有机化学第二版 王彦广 第2章 脂肪烃和脂环烃1学习资料

第2章脂肪烃和脂环烃2.1脂肪烃的分类和构造异构2.2脂肪烃的命名2.3脂肪烃的结构和顺反异构2.4烷烃的构象2.5脂肪烃的物理性质2.6炔氢的酸性2.7脂环烃的命名2.8环烷烃的构象本章内容3/2/202512:02PM12.1脂肪烃的分类和构造异构

2.1.1脂肪烃的分类和同系列脂肪烃包括烷烃（alkanes）、烯烃（alkenes）和炔烃（alkynes）。C3H8CH3CH2CH3烷烃（饱和烃）中碳和碳以单键相连。通式为CnH2n+2。烷烃3/2/202512:02PM2烯烃烯烃的碳链中含有碳碳双键。分子链中只有一个双键的称为单烯烃，通式为CnH2n。含有两个双键的称为二烯烃，通式为CnH2n-2。含有多个双键的称为多烯烃。乙烯 C2H4 CH2=CH2

1,3-戊二烯C4H6CH2=CH-CH=CH-CH33/2/202512:02PM3

炔烃的碳链中含有碳碳叁键。只含有一个叁键的炔烃的通式为CnH2n-2

双键和叁键称为不饱和键，烯烃和炔烃属于不饱和烃。3/2/202512:02PM4同系列:结构和性质相似,组成上相差CH2或其整数倍的一系列化合物同系物:同系列中各个化合物互称同系物系列差:同系列中相邻两个分子式的差值CH2称为系列差3/2/202512:02PM5烷烃的分子式都符合通式CnH2n+2，称为烷烃同系列

符合CnH2n通式的烯烃称为烯烃同系列，符合CnH2n-2通式的炔烃称为炔烃同系列。3/2/202512:02PM62.1.2脂肪烃的构造异构

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正丁烷异丁烷b.p.-0.5℃，m.p.-138.3℃b.p.-11.7℃，m.p.-159.4℃3/2/202512:02PM7构造分子中各原子的连接方式和顺序称为构造构造异构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(constitutionalisomerism)。碳干异构体烷烃中的构造异构都是由于碳的连接顺序不同而产生的，这样的异构体又称碳干异构体。3/2/202512:02PM8官能团位置异构官能团在碳链中的位置不同所产生的异构，称官能团位置异构3/2/202512:02PM9碳干异构、官能团位置异构和官能团异构，都是由于分子中各原子的连接方式及次序不同（即构造不同）所引起的，因此都属于构造异构。3/2/202512:02PM102.2脂肪烃的命名

2.2.1普通命名法（1）对于十个碳以内的脂肪烃，碳数用天干——甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示。十一个碳及多于十一个碳的用数字表示。（2）饱和烷以“烷”字结尾，相应的碳数放在“烷”字之前。（3）含有双键的以“烯”字结尾，碳原子数分别放在“烯”之前。（4）含有叁键的以“炔”字结尾，碳原子数分别放在“炔”字之前。

3/2/202512:02PM11几个与命名有关的名词3/2/202512:02PM123/2/202512:02PM13（二）七个命名中常用的形容词正、异、新、伯、仲、叔、季

正：①直链，无支链英文n-②从直链烷烃上失去伯氢3/2/202512:02PM14正、

异

、新、伯、仲、叔、季

异：①只有第二位上有一个甲基，其余为直链（iso-）3/2/202512:02PM15正、

异

、新、伯、仲、叔、季

②只有第二位上有一个甲基，且从长链的另一端失去伯氢3/2/202512:02PM16正、异、新

、伯、仲、叔、季

新：①只有第二位上有两个甲基，其余为长链（neo-）3/2/202512:02PM17正、异、新

、伯、仲、叔、季

②只有第二位上有两个甲基，且从长链的另一端失去伯氢3/2/202512:02PM18正、异、新、伯

、仲

、叔、季

ƒ从直链烷烃上去掉一个仲氢原子所得的烷基（sec-

或者s）3/2/202512:02PM19正、异、新、伯、仲、叔、季

ƒ去掉一个叔氢后所得的烷基，且一般仅限于如下结构（tert-，或t-)3/2/202512:02PM203/2/202512:02PM212.2.2系统命名法（

IUPAC命名法）InternationalUnionofPureandAppliedChemistry中国化学会1980年IUPAC概况:化学通报8:57（1984）大学化学13(2):61（1998）原则：“一名对一物”

