4环烃-脂环烃

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有机化学第四章环烃

环烷烃、环烯烃、环炔烃 2. 按碳环个数分小环化合物 C3～C4 普通环化合物 C5～C7 中环化合物 C8～C11 大环化合物 ≥C12
第四章环烃
03:12
Ⅰ. 脂环烃
5
H2 C H2C CH2
环丙烷环丙烷
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 or
(
)
H2C C H2
H2 C
CH2 CH2
第四章环烃
03:12
Ⅰ. 脂环烃
26
二．化学性质 “大环似烷，小环似烯”，小环指3、4碳的环。角张力使其不稳定，易被打开。没达到轴向重叠，电子被束缚的程度小。
1、催化氢化：Pt、Pd或Ni的催化下，环丙烷和环丁烷开环加成
+ +
H2
Ni 800C Ni 2000C
CH3 CH2 CH3
H2
CH3 CH2 CH2 CH3
(5)
IUPAC规则中规定：甲苯、邻二甲苯、异丙苯、苯
乙烯等少数芳烃也作为母体命名。例：对叔丁基甲苯，就不叫做1-甲基-4叔丁基苯
第四章环烃
03:12
Ⅱ. 芳香烃
38
（6）当两个取代基相同时，则作为苯的衍生物来命名
CH CH2
1,4-二乙烯基苯 CH CH2
2、多环芳香烃
（1）联苯类：苯环间以一个单键相连的，例如：
第四章环烃
03:12
Ⅰ. 脂环烃
24
不讨论构象，只考虑构型时，可将其简写为：
H
H
H
CH3
CH3
CH3
CH3
H
课堂练习：画出顺式1，3-二甲基环已环的椅式构象图
第四章环烃
03:12

有机化学课件-脂环烃

H3C CH3
H3C CH3
环烷烃的立体异构：顺反异构
表示方法1.
➢ 顺反异构用 “顺”或“反” 注明基团相对位置。
➢英文用“cis” 和“trans”表示。
面镜
顺-1，2-二甲基环丙烷
表示方法2.
CH3
CH3
反-1，2-二甲基环丙烷
CH3
H
H
H
顺-1，4-二甲基环己烷
H
CH3
反-1，4-二甲基环己烷
2) 多取代环己烷：
CH3
H3C
H3C H3C
顺-1，2-二甲基环己烷
反-1，2-二甲基环己烷
H
CH 3
a键(直立键)
H
(H3C)3C
e键(平伏键) 体积大的取代基放在e键上的椅式构象最稳定
思考题
1. 指出下列构象异构体中哪一个是优势构象。
CH3
C(CH3)3
(CH3)3C
CH3
2. 写出顺-2-甲基环己醇的优势构象。
HNO3 HOOC
COOH
§2.2 环烯烃和环二烯烃
(1) 加成反应 (2) 氧化反应
+ Br2 CCl4 CH3 + HI
H Br Br H
环正离子中间体，反式加成。
CH3 碳正离子中间体，
I
马氏规则。
KMnO4 CH3 CHCH2COOH CH2CH2COOH
O3 Zn, H2O CH2CH2CHO CH2CH2CHO
2.27Å
§5.4 环烷烃的结构
4. 环己烷的结构及构象
椅式构象
H
H
3
H
H
21Biblioteka H H456H H

