其稳定性大小顺序为： 全交叉式?邻位交叉式?部分重叠式?全重叠式
在室温下丁烷分子主要以全交叉构象存在。结构更复杂的烷烃，其构象也更复杂，但它们也主要以全交叉式构象形式存在。 单键旋转的能垒一般在12.6~41.8kJ·mol的范围内，在室温下分子的热运动即可越过此能垒，而使各种构象迅速互变。分子在某一构象停留的时间很短(<10-6秒)，因此不能把烷烃某一构象“分离”出来。
有机化合物的构象对它们的物理性质和化学性质都有影响。
2.2.3.3 共轭不饱和烯烃的构象分析
共轭不饱和烯烃既有顺反异构体，也有构象异构体。例如：1,3-丁二烯中的两个双键可
以在碳原子2,3之间的同一侧或在相反的一侧。这是两种不同的构象式。两个双键在同一侧
的记为S(Z)，两个双键在异侧的记为S(E)。例如，1,3-丁二烯的命名如下：
S-(Z)式分子内原子的排斥作用较大，内能较高。因此，S-(E)式是稳定构象。
2.2.4烯烃异构体的稳定性
烯烃异构体的相对稳定性可以通过比较它们的燃烧热和氢化热来确定。一摩尔化合物完全燃烧时所放出的热量叫燃烧热；一摩尔单烯烃加氢变成烷烃所放出的热量叫氢化热。对于含相同碳原子数的烯烃，烯烃的燃烧热和氢化热数值越小，该烯烃就越稳定。部分烯烃的燃烧热和氢化热数据见表2.2。
表2.2部分烯烃的燃烧热和氢化热(kJ.mol-1)
化合物
CH2=CH2 CH3CH=CH2 CH3CH2CH=CH2 CH3CH2CH2CH2CH=CH2 (CH3)2C=CH2
(H3C)2HCCH3CCH2 S-(Z)-1,3-丁二烯 S-(E)-1,3-丁二烯燃烧热 氢化热 2718 2701
CCH2化合物
燃烧热
HCCH3
CH3氢化热 118.9 114.7
136.5 125.2 126.0 126.4 117.6 116.4 111.8 110.5 113.0
HCH3C 2711 2708
HCH3CCH
H3CCHCCH2CH3H117.6
(CH3)2C=CHCH2CH3 (CH3)2C=C(CH3)2
(H3C)3CH2CH3CH3CCHCHCH2CH3 113.9
含同数碳原子的烯烃异构体中，与烯烃碳原子直接相连的烷基数目多的较稳定。在顺反异构体中，反式异构体较顺式稳定。一般地说，烯烃的稳定性顺序有如下规律：
CH2=CH2 < RCH=CH2 < (Z)－RCH=CHR < (E)－RCH=CHR < R2C=CH2 < R2C=CHR < R2C=CR2
2.3 脂肪烃的物理性质
2.3.1 脂肪烃的物理常数
碳氢键都是极性很小的共价键，碳氢化合物是非极性或者极性很小的化合物。烃类化合物分子之间的作用力主要是范德华力，它们都难溶于水。比重都小于1。4个碳原子以下的烃通常为气体，多于4个碳少于18个碳的烷烃和烯烃是液体，炔烃的沸点比含同数碳原子的烯烃约高10~20℃，高级烷烃、烯烃和炔烃是固体。相同碳原子数的烷烃、烯烃和炔烃的物理性质呈现有规律的变化（见表2.3）。
化合物 乙烷
表2.3 某些 烃类化合物物理常数的比较 乙烯 乙炔 －80.8 －84.0 0.6181 己烷 －95.3 68.7 0.659 1-己烯 63.3 0.6731 1-己炔 71.3 0.7155 苯 5.5 80.1 0.879 熔点/℃ －183.3 －169.1 沸点/℃ －88.6 －103.7 密度 0.456 －139.8 －132.0
烃类化合物的熔点与它们的分子对称性顺序一致；烃类化合物的沸点和密度与它们的极性和分子间作用力大小顺序一致。
