第第2 2章章 脂肪烃和脂环烃脂肪烃和脂环烃 本章内容本章内容2.1脂肪烃的分类和构造异构2.2脂肪烃的命名2.3 脂肪烃的结构和顺反异构2.4 烷烃的构象 2.5 脂肪烃的物理性质2.6 炔氢的酸性 2.7 脂环烃的命名2.8 环烷烃的构象 2.12.1脂肪烃的分类和构造异构脂肪烃的分类和构造异构 • 脂肪烃脂肪烃:烷烃烷烃（alkanes）、烯烃烯烃（alkenes）和炔炔烃烃（alkynes）• 烷烃烷烃: 烷烃（饱和烃）中, 碳和碳以单键相连, 通式为CnH2n+2C3H8 CH3CH2CH3 •烯烃的碳链中含有碳碳双键,分子链中只有一个双键的称为单烯烃，通式为 CnH2n•含有两个双键的称为二烯烃，通式为CnH2n-2•含有多个双键的称为多烯烃烯烃烯烃乙烯1,3-戊二烯 双键和叁键称为不饱和键不饱和键，烯烃和炔烃属于不饱和烃不饱和烃 炔烃炔烃• 炔烃的碳链中含有碳碳叁键,只含有一个叁键的炔烃的通式为CnH2n-2 • 同系列、同系物、系差同系列、同系物、系差 • 结构和性质相似的一系列化合物称为同系列• 同系列中的各个化合物互称为同系物• 同系列中，相邻的两个分子式的差值ＣＨ２称为系列差 同系列、同系物、系差同系列、同系物、系差 • 烷烃的分子式都符合通式CnH2n+2，称为烷烃同系列烷烃同系列• 符合CnH2n通式的烯烃称为烯烃同系列烯烃同系列。
• 符合CnH2n-2通式的炔烃称为炔烃同系列炔烃同系列 2. 2. 脂肪烃的构造异构脂肪烃的构造异构•同分异构现象同分异构现象：具有分子式相同而结构不同的现象•同分异构体：同分异构体：分子式相同而结构不同的化合物则称为同分异构体 正丁烷 异丁烷 b.p. -0.5 ℃， m.p. -138.3 ℃ b.p. -11.7 ℃ ，m.p. -159.4 ℃ •分子中各原子的连接方式和顺序称为构造•由于分子中各原子的连接方式和顺序不同产生的异构称为构造异构构造异构(constitutional isomerism)•烷烃中的构造异构都是由于碳的连接顺序不同而产生的，这样的异构体又称碳干异构体碳干异构体•官能团在碳链中的位置不同所产生的异构，称官官能能团团位置异构位置异构构造，构造异构，碳干异构体，构造，构造异构，碳干异构体，官能团位置异构官能团位置异构 碳干异构体，碳干异构体，官能团位置异构官能团位置异构构造异构构造异构 •只与一个碳原子相连的称为伯碳伯碳（或称一级碳原子），用1C表示，伯碳上所连的氢称为伯氢伯氢，用1H表示。
•与两个碳原子相连的称为仲碳仲碳（或称二级碳原子），用2C表示，仲碳上所连的氢称为仲氢仲氢，用2H表示•与三个碳原子相连的是叔碳叔碳（或称三级碳原子, tertiary），用3C表示，叔碳上所连的氢称为叔氢叔氢，用3H表示•与四个碳原子相连的是季碳（或称四级碳原子），用4C表示 伯碳（氢）仲碳叔碳伯碳（氢）仲碳叔碳 2.2 2.2 脂肪烃的命名脂肪烃的命名1 1.普通命名法普通命名法 （1） 对于十个碳以内的脂肪烃，碳数用天干——甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示十一个碳及多于十一个碳的用数字表示 （2）饱和烷以“烷”字结尾，相应的碳数放在“烷”字之前 （3）含有双键的以“烯”字结尾，碳原子数分别放在“烯”之前 （4）含有叁键的以“炔”字结尾，碳原子数分别放在“炔”字之前（5）“正”(n-)表示直链，“异”(iso-)表示具有(CH3)2CH-结构的异构体，“新”(neo-)表示具有(CH3)3CCH2-结构的异构体 2. 2. 系统命名法系统命名法 • 系统命名法是由国际纯化学和应用化学联合会（International Union of Pure and Applied Chemistry，简称ＩＵＰＡＣ）拟定的世界统一的有机化合物命名原则，称为ＩＵＰＡＣ系统命名法ＩＵＰＡＣ系统命名法。
