第二章饱和碳氢化合物
Saturated Hydrocarbons
第二章重点讲解问题
? 一、饱和碳氢化合物（烷烃、环烷烃）的命名
? 二、饱和碳氢化合物的构象与构象分析
? 三、碳氢化合物的稳定性与拜尔的环张力学说
? 四、饱和碳氢化合物的物理性质
1,Representing Molecules
? Molecular formula CH
4
C
H
H
HH
C
H
H
H
H
H
C
H
H
H
:
:
:
:
a Lewis dot structure
a Sawhorse representation
Kekulé structure
a solid wedge
------ in front of the plane
a hatched line
------ behind the plane
2、通式与不饱和度（环的数目）
烷烃的结构通式,C
n
H
2n+2
名称 碳数 分子式 结 构简式甲烷
1CH
4
C
2
H
6
C
3
H
8
C
4
H
10
C
4
H
10
CH
4
乙烷
2CH
3
CH
3
丙烷
3C
3
CH
2
CH
3
正丁烷
4CH
3
CH
2
CH
2
CH
3
异丁烷
4(C
3
)
2
CHCH
3
2、通式与不饱和度（环的数目）
单环环烷烃的结构通式,C
n
H
2n
环丙烷
cyclopropane
环丁烷
cyclobutane
环戊烷
cyclopentane
C
3
H
6
C
4
H
8
C
5
H
10
2、通式与不饱和度（环的数目）
? 不饱和度 — 分子组成的氢原子数目与理论上最大可能数目之差的情况
? Saturated Hydrocarbons,C
n
H
2n+2
? For a formula,C
n
H
m
? Degree of unsaturated? = (2n+2-m)/2
? If it is a cycloalkane,the degree of
unsaturated equals to the number of ring
3、开链烷烃的命名
? CH
4
CH
3
CH
3
CH
3
CH
2
CH
3
? Methane Ethane Propane
CH
3
CH
2
CH
2
CH
3
丁烷
butane
异丁烷
isobutane
CH
3
CH
“异”基结构单元
"iso"
CH
3
CH
3
CHCH
3
CH
3
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
戊烷
pentane
CH
3
CHCH
2
CH
3
异戊烷
isopentane
C
CH
3
CH
3
H
3
CCH
3
CH
3
新戊烷
neopentane
C
CH
3
CH
3
H
3
CCH
2
“新”基结构单元
"neo"
3、开链烷烃的命名
? 构造异构体（ constitutional isomers） ——这种分子式相同但分子内原子的连接顺序不同的异构体
?普通命名法
1,对于碳数为 C
1
~ C
10
的烷烃 ——甲、乙、丙、丁、戊
、己、庚、辛、壬、癸表示碳数，称为,某烷,
2,对于碳数 > C
10
的烷烃 ——直接用中文数字表示碳数
3,对于构造异构体,则使用,正,,“异,,“新,等表示
3、开链烷烃的命名
?普通命名法的局限
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
hexane
CH
3
CH
3
—C—CH
2
CH
3
CH
3
neohexane
CH
3
CHCH
2
CH
2
CH
3
CH
3
isohexane
CH
3
CH
2
CHCH
2
CH
3
CH
3
none
CH
3
CH—CHCH
3
CH
3
CH
3
none
3、开链烷烃的命名
?烷基（Alkyl）——烷烃分子中从形式上消除一个氢的部分,通常用 R- 表示，英文 用,yl,替代,ane,
z Methane —— Methyl CH
3
- Me
z Ethane —— Ethyl CH
3
CH
2
- Et
z n-Propane —— n-Propyl CH
3
CH
2
CH
2
- n-Pro
z CH
3
CH
2
CH
3
isopropyl (CH
3
)
2
CH- i-Pro
z n-Butane —— n-Butyl CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
- n-Bu
z CH
3
CH
2
CH
2
CH
3
sec-Butyl CH
3
CH
2
CHCH
3
sec-Bu
z iso-Butane—— iso-Butyl (CH
3
)
2
CHCH
2
- i-Bu
z (CH
3
)
2
CHCH
3
tert-Butyl (CH
3
)
3
C- tert-Bu
3、开链烷烃的命名
?烷烃中碳和氢的种类
? Primary（ 1o）,secondary（ 2o ）,tertiary
（ 3o ）,quaternary C（ 4o ）,but only
primary,secondary,tertiary H
C
CH
3
CH
3
H
3
CCH
2
CHCH
2
CH
2
CH
3
CH
3
C
CH
3
CH
3
H
3
C
CH
3
CH
2
CH
CH
3
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
叔丁基
tert-butyl
仲丁基
sec-butyl
丁基
butyl
1
o
2
o
3
o
3
o
2
o
2
o
1
o
1
o
4
o
3、开链烷烃的命名
?系统命名法(IUPAC Rules)
IUPAC:
International Union of Pure and Applied
Chemistry
C
COOH
H
3
C
OH
(S)-2-羟基丙酸
H
构型取代基母体名
3、开链烷烃的命名
? 直链烷烃同普通命名法，取消,正,字
? 支链烷烃：
? 1,Determine the number of carbon in the longest
continuous carbon chain----This chain is called the parent
hydrocarbon.
? 2,Number the chain so that the substituent gets the lowest
possible number.
