重点,
1、烷烃的命名、结构及 sp3杂化；烷烃的性质
2、烯烃的命名、烯烃的结构特征及顺反异构；烯
烃的化学性质
3,炔烃, 二烯烃的结构和共轭效应；炔烃和二烯
烃的化学性质
难点,
烷烃的结构, sp3杂化及烷烃的构象；烯烃的结构
特征及顺反异构；炔烃, 二烯烃的结构和共轭效应
烃（碳氢化合物）：只由 C,H两种元素组成
的化合物。
烃
脂 肪 烃
脂 环 烃
芳 香 烃
饱 和 脂 肪 烃 — — 烷 烃
不 饱 和 脂 肪 烃
烯 烃
炔 烃
烷烃：脂肪烃分子中只含有 C－ C单键和 C－ H键的烃。
第一节 烷烃 Alkanes
2－ 1 烷烃的同系列及同分异构现象
2－ 2 烷烃的命名
2－ 3 甲烷分子的正四面体结构 —— sp3杂化轨道
2－ 4 烷烃的构象
2－ 5 烷烃的物理性质
2－ 6 烷烃的化学性质
2－ 7 烷烃的来源（自学）
一、烷烃的同系列
烷烃的通式为,CnH2n+2,n表示碳原子数目。最简单的烷烃是甲烷。
凡具有同一个通式，在组成上相差 CH2及其整数倍的一系列化合物，称
为同系列。同系列中的各化合物互为同系物。同系物具有相似的化学性
质，物理性质则随着碳原子数目的增加而呈现规律性的变化。相邻的同
系物在组成上相差 CH2,这个 CH2称为系差。
同系列中，所有化合物的物理性质，均随着分子质量的增高而呈规律
性变化。利用这一规律，可推测某一同系物的物理性质。
第一节 烷烃 Alkanes
2－ 1 烷烃的同系列及同分异构现象
Alkanes Homogeneous Series and Structural Isomery
二、烷烃的同分异构现象
1.同分异构现象
同分异构现象是指分子式相同但结构不同的现象。分子式相同但
结构不同的化合物称为同分异构体 。
构造是指分子中原子互相连接的方式和次序。分子式相同，而构
造不同的异构体称为构造异构体。这种现象称为构造异构现象。构造
异构现象是有机化学中普遍存在的异构现象的一种，除此而外,异构现
象还包括立体异构。
构 造 异 构
立 体 异 构
构 型 异 构
构 象 异 构
异 构 现 象
烷烃同系列中，甲烷、乙烷、丙烷只有一种结合
方式，没有异构现象，从丁烷起就有同分异构现象。
在烷烃分子中随着碳原子数的增加，异构体的数目增
加得很快。对于低级烷烃的同分异构体的数目和构造式，
可利用碳链不同推导出来。
C H 3 C H 2 C H 2 C H 3 C H 3 C H C H 3
分 子 中 碳 原 子 的 排 列 方 式 不 同
C H 3
烷烃有构造异构和构象异构
2.烷烃的构造异构
（ 1）碳链异构
如,
C H 3 C H 2 C H 2 C H 3 C H 3 C H C H 3
C H 3
（ 2） 支链异构（取代基位置异构）
如,
C H 3 C H C H 2 C H 2 C H 3 C H 3 C H 2 C H C H 2 C H 3
C H 3C H 3
如：己烷的构造异构体有五种，分别为,
C H 3 C H C H C H 3
C H 3 C H C H 2 C H 2 C H 3 C H 3 C H 2 C H C H 2 C H 3
C H 3C H
3
C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 C H 2 C H 3
C H 3 C C H 2 C H 3
C H 3 C H 3
C H 3C H 3
书写构造式时，常用简化的式子。如,
CH3CH2CH2CH2CH3或 CH3(CH2)4CH3
3.烷烃的构象异构（见 2— 4）
2－ 2 烷烃的命名
Nomenclature of Alkanes
一、伯、仲、叔、季碳原子
只与一个碳原子相连的称为“伯” 或一级碳原子，常用 1o表示；
与两个碳原子相连的称为“仲” 或二级碳原子，常用 2o表示；
与三个碳原子相连的称为“叔” 或三级碳原子，常用 3o表示；
与四个碳原子相连的称为“季” 或四级碳原子，常用 4o表示。
与伯、仲、叔碳原子相连的氢原子，分别称为伯、仲、叔氢原子。
如,
C H 3 － C H 2 － C H 2 － C H 2 － C H 3
1 ° 2 °
C H 3 － C H － C H 2 － C H 3
C H 3
3 °
C H 3 － C － C H 3
C H 3
C H 3
4 °
二、烷基
1.从烷烃分子中去掉一个氢原子后所剩下的基团称为烷基。
烷基 名称 通常符号
CH3- 甲基 Me
CH3CH2- 乙基 Et
CH3CH2CH2- 正丙基 n-Pr
(CH3)2CH- 异丙基 i-Pr
CH3CH2CH2CH2- 正丁基 n-Bu
(CH3)2CHCH2- 异丁基 i-Bu
CH3CH2CH(CH3)- 仲丁基 s-Bu
(CH3)3C- 叔丁基 t-Bu