• 我国根据这个命名法，结合中文的特点，制定了中文的命名原则 (1)(1)取代基的命名取代基的命名 烃分子中的一个氢原子去掉后剩余的原子团称为基团或取代基1）烷烃去掉一个氢原子后的原子团叫某烷基 甲基 乙基 十八烷基 （2）烯烃去掉一个氢原子后的基团命名为某烯基 乙烯基 1-丙烯基 烯丙基 异丙稀基（3）炔烃去掉一个氢原子后的基团命名为某炔基 乙炔基 炔丙基 丙炔基 （4）烷烃中去掉两个氢原子后剩余的基团称为亚基，从不同碳原子上去掉两个氢原子，应该标明去掉氢原子的位置 (2)(2)烷烃的命名烷烃的命名 第一步选择主链：第一步选择主链： 选择最长的连续碳链作为母体结构，称为某烷, 支链作为取代基（即烷基）；如果构造式中较长碳链不止一条时，则选择带有最多取代基的一条为主链,命名时将烷基写在母体名称的前面，称为某基某烷2，3-二甲基戊烷 第二步给定编号：第二步给定编号： 如果烷基在母体碳链上可因位置不同而引起异构现象时，就必须对母体碳链进行编号，并用数字指明烷基所连的碳原子。
编号时，以离取代基最近的一端为13+5=8 4+6=10 第三步正确书写第三步正确书写：有的烷基不止一次地作为支链出现，可用二、三、四...等中文数字来表示相同烷基的数目，并用阿拉伯数字指明每个烷基的位置，表示取代基位次的阿拉伯数字之间要用逗号分开；阿拉伯数字与汉字之间用“-”半字线分开如果有几种不同的烷基连接在母体链上，按次序规则从小到大的先后次序来命名2，4-二甲基-3-乙基戊烷 次序规则(1) 将各取代基的原子按原子序数大小排列，大者为较优基团有机化合物中常见的元素其顺序由大到小排列如下： I＞Br＞Cl＞S＞P＞F＞O＞N＞C＞D＞H(2)如果两个基团的第一个原子相同，则比较与它相连的其它原子，比较时，按原子序数排列，先比较最大的，若仍相同，再依次比较第二、第三个原子如－CH2Cl与－CHF2，第一个均为碳原子，再按顺序比较与碳相连的其它原子在—CH2Cl中为—C（Cl、H、H），在—CHF2中为—C（F、F、H）Cl>F，故—CH2Cl>—CHF2 v(3)含有双键或叁键的基团，可认为连有两个或三个相同的原子。
在英文名称中，“一、二、三、四……”数字相应用词头“mono, di, tri, tetra……”表示，取代基列出的顺序按取代基名称第一个字母的排列顺序先后列出，简单的取代基英文数字词头不参加字母顺序排列 5-ethyl-3,3-dimethylheptane 3.烯烃和炔烃的命名 第第一一步步选选择择主主链链：：选择一条包含碳碳双键在内的最长碳链为主链，按主链碳原子的数目命名为某烯如主链的碳原子数超过10个时，应在烯字前加一“碳”字烯烃的命名3-十三碳烯 4-甲基-2-戊烯 第第二二步步给给定定编编号号：：编号时，应使双键的位次近可能的小，以双键两个碳原子中编号较小的阿拉伯数字表示双键的位次，写于烯烃名称的前面，并用半字线隔开如不会发生误会时，也可不标双键的位次若双键正好在主链中央，主链碳原子则应从靠近取代基的一端开始编号 第第三三步步正正确确书书写写：取代基的命名与烷烃命名相同，将其位次、数目、名称分别写在烯烃名称之前5-甲基-4-乙基-2-己烯 炔烃的命名第第一一步步选选择择主主链链：：选择一条包含碳碳叁键在内的最长碳链为主链，按主链碳原子的数目命名为某炔。
