浙江大学有机化学课件讲义2

其它同系物的性质就有了近似的认识。
1
2.1.2 脂肪烃的构造异构
组成有机化合物的元素并不多（主要有 C、H、O、N、S、P 等），但有机化合物的数目 极其庞大，其原因之一是因为有机化合物具有同分异构现象，即具有分子式相同而结构不同 的现象。分子式相同而结构不同的化合物则称为同分异构体。例如丁烷有下列两个异构体：
随着碳数的增加，异构体的数目急剧增加。不同的碳原子数相对应的异构体数目列于表
2-1 中。 碳原子数 分子式
表 2-1 烷烃的可能构造异构体数目
名称
可能异构 体的数目
碳原子数
分子式
名称
可能异构 体的数目
1
CH4
甲烷
1
2
C2H6
乙烷
1
3
C3H8
丙烷
1
8
C8H18
辛烷
18
9
C9H20
壬烷
35
10
C10H22
叔丁基
CH2 CH
乙烯基
CH3CH CH
1-丙烯基
CH2 CHCH2
烯丙基
CH2 C CH3
异丙稀基
炔烃去掉一个氢原子后的基团命名为某炔基。例如：
CH C
乙炔基
CH 炔C丙基CH2
CH3丙C炔基C
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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，例如：
CH3CH2 CH3
CH CH2CH2 CH CH3
CH CH2CH3 CH CH3 CH3
CH3CH2 CH3
CH CH2CH2 CH CH3
CH CH2CH3 CH CH3 CH3
（i）
八个碳的主链上有四个取代基
（ii）
八个碳的主链上有二个取代基
按（i）式选主链，链上连有较多的取代基。
② 主链碳原子的编号从靠取代基或支链最近的一端开始，依次用阿拉伯数字标出。如：
2.2.2 系统命名法 我国的系统命名法是中国化学会在国际纯粹与应用化学联合会（International Union of
Pure and Applied Chemistry，缩写 IUPAC）制定的系统命名法（简称 IUPAC 命名法）的基础 上，结合中文文字特点而制定的，但与 IUPAC 命名法并不完全相同。在掌握这一命名法之 前，需要了解各种取代基的命名。
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字和“炔”字之前。为了区分异构体，常用一些词头来表示，如“正”(n-)表示直链，“异” (iso-)表示具有(CH3)2CH-结构的异构体，“新”(neo-)表示具有(CH3)3CCH2-结构的异构体。例 如：
CH3(CH2)4CH3 正己烷
CH3CHCH2CH3 CH3
异戊烷
CH3CHCH2CH2CH3 CH3
－CH2－ 亚甲基；
CH3CH
亚乙基；
CH2CH2
1,2-亚乙基
CH2CH2CH2
1,3-亚丙基
表 2-2 中列出了一些常见脂肪烃基的中英文名称和英文缩写。在书写化合物结构式时可以使 用英文缩写。例如 CH3CH=CHCH2CH3 可写为 MeCH=CHEt。
结构 CH3
CH2CH3 CH3CH2CH3 CH CH3 CH3
异戊烷 b.p 29.9℃ m.p -159.8℃
CH3 CH3C CH3
CH3
新戊烷 b.p 9.4℃ m.p -16.8℃
上述异构都是由于碳的连接顺序不同而产生的。分子中各原子的连接方式和顺序称为构造，
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 (constitutional isomerism)。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。
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。例如：
名称 乙炔 丙炔 1-丁炔
分子式
C2H2 C3H4 C4H6
结构简式 CH CH
CH3C CH CH3CH2C CH
双键和叁键称为不饱和键，因此烯烃和炔烃属于不饱和烃。
所有烷烃的分子式都符合通式 CnH2n+2，每增加一个碳原子就增加两个氢原子，因此两 个烷烃之间总是相差一个或多个 CH2，而且各烷烃之间化学性质相似，物理性质呈规律性变 化，将这样含有不同碳原子数的烷烃称为烷烃同系列。同理，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。同系列中的每个成员称为同系物, CH2 称为系差。同系列中的各化合物性质极为相似，故了解同系列中其中一个化合物的性质，对
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CH3CH2CH=CHCH3
