Chapter.2 烷烃 (Alkanes)
烃类化合物 (Hydrocarbons)
脂肪族 (Aliphatic) 芳香族 (Aromatic)
烷烃
Alkanes
烯烃
Alkenes
炔烃
Alkynes
脂环烃
Cyclic Aliphatic
1,结构：
SP3杂化,四面体结构,键角 109o28′
C-C,σ Bond
一,烷烃的结构和命名,(Structure and Nomenclature)
2.通式,（ General Formula)
Alkane,C nH 2n+2
Alkyl:
C nH 2n+1
C H 3 C C H C H 2
C H 3
C H 3
C H 3C H 3
伯仲叔
季
3.命名,( N
(1),Common Names of Alkanes:
1~10碳,甲,乙，丙，丁，戊，己，庚，辛，壬，癸
Methane,Ethane,---------------------Decane
同分异构,(Isomers)
C H 2C H 3 C H 2 C H 2 正 n - b u t y l, )(
C H
C H 3
C H 3 C H 2 异 ( i s o - b u t y l )
同分异构,(Isomers)
C H
C H 3
C H 3 叔 ( t - b u t y l )
C H 3
C H
C H 3
C H 3 C H 2
C H 3
新 （ n e o - p e n t y l )
(2),IUPAC Names of Alkanes
直链,Unbranched Alkanes
支链, Branched Alkanes
a,常见的烷基,Alkyl group
C H
C H 3
C H 3
C H 2C H 3
C H 2
C H 3
{
C H
i s o - b u t y l
s e c - b u t y l
异
仲
C H 3
C H 3
C H 2
{
C
C H 3
C H 3
C H 3 C
C H 3
t e r t - b u t y l
N e o - p e n t y l
叔
新
b,主链的选择：
C H 2C H 3 C H 3
C H
C H 2 C H
C H 3
C H 3
选择含取代基多的碳链
c.主链的编号：
C H 3
C H
C H
C H 3
C H 2 C H 2 C H C H 2 C H 3
C H 3 C H 2 C H 3
1 2 3 4 5
6 7 8
取代基编号的位次最小
2,6-二甲基 -5-乙基辛烷
d.书写取代基的规则,优先基团列在后面
e,复杂支链烷烃的命名
C H 2 C H
C
C H 3
C HC H 3
C H 3
C H 2 C H 2 C H 3
C H 3 C H 2 C H 3
1 2 3 4 5 6 7 8 9
C H 2 C H 2 C H 2
1 0
3-甲基 -6（ 1,1-二甲基丙基）癸烷
二 构象 ( Conformation):
Sawhorse Model 锯木架式,
Newman Projection 投影式,
透视式 Perspective
(二） 构象变化及能量图：
构象 ( Conformation)
重叠 ( Eclipse) 交叉 (Stagger)
邻位交叉
Gauch
对位交叉
Anti
四种构象稳定性次序：
对位交叉 > 邻位交叉 > 部分重叠 > 全重叠
（三） 影响构象稳定性的因素,
1 扭转张力 ( Torsional Strain):
2 范得华斥力
3 偶极 -偶极相互作用,（ Dipole-Dipole Interaction)
4 氢键：
三, Physical Properties
（一） Intermolecular Interaction Force
1,Dipole-Dipole Interaction
2,范得华力,
3,Hydrogen bond:
(二） 沸点 (boiling point)
( 三） 熔点 (melting point)
( 四） 密度 (density)
(五） 溶解度 （ solubility)
四 Chemical Properties
(一） 氧化和燃烧热：
R - H + O 2 C O 2 H 2 O 热 量 + +
（二） 热裂反应：
1。 共价键的键能,
均裂反应,A B A B+
离解能,CH4 四个不同
键能,CH4 离解能 /4
2。 烷基自由基的相对稳定性：
C H 3 C HH C H 2C H 3 H C H 2C H 3 C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
解 离 能, k J / m o l 4 3 5, 4 4 1 0, 3 3 9 7, 4 3 8 0, 9
自由基相对稳定次序：
CC H