有机化学—脂环烃

❖ 故三元环的结构特殊。
❖ 现代物理方法测定，环丙烷分子中：角 C-C-C = 105.5°; H-C-H =114°。
H
键
❖ 所以环丙烷分子中碳原子之间的sp3杂化轨道是以弯曲键（香蕉键）相互交盖的。
❖ 由图可见，环丙烷分子中存在着较大的张力（角张力和扭转张力），是一个有张力环，所
H
以易开环，所以易开环，发生加成反应
根据碳环数目
分类
是否含有重键
成环碳原子数目
1、按脂环烃中含碳环数目分类
脂环烃
单环脂环烃：小环（3-4）；普通环（5-7）；中环（8-12）和大环（>12），其中五环、六环最常见。
二环脂肪烃（螺环，桥环）
多环脂环烃
单环
螺环
桥环
多环
❖二环脂肪烃之螺环烃
共用一个碳原子的双环为螺环烃螺原子：共用的碳按碳原子总数称螺某烷
1-甲基-3-异丙基环己烷
111-甲--1甲甲环-基环甲环基基己环-基己己3--33烷-己烷-烷异-3异异烷-丙异丙丙基丙基基基
二、环的张力及环己烷的构象
1、环的张力
❖ 环丙烷的结构
❖ 理论上：
❖ 饱和烃，C为sp3杂化,键角为109.5°
自相
H
❖ 三碳环，成环碳原子应共平面，内角为60° 矛盾
脂环烃是指碳干为环状而性质和开链烃相似的烃类。脂环烃及其衍生物广泛存在于自然界，尤其是在
石油和植物中。由植物第的花四、章叶、茎脂、根环、烃果皮等提
取出来的香精油（挥发油），都含有大量的不饱和脂环烃及其含氧的脂环化合物。它们大多具有生理活性。
第一节脂环烃的分类
定义：链状烷烃碳链的首尾两个碳原子以单链相连，形成具有环状结构的烷烃成为环烷烃。

有机化学-第四章环烃

环戊烷分子中，碳碳键的夹角为108°，接近sp3杂化轨道间夹角，角张力很小，是比较稳定的环。
环己烷分子中6个碳原子不在同一平面上，碳原子之间的键角为109°28′，分子中没有张力。
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
三、环己烷的构象
1 椅式构象和船式构象
六个碳原子均为sp3杂化，在保持键角109°28′不变的情况
H2SO4
NO2 NO2
甲苯硝化比苯容易，主要产物为邻位和对位取代产物。
CH3
HNO3 , H2SO4 30℃
CH3 NO2 +
CH3
NO2
(3) 磺化反应苯与浓硫酸加热，或与发烟硫酸在室温下作用，生成苯磺酸。苯磺酸也是强酸，酸性与硫酸接近。
浓 H2SO4 , 80℃ or H2SO4(SO3) , 室温
2 直立键和平伏键
椅式构象中的碳氢键可以分为两类，6个碳氢键与分
子的对称轴平行，叫做直立键或a键。
另外6个碳氢键指向环外，与直立键成109°28′的角，平伏着向环外伸展，叫做平伏键或e键。
一个椅式构象的环己烷，可以通过碳碳单键的旋转变成另一种椅式构象，叫做转环作用。
X
X
当环己烷上的氢原子被其它基团取代后，由于其它基团都比氢原子大，所以取代基以e键和环相连占优势。
环己烷以上的环烷烃则很难发生加氢反应。
2 与溴的作用
环丙烷在室温下可以和溴进行亲电加成反应，生成开
链化合物。环丁烷要在加热条件下才能和溴加成。
+ Br2
BrCH2CH2CH2Br
1,3-二溴丙烷
+ Br2
Δ
BrCH2CH2CH2CH2Br

