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第二章 饱和烃：烷烃与环烷烃. 2.1 烷烃和环烷烃的通式和构造异构 2.2 烷烃和环烷烃的命名 2.3 烷烃和环烷烃的结构 2.4 烷烃和环烷烃的构象 2.5 烷烃和环烷烃的物理性质 2.6 烷烃和环烷烃的化学性质. 开链烃： 烷烃、烯烃、炔烃、烯炔、二烯烃等. 脂肪烃. 烃. 脂环烃： 环烷烃、环烯烃、环炔烃等. 芳香烃. 饱和烃： 烷烃、环烷烃. 脂肪烃. 不饱和烃： 烯烃、炔烃、烯炔、二烯烃、环烯烃、环炔烃等. 烃. 芳香烃. 烃 (Hydrocarbons) ： 只含有 C 、 H 两种元素的化合物.
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第二章 饱和烃：烷烃与环烷烃 2.1 烷烃和环烷烃的通式和构造异构 2.2 烷烃和环烷烃的命名 2.3 烷烃和环烷烃的结构 2.4 烷烃和环烷烃的构象 2.5 烷烃和环烷烃的物理性质 2.6 烷烃和环烷烃的化学性质
开链烃：烷烃、烯烃、炔烃、烯炔、二烯烃等 脂肪烃 烃 脂环烃：环烷烃、环烯烃、环炔烃等 芳香烃 饱和烃：烷烃、环烷烃 脂肪烃 不饱和烃：烯烃、炔烃、烯炔、二烯烃、环烯烃、环炔烃等 烃 芳香烃 烃(Hydrocarbons)： 只含有C、H 两种元素的化合物
2.1 烷烃和环烷烃的通式和构造异构 • 烷烃的通式 ： CnH2n+2 • 环烷烃的通式： CnH2n • 烷烃构造异构：正丁烷与异丁烷 烷烃构造异构体的数目
脂环烃的构造异构现象比开链烃复杂，如环烷烃C5H10的构造异构体有：脂环烃的构造异构现象比开链烃复杂，如环烷烃C5H10的构造异构体有： 环戊烷 甲基环丁烷 乙基环丙烷 1,2-二甲基环丙烷 1,1-二甲基环丙烷
2.2 烷烃和环烷烃的命名 2.2.1 伯、仲、叔、季碳原子 伯、仲、叔氢原子
2.2.2 烷基与环烷基 • 烷基 :
环烷基 环丙基 环丁基 1 3 2 3-甲基环戊基 3-甲基环己基
C H 3 新戊烷 C C H C H 3 3 C H 3 2.2.3 烷烃的命名 • 普通命名法 • 分别用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示碳原子数在10个以下的碳的数目；C原子数大于10的碳的用十一、十二等数字表示。 • 用“正”、“异”、“新”分别表示直链及其构造异构体。
衍生命名法 以甲烷为母体 二甲基乙基甲烷 二甲基二乙基甲烷
系统命名法 (A)最长碳链为主链；当有多条长碳链时，选取包含支链最多者为主链
(B) 编号原则 最低系列原则 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2，7，8— 3，4，9—
不同基团的编号顺序 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8
1 2 3 4 5 6 7 8 9 5-丙基-4-异丙基壬烷 (C) 命名 • 依次写出取代基的位次和名称以及主链名称。 • 按“次序规则”将 “较优”取代基后列出 。 • 相同取代基合并表示。 2,5-二甲基-4-异丁基庚烷
(D) 支链的命名 1 2 3 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 2-甲基-5-(1,1-二甲基丙基)癸烷 2-甲基-5-1’,1’-二甲基丙基癸烷
6 5 1 4 3 2 2.2.4 环烷烃的命名 乙基环丙烷 1,1-二甲基环丙烷 1-甲基-3-乙基环己烷 3-(3-甲基环戊基)己烷 4-甲基-1-乙基-2-异丙基 环己烷
2.2.5 二环烷烃的命名 • 联环烃 联二环己烷 • 螺环烃(螺烃) 螺[4.4]壬烷 二环[4.4.0]癸烷 (十氢化萘) • 桥环烃(桥烃) 二环[2.2.1]庚烷 (降冰片烷)
桥环烷烃 • 桥环烷烃命名时，按成环碳原子数称为“二环”或“双环”“某烷”； • 将各桥碳原子数由大到小用数字表示，用下角圆点分开放在方括号中，将括号放在“二环”和“某烷”中间； • 编号从一个桥头开始，沿最长桥到另一桥头，再沿次长桥回到起始碳，最后是最短桥； • 将环上取代基位次和名称放在“二环”之前。
1 6 2 7 5 3 4 7,7-二甲基二环[2.2.1]庚烷 8-甲基二环[3.2.1]辛烷 3,7,7-三甲基二环[4.1.0]庚烷
螺环烷烃 • 二环螺环烃命名时以“螺”为词头, 称“螺”“某烷”； • 将各环除螺原子以外的碳原子数由小环到大环用数字表示，用圆点分开放在方括号中，括号放在“螺”和“某烷”中间； • 编号从较小环与螺原子相邻的碳开始，沿小环经螺原子到较大的环； • 支链命名与桥环烷烃相同。
螺[2.4]庚烷 螺[5.5]十一烷 5-甲基螺[3.4]辛烷 1-甲基-7-乙基螺[4.5]癸烷
