环烷烃和芳香烃

+
Ni H 2 120℃
C H3C H2C H2C H3
+ H2 Ni/300℃ CH3—CH2—CH2—CH2— CH3
催化加氢易到难：环丙烷>环丁烷>环戊烷。
(2) 加卤素或卤化氢 HBr
BrCH2CH2CH3
HBr
CH3
CH3CHCH2CH3 Br
H3C H3C
HBr
CH3
H3C C H3C
椅式
99.9%
船式 - 29.7 KJ/mol
0.1%
（2）椅型构象中的两种 C-H 键
a、概念
• 与对称轴平行或垂直于平面的C－H键, 叫直立键(a键)——6个
• 与对称轴或a键成109.5°的C－H键,叫 平伏键 (e键)——6个
a键 (直立键)
e键 (平伏键)
b、6个e键和6个a键的排列规律：
3、构型的标记： 对顺反异构体：用顺-或反-标记
顺-1,4-二甲基环己烷； 反-1,4-二甲基环己烷
三．脂环烃的性质
（一）物理性质(自学) • 环烷烃的熔点和沸点都比相应的烷烃要高一些. • 环烷烃相对密度也比相应的烷烃高,但比水轻.
（二）化学性质
• 脂环烃的化学性质与相应的脂肪烃类似.
• 具有环状结构的特性。
最大重叠
部分重叠
2） 环丁烷、环戊烷、环己烷的结构 C-Cσ键成环： • C不共平面； H一上一下，见图
• 键角——逐步接近109.5°，接近正常的σ键，角张 减小。见图
• C-Cσ键不能自由旋转。 3）环的大小和稳定性的关系（燃烧热或角张力判断）
稳定性：六元环 〉五元环 〉四元环 〉三元环
2、环烯烃、环炔烃的结构
1
6
2
4
1

4
2
③ 椅式与船式
椅式是稳定的构象 ④ a 键和e 键
a a
椅式
99.9%
a e
ee
e e
ea
a
a
船式 - 29.7 KJ/mol
0.1%
（3）取代环己烷的构象
• 一元取代环己烷中，取代基在e键上为较稳 定的优势构象。
• 多个相同取代基的环己烷，取代基在e键上 越多，构象越稳定。
• 多个不同取代基的环己烷，大的取代基在e 键上为稳定构象。
H
5
透 HH H
视
4
3
H
式H
H
6H 1 H
HH
2
H
5 4
3
6 1
2
boat form
H H H4
5
HH
3
H
H H1 H
6
HH
2
H
c、椅式构象是优势构象：
环己烷的椅式构象
H
H
H
H
H
H
1 H
2H
3
H
1
5
H
H
3
H
H
6H5
H 4
H
6
H
4
H
H
2
H
H
H
H
H
透视式 (锯架式)
纽曼式
环己烷的船式构象
H
H
6
H
1.83A
Br
CHCH3 CH3
•环的破裂发生在含H最多和最少的两个碳原子之 间，且符合马氏规律.
小结：
• 重点： • 脂环烃的结构和异构、命名、化学性质 • 难点： • 环己烷及其衍生物的构象
叔丁基在a键
< 0.1%
②二取代环己烷的构象
• 1，2-二取代
二取代 • 1，3-二取代（自己分析）
二取代 • 1，4-二取代（自己分析）
H3C H
CH3 H
(a,e)
H CH3
CH3 H
(a,a)
H H3C
CH3 H
(e,e )
二取代——1-甲基-4-叔丁基环己烷
• 叔丁基位于e 键的构象为优势构象。
H
H 3H
H5
H
H H1
2
HH
2.50A
6
H
H
3
H
4
1H
H
2
5
4
H
2.27A
H
HH
HH
透视式
纽曼式
原因1:
• 椅型的C-H键都是交叉式，故无扭转张力.
• 船型的C-H键有全重叠式，故有扭转张力.