烷基的通式为 CnH2n+1 —, 常用 R— 表示 。
2.从烷烃分子中去掉两个氢原子后剩下的基团称为亚某
基。
C H 2 C H C H 3 － C H 2 C H 2 －
亚 甲 基 亚 乙 基
1, 2 － 亚 乙 基
或 二 亚 甲 基
3.从烷烃分子中去掉三个氢原子后剩下的基团称为次某基。
C H
次 甲 基
C C H 3
次 乙 基
三、烷烃的命名
1.习惯命名法
通常把烷烃称为“某烷”，“某”是指烷烃中碳原子的数目。由
一到十用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示。十以上
的用汉字数字表示碳原子数，用正、异、新表示同分异构体。
如,C11H24,叫十一烷。
（ 1）凡直链烷烃叫正某烷。如,CH3CH2CH2CH2CH3 正戊烷
（ 2）只有 (CH3)2CH- 端链的烷烃称为 "异某烷 "。
C H 3
C H 3 C H C H 2 C H 2 C H 3
异 己 烷
（ 3）只有 (CH3)3C- 端链的烷烃称为“新某烷”。
习惯命名法只能命名简单的化合物。
C H 3 － C － C H 3
C H 3
C H 3
新 戊 烷
2,衍生命名法
衍生命名法以甲烷为母体，把其它烷烃看作是甲烷的
烷基衍生物，即甲烷分子中的氢原子被烷基取代所得到
的衍生物。命名时，把连接烷基最多的碳原子作为母体
碳原子；按简单基团在前，复杂基团在后的原则命名。
如,
C H 3 C H 2 C H C H 2 C H 3
C H 3
甲 基 二 乙 基 甲 烷
3.系统命名法
系统命名法是中国化学学会根据国际纯粹和应用化学联
合会 （ IUPAC） 制定的有机化合物命名原则, 再结合我国汉
字的特点而制定的 。
在系统命名法中, 对于直链烷烃的命名和习惯命名法是基
本相同的, 仅不写上, 正, 字 。 如,CH3CH2CH2CH2CH3普
通命名法叫正戊烷, 系统命名法叫戊烷 。
对于支链烷烃，把它看作是直链烷烃的烷基取代衍生物。
C H 3 C H 2 C H C H 2 C H 3
C H 3
3 － 甲 基 戊 烷
支链烷烃的系统命名法原则如下,
（ 1）选取主链（母体）
a.选择含碳原子数目最多的碳链作为主链，支链作为取代基。
b.分子中有两条以上等长碳链时，则选择支链多的一条为主链。
例如,
C H 2
C H 3
C H 3 － C H － C H 2 － C H 2 － C H 3
( 2)对主链碳原子编号
a.从距离取代基的一端开始, 将主链碳原子依次用 1,2,3…… 编号 。
如,
C H 2
C H 3
C H 3 － C H － C H 2 － C H 2 － C H 3
1
2
3 4 5 6
3 － 甲 基 己 烷
b,当取代基的位置相同时，则从连较简单的取代基一端
开始编号。
c.若在上述基础上，编号仍有选择性，则使各取代基位置
和最小。
C H 3 － C H 2 － C H － C H 2 － C H － C H 3
123456
2 － 甲 基 － 4 － 乙 基 己 烷
C H C H 3
C H 3
(3)命名遵循以下原则,
a.将支链（取代基）写在主链名称的前面。
b.取代基按“次序规则”小的基团优先列出。 常见
烷基的大小次序：甲基 <乙基 <正丙基 <正丁基 <异丁基 <异丙基。
c.相同基团合并写出，位置用 2,3…… 标出,取代基数目用二,
三 …… 标出。
d.表示位置的数字间要用“，”隔开，位次和取代基名称之间要用
“－” 隔开。如,
烷烃的命名归纳为十六个字：最长碳链，最小定位，
同基合并，由简到繁。
C H 3
C H 3 － C H 2 － C H － C H － C H － C H － C H 3
C H 3 C H 2
C H 3
C H 3
2, 3, 5 － 三 甲 基 － 4 － 丙 基 庚 炔
1234567
2－ 3 甲烷分子的正四面体结构 —— sp3杂化轨道
Regular Tetrahedron Structure of Methane ---- sp3 Hybrid Orbital
一、碳原子的四面体概念及分子模型
为了解释有机化合物的对映异构现象,1874年 Van‘t Hoff J H提
出了碳原子四面体结构。认为碳原子相连的四个原子或原子团，不是在
一个平面上，而是在空间分布成四面体。碳原子位于四面体的中心，四
个原子或原子团位于四面体的顶点上。甲烷分子的构型是正四面体。
甲烷的球棍模型 甲烷的斯陶特模型
它们的空间取向是分别指向四面体的顶点。 sp3轨道的对称轴之
间互成 109.5 °。甲烷的四个 C— H键完全相同，键角为 109.5°,键长为
0.110nm。
甲烷中的碳为 sp3杂化，四个杂化轨道完全一样，分别与氢原子的
1s轨道重叠，形成 4个等同的 C— Hσ键，因此甲烷分子具有正四面体的
