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有机化学第1章烷烃和环烷烃(补充)

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烷烃和环烷烃的命名

烷烃和环烷烃的命名
H CH3 CH2 C CH3 H C 甲基 己烷 母体 名称 取代基 位置号 取代基 个数 取代基 名称 CH3 CH2 CH3
(3R, 4S) 3, 4二
构型
（v）命名原则（主链及编号）和命名步骤 命名时，首先要确定主链。命名烷烃时，确定主链的原则是：首先考 虑链的长短，链长的优先。若有两条或多条等长的最长链时，则根据侧链 的数目来确定主链，侧链多的优先。若仍无法分出哪条链为主链，则依次 考虑下面的原则，侧链位次小的优先，各侧链碳原子数多的优先，侧链分 支少的优先。主链确定后，要根据最低系列原则（lowest series principle） 对主链进行编号。最低系列原则的内容是：使取代基的号码尽可能小，若 有多个取代基，逐个比较，直至比出高低为止。最后，根据有机化合物名 称的基本格式写出全名。
（二）烷烃和环烷烃的命名
有机化合物种类繁多，数目庞大，即使同一分子式，也有不同的异 构体，若没有一个完整的命名（nomenclature）方法来区分各个化 合物，在文献中会造成极大的混乱，因此认真学习每一类化合物的 命名是有机化学的一项重要内容。现在书籍、期刊中经常使用普通 命名法和国际纯粹与应用化学联合会（International Union of Pure and Applied Chemistry）命名法, 后者简称IUPAC命名法。
（ii）烷基的名称 烷烃去掉一个氢原子后剩下的部分称为烷基。英文名称为alkyl，即将 烷烃的词尾−ane改为−yl。烷基可以用普通命名法命名，也可以用系统命名 法命名。表2列出了一些常见烷基的名称。
表2 一些常见烷基的名称
烷烃 相应的烷基 普通命名法 中文名称 （英文名称） IUPAC命名法 中文名称 （英文名称） 甲基（methyl， 缩写Me）

有机化学—烷烃

有机化学—烷烃
(CH3)3C-叔丁基 > CH3CH2(CH3)CH-仲丁基 > (CH3)2CH- 异丙基>(CH3)2CHCH2-异丁基 > CH3CH2CH2CH2-正丁基 > CH3CH2CH2-正丙基 > CH3CH2-乙基 > CH3-甲基
例：用衍生命名法给下列烷烃命名
CH3CHCH2CH3 CH3
戊烷
烷烃
同分异构
同分异构的分类
构造异构
碳链异构（正丁烷和异丁烷） 官能团位置异构（1-丁烯和2-丁烯） 官能团异构（乙醇和二甲醚）
互变异构（乙酰乙酸乙酯酮式和烯醇式）
立体异构
构型异构
顺反异构（烯烃） 光学异构（旋光异构）
构象异构（烷烃，环己烷，糖类）
一、烷烃的构造异构 分子构造：分子中原子间互相连接的顺序和方式。
CH4
C2H6
C3H8
C4H10
H
HH
HHH
HHHH
H C HH C C HH C C C HH C C C C H
H 甲烷
HH 乙烷
HHH 丙烷
HHHH 丁烷
第一节 烷烃的命名
一、伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子
1 H（伯氢）
2 H（仲氢）
H3C CH2 CH2 CH3
1 C（伯碳，一级碳） 2 C （仲碳，二级碳）
➢同系列 同系差 同系物 具有同一通式，结构、性质相似,组成上相差一个或若干个CH2 的一系列化合物称为同系列。CH2称为系差，同系列中各化合物 互称为同系物。如甲烷,乙烷，丙烷等都属于烷烃系列，三者彼此 之间互称烷烃同系物。
CH4 甲烷
C2H6 乙烷
C3H7 丙烷
C4H8 丁烷