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CHCH
2
CH
3
CH
2
CH
3
1234567
1234
5
67
母体名：庚烷
heptane
全名,3-乙基庚烷（ 3- ethylheptane）
3、开链烷烃的命名
? 3,Cite the name of the alkyl substituent before
the parent hydrocarbon,—— A number and a
word are separated by a hyphen; numbers are
separated by a comma,di,tri,tetra is used to
express the number of the same substituents
CH
3
CH
3
CH
3
CHCH
2
CH
2
CHCH
2
CH
3
123456 7
2,5-二甲基庚烷
2,5-dimethylheptane
3、开链烷烃的命名
? And list substituents in alphabetical
order,——,di,tri,tetra,sec,and tert” are
ignored in alphabetizing.,iso,neo,and
cyclo” are not ignored in alphabetizing.
CH
3
CH
2
CCH
2
CH
2
CHCHCH
2
CH
2
CH
3
CH
2
CH
3
CH
2
CH
3
CH
2
CH
3
CH
3
CH
3
CH
2
CH
2
CHCH
2
CH
2
CHCH
3
CHCH
3
CH
3
CH
3
3,3,6-triethyl-7-methyldecane 5-isopropyl-2-methlyoctane
3、开链烷烃的命名
? 4,If the same substituent number are obtained in both
directions,the first cited group received the lower
number,中文中则以基团的优先次序决定，给较优基团以大编号。
? CH
3
3-ethyl-5-methylheptane
? CH
3
CH
2
CHCH
2
CHCH
2
CH
3
3-甲基 -5-乙基 庚烷
? CH
2
CH
3
not
? 5-ethyl-3-methylheptane
? Cl 2-bromo-3-chlorobutane
? CH
3
CHCHCH
3
2-氯 -3-溴 丁烷
? Br not
? 3-bromo-2-chlorobutane
3、开链烷烃的命名次序规则:
(1) 原子序数大的为,较优,基团
(2) 第一原子相同，按原子序数大小顺序比较 第二原子（ Cl,H,H > O,O,C； Cl,O,H > Cl,C,C）
(3) 含有双键和叁键的基团，可以认为连有两个或三个相同原子
C
O
H视为
C
H
(O)
O
(C)
C C
H
C
C
H
C
(C)
C
(C)
视为
3、开链烷烃的命名常见烷基的次序举例：
CHCH
3
CH
3
C
CH
3
CH
3
CH
3
CH
2
CH
2
CHCH
3
CH
3
异丙基
isopropyl
新戊基
neopentyl
异丁基
isobutyl
>
>
C
CH
3
CH
3
CH
3
CHCH
2
CH
3
CH
3
CH
2
CHCH
3
CH
3
叔丁基
tert-butyl
仲丁基
sec-butyl
异丁基
isobutyl
>
>
CH
2
(CH
2
)
2
CH
3
正丁基
n-butyl
>
3、开链烷烃的命名
? 5,如果具有不止一条可选择的等长的碳链：
（ 1）以取代基数目最多的碳链为主链。
CH
3
CH
2
CHCH
2
CH
3
CHCH
3
CH
3
345
123
45
2
1
正确名称为：2-甲基-3-乙基戊烷
3-ethyl-2-methylpentane
而不是：
not：
3-异丙基戊烷
3-isopropylpentane
(two substituents)
(one substituent)
2,3,5-
trimethyl-4-propylheptane
not
3-methyl-4-(1,2-
dimethylpropyl)heptane
CH
3
CH
2
CH CHCH
CH
3
CH
2
CH
3
CHCH
3
CH
3
CH
2
CH
3
3、开链烷烃的命名
? （ 2）取代基数目一样多时，以侧链位次最低的链为主链
CH
3
CH
2
CHCHCH
2
CHCH
3
CH
3
CHCH
3
CH
2
CH
3
CH
3
1234567
12
3
4567
2,5-二甲基-4-仲丁基庚烷
2,5-二甲基-4-(1-甲基丙基)庚烷
4-(sec-butyl)-2,5-dimethylheptane
2,5-dimethyl-4-(1-methlpropyl)heptane
or
或
3、开链烷烃的命名
? (3）在较短的侧链中，具有碳原子数目最多的链
? （各侧链数分别为 111288和 111189）
? 3-ethyl- 5,9,11-trimethyl-7,7-di(2,4-
dimethylhexyl)tridecane
H
3
CH
2
CHCH
2
CHCH
2
C
C
CH
2
CHCH
2
CHCH
2
CH
3
H
3
CH
2
CHCH
2
CHCH
2
C
CH
2
CHCH
2
CHCH
2
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
2
CH
3
1
2345
6
7
8
910
111213
H
3
C
H
3
C
H
3
CH
3
C
3、开链烷烃的命名
? 6,If there are some complex substituents,
we can use the similar method to name the
substituents,
? CH
3
CH
2
CH
2
CHCH
2
CH
2
CH
3
CH
3
CH
2
CH
2
CHCH
2
CH
2
CH
3
? 1 2 1 2 3
? CHCH
3
CH
2
CHCH
3
? CH
3
CH
3
? 3-isopropylheptane or 4-isobutylheptane or
? 3-(1-methylethyl)heptane 4-(2-methylpropyl)heptane
3、开链烷烃的命名
CH
3
CH
2
CHCH
2
CHCH
2
CH
2
CH
2
CH
3
CH
2
CH
3
CHCH
2
CH
3
CH
2
CH
3
123456789
1
2 3
3-乙基-5-(1-乙基丙基)壬烷
3-ethyl-5-(1-ethylpropyl)nonane
4、环烷烃的命名
? 1,In the case of a cycloalkane with an
attached alkyl substituent,the ring is the
parent hydrcarbon unless the substituent
has more carbons than the ring,
? A,Isopropylcyclohexane
? B,1-cyclobutylpentane
CH
2
(CH
3
)
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
A.
