少量环烃和其他衍生物。
天然气
C1~C6
20℃以下
液体石油(石油醚) C5~C6
20~60℃
汽油
C4~C8
40~200℃
煤油
C10~C16
175~275℃
柴油
C15~C20
250~400℃
润滑油
C18~C22
300℃
石蜡
C20~C30
350℃
沥青
C30以上
不挥发
第二章烷烃图文
1.烷烃的结构特征
碳原子都是 sp3 杂化 ，呈四面体结构 键角约为109.5
一构象停留时间极短(<10-6秒)不能分离。 • 乙烷交叉式构象是优势构象。
第二章烷烃图文
丁烷的构象CH3CH2-CH2CH3
CH 3 CH 3 6 0 O
H
H
HH
1
全重叠式
CH 3
H
CH 3
H
H
H
2
邻位交叉式
CH 3 H
60O
60O
H
H
CH 3 H
3 部分重叠式
CH 3
H
H 60O
CH 3
CH 3
CH3CH2CHCHCH3
CH3CH2CHCH(CH3)2
OH
CH3CH=CHCH2CH2CH(CH3)2
OH
(CH3)3CCH2CH(CH2CH3)2
CH3 CH3CCH2CHCH2CH3 第二章烷烃图文 CH3 CH2CH3
2. 烷烃的构象(Conformation)
构象：分子中的原子或基团在空间的特定 排列形式
重叠式两个H之间距离：2.29 A
氢原子半径：gH = 1.2 A
第二章烷烃图文
乙烷不同构象的能量曲线图
E
重叠式构象
HH
H H
H
HH
HH
交叉式构象
H
H
H
HH
HH
HH
H
H
H
H
H
H
12.1 kJ / mol
60
120
180
240 旋转角度
第二章烷烃图文
乙烷不同构象的能量曲线图
• 转动能：12.1kJ/mol，每对重叠氢H-C-C-H重叠张力( 扭转张力)：~4.0kJ/mol • 室温下，构象异构体处于快速转化的动态平衡中，某
C—C 键的平均键长为154pm，C—H 键的平 均键长为107pm
基态时 C：1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0
H
H
Csp3 Hs
H
109.5
C
H
H H
109.5
C
H
H
H
sp 3 杂 化
C
H H
H
激 发 态
第二章烷烃图文
sp 3
简单烷烃的结构
第二章烷烃图文
烷烃分子立体形状表示方法：
H
H
H
H
7 CH 3
第二章烷烃图文
3.8kJ/mol
CH3
H
H
CH3
CH3
H
HCH3
H3CCH3
H
H
CH3
H
H
H
H3C H
H H
H H
HH
每对两面角之间的排斥力： H C C H 12/3=4kJ/mol CH3 C C H (14.6-4)/2=5.3 CH3 C C CH3 22.6-8=14.6
第二章 烷烃
Alkanes, cycloalkanes and their conformations
第二章烷烃图文
第一节 烷烃的构造异构、结构与命名
一. 同系列和同分异构 二. 烷烃的命名 三. 物理性质 四. 化学性质
第二章烷烃图文
一. 同系列和同分异构
烃：只含有碳原子和氢原子的化合物。分为脂肪烃
和脂环烃，又可分为饱和与不饱和烃。开链的称为脂肪 烃，闭合成环的称为脂环烃。
开链烃
饱和脂肪烃 —— 烷烃
烯烃 不饱和脂肪烃
炔烃
烃
单环——环烷烃、环烯烃、环炔烃
环烃
脂环烃 螺环
多环 桥环
饱和、不饱和
芳香烃——单环芳烃、多环芳烃
第二章烷烃图文
烷烃：通式CnH2n+2, 在组成上相差CH2及其整数倍， 同系列中的各化合物互为同系物。同系物结构相似, 化 学性质相近。
HH H
HH
H H
纽曼式
HH
H
H
H HH 纽曼式
重叠式构象与交叉式构象
HH
H
60O
H
H
H H
HH
H
H
H
重叠式构象
交叉式构象
能量差 12.1 KJ·mol-1
第二章烷烃图文
重叠式与交叉式构象的能量分析
H 229 H
HHC
C HH
H 250 HHC C
H H H
排斥力最大
排斥力最小
内能高
内能低
键长：C—H 1.07, C—C 1.54 A 键角：∠HCH 109.5°
构象异构体：由单键旋转而产生的异构体
单键旋转会产生无数个构象，它们互为构 象异构体
第二章烷烃图文
乙烷的构象
构象式的表达方式： Newman 投影式、锯架式、伞式(楔形式)
重
H
H
叠 式
HC HH
C HH
楔形式
交
H
HH
叉 式
HC HH
C
H
楔形式
H
HH H
H H
锯架式
H H
H
H
H H
锯架式
第二章烷烃图文
H
CHபைடு நூலகம்3
H
60O
H
H
CH 3
4
CH H
3
HH
5
H
H
H
6
对位交叉式
部 分 重第二叠章烷式烃图文
邻位交叉式
丁烷不同构象的能量曲线图
H3CCH3
H3CH
H H
4
H H
H3CH
H H CH 3
H
CH3
2
CH 3
CH3 H
H 6H CH 3
H
CH 3 CH 3
H
H
H
H
HH
H
H
H
H
H
3
5
CH 3 1
CH 3
第二章烷烃图文
烷烃随碳、氢原子数的增加，而出现不同的构造状态。
碳数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 异构数 1 1 1 2 3 5 9 18 35 75 4347 366,319
第二章烷烃图文
天然气含75%甲烷、10%乙烷、5%丙烷。
石油的主要成分为：含5~50个碳原子的链状烷烃及
•键联式的书写，H原子和C原子都可省略。以拐点
表示C。 H H
HC H H C CH H C CH
HC H HH
CH2 CH2 CH2
CH2 CH2 CH2
第二章烷烃图文
CH3
CH3
CH3CHCH2CH2CHCH2CH2CH3
(CH3)2CHCH2CH2(CH3)CH2CH2CH3
OH CH3
OH
C 4 H 1 0
C H 3
C 5 H 1 2
C H 3 C H 2 C H 2 C H 3 C H 3 C H C H 3
同分异构体：具有相同分子式的不同化合物。同分异 构分为构造异构和立体异构。
构造异构体：具有相同分子式, 分子中原子或基团因连接 顺序不同而产生的异构体。 由碳架不同引起的异构，称碳架异构。(属构造异构)
实线-键在纸平面上; 楔线-键在纸平面前; 虚线-键在纸平面后。
H C
HH
H H
C H
H H
H
CC
H
第二章烷烃图文
H H
斯陶特模型
• 书写结构简式时，C-H和C-Cσ单键可省略。
H HH HH
H-C-C-C-C-C-H HHH HH
CH3-CH2-CH2-CH2-CH3
CH3CH2CH2CH2CH3
构象稳定性：对位交叉式 > 邻位交叉式 > 部分重叠式 > 完全重叠式
室温下，正丁烷构象异构体处于快速转化的动态平衡中，不能 分离。最稳定的对位交叉构象是优势构象。