1979年制定3/2/202512:02PM221.取代基的命名烃分子中的一个氢原子去掉后剩余的原子团称为基团或取代基。（1）烷烃去掉一个氢原子后的原子团叫某烷基

甲基乙基十八烷基MeEt3/2/202512:02PM23（2）烯烃去掉一个氢原子后的基团命名为某烯基

乙烯基1-丙烯基烯丙基异丙烯基（3）炔烃去掉一个氢原子后的基团命名为某炔基

乙炔基炔丙基丙炔基3/2/202512:02PM24

（4）烷烃中去掉两个氢原子后剩余的基团称为亚基，从不同碳原子上去掉两个氢原子，应该标明去掉氢原子的位置。亚异丙基3/2/202512:02PM25

（一）选主链：选择最长的链为主链，按此链所含的碳原子数称为“某烷”2.烷烃的命名3/2/202512:02PM26

（二）编号：主链的碳原子编号从靠近支链的一端开始，依次用阿拉伯数字标出，使支链位号最小。3/2/202512:02PM27

（三）书写:将支链名称写在该烷烃名称的前面，再把支链的位号（用阿拉伯数字）写在最前面中间加一短横线。3/2/202512:02PM28

如果有几个相同的支链，则在支链前加二、三等中文数字来表明支链的数目，表示支链位置的两个或几个阿拉伯数字之间应加一逗号。

以上为大原则，以下为在此大原则之下的小原则。3/2/202512:02PM合并相同的支链-------最简29

（四）复杂烷烃命名的几个原则3/2/202512:02PM30

原则一：复杂烷烃如有多个等长的碳链，则选具有支链数目最多的为主链。3/2/202512:02PM31两种选法均含有两个支链3/2/202512:02PM原最低系列规则选选支链序号最小的32两种选法均有三个支链3/2/202512:02PM33

比较原则：按编号顺序比较，先比第一个，若相同则比第二个……依此类推。最低系列规则亦用于编号3/2/202512:02PM34例如：3-甲基-3，6-二乙基辛烷3/2/202512:02PM353/2/202512:02PM2,3,4-三甲基-5-乙基-6-（2,2,3-三甲基丁基）十一烷36英文命名Alkane词尾-aneAlkyl词尾-ane—>-ylMethaneHeptaneEthaneOctanePropaneNonaneButaneDecanePentaneUndecaneHexaneTridecane3/2/202512:02PM37词头mono,di,tri,tetra,penta,hexan,iso,neosec,tert表示取代基个数的词头不参与字顺排序,iso,neo参与字顺排序3/2/202512:02PM38取代基缩写:Me—methyl,Et—ethyl,

Pr—propyl,Bu—butyl,

Ph—phenyl3/2/202512:02PM39IUPAC与中文系统命名的差别3/2/202512:02PM40

在英文名称中，“一、二、三、四……”数字相应用词头“mono,di,tri,tetra……”表示，取代基列出的顺序按取代基名称第一个字母的字母排列顺序先后列出，简单的取代基英文数字词头不参加字母顺序排列。

5-ethyl-3,3-dimethylheptane3/2/202512:02PM41次序规则(1)

将各取代基的原子按原子序数大小排列，大者为较优基团。有机化合物中常见的元素其顺序由大到小排列如下：

I＞Br＞Cl＞S＞P＞F＞O＞N＞C＞D＞H(2)如果两个基团的第一个原子相同，则比较与它相连的其它原子，比较时，按原子序数排列，先比较最大的，若仍相同，再依次比较第二、第三个原子。如－CH2Cl与－CHF2，第一个均为碳原子，再按顺序比较与碳相连的其它原子。在—CH2Cl中为—C（Cl、H、H），在—CHF2中为—C（F、F、H）。Cl>F，故—CH2Cl>—CHF2。3/2/202512:02PM42(3)含有双键或叁键的基团，可认为连有两个或三个相同的原子。3/2/202512:02PM较优433.烯烃和炔烃的命名第一步选择主链：选择一条包含碳碳双键在内的最长碳链为主链，按主链碳原子的数目命名为某烯。如主链的碳原子数超过10个时，应在烯字前加一“碳”字。烯烃的命名3-十三碳烯4-甲基-2-戊烯3/2/202512:02PM44