B.
4、环烷烃的命名
? 2,If the ring has two different substituents,
they are cited in alphabetical order and the
number 1 position is given to the first cited
substituent.
? A,1-ethyl-3-methylcyclopentane
? 1-甲基 -3-乙基环戊烷
? B,1,3-dimethylcyclohexane
CH
2
CH
3
H
3
C
CH
3
H
3
C
A.
B.
4、环烷烃的命名
? 3,If there are more than two substituents on
the ring,give the number 1 position to the
substituent that result in a second substituent
getting as low a number as possible.
? A,1,1,2-trimethylcyclopentane
(not 1,2,2; not 1,1,5)
? B,4-ethyl-2-methyl-1-propylcyclohexane
not 1,3,4,(2<3); not 5,1,2,(4<5)
CH
3
CH
3
CH
3
H
3
CH
2
CH
2
C
H
3
CCH
2
CH
3
A,
B,
课堂练习：
? 请给出上述结构的中英文 IUPAC命名
? 1,4-(1-ethylpropyl)-
2,5,6,6-tetramethyloctane
? 2,1-ethyl-2-mehylcyclopentane
? 1-甲基 -2-乙基环戊烷
CH
3
CH
2
C-CHCHCH
2
CHCH
3
CH
3
CHCH
2
CH
3
CH
3
CH
3
CH
2
CH
3
CH
3
CH
2
CH
3
CH
3
1、
2、
5、二环桥环烷烃的命名桥环烃 —— bridged hydrocarbon,分子内环与环之间有两个或两个以上共用碳原子的多环烃。
桥头碳 —— 共用的碳原子桥 —— 两个桥头碳原子间的碳链
C
C
Modhephene
C
C
H
C
C
H
金刚烷
5、二环桥环烷烃的命名母体名 — 几环 [n1.n2.n3…]某烷环的数目各桥上碳数由大到小排全部环上碳原子数
5、二环桥环烷烃的命名编号
—— 从桥头碳开始，绕最长的桥到另一个桥头，再绕次长桥回来，最后再编最短的桥。
—— 可能的情况下给取代基以尽可能小的编号
1
2
3
4
5
6
7
8
母体为 二环
[3.2.1]
辛烷bicyclo[3.2.1]octane
全名：2,8,8-三甲基二环[3.2.1]辛烷
2,8,8-trimethylbicyclo[3.2.1]octane
命名小结
? 一般步骤：
? 1、选取母体
? 2、确定取代基的位置和名称
? 3、以适当的顺序在母体名称前列出取代基的编号和名称
? 4、必要时，对构型进行标示
C
COOH
H
3
C
OH
(S)-2-羟基丙酸
H
构型取代基母体名
Isomerism（同分异构现象）
Conformational isomers（构象异构体）
---- they can be interconverted by rotation
about one or more sigma-bonds
---- the interconversion are so rapid that
we cannot separate them
Configurational isomers（构型异构体）
Constitutional isomers（构造异构体）
---- they can be interconverted only by the
breaking and reforming of bonds
---- they can be separated
1、乙烷 （ Ethane） 的构象
C
H
H
H
C
H
H
H
154pm
109.5
o
229pm
H
H
H
H
HH
H
HH
H
HH
Staggered
Newman projection sawhorse projection
60
0
H
H
H
H
HH
H
HH
H
HH
Eclipsed
0
0
Newman projection sawhorse projection
1、乙烷 （ Ethane） 的构象
Conformational analysis
---- describes the energy of such conformational
interconversion
乙烷构象分析势能图
2、丁烷（ Butane）的构象
? Steric Strain ---- a steric effect
? van der Waals repulsion of groups that
are close to each other
H
H
CH
3
H
3
C
HH
C
H
H
3
C
H
H
3
C
HH
C'
H
3
C
H
H
H
3
C
HH
B'
H
3
C
H
H
HH
CH
3
A
syn eclipsed
H
H
CH
3
H
3
C
HH
B
gauche conformer
H
CH
3
H
H
3
C
HH
D
anti conformer
H
3
C
H
H
HH
CH
3
A
syn eclipsed
2、丁烷（ Butane）的构象丁烷构象分析势能图思考题：
? 已知乙烷中重叠式与交叉式的能量差为
12.1 KJ/mol，丁烷中邻位交叉、部分重叠、全重叠与对位交叉构象的能量差分别为 3.8,14.6,22.6 KJ/mol，请以乙烷的交叉式能量设为零来计算 H-H,CH
3
-CH
3
、
CH
3
-H重叠和 CH
3
-CH
3
邻位交叉的能量思考题答案
? H-H 重叠 4 KJ/mol
? CH
3
-CH
3
重叠 14.6 KJ/mol
? CH
3
-H 重叠 5.3 KJ/mol
? CH
3
-CH
3
邻位交叉 3.8 KJ/mol
3、环丙烷、环丁烷和环戊烷的构象
HH
H H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
C
完全重叠完全重叠
H
H
H
H H
H
H
H
不完全重叠
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
1
2
3
4
5
1
2
3
45
4、环己烷的椅式构象
(Chair conformation of cyclohexane）
稳定的极限构象--- 椅式构象
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
H
H
H
H
H
H
H
H
CH
2
CH
2
1
2
3
4
5
6
观察者
CH
3
H
H