空间结构。这种 σ键，电子云重叠是沿键轴方向，键的旋转不影响电子
云的重叠，故可以自由旋转。
二、碳原子的 sp3杂化
C 1S22S22P2按照未成键电子的数目，碳原子应当是二价。然而，
实际上甲烷等烷烃分子中碳原子是四价，而不是二价。杂化轨道理论
认为，在形成分子的过程中，一个电子从 2s激发到 2pz,
2 s
2 p x 2 p y 2 p z
2 s
2 p x 2 p y 2 p z
s p 3 s p 3 s p 3 s p 3
激 发 杂 化
s p 34 个
在其他烷烃中, C均以 sp3杂化轨道成键, 因
此也都具有呈四面体结构 。 由于 σ键可以自由旋转,
所以烷烃的结构不象我们所写的那样一层不变, 而
是运动的, 一般以锯齿形存在 。 并且在平衡位置不
断振动 。 例如丁烷的分子 。
正 戊 烷 正 己 烷
2－ 4 烷烃的构象
Conformation of Alkanes
一、乙烷的构象
由于乙烷是由一个 C-C σ键，六个 C-H σ键连接形
成的,σ键单键可绕键轴旋转。因此，乙烷存在构象异构。
构象是指构造一定的分子，由于单键旋转而引起的分
子中的原子或基团在空间的不同排列方式。由于单键的旋
转，使连接在碳上的原子或原子团在空间的排布位置随之
发生变化，所以构造式相同的化合物可能有许多构象。它
们之间互为构象异构体。
乙烷的两种极限构象式 —— 重叠式和交叉式,交叉式
构象为乙烷的优势构象。
透视式 纽曼 (Newman)投影式
交叉式
重叠式
H
HH
H
H
H
H
H
H
H
H
H
HH
H
H
HH
H H
H
H
H
H
构象的表示方法：通常用透视式或纽曼 (Newman)投影式表示。
（以乙烷为例）
乙烷分子的能量曲线图
由交叉式转变为重叠式时必须吸收 12.5KJ/mol的能量，由重叠
式转变为交叉式时会放出 12.5KJ/mol的能量。所以交叉式是最稳定的构
象。低温时，交叉式构象增多。从理论上讲，乙烷分子的构象是无数
的，其他构象则界于上述两种极限构象之间。
二、正丁烷的构象
以正丁烷的 C2— C3键的旋转来讨论丁烷的构象，固定 C2,把 C3
旋转一圈来看丁烷的构象情况。 在转动时，每次转 60°，直到 360°复
原可得到四种典型构象。
其稳定性次序为,
对位交叉式 > 邻位交叉式 > 部分重叠式 > 全重叠式
C H 3
H
C H 3
C H 3 C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
HH
HH
H
H
H
H
HH
H
H
HH
H
对 位 交 叉 式 部 分 重 叠 式 邻 位 交 叉 式 全 重 叠 式
一,状态
C1~C4的烷烃为气态,C5~C16的烷烃为液态,C16以上的烷烃
为固态。
二,沸点
1,随着相对分子质量的增加，直链烷烃的沸点逐渐升高。
2,碳原子数相同的烷烃，支链越多，沸点越低。
三,熔点
固体分子的熔点也随相对分子质量的增加而增大。
2－ 5 烷烃的物理性质
Physical Properties of Alkanes
四,相对密度
烷烃的相对密度都小于 1，随分子相对支链的增加
而升高，最后接近于 0.8（ 20℃ ）。
五,溶解度
由于烷烃没有非极性或极性很小，所以不溶于水
及强极性溶剂中，可溶于氯仿、乙醚、四氯化碳等溶
剂中 （“相似相溶”原理）。
2－ 6 烷烃的化学性质
Chemistry of Alkanes
烷烃分子中，由于 C-C键和 C-H键的极性很小，而
键的离解能又很高，因此，一般情况下，烷烃的化学性
质很不活泼。常温下与强酸、强碱、强的氧化剂、强的
还原剂都不反应。但是，如果改变反应条件，如高温或
光照下才能发生某些化学反应。主要发生取代反应。
一、卤代反应
烷烃的氢原子可被卤素取代，生成卤代烃，这种取代反应称
为卤代反应。以氯代反应最为常见。
氟、氯、溴、碘与烷烃反应生成一卤和多卤代烷，其反应活
性为,F2 > Cl2 > Br2 。甲烷和氯在常温或黑暗中混合并不发生
反应，但在紫外光照射或高温下，两者就能发生反应。有时甚至
剧烈到爆炸的程度。
甲烷与氟反应时，反应剧烈并有大量热放出，会破坏生成的
氟甲烷，因此没有实用价值。
碘不能与甲烷发生取代反应生成碘甲烷，碘甲烷必须用其他
方法制备。
R H X 2 高 温 或 光 照 R — X H X++
1.氯代
（ 1）甲烷的氯代反应,
此反应剧烈，甚至爆炸。实际意义不大。
但在漫射光作用下，可以发生较为缓和的反应，例,
C H 4 + 2 C l 2 强 日 光 C 4 H C l+
C H 4 + 或 漫 射 光 C H 3 C l +C l 2 H C l
一 氯 甲 烷
3 5 0 － 4 0 0 ℃
甲烷的氯代反应较难停留在一氯甲烷阶段，
产物为四种氯化物的混合物。
