优先。
2 编 号： 第二行取代基编号2,3,4,5; 第一行取代基编号 4,5,6,7。根据最低系列原则, 选第二行编号
CH3
实
CH2
例
11 10 12
9 3
CH2 48
76 5 56 7
4 8
3 21 9 10 11
五
CH3CH2CH2CH
CHCH 56
2CH2CH2CH2CH2CH3 7 8 9 10 11
CH3CH2CH2CHCHCH 3 1 2 3 4 CH3
1 确定主链：有两根等长的长链。两根长链均有两个侧链。侧链位次
R, S; D, L; Z, E; 顺,反
取代基位置号 + 个数 + 名称 官能团位置号 (有多个取代基时，中文按顺 +名称 序规则确定次序，小的在前。 (没有官能团时 英文按英文字母顺序排列) 不涉及位置号)
iso, neo 参加比较
i（异）, n-（正）, sec（二级）, tert（三级）, cis（顺）, trans（反）, di（二个）, tri（三个）, tetra（四个）不 参加比较 。
300 360
旋转角
以单键的旋转角度为横坐标， 以各种构象的势能为纵坐标。如 果将单键旋转360度，就可以画出 一条构象的势能曲线。由势能曲 线与坐标共同组成的图为构象的 势能关系图。
非键连相互作用 不直接相连的原子
间的排斥力。
稳定构象 位于势能曲线谷
底的构象
扭转张力 非稳定构象具有恢复成稳
定构象的力量；
CH3
(伯) (仲) (叔) (季)
与一个碳原子相连的碳为一级碳原子； 与二个碳原子相连的碳为二级碳原子； 与三个碳原子相连的碳为三级碳原子； 与四个碳原子相连的碳为四级碳原子。
*2 烷基的命名:
CH3
甲基
CH3CH2
乙基
CH3CH2CH2
正丙基
H3C
H3C
异丙基
CH3CH2CH2CH2
正丁基 (n)
若多原子基团的第一个连接原子相 同，则比较与它相连的其它原子，先 比较原子序数最大的原子，再比较第
CH2CH 2
CH3 二大的，依次类推。若第二层次的原
CH2Cl
子仍相同，则沿取代链依次相比，直 至比出大小为至。
Cl H
H H
CH
CH
OH
H
H
CH H
CC H
CC H
C HH H
C HH H
H
H
H
1
2
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。
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。 *2σ键旋转时不会破坏电子云的重叠，所以σ键可以自由旋转。
第二节 链烷烃的命名
1. 系统命名法： IUPAC CCS (China Chemical Society) CA
序规则中顺序较小的基团位次尽可能小，所以，取第二行字编号。英
文，按英文字母顺序，让字母排在前面的基团位次尽可能小，所以取
第一行编号。
3 命 名：中文 3,5,9-三甲基-11-乙基-7-(2,4-二甲基己基)十三烷
英文 7-(2,4-dimethylhexyl)-3-ethyl-5,9,11-trimethyltridecane
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 > 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
4 H
HOCH2 1
第二条规则
3 CH2CH
CH3 CH3
2,5-dimethyl-4-(2-methylpropyl)heptane
实
CH3 CH3
CH3 CH2CH3
13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
例
C1H3C2 H2C3HC4 H2C5 HC6H 27CHC8H2C9H1C0H2C11HC12H 21C3H3
四
C8H2C9H1C0H2C11HC12H2C13H3
CH3CH2CH CH3
二级丁基 （sec or s）
H3C CH CH2
H3C
异丁基 （iso）
CH3 CH3CH2C
CH3
三级戊基 （Tert or t ）
H3C
CH3 C CH3
三级丁基
H3C
CH3 C CH2 CH3
新戊基 （neo）
*3 顺序规则 各种原子或取代基按先后次序排列的规则称为顺序规则。
3
4
第三条规则
含不饱和键时排列顺序大小的规则：连有双键或叁 键的原子可以认为连有两个或三个相同的原子。
C CH >
CC
CH C
C CC H
CC C
H
CH CH2 >
C H
CH C
C CH H
H
CH(CH3)2
H H
CH H
C CH H
H
*4 有机化合物系统命名的基本格式
构型 + 取代基 + 母体
实
1 2 3 4 5 6 2, 4, 5
例 一
6 54 321 CH3CHCH2CHCHCH3
CH3 H3C CH3
2, 3, 5
1 确定主链: 最长链为主链。 2 编 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;
3. 命
根据最低系列原则, 用第二行编号。 名: 中文名称：2,3,5-三甲基己烷
交叉式构象
HH
H
HH
H
H
H
H
伞式
锯架式
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 109.3o 0o 229 pm
110.7 pm 154 pm 109.3o 60o 250 pm
*5 命名步骤
（A） 确定主链： 链的长短（长的优先），侧链数目（多的优先),
侧链位次大小（小的优先），各侧链碳原子数（多 的优先），侧分支的多少（少的优先）。
（B） 编号：按最低系列原则编号。 最低系列原则：使取代基的位置号码尽可能小。
若有多个取代基，逐个比较，直至比出高底为止。
（C） 按名称基本格式写出全名。