CH
3
H
H
H
H
CH
3
CH
3
H
H
? 椅式构象中的三个平面
C
C
C
C
C
C
CC
CC
4、环己烷的椅式构象
(Chair conformation of cyclohexane）
4、环己烷的椅式构象
(Chair conformation of cyclohexane）
a 和e键的关系不清晰
a
e
12 3
4
5
a 和e 键的关系清晰
1
2
3
4
5
6
a bond --- axial bond e bond --- equatorial bond
5,monosubstituted cyclohexane
the stable conformer —— the substituent is in
equatorial position —— 1,3-diaxial interaction
5,monosubstituted cyclohexane
H
H
H
H
CH
3
H
H
H
H
H
CH
3
H
3
C
H
H
H
CH
3
H
HH
3
C
H
H
H
H
H
H
CH
3
H
H
H
H
H
H
丁烷的邻位交叉式构象取代基在a 键的单取代环己烷构象丁烷的对位交叉式构象取代基在e 键的单取代环己烷构象
5,monosubstituted cyclohexane
构象翻转(ring-flip)
? —— rapidly interconvertion between
two chair conformations
CH
3
H
H
CH
3
(上，a)
(下，e)
(上，e)
(下，a)
ring-flip
5,monosubstituted cyclohexane
6,Disubstituted cyclohexane
CH
3
equtorial (down)
CH
3
axial (down)
cis-
CH
3
H
3
C
axial (down)
equtorial (down)
1,2-disubstituted cyclohexane
——trans-isomer is more stable
(for ee is more stable than ea)
trans-
CH
3
equtorial (down)
CH
3
axial (down)
CH
3
CH
3
equtorial (up)
axial (up)
6,Disubstituted cyclohexane
? How about 1,3- and 1,4- disubstituted
cyclohexane?
? Please try to draw out their chair
conformers and answer the question
7,环己烷的其他构象
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
..
1
2
3
4
5
6
观察者
12 4
3
5
6
H
HH
H
H
H
H
H
1
2
3
4
5
6
船式半椅式扭船式
7,环己烷的其他构象
1、燃烧热
? 化合物的燃烧热（Δ H
c
）,一个化合物在标准状态下完全燃烧生成二氧化碳和水的过程所放出的热量
? 烷烃在空气中燃烧生成二氧化碳和水，反应式如下：
? Δ H
C
? 通过比较不同烷烃的燃烧热，就相当于以 生成二氧化碳和水作为一个比较的标准，可以比较不 同烷烃的稳定性。
? 燃烧热越高，化合物所具有的能量就越高,也就越不稳定。
C
n
H
2n+2
(g)
+
3n+1
2
nCO
2
(g) +
(n+1)H
2
O(l)
+
O
2
(g)
1、燃烧热
? 烷烃的不同异构体能量是有所不同的。
戊烷
-3537.2
异戊烷
-3530.5
新戊烷
-3516.2
1、燃烧热丙烷
-2220.3
环丙烷
-2092.2（ 697.4/C)
丁烷
-2879.1
环丁烷
-2747.3（ 686.8/C)
戊烷
-3537.2
环戊烷
-3322.0（ 664.4/C)
己烷
-4195.6
环己烷
-3954.5
（ 659.1/C）
2、饱和碳氢化合物的稳定性
A Saturated carbons
---- Alkanes relatively stable
B Cycloalkanes ---- Ring Strain
Instablity of three- and four- membered rings
---- due to angle strain
109.5
0
60
0 90
0
3、燃烧热与生成热
? 生成热 （Δ H
f
）是指化合物在标准状态下从单质元素生成过程中放出的热量。对于烃类化合物而言，即指由单质碳（石墨）和氢气生成该化合物的过程中的放热。
? Δ H
f
?
nC + (n+1)H
2
C
n
H
2n+2
+
Graphite Gas
3、燃烧热与生成热
? 事实上大多数烃类化合物是难以从单质碳和氢生成的，因此通常烃类的生成热是通过燃烧热和 CO
2
与 H
2
O的生成热计算而得，如：
C
n
H
2n+2
(g)
+
3n+1
2
O
2
(g)
nC + (n+1)H
2
+
n+1
2
O
2
nCO
2
(g)+
(n+1)H
2
O(l)
°
H
f
H
c
°
°
H
f
(烷烃)
(CO
2
+H
2
O(l))
(烷烃)
1,Boiling Points
? Depend on the strength of the attractive
forces between the individual molecules
? C-C C-H --- nonpolar bonds
? van der Waals forces —— depends on
the area of contact between the
molecules
? The boiling points of alkanes increase as
their size increase
? A branched compound has a relatively
lower boiling point
1,Boiling Points
van der
Waals
forces
—— are
induced
dipole-
induced
dipole
interactions
2,Melting Points
? Packing influences the melting point of
a compound
? Packing is a property that determines
how well the individual molecules in a
sold fit together in the crystal lattice
? The tighter the fit,the more energy
required to break the lattice and melt
the compound.