4-乙基-2-己炔 第二步给定编号：第二步给定编号：编号时，应使叁键的位次近可能的小第第三三步步正正确确书书写写：取代基的命名与烷烃命名相同，将其位次、数目、名称分别写在炔烃名称之前3-丙基-1，4-己二炔 特别注意 分子中同时含有双键和叁键的化合物称为烯炔选择含有双键和叁键最长碳链为主链碳链的编号应从最先遇到双键或叁键的一端开始，并以双键在前、叁键在后若在主链两端等距离处遇到双键或叁键时，编号要从靠近双键的一端开始3-戊烯-1-炔 3-乙基-1-庚烯-5-炔 2.3 2.3 脂肪烃的结构和顺反异构脂肪烃的结构和顺反异构1. 烷烃、烯烃和炔烃的结构烷烃、烯烃和炔烃的结构（1）.烷烃的结构甲烷的结构碳原子sp3杂化 甲烷分子的模型（i）楔形式（ii）球棍模型（iii）斯陶特 比例模型 烷烃的结构 烷烃分子中的碳原子以SP3杂化轨道与别的原子形成σ键,具有四面体的结构.每个碳原子上键角并不完全相同,接近于109.5.碳链并不排布在一条直线上,而是曲折排布在空间.两个碳原子可以相对旋转,可形成不同的空间排布. （2）烯烃的结构 烯烃分子的双键碳原子为sp2杂化，三个sp2杂化轨道处于同一平面，每个sp2杂化轨道之间的夹角为120º，未参加杂化的p轨道垂至sp2杂化轨道平面，sp2杂化轨道的空间形状 sp2杂化轨道 π键的形成 乙烯分子所有碳原子和氢原子都分布在一个平面上 乙烯 乙烷 烯烃的两个碳原子为sp2杂化，它是由1个σ键和1个π键组合而成。
乙烯分子一个碳碳σ键（两个碳原子各以1个sp2杂化轨道沿轴向互相重叠）4个碳氢σ键（2个sp2杂化轨道分别与氢原子的1s轨道重叠）一个π键（未参与杂化的p轨道，其对称轴相互平行侧面重叠） The sigma-bond framework for ethene based on sp2-hybridized carbon atoms The overlapping p orbitals of ethene P轨道相互作用形成π成键轨道和π反键轨道The interaction of orbitals to form the bonding and antibonding molecular orbitals of πbondπbond 轨道能级 小结小结(a).π(a).π键比键比σσ键活泼键活泼 C=C键能:611 KJ·mol-1 C-C键能:347 KJ·mol-1） π键的键能小于σ键的键能,形成π键的p轨道重叠程度比σ键小，π键不如σ键牢固 (b).(b).碳碳双键键长比碳碳单键键长短碳碳双键键长比碳碳单键键长短sp2杂化的碳原子s成分比sp3杂化碳原子的s多。
