一个分子式究竞有多少个异构体，其书写的基本步骤是： ()先写出这个烷烃的最长直链式。例如烷C,H的最长直链式为 CH-(H。-(H。—《H1-H,-H (i) (2)写出少个碳原子的直链式，把余下的-·个碳原了（即甲基）当作支链加在主链上，并 依次变动攴链的位置。例如，已烷少一个碳原子的直链用中基接上去的可能性有两种： CH-H-H:(i.-CH (i) CH CH,·CHCH-(1H-(H (i) CH. (3)耳写少两个碳原子的直链式，把剩余的两个谈原子当作一个支链（即乙基）或两个支 链（即两个甲基）加在主链上。例如，己心烷照此办法加上的可能性有： (H-CH-CH-CH (iv) CH.CH CH CH,-C-CH-.'H. (v) H CH-CH-CI CH (vi) CH CH 其中(i)和()相问，故己烷的同分异构体只有：个：即()~(v) 从上面我们已经清楚地看到构造式不仅能代表化合物分子的组成，而且还能表明分子中 各原子的结合次序。书写构造式时，为了方便起见，可以用简式表示，如： CH,CH:CH2CH:CH:CH:CH,CH(CH)CH2CH.CH 分析下面烷烃分子链上碳原子和氢原子的连接情况，可以将它们分为几种不同的类型： H CH;-C-CH-(H.-CH; CH,CH, 其中有的碳与一个碳原子相连的，我们把它叫做-级碳原子，或叫第。（伯）碳原子，可用】°表 示。直接与两个碳原子相连的，叫做二级碳原子，或叫第二（仲）獭原子，可用2°表示。直接与 :个碳原子相连的，叫做三级碳原子，或叫第二（叔）碳原子，可用3°表示。直接与四个碳原子 相连的，叫做四级碳原子，或叫第四（季）碳原子，可用4表示。 氯原子则按其与一级、级或三级碳原子结合而分别称为第一、第二、第三氢原子。不同 类型的氢原子的活泼性不同。在研究烷烃分子中各部分的相对反应活性时，将经常用到这些 名称 烷烃分子中去掉一个氢原子形成的价基叫烷基，通式为C,H+1。通常烷基可用R-表 23
术，所以烷烃也可用RH表示。烷基的名称由相应的烧烃金名。一些常用烷基的名称见表2.1。 表2】烷蒸的名称 中文名 蓝文名 常用符号 -CH, 甲基 methyl Me -CH.CH, 乙基 ethyl E」 -CH:CHCH, mpropyl mP'r -CHCH. 岸丙荒 CH Pr -CHa(CH:):CH 正丁基 mbutyl m CH, CH-CHs 异丁基 i-butvl CH 多 CHCH.CHCH 仲丁基 buiyl sPu CH -C-CH 叔厂基 t-butyl t-Bu CH, CH -CH,- -CH, 新戊基 CH 2.2烷烃的命名 有机化合物的数目很多，结构复杂，所以必须有个合理的命名法来识别它们，使我们看 到一个有机物的名称就能够写出它的结构式，反之亦然，因此认真学习每-一类化合物的命名 法是有机化学的一项重要内容。烷烃的命名法又是有机化合物命名法的基础，所以要求特别 注意。书写名称时一定要严格和标准化。 烷烃常用的命名法有两种：管通命名法和系统命名法 2.2.1普通命名法（习惯命名法】 根据分子中含碳原子的数目用天于字命名（甲、乙、内、丁、戊、己、庚、辛、壬，癸）。十个碳 原子以上的，则用数字表示，例如，CH叫甲烷：CH.CH,CH,叫丙烷；C:H:叫十一烷。用 正，异、新等字区别同分异构体，例如，CHCH,CH.CH.CH,叫正戊烷：CH,一CH一CH。一CH CH CHy 叫异戊烷；CH,一C一CH,叫新戊烷 CHa 24
显然，普通命名法对于较复杂的烷烃不能适用，例如普通命名法就无法区别己烷的五个异 构体。所以，对于比较复杂的烷烃必须使用系统命名法。 2.2.2系统命名法 为了解决有机化合物命名的困难，求得名词的统一，1892年许多国家的化学家在日内瓦 召开了国际化学会议，拟定了一种系统的有机化合物命名法，叫做日内瓦命名法。其基本精神 是体现化合物的系列和结构的特点。后来又经国际理论和应用化学联合会(International Union of Pure and Applied Chemistry,简称UP.AC)作了几次修改，最后一次修订是1979年 进行的。IUPAC命名法的原则已普遍为各国所采用我国所用的系统命名法也是根据IU PAC系统的原则，结合我国文字的特点制定的。其要点如下 (1)对于直链烷烃和背通命名法基本相同，仅不“正”字。例如： CH3-CH2-CH:-CH:-CH; 普通命名法：正戊烷 系统命名法：戊烷 (2)对于支链烷烃，选择最长的直链烷烃导出其名称，支链作为取代基。