第二步给定编号：编号时，应使双键的位次近可能的小，以双键两个碳原子中编号较小的阿拉伯数字表示双键的位次，写于烯烃名称的前面，并用半字线隔开。如不会发生误会时，也可不标双键的位次。若双键正好在主链中央，主链碳原子则应从靠近取代基的一端开始编号。3/2/202512:02PM45

第三步正确书写：取代基的命名与烷烃命名相同，将其位次、数目、名称分别写在烯烃名称之前。5-甲基-4-乙基-2-己烯3/2/202512:02PM46

炔烃的命名第一步选择主链：选择一条包含碳碳叁键在内的最长碳链为主链，按主链碳原子的数目命名为某炔。4-乙基-2-己炔3/2/202512:02PM47第二步给定编号：编号时，应使叁键的位次近可能的小。第三步正确书写：取代基的命名与烷烃命名相同，将其位次、数目、名称分别写在烯烃名称之前。3-丙基-1，4-己二炔3/2/202512:02PM48特别注意分子中同时含有双键和叁键的化合物称为烯炔。选择含有双键和叁键最长碳链为主链。碳链的编号应从最先遇到双键或叁键的一端开始，并以双键在前、叁键在后。若在主链两端等距离处遇到双键或叁键时，编号要从靠近双键的一端开始。3-戊烯-1-炔3-乙基-1-庚烯-5-炔

3/2/202512:02PM492.3脂肪烃的结构和顺反异构

2.3.1烷烃、烯烃和炔烃的结构1.烷烃的结构甲烷的结构碳原子sp3杂化3/2/202512:02PM50甲烷分子的模型（i）楔形式（ii）球棍模型（iii）斯陶特比例模型3/2/202512:02PM51烷烃的结构

烷烃分子中的碳原子以SP3杂化轨道与别的原子形成σ键,具有四面体的结构.每个碳原子上键角并不完全相同,接近于109.5.碳链并不排布在一条直线上,而是曲折排布在空间.两个碳原子可以相对旋转,可形成不同的空间排布.3/2/202512:02PM522.烯烃的结构烯烃分子的双键碳原子为sp2杂化，三个sp2杂化轨道处于同一平面，每个sp2杂化轨道之间的夹角为120º，未参加杂化的p轨道垂至sp2杂化轨道平面，sp2杂化轨道的空间形状sp2杂化轨道π键的形成3/2/202512:02PM53乙烯分子所有碳原子和氢原子都分布在一个平面上

乙烯乙烷3/2/202512:02PM54烯烃的两个碳原子为sp2杂化，它是由1个σ键和1个π键组合而成。乙烯分子一个碳碳σ键（两个碳原子各以1个sp2杂化轨道沿轴向互相重叠）4个碳氢σ键（2个sp2杂化轨道分别与氢原子的1s轨道重叠）一个π键（未参与杂化的p轨道，其对称轴相互平行侧面重叠）3/2/202512:02PM55Thesigma-bondframeworkforethenebasedonsp2-hybridizedcarbonatoms3/2/202512:02PM56Theoverlappingporbitalsofethene3/2/202512:02PM57P轨道相互作用形成π成键轨道和π反键轨道Theinteractionoforbitalstoformthebondingandantibondingmolecularorbitalsofπbond3/2/202512:02PM58轨道能级3/2/202512:02PM59小结1.π键比σ键活泼

C=C键能:611KJ·mol-1C-C键能:347KJ·mol-1）

π键的键能小于σ键的键能形成π键的p轨道重叠程度比σ键小，π键不如σ键牢固3/2/202512:02PM602.碳碳双