有机化学第五章 脂环烃

1、 CnH2n 有环状碳骨架，性质与脂有环状碳骨架，性质与脂 肪族烃相似。肪族烃相似。 饱和的脂环烃叫环烷烃。饱和的脂环烃叫环烷烃。 CH3 1、环烷烃、环烯烃、环炔烃、环烷烃、环烯烃、环炔烃 （1）以）以环环为母体为母体 （3）官能团应处于）官能团应处于 最小位置，一个官能最小位置，一个官能 团可以不标位置。团可以不标位置。 （4）取代基较复杂）取代基较复杂 时，以链烃作母体。时，以链烃作母体。 （2）“先小后大先小后大”原则原则 编号，一个取代基可以编号，一个取代基可以 不标位置。不标位置。 CH3 C2H5 CH3 CH3 CH3CHCH2CH2CH3 1 2 6 1 2 3 4 4 3

2、2 1 1 3 3 2 1 3 2 1 环烯烃的命名：环烯烃的命名： 以不饱和以不饱和环为母体环为母体，侧链作为为取代基。，侧链作为为取代基。 若都有，或都没有，则除使若都有，或都没有，则除使双键位号最小双键位号最小外外 还同时应使侧链位置编号还同时应使侧链位置编号加和最小加和最小为原则。为原则。 若不饱和键若不饱和键有侧链有侧链时，则该时，则该碳编号为碳编号为1号号。 编号顺序应使编号顺序应使不饱和键位号最小不饱和键位号最小。 2、桥环和螺环、桥环和螺环 共性共性双环，脂环烃双环，脂环烃 共用共用C C称为称为桥头碳桥头碳共用共用C C称为称为螺原子螺原子 CH2CHCH2 CH2CHCH2

3、 CH2CH2C CH2CH2 CH2CH2 CH2 CH2 CH2 从一个桥头从一个桥头C C开始，先开始，先 编编最长桥最长桥，经另一桥，经另一桥 头头C C，再编次长桥，最，再编次长桥，最 后编短桥。后编短桥。 从螺原子旁小环开始，从螺原子旁小环开始， 先编小环先编小环，经螺原子，经螺原子 C C，再编大环。，再编大环。 7 6 桥环烃桥环烃 bridged hydrocarbon, bridged hydrocarbon, 分子内环与分子内环与 环之间有两个或两个以上共用碳原子的多环烃。环之间有两个或两个以上共用碳原子的多环烃。 桥头碳桥头碳 共用的碳原子共用的碳原子 桥桥 两个桥头碳

4、原子间的碳链两个桥头碳原子间的碳链 C C Modhephene C C H C C H 金刚烷 CH2CHCH2 CH2CHCH2 CH2CH2 7 6 母体名称母体名称根据总根据总C数，数， 前缀前缀“”，中间，中间 ，表示三桥，表示三桥C数。数。 根据总根据总C数，数， 前缀前缀“”，中间，中间 ，表示两环，表示两环C数。数。 CH3 CH3 CH3 在不违反特定原则的前提下，再考虑官能团、取代基。在不违反特定原则的前提下，再考虑官能团、取代基。 C CH2CH2 CH2CH2 CH2 CH2 CH2 1 2 7 6 5 3 4 CH31 6 7 2 3 5 4 1 2 7 6 5 3

5、4 8 1 2 7 6 5 3 8 CH3 CH3 4 举例练习一：举例练习一： 燃烧热：燃烧热： + 2O2 CO2 + 2H2O + 燃燃烧烧热热CH4 1 mol 化合物化合物 完全燃烧完全燃烧 生成生成CO2 + H2O 放出的热量放出的热量 表表 2.2 一些环烷烃的燃烧热一些环烷烃的燃烧热 分子燃烧热分子燃烧热 /(kJmol-1) -CH2-的的 平均燃烧热平均燃烧热 / (kJmol-1) 环丙烷环丙烷 3 2091 697 环丁烷环丁烷 4 2744 686 环戊烷环戊烷 5 3320 664 环己烷环己烷 6 3951 659 环庚烷环庚烷 7 4637 662 环辛烷环辛

6、烷 8 5310 664 环壬烷环壬烷 9 5981 665 环癸烷环癸烷 10 6636 664 环十五烷环十五烷 15 9885 660 开链烷烃开链烷烃 659 名称名称环大小环大小 与开链烷烃与开链烷烃 燃烧热的差燃烧热的差 /(kJmol-1) 38 27 5 0 3 5 6 5 1 （1）催化加氢）催化加氢 CH3CH2CH3 CH3(CH2)2CH3 CH3(CH2)3CH3 H2 H2 H2 H2 （2）加）加X2 （3）加）加HX CH2CH2CH2 BrBr + Br2 CCl4 + HBrCH3CH2CH2 Br + HBrCH3CCHCH2 CH3CH3 室温下只室温下

7、只 有环丙烷有环丙烷 能反应能反应 Br 用于用于 鉴别鉴别 + KMnO4 室温室温 HNO3(浓浓) O2 钴催化剂钴催化剂 弯曲键弯曲键 OH=O+ HOOC(CH2)4COOH Cl2 光光 Cl2 hv Br2 hv Cl Cl Br 环丙烷中的环丙烷中的 碳原子采用碳原子采用sp3杂杂 化但轨道的键角化但轨道的键角 不是不是109.5， 如图：如图： CH2 CH2CH2 60 环丙烷分子的键：环丙烷分子的键： 104 总 张 力总 张 力 = 3 （ 6 9 7 . 1 K J / m o l ） H c / n 658.6=115.5KJ/mol 环张力：环张力： 角张力：键角

8、偏离正常键。角张力：键角偏离正常键。 Hc/n：每增加一个：每增加一个CH2的燃烧热值。的燃烧热值。 扭转张力：相邻两个碳上的扭转张力：相邻两个碳上的C H键是重叠式。键是重叠式。 结论：结论：环丙烷不稳定，易开环。环丙烷不稳定，易开环。 每个碳原子仍然采每个碳原子仍然采 用用sp3杂化，键角也偏离杂化，键角也偏离 正常键角。环丁烷正常键角。环丁烷 。但角偏离但角偏离 程度比环丙烷弱，程度比环丙烷弱， H H H H H H H H 环丁烷的构象：环丁烷的构象： 环丁烷分子中的键：环丁烷分子中的键： CCC夹角基本呈夹角基本呈108o接接 近近109.5o，且没有什么角张，且没有什么角张 力，力，扭转扭转 张力很小，因此环戊烷张力很小，因此环戊烷 。 环戊烷的构象：环戊烷的构象： 键角基本保持在键角基本保持在109.5，也，也。椅式构象椅式构象 没有角张力，也没有扭转张力，没有角张力，也没有扭转张力，体现了链烷体现了链烷 烃的性质。烃的性质。 65 4 3 2 1 6 5 4 3 2 1 H H H H H H H HH HH H H H H H H H H H H H H H 0.183nm 环己烷的构象（两种极限构象）：环己烷的构象（两种极限构象）： a 和e键的关