烷烃的命名和同分异构体-2024年高中化学讲义（选择性必修三）

第04课烷煌的命名和同分异构体

学习目标

1.学会烷煌的命名——习惯命名法和系统命名法。

2.掌握烷烽及其取代物同分异构体的书写和数目的确定。

知识梳理

一、烷燃的命名

1、煌基和烷基的概念

(1)短基：煌分子失去二±氢原子所剩余的原子团叫煌基，煌基一般用“―”来表示

(2)烷基：像这样由烷燃失去二仝氢原子剩余的原子团叫烷基，烷基的组成通式为一GH%+”常见的烷基有:

名称甲基乙基正丙基异丙基

CH,

/

结构简式一CH2cH3或一C2H5—CH

-CH3—CH2cH2cH3X

(3)特点：①送基中短线表示一个电子②用基是电中性的,不能独立存在。

【易错提醒】①“基”是含有未成对电子的原子团，不显电性:

HHH

©Hc：c：H

②基团的电子式的写法：“YH3”的电子式：_H_;“YH2cH3”的电子式：

③基团的质子数和电子数的算法：自接等于各原子的质子数和电子数之利；

质子数电子数

甲基(一CH”99

羟基(一OH)99

(4)根和基的区别：“根”带电荷，“基”不带电荷；根能独立存在，而基不能单独存在

2、烷烧的命名：烷姓的命名法是有机化合物命名的基础，烷燃常用的命名法有习惯命名法和系统命名法

(1)烷元的习惯命名法——只能适用于构造比较简单的烷烧

①根据烷烧分子里所含碳原子数目来命名，碳原子数加“烷”字，就是简单的烷短的命名，称为，某烷”。

②碳原子数在10以内的，从1到10依次用甲、乙、丙、丁、戌、己、庚、辛、壬、癸来表示；碳原子数

在十以上的用汉字数字表示；如：C4HIO的名称为丁烷、C9H20的名称为壬烷、CM叫十七烷。

③当碳原子数相同时，存在同分异构体时，在(碳原子数)烷名前面加正、星、甑等，分子式为C5H12的同分

异构体有五种，写出它们的名称和结构简式：

a.CH3cH2cH2cH2cH3分子结构中无支链称为正成烷：

CH3cHeH2cH3

b.（'H3称为异戊烷;

产CH3

CH3—CH3CH—c—

I3I

C.CH3,分子结构中含有CH3称为新戊烷;

④含碳原子数较多，结构复杂的烷煌采用系统命名法

⑵烷烽的系统命名法

①选主链，称“某烷”：最长、最多碳的碳链定主链（选主链的原则：优先考虑长一等长时考虑支链最多）

a.选定分子中最长的碳链作为主逃，并按照主链上碳原子的数目称为“某烷”，支链作为取代基。如：

应选含6个碳原子的碳链为主链，如虚线所示，称为“卫i烷”

b.如果在一个分子中有多条相同碳原子数的最长碳链，则选择含支链较多的那条碳链为主链。如:

主链最长（7个碳）时，选主链有a、b、c三种方式，

其中：a有二个支链、b有1个支链、c有1个支链，

所以方式工正确

②编号位，定支链：（编号位的原则：首先要考虑“近”：同唾”,考虑“他”；同唾”,考虑“史）

a.选主链中离支链最近的一端开始编号，用1、2、3等数字给主链上的各个碳原子依次编号定位，使支链

获得最小的编号，以确定支链的位置。即：首先要考虑“近”，从离支链最近的一端开始编号，定1号位。如：

25产7

iHj—bn—iH,—in-c-&i2—CH3

筵心*

CH3

b.若有两个不同的支链，且分别处于距主链两端同近的位置，则从较简单的支链一端开始编号。即：同“近”，

考虑“简”。如：

CH3

76Si4321

CH—CH2—C—CH2—CH—CH2—CH3

FCH3I选简单支链］

C.若有两个相同的支链，且分别处于距主链两端同近的位置，而中间还有其它支链，从主链的两个方向编

号，可得两种不同的编号系列，两系列中各支链位次之和最小者即为正确的编号。即：同“近”、同“简”时考

虑“小（或从离第三个支链最近的一端开始编号）。如：

123456

方式一：CH3—CH—CH—CH2—CH—CH3

CH

CH3CH23方式一的位号和为2+3+5=10

CM方式二的位号和为2+4+5=11,10<ll

士力一654321所以方式二正确

方式—1：CHj—CH—CH—CHj--CH—CH,

|3

HCH

CH3C：23

c

H3

③写名称，按“取代基位次一取代基名称一母体名称”的顺序书写，格式：位号一支链名一位号一支链名

某烷

a.取代基，写在前，标位置，短线连：将支链的名称写在主链名称的前面,在支链的前面用阿拉伯数字注

CH—CH—CH,—CIL

3I-

明它在主链上所处的位置，并在数字与名称之间用一短线隔开，如：C%命名为：2—甲基

母

b.不同基，简到繁：如果主链上有几个不同的支链，把简单的写在前面,把复杂的写在后面,如：

CH3命名为：—甲基—3—乙基庚烷;

C.相同基，合并算：如果主链上有相同的支链，可以将支链合并起来，用“二”“三”等数字表示支链的念数。

CH—CH—CH—CH,—C1I—CH,

II

两个表示支链位置的阿拉伯数字之间需用隔开，如I：CHjCHj命名为2,3—二甲

基己烷。

【易错提醒】①4......须用阿拉伯数字”2、3、4……”表示，位号没有“1”；

②……并算，必须用中文数字“二、三、四……”表示其个数，“二”省略不写；

③4……的阿拉伯数字”2,3,4……”等数字相邻时，必须用“一”相隔，不能用“一”；

④名称中阿拉伯数字与汉字相邻时，必须用短线“二”隔开；

⑤若有多种取代基，不管其位号大小如何，都必须把简单的写在前面，复杂的写在后面:

⑥在烷烧命名中不可能出现“1二甲基、-乙基，』内基”这样的取代基。

二、烷煌同分异构体的书写及取代物种类的找法

।右区闩公日卡帖也N=土〜.田主链由长到短O［支链由整到散匚>位置由心到边

1、烷烽向分异构体的书与方法——“减碳法''：

主链上有两个取代基时，采取“定一移一”的方法。（烷短只存在碳链异构，以C（,HI4为例）

书写的步骤碳架式注意

C—C—C—C—C—C

①将分子中所有碳原子连成直链作为主链

(a)

②从主链一端取下一个碳原子作为支链(b)(c)甲基不能连在①位和⑤位碳

效氢只有二种，其一氯代物也只有二种。

(3)多元取代物种类——分次定位法，如：C3H8的二氯代物，先找一氯代物，再利用等效氢法，再用氯原

子取代一氯代物上的氢原子。

①二氯代物的找法：先找一氯代物，再用氯原子取代一氯代物上的氢原子；

②三氯代物的找法：先找二氯代物，再用氯原子取代二氯代物上的氢原子。

4、换元法：将有机物分子中的不同原子或基团进行等效代换，如：乙烷分子中共有6个H原子，若有一个

H原子被。原子取代所得一氯乙烷只有一种结构，那么五氯乙烷有多少种？假设把五氯乙烷分子中的。

原子转换为H原子，而H原子转奏为C1原子，其情况跟一氯乙烷完全相同，故五氯乙烷也有二种结构。同

样，二氯乙烷有两种结构，四氯乙烷也有两种结构。

【思考与讨论p32]参考答案：

(1)