2,Melting Points
-200.0
-150.0
-100.0
-50.0
0.0
50.0
01234567891011213141516
碳原子数熔点/℃
2,Melting Points
Saturated Hydrocarbons
第二章重点讲解问题
? 一、饱和碳氢化合物（烷烃、环烷烃）的命名
? 二、饱和碳氢化合物的构象与构象分析
? 三、碳氢化合物的稳定性与拜尔的环张力学说
? 四、饱和碳氢化合物的物理性质
1,Representing Molecules
? Molecular formula CH
4
C
H
H
HH
C
H
H
H
H
H
C
H
H
H
:
:
:
:
a Lewis dot structure
a Sawhorse representation
Kekulé structure
a solid wedge
------ in front of the plane
a hatched line
------ behind the plane
2、通式与不饱和度（环的数目）
烷烃的结构通式,C
n
H
2n+2
名称 碳数 分子式 结 构简式甲烷
1CH
4
C
2
H
6
C
3
H
8
C
4
H
10
C
4
H
10
CH
4
乙烷
2CH
3
CH
3
丙烷
3C
3
CH
2
CH
3
正丁烷
4CH
3
CH
2
CH
2
CH
3
异丁烷
4(C
3
)
2
CHCH
3
2、通式与不饱和度（环的数目）
单环环烷烃的结构通式,C
n
H
2n
环丙烷
cyclopropane
环丁烷
cyclobutane
环戊烷
cyclopentane
C
3
H
6
C
4
H
8
C
5
H
10
2、通式与不饱和度（环的数目）
? 不饱和度 — 分子组成的氢原子数目与理论上最大可能数目之差的情况
? Saturated Hydrocarbons,C
n
H
2n+2
? For a formula,C
n
H
m
? Degree of unsaturated? = (2n+2-m)/2
? If it is a cycloalkane,the degree of
unsaturated equals to the number of ring
3、开链烷烃的命名
? CH
4
CH
3
CH
3
CH
3
CH
2
CH
3
? Methane Ethane Propane
CH
3
CH
2
CH
2
CH
3
丁烷
butane
异丁烷
isobutane
CH
3
CH
“异”基结构单元
"iso"
CH
3
CH
3
CHCH
3
CH
3
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
戊烷
pentane
CH
3
CHCH
2
CH
3
异戊烷
isopentane
C
CH
3
CH
3
H
3
CCH
3
CH
3
新戊烷
neopentane
C
CH
3
CH
3
H
3
CCH
2
“新”基结构单元
"neo"
3、开链烷烃的命名
? 构造异构体（ constitutional isomers） ——这种分子式相同但分子内原子的连接顺序不同的异构体
?普通命名法
1,对于碳数为 C
1
~ C
10
的烷烃 ——甲、乙、丙、丁、戊
、己、庚、辛、壬、癸表示碳数，称为,某烷,
2,对于碳数 > C
10
的烷烃 ——直接用中文数字表示碳数
3,对于构造异构体,则使用,正,,“异,,“新,等表示
3、开链烷烃的命名
?普通命名法的局限
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
hexane
CH
3
CH
3
—C—CH
2
CH
3
CH
3
neohexane
CH
3
CHCH
2
CH
2
CH
3
CH
3
isohexane
CH
3
CH
2
CHCH
2
CH
3
CH
3
none
CH
3
CH—CHCH
3
CH
3
CH
3
none
3、开链烷烃的命名
?烷基（Alkyl）——烷烃分子中从形式上消除一个氢的部分,通常用 R- 表示，英文 用,yl,替代,ane,
z Methane —— Methyl CH
3
- Me
z Ethane —— Ethyl CH
3
CH
2
- Et
z n-Propane —— n-Propyl CH
3
CH
2
CH
2
- n-Pro
z CH
3
CH
2
CH
3
isopropyl (CH
3
)
2
CH- i-Pro
z n-Butane —— n-Butyl CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
- n-Bu
z CH
3
CH
2
CH
2
CH
3
sec-Butyl CH
3
CH
2
CHCH
3
sec-Bu
z iso-Butane—— iso-Butyl (CH
3
)
2
CHCH
2
- i-Bu
z (CH
3
)
2
CHCH
3
tert-Butyl (CH
3
)
3
C- tert-Bu
3、开链烷烃的命名
?烷烃中碳和氢的种类
? Primary（ 1o）,secondary（ 2o ）,tertiary
（ 3o ）,quaternary C（ 4o ）,but only
primary,secondary,tertiary H
C
CH
3
CH
3
H
3
CCH
2
CHCH
2
CH
2
CH
3
CH
3
C
CH
3
CH
3
H
3
C
CH
3
CH
2
CH
CH
3
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
叔丁基
tert-butyl
仲丁基
sec-butyl
丁基
butyl
1
o
2
o
3
o
3
o
2
o
2
o
1
o
1
o
4
o
3、开链烷烃的命名
?系统命名法(IUPAC Rules)
IUPAC:
International Union of Pure and Applied
Chemistry
C
COOH
H
3
C
OH
(S)-2-羟基丙酸
H
构型取代基母体名
3、开链烷烃的命名
? 直链烷烃同普通命名法，取消,正,字
? 支链烷烃：
? 1,Determine the number of carbon in the longest
continuous carbon chain----This chain is called the parent
hydrocarbon.
? 2,Number the chain so that the substituent gets the lowest
possible number.
