第二章 烷烃和环烷烃 自由基取代反应

（四）环烷烃的系统命名 1、单环烷烃的系统命名 、 根据成环碳原子总数，称为“ 根据成环碳原子总数，称为“环（cyclo）某烷”；环上 ）某烷” 有取代基时，使取代基的位次尽量小。 有取代基时，使取代基的位次尽量小。
4 5 6 3 2 1
CH3CH2
1-甲基-3-乙基环己烷 甲基-
CH3
1-甲基 乙基 异丙基环己烷 甲基-2-乙基 甲基 乙基-5-异丙基环己烷
第二章 烷烃和环烷烃 自由基取代反应
）：仅由碳和氢两种元素组成的化合物 烃（hydrocarbon）：仅由碳和氢两种元素组成的化合物 ）：
分类、 第一节 分类、构造异构和碳原子的级
碳原子之间以单键相连，碳的其余的价键都与氢原子相连。 碳原子之间以单键相连，碳的其余的价键都与氢原子相连。 一、分类 1烷烃：具链状骨架的烷烃称为链烷烃简称烷烃，分子通式 烷烃：具链状骨架的烷烃称为链烷烃简称烷烃， 烷烃 CnH2n+2 烷烃 直链烷烃 支链烷烃 2.环烷烃：是指碳原子以单键连接成环，性质与开链烃相似， 环烷烃：是指碳原子以单键连接成环，性质与开链烃相似， 环烷烃 通式： 属脂环化合物,通式 属脂环化合物 通式： CnH2n
编号:从小环与螺原子相连的碳原子开始， 编号 从小环与螺原子相连的碳原子开始，沿小环经螺原 从小环与螺原子相连的碳原子开始 子到大环，并使取代基的位次尽可能小。 子到大环，并使取代基的位次尽可能小。
3、桥环烷烃 、 的系统命名
编号：从桥头碳开始，绕最长的桥到另一个桥头，再绕次长 编号：从桥头碳开始，绕最长的桥到另一个桥头， 桥回来，最后再编最短的桥。 桥回来，最后再编最短的桥。可能的情况下给取代基以尽可 能小的编号
CH3 CH3 CH3
CH3CH2CH2CH2CH2CH3 CH3CHCH2CH2CH3 CH3CCH2CH3
正己烷 n-hexane
异己烷 isohexane
新己烷 neohexane
二、系统命名法(IUPAC) 系统命名法 （一） 直链烷烃 命名规则与普通命名相同 （二） 支链烷烃命名 1.烃基的命名 烃基的命名 烷基：从烷烃分子中去掉一个H原子后剩下的基团。 烷基：从烷烃分子中去掉一个H原子后剩下的基团。 CH3CH3CH2CH3CH2CH2(CH3)2CH甲基 乙基 丙基 异丙基 Me Et n-Pr i-Pr
H
H
H H
H H
H H
H H
H
H CH3
H CH3
H
全重叠式
邻位交叉式
部分重叠式
对位交叉式
稳定性：对位交叉式 稳定性：对位交叉式> 邻位交叉式 > 部分重叠式 >全重叠式 全重叠式 对位交叉占68%， 邻位交叉占 ， 邻位交叉占32%，其余含量极少。 对位交叉占 ，其余含量极少。
丁烷构象的能量变化图
C
编号: 近取代基端开始编号, 并遵守“最低系列编号规则” (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。 取代基距链两端位号相同时, 编号从次序小的基团端开始。
CH3 CH3 CH CH CH2 CH3 CH CH3 CH3
CH2CH3 CH3 CH(CH3)2
(CH3)2CHCHCH(CH3)2
2,4-二甲基 环戊基戊烷 二甲基-3-环戊基戊烷 二甲基
2、螺环烷烃的系统命名 、 根据成环碳原子总数称“ 某烷” 根据成环碳原子总数称“螺[n.m] 某烷”
螺[4.5]癸烷 癸烷
5-甲基螺 甲基螺[3.4]辛烷 甲基螺 辛烷
2,8,8-三甲基二环 三甲基二环[3.2.1]辛烷 三甲基二环 辛烷
1 7 8 5
2
3
三环[3.2.1.02,4]辛烷 三环 辛烷 非主要桥头之间的桥上原子数码 右上方须注明桥头原子的编号。 右上方须注明桥头原子的编号。 2-甲基二环 甲基二环[2.2.1]-2-庚烯 甲基二环 庚烯
4
4、练习：命名下列化合物 、练习：
椅式(chair form)构象
竖键（ 竖键（axial） ） 直立键 a 横键（ 横键（equitorial） ） 平伏键 e
C
5 4 3 2 6
H
H 1 H
H H 5 6 H H
P′ P
1
H 2 H H 3
H 4 H
