环烃-四川大学

1、第三章 环烃一、学习要求1 掌握环烃的分类、命名，环烷烃的稳定性和小环的加成反应，环己烷和 取代环己烷的优势构象。2 掌握芳香烃的分类、命名和苯环的结构，芳香烃的化学性质：亲电取代 反应、定位效应及其解释。3熟悉稠环芳烃的结构、命名，萘的化学性质亲电取代反应。 4了解苯环侧链的自由取代反应和氧化反应。二、本章要点环烃分为脂环烃和芳香烃，芳香烃有分为单环芳香烃和稠环芳香烃。（一）脂环烃1 按构成脂环烃碳原子数分为三元环、四元环、五元环、六元环，按 环的多少脂环烃可分为单环、螺环和桥环脂烃。2环脂烃的命名是按成环碳原子数的开链烃名称前加“环”字，取代基、 双键和三键处理方法与相应的开链烷、烯、炔相

2、同。3单环烷烃具有烷烃的化学性质。 但由于小环环烷烃不稳定， 可以和卤素、 卤化氢发生遵守马氏守则的加成反应。4中环和大环环烷烃中环上的碳原子属于 SP3 杂化，因此环己烷存在有船 式和椅式构象异构。椅式构象为优势构象，由于椅式构象中的a -键和e-键的空间分布方向的差异，取代环己烷的优势构象为取代基或大取代基尽量在e-键上。（二）芳香烃1芳香烃的分类 芳香烃分为苯型芳香烃和非苯型芳香烃。苯型芳香烃又 分为单环芳香烃和多环芳香烃。2芳香烃的命名 单环芳香烃常以苯为母体。表示取代基的位置：二元取 代常用邻、对、间； 3 个相同取代基时常用连、偏、对称，也可以用编号的方法 表示取代基的位置。3.

3、苯的结构 苯环是由处于同一平面的6个SP2杂化的碳原子构成的一个正 六边形，6个未参与杂化的P-轨道侧面重叠形成一个封闭的大ji -键，因此苯环表现出高度的稳定性、难以加成和易于取代的芳香性。4. 苯的化学性质（1）亲电取代反应：苯易发生环上的卤代、硝化、磺化和烷基化等亲电取 代反应。苯的同系物及衍生物进行亲电取代反应时，环上原有取代基（定位基） 将影响新导入基团的位置和速率， 这种影响称为定位效应。定位基分为邻、对位 定位基和间位定位基。二元取代苯发生亲电取代反应导入第三个基团时，新取代基进入的位置遵守如下规则： 定位基的定位效应有加合性。 定位基类型相同时，取决于定位效应强的定位基，定位基

4、类型不同时， 主要取决于邻、对位定位基。 就导入的基团一般不进入1,3-二取代苯的2位。（2）苯环侧链a -H的反应：侧链a -H可以发生自由取代反应和氧化反应， 氧 化产物是将a -C氧化成羧基，无a -H时一般不发生氧化反应。5. 萘的结构和性质 萘是由两个苯环稠合而成。由于两个苯环的相互影响， 使萘环的键长和电子云分布都不平均化， 因此萘进行卤代、硝化和磺化反应比苯 容易，而且反应活性是a -位大于B -位。萘在V2O5存在和咼温条件下可被氧化 成邻苯二甲酸酐。三、问题参考答案问题3-1写出分子式为C7H14，并有两个3。碳原子的环烃结构式。- ch?ch3CH3CH问题3-2 写出1-

5、乙基-2-乙烯基环丙烷与氢溴酸作用的反应式。解:CfCHCHCHsCH2CHBrCHCHBrCH 3CH3CH3I 3CH3CH2CHCHCHCH3 I I Br BrCHCHjCHBrCHHBra问题3-3分别对1,3-二甲基环己烷及1,4-二甲基环己烷进行构象分析。解:1,3-二甲基环己烷:顺式:1反式:1,4-二甲基环己烷:顺式：反式:e,e-1,3-二甲基环己烷（优势构象）a,a-1,3-二甲基环己烷a, e-1,3-二甲基环己烷e, a-1,3-二甲基环己烷（两者相同）e, a-1,4-二甲基环己烷e, e-1,4-二甲基环己烷（优势构象）a, e-1,4-二甲基环己烷（两者相同）4

