有机化学3环烷烃

第三章环烷烃教学目的：掌握环烷烃的命名、结构、化学性质、环己烷的构象。

教学重点：环烷烃的命名、结构、化学性质、环己烷的构象。

教学难点：取代环己烷的构象。§3-1环烷烃的分类§3-1环烷烃的分类§3-2环烷烃的命名§3-3环烷烃的结构§3-4环烷烃的工业来源及制法

§3-5环烷烃的物理性质

§3-6环烷烃的化学性质

§3-2环烷烃的命名

环烷烃的命名规则：①确定母体：以相应的开链烃冠以“环”字来命名。CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2环丙烷环丁烷环戊烷

②编号：若环上有取代基，编号尽可能小。若有不同取代基，要用较小的数字，表示较小取代基的位置。③书写同烷烃。④对于顺反异构体：顺式(cis)：相同基团在平面的同侧；反式(trans)：相同基团在平面的两侧。

1-甲基-2-乙基环戊烷顺-1,2-二甲基环丙烷CH2CH2CH2CH2CH2CH3CH3CH2或123451-甲基-3-乙基环戊烷或1-甲基-3-异丙基环己烷CH2CH2CH2CH2CH-CH3CHCH(CH3)2123456

如取代基为较长的碳链，将环作为取代基，作为烷烃的衍生物命名：多环脂环烃十氢萘或叫做二环[4，4．0]癸烷1,6-二甲基螺[3.4]辛烷12345678立方烷金刚烷篮烷§3-3环烷烃的结构

一、环的大小和稳定性二、环己烷和一取代物的构象

由sp3杂化轨道构成C－C－C的键角都应是109°28′，但环丙烷分子中须将键角压缩至105.5°，此时分子内产生一种要求恢复正常键角的内在力量，称为角张力(anglestrain)(由拜尔提出的)，角张力使环丙烷容易开环。环丙烷环的键

环丁烷也存在角张力，但比环丙烷小些，所以它的稳定性比环丙烷要大。随着成环碳原子数的增加，角张力环逐渐减弱，环戊烷中C－C－C的键角为108°，非常接近于四面体的夹角，因此，环戊烷基本上没有张力。实验证明，它们成环的碳原子不在同一平面上。

二、环己烷及一取代物的构象

拜尔张力学说假定环己烷分子中六个碳原子在同一平面内，这个学说提出不久，有人用碳原子的四面体模型组成两种环己烷模型，其碳原子并不在同一平面内，这就是椅型构象和船型构象模型。后来哈塞尔(HasselO，挪威化学家，1969年获诺贝尔化学奖)用偶极矩法、电子衍射法证明了环己烷各个键角都接近109°28′，椅型是最稳定的构象。1950年巴顿(BartonD，英国化学家，1969年获诺贝尔化学奖)发表了环己烷的构象方面的工作，奠定了构象理论基础。

在环己烷分子中，碳原子是以sp3杂化的六个碳原子不在同一平面内，碳碳键之间的角可以保持109°28′，因此，环很稳定。环己烷有两种极限构象，一种象椅子故叫椅型(chairform)，另一种象船叫船型(boatform)。图5-2环己烷的两种构象及分子模型chairformboatform

2.椅型构象：在椅型中所有C－C－C键角基本上维持109.5°，而相邻碳原子的键都处于邻位交叉式的位置，没有碳氢键或碳碳键的重叠。因此环己烷椅型构象既没有角张力，也没有扭转张力，所以没有张力能，是个无张力环，具有与烷烃相似的稳定性。图5-6椅型环己烷C1和C4上的氢原子相距较远，斥力较小

图5-5环己烷的椅型构象146532

(1)α键和e键：在椅型中C－H键分为两类。第一类六个C－H键与分子的对称轴平行叫做直立键或α键(axialbonds)，其中三个方向朝上，其余三个方向朝下，相邻两个则一上一下，见图5-7；第二类六个C－H键与直立键形成接近109°28′夹角，叫做平伏键或e键(equatorialbonds)。

环己烷的直立键和平伏键

3.一元取代环己烷：

95%5%结论：一取代环己烷最稳定构象是取代基在e键上。CH3HCH3H（Ⅰ）（Ⅱ）HH

关于原子间的互相斥力问题，从图5-10中原子在空间的距离数据就清楚看出：甲基环己烷原子间的距离

2.制法：工业上最重要的是环己烷，其制备方法有两种，一种是从石油馏分中得到，另一种是利用苯的催化加氢。200~240℃§3-4环烃的物理性质

环烷烃的熔点、沸点和相对密度都较含同数碳原子的脂肪烃为高。常温常压下环丙烷、环丁烷为气体，其它环烷烃多为液体。§3-5环烃的化学性质

一、取代反应二、氧化反应三、小环的加成反应一、取代反应五元环以上烃性质与开链烃相似，易发生亲电取代反应。hv+Br2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH-Br二、氧化反应

一般情况下环烷烃不被氧化剂氧化，如不能被高锰酸钾氧化。但可被硝酸氧化。~200℃,加压三、小环的加成反应

1.催化加氢：环越小，催化加氢越容易。+H2CH3CH2CH3Ni80℃CH2CH2CH2+H2CH3CH2CH2CH3CH2CH2CH2CH2Ni120℃2.加卤素：环丙烷及其烷基衍生物不仅容易加氢，在常温下也易与卤素起加成反应。

+Br2加热CH2CH2CH2CH2CH2－CH2－CH2－CH2BrBr

*3.氢卤酸：环丙烷的烷基衍生物与氢卤酸加成时，符合马氏规则，氢原子加在含氢较多的碳原子上，即加成的位置发生在