性质与脂肪烃相似的环烃

1、第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章第五章第五章 脂环烃脂环烃 性质与脂肪烃相似的环烃，叫做脂环烃。按照碳原子的饱和程度又可分为环烷烃、环烯第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章按官能团饱和脂环烃环烷烃不饱和脂环烃环烯烃、环炔烃按环大小小环(C3、C4)普通环(C5C7)中环（C8C12）大环（C12）第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章按环数单环:如二环:如 ,又叫二环4.4.0癸烷多环:二环以上,如金刚烷.CH2CH2CH2环

2、丙烷环己烷（十氢萘）按环大小螺环:共有1个碳,如稠环:共有两个碳,如十氢萘.桥环:共有两个以上碳原子,如第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章烃、环炔烃等，例如：第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章可分别简化为： 从以上结构可知：环烷烃的通式与开链烯烃相同，即CnH2n，环单烯烃则具有与单炔烃相同的通式CnH2n-2。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章此外还存在许多其它形式的环状化合物，如：螺5.5十一烷降菠烷六方烷金刚烷篮烷第

3、一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章一、命名及异构一、命名及异构1、命名（1）环烃的命名与相应的脂肪烃相似，只是在名称前加一“环”字。环上连有两个或两个以上取代基时，按照表示取代基位置的数字尽可能小的原则，将环编号；取代基不同时，则根据次序规则，较优基团给以较大的编号；当环上有取代基及不饱和键时，不饱和键以最小的号数表示。 第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章某些情况下，如简单的环上连有较长的碳链时，也可将环当作取代基，如： CH2CH2CH2CH2CH3环丁基戊烷第一章第二章第三章第

4、四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章(3)螺环烃的命名从小环中与共有碳原子相连的碳原子 开始编号，经过共有碳原子，在由较 大环回到共有碳原子。尽可能使取代基处在最小的位次母体名称前冠以“螺”，后接,方括内注 明环中除共有碳原子以外的碳原子 数，由小到大，之间用圆点隔开。CH312345674-甲基螺2.4庚烷第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章桥环的命名从桥头碳开始编号，经过最大环到达 另一桥头，在经次大环回到第一个桥 头，最短的桥最后编号。母体名称前冠以“环数”，后接,方括中 表明环内 除桥头碳原子外

5、的碳原子数 目，从大到小排列，之间用圆点分开。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章12345677,7-二甲基二环2.2.1庚烷123456二环2.2.0己烷12345678910三环3.3.1.13,7庚烷13456728二环4.2.0-6-辛烯第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章2. 构造异构 环烃的异构有多种形式，如碳架 异构、官能团异构、立体异构等。课堂练习：课堂练习： 试写出符合分子式试写出符合分子式C C6 6H H1010的化合物。的化合物。第一章第二章第三章第四章第五

6、章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章二、环烷烃的结构二、环烷烃的结构 因环烯烃、环炔烃接触较少，所以下面就以环烷烃为例讲述其的结构。1. 张力学说和环丙烷的结构 Baeyer张力学说（1885年） 第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章 SP3 碳原子键角应为109.28, 任何与此正常键角的偏差，都会引起分子的张力，这种张力具有力图恢复正常键角的趋势。我们把这种张力叫角张力。 Baeyer张力学说建立在错误假设（认为环烷烃都是平面结构）的基础上，只对小环适用。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九

7、章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章先看一看环丙烷的结构： 环丙烷中的碳也是sp3杂化的，正常的sp3杂化轨道之间的夹角应为109.50，然而环丙烷分子中三个碳原子必然要在一个平面上，这样C-C-C键角就应该是600。因此在环丙烷分子内存在着张力，所以环丙烷的稳定性比烷烃要差得多，化学性质比较活泼。这种张力是由于键角的偏差引起的，所以叫做角张角张力力，角张力是影响环烃稳定性的几种张力因素之一。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章2. 环丁烷、环戊烷的结构 环丁烷、环戊烷的情况与环丙烷相似，分子中也存在着张力，但因三元以上的环，成环的原