有机化学-烷烃和环烷烃

有机化学-烷烃和环烷烃
环戊烷及其以上的环烷烃，分子中碳碳之间的键角保持 或接近109°28′。都是稳定的。
成键的电子云并不沿轴向重叠，而是形成一种弯曲键。 造成重叠程度小, 键能下降,产生角张力。
开链或较大脂环化合物 中轨道可达到最大重叠
Banana bond
环丙烷分子中 轨道部分重叠
H
H
C
105.5°
H
60°
H
C
C
CH2
亚甲基
CH
次甲基
系统命名法
关键是如何确定主链和处理取代基的位置
分三步：一选主链、二编号、三写全称。 1.选主链(母体)：选取代基最多的最长碳链 2.编号： 从靠近取代基一端开始 3.写全称：按先小后大,把取代基的位次、数
目及名称列在母体前。
在英文命名中，取代基按词首的字母排列顺序先后列出
烷烃系统命名法的要点：
张力学说：
1885年，Baeyer AV 假定，环烷烃具有平面正多边形的结构 ：
60° 90° 108° 120°
128.6 135°
• 环上C－C之间的键角偏离正常键角109°28′，
•环丙烷每个键必须向内偏转24.75°,就会产生角张力。
•环丁烷、环己烷分别向内偏转9.75°, 0.75°。
•环己烷每个键向外偏转5.25°。
第二节、烷烃的命名
（一）普通命名法 （二）系统命名法（IUPAC法）
（一）普通命名法
• 1~10以内的碳原子数用天干字表示：
甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、 壬、癸。从十一个碳原子开始用中文数
字表示。
• 直链的烷烃称“正某烷”，“正”（n-）一般 略去。如：
CH3CH2CH3
丙烷
CH3(CH2)10CH3 十二烷

有机化学第章烷烃和环烷烃

有机化学第章烷烃和环烷烃

脂环烃：碳原子之间相互连成环，其性质类似链烃 的碳氢化合物。
脂环烃
饱和脂环烃，又称环烷烃，通式：CnH2n
不饱和脂环烃
环烯烃 环炔烃
单环脂环烃：分子中只有1个碳环。 环丙烷
环丁烷
分子中含有两个或两个以上碳环结构的脂环烃称为双环或 多环脂环烃。
两个碳环共用一个碳原子的脂环烃，称为螺环烃(spiro hydrocarbon)。“螺”字表示两个碳环只共用一个碳原子，此 碳原子称为螺原子。
Alkyl group names are obtained by removing the –ane from the alkane name , and replacing it with -yl
中文名 英文名 中文名 英文名 甲烷 methane 甲基 methyl 乙烷 ethane 乙基 ethyl 丙烷 propane 丙基 propyl 丁烷 butane 丁基 butyl
2. 编号：从第一桥头（共用碳原子）开始，沿最长桥路到第二桥 头，再沿次长桥路回到第二桥头，然后编最短的桥路。（先编大 桥，再编小桥)。取代基的位置最小。
3.命名: 某基二环[n.m.p]某烷。 n.m.p---指各桥路上碳原子数。
2 1
3
7
4
6
5
8 6
4 5
7 1
2
3
1-甲基二环[4.1.0]庚烷
Homolog
同系物： 同系列中各化合物互称同系物。
同系列差：相邻两个同系物在组成上的不变差数 CH2。
烷烃中的伯、仲、叔、季碳原子。
伯碳原子：只与1个碳原子直接相连的碳原子。 (primary) 也称一级碳原子，以1° 表示。 仲碳原子：只与2 个碳原子直接相连的碳原子。 (secondary) 也称二级碳原子，以2 ° 表示。 叔碳原子：只与3 个碳原子直接相连的碳原子。 (tertiary) 也称三级碳原子，以3 ° 表示。 季碳原子：与4个 碳原子直接相连的碳原子。 (quaternary) 是四级碳原子，以4 ° 表示。

有机化学 烷烃

有机化学 烷烃
7 6
3
5
2
4
3
2
1
C H
C H
C H C H
3
C H C H C H
2 2
C H C H
3
C H C H
3
C H
3
C H 3 2 , 3 , 5 - 三 甲 基 - 4 - 丙 基 庚 烷
六个碳的主链上有四个取代基
六个碳的主链上有两个取代基
主链选最长；侧链当作基；编号近侧链；基位注在前。 （6）若在主链的等距离两端同时遇到取代基且多 于两个时，则要比较第二个取代基的位次大小，依 次类推（使取代基位次之和最小）。 6 5 4 3 2 1 CH3 CH CH2 CH CH CH3
戊烷C6H14有3个构造异构体
• 戊烷可看成是正丁烷和异丁烷上的一个 H被甲基-CH3 取代的产物。
随着碳原子数的增加，异构体的数目增加很快
• • • • • •
己烷C6H14有5个构造异构体, 庚烷C7H16有9个构造异构体, 辛烷C8H18有18个构造异构体. C10H22有75个构造异构体. C13H28有802个构造异构体, C25H52有3679个构造异构体…
对简单烷基可以用普通命名法：烷变基
CH3
甲基 Methyl (Me)
CH3CH2
乙基 Ethyl (Et)
CH3CH2CH2
（正）丙基 Propyl (Pr)
CH3CHCH3
异丙基
Isopropyl (i-Pr)
CH3 CH3
CH3CH2CH2CH2— CH3CHCH2CH3 CH3CHCH2— CH3-C— CH3
3、系统命名原则 1）选主链（母体）和取代基
•选择主链 ——把构造式中连续的最长碳链作为母体