C H 3 C l + C l 2 C H 2 C l 2 + H C l
3 5 0 － 4 0 0 ℃
C H 2 C l 2 C H C l
3
C H C l 3 C C l 4
或 漫 射 光
+ C l 2
3 5 0 － 4 0 0 ℃
或 漫 射 光
+ H C l
+ C l 2
3 5 0 － 4 0 0 ℃
或 漫 射 光
+ H C l
二 氯 甲 烷
三 氯 甲 烷
四 氯 化 碳
（ 2）甲烷的氯代反应机理
甲烷的氯代反应，有下列诸事实,
①甲烷与氯在室温和暗处不起反应；
②就是在暗处，若温度高于 250℃ 时，反应会立即发生；
③室温时，紫外光影响下，反应也会发生；
④当反应由光引发时，每吸收一个光子可以得到许多个（几千个）
氯甲烷分子；
⑤有少量氧的存在会使反应推迟一段时间，这段时间过后，反应又
正常进行。这段推迟时间与氧的量有关。
如果想使某一产物为主，可以通过控制反应条件达到目的。
例：在 400－ 500℃, CH4:Cl2=10:1（ 体积比）时，主要产物为
CH3Cl ； CH4:Cl2=0.26:1时，主要产物为 CCl4 。
甲烷的氯代反应机理,
链的引发 ( 1 ) C l
2 2 C l光 或 热
链的增长 + C H 4 H C l + C H 3C l( 2 )
C H 3 + C l 2 C H 3 C l + C l( 3 )
链的终止 +C l C l C l 2( 4 )
C H 3 + C H 3 C H 3 － C H 3( 5 )
C H 3 + C l C H 3 C l( 6 )
（ 3）其它烷烃的氯代
碳链较长的烷烃氯代时，反应可以在分子中不同的碳原子上取
代不同的氢，得到各种氯代烃。
在丙烷分子中伯氢有六个，仲氢有两个，如果只考虑碰
撞频率和推测概率因子，我们预计丙烷的氯代将按 3,1生成。每
个氢原子的相对活性为：仲氢 /伯氢 =（ 57/2） /（ 43/6） =4,这就是
说仲氢和伯氢的相对活性为 4,1。
C H 3 C H 2 C H 3
C l 2, 光
2 5 ℃
C H 3 C H 2 C H 2 C l + C H 3 C H C l C H 3
1 － 氯 丙 烷
4 3 ％
2 － 氯 丙 烷
5 7 ％
C H 3 － C － H
C H 3
C H 3
C l C H 2 － C － H C H 3 － C － C l
C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
2 － 甲 基 － 1
－ 氯 丙 烷
6 4 %
2 － 甲 基 － 2
－ 氯 丙 烷
3 6 %
C l 2, 光
2 5 ℃
+
叔氢与伯氢的相对活性：叔氢 /伯氢 =（ 36.1/1） /
（ 64/9） =（ 5.1/1）。
实验结果表明,叔、仲、伯氢在室温时的相对活性为 5：
4,1，即每个伯、仲、叔氢被氯取代生成相应氯代烷的相
对比例。这说明,烷烃的氯代，在室温下有选择性。（选
择性就是产物有多有少）据此，可以预测某一烷烃在室温
一氯代产物中异构体的几率。
二、氧化
烷烃在空气中燃烧，当空气（氧气）充足时，生成二氧化碳和
水，并放出大量热。例如,
在无机化学中, 是用电子的得失, 也就是氧化数的升降, 来描
述, 判断氧化还原反应 。 而在有机化学中, 加氧去氢为氧化, 加氢
去氧为还原 。
其中 C12－ C18的脂肪酸可直接与 NaOH反应，制成高级脂肪
酸的钠盐－肥皂。这种制皂方法可节约大量的食用油。
⑴在空气中燃烧,
C n H 2 n + 2 [ ( 3 n + 1 ) / 2 ] O 2 n C O 2 ( n + 1 ) H 2 O Q+ + +
这是汽油、柴油等作为动力燃料的依据。当燃烧不完全时，则
有游离碳生成，在动力车尾气中有黑烟冒出。
⑵烷烃的部分氧化
高级烷烃，如石蜡烃在 KMnO4, MnO2或 Mn(Ac)2催化下，用
空气或 O2氧化，可得到的 C12－ C18的脂肪酸。
R C H 2 C H 2 R ' O 2 R C O O H R 'C O O H+ 锰 盐 +
三、裂化、裂解和脱氢
常温下烷烃很稳定，但隔绝空气加热到一定温度就开始
分解。温度越高，分解越厉害。烷烃这种在高温下的热分解称为
裂化。
裂 化
催 化 裂 化
热 裂 化
裂解：指深度裂化。
目的：为了得到更多的低级烯烃。
C H 3 C H 2 C H 3 4 6 0 ℃
C H 3 C H = C H 2 + H 2
C H 2 = C H 2 + C H 4
C H 3 C H 2 C H 2 C H 3
5 0 0 ℃
C H 3 C H = C H 2 +
H 2C H 3 C H 2 C H ＝ C H 2
C H 3 C H 3C H 2 = C H 2 +
C H 4
+
2－ 7 烷烃的来源
Source of Alkanes