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CHCH
2
CH
3
CH
2
CH
3
1234567
1234
5
67
母体名：庚烷
heptane
全名,3-乙基庚烷（ 3- ethylheptane）
3、开链烷烃的命名
? 3,Cite the name of the alkyl substituent before
the parent hydrocarbon,—— A number and a
word are separated by a hyphen; numbers are
separated by a comma,di,tri,tetra is used to
express the number of the same substituents
CH
3
CH
3
CH
3
CHCH
2
CH
2
CHCH
2
CH
3
123456 7
2,5-二甲基庚烷
2,5-dimethylheptane
3、开链烷烃的命名
? And list substituents in alphabetical
order,——,di,tri,tetra,sec,and tert” are
ignored in alphabetizing.,iso,neo,and
cyclo” are not ignored in alphabetizing.
CH
3
CH
2
CCH
2
CH
2
CHCHCH
2
CH
2
CH
3
CH
2
CH
3
CH
2
CH
3
CH
2
CH
3
CH
3
CH
3
CH
2
CH
2
CHCH
2
CH
2
CHCH
3
CHCH
3
CH
3
CH
3
3,3,6-triethyl-7-methyldecane 5-isopropyl-2-methlyoctane
3、开链烷烃的命名
? 4,If the same substituent number are obtained in both
directions,the first cited group received the lower
number,中文中则以基团的优先次序决定，给较优基团以大编号。
? CH
3
3-ethyl-5-methylheptane
? CH
3
CH
2
CHCH
2
CHCH
2
CH
3
3-甲基 -5-乙基 庚烷
? CH
2
CH
3
not
? 5-ethyl-3-methylheptane
? Cl 2-bromo-3-chlorobutane
? CH
3
CHCHCH
3
2-氯 -3-溴 丁烷
? Br not
? 3-bromo-2-chlorobutane
3、开链烷烃的命名次序规则:
(1) 原子序数大的为,较优,基团
(2) 第一原子相同，按原子序数大小顺序比较 第二原子（ Cl,H,H > O,O,C； Cl,O,H > Cl,C,C）
(3) 含有双键和叁键的基团，可以认为连有两个或三个相同原子
C
O
H视为
C
H
(O)
O
(C)
C C
H
C
C
H
C
(C)
C
(C)
视为
3、开链烷烃的命名常见烷基的次序举例：
CHCH
3
CH
3
C
CH
3
CH
3
CH
3
CH
2
CH
2
CHCH
3
CH
3
异丙基
isopropyl
新戊基
neopentyl
异丁基
isobutyl
>
>
C
CH
3
CH
3
CH
3
CHCH
2
CH
3
CH
3
CH
2
CHCH
3
CH
3
叔丁基
tert-butyl
仲丁基
sec-butyl
异丁基
isobutyl
>
>
CH
2
(CH
2
)
2
CH
3
正丁基
n-butyl
>
3、开链烷烃的命名
? 5,如果具有不止一条可选择的等长的碳链：
（ 1）以取代基数目最多的碳链为主链。
CH
3
CH
2
CHCH
2
CH
3
CHCH
3
CH
3
345
123
45
2
1
正确名称为：2-甲基-3-乙基戊烷
3-ethyl-2-methylpentane
而不是：
not：
3-异丙基戊烷
3-isopropylpentane
(two substituents)
(one substituent)
2,3,5-
trimethyl-4-propylheptane
not
3-methyl-4-(1,2-
dimethylpropyl)heptane
CH
3
CH
2
CH CHCH
CH
3
CH
2
CH
3
CHCH
3
CH
3
CH
2
CH
3
3、开链烷烃的命名
? （ 2）取代基数目一样多时，以侧链位次最低的链为主链
CH
3
CH
2
CHCHCH
2
CHCH
3
CH
3
CHCH
3
CH
2
CH
3
CH
3
1234567
12
3
4567
2,5-二甲基-4-仲丁基庚烷
2,5-二甲基-4-(1-甲基丙基)庚烷
4-(sec-butyl)-2,5-dimethylheptane
2,5-dimethyl-4-(1-methlpropyl)heptane
or
或
3、开链烷烃的命名
? (3）在较短的侧链中，具有碳原子数目最多的链
? （各侧链数分别为 111288和 111189）
? 3-ethyl- 5,9,11-trimethyl-7,7-di(2,4-
dimethylhexyl)tridecane
H
3
CH
2
CHCH
2
CHCH
2
C
C
CH
2
CHCH
2
CHCH
2
CH
3
H
3
CH
2
CHCH
2
CHCH
2
C
CH
2
CHCH
2
CHCH
2
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
2
CH
3
1
2345
6
7
8
910
111213
H
3
C
H
3
C
H
3
CH
3
C
3、开链烷烃的命名
? 6,If there are some complex substituents,
we can use the similar method to name the
substituents,
? CH
3
CH
2
CH
2
CHCH
2
CH
2
CH
3
CH
3
CH
2
CH
2
CHCH
2
CH
2
CH
3
? 1 2 1 2 3
? CHCH
3
CH
2
CHCH
3
? CH
3
CH
3
? 3-isopropylheptane or 4-isobutylheptane or
? 3-(1-methylethyl)heptane 4-(2-methylpropyl)heptane
3、开链烷烃的命名
CH
3
CH
2
CHCH
2
CHCH
2
CH
2
CH
2
CH
3
CH
2
CH
3
CHCH
2
CH
3
CH
2
CH
3
123456789
1
2 3
3-乙基-5-(1-乙基丙基)壬烷
3-ethyl-5-(1-ethylpropyl)nonane
4、环烷烃的命名
? 1,In the case of a cycloalkane with an
attached alkyl substituent,the ring is the
parent hydrcarbon unless the substituent
has more carbons than the ring,
? A,Isopropylcyclohexane
? B,1-cyclobutylpentane
CH
2
(CH
3
)
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
A.