步骤结构简式名称

先写有最长碳链的同分异构体CH3cH2cH2cH2cH2cHj己烷

主钱碳原子由6个减为5个，甲基CII3CII(CII3)CII2CII2CIh2甲基戊烷

有两种可能的位置CH3cH2cH(CH-DCH2cH33甲基戊烷

主性碳原子由5个减为4个，两个CH3c(CH3)2CH2cH32,2二甲基丁烷

甲基有两种可能的位置分布

CH3CH(CH3)CH(CIh)CH32,3二甲基丁烷

(2)4种丁基的结构：正丁基CH3cH2cH2cH2，异丁基CH3CH(CH3)CH2，1仲丁基CH3cH2cH(CH3),叔丁基

CH?C(CH3)2O

A问题一烷煌的命名

【典例1]“辛烷值”用来表示汽油的质量，汽油中异辛烷的爆震程度最小,将其辛烷值标定为100,右图是

异辛烷的球棍模型，则异辛烷的系统命名为

密,

A.1,133四甲基丁烷B.2,2,4三甲基丁烷

C.2,4,4三甲基戊烷D.2.2,4三甲基戊烷

【答案】D

CH3CH3

C-H

CH3—CH-CH2—CH3

【解析】根据异辛烷的球棍模型可知具结构简式图:CHa，根据烷媒的命名原则，最长

碳桂有5个碳原子，取代基3个，都为甲基，距两端碳原子相等，支链编号之和最小，右边的端碳原子为1

号碳原子，其系统命名为2,2,乙三甲基戊烷.故选D。

【解题必备】烷煌命名要抓住五个，最”:①最长选最长碳链为主链；②最多遇等长碳链时，支链最多为主链；

③最近离支链最近一端编号；④最小支链编号之和最小（两端等距又同基，支链编号之和最小）；⑤最简两不

同取代基距离主链两端等距离时，从简单取代基开始编号.如取代基不同，就把简单的写在前面，复杂的

写在后面。

【变式11】下列各有机化合物的命名正确的是（）

A.3■甲基・4■乙基戊烷B.3,3,4-三甲基己烷

C.2,2-甲基戊烷D.3,5-二甲基己烷口

【答案】B

【分析】烷嫌命名原则：选最长横链为主链；等长碳链时，支链最多为主链；离支链最近一端编号；支链

编号之和最小：两取代基距离主链两端等距离时，从简单取代基开始编号，如取代基不同，就把简单的写

在前面，复杂的写在后面。

【解析】A项、土链选择错误，该烷烂分子中最长碳链有6个碳原子，碳链上连有2个甲基，名称为3,4—

二甲基己烷，故A错误；B项、3,3,4-三甲基己烷的主碳链有6个碳原子，碳链上连有3个甲基，符合

系统命名法原则，故B正确；C项、该烷燃分子中最长碳链有5个碳原子，碳链上连有2个甲基，名称为

2,2—二甲基戊烷，故C错误；D项、该烷烧分子中最长碳链有6个碳原子，碳链上连有2个甲基，名称为

2,4—二甲基己烷，故D错误；故选B。

【变式12］下列烷烧的系统命名中，正确的是

A.2,3,3三甲基丁烷B.3,3甲基戊烷

C.3甲基2乙基戊烷D.2,3二甲基丁烷

【答案】D

【解析】A.编号起点不对，应该是2,2,3三甲基丁烷，A错误；B.书写不正确，应该是3,3二甲基戊

烷，B错误；C.主链碳原子个数不对，应该是3,4二甲基己烷，C错误；D.2,3二甲基丁烷的命名正

确，D正确；答案选D。

【易错提醒】（1）主链选取不当（不是主链最长，支链最多）。

（2）支链编号过大（位号代数和不是最小）。

（3）支链主次不分（不是先简后繁）。

（4）名称书写不规范。规范书写的要求如下：①必须用2、3、4等表示支链位置编号且应使位次和最小，即

使同一个碳原子上连两个相同支链也不能省略，数字之间用“，”隔开；②必须用二、三、四等汉字数字表示

相同支链的数目；③名称中阿拉伯数字与汉字之间必须用隔开；④必须把简单支链写在前面。

A问题二烷煌的同分异构体书写与数目确定

【典例2】主链上有5个碳原子，含甲基，乙基两个支链的烷烧有（）

A.5种B.4种C.3种D.2种

【答案】D

【解析】主链5个C,则乙基只能在3号C上，甲基可以在2号C、或者3号C上，所以有如下2种:

CHCH.

_I一3一|3

CH_^H_CH_CH_CH3

C?H,、G4,D正确。答案选D.

