| 杂化类型 | 轨道组成 | 几何构型 | 键角 | 键类型 | 实例 |
|---|---|---|---|---|---|
| $sp^3$ | 1s+3p | 四面体 | 109.5° | 4个σ键 | CH4、烷烃 |
| $sp^2$ | 1s+2p | 平面三角 | 120° | 3σ+1π | CH2=CH2、苯 |
| $sp$ | 1s+1p | 直线 | 180° | 2σ+2π | HC≡CH、CO2 |
| 键 | 键长/pm | 键能/(kJ/mol) |
|---|---|---|
| C−C | 154 | 347 |
| C=C | 134 | 611 |
| C≡C | 121 | 837 |
键越短 → 键能越大 → 键越强 → 但π键部分活性高
丁-1,3-二烯中4个碳均为sp2杂化，4个p轨道相互平行重叠形成大π键（离域π键）。
定义：在共轭体系中，电子离域（不再局限于两个原子之间）导致体系能量降低、稳定性增大的效应。
氢化热数据验证：
| 化合物 | 氢化热/(kJ/mol) | 说明 |
|---|---|---|
| 1-丁烯(一个C=C) | 127 | 基准值 |
| 1,4-戊二烯(孤立二烯) | 254(≈127×2) | 无共轭稳定化 |
| 1,3-丁二烯(共轭二烯) | 237 | 比预期(254)低约17 kJ/mol |
差值(~17 kJ/mol)即为共轭稳定化能。
C=碳数，N=氮数，H=氢数，X=卤素数。O和S不参与计算。
| 类型 | 连接C数 | 符号 | 氢叫法 |
|---|---|---|---|
| 伯碳 | 1个C | 1° | 伯氢 |
| 仲碳 | 2个C | 2° | 仲氢 |
| 叔碳 | 3个C | 3° | 叔氢 |
| 季碳 | 4个C | 4° | 无氢 |
| 中文名 | 英文名 | 结构 |
|---|---|---|
| 乙烯基 | vinyl / ethenyl | CH2=CH− |
| 丙烯基 | propenyl | CH3CH=CH− |
| 烯丙基 | allyl / 2-propenyl | CH2=CHCH2− |
| 异丙烯基 | isopropenyl | CH2=C(CH3)− |
注意区分：丙烯基（双键在1,2位，取代在1位）vs 烯丙基（双键在1,2位，取代在3位）。
当支链本身还有支链（取代基上有取代基）时：
环+碳数+烷/烯/炔。如：环己烷、环戊烯、1,3-环己二烯
取代环烃：取代基少 → 环为母体；取代基多或链长 → 链为母体+环为取代基
二环[a.b.c]某烷：a≥b≥c，a、b、c为三座桥的碳数（不包含桥头碳）
编号：从一个桥头碳开始，沿最长桥→次长桥→最短桥编号
实例详解：
螺[a.b]某烷：a≤b，a和b分别为两个环中不包括螺原子的碳数
编号：从小环上与螺原子相邻的碳开始编号，绕小环→经螺原子→绕大环
实例详解：
对双键两端各选优先级高的基团：
两个高优先基团在同侧 = Z(zusammen)，异侧 = E(entgegen)
| 官能团 | 结构 | 化合物类 | 命名后缀 |
|---|---|---|---|
| 碳碳双键 | C=C | 烯烃 | -烯(-ene) |
| 碳碳三键 | C≡C | 炔烃 | -炔(-yne) |
| 羟基 | −OH | 醇 | -醇(-ol) |
| 醚键 | −O− | 醚 | -醚(ether) |
| 醛基 | −CHO | 醛 | -醛(-al) |
| 酮基 | −CO− | 酮 | -酮(-one) |
| 羧基 | −COOH | 羧酸 | -酸(-oic acid) |
| 酯基 | −COOR | 酯 | -酸某酯(-oate) |
| 氨基 | −NH2 | 胺 | -胺(-amine) |
| 酰胺基 | −CONH2 | 酰胺 | -酰胺(-amide) |
| 卤素 | −X | 卤代烃 | 卤代-(halo-) |
(a) CH2=CHCHO（丙烯醛）：
| 原子 | σ键数 | 孤电子对(杂化) | 杂化 | 理由 |
|---|---|---|---|---|
| C1(=CH2) | 3 | 0 | sp2 | 形成C=C双键 |
| C2(=CH) | 3 | 0 | sp2 | 形成C=C双键 |
| C3(=O) | 3 | 0 | sp2 | 形成C=O双键 |