C=C键长:0.133nmC-C键长:0.154nm (c).C=C(c).C=C双键易发生反应双键易发生反应•π电子云对称均匀分布于分子平面上方和下方, π电子离成键的原子核较远，π电子受原子核的束缚力较小•π电子有较大的流动性，容易受外界影响而发生变形，极化度比σ键大，易发生反应 (d).(d).存在立体异构存在立体异构( (顺反异构顺反异构) ) π电子云没有对称轴 C=C不能自由旋转Rotation of a carbon atom of a double bond through an angle of 90°results in the breaking of the πbond 3.3.炔烃的结构炔烃的结构炔烃的结构特征是分子中含有碳碳叁键的结构单元线性分子，炔烃三键的两个碳原子为sp杂化，炔烃三键由1个σ键和2个π键组成 乙炔分子中的σ键 乙炔的π键乙炔分子的圆筒形π电子云 炔烃中三键形成过程(1) 小结键能键能乙炔：乙炔：837kJ/mol837kJ/mol，，乙烯：乙烯：611kJ/mol, 611kJ/mol, 乙烷：乙烷：347kJ/mol347kJ/mol键长键长CCCC键：键：乙炔：乙炔：0.120nm0.120nm，，乙烯：乙烯：0.133nm, 0.133nm, 乙烷：乙烷：0.154nm0.154nmCHCH键：键：乙炔：乙炔：0.106nm0.106nm，，乙烯：乙烯：0.108nm, 0.108nm, 乙烷：乙烷：0.110nm0.110nm 2. 1, 3-2. 1, 3-丁二烯的结构及共轭体系丁二烯的结构及共轭体系1,3-丁二烯（1）累积二烯烃：两个双键连到同一个碳原子上丙二烯（2）共轭二烯烃：两个双键中间隔一个单键 1,3-丁二烯 （3）孤立二烯烃：两个双键中间至少隔两个单键 1,4-戊二烯 (1). 1,3-1,3-丁二烯的结构丁二烯的结构. . 1, 3-丁二烯所有原子在同一平面上 1,3-丁二烯的P轨道- -4C:sp2-P轨道:垂直分子平面，彼此平行 处理共轭分子结构的理论方法——分子轨道法分子轨道法和价键法价键法 - -π键 p轨道发生重叠形成π键(C1—C2及C3—C4,C2—C3)-π电子的离域和离域π键(共轭双键) 四个p电子的运动范围扩展到四个碳原子的周围，这种现象称为π电子的离域，这样形成的键称离域π键-π电子的离域会使键长平均化 1,3-丁二烯中，碳碳双键键长（0.137nm）比一般烯烃的双键（0.134nm）稍长，碳碳单键（0.147nm）比一般烷烃的单键（0.154nm）短。
(2)(2)．共轭效应．共轭效应 π键电子不是在某个单一π键内运动，而是在大π键内运动，这种现象称为电子的离域 有电子离域的体系称共轭体系共轭体系共轭体系所表现的效应称共轭效应共轭效应 共轭体系的分类共轭体系的分类π-π共轭 p-π共轭超共轭 π-π共轭：在链状分子中，凡双键、单键交替排列的结构都属此类π-π共轭体系 π-ππ-π共轭体系共轭体系1, 3-戊二烯 1, 4-戊二烯 π-π共轭体系可以完全由碳碳π键组成，也可以由碳原子和其它原子组成的π键组成 共轭效应有正、负之分共轭效应有正、负之分•共轭效应有正、负之分如果某个原子或基团在共轭体系中能够给出电子，这个原子或基团所具有的共轭效应称为正效应，用+C（Conjugation的字首，共轭的意思）表示•是吸引电子的，称为负效应 ，用-C表示 CH2=CH－CH=O C=C（+C效应），C=O（-C效应）氰基（CN）、硝基（NO2）具有-C效应 共轭体系的两个特点共轭体系的两个特点（1） 共轭体系中，正、负电荷交替分布 δ+ δ- δ+ δ- δ+ δ- δ+（2）共轭效应沿共轭链传递，传递过程中强度不减。
