暨南大学有机无机化学第五章-脂环烃课件VIP

第五章脂环烃一脂环烃的分类和命名二环烷烃的物理性质三脂环烃的化学性质四脂环烃的结构一、脂环烃的分类和命名

脂环烃的分类按组成环的碳原子数目（C3~C4）小环（C5~C7）普通环（C8~C11）中环（C12以上）大环

按环上是否含有不饱和键饱和脂环烃

(环烷烃)

不饱和脂环烃(环烯、炔烃)脂环烃的命名单环脂环烃的命名与烷烃相似，只是将碳原子数相应的链烃前面加上一个“环”字。环上的碳原子用阿拉伯字编号，使取代基有最小位次，但如果有双键，则首先使双键有最小位次；在有多个取代基时，编号应从较小的取代基开始。脂环烃的命名单环脂环烃的命名与烷烃相似，只是将碳原子数相应的链烃前面加上一个“环”字环上的碳原子用阿拉伯字编号，使取代基有最小位次环丙烷1，2-二甲基环丙烷脂环烃的命名1-甲基-2-异丙基环戊烷1234512345在有多个取代基时，编号应从较小的取代基开始脂环烃的命名1-甲基-2-异丙基环戊烷1234512345在有多个取代基时，编号应从较小的取代基开始脂环烃的命名1-甲基-2-异丙基环戊烷1234512345在有多个取代基时，编号应从较小的取代基开始脂环烃的命名5-甲基-1，3-环己二烯123456123456环烯烃的命名双键位次最小2.双环烃分子的碳架中含有两个碳环的烃。

联环桥环螺环稠环1)双环桥环烃由两个碳环共用两个或多个碳原子的化合物。桥头碳原子：两环共用的碳原子。桥：两个桥头碳原子之间的碳链或一个键。二环[3.2.1]辛烷Bicyclo[3.2.1]octane2)

螺环烃

螺原子：两个碳环共用的碳原子。

螺[4.5]癸烷5-甲基螺[3.4]辛烷2,7,7-三甲基二环[2.2.1]庚烷2,7,7-trimethylbicyclo[2.2.1]hepyane两个碳环共用一个碳原子的化合物。Spiro[4.5]decane5-methylspiro[3.4]octane二、环烷烃的物理性质

环烷烃的物理性质和递变规律与烷烃和烯烃相似，但亦有差别。最显著的差别是环烷烃的熔点、沸点都较含同数碳原子的烷烃和烯烃高，相对密度较含同数碳原子的直链烷烃和烯烃大，但仍比水轻。二、环烷烃的物理性质

环烷烃的物理性质和递变规律与烷烃和烯烃相似，但亦有差别。最显著的差别是环烷烃的熔点、沸点都较含同数碳原子的烷烃和烯烃高，相对密度较含同数碳原子的直链烷烃和烯烃大，但仍比水轻。三、脂环烃的化学性质§环烷烃的反应

§环烯烃的反应三、脂环烃的化学性质§环烷烃的反应

§环烯烃的反应1.取代反应日光300℃紫外光与开链烷烃的性质相似§环烷烃的反应2.加成反应NiNiNi80℃200℃300℃（1）催化加氢易难

（2）加卤素或卤化氢Br2CCl4HBr四碳及以上环烷烃室温下均不能与卤素或卤化氢反应用于环丙烷的鉴别

（2）加卤素或卤化氢Br2CCl4HBr四碳及以上环烷烃室温下均不能与卤素或卤化氢反应用于环丙烷的鉴别取代环丙烷与卤化氢的加成符合马氏规则：环的破裂发生在含氢最多和含氢最少的两个碳原子之间，产物符合马氏规则。3.氧化反应KMnO4H2O可用于区别环烷烃和烯烃常温下，饱和的环对氧化剂稳定双键对氧化剂不稳定3.氧化反应KMnO4H2O可用于区别环烷烃和烯烃常温下，饱和的环对氧化剂稳定双键对氧化剂不稳定O2，钴催化剂140~180℃，1~2.5MPaHNO3加热加热时用强氧化剂，或在催化剂作用下用空气直接氧化，环烷烃可被氧化成不同的产物。环烯烃的反应（于烯烃一章学习）1234567二环[2.2.1]-庚-5-烯-2-羧酸甲酯二聚环戊二烯Diels-Aider反应工业上把环戊二烯聚合生成二聚体的性质用于苯前（头）馏分的分离环烯烃的反应（于烯烃一章学习）1234567二环[2.2.1]-庚-5-烯-2-羧酸甲酯二聚环戊二烯Diels-Aider反应工业上把环戊二烯聚合生成二聚体的性质用于苯前（头）馏分的分离脂环烃的结构

脂环化合物的顺反异构环的结构及其稳定性环己烷及其衍生物的构象一、脂环化合物的顺反异构

脂环化合物由于环的限制，环上所连接的原子或基团，如同连接在碳碳双键上一样，不能自由旋转。如果环上有两个或两个以上的碳原子各自连有不同的原子或基团时，便产生顺反异构。例：顺-1,2-二甲基环丙烷反-1,2-二甲基环丙烷取代基在环的同侧为顺式取代基在环的不同侧为反式例：顺-1,2-二甲基环丙烷反-1,2-二甲基环丙烷取代基在环的同侧为顺式取代基在环的不同侧为反式顺-1,4-二甲基环己烷反-1,4-二甲基环己烷顺-1,4-二甲基环己烷反-1,4-二甲基环己烷环丙烷的结构：ＣＣＣ碳原子为sp3杂化为缓解角张力形成弯曲键。弯曲键交盖程度小，因此比一般的σ键弱具有重叠构象，氢原子排斥产生“重叠张力”三个C在同一平面上，Ｃ-Ｃ-Ｃ键角偏离正常键角，产生角张力104°因此，环丙烷分子具有较高的内能，不稳定二、环的结构及其稳定性环丙烷的结构30º30º环丁烷的结构：环丁烷的C－C键与环丙烷类似也呈弯曲键，也易开环。但它的碳原子杂化轨道重叠程度比环丙烷大(弯曲程度比环丙烷小)，而且四个碳原子不在同一个平面内，主要以“蝶式”构象存在（约与平面成30º角）使张力有所降低，故比环丙烷稳定。环丁烷的结构

