有机化学006环烷烃课件

有机化学006环烷烃有机化学006环烷烃有机化学006环烷烃一．环烷烃(cycloalkane)环烷烃的类型(单)环烷烃通式：CnH2n桥环烃（稠环）桥环烃螺环烃（与烯烃通式相同）一．环烷烃(cycloalkane)环烷烃的类型(单)环烷烃通式：CnH2n桥环烃（稠环）桥环烃螺环烃（与烯烃通式相同）以环为母体，名称用“环”（英文用“cyclo”）开头。环外基团作为环上的取代基普通环烷烃的命名环丙烷环己烷甲基环丙烷cyclopropanecyclohexanemethyl-cyclopropane1,3-二甲基环己烷1-甲基-4-异丙基环己烷1,3-dimethyl-cyclohexane1-isopropyl-4-methylcyclohexane取代基位置数字取最小分子中有不饱和碳碳键，命名时应使不饱和键上的碳编号最小。3-甲基环戊烯3-methylcyclopentene

3-甲基-1,4-环己二烯3-methyl-1,4-cyclohexadiene

1-甲基环戊烯1-methylcyclopentene

顺反异构用“顺”或“反”注明基团相对位置。英文用“cis”和“trans”表示。顺-1,3-二甲基环戊烷(cis-1,3-dimethylcyclopentane)反-1,3-二甲基环戊烷（两者为对映异构体）(trans-1,3-dimethylcyclopentane)顺反异构体镜面环可作为取代基（称环基）相同环连结时，可用词头“联”开头。环丙基环己烷3-甲基-4-环丁基庚烷联环丙烷cylcopropylcyclohexane4-cyclobutyl-3-methylheptanebicyclopropane桥环烃（Bridgedhydrocarbon）的命名桥头碳：几个环共用的碳原子，环的数目：断裂二根C—C键可成链状烷烃为二环；断裂三根C—C键可成链状烷烃为三环桥头碳原子数：不包括桥头C，由多到少列出环的编号方法：从桥头开始，先长链后短链桥头碳原子十氢萘二环[4.4.0]癸烷bicyclo[4.4.0]decane桥头间的碳原子数

(用"."隔开)环的数目组成桥环的碳原子总数8-甲基二环[4.3.0]壬烷用","隔开bicyclo[2.2.1]heptane8-methylbicyclo[4.3.0]nonane三环[2.2.1.02,6]庚烷tricyclo[2.2.1.02,6]heptane二环[2.2.1]庚烷2,7,7-三甲基二环[2.2.1]庚烷

2,7,7-trimethylbicyclo[2.2.1]heptane螺环烃（spirohydrocarbon）的命名编号从小环开始取代基数目取最小螺[4.5]癸烷spiro[4.5]decane4-甲基螺[2.4]庚烷4-methylspiro[2.4]heptane除螺C外的碳原子数

(用"."隔开)组成桥环的碳原子总数环烷烃的其它命名方法:Decahydro-naphthalene十氢萘萘naphthalene莰烷2-莰酮（樟脑）camphanecamphor立方烷金刚烷cubaneadamantane按形象命名按衍生物命名物理性质在室温和常压下，环丙烷和环丁烷为气体，环戊烷到环十一烷为液体，环十二烷以上为固体；

环烷烃的熔点、沸点、相对密度都比含同数目碳原子的直链烷烃高；

脂环烃均不溶于水；脂环烃的密度在0.688~0.853之间。环烷烃的性质每个CH2的燃烧(KJ/mol)

每个CH2的燃烧热(KJ/mol)小环C3C4环丙烷697.1环丁烷686.1中环C8C11环辛烷663.8环壬烷664.6环癸烷663.6普通环C5C7环戊烷664.0环己烷658.6环庚烷662.4大环C12环十四烷658.6环十五烷659.0对比：开链烷烃每个CH2的燃烧热：658.6KJ/mol环烷烃的燃烧热数据环的大小与稳定性稳定性小环普通环中环>>环的大小与化学性质五元以上环烷烃链状烷烃性质相似小环环烷烃活泼，易开环!!!小环化合物的特殊性质——易开环加成）