1、烷烃的命名、结构及 sp3杂化；烷烃的性质
2、烯烃的命名、烯烃的结构特征及顺反异构；烯
烃的化学性质
3,炔烃, 二烯烃的结构和共轭效应；炔烃和二烯
烃的化学性质
难点,
烷烃的结构, sp3杂化及烷烃的构象；烯烃的结构
特征及顺反异构；炔烃, 二烯烃的结构和共轭效应
烃（碳氢化合物）：只由 C,H两种元素组成
的化合物。
烃
脂 肪 烃
脂 环 烃
芳 香 烃
饱 和 脂 肪 烃 — — 烷 烃
不 饱 和 脂 肪 烃
烯 烃
炔 烃
烷烃：脂肪烃分子中只含有 C－ C单键和 C－ H键的烃。
第一节 烷烃 Alkanes
2－ 1 烷烃的同系列及同分异构现象
2－ 2 烷烃的命名
2－ 3 甲烷分子的正四面体结构 —— sp3杂化轨道
2－ 4 烷烃的构象
2－ 5 烷烃的物理性质
2－ 6 烷烃的化学性质
2－ 7 烷烃的来源（自学）
一、烷烃的同系列
烷烃的通式为,CnH2n+2,n表示碳原子数目。最简单的烷烃是甲烷。
凡具有同一个通式，在组成上相差 CH2及其整数倍的一系列化合物，称
为同系列。同系列中的各化合物互为同系物。同系物具有相似的化学性
质，物理性质则随着碳原子数目的增加而呈现规律性的变化。相邻的同
系物在组成上相差 CH2,这个 CH2称为系差。
同系列中，所有化合物的物理性质，均随着分子质量的增高而呈规律
性变化。利用这一规律，可推测某一同系物的物理性质。
第一节 烷烃 Alkanes
2－ 1 烷烃的同系列及同分异构现象
Alkanes Homogeneous Series and Structural Isomery
二、烷烃的同分异构现象
1.同分异构现象
同分异构现象是指分子式相同但结构不同的现象。分子式相同但
结构不同的化合物称为同分异构体 。
构造是指分子中原子互相连接的方式和次序。分子式相同，而构
造不同的异构体称为构造异构体。这种现象称为构造异构现象。构造
异构现象是有机化学中普遍存在的异构现象的一种，除此而外,异构现
象还包括立体异构。
构 造 异 构
立 体 异 构
构 型 异 构
构 象 异 构
异 构 现 象
烷烃同系列中，甲烷、乙烷、丙烷只有一种结合
方式，没有异构现象，从丁烷起就有同分异构现象。
在烷烃分子中随着碳原子数的增加，异构体的数目增
加得很快。对于低级烷烃的同分异构体的数目和构造式，
可利用碳链不同推导出来。
C H 3 C H 2 C H 2 C H 3 C H 3 C H C H 3
分 子 中 碳 原 子 的 排 列 方 式 不 同
C H 3
烷烃有构造异构和构象异构
2.烷烃的构造异构
（ 1）碳链异构
如,
C H 3 C H 2 C H 2 C H 3 C H 3 C H C H 3
C H 3
（ 2） 支链异构（取代基位置异构）
如,
C H 3 C H C H 2 C H 2 C H 3 C H 3 C H 2 C H C H 2 C H 3
C H 3C H 3
如：己烷的构造异构体有五种，分别为,
C H 3 C H C H C H 3
C H 3 C H C H 2 C H 2 C H 3 C H 3 C H 2 C H C H 2 C H 3
C H 3C H
3
C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 C H 2 C H 3
C H 3 C C H 2 C H 3
C H 3 C H 3
C H 3C H 3
书写构造式时，常用简化的式子。如,
CH3CH2CH2CH2CH3或 CH3(CH2)4CH3
3.烷烃的构象异构（见 2— 4）
2－ 2 烷烃的命名
Nomenclature of Alkanes
一、伯、仲、叔、季碳原子
只与一个碳原子相连的称为“伯” 或一级碳原子，常用 1o表示；
与两个碳原子相连的称为“仲” 或二级碳原子，常用 2o表示；
与三个碳原子相连的称为“叔” 或三级碳原子，常用 3o表示；
与四个碳原子相连的称为“季” 或四级碳原子，常用 4o表示。
与伯、仲、叔碳原子相连的氢原子，分别称为伯、仲、叔氢原子。
如,
C H 3 － C H 2 － C H 2 － C H 2 － C H 3
1 ° 2 °
C H 3 － C H － C H 2 － C H 3
C H 3
3 °
C H 3 － C － C H 3
C H 3
C H 3
4 °
二、烷基
1.从烷烃分子中去掉一个氢原子后所剩下的基团称为烷基。
烷基 名称 通常符号
CH3- 甲基 Me
CH3CH2- 乙基 Et
CH3CH2CH2- 正丙基 n-Pr
(CH3)2CH- 异丙基 i-Pr
CH3CH2CH2CH2- 正丁基 n-Bu
(CH3)2CHCH2- 异丁基 i-Bu
CH3CH2CH(CH3)- 仲丁基 s-Bu
(CH3)3C- 叔丁基 t-Bu