离域能离域能共轭体系分子中键的离域而导致分子更稳定的能量,称为离域能.离域能越大,共轭体系越稳定氢化热1, 3-戊二烯 1, 4-戊二烯 226 254 氢化热 (kJ/mol)28kJ/mol称为1,3-戊二烯的共轭能共轭能或离域能离域能 p-πp-π共轭共轭 与双键碳原子相连的原子，由于共平面，其p轨道与双键的π轨道平行并发生侧面重叠，形成共轭三种类别的三种类别的p-πp-π共轭共轭(1)3个原子共享4个π电子，是多电子共轭 (2)3个原子共享2个π电子，是缺电子共轭烯丙基正碳离子 (3)3个原子共享3个π电子，是等电子共轭烯丙基自由基 （（3 3）） 超共轭效应超共轭效应•超共轭效应是由C-Hσ键参加的共轭效应，可分为两种•一种是σ-π超共轭，即C-Hσ键与π键形成的共轭•另一种是σ-p超共轭，即C-Hσ键与p轨道形成的共轭 σ - p σ - p 超共轭超共轭 σ-π σ-π 超共轭超共轭 乙基正碳离子乙基正碳离子 丙烯丙烯 丙烯的σ-π超共轭超共轭数目越多，化合物的稳定性越强超共轭数目越多，化合物的稳定性越强 碳正离子的稳定性在这三种共轭体系中，在这三种共轭体系中，π-ππ-π共轭电子离域程度最大，所以共共轭电子离域程度最大，所以共轭作用最强。
轭作用最强p-πp-π共轭次之，超共轭作用最弱共轭次之，超共轭作用最弱 3. 烯烃的顺反异构烯烃的顺反异构 顺-2-丁烯 反-2-丁烯顺反异构体属于构型异构的一种顺反异构体属于构型异构的一种 (1).(1).顺反命名法顺反命名法 一般是在烯烃名称之前标记其构型顺式：两个相同基团处于双键同侧的叫做顺式，记为“顺-”（cis-)反式：两个相同基团处于双键异侧的叫做反式，记为“反-”(trans-) 顺-2-戊烯 反-2-戊烯 (2). Z/E(2). Z/E命名法命名法 问题的提出问题的提出当双键碳原子连有4个互不相同的原子或基团无法确定在双键同侧（或异侧）的两个原子或基团是否“相同”，难于用顺反标记法确定构型 Z Z、、E E构型标记构型标记法法*当两个“较优”基团位于双键同侧时，用Z（德文Zusammen是“共同”的意思）标记其构型 位于异侧时，用E（德文Entgegen是“相反”的意思）标记其构型 书写时，将Z或E写在括号内，放在化合物名称的前面，并用半字线相隔 （Z)-1-氯-1-溴丙烯 （E）-1-氯-1-溴丙烯顺反表示法和Z,E标记法这两种标记法之间没有必然的联系，顺式构型不一定是Z构型；反式构型也不一定是E构型。
2.4 2.4 烷烃的构象烷烃的构象1. 1. 乙烷的构象乙烷的构象由于单键旋转，使分子中原子或基团在空间产生不同的排列，这种特定的排列形式，称为构象构象 重叠式结构（a） 交叉式结构（b） 乙烷分子中各种构象的能量变化由单键旋转而产生的异构体称构象异构体构象异构体 0.24nm 构象用模型表示比较麻烦，在纸面上可用透视式、楔形式和纽缦式（Newman M.S）等形式表示， 透视式透视式 楔形式楔形式 纽缦式纽缦式 透视式 楔形式 纽缦式 2.丁烷的构丁烷的构象象 以丁烷的C2－C3键为基准，C1和C4为取代基，通过C2－C3键轴的旋转可以得到无数种构象构象 Ⅰ0o全重叠 Ⅱ 60o顺交叉式 Ⅲ 120o部分重叠式 顺叠sp 顺错sc 反错ac Ⅳ 180o反交叉式 Ⅴ 240o部分重叠式 Ⅵ 300o顺交叉式 反叠ap 反错ac 顺错sc 丁烷构象能量变化Ⅰ0o全重叠 2.5 2.5 脂肪烃的物理性质脂肪烃的物理性质 1.1.偶极矩偶极矩 • 烷烃是非极性分子, 偶极矩为零。