小环化合物的催化加氢（打开一根C-C键）主要产物支链多较稳定环戊烷要用活性更高的催化剂铂，在较高的温度下才能加氢变成开链烷烃，环己烷则很难发生加氢反应。

小环化合物与卤素的反应（离子型）加成反应自由基取代反应注意区分：

小环化合物与

HI或H2O/H2SO4的反应反应选择性与碳正离子稳定性有关氧化反应

在室温下环烷烃难以氧化，和一般的氧化剂如酸性高锰酸钾等不起反应。因此，可用高锰酸钾溶液来区别烯烃和环丙烷衍生物。

在加热条件下和强氧化剂作用，或在催化剂存在下用空气氧化，可生成各种氧化产物。环己醇环己酮己二酸环烷烃的结构及构象环丙烷的结构角张力（anglestrain）：

环的角度与sp3轨道夹角差别引起的张力Newman投影式所有C-H键均为重叠式构象，有扭转张力平面型环丁烷的构象若为平面型分子稳定构象角张力扭转张力角张力稍增加,扭转张力明显减小90o重叠式构象扭曲式构象88o环戊烷的构象“信封”状分子C4-C5为全重叠式构象C1-C2,C2-C3为交叉式大环原子在不同的平面内，键角接近正常的键角，为无张力环。

环三十烷环己烷的结构及构象如果环己烷的6个碳原子在同一平面上:

将有角张力

将有扭转张力偏离109.5oC-H重叠环己烷不是平面型分子环己烷碳架是折叠的椅式构象(chairform)船式构象(boatform)C2,C3,C5,C6共平面两者互为构象异构体

椅式构象H~H之间距离均大于H的VanderWaal’s半径之和（2.40Å）2.50Å2.49Å2.49Å交叉式环己烷椅式构象的画法相间的两根键相互平行（画Z

字形）六个碳原子交替分布在两个平面上每个碳均有一根C-H键在垂直方向，上平面的向上画，下平面的向下画其它C-H键分别向左（左边的三个）或向右（右边的三个），且上下交替两种类型C-H键a键(axialbond)竖键,直键,直立键e键(equatorialbond)横键,平键,平伏键a键和e键的相互转换翻转后,原来的a键转变为e键,而e键转变为a键

环己烷的其它构象式半椅式(halfchairform)扭船式(twistboatform)椅式船式椅式各种环己烷构象的势能图

船式构象2.27Å2.27Å1.84Å有几组H~H之间距离均小于H的VanderWaal’s半径之和（2.40Å）重叠式（有扭转张力）旗杆键

半椅式构象5个碳在同一平面上有角张力（C－C键角接近120o）平面碳上的C-H键为重叠式构象（有较大的扭转张力）

扭船式构象>1.84Å扭曲式构象椅式构象中C-H键的顺反关系相邻碳上的a键和e键为顺式两个相邻的a键（或e键）为反式单取代环己烷的构象分析甲基环己烷的构象CH3与C3为对位交叉优势构象，室温时占95%CH3与C3为邻位交叉1，3-竖键作用叔丁基环己烷的构象1.3-竖键作用非常大优势构象室温：100％

cis-1,2-二甲基环己烷二取代环己烷的构象分析

trans-1,2-二甲基环己烷1,2-cis能量相等1,2-trans优势构象e,a-a,e-a,a-e,e-有1.3-竖键作用

cis-1,3-二甲基环己烷

trans-1,3-二甲基环己烷1,3-cis1,3-transe,a-a,e-a,a-e,e-能量相等优势构象有较大的1.3-竖键作用

cis-1,4-二甲基环己烷

trans-1,4-二甲基环己烷能量相等优势构象e,a-a,e-a,a-e,e-1,4-cis1,4-trans有1.3-竖键作用

不同基团二取代环己烷大基团总是占据e键1,2-cis优势构象1,3-竖键作用较大

cis-1,4-二叔丁基环己烷的构象有较大的1,3-竖键作用扭船型构象顺或反十氢萘的构象较稳定萘环命名体系桥环系统命名体系transcis反式十氢萘的构象全为交叉式构象顺式十氢萘的构象1.3-竖键作