第五章脂环烃

第五章脂环烃第一页，共三十六页，2022年，8月28日

脂环烃：结构上具有环状碳骨架,而性质上与开链烃(脂肪烃)相似的烃类,总称脂环烃.根据脂环烃分子中所含碳环的数目，分为单环、二环和多环脂环烃。5.1

脂环烃5.1.1脂环烃的命名1.单环脂环烃

单环脂环烃的命名与烃相似：母体名称：“环某烷或环某烯”。环上的支链作为取代基，将其位次号和名称放在环某烷或环某烯之前。第二页，共三十六页，2022年，8月28日(1)环烷烃--饱和的脂环烃叫环烷烃.通式CnH2n.环丙烷

CH2-CH2

简写:

CH2环丁烷CH2-CH2

简写:

CH2-CH2甲基环丙烷CH2

简写:CH-CH3CH2同分异构体CH3第三页，共三十六页，2022年，8月28日以碳环作为母体,环上侧链作为取代基命名;侧链不易命名时以环为母体。环状母体的名称是在同碳直链烷烃的名称前加一“环”字.(C)环上有多个取代基时，应将成环碳原子编号，标出取代基的位号。编号时，仍遵循“最低系列”原则，若有两种符合“最低系列”的编号，则使“顺序规则”中“优先”的基团具有较大的位次号。命名(与烷烃相似):第四页，共三十六页，2022年，8月28日1,1,4-三甲基环己烷3-甲基-1-乙基环己烷1,2-二甲基环戊烷第五页，共三十六页，2022年，8月28日

当环上支链不易命名时，以碳链为母体，环作为取代基来命名。2甲基4环己基己烷第六页，共三十六页，2022年，8月28日

由于碳原子连接成环,环上C-C单键不能自由旋转.只要环上有两个碳原子各连有不同的原子或基团,就有构型不同的顺反异构体.顺-1,4-二甲基环己烷环烷的顺反异构:例:1,4-二甲基环己烷反-1,4-二甲基环己烷第七页，共三十六页，2022年，8月28日--脂环烃的环上有双键(或叁键).命名与开链烃相似:以不饱和碳环为母体,侧链为取代基.碳环上的编号顺序:应是不饱和键所在的位置号码最小.对环上没有取代基，且只有一个不饱和键的环烯(或炔)烃,双键或叁键位置可不标.环辛炔(2)环烯(炔)烃环戊烯1,3-环己二烯第八页，共三十六页，2022年，8月28日(A)若只有一个不饱和碳上有侧链,该不饱和碳编号为1;(B)若两个不饱和碳都有侧链或都没有侧链,则碳原子编号顺序除双键所在位置号码最小外,还要同时以侧链位置号码的加和数为最小.3-甲基-1-环己烯带有侧链的环烯烃命名:1-甲基-1-环己烯第九页，共三十六页，2022年，8月28日

CH3

CH31265-甲基-1,3-环戊二烯CH312534534带有侧链的环烯烃命名:1,6-二甲基-1-环己烯第十页，共三十六页，2022年，8月28日2.二环螺环烃两个碳环共用一个碳原子的烃叫螺环烃。(1)定母体：根据环上碳原子总数叫螺[]某烷(某烯)。(2)再把连接于螺原子的两个环的碳原子数(不含螺原子),按由小到大的次序写在“螺”和“某烷”之间的方括号里,数字用圆点分开.(3)编号：从小环邻接于螺原子的碳原子开始。(4)取代基排列（同烷烃）。5-甲基螺[2.4]庚烷螺原子螺[2.4]庚烷第十一页，共三十六页，2022年，8月28日3.二环桥环烃

两个碳环共用两个或两个以上碳原子的烃叫桥环烃

二环桥环烃都有两个“桥头”碳原子和三条连在“桥头”上的“桥”。(1)定母体：根据组成环的碳原子总数命名为二环[]某烷(某烯)

。各“桥”所含碳原子数目,按由大到小的次序写在“二环”和“某烷”之间的方括号里。(2)编号：从桥头碳开始，先长桥，后短桥。(3)取代基的排列（同烷烃）。第十二页，共三十六页，2022年，8月28日二环[2.2.1]庚烷二环[2.1.0]戊烷第十三页，共三十六页，2022年，8月28日二环[3.1.1]庚烷8,8-二甲基二环[3.2.1]辛烷第十四页，共三十六页，2022年，8月28日4.1.2环烷烃的结构与稳定性

环烷烃随着环的大小不同，其稳定性不尽相同。燃烧热：1mol化合物完全燃烧CO2+H2O放出的热量第十五页，共三十六页，2022年，8月28日表2.2一些环烷烃的燃烧热分子燃烧热/kJ·Mol-1-CH2-的平均燃烧热/kJ·Mol-1环丙烷32091697环丁烷42744686环戊烷53320664环己烷

63951659环庚烷74637662环辛烷85310664环壬烷95981665环癸烷106636664环十五烷159885660开链烷烃659

名称环大小与开链烷烃燃烧热的差/kJ·Mol-138275035651第十六页，共三十六页，2022年，8月28日环烷烃的稳定性：环己烷>环戊烷>环丁烷>环丙烷环的张力越小，相应的环烷烃越稳定。