3 C H 2C H 3 C H 2
C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
伯 仲 叔
（三） 卤代反应 （ Halogenation):
C HC H 3
C H
3
C H
3
C H
2
C l
2
光 照
C HC H 3
C H
3
C H
2C H 2
C HC H 3
C H
3
C H
3C H
CC H
3
C H
3
C H
3C H 2
C l
C l
C l
2,机理 （ Mechanism), 链反应
( 1 ) X X 光 照 2 X 引 发
（ 2 ） X + H - R H X R+
R + X X R X + X
慢
快
增 长
（ 3 ） R + R R - R
X X+ X X
终 止
链式自由基反应,引发剂,过氧苯甲酰等。
抑制剂,O2等。
形成 CH3,一步,活化能最高,是决定反应速度步骤。
3。 卤代反应的取向 （ Orientation):
自由基的相对稳定性：
CC H
3 C H 2C H 3 C H
C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
形成自由基步骤的活化能：
形成自由基步骤的容易程度：
CC H
3 C H 2C H 3 C H
C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
CC H
3 C H 2C H 3 C H
C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
> >>
越是稳定的自由基，越容易形成。
4,反应活性和选择性：
X2的活性,F2 >Cl2 >Br 2>I2
反应活性高，选择性低，过度态到达早，游离基性质较少。
反应活性低，选择性高，过度态到达迟，游离基性质较多。
5,游离基的不重排性，同位素示踪。
CC H
3
C H 3
C H 3
D
C l [
D C l
H C l
+
+
CC H
3
C H 3
C H 3
CC H
3
C H 2
C H 3
D
C l 2
C l 2
CC H
3
C H 3
C H 3
CC H
3
C H 2
C H 3
D
C l
C l
D C l
H C l
CC H
3
C H 3
C H 3
CC H 3
C H 2
C H 3
D
C l
C l
=
烃类化合物 (Hydrocarbons)
脂肪族 (Aliphatic) 芳香族 (Aromatic)
烷烃
Alkanes
烯烃
Alkenes
炔烃
Alkynes
脂环烃
Cyclic Aliphatic
1,结构：
SP3杂化,四面体结构,键角 109o28′
C-C,σ Bond
一,烷烃的结构和命名,(Structure and Nomenclature)
2.通式,（ General Formula)
Alkane,C nH 2n+2
Alkyl:
C nH 2n+1
C H 3 C C H C H 2
C H 3
C H 3
C H 3C H 3
伯仲叔
季
3.命名,( N
(1),Common Names of Alkanes:
1~10碳,甲,乙，丙，丁，戊，己，庚，辛，壬，癸
Methane,Ethane,---------------------Decane
同分异构,(Isomers)
C H 2C H 3 C H 2 C H 2 正 n - b u t y l, )(
C H
C H 3
C H 3 C H 2 异 ( i s o - b u t y l )
同分异构,(Isomers)
C H
C H 3
C H 3 叔 ( t - b u t y l )
C H 3
C H
C H 3
C H 3 C H 2
C H 3
新 （ n e o - p e n t y l )
(2),IUPAC Names of Alkanes
直链,Unbranched Alkanes
支链, Branched Alkanes
a,常见的烷基,Alkyl group
C H
C H 3
C H 3
C H 2C H 3
C H 2
C H 3
{
C H
i s o - b u t y l
s e c - b u t y l
异
仲
C H 3
C H 3
C H 2
{
C
C H 3
C H 3
C H 3 C
C H 3
t e r t - b u t y l
N e o - p e n t y l
叔
新
b,主链的选择：
C H 2C H 3 C H 3
C H
C H 2 C H
C H 3
C H 3
选择含取代基多的碳链
c.主链的编号：
C H 3
C H
C H
C H 3
C H 2 C H 2 C H C H 2 C H 3
C H 3 C H 2 C H 3