【解题必备】烷嫌只存在碳架异构，一般可采用“降碳对称法”进行书写，具体步骤如下(以C6HH为例)：

(1)确定碳架

①先写直链：C—C—C—C—C—Co

②减少一个碳原子，将其作为支链，由中间向一端移动：

II

•(I

C—C—C—CC—C—C—C—C

IIi

C、C。

③减少2个碳原子，将其作为一个或两个支链并移动位置；2个支链时，可先连在同一个碳上，再连在相邻、

相间的碳原子上。

C

I

Cc

C-

I——I

CCC

从主链上取下来的碳原子数，不能多于主链所剩部分的碳原子数。

(2)补写氢原子：根据碳原子形成4个共价键，补写各碳原子所结合的氢原子。

则C6H14共有5种同分异构体。

A.5种B.7种C.8种D.4种

【答案】B

【变式22】完全燃烧某脂肪烧，测得碳的质量分数为84%,氢的质量分数为16%,又测得其密度为相同条

件下氢气的50倍。下列说法不无硬的是

A.该脂肪烧属于烷煌，其分子式为C7H16

B.该脂肪烽能发生取代反应，不能发生加成反应

C.该脂肪煌主链有4个碳原子的结构有2种

D.该脂肪煌主链有5个碳原子的结构有5种

【答案】C

A问题三烷烧卤代物的同分异构体书写与数目确定

【典例3】有机物CsHuCl的同分异构体中，含有2个一CH?结构的有机物共有

A.2种B.4种C.6种D.8种

【答案】B

【解析】一氯戊烷的同分异构体可以视作正戊烷、异戊烷、新戊烷分子中的氢原子被氯原子取代所得结构，

其中正戊烷、异戊烷的一氯代物中含有2个甲基的同分异构体各有2种，新戊烷的一氯代物中不可能含有2

个甲基的同分异构体，则符合条件的同分异构体共有4种，故选B。

【解题必备】一元取代物种类的确定方法：烧分子中有多少中结构不同的氢原子，其一元取代物就有多少

种同分异构体①根据烷基的种类确定一元取代物种类，如：丁基(一QH9)的结构有4种，戊基(一CsH”)的结

构有8种，则C4H£1有4种，C5Hle有8种。②等效氢法：有几种等效氢原子就有几种一元取代物。

【变式31]某烷烽可生成三种沸点不同的一氯代物，则烷烧的结构简式为

A.(CH3)2CHCH2cH2cH3B.(CH3CH2)2CHCH3

C.(CH3)2CHCH(CH3)2D.(CH3)3CCH2CH3

【答案】D

【解析】A.(CH/CHCH2cH2cH3分子中含有5种化学环境不同的H原子，其一氯代物有5种，故A不符

合；

B.(CH3cH2)2CHCH3分子中含有4种化学环境不同的H原子，其一氯代物有4种，故B不符合；

C.(CH3)2CHCH(CH3)2分子中含有2种化学环境不同的H原子，其一氯代物有2种，故C不符合；

D.(CH.SCCH2cH3分子中含有3种化学环境不同的H原子，其一氯代物有3种，故D符合；故选D,

【变式32]某煌具有同分异构体，且各同分异构体的一氯代物的种数相同，该足的分子式是

A.CH4B.C3H8C.C4H10D.C5H12

【答案】C

【解析】A.甲烷没有同分异构体，A不正确；B.丙烷没有同分异构体，B不正确；D.丁烷有2种同分异

构体，分别是正丁烷和异丁烷，其中等效氢原子的种类都是2种，C正确；D.戊烷有3种同分异构体，分

别是正戊烷、异戊烷和新戊烷，其中等效氢原子的种类分别是3、4、1种，D不正确；答案选C。

强化训练