第1章 烷烃 环烷烃.

第1章 烷烃 环烷烃.

CH3CH2CH2CH2— 正丁基 （CH3）2CHCH2— 异丁基
CH 3CH 2CH
（CH3）3C—
仲丁基
CH 3 （二级丁基）
叔丁基 1，1-二甲（基）乙基 （ter-Bu）
（三级丁基）
若烷烃分子从形式上消除两个氢原子而剩下的原子团 称为亚基。
（3）系统命名法规则
1）直链烷烃：
在系统命名法中，对于直链烷烃的命名和普通命名法是 基本相同的，只是不写 “正”字。 CH3CH2CH2CH2CH3普通命名法叫正戊烷，系统命名法叫戊烷
（3）环戊烷的结构
“信封式”构象：分子的张力不太大，因此环戊烷的 化学性质比较稳定。
CH2Cl + Cl2
CCl4 + Cl
c
CH3Cl + Cl CH3Cl + Cl CH Cl + HCl ClCH 2 2 3Cl + Cl c CH2 Cl + HCl c CH 3－CH3 CH ++ ClHCl c 2Cl 2 CH Cl 2 CH Cl 3 CH 2Cl2 + Cl CH Cl + Cl
CH 3 CH CH CH CH CH 3 CH 2 CH 3 CH 3
2
CH 3
主链
2，4-= 甲基-3-乙基己烷
④如果支链上还有取代基时，从与主链相连的碳原子开始，把 支链的碳原子依次编号，支链上取代基的位置就由这个编号 所得的号数来表示。这个取代了的支链的名称可放在括号中， 或用带撇的数字来表明支链中的碳原子。
2.烷烃分子的形成
C sp 3 C sp
3
C sp 3 C sp
3
3 (sp3-sp σσ 3 )3 (sp -sp )

有机化学课件第-二-章烷烃和环烷烃_图文

熔点高低取决于分子间的作用力 和晶格堆积的密集度。
烷烃熔点的特点 （1） 随相对分子质量增大
而增大。 （2） 偶数碳烷烃比奇数碳
烷烃的熔点升高值 大 （如右图）。 （3）相对分子质量相同的烷 烃，叉链增多，熔点 下降。
偶数碳 奇数碳
（二） 沸点
沸点大小取决于分子间的作用力
烷烃沸点的特点
（1）沸点一般很低。 （非极性，只有色散力）
H2O2 + Fe2+
RCOO-
-e-
电解
HO• + HO- + Fe3+ RCOO •
自由基的稳定性
均裂 H=359.8kJ/mol (88kcal/mol) 共价键均裂时所需的能量称为键解离能。 键解离能越小，形成的自由基越稳定。
苯甲基自由基
稀丙基自由基 三级丁基自由基 异丙基自由基
乙基自由基 甲基自由基 苯基自由基
Hammond假设：过渡态总是与能量相近 的分子的结构相近似。
甲烷氯代反应势能图
甲烷氯代反应势能图的分析
1、第一步反应的活化能比较大，是速控步骤。 2、第二步反应利于平衡的移动。 3、反应 1 吸热，反应 2 放热，总反应放热，所以反应 只需开始时供热。 4、过渡态的结构与中间体（中间体是自由基）相似， 所以过渡态的稳定性顺序与自由基稳定性顺序一致。 推论：3oH最易被取代，2oH次之，1oH最难被取代。
甲烷氯代反应的适用范围
1、 该反应只适宜工业生产而不适宜实验室制备。 2 、该反应可以用来制备一氯甲烷或四氯化碳，不适 宜制备二氯甲烷和三氯甲烷。 3、无取代基的环烷烃的一氯代反应也可以用相应方法 制备，C(CH3)4的一氯代反应也能用此方法制备。
（2） 甲烷卤代反应活性的比较