CH3CH2CH2CH=CH2
CH3CH2C=CH2
2-戊烯
1-戊烯
CH3 2-甲基-1-丁烯
官能团位置异构
碳干异构
CH3CH=CCH3
CH3 2-甲基-2-丁烯
CH3CHCH=CH2
CH3 3-甲基-1-丁烯
官能团位置异构
CH3CH2C CCH3 2-戊炔
CH3CH2CH2C CH 1-戊炔
12 3 4
CH3CH2CH2CH CH2CH3 C5 H2C6 H2C7H2C8 H3
正确编号
C8H3C7 H2C6H2C5H CH2CH3 C4 H2C3 H2C2 H2C1 H3
不正确编号
1 2 3 C4H35 6 7 8 9 10 11 CH3CH2CHCHCH2CH2CH2CH2CH2CHCH3
称为叔氢，用 3°H 表示；与四个碳原子相连的是季碳（或称四级碳原子），用 4°C 表示。例 如：
1O
CH3
1O
1O
CH3 CH3
CH
C4O
2O
CH2
3O
CH3
1O
1O
CH3
2.2 脂肪烃的命名
2.2.1 普通命名法 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。饱和烷以“烷”字结尾，相应的碳数放在“烷” 字之前。含有双键的以“烯”字结尾，含有叁键的以“炔”字结尾，碳原子数分别放在“烯”
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。
烷烃碳上的氢分别被其它基团取代可形成四种类型的碳：只与一个碳原子相连的称为伯
碳（或称一级碳原子），用 1°C 表示，伯碳上所连的氢称为伯氢，用 1°H 表示；与两个碳原 子相连的称为仲碳（或称二级碳原子），用 2°C 表示，仲碳上所连的氢称为仲氢，用 2°H 表 示；与三个碳原子相连的是叔碳（或称三级碳原子, tertiary），用 3°C 表示，叔碳上所连的氢
2.1 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）。烷烃（饱和烃）中碳和
碳以单键相连。通式为 CnH2n+2。例如：
名称
分子式
结构简式
2H6
CH3CH3
丙烷
C3H8
CH3CH2CH3
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
CH3CH2CH2CH3
CH3CHCH3 CH3
正丁烷 b.p. -0.5 ℃， m.p. -138.3 ℃ 戊烷有三个异构体：
异丁烷 b.p. -11.7 ℃ ，m.p. -159.4 ℃
CH2CH2CH2CH2CH3
正戊烷 b.p 36.1℃ m.p -129.8℃
CH3CH2CHCH3 CH3
CH3CHC CH
CH3 3-甲基-1-丁炔
官能团位置异构
碳干异构
1-戊炔和 1,3-戊二烯都具有相同的分子式 C5H8，两个异构体是由于官能团不同而产生 的，像这样由于官能团的不同而产生的异构称官能团异构。
CH2=CH-CH=CH-CH3 1,3-戊二烯
CH C-CH2-CH2-CH3 1-戊炔
官能团异构
secondary，用 sec-或 s-表示；“叔”的英文名为 tertiary，用 tert-或 t-表示。
(2) 烷烃的命名 ① 选择一条含碳数最多的碳链为主链，称“某烷”，并以此作为母体。
如：
CH3CH2CH2CH CH2CH3 CH2CH2CH2CH3
母体是辛烷 如果构造式中有几条相同长度的碳链，则选择含取代基最多的碳链为主链。例如：
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次序规则
为表达某些化合物的立体化学关系，IUPAC 制定了次序规则（sequence rule），用于确定有关原子 或基团的排列次序。主要内容如下：
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
第 2 章 脂肪烃和脂环烃
最简单的一类有机化合物只含碳和氢两种元素，称为碳氢化合物(hydrocarbons)，简称 烃。根据分子中碳架结构的不同，可把烃分为开链烃和环烃，前者称为脂肪烃（aliphatic hydrocarbons），后者又可分为脂环烃（aliphatic cyclic hydrocarbons）和芳香烃（aromatic hydrocarbons）。烃在有机化学中占有重要地位，它们的碳-碳键骨架提供了含其他官能团化 合物的基本结构，烃还是重要的能源和基本化工原料。本章先讨论脂肪烃和脂环烃。
甲基
methyl
乙基
ethyl
正丙基
n-propyl
异丙基
isopropyl
正丁基
n-butyl
异丁基
iso-butyl
仲丁基
sec-butyl