B.
4、环烷烃的命名
? 2,If the ring has two different substituents,
they are cited in alphabetical order and the
number 1 position is given to the first cited
substituent.
? A,1-ethyl-3-methylcyclopentane
? 1-甲基 -3-乙基环戊烷
? B,1,3-dimethylcyclohexane
CH
2
CH
3
H
3
C
CH
3
H
3
C
A.
B.
4、环烷烃的命名
? 3,If there are more than two substituents on
the ring,give the number 1 position to the
substituent that result in a second substituent
getting as low a number as possible.
? A,1,1,2-trimethylcyclopentane
(not 1,2,2; not 1,1,5)
? B,4-ethyl-2-methyl-1-propylcyclohexane
not 1,3,4,(2<3); not 5,1,2,(4<5)
CH
3
CH
3
CH
3
H
3
CH
2
CH
2
C
H
3
CCH
2
CH
3
A,
B,
课堂练习：
? 请给出上述结构的中英文 IUPAC命名
? 1,4-(1-ethylpropyl)-
2,5,6,6-tetramethyloctane
? 2,1-ethyl-2-mehylcyclopentane
? 1-甲基 -2-乙基环戊烷
CH
3
CH
2
C-CHCHCH
2
CHCH
3
CH
3
CHCH
2
CH
3
CH
3
CH
3
CH
2
CH
3
CH
3
CH
2
CH
3
CH
3
1、
2、
5、二环桥环烷烃的命名桥环烃 —— bridged hydrocarbon,分子内环与环之间有两个或两个以上共用碳原子的多环烃。
桥头碳 —— 共用的碳原子桥 —— 两个桥头碳原子间的碳链
C
C
Modhephene
C
C
H
C
C
H
金刚烷
5、二环桥环烷烃的命名母体名 — 几环 [n1.n2.n3…]某烷环的数目各桥上碳数由大到小排全部环上碳原子数
5、二环桥环烷烃的命名编号
—— 从桥头碳开始，绕最长的桥到另一个桥头，再绕次长桥回来，最后再编最短的桥。
—— 可能的情况下给取代基以尽可能小的编号
1
2
3
4
5
6
7
8
母体为 二环
[3.2.1]
辛烷bicyclo[3.2.1]octane
全名：2,8,8-三甲基二环[3.2.1]辛烷
2,8,8-trimethylbicyclo[3.2.1]octane
命名小结
? 一般步骤：
? 1、选取母体
? 2、确定取代基的位置和名称
? 3、以适当的顺序在母体名称前列出取代基的编号和名称
? 4、必要时，对构型进行标示
C
COOH
H
3
C
OH
(S)-2-羟基丙酸
H
构型取代基母体名
Isomerism（同分异构现象）
Conformational isomers（构象异构体）
---- they can be interconverted by rotation
about one or more sigma-bonds
---- the interconversion are so rapid that
we cannot separate them
Configurational isomers（构型异构体）
Constitutional isomers（构造异构体）
---- they can be interconverted only by the
breaking and reforming of bonds
---- they can be separated
1、乙烷 （ Ethane） 的构象
C
H
H
H
C
H
H
H
154pm
109.5
o
229pm
H
H
H
H
HH
H
HH
H
HH
Staggered
Newman projection sawhorse projection
60
0
H
H
H
H
HH
H
HH
H
HH
Eclipsed
0
0
Newman projection sawhorse projection
1、乙烷 （ Ethane） 的构象
Conformational analysis
---- describes the energy of such conformational
interconversion
乙烷构象分析势能图
2、丁烷（ Butane）的构象
? Steric Strain ---- a steric effect
? van der Waals repulsion of groups that
are close to each other
H
H
CH
3
H
3
C
HH
C
H
H
3
C
H
H
3
C
HH
C'
H
3
C
H
H
H
3
C
HH
B'
H
3
C
H
H
HH
CH
3
A
syn eclipsed
H
H
CH
3
H
3
C
HH
B
gauche conformer
H
CH
3
H
H
3
C
HH
D
anti conformer
H
3
C
H
H
HH
CH
3
A
syn eclipsed
2、丁烷（ Butane）的构象丁烷构象分析势能图思考题：
? 已知乙烷中重叠式与交叉式的能量差为
12.1 KJ/mol，丁烷中邻位交叉、部分重叠、全重叠与对位交叉构象的能量差分别为 3.8,14.6,22.6 KJ/mol，请以乙烷的交叉式能量设为零来计算 H-H,CH
3
-CH
3
、
CH
3
-H重叠和 CH
3
-CH
3
邻位交叉的能量思考题答案
? H-H 重叠 4 KJ/mol
? CH
3
-CH
3
重叠 14.6 KJ/mol
? CH
3
-H 重叠 5.3 KJ/mol
? CH
3
-CH
3
邻位交叉 3.8 KJ/mol
3、环丙烷、环丁烷和环戊烷的构象
HH
H H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
C
完全重叠完全重叠
H
H
H
H H
H
H
H
不完全重叠
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
1
2
3
4
5
1
2
3
45
4、环己烷的椅式构象
(Chair conformation of cyclohexane）
稳定的极限构象--- 椅式构象
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
H
H
H
H
H
H
H
H
CH
2
CH
2
1
2
3
4
5
6
观察者
CH
3
H
H
CH
3
H
H
H
H
CH
3
CH
3
H
H
? 椅式构象中的三个平面
C
C
C
C
C
C