烷烃与环烷烃

邻位交叉式：甲基处于邻位，相互距离比对位交叉式近，能量较对位交叉式高； 全重叠式：甲基及氢都各处于重叠位置，相互斥力最大，分子能量最高，是最不稳定的构
象； 部分重叠式：甲基和氢互相重叠，能量较高，但比全重叠式的能量低。
构象稳定性 对位交叉式 邻位交叉式 部分重叠式 全重叠式
有机化学 （第9版）
第四章
烷烃和环烷烃
第一节 烷烃 第二节 环烷烃
重点难点
掌握 烷烃及环烷烃的命名，烷烃及环烷烃的构象异构， 烷烃的卤代反应，环烷烃的开环加成反应。
熟悉 烷烃的理化性质，自由基反应的机制。
了解 药物构效关系及自由基作用在医学中的应用。
第Байду номын сангаас节
烷烃
有机化学 （第9版）
一、结构
1. 烷烃中碳原子均采用sp3杂化。
顺-1,2-二甲基环己烷
反-1,2-二甲基环己烷 ee（优势构象）
1. 烷烃碳原子采取SP3杂化，分为伯、仲、叔、季四种类型。
2. 烷烃及环烷烃化合物的命名。 3. 烷烃在光照或加热条件下可进行自由基反应，反应活性与烷烃结构和卤素种类有关。 4. 环烷烃加热可发生氢化开环或亲电加成反应。 5. 烷烃存在构象异构，交叉式为稳定的优势构象，可以用锯架势和纽曼投影式表达。 6. 环烷烃存在椅式构象和船式构象，椅式构象为优势构象，较多取代基位于e键上的 取代为优势构象。
三、构象异构
（二）丁烷的构象
丁烷构象的能量变化及稳定性
正丁烷C2—C3旋转时各种构象的能量曲线
有机化学 （第9版）
三、构象异构
（三）药物构效关系
药物分子的构象与药物作用效果存在一定的关系，通常优势构象具有更好的作用效果。
多巴胺 （抗震颤麻痹药）

大学有机化学重点知识总结 (2)


6. CH3CHCH2CH3 OH
浓 H2SO4 ＞ 150 ℃
NBS ( CH3CH CHCH2Br)
( CH3CH CHCH3 )
24. H2C CHCH(CH3)2
Cl2 500 ℃
(
H2C
C H
C(CH3)2) Cl
NBS, CCl4
Br
(
)
O (R C O OH )
O
22.
Br
Br2
(
CH3
30.
H3C
CC CH3 H
CH2
补充：
① B2H6 ② H2O2/OH-
(
)
CH3 H3C C CH2CH2OH
CH3
CH3 ① B2H6
CH3 ② H2O2/OH-
CH3 H
OH CH3
34
② 双键上的氧化
CH2 CH2 + O2
O
Ag 250℃
O
O
C C +R C O O H
C C + R C OH O
有 机 化 学 习题课
第二章
饱和烃（烷烃和环烷烃）
(一）烷烃
1. 熟练掌握烷烃的系统命名法。 要求能根据结构式写出名称或由名称写出结构式
“最长” 选最长的碳链作为主链 “最多”选取含支链最多的碳链为主链 “最小” 取代基位次最小
最低系列：最先遇到的取代基位次最小
1 2 3 45 1. CH3CH CH CH2CH3
O C CH3)
47
1. 由 HC CH 合成 (1) CH3CH2CH2CH2OH
分析：
CH3CH2CH CH2 CH3CH2C CH
+ CH3CH2Br