环丙烷的结构：

丙烷及环丙烷分子中碳碳键原子轨道交盖情况第十七页，共三十六页，2022年，8月28日

特点：(1)C：sp3杂化，3个C原子共平面，正三角形。

(2)弯键,C－C－C键角105°，偏离正常键角。两个相邻的C原子以sp3杂化轨道形成C－Cσ键时，以弯曲的方式交盖（存在角张力：键角偏离正常键角而产生的张力），从而未能最大程度的交盖。因此，环丙烷不稳定。第十八页，共三十六页，2022年，8月28日

环烷烃的构象

环己烷的碳骨架不是平面结构，C－C－Ｃ键角109.5°。通过旋转σ键和键角的改变，可以得到两种典型构象：椅式

船式

环己烷的椅式和船式构象1.环己烷的构象第十九页，共三十六页，2022年，8月28日环己烷椅式构象

环己烷船式构象

环己烷椅式和船式构象的模型

第二十页，共三十六页，2022年，8月28日

椅式构象和船式构象可以相互转变，但椅式构象比船式构象稳定：船式构象:(1)C1和C4上的C－H键存在非键张力

(2)C2与C3和C5与C6之间处于全重叠式，存在扭转张力第二十一页，共三十六页，2022年，8月28日椅式构象稳定的原因：所有相邻C上的键都处于交叉式在椅式构象中，C1、C3、C5

原子在一个平面上；C2、C4、C6

原子在另一个平面上。第二十二页，共三十六页，2022年，8月28日eaeaeaeeaaaeaaaaaaeeeeee环己烷椅式构象中的两类C－H键：a键和e键6个C－H键处于直立键(a键)，6个C－H键处于平伏键(e键)。

环己烷可以由一种椅式构象翻转成另一种椅式构象，原来的a键变为e键，原来的e键变为a键：第二十三页，共三十六页，2022年，8月28日2.

环己烷衍生物的构象

在一取代的环己烷分子中，取代基可以处在a键上，也可以处在e键上：

当取代基处在a键时，它与1,3位的H原子存在着非键张力，使得构象不稳定而翻转。

同时，取代基与相邻碳原子上的-CH2-处于邻位交叉，而当取代基处于e键上时，取代基与相邻碳原子上的-CH2-处于对位交叉(较稳定)。第二十四页，共三十六页，2022年，8月28日取代基处在e键上稳定,是优势构象。

(优势构象)第二十五页，共三十六页，2022年，8月28日取代基越大，它处于e键的构象越稳定：若有多个取代基,往往是e

键取代基最多的构象最稳定.第二十六页，共三十六页，2022年，8月28日顺-4-叔丁基环己醇的两种构象若环上有不同取代基,则体积较大取代基在e键上的构象最稳定，为优势构象优势构象第二十七页，共三十六页，2022年，8月28日小结：环己烷：椅式构象为优势构象一取代环己烷：取代基在e键上的构象是优势构象。

多取代环己烷：e

键上取代基最多的构象最稳定.若环上有不同取代基,则体积较大取代基在e键上的构象最稳定，为优势构象。第二十八页，共三十六页，2022年，8月28日是双环[4.4.0]癸烷的习惯名称.顺十氢化萘反十氢化萘(1)平面结构式(2)构象3.十氢化萘的结构优势构象第二十九页，共三十六页，2022年，8月28日1.环烷烃的化学性质小环环烷烃存在环张力，易于开环易发生加成反应(1)开环反应--也叫加成反应.(A)氢解（催化加氢）Ni80℃Ni200℃Pt300℃5.1.4脂环烃的化学性质第三十页，共三十六页，2022年，8月28日

环丙烷及其衍生物与溴分子发生加成反应，开环，生成1,3-二溴代烷。与溴的加成反应，在室温下即可进行：1,3-二溴丙烷

溴与环丁烷的加成反应需在加热的条件下进行。溴与环戊烷、环己烷等大环烷烃在加热条件下不发生加成，而发生取代。如何区别丙烷和环丙烷？(B)卤解（加卤素）第三十一页，共三十六页，2022年，8月28日

同样，环丙烷及其衍生物也容易与溴化氢发生加成反应，开环生成一溴代烷。开环的方向：氢原子连到氢原子较多的一端，卤原子连到氢原子较少的一端。(C)酸解（加卤化氢）第三十二页，共三十六页，2022年，8月28日--在光或热的引发下发生卤代反应.(2)取代反应光光热第三十三页，共三十六页，2022年，8月28日思考题1

由下列指定化合物合成相应的卤化物，用Cl2还是Br2？为什么？(1)(2)解:(1)用溴化,因溴化反应有选择性,3ºH>2ºH>1ºH；

(2)用氯化、溴化均可。第三十四页，共三十六页，2022年，8月28日在常温下，环烷烃与一般氧化剂(KMnO4,O3)不反应；在加热，强氧化剂作用或催化剂存在时，可