1.主链上含有4个碳原子，分子中共有6个碳原子的烷烧，其结构有

A.2种B.3种C.4种D.5种

【答案】A

【解析】主链上含有4个碳原子，分子中共有6个碳原子的烷烧，不可能含有1个支链，只能含有2个CH3O

2个CH3可以连在同一个碳原子U(CH3)3CCH2cH3],也可以连在不同碳原子|-.[(CH3)2CHCH(CH3)2],所以

有两种不同结构，故选A。

2.为两种烧分子的球棍模型。下列关于这两种烽的说法正确的是

A.互为同分异构体B.分子式不相同

C.均属于不饱和垃D.互为同系物

【答案】A

【分析】由题干两种烧分子的球棍模型可知，两种煌的分子式均为C4H10。

【解析】A.同分异构体是指分子式相同而结构不同的化合物，结合分析可知，上述两种煌互为同分异构体,

A正确；B.由分析可知，分子式均为C4H10,B错误；C.由分析可知，分子式均为QHio,符合烷短的组

成通式，故均属于饱和烧，C错误；D.同系物是指结构相似在组成上相差一个或若干个。七原子团的化合

物，故不互为同系物，D错误；故答案为：Ao

3.对如图物质命名正确的是

CH3

CH3—CH2—CH—CH2—CH—CH—CH3

CH3CH3

A.4,5二甲基2乙基己烷

B.2,3二甲基5乙基己烷

C.3,5,6三甲基炭烷

D.2,3,5三甲基庚烷

【答案】D

【解析】根据该物质的结构式可知，该物质的系统命名为2,3,5三甲基庚烷；答案选D。

4.下列有机物名称正确的是

A.2甲基氯丙烷B.2甲基3丁烯

C.2,3,3三甲基丁烷D.2,3二甲基4乙基己烷

【答案】D

【解析】A.官能团的位置未标明，应为2甲基1氯丙烷，故A错误；B.双键编号不是最小，应为3甲基

1丁烯，故B错误；C.支链编号之和必须最小，正确命名是2,2,3三甲基丁烷，故C错误；D.符合烷

煌命名原则，主链最长，主链编号之和最小等，故D正确；故选D“

5.gHu的各种同分异构体中，所含甲基数和它的一氯取代物的数目与下列叙述不相符的是

A.4个甲基，能生成4种一氯代物B.3个甲基，能生成4种一氯代物

C.3个甲基，能生成5种一氯代物D.2个甲基，能生成3种一氯代物

【答案】A

【解析】A.含4个甲基，则有(CH3”CHCH(CH3)2和(ChhCCH2cH3两种结构，前一种有2种一氯代物，

后一种有3种一氯代物，即不可能生成4种一氯代物，A错误；

B.3个甲基，结构为(CH3cH2)2CHCH3,能生成4种一氯代物，B正确；C.含3个甲基，结构为

(CH3)2CHCH2cH2cH3有5种一氯代物,C正确；D.含2个甲基,为CH3cH2cH2cH2cH2cH3,有3种H原

子，则有3种一氯代物，D正确；故答案为：A.

6.某有机物中含有3个一C%、1个一&1一、2个一CHz—,试写出符合该条件的有机物的结构简式，并命

名：

CH3CH3

【答案】CHs-CH-CHz-CHz-CHs?甲基戊烷；CH3-CH24H-C-H2-CH33甲基戊烷

【分析】书写同分异构体时，先考虑碳链异构的情况，再考虑官能团的位置异构；分子中共含有3个CH,、

I

2个一CHL和1个一CH一,说明该烷慌只含有一个支链，该支链不可能是乙基，只能是甲基，据此分

析。

I

【解析】2个CH2和1个一CH一的连接方式有：CH2cH2cH和CH2cHe比两种，然后添上3个甲基，

,广..