| O | 1 | 2 | sp2 | 一对孤电子参与p-π共轭（与C=O共面） |
(b) CH3CN（乙腈）：
| 原子 | σ键数 | 孤电子对(杂化) | 杂化 |
|---|---|---|---|
| C(CH3) | 4 | 0 | sp3 |
| C(≡N) | 2 | 0 | sp |
| N | 1 | 1 | sp |
C≡N为直线形，N的一对孤电子占据sp杂化轨道（沿轴方向伸出）。
(c) CH2=C=CH2（丙二烯 allene）：
| 原子 | 杂化 | 说明 |
|---|---|---|
| C1, C3 | sp2 | 各形成一个C=C |
| C2(中心) | sp | 形成两个C=C双键，两个π键互相垂直 |
(d) HCONH2（甲酰胺）：
| 原子 | 杂化 | 说明 |
|---|---|---|
| C | sp2 | 形成C=O双键 |
| O | sp2 | C=O中的O |
| N | sp2 | N的孤电子对与C=O形成p-π共轭（酰胺共振） |
(a) C8H8：DBE = (2×8+2−8)/2 = 5
5 = 苯环(4) + 1个双键或环。可能结构：苯乙烯 C6H5CH=CH2（最合理）、环辛四烯（全顺式4个双键+1环=5，也符合）。
(b) C4H6O：DBE = (2×4+2−6)/2 = 2
2个不饱和度。可能：丁烯醛 CH3CH=CHCHO（1 C=C + 1 C=O）、甲基乙烯基酮 CH3COCH=CH2、环丙基甲醛(1环+1 C=O)。
(c) C6H5NO2：DBE = (2×6+2+1−5)/2 = 5
5 = 苯环(4) + 1。→ 硝基苯 C6H5NO2（硝基中N=O贡献1个不饱和度）。
(d) C3H5ClO：DBE = (2×3+2−5−1)/2 = 1
1个不饱和度。可能：环氧氯丙烷（环氧环=1）、3-氯丙醛 ClCH2CH2CHO（C=O=1）、氯丙酮 CH3COCH2Cl。
![螺[4.5]癸烷](img/naming_spiro45decane.png)
螺环化合物![双环[2.2.1]庚烷](img/naming_norbornane.png)
桥环化合物(a) 展开：C-C(C)-C-C(C)(C)-C-C(C2H5)-C
最长链8C：2,4,4,6-四甲基-6-乙基辛烷 → 不对。重新数：主链为C1-C2-C3-C4-C5-C6-C7-C8。
答：2,4,4-三甲基-6-乙基辛烷
(b) 主链7C(庚)，3位甲基，4位异丙基，双键在3位。判断E/Z：C3双键碳上 → 高优先级侧为主链(C4-C7) vs CH3；C4双键碳上 → (CH3)2CH vs 主链(C5-C7)。两个高优先级基团在异侧 → (E)-4-异丙基-3-甲基-3-庚烯
(c) 螺环：两个环共享一个碳原子。环大小=4+5碳（不含共享碳）=9个碳+共享碳=10碳。
答：螺[4.5]癸烷（spiro[4.5]decane）
编号：从小环邻接螺原子开始，先经小环再经大环。
(d) 桥环：两个环共享两个碳（桥头碳）。总碳数=7。三条桥分别为2C、2C、1C。
答：双环[2.2.1]庚烷（bicyclo[2.2.1]heptane，即降冰片烷norbornane）
编号：从一个桥头碳开始，先沿最长桥→另一桥头→次长桥返回→最短桥。
(e) 含OH优先。最长含C=C和OH的链为6C。OH在5位，C=C在2位。
答：3-甲基-2-己烯-5-醇（或按新规 3-methylhex-2-en-5-ol）
(f) 新戊基型。最长链6C。
答：2,2,4-三甲基己烷
(a) (2E,4Z)-2,4-己二烯：6碳链，C2=C3和C4=C5双键。
C2=C3：两个高优先级基团(C1H3在C2, C4链在C3)分居两侧→E。
C4=C5：高优先级基团(C3链在C4, C6H3在C5)分居同侧→Z。
结构：CH3\C=C/H 且 H\C=C/CH3（中间连接）→ CH3-CH=CH-CH=CH-CH3，2位E构型3位Z构型。
(b) 螺[3.4]辛-1-烯：螺环，小环4碳环，大环5碳环，共享螺原子=总8碳。从小环邻螺碳编号，C1=C2有双键。
(c) 7-甲基双环[2.2.1]庚-2-烯：降冰片烯骨架，C7(单碳桥上)连甲基，C2=C3双键。
(d) (R)-3-氯-1-丁烯：CH2=CH-CHCl-CH3。C3为手性碳(连H, Cl, CH=CH2, CH3)。