6、21a, a-1,4-二甲基环己烷问题3-4写出1,1-二甲基-3-乙基环己烷的构象异构体。并指出其中稳定的构象和不稳定的 构象。解:e, a, a-1,1-二甲基-3-乙基环己烷e, a, e-1, 1-二甲基-3-乙基环己烷I中3-位乙基为a键，稳定性较差；n中3位乙基为e键，稳定性高，为优势构象。问题3-5试写出异丁基苯和间甲基苯乙烯的结构式。解:1)2)问题3-6试比较苯的溴代反应和烯烃与溴的加成反应有何异同?解：溴的氯代反应及烯烃的亲电加成的第一步都生成正碳离子中间体，为相同过程。苯的溴代反应的第二步失去一个质子完成亲电取代反应；而烯烃加溴的第二步则是由碳正离子结合1个溴负离子完成亲

7、电加成反应。问题3-7 一硝基萘和二硝基萘各有几种异构体？解：一硝基萘有2种异构体(a、B),二硝基萘有10种异构体(1,2; 1,3; 1,4; 1,5 ;1,6; 1,7; 1,8; 2,3; 2,6; 2,7)四、习题参考答案1 某烃的分子式为 C7H14，只含1个1°碳原子，写出可能的结构式并命名。解:甲基环己烷n-丁基环丙烷n-丙基环丁烷乙基环戊烷2 命名下列化合物或写出其分子结构:(1)(3)(6) 1-甲基环己烯(7) 1,4-二甲基环己烷(优势构象)(8) 甲基环戊烷解：(1) 1-甲基-4-异丙基环己烷(2) 5-乙烯基-1,3-环戊二烯(3) 4-环己基环己烯(4

8、) 2-甲基-3-环丁基戊烷(5) 顺-1-甲基-2-溴环戊烷(8)3.完成下列反应式:CHj池眺+ KMnqH+C(CH3)34.+O2(2)+HBrCHCfCBYCHjCfCH(3)(4)Br(5)FeCICH(6)Br(7)+COOHH+COOHKMnO+(8)(1)(3)NQ(4)解：(1)写出下列芳香烃的名称或结构。C(Cf)3C(Cf) 3ch(ch)2+ Br2CH3I- CH(Ch3)2Cl +”ClCHsNQ无水AICI 3chch+ Cl 2祖KMnOH+CH CHCHVHCICln厂1KOH/ C2H5OH, _-,1-1Br1Br(5)2, 6-二硝基萘 间-二硝基苯(

9、6)邻-氯甲苯3-苯基戊烷解：(1)乙苯(2) 4-异丙基甲苯(3)2, 4-二硝基甲苯(4) 1-对甲苯基丙烯CHjn Cl(7)NQ(8)CHCfCHCHCH5 指出下列化合物硝化时硝基进入的位置:(4)(1)BrOH(3)CHO(5)ClOHBrCl6.用化学方法鉴别下列化合(1) 环丙烷与丙环烯(3)苯与甲苯(2) 环丙烷与环戊烷 (4)苯与1,3-环己二烯+ KMnOH+解:(1)(3) " .+ KMnQ yt7.（£?褪色F列化合物中，哪一个环易发生硝化反应?(1)解：（1） A环（2） B环&化合物A的分子式为C6H12，室温下能使溴水褪色，但不能使

10、KMn°4溶液褪色，与HBr反应得化合物B（ C8Hi3Br ），A氢化得2,3-二甲基丁烷，写出 A、B的结构式及各步反应式。解：A.CH理CH3 CH CBr CH3Br2CHC- CBr(CH3) 2CHB(2)+ HBr(CH3) 2 CH CBr(CH3)2(3)+ HzNi(CH3)2 CHCH(CH) 2元羧酸，B变为二元羧酸,成两种一硝基化合物，而解:A.c3h79有三种化合物 A、B、C,分子式均为C9H12。当用KMn°4的酸性溶液氧化后，A变为C变为三元羧酸。但经浓 HNO3和浓H2SO4硝化，A和B分别生C只生成1种一硝基化合物，试写出 A、B和C的结构