烃类分子的对称性顺序为：乙烷<乙烯<乙炔 烃类分子间作用力顺序为：烷烃<烯烃<炔烃<芳烃 脂肪烃类化合物的物理常数可查阅有关化学手册。
2.3.2 光谱特征 2.3.2.1 红外光谱
烷烃的主要红外吸收峰为2850~3000 cm区域的C－H伸缩振动，以及在1500 cm以下的三个弯曲振动，即1450~1470 cm-1的箭式弯曲振动(－CH2－ 及 －CH3)、1370~1380 cm-1的平面摇摆弯曲振动(－CH3 )和720~725 cm-1的平面摇摆弯曲振动(－CH2－)。由于一般烷烃都有这些谱带，所以对结构测定的价值不大。但是红外光谱有助于对某些烷烃结构的判断。
烯烃的Csp2－H键比烷烃的Csp3－H键强，即需要更多的能量才能激发伸缩振动，所以
CH键的吸收峰出现在更高的波数区，与烷烃的－C－H键吸收峰相比较，烯烃的一般
-1-1
在3000~3100 cm左右。C=C键的伸缩振动在1600~1680 cm 左右。当双键碳上只有一个烷基时，此吸取峰强度最大。当双键碳上具有更多烷基时，强度即减弱，因为这时的C=C
-1
-1
键伸缩振动引起偶极矩的变化不大。如果碳碳双键上连有四个烷基时，这个伸缩振动难于觉
CH 键的平面外弯曲振动位于700~1000 cm-1之间，表2.4中所列的一些数察。烯烃
据对于烯烃结构测定是非常有用的。
表2.4 烯烃C－H键的平面外弯曲振动吸收频率
RCHCHRCCRRCCRHH-1HRH-1
910cm-1,990cmHCCH890cm-1675~725cm-1790~840cm
RRCH970cm-1CHRCCRRRR无R
C例如，1-己烯的红外光谱图(图2.4)中，
伸缩振动吸收在1630cm-1。
2.5345CH伸缩振动吸收在3080cm-1,
CC波长(μm)6789101215203040吸收 CHCC伸缩3HCC伸缩弯曲CH2弯曲CHCH2平面外弯曲CH2， CH伸缩4000350033000250020001800波数(cm)图2.41-己烯CH3CH2CH2CH21600-1140012001000800600400200C
末端炔烃的红外光谱与非末端炔烃有较多的不同。末端炔烃在3300 cm附近有明显的 CH键伸缩振动的吸收谱带，以及在600~700cm-1 处的C－H键弯曲振动的吸收谱带，C键伸缩振动则在2100~2140 cm-1 处。非末端炔烃的CC键伸缩振动则位于
-1
CHCH2的 IR 图2200~2260 cm-1 ，且为一弱的吸收带，往往很难觉察。如果分子完全对称，由于伸缩振动并不导致偶极矩的改变，所以就不存在CC键伸缩振动的吸收带。例如：1-辛炔的红外光
CH键伸缩振动，2120 cm-1 处有 谱(图2.5)中，3320 cm-1处有
-1CH 键的弯曲振动。 636 cm处有
CC
键伸缩振动，
波长(μm)2.53456789101215203040吸收CC伸缩C CH3H伸缩弯曲CH2， CH伸缩400035003000250032000波数(cm)18001600-1140012001000800600400200图2.51-辛炔CH3CH2CH2CH2CCH的 IR 图在2-辛炔的红外光谱中，由于非末端炔烃不存在636 cm-1处的
CCH键，所以不存在
3320 cm 和
-1
H键伸缩振动和弯曲振动的吸收峰。CC键的伸缩振动也不能察觉。
2.3.2.2质子核磁共振谱 1、烷烃