• 烯烃分子为偶极分子 C Csp2sp2-C-Csp3sp3键上电子云偏向键上电子云偏向C Csp2sp2 =0.35D •炔烃分子是偶极分子，其偶极矩比烯烃大 =0.8D =0.3D• 杂化轨道中s成分越多，电负性越大，偶极矩大 • 分子偶极矩是各化学键键矩的矢量和 =0.32D=0 =0 2. 2. 沸点沸点一个化合物的的沸点就是这个化合物的蒸气压与外界压力达到平衡时的温度沸点定义化合物的沸点与分子间作用力有关 • 化合物蒸气压与分子间引力大小有关分子间引力大小有关:分子间引力小,化合物蒸气压高，化合物沸点低；分子间引力大,化合物蒸气压低,化合物沸点高 •分子量增加,分子间作用力增加,沸点增高•同数碳原子构造异构,分子支链多,沸点低(支链阻碍了分子之间的接触，分子间的色散力减小 ) • 瞬间偶极-偶极相互作用力称为色散力色散力• 烷烃的分子间作用力只有色散力分子越大，色散力越强所以正烷烃随碳原子数增加，沸点也不断升高 烷烃的沸点烷烃的沸点 •烯烃的沸点随碳原子数的增加，沸点升高。
•直链烯烃，相同碳数的端烯比中间烯沸点低；反式构型烯烃比顺式构型烯烃沸点低•这可能是因为双键是平面型的，双键在中间可能使分子之间能更好地接近，色色散散力力大大一一些些，沸点高；而顺式构型的偶偶极极矩矩比反式构型的偶极矩大，存在微弱的偶极-偶极相互作用，分子间作用力大，故沸点高烯烃的沸点烯烃的沸点 b.p –6.5℃ b.p 3.7℃ b.p 0.9℃ 炔烃的沸点炔烃的沸点• 炔烃的沸点也是随碳原子数的增加而升高•由于炔烃极性比烯烃大些，且分子细长，分子之间可以靠的很近，故分子间作用力大炔烃比相同碳数的烷烃和烯烃高些b.p –0.5℃ b.p -6.1℃ b.p 8.1℃ 3. 3. 熔点熔点• 化合物的熔点高低除了与分子间作用力有关外，还与分子在晶格中的排列情况有关• 分子对称性越好，分子在晶格中排列越整齐，晶格力越大，熔点越高总体来说，直链脂肪烃随碳原子数的增加，熔点逐渐升高相同碳数的同分异构体中对称性好的异构体熔点相对高些 正戊烷 异戊烷 新戊烷熔点 -129.7 ℃ -159.9℃ -16.8℃ 正烷烃的熔点 4. 4. 密度密度• 开链脂肪烃的相对密度都小于1，随碳原子数增加，相对密度也增大。
• 增加到一定值后，碳原子数增加相对密度变化很小• 相同碳数的烷、烯、炔，相对密度为D烷
由于其性质类似于脂肪烃，所以称为脂环烃脂环烃• 饱和的脂环烃称为环烷烃环烷烃，含有双键的称为环烯烃，含有叁键的称为环炔烃环炔烃• 能够稳定存在的最小的环炔是环壬炔 (1). (1). 单环化合物的命名单环化合物的命名• 脂环烃根据环的大小可分为：①小环：三、四元环；②普通环：五至七元环；③中环：八至十一元环；④大环：十二元环以上• 命名与脂肪烃相似，只是在母体前加“环”字 •当环上只有一个取代基或不饱和键时，“1”字可以省去•如果化合物名称前没有标明取代基或不饱和键的位次，则表示不饱和键为1位甲基环戊烷 环己烯 环辛炔 •当环上有多个取代基时，尽可能使取代基的位次为小，且使小取代基号数为小•当环上同时有取代基和不饱和键时，使不饱和键的位次定为1位，但在名称前不用标明“1”字 1,3-二甲基环己烷 1-甲基-4-乙基环己烷 3-甲基环己烯 • 两个取代基在环的同侧称为顺式构型，在环的两侧称为反式构型 • 当链烃结构比较复杂时, 命名时可将环看成是取代基 2-甲基-3-环己基丁烷. 4-环丙基-2-戊烯 （（2 2）螺环化合物的命名）螺环化合物的命名两个环共用一个碳原子的化合物称为螺环化合物螺环化合物，共用的碳原子称为螺原子螺原子 （1）按两个环的碳原子数目叫螺某烷。
