sp3-sp3 s-sp3
0.154 nm 0.110 nm
分子组成相同但构造不同。 构造异构: 碳干异构： 从C4开始出现构造异构 — 碳干异构，异 构体的数量随着碳原子数增加而迅速增加。 Cn 异构体数
3 4 5 6 7 8 9 10
1 2 3 5 9 18 35 75
四、构型
C：sp3 杂化，四面体构型 烷烃分子的每个碳原子都是sp3杂化， 四面体构型。 ΔCCC = 111 - 113˚
2. 卤代反应 氯代和溴代反应

甲烷的氯代反应
CH4
+
Cl2
hv or
CH3Cl CHCl3
+ +
CH2Cl2 + CCl4 +
+
HCl
CH4 （过量）+ Cl2 CH4
+
hv or
CH3Cl
hv or
HCl HCl
Cl2（过量）
CCl4
+

氯代反应的选择性
Cl2 CH3CH2CH3 hv , 25oC CH3CH2CH2 Cl 45% + Cl CH3CHCH3 55%
两双键碳上较优的基团在同一侧即为 Z (zusammen)式, 在两侧则为 E (entgegen)式.
Z-form
E-form
Z-form
E-form
顺反异构又称为几何异构。 二者不能相互转换，是可以分离的两个不同的化合物。 几何异构体之间在物理性质和化学性质上都可以有较大 的差别，可以分离。
重要的烯基: CH2=CH－
ΔHCH = 109.5˚
五、构象 (Comformations)
C - C 单键是可以旋转的 单键旋转使分子中的原子或基团在空间产生不同的排列 — 构象。 不同的构象为构象异构（一种立体异构）
乙烷的两种构象
立体结构的表达
楔形式
锯架式
Newman 投影式
乙烷的极限构象：
交叉式与重叠式
二、用途
§1.2 环烷烃
§1.2.1 环烷烃命名

环烷烃的类型
(单)环烷烃
通式：CnH2n
（与单烯烃通式相同）
稠环(桥环烃）
桥环烃
螺环烃
一、普通环烷烃的命名
CH3
环丙烷
环己烷
甲基环丙烷
1,3-二甲基环己烷
1-甲基-4-异丙基环己烷
顺-1,3-二甲基环戊烷
反-1,3-二甲基环戊烷
环丙基环己烷
4-乙基-5-环己基辛烷

溴代反应的选择性
Br2 CH3CH2CH3 hv , 127 C
o
Br CH3CH2CH2 Br 3% + CH3CHCH3 97%
选择性：2o H : 1o H = 97 : 1
CH3 CH3CHCH3
Br2 hv , 127oC
CH3 CH3CHCH2 少量 Br +
CH3 CH3CCH3 Br > 97 %
主碳链较长 取代基位次较低
4-乙基辛烷 主碳链有较多的取代基
取代基排列：先小后大
2-甲基-3-乙基己烷
3-甲基-6-乙基辛烷
§1.1.2 烷烃的结构
一、烷烃的通式 CnH2n+2
同系列(homologous series)： 通式相同、组成上相差一个结构单元的一系列化合 物。 …… CH CH CH CH
二、桥环与螺环 桥环化合物： 编号从桥头原子开始，先大后小，取代基有较低的位 次。 十氢萘 二环[4.4.0]癸烷 bicyclo[4.4.0]decane
二环[1.1.0.]丁烷
8-甲基二环[4.3.0]壬烷
二环[1.1.1.]戊烷
二环[2.2.1]庚烷
1,7,7-三甲基二环[2.2.1]庚烷
普通命名法：异丁烷 IUPAC命名法：2-甲基丙烷
系统命名法 (IUPAC命名法):
基本原则： 选主链定母体：选较长或最长、取代基较多或 最多的碳链作为主碳链，以此作为母体并命名； 定位编号：遵照最低系原则列从主碳链一端编 号，即取代基有较低或最低的位次，支链作为 取代基定位。 名称：位次 + 取代基名 + 母体名。 注意：相同的取代基合并，注意连接与分隔等。
基础有机化学
山东大学化学与化工学院 有机化学研究所 赵宝祥 2013.7.18
第一章 烷烃
碳氢化合物称为烃 Hydrocarbons
开链烷烃 环烷烃 烯烃 炔烃 芳香烃
饱和烃即烷烃
烃
不饱和烃
§1.1 开链烷烃
烷烃 Alkanes (石蜡烃 Paraffins)
§1.1.1 烷烃的命名 §1.1.2 烷烃的结构 §1.1.3 烷烃的性质 §1.1.4 烷烃的来源与用途
§1.2.3 环烷烃的性质
一、化学性质
五元以上 环烷烃
性质相似 链状烷烃
Cl2 / hv
Cl
自由基取代反应
H2 / Pt 催化加氢
HI
不反应
不反应
小环环烷烃
活泼，易开环