2.3 烷烃和环烷烃的结构 2.3.1 σ键的形成及其特性 sp3杂化轨道 基态 激发态 杂化态 每个sp3杂化轨道 含1/4 s成分和 3/4 p成分
sp3杂化的碳原子 几何构型：四面体
Csp3-H1s σ键 σ键的特性：成键原子可沿键轴自由旋转；键能较大，可极化性小。 甲烷的结构
甲烷的比例模型 甲烷的球棍模型
Csp3－ Csp3 σ键 Csp3－ H1s σ键 乙烷的结构
正丁烷的球棒模型 正丁烷的比例模型 由于σ键是沿成键轨道方向交盖而成，在碳链中，C－C－C的键角保持了接近109.5°。对于直链烷烃，其三维形状是曲折型，而不是直线型。
环烷烃的燃烧热 -CH2-的 平均燃烧热 与开链烷烃 燃烧热的差 分子燃烧热 名称 环大小 / kJ·Mol-1 / kJ·Mol-1 / kJ· Mol-1 环丙烷 3 2091 697 环丁烷 4 2744 686 环戊烷 5 3320 664 环己烷 6 3951 659 环庚烷 7 4637 662 环辛烷 8 5310 664 环壬烷 9 5981 665 环癸烷 10 6636 664 环十五烷 15 9885 660 开链烷烃 659 38 27 5 0 3 5 6 5 1 2.3.2 环烷烃的结构与稳定性
环烷烃的稳定性： 环己烷 > 环戊烷 > 环丁烷 > 环丙烷 • 环烷烃的结构： 由于角张力作用，使得环丙烷和环丁烷分子稳定性下降，容易发生开环反应。 sp3杂化轨道夹角109.5℃ 环丙烷C-C-C键角105. 5 ℃ 环丙烷不稳定的原因：由于弯曲σ键存在角张力，易断裂。
从环丁烷开始，成环碳原子均不在同一平面上。从环丁烷开始，成环碳原子均不在同一平面上。 蝴蝶型(环丁烷) 扭曲型（环戊烷） 信封型（环戊烷） 环己烷分子中无张力。 当环进一步增大时, 稳定性与环己烷相似。
2.4 烷烃和环烷烃的构象 2.4.1 乙烷的构象 由于C－Ｃσ键能够发生旋转，由此而导致的分子中的其它原子或原子团在空间的排布方式不同，分子的这种立体形象—构象。 由此产生的异构体—构象异构体 乙烷有无数种构象 乙烷的两种极限构象：重叠式构象、交叉式构象
乙烷不同构象的能量曲线 透视式 重叠式构象 交叉式构象 Newman(纽曼) 投影式 重叠式构象 交叉式构象 交叉式构象最稳定， 重叠式构象最不稳定。
对位交叉 部分重叠 部分交叉 全重叠 2.4.2 丁烷的构象 由C2－C3 σ键旋转产生的四种极限构象：
2.4.3 环己烷的构象 环己烷的碳骨架不是平面结构，C－Ｃ－Ｃ键角为109.5°。通过旋转σ键，可以得到两种极限构象： 椅式 船式
椅式构象和船式构象可以相互转变，但椅式构象比船式构象稳定：椅式构象和船式构象可以相互转变，但椅式构象比船式构象稳定： • 椅式构象中Ｈ原子距离较远，排斥力小。
a a a a e e e e e a a e a a e e e e e e a a a a 在椅式构象中，C1、C3、C5原子在一个平面上；C2、C4、C6原子在另一个平面上。 12个C－H 键分为两类： 6个C－H 键处于直立键(a键)； 6个C－H 键处于平伏键(e键)。
环己烷可以由一种椅式构象翻转成另一种椅式构象，原来的a键变为e键，原来的e键变为a键：环己烷可以由一种椅式构象翻转成另一种椅式构象，原来的a键变为e键，原来的e键变为a键：
2.4.4 取代环己烷的构象 在一取代的环己烷分子中，取代基可以处在a 键上，也可以处在e 键上： 甲基与Ｈ原子距离较近 甲基与环上各Ｈ原子距离较远
若环上连有不同的取代基，一般是体积大的取代基优先处于e键。若环上连有不同的取代基，一般是体积大的取代基优先处于e键。 顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷 反-1-甲基-4-叔丁基环己烷
2.5烷烃和环烷烃的物理性质 • 沸点(bp) • 直链烷烃的沸点一般随相对分子质量的增加而升高。一般C4以下的直链烷烃是气体，C5-C16的烷烃是液体，大于C17的烷烃是固体。 • 碳原子数相同时，含支链多的烷烃沸点低。
(2)熔点(mp)直链烷烃的熔点分子质量的增加而增加。一般含偶数碳原子烷烃的熔点通常比含奇数碳原子烷烃的熔点升高较多。(2)熔点(mp)直链烷烃的熔点分子质量的增加而增加。一般含偶数碳原子烷烃的熔点通常比含奇数碳原子烷烃的熔点升高较多。 (3)相对密度烷烃相对密度小于1，随分子量的增加逐渐增大。 (4)溶解度烷烃不溶于水，易溶于有机溶剂。 (5)折光率*
2.6烷烃和环烷烃的化学性质 2.6.1 自由基取代反应 饱和烃分子中的氢原子被其它原子或基团所取代的反应－取代反应。 通过自由基取代H原子的反应－自由基取代反应。 • 卤化反应：
+ + + 一卤代物
卤化反应的机理 反应机理是化学反应所经历的途径或过程。烷烃卤化反应是自由基反应的机理。 链的引发阶段： 链的增长阶段：