1 2 3 4 5
6 7 8
取代基编号的位次最小
2,6-二甲基 -5-乙基辛烷
d.书写取代基的规则,优先基团列在后面
e,复杂支链烷烃的命名
C H 2 C H
C
C H 3
C HC H 3
C H 3
C H 2 C H 2 C H 3
C H 3 C H 2 C H 3
1 2 3 4 5 6 7 8 9
C H 2 C H 2 C H 2
1 0
3-甲基 -6（ 1,1-二甲基丙基）癸烷
二 构象 ( Conformation):
Sawhorse Model 锯木架式,
Newman Projection 投影式,
透视式 Perspective
(二） 构象变化及能量图：
构象 ( Conformation)
重叠 ( Eclipse) 交叉 (Stagger)
邻位交叉
Gauch
对位交叉
Anti
四种构象稳定性次序：
对位交叉 > 邻位交叉 > 部分重叠 > 全重叠
（三） 影响构象稳定性的因素,
1 扭转张力 ( Torsional Strain):
2 范得华斥力
3 偶极 -偶极相互作用,（ Dipole-Dipole Interaction)
4 氢键：
三, Physical Properties
（一） Intermolecular Interaction Force
1,Dipole-Dipole Interaction
2,范得华力,
3,Hydrogen bond:
(二） 沸点 (boiling point)
( 三） 熔点 (melting point)
( 四） 密度 (density)
(五） 溶解度 （ solubility)
四 Chemical Properties
(一） 氧化和燃烧热：
R - H + O 2 C O 2 H 2 O 热 量 + +
（二） 热裂反应：
1。 共价键的键能,
均裂反应,A B A B+
离解能,CH4 四个不同
键能,CH4 离解能 /4
2。 烷基自由基的相对稳定性：
C H 3 C HH C H 2C H 3 H C H 2C H 3 C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
解 离 能, k J / m o l 4 3 5, 4 4 1 0, 3 3 9 7, 4 3 8 0, 9
自由基相对稳定次序：
CC H
3 C H 2C H 3 C H 2
C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
伯 仲 叔
（三） 卤代反应 （ Halogenation):
C HC H 3
C H
3
C H
3
C H
2
C l
2
光 照
C HC H 3
C H
3
C H
2C H 2
C HC H 3
C H
3
C H
3C H
CC H
3
C H
3
C H
3C H 2
C l
C l
C l
2,机理 （ Mechanism), 链反应
( 1 ) X X 光 照 2 X 引 发
（ 2 ） X + H - R H X R+
R + X X R X + X
慢
快
增 长
（ 3 ） R + R R - R
X X+ X X
终 止
链式自由基反应,引发剂,过氧苯甲酰等。
抑制剂,O2等。
形成 CH3,一步,活化能最高,是决定反应速度步骤。
3。 卤代反应的取向 （ Orientation):
自由基的相对稳定性：
CC H
3 C H 2C H 3 C H
C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
形成自由基步骤的活化能：
形成自由基步骤的容易程度：
CC H
3 C H 2C H 3 C H
C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
CC H
3 C H 2C H 3 C H
C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
> >>
越是稳定的自由基，越容易形成。
4,反应活性和选择性：
X2的活性,F2 >Cl2 >Br 2>I2
反应活性高，选择性低，过度态到达早，游离基性质较少。
反应活性低，选择性高，过度态到达迟，游离基性质较多。
5,游离基的不重排性，同位素示踪。
CC H
3
C H 3
C H 3
D
C l [
D C l
H C l
+
+
CC H
3
C H 3
C H 3
CC H
3
C H 2
C H 3
D
C l 2
C l 2
CC H
3
C H 3
C H 3
CC H
3
C H 2
C H 3
D
C l
C l
D C l
H C l
CC H
3
C H 3
C H 3
CC H 3
C H 2
C H 3
D
C l
C l
=