烷烃中的质子化学位移值位于0~2ppm之间。由于单键的各向异性效应，烷烃中CH3 的质子化学位移值约为0.9ppm ，CH2的质子化学位移值约为 1.3ppm ，CH2的质子化学位移约为1.5ppm 。这三种质子化学位移值相差不大，除了可区别低级烷烃异构体外，用处不大。 2、烯烃
各向异性效应：当化合物的电子云分布不是球形对称时，如π电子系统，对邻近的质子附加一种各向异性的诱导磁场H’。在某些区域这种附加磁场H’与外磁场H0的方向相反，使外磁场对质子的实际作用减弱，即产生屏蔽作用(shielding)，一般用“+”表示。而在另一些区域这种附加磁场H’与外加磁场H0的方向相同，使外磁场对质子的实际作用增强，即产生去屏蔽作用(deshielding)，一般用“—”表示。各向异性在不饱和体系，特别是芳环体系中更明显。
当外加磁场的方向与双键所处的平面互相垂直时，π电子产生的诱异磁场是各向异性 的，双键平面的上下是屏蔽区(+)，双键平面的四周是去屏蔽区(—)(见图2.4)，乙烯基质子位于去屏蔽区，其核磁共振信号在低场出现，化学位移值一般在 4.5~6.5ppm 范围内。其它双键基团如CO，C3、 3、 炔烃
N，CS等也有同样的效应。
炔烃中叁键在外加磁场作用下，也产生各向异性的感应磁场。例如当乙炔分子与外加
磁场平行时，炔氢处于轴线上，而受到较大的屏蔽作用，同时，C≡C―的吸电子效应较大，使C≡C―H键中电子偏离质子，即产生去屏蔽效应。这两种效应综合作用下乙炔的化学位移值为1.8ppm(见图2.6)。
CH'CCH'CCH'CCH'CH0H0
图2.6 双键及叁键的各向异性效应
2.3.2.3 紫外光谱
一般的烯烃、炔烃的紫外吸收峰位于远紫外区，如CH2=CH2的λmax=171nm(εmax=15530)，而共轭烯烃、炔烃在近紫外区有强吸收峰。不同结构的共轭不饱和烃在紫外光谱中最大吸收波长不同。 如：
CH3CH3CCC0.80.7CH3CCH3的λmax=242.5nm(εmax=13100)(图2.7)。
λmaxCH3CH3CCHCHCH3CCH30.60.5吸收0.40.30.20.1吸收200210220230240250260270280290波长(nm)图2.7 2,5-二甲基-2,4-己二烯的紫外光谱
紫外光谱为判断有机化合物是否有共轭体系提供了有价值的信息。但若要准确测定有机化合物的结构，还需红外光谱、核磁共振谱、质谱、元素分析等方法测定。 2.3.2.4 质谱 1、 烷烃
直键烷烃的质谱图中有弱的但清晰可辨的分子离子峰和典型的 CnH2n+1+ 系列峰，还
+++
伴有丰度较低的CnH2n-1 系列峰。丰度最大的离子为C3H7(m/z=43) 或 C4H9(m/z=57) ，随着m/z增大，CnH2n+1+ 离子丰度逐渐下降。
支链烷烃的质谱与直链烷烃十分相似，但分子离子峰的丰度明显下降。在支化程度高的烷烃中检测不到分子离子。支链碳原子上的C―C键容易断裂，生成较稳定的仲碳离子或
+
叔碳离子，故在质谱图上CnH2n+1系列离子的丰度分布不同于直键烷烃。根据烷烃质谱图中丰度异常的离子质荷比，有时能确定支链的位置和大小。
2、烯烃和炔烃
烯烃的质谱图和烷烃相似，有明显的质荷比间隔为14的系列离子。由于在碳链中出现双键，引起 CnH2n+1+ 和CnH2n在含双键的碎片上。
+
系列离子丰度的增加，离子断裂过程中正电荷倾向于留
烯烃离子易发生烯丙基断裂，而且也容易通过双键迁移发生异构化：