烷基的通式为 CnH2n+1 —, 常用 R— 表示 。
2.从烷烃分子中去掉两个氢原子后剩下的基团称为亚某
基。
C H 2 C H C H 3 － C H 2 C H 2 －
亚 甲 基 亚 乙 基
1, 2 － 亚 乙 基
或 二 亚 甲 基
3.从烷烃分子中去掉三个氢原子后剩下的基团称为次某基。
C H
次 甲 基
C C H 3
次 乙 基
三、烷烃的命名
1.习惯命名法
通常把烷烃称为“某烷”，“某”是指烷烃中碳原子的数目。由
一到十用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示。十以上
的用汉字数字表示碳原子数，用正、异、新表示同分异构体。
如,C11H24,叫十一烷。
（ 1）凡直链烷烃叫正某烷。如,CH3CH2CH2CH2CH3 正戊烷
（ 2）只有 (CH3)2CH- 端链的烷烃称为 "异某烷 "。
C H 3
C H 3 C H C H 2 C H 2 C H 3
异 己 烷
（ 3）只有 (CH3)3C- 端链的烷烃称为“新某烷”。
习惯命名法只能命名简单的化合物。
C H 3 － C － C H 3
C H 3
C H 3
新 戊 烷
2,衍生命名法
衍生命名法以甲烷为母体，把其它烷烃看作是甲烷的
烷基衍生物，即甲烷分子中的氢原子被烷基取代所得到
的衍生物。命名时，把连接烷基最多的碳原子作为母体
碳原子；按简单基团在前，复杂基团在后的原则命名。
如,
C H 3 C H 2 C H C H 2 C H 3
C H 3
甲 基 二 乙 基 甲 烷
3.系统命名法
系统命名法是中国化学学会根据国际纯粹和应用化学联
合会 （ IUPAC） 制定的有机化合物命名原则, 再结合我国汉
字的特点而制定的 。
在系统命名法中, 对于直链烷烃的命名和习惯命名法是基
本相同的, 仅不写上, 正, 字 。 如,CH3CH2CH2CH2CH3普
通命名法叫正戊烷, 系统命名法叫戊烷 。
对于支链烷烃，把它看作是直链烷烃的烷基取代衍生物。
C H 3 C H 2 C H C H 2 C H 3
C H 3
3 － 甲 基 戊 烷
支链烷烃的系统命名法原则如下,
（ 1）选取主链（母体）
a.选择含碳原子数目最多的碳链作为主链，支链作为取代基。
b.分子中有两条以上等长碳链时，则选择支链多的一条为主链。
例如,
C H 2
C H 3
C H 3 － C H － C H 2 － C H 2 － C H 3
( 2)对主链碳原子编号
a.从距离取代基的一端开始, 将主链碳原子依次用 1,2,3…… 编号 。
如,
C H 2
C H 3
C H 3 － C H － C H 2 － C H 2 － C H 3
1
2
3 4 5 6
3 － 甲 基 己 烷
b,当取代基的位置相同时，则从连较简单的取代基一端
开始编号。
c.若在上述基础上，编号仍有选择性，则使各取代基位置
和最小。
C H 3 － C H 2 － C H － C H 2 － C H － C H 3
123456
2 － 甲 基 － 4 － 乙 基 己 烷
C H C H 3
C H 3
(3)命名遵循以下原则,
a.将支链（取代基）写在主链名称的前面。
b.取代基按“次序规则”小的基团优先列出。 常见
烷基的大小次序：甲基 <乙基 <正丙基 <正丁基 <异丁基 <异丙基。
c.相同基团合并写出，位置用 2,3…… 标出,取代基数目用二,
三 …… 标出。
d.表示位置的数字间要用“，”隔开，位次和取代基名称之间要用
“－” 隔开。如,
烷烃的命名归纳为十六个字：最长碳链，最小定位，
同基合并，由简到繁。
C H 3
C H 3 － C H 2 － C H － C H － C H － C H － C H 3
C H 3 C H 2
C H 3
C H 3
2, 3, 5 － 三 甲 基 － 4 － 丙 基 庚 炔
1234567
2－ 3 甲烷分子的正四面体结构 —— sp3杂化轨道
Regular Tetrahedron Structure of Methane ---- sp3 Hybrid Orbital
一、碳原子的四面体概念及分子模型
为了解释有机化合物的对映异构现象,1874年 Van‘t Hoff J H提
出了碳原子四面体结构。认为碳原子相连的四个原子或原子团，不是在
一个平面上，而是在空间分布成四面体。碳原子位于四面体的中心，四
个原子或原子团位于四面体的顶点上。甲烷分子的构型是正四面体。
甲烷的球棍模型 甲烷的斯陶特模型
它们的空间取向是分别指向四面体的顶点。 sp3轨道的对称轴之
间互成 109.5 °。甲烷的四个 C— H键完全相同，键角为 109.5°,键长为
0.110nm。
甲烷中的碳为 sp3杂化，四个杂化轨道完全一样，分别与氢原子的
1s轨道重叠，形成 4个等同的 C— Hσ键，因此甲烷分子具有正四面体的
