江苏省“南京工业大学杯”化学奥赛夏令营选拔赛辅导讲义有机化学环烷烃整理

1、2006 2006 江苏中学化学奥赛夏令营江苏中学化学奥赛夏令营n 环烷烃的分类环烷烃的分类n 单环化合物的命名单环化合物的命名n 多环化合物的命名多环化合物的命名n螺环烃的命名螺环烃的命名n稠环烃的命名稠环烃的命名n桥环烃的命名桥环烃的命名n 环烷烃的物理性质环烷烃的物理性质n 环烯烃的加成反应环烯烃的加成反应n 环烃的特殊性质环烃的特殊性质n小环的加成反应小环的加成反应n 张力学说和环丙烷的结构张力学说和环丙烷的结构n 环丁烷和环戊烷的构象环丁烷和环戊烷的构象n 燃烧热和非平面结构燃烧热和非平面结构n 环己烷的构象环己烷的构象n 脂环化合物的顺反异构脂环化合物的顺反异构n饱和脂环烃饱和脂环

2、烃环烷烃环烷烃n不饱和脂环烃不饱和脂环烃n环烯烃环烯烃n环炔烃环炔烃n单环体系单环体系n小环（小环（34个碳）个碳）n普通环（普通环（57个碳）个碳）n中环（中环（812个碳）个碳）n大环（大环（12个碳以上）个碳以上）n它们的命名法与烷烃相似，只在烷字的前面加它们的命名法与烷烃相似，只在烷字的前面加上一上一“环环” 字，称为环某烷字，称为环某烷h2ch2cch2ch2h2ch2cch2ch2ch2cch2ch2h2h2ch2cch2ch2ch2ch2环丙烷环丙烷环丁烷环丁烷环戊烷环戊烷环己烷环己烷ch2ch2ch2ch2cch2ch21234567螺螺 2.4 庚烷庚烷n螺环烃：螺环烃：两个

3、碳环共有一个碳原子的脂环烃两个碳环共有一个碳原子的脂环烃n根据成环碳原子的总数称为螺某烷根据成环碳原子的总数称为螺某烷nexample：n稠环烃：稠环烃：两个碳环共有两个碳原子的脂环烃两个碳环共有两个碳原子的脂环烃n可当作相应芳烃的氢化物来命名可当作相应芳烃的氢化物来命名nexample：ch2h2ch2cch2ch2ch2ch2ch2ch2ch2十氢萘十氢萘立方烷立方烷篮烷篮烷棱晶烷棱晶烷金刚烷金刚烷ch2ch2ch2cl2ch2ch2chclch2ch2ch2ch2ch2br2ch2ch2ch2ch2chbr+hvhcl+300 chbr+n环烷烃与烷烃一样主要起自由基取代反应环烷烃与烷烃

4、一样主要起自由基取代反应氯代环丙烷氯代环丙烷ch2h2ch2cchchch2br2ch2h2ch2cchchch2brbrch2hcch2chchh3cch3o32ochchch2ch2chch3choh o/zn+n环烯烃与烯烃一样主要起加成反应环烯烃与烯烃一样主要起加成反应3,5-二甲基环戊烯二甲基环戊烯2,4-二甲基二甲基1-,5-戊二醛戊二醛ch2ch2ch22ch3ch2ch3ch2ch2ch2ch22ch3ch2ch2ch3ch2ch2ch2ch2ch22ch3ch2ch2ch2ch3ni,h80 cni,h120 cpt,h300310 cn小环的加成反应比大环更容易进行小环的加

5、成反应比大环更容易进行h2cch2ch2ch2ch2ch2brh2cch2ch2br2ch2ch2ch2brbr+hbr+n在常温下，小环即可与卤素、氢卤酸发生反应在常温下，小环即可与卤素、氢卤酸发生反应chch2ch2ch3ch2chch2ch3brhch3ch3cch3chch3ch2ch3cch3chbr+hbr+hbrn环丙烷的烷基衍生物与氢卤酸的加成符合马氏环丙烷的烷基衍生物与氢卤酸的加成符合马氏规则规则ch3cch3chchch2ch3cch3chcoohch2cch3ch3kmno41,1-二甲基二甲基-2-异丁烯基环丙烷异丁烯基环丙烷2,2-二甲基环丙基甲酸二甲基环丙基甲酸n环