椅式构象的画法
6 2
5
4
1
1
3
2
183 pm(两个氢原子半径 两个氢原子半径250pm) 两个氢原子半径
二、构造异构（constitutional isomerism） 构造异构（ ） 同分异构现象(isomerism)： ： 同分异构现象 是指分子式相同，而结构不同的现象。 是指分子式相同，而结构不同的现象。 构造异构体：具有相同分子式, 构造异构体：具有相同分子式, 分子中原子或基团因连接 顺序不同而产生的异构体。 顺序不同而产生的异构体。 由碳架不同引起的异构， 碳架异构。 属构造异构) 由碳架不同引起的异构，称碳架异构。(属构造异构) 例如： 例如：链状烷烃
2 1
CH3 CH2 CH CH2 C CH3 CH3
9 8
CH3
一级碳原子， 伯碳(一级碳原子，primary carbon, 1°)：与1个碳原子相连 一级碳原子 ° 个碳原子相连 二级碳原子， 仲碳(二级碳原子，secondary carbon, 2°) ：与2个碳原子相连 二级碳原子 ° 个碳原子相连 三级碳原子， 叔碳(三级碳原子，tetiary carbon, 3°) ：与3个碳原子相连 三级碳原子 ° 个碳原子相连 四级碳原子， 季碳(四级碳原子，quaternary carbon, 4°) ：与4个碳原子相连 四级碳原子 ° 个碳原子相连
CH3 CH CH 2 3 CH3-CH-CH-CH2-CH-CH3 CH3
2-甲基 乙基己烷 甲基-4-乙基己烷 甲基 [注意] 注意]
2,5-二甲基 乙基己烷 二甲基-3-乙基己烷 二甲基
...表示 表示； 1）相同取代基数目用汉文数字二、三 ...表示； 相同取代基数目用汉文数字二、 2）取代基位号用阿拉伯数字表示； 取代基位号用阿拉伯数字表示； 3）阿拉伯数字与汉字之间必须用短横线分开； 阿拉伯数字与汉字之间必须用短横线分开； 4）阿拉伯数字之间必须用逗号分开。 阿拉伯数字之间必须用逗号分开。
2 4
9o44’
N=3
偏转角度
24o44’
5
44’
6
-5o16’
7
-9o33’
这种由于键角偏离正常键角而引起的张力叫角张力
（二）环丙烷的结构 由于角张力作用， 由于角张力作用，使得环丙烷和环丁烷分子稳 定性下降， 定性下降，容易发生加成反应使环打开
C C C
键角60℃ 键角60℃ 轨道夹角105. 轨道夹角105. 5℃ 不等性sp 杂化:形成C 不等性sp3杂化:形成C-C键sp3杂化轨 道具有较多p成分。 道具有较多p成分。
取代基位号 取代基位号
பைடு நூலகம்
2， ，5 ，3， 2， ，5 ，4，
C-C-C
C-C-C
11
C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
顺序： -C-C-C < -C-C C
主要烷基的优先次序是： 主要烷基的优先次序是： 叔丁基>异丙基 异丁基 丁基>丙基 乙基>甲基 叔丁基 异丙基>异丁基 丁基 丙基 乙基 甲基 异丙基 异丁基>丁基 丙基>乙基 甲基。 3、书写取代基的规则 、 将取代基名称及位次根据次序规则， 将取代基名称及位次根据次序规则，先小后大写在母体名 称前面，相同取代基要合并。 称前面，相同取代基要合并。
CH3CH2CH2CH2CH3CH2CHCH3
CH3CHCH2 CH3
正丁基 仲丁基
n-Bu
s-Bu
异丁基
i-Bu
CH3 CH3C CH3
叔丁基
t-Bu
(1)选主链：选最长碳链作主链, 称某烷.若等长选支多。 (1)选主链：选最长碳链作主链, 称某烷.若等长选支多。 选主链 CC CH3CH2CHCH3 1 C-C-C-C-C-C-C 2 3 CH2CH3 C-C-C 主链
三、环丙烷、环丁烷和环戊烷的构象 环丙烷、
H H H H H H
H C H
H H 全重叠式 H H
H H
HH 蝶式构象
H H H H
2 1 5
3 4
H
不完全重叠 扭转张力低 H H 2 H 5 HH H 1
3 4
H
信封式构象
H H 不完全重叠 扭转张力低
四、环己烷的构象
6 2
5
4
1
3
船式(boat form)构象