有机化学环烷烃


总 张力能
n(Hc/n-659) 114 108 25 0 21 40 54 50 44 12 13 0 15 16
24
从上表数据可以看出: C3～C4 员 环：不稳定 C5、C7～C11员环：较稳定（稳定性相近） ≥C12 员 环：很稳定 C6 员 环：最稳定
拜耳的张力学说对六员以上的环失 去了预见性,原因是它的基本假定:成环 碳原子都在同一个平面上(除三员环外) 是错误的。
椅型
船型
31
环己烷椅型构象
环己烷船型构象
32
所有的键处于交叉式 椅式构象稳定的原因：
H H H H
5
H H
3
6
H
2
H
1
H H
H
4
H
H H
H
6 5
H
CH2 CH2
4
1
H
2 3
H
H H
在船式构象中，所有的C－H键处于重叠式。
H HH
4 5 6
H H H
1
H H
6 5
CH2 CH2
4
1
2 3
H H
H H 3 H
1
环 烷 烃
第一节：环烷烃的分类、命名及同分异构 第二节：环烷烃的化学性质 第三节：环烷烃的结构 第四节：环己烷的构象 第五节：取代环己烷的构象 第六节：十氢化萘的构象
2
第一节 分类、命名与同分异构
一、分类：
单环烃
3-4 员 5-7 员 8-11员 小环 普通环 中环 大环
饱和脂环烃
12 员
多环烃
(1).单螺环的命名
1、靠近螺C开始编号（不含螺C）， 2、先小环后大环，方括号内先小后大 3、 环除螺原子外的环碳原子个数，数字间用
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CH3 aa型 CH3
顺-1,3-二甲基环己烷
CH3 ee型 CH3
能量低为优势构象
CH3
CH3
反-1,3-a二e型甲基C环H3己烷能量相同
ea型 CH3
3、有两个不同取代基时
反-1-甲基-3-异丙基环己烷
CH3
CH3
ea型 CH(CH3)2
ae型 CH(CH3)2
ae型能量低为优势构象
能量差: E = 8.8-7.1=1.7KJ/mol
饱和烃:烷烃和环烷烃
4.4 取代环己烷的构象
一取代的环己烷，取代基可以处在a键上，也可以处 在e 键上：
H H
CH3
H H
CH3
5%
95%
CH3 H H3C C CH3
H 0.01%
H
H
C(CH3)3
99.9%
取代基越大，它处于e 键的构象越稳定
二取代环己烷
1、1,2-二取代环己烷
CH3
CH3
顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷
C(CH3)3
CH3
CH3
(CH3)3C
ea型
ae型
ae型能量低为优势构象
能量差: E=23 - 7.1=15.9KJ/mol
规律:
1.具有一个取代基的环己烷,取代基在e键 上时为稳定构象.
2.具有多个相同取代基的环己烷,取代基 在e键上越多,构象越稳定.
3.环上有不同取代基时,大基团在e键上的 构象是稳定构象.
总目录
d.如果两个不同取代基的位次都符合“最低 系列”时，按次序规则顺序，“较优”基 团后列出。
4-丙基-6-异丙基壬烷 4-propyl-6-isopropylnonane
总目录
• 如果支链上还有取代基时，这个取代了的 支链的名称可放在括号中或用带撇的数字 来标明支链中的碳原子。
2-甲基-5-（1,2-二甲基丙基）癸烷 或 2-甲基-5-1′,2′-二甲基丙基癸烷
Байду номын сангаас
烷烃的命名
如果含有几个不同的取代基时，按照 “次序规则（sequence rule） ”（中国化学 会《有机化学命名原则》规定），“较优” 基团写在后面，而简单基团写在前面。 • 次序规则是为了表达某些有机化合物的立体 化学关系，需决定有关原子或基团的排列次 序。它的主要内容如下：
① 单原子取代基按其原子序数大小排列， 大者为“较优”基团。若为同位素，则 质量大的为“较优”基团。例如:
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
顺-1,2-二甲基环己烷
CH3
CH3
构造式
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
反-1,2-二甲基环己烷
构型
式
顺-1,2-二甲基环己烷
CH3
CH3
CH3 H3C
ae型
能量相同
ea型
反-1,2-二甲基环己烷
CH3
aa型 CH3
CH3
CH3 ee型 能量低为优势构象
2、1,3-二取代环己烷
“＞”表示“优于”
②多原子取代基则逐个原子顺次比较，排出 优先次序。
丁基
异丙基
两个基团的第一个原子所连接的原子或基团 相同（C、H、H），则比较第二个原子： 丁基第二个碳：C、H、H；
异丙基第二个碳：C、C、H
因此：异丙基＞丁基
总目录
③含有双键或三键基团，可以认为连有两个 或三个相同原子。
乙烯基第一个原子：C、C、H 乙炔基第一个原子：C、C、C 因此：乙炔基＞乙烯基