环丁烷的结构

环丁烷的结构

环己烷的结构：环己烷6个杂化的碳原子不是呈平面六角形，而是居于多个面上，每个C-C-C键角保持109°，主要有椅式和船式两种排列方式，这两种构象都是很稳定无张力的环。环己烷的椅式和船式构象(不在一个平面上，键角为：109.28´)椅式船式环己烷的结构椅式构象船式构象船式构象船式构象船式构象椅式构象船式构象环己烷呈椅式构象时，相邻两个碳原子上的C－H键都是出于交叉式的位置，能量较低；而当它呈船式构象时，C2与C3之间及C5与C6之间的4个C－H键则是处于两两交互重叠的位置环己烷的椅式构象和船式构象椅式构象船式构象

船式构象中船头和船尾的两个C－H键相距较近时也产生一定的张力．椅式构象船式构象

船式构象中船头和船尾的两个C－H键相距较近时也产生一定的张力．椅式构象船式构象

在环己烷的椅式构象中所有键角都接近109.5°，没有张力。环己烷的椅式构象具有最低的能量，相邻碳上的C—H键是全交叉的，无扭转张力。所以，环己烷的椅式构象是一个无张力环，比船式构象稳定。环己烷的六个碳原子分布在两个平面上，如图所示，C1，C3和C5在一个平面上，C2，C4和C6在另一个平面上，图中A线垂直于两个平面，是对称轴。

在环己烷的椅式构象中所有键角都接近109.5°，没有张力。环己烷的椅式构象具有最低的能量，相邻碳上的C—H键是全交叉的，无扭转张力。所以，环己烷的椅式构象是一个无张力环，比船式构象稳定。环己烷的六个碳原子分布在两个平面上，如图所示，C1，C3和C5在一个平面上，C2，C4和C6在另一个平面上，图中A线垂直于两个平面，是对称轴。

环己烷有12个C—H键，在椅式构象中，可分为两种：一种与对称轴平行，叫做直立键或a键；另一种与对称轴成109.5°的倾角，叫做平伏键或e键。每个碳原子上都有一个a键和一个e键，在环中上下交替排列。如图：环己烷及其衍生物的构象

当环己烷有一种椅式构象翻转为另一种椅式构象时，原来得a

键变成e

键，原来的e

键变成a

键。当六个碳上连接的都是氢原子时，两种椅式构象是完全等同的。R处于邻位交叉位R处于对位交叉位环己烷及其衍生物的构象较稳定取代基占据a键取代基占据e

键R处于邻位交叉位R处于对位交叉位环己烷及其衍生物的构象较稳定取代基占据a键取代基占据e

键

如果两个取代基分别占据a

键和e

键，这种情况下，总是大的基团，如叔丁基，占据空间有利和张力最小的e键，因此（Ⅰ）是主要构象。（Ⅰ）（Ⅱ）（顺式）环己烷及其衍生物的构象

同理，反式异构的主要构象为（Ⅲ）式，因为这种方式的两个基团都可以占据空间有利和能量最低的e

键。（Ⅲ）（Ⅳ）（反式）环己烷及其衍生物的构象较稳定

同理，反式异构的主要构象为（Ⅲ）式，因为这种方式的两个基团都可以占据空间有利和能量最低的e

键。（Ⅲ）（Ⅳ）（反式）环己烷及其衍生物的构象较稳定当环上两个取代基相同时，则以同时占据e

键的最为稳定，其次是一个占据e

键，另一个占据a

键；最不稳定的是都占据键a的构象。如：（反式）环己烷及其衍生物的构象较稳定

当一个占据e

键，另一个占据a

键时，以大的基团占据e

键为稳定构象：

较稳定（又：见P86）

当一个占据e

键，另一个占据a

键时，以大的基团占据e

键为稳定构象：

较稳定（又：见P86）（顺式）环己烷及其衍生物的构象

如果环上同时有多个取代基时，则e

键取代最多的一般都是最稳定的构象。环己烷及其衍生物的构象较稳定课堂练习画出下列各二元取代环己烷最稳定的构象。（1）顺-1-氯-2-溴环己烷课堂练习画出下列各二元取代环己烷最稳定的构象。（1）顺-1-氯-2-溴环己烷（2）反-1-甲基-4-乙基环己烷课堂练习（2）反-1-甲基-4-乙基环己烷课堂练习作业P89~91

5-1（2）、（3）、（4）、（6）

5-2（2）、（4）5-3（1）、（2）、（4）、（5）5-4（1）、（3）

5-7分享一些名言，与您共勉！正视自己的长处，扬长避短，正视自己的缺点，知错能改，谦虚使人进步，骄傲使人落后。自信是走向成功的第一步，强中更有强中手，一山还比一山高，山外有山，人外有人!永远不要认为我们可以逃避，我们的每一步都决定着最后的结局，我们的脚正在走向我们自己选定的终点。生活不必处处带把别人送你的尺子，时时丈量自己。永远不要认为我们可以逃避，