椅式构象是优势构象：原因2
230pm
H
H
5H 6
1
183pm
HH
4
1
56
4
3
2
• 椅式无空间张力
3
2
船式有空间张力
1、环烯烃、环炔烃的性质
• 与烯烃、炔烃相似：加成和氧化 Br Br
+ Br2
C C l4
CH3
H3C
I
+ HI
KMnO4
H3C
O3
Zn, H2 O
只
C H C H2C O O H
有 一
种 C H 2 C H 2 C O O H
CH2CH2CH O
产 物
CH2CH2CH O
2、环烷烃的性质 1）与烷烃相似的性质 • 卤代反应：
①一取代环己烷的构象——e键的构象为稳定构象
H HH
H
5
6
1
43 2
5%
H
-7.5kJ/mol
H
4
56
1
3
2
H
H
H
H H
H
95%
• 原因：无空间张力，无扭转张力。
甲基环己烷椅型构象的翻转
•同一平面 上的比较
叔丁基环己烷的优势构象 • 叔丁基在e键
空间张力
叔丁基在e键
> 99.9% (优势构象)
e
e
a2
a
1
e
e
a
a
106 /s
a
a→e
a
• 原因：单键的部分旋转
HH
d、环己烷的椅式构象的画法
H H
H
H H H
H
H
H
H
a e
……..... ...… ……..... ...…
e a
总结环已烷的构象 ① 椅式构象 透视式 ② 船式构象
透视式
0.250nm
Newman 投影式
0.183nm
Newman 投影式
• 每个C上1个a键1个e键； • 一上一下；交替排列。 • 空间取向：六上六下 • 简单构型式：
H H
H H
H H
H H
H H
H H
a
a
ae
ee
e e
ea
a
a
c、翻环作用：两种椅式构象之间会相互转化
• 特点：
• a键变e键，e键变a键。
a
e e
e a
a a
2
e
e
1e
e
→ aa e
a
e
45.2kJ/mol
为原则。 • 3）名称的表示：同前。
甲基环戊烷
1-甲基-3-乙基环己烷
CH3
3-甲基-1-环己烯
CH3
5-甲基-1,3-环戊二烯
2、环上有复杂取代基 ，则母体选链， 可将环作为取代基。
CH2—CH2—CH2—CH2
1，4-二环丙基丁烷
CH2-CH2 -CH2 -CH-CH2 CH3
2-甲基-1-环丙基-5-环戊基戊烷
（二）立体异构现象
• 顺反异构——条件: 只要在环上有两个碳原子各连有一个取 代基,就有顺反异构。
• 构象异构
1）环戊烷的构象(不讲） • 不是平面结构.因C-H键的重叠,有较大扭转张力. • 优势构象:折叠环的形式--“信封式”构象.
•分子张力不大,因此环戊烷的化学性质比较稳定.
2）环己烷的构象（P63)
2.按环的大小：小环（３～４元环）； 常见环（５～6元环）； 中环（7～１２元环）； 大环（十二碳以上）。
3.按环的数目：单环；双环（桥环，螺环）； 多环。
一、脂环烃的结构和异构
（一）结构 1、环烷烃的结构（单键） • 碳是sp3杂化,但成环（键角不一定一样） 1） 环丙烷的结构
3个C-Cσ键成环： • 环内键角—60°弯曲键，角张力大，不稳定。 • C-Cσ键不能任意旋转。
自由基取代反应历程
• 氧化反应：
光
+ Cl2
光
+ Cl2
+ Br2 热
Cl + HCl
Cl + HCl
Br + HBr
2）小环烷烃的特性 ——加成反应（开环反应） • 对象： 3，4元环
• 位置：环的破裂发生在含H最多和最少的两个碳原 子之间，且符合马氏规律.
(1)加氢
+
H2
Ni 80℃
CH3CH2CH3
通
CH3
常
反
(CH3)3C
式 比
顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷
顺 式
稳
CH3 定
(CH3)3C
反-1-甲基-4-叔丁基环己烷
二、脂环烃的命名 （一）单环脂烃的系统命名 1、环上有简单的取代基 • 1）母体——环，名称是在相应的链烃名称前加
“环”字，环某烷（英文名称加词头cyclo）。 • 2）编号：以不饱和键的位次和取代基的位置最小
单脂环
环
多脂环
——性质似脂肪
芳香烃(aromatic 苯型芳香烃 非苯型芳香
——性质似