小环化合物的特殊性质 —— 易开环加成 催化加氢
H2 / Pt, 50oC or Ni, 80 C
2 2
o
CH3CH2CH3
H2 / Pt, 50oC
3 1
CH3
3
CH2CH3
or Ni, 80oC
CH3CHCH2CH3
1
产生较稳定的产物
H2 / Pt, 120oC or Ni, 200 C
o
CH3CH2CH2CH3
与卤素的反应
Br2 / r.t. Br Br
CH2CH2CH2 Cl2 / FeCl3 Cl Cl
CH2CH2CH2 Br2 / r.t.
叔碳 (3) 叔氢 伯氢 仲氢 叔氢
伯碳 (1, primary) 仲碳 (2, secondary) 叔碳 (3, tertiary) 季碳 (4, quaternary )
三、构造与异构
构造(constitution): 分子中原子相互连接的 方式与次序。
单键 (σ bond):
烷烃分子的碳-碳、碳-氢键都是单键。 C-C: C-H:
2,7,7-三甲基二环[2.2.1]庚烷
螺环烃：
定位从螺原子的邻位开始，先小后大，取代基有较低 的位次。
2 3 4 10 9 1 6 5 7 8
螺[4.5]癸烷 spiro[4.5]decane
1
4 5 3
4-甲基螺[2.4]庚烷 4-methylspiro[2.4]heptane
2 7
6
衍生物命名
十氢萘
萘
O
莰烷
camphane bornane
2-莰酮（樟脑） camphor
菠烷
§1.2.2 环烷烃的结构
环的分类
小环
C3-4 C5-7 C8-11
普通环
中环
大环
C>11

环的大小与稳定性 环烷烃的燃烧热数据
每个CH2的燃烧 (KJ/mol)
普通环 > 中环 > 小环
每个CH2的燃烧热 (KJ/mol)
交叉式
重叠式
丙烷的构象
the staggered conformation of propane
the eclipsed conformation of propane
§1.1.3 烷烃的性质
一、物理性质
物态：气体？ 液体 ？ 固体？
沸点（bp） 熔点（mp）
20 密度（比重，d 4 ）
20 折光率 ( n D )
一. 结构
双键碳是 sp2 杂化。 键是由 p 轨道侧面重叠形成。 室温下双键不能自由 旋转，可存在顺反异构体。 C=C双键比C-C单键短。
二. 同分异构现象
链单烯烃分子通式为CnH2n，与单环烷烃是同分异构。 烯烃分子中除有碳骨架异构外, 还存在由于双键位置 而产生的异构, 二者均属于构造异构。 构造异构
§1.1.1 烷烃的命名
一、烷烃基 (Alkyl)
烃基：R (radical) 烃分子去除一个氢原子所余的原子团。
alkane 烷烃
Hale Waihona Puke alkyl烷烃基一些常见的烷基 R中文名称 英文名称
二、烷烃的命名

普通 (习惯) 命名法 系统命名法 (IUPAC 命名法) 衍生物命名法
CH3 CH3CHCH3
开环加成发生在取代较多与较少的碳碳键。
§1.2.4 环烷烃的来源与用途
环己烷 环十二烷
AlCl3
AlCl3
Twistane 扭烷
第二章烯烃
§2.1 烯烃的结构与命名
§2.2 烯烃的物理性质
§2.3 烯烃的化学反应 §2.4 二烯烃
§2.5 烯烃的制备 §2.6 烯烃的来源与用途制备
§2.1 烯烃的结构与命名
CH3CH=CH－ 乙烯基 丙烯基 propenyl 烯丙基 allyl vinyl 1-丙烯基
CH2=CHCH2－
2-丙烯基 1-丙烯-2-基 1-甲基乙烯基
CH3C=CH2
异丙烯基 isopropenyl
CH2CH3 CH3CH2CH=CHCHCHCH2CH3 CH2CH(CH3)2
8-甲基-5, 6-二乙基-3-壬烯
CH4 + 2 O2 燃烧 CO2 + 2 H2O + 891 kJ/mol
H° c ＝ - 891 kJ/mol
CnH2n+2 + (3n+1/2) O2 combustion n CO2 + (n+1) H2O + HC