第二节 命名 一、普通命名法（适用于简单化合物） 普通命名法（适用于简单化合物） 1-10个碳的烷烃, 用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、 10个碳的烷烃, 用甲、 个碳的烷烃 辛、壬、癸来命名； 癸来命名； 10个碳以上, 用数字十一、十二等表示。 10个碳以上, 用数字十一、十二等表示。 个碳以上 碳架异构体用正、异、新等词头区分。 碳架异构体用正、 新等词头区分。 用正
环丙烷分子轨道图
构象（ 第四节 构象（conformation） ） 由单键的自由旋转而引起的分子中各原子或基团在空间的排布 形象称为构象。 形象称为构象。 重 叠 一、乙烷的构象 式
H H H H H H H H H H H
交 叉 式
锯架式
H
H H
H H H H
纽曼（ 纽曼（Newman） ） 投影式
小环 单环烷烃 普通环 中环 大环 螺环烃 多环烷烃 注意： 注意： 桥环烃
3-4个C 5-7个C 8-11个C 11个 11个C以上 11个
环烷烃
螺环烷烃： 螺环烷烃：两个碳环共用一个碳原子的化合物 螺原子：两环共用的碳原子。 螺原子：两环共用的碳原子。 桥环烷烃：是环与环共用两个或两个以上碳原子的化合物， 桥环烷烃：是环与环共用两个或两个以上碳原子的化合物，其 中桥碳链的交汇点原子称为桥原子。 中桥碳链的交汇点原子称为桥原子。 桥原子
二、小环烷烃的结构 （一）张力学说的内容
当碳原子的键角偏离109°28′时，便会产生一种恢复正常键 ° 时 当碳原子的键角偏离 角的力量。这种力就称为张力。键角偏离正常键角越多， 角的力量。这种力就称为张力。键角偏离正常键角越多，张 力就越大。 力就越大。 109°28′-内角 ° 内角
偏转角度= 偏转角度=
5 3
CH3 2
1
CH3CHCH2CHCHCH3 CH3 CH3
CH2CH2HC3
2，3，5-三甲基己烷 ， ， 三甲基己烷
CH3CH2CH2CHCHCH2CH2CH2CH3 CHCH3 CH3
5-丙基-4-异丙基壬烷 丙基-
（三）练习：命名下列化合物 练习：
CH3CH2CHCH2CHCH3 CH3CH2 CH3
2,7,7-三甲基二环 三甲基二环[2.2.1]庚烷 三甲基二环 庚烷
1,5-二甲基螺 二甲基螺[3.5]壬烷 二甲基螺 壬烷
2,8-二甲基 乙基二环 二甲基-1-乙基二环 二甲基 乙基二环[3.2.1]辛烷 辛烷
第三节 结构 一、烷烃的结构
H H H C H
109 28'
o
110pm
比例模型（斯陶特模型） 球棍模型 比例模型（斯陶特模型）
跨环张力 扭转张力
H 1 H 4 2 3 HH 5 6 HH
H H
H H
6
扭船式
1
.
2
.
3 5
4
半椅式
kJ/mol kJ/mol 28.9 23.5 环己烷构象之间的势能关系
46
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） 、取向力（偶极 偶极作用力 偶极作用力） 极性大的分子，偶极-偶极作用力大，熔、沸点高，水 极性大的分子，偶极 偶极作用力大， 沸点高， 偶极作用力大 溶性增强 2、诱导力 、 3、色散力 、 极化率越大，分子的接触面积越大，色散力越大。溶 极化率越大，分子的接触面积越大，色散力越大。 越大 沸点越高。 沸点越高。
CH3CH2CH2CH3
正丁烷
CH3CHCH3 CH3
异丁烷
单环烷烃与单烯烃为构造异构体，例如： 单环烷烃与单烯烃为构造异构体，例如：
CH3
环丁烷
甲基环丙烷
CH3 CH3C=CH2
2-甲基丙烯
CH3CH=CHCH3
2-丁烯
三、饱和碳原子的级（类型） 饱和碳原子的级（类型）
7 6 5 4 3
CH3
H
H H
HH
H
乙烷构象能量变化图 扭转张力：由于构象是重叠式而引起的张力。 扭转张力：由于构象是重叠式而引起的张力。
二、丁烷的构象
CH3 H H3C H H H
H H
CH3 H C 3 HCH3 H
CH3 H CH3 H
CH3 H H H H
H H
CH3 H H CH3
CH3
CH3
H C CH 3 3