CIP优先级：Cl > CH=CH2 > CH3 > H。H在后方时，Cl→乙烯基→甲基为顺时针→R构型。
(a) 烯丙基碳正离子（p-π共轭：空p轨道与π键共轭）：
I: CH2=CH−CH2+ ←→ II: +CH2−CH=CH2
两个共振式完全等价，贡献相同。正电荷平均分布在C1和C3上（各+0.5），C2不带电荷但参与π体系。键长：C1-C2 = C2-C3 ≈ 1.38 Å（介于单双键之间）。
(b) 乙烯基胺 CH2=CH−NH2（p-π共轭：N孤电子对与C=C共轭）：
I: CH2=CH−NH2 ←→ II: −CH2−CH=NH2+
贡献：I > II。理由：II有电荷分离（不利），且N上正电荷不利（N电负性大）。
但II说明：①N的碱性降低（孤电子对部分离域）②C1有部分负电荷（亲电加成的位点）③C-N键有部分双键性质（旋转受阻）。
(c) 1,3-丁二烯（π-π共轭）：
I: CH2=CH−CH=CH2（主要）
II: +CH2−CH=CH−CH2−（次要）
III: −CH2−CH=CH−CH2+（次要，与II等价）
贡献：I ≫ II = III。I无电荷分离贡献最大。II和III说明C2-C3有部分双键性质（旋转势垒约25 kJ/mol），C1和C4有微弱的负/正电荷倾向。
(a) 第一层原子：全是C，需看第二层。
| 基团 | 中心C连接 | 第二层 |
|---|---|---|
| −CHO | H, =O → 展开(H, O, O) | (O,O,H) |
| −CH=CH2 | H, =C → 展开(H, C, C) | (C,C,H) |
| −CH2OH | H, H, O | (O,H,H) |
| −CH3 | H, H, H | (H,H,H) |
比较第二层最高原子：O > C > O(但配对不同) > H
答：−CHO > −CH2OH > −CH=CH2 > −CH3
(b) 虚原子展开：
| 基团 | 展开后第一个C连接 |
|---|---|
| −C≡CH | (C,C,C) — 三键展开3个虚C |
| −CH=CH2 | (C,C,H) — 双键展开2个虚C |
| −C(CH3)3 | (C,C,C) — 3个真实C |
| −CH2CH3 | (C,H,H) |
−C≡CH vs −C(CH3)3：第二层都是(C,C,C)，继续到第三层。−C≡CH的虚C没有进一步连接(原子序数=0)，−C(CH3)3的每个C连3个H。真实原子>虚原子？不，CIP规则中虚原子的原子序数与真实原子相同！需进一步比较。
实际上：−C(CH3)3第三层每个C→(H,H,H)；−C≡CH第三层虚C→(C,C,C原子序数为6但无后续)。规则：虚原子只有原子序数，无后续取代基。
答：−C≡CH > −C(CH3)3 > −CH=CH2 > −CH2CH3
(c) 第一层原子：Cl(直接连) vs C(其余三个)。
−Cl：第一层直接就是Cl(17) → 最高优先级。
其余比较第二层：−CCl3(Cl,Cl,Cl) > −CHCl2(Cl,Cl,H) > −CH2Cl(Cl,H,H)。
答：−Cl > −CCl3 > −CHCl2 > −CH2Cl
(a) 主官能团=OH(醇)。含OH和C=C最长链=6C（己）。OH在C1→编号从OH端开始。
C1: CH2OH, C2: CH(CH3), C3: CH2, C4: C(Cl)=, C5: CH=, C6: CH3
名称：4-氯-2-甲基-4-己烯-1-醇
E/Z判断：C4连Cl和C3链，C5连C6(CH3)和H。C4高优先=Cl，C5高优先=CH3→同侧=Z。
答：(Z)-4-氯-2-甲基-4-己烯-1-醇
(b) 双环[2.2.2]辛烷有8C，加2个CH3=C10H16（验证：C8H14+2CH2=C10H18? 不对。双环[2.2.2]辛烷=C8H14，加2个甲基→C10H18。题目说C10H16，DBE=3=双环(2)+1双键。所以含一个双键。
答：1,4-二甲基双环[2.2.2]辛-2-烯
(c) 戊酸=5C链+COOH。C2连Cl(R构型)，C3连CH3(S构型)。
答：(2R,3S)-2-氯-3-甲基戊酸（即题目本身就是名称，验证：主链5C含COOH，C2-Cl，C3-CH3，两个手性中心分别为R和S→这是赤式/苏式异构体之一）。