8、子可以不在一个平面内，所以比环丙烷稳定。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章3. 燃烧热和非平面结构 环丙烷：平面结构 其它环烷烃：非平面结构 燃烧热：此处用每个CH2单元的平均燃烧热，与开链烷烃每个CH2单元平均燃烧热的差值n来表示分子的张力能。环己烷（六元环）最稳定，其次是环戊烷（五元环）；大环都是稳定的；小环中的环丙烷最不稳定，其次是环丁烷。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章4. 环己烷的构象 环己烷分子中的六个碳原子可以有如下两种保持正常C-C-C键角的空间排布方式，即船式

9、与椅式：环己烷的椅式构象最稳定船式椅式第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章Reasons：1. 角张力为0；2. 采取邻位交叉式构象，扭转张力最小；3. 1，3-二a键相互作用小。因为H原子范 德华半径小，所以范德华张力为0第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章环己烷衍生物优势构象的判定：环己烷衍生物优势构象的判定：（1）环己烷一取代物以取代基处于e-键 上的最稳定（2）含相同取代基的环己烷多元

10、取代物 最稳定的构象是e-取代基最多的构 象Hassel规则（3）环上又不同取代基时，大的取代基 在e-键上的最稳定Baton规则第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章5. 脂环化合物的顺反异构CH3CH3HHCH3HHCH3顺-1,2-二甲基环丙烷 反-1,2-二甲基环丙烷补充：环己烷及其衍生物的构象（生物系）补充：环己烷及其衍生物的构象（生物系）第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章船式和椅式是环己烷的两种构象。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十

11、二章第十三章第十四章在船式构象中，C1及C4上的两个氢原子 相距极近，相互之间的斥力较大，而在 椅 式 构 象 中 则 不 存 在 这 种 情 况 。考察椅式环己烷中每一个C-C键上基团的 构象，可知它们都呈邻位交叉式；而在 船式构象中，C2-C3及C5-C6上连接的基 团为全重叠式。因而船式不如椅式稳 定，所以环己烷及其衍生物在一般情况 下，都以椅式存在。 第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章 上图显示的是构象的转变，实际在室温下，两种椅式构象在不断地相互翻转，翻转以后C1，C3和C5形成的平面转至C2，C4与C6形成的平面之下，因此a

12、键变为e键，而e键则变为a键。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章 对于多元取代的环己烷，一般说来最稳定的构象应是e键取代基最多的构象，尤其是较大的取代基应以e键与环相连为最稳定。 当环己烷上有两个或两个以上取代基时，根据取代基在环面的同侧或反侧，则可以产生几何异构体，如1，2-二甲基环己烷即有顺式与反式两个异构体。如下：第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章HH3CCH3HHH3CHH3C(a,e)(e,e)稳定性稳定性HCH3CH3CH3HHCH3H顺-1，2-二甲基环己烷反-1，

13、2-二甲基环己烷第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章H2CCH2CH2+ Cl2hH2CCHCH2Cl+ HCl+ Br2BrBrO3Zn/H2OCH3COCH2CH2CH(CH3)CHO四、四、脂环烃的性质脂环烃的性质1. 与开链烃相似的反应（1）环烷烃的卤代（2）环烯烃的加成（3）环烯烃的氧化第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章 CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH3H2,NiH2,Ni80 C120 CH2,Ni300 C2. 小环烷烃特有

14、的反应（1）加氢开环第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章+ Br2 BrCH2CH2CH2Br+ HBr CH3CH2CH2Br（2）加卤素、加卤化氢开环环丁烷在常温下不发生类似反应！环丙烷衍生物与卤化氢的加成，符合Markovnikov Rule.CH3+ HBr CH3CHBrCH2CH3区别：环丙烷对氧化剂（如高锰酸钾）稳定，而烯烃易被氧化第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章五、脂环烃的制法五、脂环烃的制法1. 分子内偶联反应（分子内Wurtz反应）CH3CH2CH2BrBrZnBrBrK第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章 OOOOOOHH内型(endo)+室温100 CH2, Ni2. Diels-Alder Reaction第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章3. 卡宾合成法4. 芳烃还原H2catalystH2catalyst第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第十二章