第二章环烷烃

1、环烷烃环烷烃(通式通式CnH2n),如环己烷如环己烷C6H12 脂环烃的构造异构现象比脂肪烃复杂，如环烷烃脂环烃的构造异构现象比脂肪烃复杂，如环烷烃C5H10的构造异构体有：的构造异构体有：第二节第二节 环烷烃环烷烃CH3CH2CH3CH3CH3CH3CH3环戊烷环戊烷1,1-二甲基环丙烷二甲基环丙烷乙基环丙烷乙基环丙烷甲基环丁烷甲基环丁烷1,2-二甲基环丙烷二甲基环丙烷1按分子中有无不饱和键可分为：按分子中有无不饱和键可分为： (1)饱和脂环烃饱和脂环烃环烷烃如环己烷。环烷烃如环己烷。 (2)不饱和脂环烃不饱和脂环烃环烯烃如环己烯。环烯烃如环己烯。2.按分子中碳环数目可分为：小环按分子中碳环

2、数目可分为：小环( C3-C4)、普通、普通环环(C5-C7)、中环、中环( C8-C11)和大环和大环C12以上）。以上）。3.按环的多少可分为：单环、双环和多环。按环的多少可分为：单环、双环和多环。4.按环的结合方式可分为：螺环、稠环和桥环。按环的结合方式可分为：螺环、稠环和桥环。分类分类一、分类和命名一、分类和命名环烷烃的命名环烷烃的命名环丙烷环丙烷 环丁烷环丁烷 环戊烷环戊烷 环己烷环己烷 15 2 4 31-乙基乙基-3-异丙基环戊烷异丙基环戊烷 单环脂环烃单环脂环烃(1) 在相应烷烃名称前加在相应烷烃名称前加“环环”字，称为字，称为“环某烷环某烷”(2) 使所有取代基编号尽可能小；

3、使所有取代基编号尽可能小；CH3CH3CH3654321CH3CH2CH3654321甲基环戊烷甲基环戊烷1,2-二甲基环己烷二甲基环己烷1-甲基甲基-3-乙基环己烷乙基环己烷CH3CH3CH31,1,2-三甲基环丙烷三甲基环丙烷CH2CH2CH3CH(CH3)21-丙基丙基-3-异丙基环戊烷异丙基环戊烷 23 1 1 5 2 4 3多环脂环烃的命名多环脂环烃的命名（1）桥环烃）桥环烃 两个环共用两个或两个以上两个环共用两个或两个以上 碳原子的烃叫桥环烃。碳原子的烃叫桥环烃。二环二环X.X.X某烷某烷 2-甲基甲基-7,7-二氯二环二氯二环2.2.1庚烷庚烷6-甲基二环甲基二环3.2.1辛烷辛

4、烷811223346455677（2）螺环烃）螺环烃 两个碳环共用一个碳原子两个碳环共用一个碳原子 的烃叫螺环烃。的烃叫螺环烃。螺螺X.X某烷某烷 CH3CH36 7 2 35 4 1 8 9 37 4 2 6 5 11-甲基螺甲基螺2.4庚烷庚烷6-甲基螺甲基螺3.5壬烷壬烷1、环烷烃在光照或加热下能与卤素起卤代反应、环烷烃在光照或加热下能与卤素起卤代反应+ Cl2 + HClhvCl + Br2 + HBr300oCBr 四、环烷烃的化学性质二、环烷烃的制法（参书）二、环烷烃的制法（参书）三、环烷烃的物理性质（参书）三、环烷烃的物理性质（参书）2、环烷烃的开环反应、环烷烃的开环反应环丙烷环

5、丙烷和和环丁烷环丁烷与与烯烃烯烃相似，易开环进行加成。相似，易开环进行加成。 1）催化加氢）催化加氢+ H2CH3CH2CH3+ H2CH3CH2CH2CH3+H2Ni300。CCH3CH2CH2CH2CH3 2）加卤素）加卤素+Br2CCl4CH2CH2CH2BrBr+ Br2heat不能用溴褪不能用溴褪色的方法来色的方法来区别环烷烃区别环烷烃与烯烃！与烯烃！1,4-二溴丁烷二溴丁烷1,3-二溴丙烷二溴丙烷CH2CH2CH2CH2BrBrNi80OC Ni200OC 3）加卤化氢）加卤化氢+HBrCH2CH2CH2BrH+ HBrCH3CHCH2CH2CHCH2CH2CH3CH3CH3+HB

6、rCH3CBrCH3CH CH2HCH3 断键的位置断键的位置在取代基最少与取代基最多的在取代基最少与取代基最多的C-C键，键，H加在含加在含H较多的较多的C(或取代基较少的或取代基较少的C)上。上。3、氧化反应、氧化反应CH4 2O2+燃烧 适当条件下可部分氧化为醇、醛、酮、羧酸等含氧化合物。适当条件下可部分氧化为醇、醛、酮、羧酸等含氧化合物。+ O2CO2 + 2H2O + O2环烷酸钴环烷酸钴100C，1MPa185200C14MPaCH2CH2COOHCH2CH2COOHOH五、环的稳定性五、环的稳定性环越小稳定性越差，环己烷稳定性几乎与链烷烃一样，环戊环越小稳定性越差，环己烷稳定性几