大学脂环烃知识点总结

大学脂环烃知识点总结一、定义及分类脂环烃是一类含有脂肪环结构的有机化合物，由单个或多个脂肪环组成。

根据不同的环结构和碳原子数，脂环烃可以分为多种类型，主要包括脂环烷、脂环烯和脂环炔。

其中，脂环烷是由单个脂肪环构成，脂环烯是由含有双键的脂肪环构成，而脂环炔则是由含有三键的脂肪环构成。

二、物理性质1. 融点和沸点脂环烃的融点和沸点与其分子结构有关，一般来说，脂环烷的融点和沸点随着碳原子数的增加而增加，脂环烯和脂环炔也呈现类似的规律。

2. 溶解性脂环烃在非极性溶剂中溶解度较高，而在极性溶剂中溶解度较低。

这是由于脂环烃的分子结构决定了其相互作用力较弱，因此更容易溶解于非极性溶剂中。

3. 导电性由于脂环烷、脂环烯和脂环炔都是碳氢化合物，因此它们都属于非电解质，不具有导电性。

三、化学性质1. 氧化反应脂环烃在空气中容易发生氧化反应，生成相应的醇、醛和酮等氧化产物。

氧化反应通常需要加热或催化剂的作用。

2. 加成反应脂环烃中含有双键或三键的化合物，因此容易发生加成反应，与氢气或溴水等发生加成反应，生成相应的饱和脂环烃。

3. 烷基化反应脂环烃可以与卤代烷反应，发生烷基化反应，其中烷基基团取代了脂环烃中的氢原子，生成相应的烃类产物。

4. 消除反应脂环烃中含有双键或三键的成分，容易发生消除反应，生成相应的不饱和脂环烃。

四、应用1. 燃料脂环烷是一种重要的化石燃料，可以用于燃料油的生产，也可以作为航空燃料和柴油的添加剂。

2. 化工原料脂环烷、脂环烯和脂环炔都是重要的化工原料，可以用于合成各种有机化合物，如橡胶、塑料、润滑油等。

3. 医药脂环烃及其衍生物在医药领域中也有广泛的应用，可以用于合成各种药物，如抗生素、维生素和激素类药物等。

五、环境影响脂环烷、脂环烯和脂环炔都属于碳氢化合物，其燃烧产生的气体对大气环境产生负面影响，会导致空气污染和温室效应。

此外，脂环烃的化学废水和废气对环境造成的污染也需要引起重视。

六、安全性脂环烷、脂环烯和脂环炔都属于可燃物，具有一定的火灾和爆炸危险性，应当储存和使用时注意防火防爆措施。

脂环烃的定义

脂环烃的定义
基本解释：
具有脂肪族性质的环烃。

可分饱和的环烷烃和不饱和的环烯烃两类。

前者如环丙烷，后者如蒎烯等。

脂环烃的结构式常用多边形表示，多边形的每个顶点代表一个碳原子和扣除取代基后使碳原子保持4价所需的氢原子。

脂环烃也可含有两个以上的碳环，它们可用多种方式连接：分子中两个环可以共用一个碳原子，这种体系称为螺环；环上两个碳原子之间可以用碳桥连接，形成双环或多环体系，称为桥环；几个环也可以互相连接形成笼状结构。

单环烃的命名是用环字表示环烃，用丙、丁、戊等表示环内碳原子的数目，用烷、烯、炔等表示环内只有单键或有双键、叁键，取代基的表示方法与链烃相同。

双环烃是根据环内碳原子的总数称为双环〔〕某烷（或烯），在方括号内用阿拉伯数字表示联结桥头碳原子的每个碳桥上碳原子的数目，先写大环的碳原子数。

如两个桥头碳原子直接相连，则桥上碳原子数为0。

阿拉伯数字之间用圆点分开。

螺环的命名与双环化合物相似，根据环上碳原子的总数称为螺〔〕某烷（或烯），在方括号内用阿拉伯数字表示除共用碳原子外，两个环上碳原子的数目，先写小环的碳原子数。

更复杂的化合物常用习惯命名法。

在室温和常压下，环丙烷和环丁烷为气体，环戊烷至环十一烷为液体，环十二烷以上为固体。

环烷的熔点、沸点和相对密度都比含同数碳原子的直链烷高。

环戊烷、环己烷及其烷基取代物存在于某些石油中。

环己烷是重要的化工原料。

有机化学课件--第四章脂环烃

有机化学课件--第四章脂环烃
欢迎来到有机化学的世界。今天我们将探索脂环烃这一组合物，了解其定义、特点、结构、化学反应以及在实际生活中的应用。
什么是脂环烃？
定义
脂环烃是一类具有环状结构且含有脂肪基团的有机化合物。
特点
脂环烃的骨架为碳环，不含杂原子，烷基称为脂基，环状结构导致化学性质独特。
类脂环烃的结构与示例
3
卤代烷环化
通过卤代烷的环化反应得到，如环丙烷环化为环丙基甲苯。
脂环烃的化学性质与反应
• 烷基脂环烃在氧化条件下易发生环内氧化作用，生成含有羟基或羰基的环状化合物。 • 类脂环烃可通过环内位阻、立体特异性、芳香性质等发生不同的化学反应。 • 环硅烷和环硅氧烷等特殊的脂环烃具有独特的缩合反应、断裂反应和环硅氧烷积分反应。
被广泛应用
脂环烃在工业、医药、生物学等领域有着不可替代的作用，是当今社会发展的重要支撑。
环保意义重大
研究和发展低排放、环保型新材料和新工艺，是未来脂环烃的发展方向。
与人工智能技术结合
结合人工智能技术，不断探索新型催化剂、反应机制。
பைடு நூலகம்
脂环烃在生活中的应用
食品加工
如脂环烷代表食品添加剂：植物脂环酸、硬脂环酸等，用于增加食品的稠度、保持柔软度。
化学品制造
如环己烷广泛用于工业合成甲基环己烷，也用于人工味料制造。
医药领域
如肝素和阿司匹林等药物的成分中含有脂环烷结构。
生物学研究
如脂环烷、类固醇在生物学研究中有一定的作用。
脂环烃的重要性及未来发展
萜类化合物
包括环烷类萜、环烯类萜、环戊基萜等，常见于天然植物与动物中。
类固醇
具有四环骨架中的三个6元环和一个5元环，包括胆固醇、睾酮、雌激素等。