2）在螺字后用方括号注出两个环中除了共用碳原子以外的碳原子数目，小环的碳数排在前面，大环的碳数排在后面，两个数字之间用小园点隔开3）螺环母体的编序从小环开始，后通过共用碳原子而到大环4）有取代基时，取代基位次尽量最小55-甲基螺[2，4]庚烷 (5) 环上同时有取代基和不饱和键，首先满足不饱和键的位次为最小，将不饱和键的位次放在“某烃”中间，并用短线隔开6-甲基螺[4.4]壬-1-烯 （不叫1-甲基螺[4.4]）壬-6-烯） （（3 3）） 桥环化合物的命名桥环化合物的命名 二环共用二个或更多碳原子的化合物称为桥环化合物桥环化合物共用的碳原子称为桥头碳桥头碳两个桥头碳之间可以是碳链，也可以是一个键，称为桥桥 （1）按桥环母体的碳原子数目称为二环某烷2）在二环后面用方括号注出三座桥上的碳原子数目（“桥头”碳原子除外），大数在前，各数字间用小园点隔开3）编序时，从“桥头”碳原子开始，沿着最长的桥到另一“桥头”碳原子，再沿次长桥回到“桥头”碳原子，最短的桥最后编号 (5) 同时有不饱和键和取代基，首先满足不饱和键的位次为小，并将不饱和键的位次写在“某烃”中间，用短线隔开7-甲基二环[4.2.1]壬-3-烯 2.8 环烷烃的构象环烷烃的构象 1. 1. 环的张力及稳定性环的张力及稳定性(1). 拜尔张力学说及小环的稳定性• 拜尔（Baeyer，A.）于1885年提出了张力学说, 他假设成环后，所有的碳原子都在同一平面上，并形成正多边形,如果成环后所有键与键的夹角是109o28′，那么这个环很稳定.• 成环后，键与键之间的夹角偏离了109o28′，则产生向内或向外的扭曲力，称为角张力角张力或拜尔张力拜尔张力。
•对于三、四元环，键与键之间的夹角分别为60o和90o，要成环必须使键角向内弯曲•形成三元环，每个键向内弯曲24o44′[(109o28′－60o)/2]； 要形成四元环，每个键向内弯曲9o44′[(109o28′－90o)/2]•小环的键角都偏离了正常的角度109o28′，存在角张力偏离的越大，角张力越大，化合物的稳定性越差，也越容易开环 • 张力学说是有局限性的，它能很好的解释小环化合物的不稳定性，但对于大环化合物，张力学说就不适用 2. 2. 燃烧热燃烧热• 燃烧热是在标准状态（298K，0.1MPa）下，1mol物质完全燃烧成二氧化碳和水时所放出的热量，通常用Hc表示•燃烧热的高低可以表示分子内能的多少；燃烧热越高，说明物质的内能越高，稳定性越差 • 烷烃化合物燃烧时，每增加一个CH2，就增加658.6kJ/mol燃烧热，这个数值称为系差热，即为烷烃的每个CH2完全燃烧放出的热量• 烷烃是没有张力的化合物，所以环烷烃的CH2的燃烧热与658.6kJ/mol差值即是每个CH2由于环张力所产生的能量，称为张力能张力能，总的张力能即为 n（Hc/n-658.6）kJ/mol。