空间结构。这种 σ键，电子云重叠是沿键轴方向，键的旋转不影响电子
云的重叠，故可以自由旋转。
二、碳原子的 sp3杂化
C 1S22S22P2按照未成键电子的数目，碳原子应当是二价。然而，
实际上甲烷等烷烃分子中碳原子是四价，而不是二价。杂化轨道理论
认为，在形成分子的过程中，一个电子从 2s激发到 2pz,
2 s
2 p x 2 p y 2 p z
2 s
2 p x 2 p y 2 p z
s p 3 s p 3 s p 3 s p 3
激 发 杂 化
s p 34 个
在其他烷烃中, C均以 sp3杂化轨道成键, 因
此也都具有呈四面体结构 。 由于 σ键可以自由旋转,
所以烷烃的结构不象我们所写的那样一层不变, 而
是运动的, 一般以锯齿形存在 。 并且在平衡位置不
断振动 。 例如丁烷的分子 。
正 戊 烷 正 己 烷
2－ 4 烷烃的构象
Conformation of Alkanes
一、乙烷的构象
由于乙烷是由一个 C-C σ键，六个 C-H σ键连接形
成的,σ键单键可绕键轴旋转。因此，乙烷存在构象异构。
构象是指构造一定的分子，由于单键旋转而引起的分
子中的原子或基团在空间的不同排列方式。由于单键的旋
转，使连接在碳上的原子或原子团在空间的排布位置随之
发生变化，所以构造式相同的化合物可能有许多构象。它
们之间互为构象异构体。
乙烷的两种极限构象式 —— 重叠式和交叉式,交叉式
构象为乙烷的优势构象。
透视式 纽曼 (Newman)投影式
交叉式
重叠式
H
HH
H
H
H
H
H
H
H
H
H
HH
H
H
HH
H H
H
H
H
H
构象的表示方法：通常用透视式或纽曼 (Newman)投影式表示。
（以乙烷为例）
乙烷分子的能量曲线图
由交叉式转变为重叠式时必须吸收 12.5KJ/mol的能量，由重叠
式转变为交叉式时会放出 12.5KJ/mol的能量。所以交叉式是最稳定的构
象。低温时，交叉式构象增多。从理论上讲，乙烷分子的构象是无数
的，其他构象则界于上述两种极限构象之间。
二、正丁烷的构象
以正丁烷的 C2— C3键的旋转来讨论丁烷的构象，固定 C2,把 C3
旋转一圈来看丁烷的构象情况。 在转动时，每次转 60°，直到 360°复
原可得到四种典型构象。
其稳定性次序为,
对位交叉式 > 邻位交叉式 > 部分重叠式 > 全重叠式
C H 3
H
C H 3
C H 3 C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
HH
HH
H
H
H
H
HH
H
H
HH
H
对 位 交 叉 式 部 分 重 叠 式 邻 位 交 叉 式 全 重 叠 式
一,状态
C1~C4的烷烃为气态,C5~C16的烷烃为液态,C16以上的烷烃
为固态。
二,沸点
1,随着相对分子质量的增加，直链烷烃的沸点逐渐升高。
2,碳原子数相同的烷烃，支链越多，沸点越低。
三,熔点
固体分子的熔点也随相对分子质量的增加而增大。
2－ 5 烷烃的物理性质
Physical Properties of Alkanes
四,相对密度
烷烃的相对密度都小于 1，随分子相对支链的增加
而升高，最后接近于 0.8（ 20℃ ）。
五,溶解度
由于烷烃没有非极性或极性很小，所以不溶于水
及强极性溶剂中，可溶于氯仿、乙醚、四氯化碳等溶
剂中 （“相似相溶”原理）。
2－ 6 烷烃的化学性质
Chemistry of Alkanes
烷烃分子中，由于 C-C键和 C-H键的极性很小，而
键的离解能又很高，因此，一般情况下，烷烃的化学性
质很不活泼。常温下与强酸、强碱、强的氧化剂、强的
还原剂都不反应。但是，如果改变反应条件，如高温或
光照下才能发生某些化学反应。主要发生取代反应。
一、卤代反应
烷烃的氢原子可被卤素取代，生成卤代烃，这种取代反应称
为卤代反应。以氯代反应最为常见。
氟、氯、溴、碘与烷烃反应生成一卤和多卤代烷，其反应活
性为,F2 > Cl2 > Br2 。甲烷和氯在常温或黑暗中混合并不发生
反应，但在紫外光照射或高温下，两者就能发生反应。有时甚至
剧烈到爆炸的程度。
甲烷与氟反应时，反应剧烈并有大量热放出，会破坏生成的
氟甲烷，因此没有实用价值。
碘不能与甲烷发生取代反应生成碘甲烷，碘甲烷必须用其他
方法制备。
R H X 2 高 温 或 光 照 R — X H X++
1.氯代
（ 1）甲烷的氯代反应,
此反应剧烈，甚至爆炸。实际意义不大。
但在漫射光作用下，可以发生较为缓和的反应，例,
C H 4 + 2 C l 2 强 日 光 C 4 H C l+
C H 4 + 或 漫 射 光 C H 3 C l +C l 2 H C l
一 氯 甲 烷
3 5 0 － 4 0 0 ℃
甲烷的氯代反应较难停留在一氯甲烷阶段，
产物为四种氯化物的混合物。
C H 3 C l + C l 2 C H 2 C l 2 + H C l