7、乎与链烷烃一样，环戊烷与环己烷近似。烷与环己烷近似。每个每个CH2的燃烧的燃烧 (KJ/mol) 每个每个CH2的燃烧热的燃烧热 (KJ/mol)小小环环C3C4环丙烷环丙烷 697.1环丁烷环丁烷 686.1中中环环C8 C11环辛烷环辛烷 663.8环壬烷环壬烷 664.6环癸烷环癸烷 663.6普普通通环环C5 C7环戊烷环戊烷 664.0环己烷环己烷 658.6环庚烷环庚烷 662.4大大环环C12 环十四烷环十四烷 658.6环十五烷环十五烷 659.0开链烷烃每个开链烷烃每个的燃烧热：的燃烧热：658.6 KJ/mol稳定性稳定性小环小环普通环普通环中环中环角张力（角张力（angl

8、e strain）：）： 环的角度与环的角度与sp3轨道夹轨道夹角差别引起的张力角差别引起的张力CCCHHHHHH104o键角键角60轨道夹角轨道夹角105. 5不等性不等性sp3杂化杂化:形成形成C-C键键sp3杂化轨道具有较多杂化轨道具有较多p成分。成分。由于角张力作用，使得环丙烷和由于角张力作用，使得环丙烷和环丁烷分子稳定性下降，容易发环丁烷分子稳定性下降，容易发生加成反应使环打开生加成反应使环打开蝴蝶型蝴蝶型(环丁烷环丁烷)扭曲型扭曲型环戊烷环戊烷从环丁烷开始，成环碳原子均不在同一平面上。从环丁烷开始，成环碳原子均不在同一平面上。 环己烷分子中无张力；而七到十二个碳原环己烷分子中无张力

9、；而七到十二个碳原子组成的环烷烃，环内氢原子间的扭转张力使子组成的环烷烃，环内氢原子间的扭转张力使它们的稳定性略有下降。它们的稳定性略有下降。 当环进一步增大时当环进一步增大时, 稳定性与环己烷相似。稳定性与环己烷相似。如环二十二烷就是无张力环：如环二十二烷就是无张力环：环二十二烷环二十二烷环己烷有椅型和船型排列环己烷有椅型和船型排列六、环烷烃的立体化学六、环烷烃的立体化学1.顺反异构顺反异构(参书参书)椅型椅型船型船型 环己烷的构象环己烷的构象（1） 环己烷的构象环己烷的构象 环己烷的六个成环碳原子不共平面，环己烷的六个成环碳原子不共平面，CCC键角为键角为109.5，是无张力环。，是无张力

10、环。 环己烷有椅型和船型两种极限构象：环己烷有椅型和船型两种极限构象： 椅型构象和船型构象可以互相转变。船型环己椅型构象和船型构象可以互相转变。船型环己烷比椅型能量高烷比椅型能量高29.7kJmol-1，常温下平衡体系主要，常温下平衡体系主要以稳定的椅型构象存在。以稳定的椅型构象存在。1234560.25nm1234560.18nmHHHHHHHHHHHH654321HHHHHHHHHHHH654321船型分子中船型分子中存在扭转张存在扭转张力和氢原子力和氢原子之间的非键之间的非键张力张力 环己烷中的碳氢键可分为两种类型，每个碳原子环己烷中的碳氢键可分为两种类型，每个碳原子上有一个上有一个a键

11、和一个键和一个e键，在环中上下交替排列。键，在环中上下交替排列。 环己烷由一种椅型构象翻转为另一种椅型构象环己烷由一种椅型构象翻转为另一种椅型构象时，原来的时，原来的a键都变为键都变为e键，原来的键，原来的e键都变为键都变为a键。键。aeaeeaaeeaeayaaaaaaeeeeee（2）取代环己烷的构象）取代环己烷的构象 （a）一取代环己烷的构象）一取代环己烷的构象 一取代环己烷的一取代环己烷的取代基在取代基在e键上的构象占优势。取代基越大，这种优势键上的构象占优势。取代基越大，这种优势越明显。越明显。R21R21R=CH3时，时，95%处处于于e键；键；R=(CH3)3时，时，99.9%处

12、于处于 e键键（a a）二取代环己烷的构象）二取代环己烷的构象HHCH3H3CCH3HHCH3顺顺-1,2-1,2-二甲基环己烷二甲基环己烷反反-1,2-1,2-二甲基环己烷二甲基环己烷构型式构型式CH3HCH3HHHCH3H3CHCH3HCH3HHCH3CH3e,a型型a,e型型e,e型型a,a型型稳定性稳定性: e,e型型e,a型型a,a型型HHCH3H3CCH3HHCH3顺顺-1,3-1,3-二甲基环己烷二甲基环己烷反反-1,3-1,3-二甲基环己烷二甲基环己烷构型式构型式HCH3HCH3CH3HHHCH3HCH3e, e型型a, a型型e, a型型CH3HCH3Ha, e型型CH3HHCH3H3CCH3HHCH3顺顺-1,4-1,4-二甲基环己烷二甲基环己烷反反-1,4-1,4-二甲基环己烷二甲基环己烷CH3HCH3HHHCH3H3CH3CHHCH3HHCH3CH3e,a型型a,e型型e,e型型a,a型型HHCH3H3CCH3HHCH3顺顺-1,4-1,4-二甲基环己烷二甲基环己烷反反-1,4-1,4-二甲基环己烷二甲基环己烷反反 e, e