就可以得到有机物的结构简式，满足要求的有机物共有两种，分别为：CH3n<^H2—CH2—CH3,2

CH

I3

甲基戊烷；，3甲基戊烷。

能力提升

A.2种B.3种C.4种D.5种

【答案】B

【解析】由题干信息可知，符合条件的烷短共有：(CH3)3CCH(CH3)CH2cH3、(CH3)3CCH2CH(CH3)2>

(Cll3)2CIIC(CIl3)2CIl2Cll3,故答案为:Bo

2.有以下5种物质：①CH3(CH2)3CHa，②CH3cH2cH2cH2cH2cH3,③(CH.RCHCH2cH3,④CH3cH2cH2cH3,

@(CH3)2CHCH3O下列说法正确的是

A.沸点高低：®>®>®>®>®B.③的一澳代物有6种

C.①③④⑤互为同系物D.②可由3种C6H12的烯危与“2加成而得到

【答案】D

【解析】A.烷烧的沸点高低规律：碳原子越多，沸点越高；碳原子数目相同，支链越多，沸点越低；因此

12345

c—c—c—c—c

cI

沸点高低；②,③乂&>④>®,A错误；B.③有五种位置的氢即1,其一溟代物有5种，

B错误；C.④⑤是分子式相同，结构式不同，因此两者同分异构体，C错误；D.单烯煌与H?加成可以得

到烷烧，根据烷危相邻的两个碳原子上都去掉一个氢原子而形成双键即单烯烧，根据碳架结构得到

123：

C-C—C丁C—C—C

:即单烯燃有3种，D正确；答案选D。

3.某煌类物质的分子键线式可表示为，下列有关说法正确的是

A.该烬碳原子连接形成的结构为平面等边四边形

B.相邻的碳碳键形成的夹角为9。度

C.由于成环碳原子之间的单键不能自由旋转，碳环上两个相同的取代基（不与同一个碳原子相连）会出现在

碳环同侧（顺式）或异侧（反式），该密的二氯代物中有两组互为顺反异构

D.该物质与丙烷互为同系物

【答案】C

【解析】A.物质的分子键线式可知，该烧中碳原子各形成两对共价键，剩余两对孤对电子，碳原子的价层

电了对数为4对，碳原子采用sp3杂化，由于碳原子间的键长都相等，故碳原了•连接形成的结构为空间等边

四边形（如图所示:故A错误;B.该燃中碳原子各形成两对共价键，剩余两

对孤对电子，碳原子的价层电子对数为4对，碳原子采用sp3杂化，四个碳原子不在同一个平面内，相邻的

碳碳键形成的夹角不可能为90度，键角约为111.5。，故B错误；C.该煌的二氯代物有：①当两个氯原子

取代在一个碳原子上时，只有一种结构,

时，处在相邻和相对的位置，分别有两种结构:

ClHC1HH01

H和H,这两组结构互为顺反异构，故C正确；D.该

物质为环丁烷，环丁烷的分子式为C4H8,通式为CnH2n，丙烷的分子式为C3H8,通式为环丁烷与

丙烷的通式不相同，结构不相似，不能互为同系物，故D错误；故选C。

4.卜列化合物的一氯代物的数目大小排列顺序正确的是

©CH3cH2cH2cH2cH2cH3②(CH3)3CCH(CH3)CH2cH3

③(CH3)3CCH2cH3④(CHMCCH2c(CH3)3

A.①〉②>③>④B.③>②>④>①

C.③二①〉②〉④D.②〉③二①〉④

【答案】D

【解析】由对称分析法可以判断囚种烷烧的一氯代物的数目。①CH3cH2cH2cH2cH2cH鼻有3种；

②(CH3)3CCH(CH3)CH2cH3有5种；③(CH^sCCH2cH3有3种：④(CH3XCCH2c(CH3)3有2种。所以②>(§)

=©>@»D正确。

5.一氯代物只有一种的烷烧，按烷点相对分子质量由小到大的顺序排列，下列判断不正确的是

A.第3项的同分异构体中的一氯代物可能为4种

B.第4项烷燃系统命名为：2,2,3,3四甲基丁烷

D.符合条件的烷短的化学键类型完全相同

【答案】D

【分析】•氯代物只有一种的烷烯，按烷燃相对分子质量由小到大的顺序排列，有CH、CH3cH3、C(CH4)3.

CH<(CH3)2C(CH3)3……

【解析】A.结合分析可知第3项为C(CHJ)3,其同分异构体CH3cH(CH3)CH2cH3有4种等效氢，其一氯代

物为4种，A正确：B.第4项为(CH3)3CC(CH3)3，其系统命名法命名为2,2,3,3四甲基「烷，B正确；

C.前4项的分子式为:CH』、C2H6、C5H12、C8HI8,奇数项的C原子个数为前一奇数项中烷煌的C和H原

子个数之和，偶数项中C原子个数