其命名步骤如下： ①选择最长的碳链作主链。按主链所含碳原子数称为某烷，并以它作母体。例如： .CH,CH.HCH-CH,-CH+母体 (H:取代基 ②主链碳原子编号。从靠近取代基一头开始，依次用1,2,3一编号。使取代基的位次 最小。将取代基的位置（用阿拉伯数字表示）和名称放在母体名称的前面，二者之间加一对开 线。例如： 8H,cH,-CH。-CH,-H-(H 叫2-甲己烷 CH. ③如果含有几个相同的取代基，则把它们合并起来。取代基的数目用二，三，四.表示 写在取代基的前面，其位次必须逐个注明。位次的数字之间要用逗号隔开。如果含有几个不 同的取代基时，应按“次序规则”（详见8.4节）将优先的基团排在后面，这里只列出几种烷基的 次序：甲基，乙基，丙基，丁基，戊基，异找基，异丁基，新戊基，异丙基，仲丁基，叔丁基。 例如： CH; CH一CH-C-CH-CH2-CH 叫23，子三甲基己烧 CH CHy CH,CH-CH-CH2一CH-CH,叫2,3,5-三甲基已烷 CH CH, CH 《按照取代幕编号依次最小规则，不叫24.5三甲蕃己烷) 25
CH,CH-(H(H,一CH-(H。叫2-甲基4乙其2烷 CH: CH. CH 这里值得指出，在英文命名中是按照取代基英义名称的第一个字母的顺序来命名的。甲 基(methyl)的第一个字母是n,乙基(ethy)的第一个字母是e,所以乙基应在甲基前面，故上 例就叫4-ethy!-2-methyihexane ①如有等长的碳链均可作为主链时，应选择取代基最多的为主链。例如： CH-CH-CH-CH.-CH 叫2小一甲基3乙基已烷 CH.CH-CH, (H2 6H, 复杂取代基的编号由与主链相连的碳原子始。例如： 11CH3 CH, (H.-CH-CH,-CH-CH-CH.-CH.-CH:CH.CH. 1(H: (H: 2'((H 3'CH, 叫2.7,9基6-(2甲基内基十一烷.或叫2：中其升打片-烷 2.3完烃的结构 2.3.1碳原子的正四面体构型和s中杂化 前面所写的化合物的构造式只能告诉我们分子中原之间的连接方式或次序。例如甲烷 的构造式只能说明分子中有四个氢与碳直接相连，而没有表示出氢原子与碳原子在空间的排 列方式.也就是不能说明分子的立体形状。1874年范特荷夫(Van':Hof)根据大量的实验事 实，提出：碳原子的正四面体的概念。他认为与碳原子相连的四个原子或原子团在正四面体的 四个预点上。由中心碳原子向四个顶点所作的连线就是族的四个价键的分布方向。甲烷分子 的构型是正四面体。现代物理方法如电子彷射也证明了这·点。四个C-H键完全相同，键 长2109Dm.撞角为10928 为了帮助人们更好地了解分子的立体形状，通常用克作勒(Kcku')模型（或叫球棒模型》 和斯衡特(Surt)模型（或叫比例模型）来表示，如图2.I所示， 克库勒模型是用不同颜色的小球代表各种原子，用短棒表示化学键。克库勒分子模型有 体形象，易干规察，使用方便，只是不能准确地表小出原子的大小和键长。斯陶特模型是根 26
据分子中各原子的大小和键长的真实比例放大(2亿：1)制成的分子模型，它比较符合分子的 形状。 正体构4 克4制根的 图2.1中烷的分子模型 有机化合物都可以用分子模型来表示分子中各子的空间排列状况，即所谓构型(C0 figuratio加)是指具有-一定构造的分子中原子在空间的排列状况。我们学习有机化学时应该十 分注意有机化合物的立体概念。 前面我们提到甲烷中碳原子是4价的，而且四个（一H键完全等同，甲烷分子是正四面体 构型，那么我们应如何来解释这些实验事实呢？ 碳原子在基态的电子构型是1,2,2,2，有两个未成对的电子。所以碳原子应该表 现为2价，然而实际上碳在几乎所有的有机化合物中都是4价，而不是2价的。这说明在碳原 子与其他原子结合时必然有一个2电子获得一定能量“提升”到2印轨道上去，即从碳原子的 基态跃迁到激发态，所形成的碳原子可以说是处于激发的（或活化的）状态。这样碳原子就形 4价。键的形成是一个释放能量的过程，现在碳多形成两个键所释放出来的能量足以补偿 激发一个电子所需的能量而有余。所以在成键时碳原子是4价的，形成的分子更稳定，如图 2.2所示。可是在这四个单电子分别所处的四个原子轨道中有一个是5轨道，三个是轨道， 它有不仅在空间伸展方向不问，而且能雕也有差别，这样它们与四个氢的1：轨道所形成的共 2y Cpy Cey (sF oY Qp.YQp! 能景程小 约01.7Um0d 22p 图2.2碳原子澈发为s中再形成四面体产物的能量变化示意图