3 5 0 － 4 0 0 ℃
C H 2 C l 2 C H C l
3
C H C l 3 C C l 4
或 漫 射 光
+ C l 2
3 5 0 － 4 0 0 ℃
或 漫 射 光
+ H C l
+ C l 2
3 5 0 － 4 0 0 ℃
或 漫 射 光
+ H C l
二 氯 甲 烷
三 氯 甲 烷
四 氯 化 碳
（ 2）甲烷的氯代反应机理
甲烷的氯代反应，有下列诸事实,
①甲烷与氯在室温和暗处不起反应；
②就是在暗处，若温度高于 250℃ 时，反应会立即发生；
③室温时，紫外光影响下，反应也会发生；
④当反应由光引发时，每吸收一个光子可以得到许多个（几千个）
氯甲烷分子；
⑤有少量氧的存在会使反应推迟一段时间，这段时间过后，反应又
正常进行。这段推迟时间与氧的量有关。
如果想使某一产物为主，可以通过控制反应条件达到目的。
例：在 400－ 500℃, CH4:Cl2=10:1（ 体积比）时，主要产物为
CH3Cl ； CH4:Cl2=0.26:1时，主要产物为 CCl4 。
甲烷的氯代反应机理,
链的引发 ( 1 ) C l
2 2 C l光 或 热
链的增长 + C H 4 H C l + C H 3C l( 2 )
C H 3 + C l 2 C H 3 C l + C l( 3 )
链的终止 +C l C l C l 2( 4 )
C H 3 + C H 3 C H 3 － C H 3( 5 )
C H 3 + C l C H 3 C l( 6 )
（ 3）其它烷烃的氯代
碳链较长的烷烃氯代时，反应可以在分子中不同的碳原子上取
代不同的氢，得到各种氯代烃。
在丙烷分子中伯氢有六个，仲氢有两个，如果只考虑碰
撞频率和推测概率因子，我们预计丙烷的氯代将按 3,1生成。每
个氢原子的相对活性为：仲氢 /伯氢 =（ 57/2） /（ 43/6） =4,这就是
说仲氢和伯氢的相对活性为 4,1。
C H 3 C H 2 C H 3
C l 2, 光
2 5 ℃
C H 3 C H 2 C H 2 C l + C H 3 C H C l C H 3
1 － 氯 丙 烷
4 3 ％
2 － 氯 丙 烷
5 7 ％
C H 3 － C － H
C H 3
C H 3
C l C H 2 － C － H C H 3 － C － C l
C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
2 － 甲 基 － 1
－ 氯 丙 烷
6 4 %
2 － 甲 基 － 2
－ 氯 丙 烷
3 6 %
C l 2, 光
2 5 ℃
+
叔氢与伯氢的相对活性：叔氢 /伯氢 =（ 36.1/1） /
（ 64/9） =（ 5.1/1）。
实验结果表明,叔、仲、伯氢在室温时的相对活性为 5：
4,1，即每个伯、仲、叔氢被氯取代生成相应氯代烷的相
对比例。这说明,烷烃的氯代，在室温下有选择性。（选
择性就是产物有多有少）据此，可以预测某一烷烃在室温
一氯代产物中异构体的几率。
二、氧化
烷烃在空气中燃烧，当空气（氧气）充足时，生成二氧化碳和
水，并放出大量热。例如,
在无机化学中, 是用电子的得失, 也就是氧化数的升降, 来描
述, 判断氧化还原反应 。 而在有机化学中, 加氧去氢为氧化, 加氢
去氧为还原 。
其中 C12－ C18的脂肪酸可直接与 NaOH反应，制成高级脂肪
酸的钠盐－肥皂。这种制皂方法可节约大量的食用油。
⑴在空气中燃烧,
C n H 2 n + 2 [ ( 3 n + 1 ) / 2 ] O 2 n C O 2 ( n + 1 ) H 2 O Q+ + +
这是汽油、柴油等作为动力燃料的依据。当燃烧不完全时，则
有游离碳生成，在动力车尾气中有黑烟冒出。
⑵烷烃的部分氧化
高级烷烃，如石蜡烃在 KMnO4, MnO2或 Mn(Ac)2催化下，用
空气或 O2氧化，可得到的 C12－ C18的脂肪酸。
R C H 2 C H 2 R ' O 2 R C O O H R 'C O O H+ 锰 盐 +
三、裂化、裂解和脱氢
常温下烷烃很稳定，但隔绝空气加热到一定温度就开始
分解。温度越高，分解越厉害。烷烃这种在高温下的热分解称为
裂化。
裂 化
催 化 裂 化
热 裂 化
裂解：指深度裂化。
目的：为了得到更多的低级烯烃。
C H 3 C H 2 C H 3 4 6 0 ℃
C H 3 C H = C H 2 + H 2
C H 2 = C H 2 + C H 4
C H 3 C H 2 C H 2 C H 3
5 0 0 ℃
C H 3 C H = C H 2 +
H 2C H 3 C H 2 C H ＝ C H 2
C H 3 C H 3C H 2 = C H 2 +
C H 4
+
2－ 7 烷烃的来源
Source of Alkanes