这个数值越大，表示环的稳定性越差 3. 3. 环己烷的构象环己烷的构象 环己烷的构象环己烷的构象 椅式、半椅式、船式和扭船式 （a）椅式 （b）半椅式 （d）船式 （c）扭船式 半椅式：张力最大，势能最高 椅式构象是优势构象：势能最低，占环己烷全部构象的９９.９９％ 椅式构象椅式构象 球棍模型 透视式 纽缦投影式 （（1 1）） 椅式构象椅式构象直立键或a键 平伏键或e键 每个碳原子有一个Ｃ－Ｈ键与该轴平行，这个Ｃ－Ｈ键称为直立键（或竖键），简称a键另一个Ｃ－Ｈ与该轴约成109.5的角度，这个键称为平伏键（或简称ｅ键） 船式构象船式构象球棍模型 透视式 纽缦投影式 • 两种椅式构象翻转所需的能量为46 kJ/mol，在常温下，分子的热运动就可以提供这一能量• 常温下，两种椅式构象可以迅速转换• 温度降低，翻转速度降低，当达到-100℃ 时，两种椅式构象再不能互相转换 (2) (2) 船式构象船式构象• C-1、C-4两个碳上靠内的氢距离只有0.18nm，小于范德华半径之和0.24nm，故相互排斥，使体系能量升高。
• 从纽缦投影式看，C-2，C-3和C-5，C-6分别处于重叠式构象，所以，船式构象能量很高 （（3 3 ）） 取代环己烷的构象取代环己烷的构象在环己烷的取代衍生物中，最大基团处在ｅ键上的构象是最稳定的构象 >99.99% 0.01% 一取代环己烷一取代环己烷 二取代基及多取代基环己烷二取代基及多取代基环己烷 e键取代基越多越稳定，而且大基团在e键上稳定 优势构象 1-甲基-4-叔丁基环己烷的反式构型主要以ee型存在 顺式构型，主要以大取代基在e键上的构象存在 4.4.其它环烷烃的构象其它环烷烃的构象• 环丙烷环丙烷的三个碳原子必须在同一平面上，六个氢原子都处于重叠式• 正三角形的内角是60o，比sp3杂化轨道的夹角小近50o，所以形成环丙烷时，两个碳原子的轨道不能沿键轴方向“头碰头”重叠而只能部分重叠形成弯曲键， 环丙烷构象易发生开环反应易发生开环反应 • 环丙烷C-H键长为0.109nm，C-C键长为0.151nm，∠HCH为115o，∠CCC为104o，比正常键角小些• 由于弯曲键不牢固，环又有角张力，彼此重叠的氢原子又有排斥作用，所以环丙烷具有较高的能量，稳定性差，易发生开环反应。
环丁烷的构象• 环丁烷也是以弯曲键形式成键的，但比环丙烷弯曲程度小，即轨道重叠程度大些，所以环丁烷虽稳定性不高，但比环丙烷好蝶式构象蝶式构象） 环戊烷的结构环戊烷的五个碳原子也不都处于同一平面，有四个碳原子在同一平面，另一个碳原子则伸向平面外，像一个开启的信封，称“信封式构象”这种构象比较稳定 5. 5. 十氢萘的构象十氢萘的构象反十氢萘（沸点185.4C） 顺十氢萘（沸点194.6C） 燃烧热( 6277KJ/mol) 燃烧热( 6286KJ/mol) 2e 1e,1a 1. 1. 命名和结构命名和结构 烷烃，烯烃，炔烃，脂环烃（顺反，不饱和结构），螺环，烷烃，烯烃，炔烃，脂环烃（顺反，不饱和结构），螺环，桥环桥环, 1, 1，，3-3-丁二烯结构及相关体系丁二烯结构及相关体系, ,中文取代基中文取代基, ,英文（英文（C1-C4C1-C4））2 2．．基本概念和理论基本概念和理论 共轭效应（共轭效应（P23P23），），次序规则（次序规则（P18P18），），构象（乙烷，构象（乙烷， 丁烷，丁烷，环己烷的椅式构象和稳定构象的判别，十氢萘构象），透视式、环己烷的椅式构象和稳定构象的判别，十氢萘构象），透视式、 楔形式，纽缦式楔形式，纽缦式3. 3. 物理性质物理性质 沸点沸点, ,熔点熔点4.4.化学反应化学反应 炔烃酸性，炔钠的生成，重金属炔化合物的形成炔烃酸性，炔钠的生成，重金属炔化合物的形成 。