四章节脂环烃

于碴抚因须匙锯袜旦抹裤雨恍抖谭浩瓮蠕驰斡董韶涤褐凭荣驼敛突免咱蹲四章节脂环烃四章节脂环烃
§5.3 环烷烃的结构和稳定性
尼絮常且烬怨不淑棺饲冗蚀鄙诅郸仍抓彩堂靡酞烘杀此社晾甄竹百肄膘亢四章节脂环烃四章节脂环烃
§5.3 环烷烃的结构和稳定性
5．十氢化萘的结构
双环[4.4.0]癸烷的异构体：
仇鹰属贬温谅夏兼寡蚌直只柑舷熬渣串幸烃见怪送氯蝇薪谆倡橱屹汛从仕四章节脂环烃四章节脂环烃
顺反异构（5和6，5和7）因成环碳原子单键不能自由旋转而引起的。
旋光异构（6和7）
侠昨址培湛袭坤淀思亮臭做扎题弘闰矽昨弟嘎甩鳖画位凌选杆酋劲啊蓬拉四章节脂环烃四章节脂环烃
§5.1 脂环烃的分类与命名（3）
2）环烯、环炔以碳环为母体，指定不饱和键以最小位次，给取代基以尽可能小的编号，称环某稀（炔）。
§5.3 环烷烃的结构和稳定性
一、燃烧热与环的稳定性
环烷烃
△Hc/kJ·mol-1
△ Hc/n /kJ·mol-1
张力能/kJ·mol-1
环丙烷环丁烷环戊烷环己烷环庚烷环辛烷环十五烷烷烃
2091.3 2744.1 3320.1 3951.7 4636.7 5310.3 9884.7 －
第5章脂环烃作业
作业： 1(3,4,6,7); 2(4,5,6,7); 5(2,3); 6; 7; 9.
绿管齐案弗势孟徐七算假印濒尸丢毅苑剥饭脾荤长菱聊悉缮饮雕贫轻吊超四章节脂环烃四章节脂环烃
§5.2 脂环烃的性质（2）
2 、氧化反应常温下，环丙烷等各环烷烃都不与KMnO4、O3等氧化剂起作用，但加热或催化氧化，可得各种氧化产物。如：
HNO3
CH2CH2COOH

有机化学第四章脂环烃

Br
Br
溴褪色可用于鉴别环烷烃
不起加成，而是取代反应
（3）加HX, H2SO4
HBr H2SO4
CH3 CH3
CH3 CH3 C CH CH3 Br CH3 CH3 C CH CH3 OSO3H
H2O
CH3 CH3
CH3 C CH CH3 OH
加成时符合马氏规则，氢原子加在含氢较多的碳原子上。
对称轴
H
H
H
H
H H
H
H H
H H
H
环己烷的直立键和平伏键
直立键平伏键
（2）一元取代环己烷的构象一元取代环己烷中，取代基可占据a键，也可占据e键，但占据e键的构象更稳定。
例如：
H
CH3
H
H
室温
7%
H CH3
H H
93% 内能比a型少 75.3KJ/mol
（2）二元取代环己烷的构象二元取代环己烷，是以取代较多e键的构象为最稳定。
2.举例 1,2-二甲基环戊烷
1-甲基-4-乙基环己烷
1-甲基-4-异丙基环己烷
顺-1,2-二甲基环丙烷
反-1,2-二甲基环丙烷 3-甲基-3-环丙基戊烷
（4）环上取代基复杂时，可环做取代基，链为主体。
（二）环烯烃或环炔烃
母体为“环某烯”或“环某炔”，编号从不饱和碳原子开始
环戊烯
3,4-二甲基环己烯
1
4
2
3
6
5
椅式构象
船式构象
2.物理方法测出（1）船式环己烷比椅式能量高26.7kJ/mol，在常温下环己烷几乎完全以较稳定的椅式构象存在。（2）椅式构象稳定的原因是相邻碳原子的键都处于交叉式。（3）船式构象不稳定的原因是在船式中碳原子的键（2，3和5，6）处于全重叠式的位置，斥力较大，Van de waals张力较大。