6、丙烷对氧化剂较稳定环丙烷对氧化剂较稳定n张力学说的提出：张力学说的提出：环的大小与稳定性的关系环的大小与稳定性的关系n张力学说的要点张力学说的要点n碳与其他四个原子的任意键角均为四面体角碳与其他四个原子的任意键角均为四面体角 (10928 ) n环丙烷的环为三角形，夹角为环丙烷的环为三角形，夹角为60n环丁烷的环为正方形，夹角为环丁烷的环为正方形，夹角为90n角张力角张力n当碳环中的碳原子数大于四个时，角张力基本消失当碳环中的碳原子数大于四个时，角张力基本消失n环丙烷的结构：环丙烷的结构：ch3cch3chchch3ch3cchcoohcch3ch2cccch2chchchch2c除虫菊素除虫

7、菊素in小环烃通常不稳定，但当它连有某些取代基的小环烃通常不稳定，但当它连有某些取代基的时候却可以形成稳定的化合物时候却可以形成稳定的化合物nexample：n环丁烷的构象环丁烷的构象键角约键角约111.5n环戊烷的构象环戊烷的构象信封式信封式半椅式半椅式0.05nmhhhhhhhhhhhh(a)123456(b)hhhhhhhhhhhh(c)对称轴对称轴椅式椅式船式船式n椅形中的椅形中的ch键分为两类键分为两类n直立键（直立键（a键）键）n平伏键（平伏键（e键）键）n转环作用：转环作用：两种椅形构象之间的转变两种椅形构象之间的转变n互相变换中每一个互相变换中每一个a键都变成了键都变成了e键，

8、同时每个键，同时每个e键也变为了键也变为了a键键n多元取代的环己烷中，取代基处于多元取代的环己烷中，取代基处于e键状态较键状态较多的构象比较稳定多的构象比较稳定n两点规律两点规律clclclclclclclclclclclcl异构体异构体异构体异构体n经验规律：经验规律：n环己烷多元取代物最稳定的构象是环己烷多元取代物最稳定的构象是e-取代基最多的取代基最多的构象构象n环上有不同取代基时，大的取代基在环上有不同取代基时，大的取代基在e键的构象最键的构象最稳定稳定n环的存在使环上的碳碳键不能自由旋转，于是当两个环的存在使环上的碳碳键不能自由旋转，于是当两个碳原子连接不同的取代基时，就会发生顺反异

9、构碳原子连接不同的取代基时，就会发生顺反异构nexample：ch3ch3hhch3ch3hh顺顺-1,2-二甲基环丙烷二甲基环丙烷沸点沸点 37 d200.6938 nd201.3822 cis-反反-1,2-二甲基环丙烷二甲基环丙烷沸点沸点 29 d200.6769 nd201.3713trans-ooch2obrbroochocncis-，烯醚菊酯，烯醚菊酯trans-，溴氰菊酯，溴氰菊酯拟除虫菊酯拟除虫菊酯 (permethrin)n随着环上取代基的增加，顺反异构体的数目也相应增随着环上取代基的增加，顺反异构体的数目也相应增多多nexample：1,2,3,4,-四甲基环丁烷四甲基环丁

10、烷ch3ch3ch3ch3ch3ch3ch3ch3ch3ch3ch3ch3ch3ch3ch3ch3ch3ch3ch3ch3ch3ch3ch3ch3ch3ch3ch3ch3hhhheeeeaeean十氢萘的顺反异构十氢萘的顺反异构顺式顺式反式反式n武慈合成法：武慈合成法：适合小环的合成适合小环的合成nexample：brbrkh2cch2brch2brna(zn)h2cch2ch2+cooch3cooch3cooch3cooch3ch3ch3ooo+ooo顺丁烯二酸顺丁烯二酸 二甲酯二甲酯顺环己烯顺环己烯-4,5-二甲二甲 酸二甲酯酸二甲酯环戊二烯环戊二烯丁烯二酐丁烯二酐5-原菠烯原菠烯-2,3-二甲酐二甲酐原菠原菠+100 c室温室温环戊二烯环戊二烯无色液体无色液体沸点沸点 41.5双环戊二烯双环戊二烯无色结晶无色结晶沸点沸点 170熔点熔点 33.5ooohhooo+ooohh+内型内型外型外型(少量少量)n加成后得到的桥环化合物大多是内型（加成后得到的桥环化合物大多是内型（endo）产物，）产物，外型（外型（exo）产物很少）产物很少n内型：内型：酸酐基与亚甲桥基成反位酸酐基与亚甲桥基成反位n外型：外型：酸酐基与亚甲桥基成顺位酸