CC
CC
4、环己烷的椅式构象
(Chair conformation of cyclohexane）
4、环己烷的椅式构象
(Chair conformation of cyclohexane）
a 和e键的关系不清晰
a
e
12 3
4
5
a 和e 键的关系清晰
1
2
3
4
5
6
a bond --- axial bond e bond --- equatorial bond
5,monosubstituted cyclohexane
the stable conformer —— the substituent is in
equatorial position —— 1,3-diaxial interaction
5,monosubstituted cyclohexane
H
H
H
H
CH
3
H
H
H
H
H
CH
3
H
3
C
H
H
H
CH
3
H
HH
3
C
H
H
H
H
H
H
CH
3
H
H
H
H
H
H
丁烷的邻位交叉式构象取代基在a 键的单取代环己烷构象丁烷的对位交叉式构象取代基在e 键的单取代环己烷构象
5,monosubstituted cyclohexane
构象翻转(ring-flip)
? —— rapidly interconvertion between
two chair conformations
CH
3
H
H
CH
3
(上，a)
(下，e)
(上，e)
(下，a)
ring-flip
5,monosubstituted cyclohexane
6,Disubstituted cyclohexane
CH
3
equtorial (down)
CH
3
axial (down)
cis-
CH
3
H
3
C
axial (down)
equtorial (down)
1,2-disubstituted cyclohexane
——trans-isomer is more stable
(for ee is more stable than ea)
trans-
CH
3
equtorial (down)
CH
3
axial (down)
CH
3
CH
3
equtorial (up)
axial (up)
6,Disubstituted cyclohexane
? How about 1,3- and 1,4- disubstituted
cyclohexane?
? Please try to draw out their chair
conformers and answer the question
7,环己烷的其他构象
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
..
1
2
3
4
5
6
观察者
12 4
3
5
6
H
HH
H
H
H
H
H
1
2
3
4
5
6
船式半椅式扭船式
7,环己烷的其他构象
1、燃烧热
? 化合物的燃烧热（Δ H
c
）,一个化合物在标准状态下完全燃烧生成二氧化碳和水的过程所放出的热量
? 烷烃在空气中燃烧生成二氧化碳和水，反应式如下：
? Δ H
C
? 通过比较不同烷烃的燃烧热，就相当于以 生成二氧化碳和水作为一个比较的标准，可以比较不 同烷烃的稳定性。
? 燃烧热越高，化合物所具有的能量就越高,也就越不稳定。
C
n
H
2n+2
(g)
+
3n+1
2
nCO
2
(g) +
(n+1)H
2
O(l)
+
O
2
(g)
1、燃烧热
? 烷烃的不同异构体能量是有所不同的。
戊烷
-3537.2
异戊烷
-3530.5
新戊烷
-3516.2
1、燃烧热丙烷
-2220.3
环丙烷
-2092.2（ 697.4/C)
丁烷
-2879.1
环丁烷
-2747.3（ 686.8/C)
戊烷
-3537.2
环戊烷
-3322.0（ 664.4/C)
己烷
-4195.6
环己烷
-3954.5
（ 659.1/C）
2、饱和碳氢化合物的稳定性
A Saturated carbons
---- Alkanes relatively stable
B Cycloalkanes ---- Ring Strain
Instablity of three- and four- membered rings
---- due to angle strain
109.5
0
60
0 90
0
3、燃烧热与生成热
? 生成热 （Δ H
f
）是指化合物在标准状态下从单质元素生成过程中放出的热量。对于烃类化合物而言，即指由单质碳（石墨）和氢气生成该化合物的过程中的放热。
? Δ H
f
?
nC + (n+1)H
2
C
n
H
2n+2
+
Graphite Gas
3、燃烧热与生成热
? 事实上大多数烃类化合物是难以从单质碳和氢生成的，因此通常烃类的生成热是通过燃烧热和 CO
2
与 H
2
O的生成热计算而得，如：
C
n
H
2n+2
(g)
+
3n+1
2
O
2
(g)
nC + (n+1)H
2
+
n+1
2
O
2
nCO
2
(g)+
(n+1)H
2
O(l)
°
H
f
H
c
°
°
H
f
(烷烃)
(CO
2
+H
2
O(l))
(烷烃)
1,Boiling Points
? Depend on the strength of the attractive
forces between the individual molecules
? C-C C-H --- nonpolar bonds
? van der Waals forces —— depends on
the area of contact between the
molecules
? The boiling points of alkanes increase as
their size increase
? A branched compound has a relatively
lower boiling point
1,Boiling Points
van der
Waals
forces
—— are
induced
dipole-
induced
dipole
interactions
2,Melting Points
? Packing influences the melting point of
a compound
? Packing is a property that determines
how well the individual molecules in a
sold fit together in the crystal lattice
? The tighter the fit,the more energy
required to break the lattice and melt
the compound.
2,Melting Points
-200.0
-150.0
-100.0
-50.0
0.0
50.0
01234567891011213141516
碳原子数熔点/℃
2,Melting Points