《化学课件脂环烃》课件

《化学课件脂环烃》PPT 课件
通过本课件，我们将深入了解脂环烃的定义、分类、结构、化学反应、应用和环境污染等方面，探索脂环烃的重要性、挑战和未来发展。
引言
脂环烃是一类具有环状结构的有机化合物，广泛存在于自然界和工业上。我们将介绍脂环烃的定义以及它们的分类。
环状烃
脂环烷
脂环烷是一类仅含有单键的环状脂烃，具有稳定性高、反应性低的特点。
氧化反应
脂环烃可以发生氧化反应，与氧气反应生成相应的氧化产物。
氟化反应
脂环烃可以发生氟化反应，将氟原子取代脂环烃分子中的氢原子。
脂环烃的应用
燃料医药农药
脂环烃可用作燃料，具有高热值和较低的环境污染排放。
脂环烃在药物研究和制造中有广泛的应用，如抗生素和抗癌药物。
脂环烃可用作农药，对害虫具有一定的杀灭和驱除作用。
脂环烃的环境污染
1 标志物
脂环烃可以作为环境中化学物质污染的标志物，用于监测和评估环境质量。
2 污染源
脂环烃的主要污染源包括化学工业、交通运输和燃煤等。
3 环境影响
脂环烃的存在会导致大气和水体污染，对生物和生态系统造成损害。
结论
脂环烃的重要性
脂环烃在能源、医药和农业等方面具有重要的应用是由除了碳原子外，还含有其他原子（如氮、氧、硫等）的环状化合物。
脂环烃的结构
气相色谱法
气相色谱法可以用来分离和鉴定不同类型的脂环烃。
液相色谱法
液相色谱法可以用来分离和鉴定不同类型的脂环烃。
质谱法
质谱法可以用来确定脂环烃的分子量和结构。
脂环烃的化学反应
氢化反应
脂环烃可以发生氢化反应，将氢气加入到分子中，产生相应的饱和脂环烃。

烃的总结归纳

烃的总结归纳烃是一类含有碳和氢元素的有机化合物，是构成化石燃料、石油和天然气的基础。

通过对烃的结构和性质的研究，可以更好地了解烃的分类、性质和应用。

本文将对烃进行总结归纳，以帮助读者加深对烃的认识。

一、烃的分类根据碳原子的排列方式，烃可以分为两个大类：脂肪烃和环烃。

1. 脂肪烃：脂肪烃是由碳原子形成直链结构的烃类化合物。

根据碳原子间的化学键类型，脂肪烃可细分为烷烃、烯烃和炔烃。

- 烷烃：烷烃是由仅含有碳碳单键的烃类化合物。

典型的烷烃有甲烷、乙烷、丙烷等。

- 烯烃：烯烃是含有碳碳双键的烃类化合物，分子式一般为CnH2n。

比较常见的烯烃有乙烯、丙烯等。

- 炔烃：炔烃是含有碳碳三键的烃类化合物，分子式一般为CnH2n-2。

乙炔是一种常见的炔烃。

2. 环烃：环烃是由碳原子形成环状结构的烃类化合物。

根据环中碳原子数量的不同，环烃可以细分为脂环烃和芳香烃。

- 脂环烃：脂环烃是碳原子构成的环中只有一个芳香键。

六元环的环烷烃称为脂环烷烃，如环己烷、环庚烷等。

- 芳香烃：芳香烃是由若干个苯环组成的化合物。

典型的芳香烃是苯，其他芳香烃还包括萘、苊等。

二、烃的性质烃具有以下几个重要的性质：1. 燃烧性：烃是一种非常好的燃料，其燃烧产物主要为水和二氧化碳。

燃烧时，烃会释放出大量的能量。

2. 不溶性：烃是一类非极性化合物，不溶于水。

这是因为水是一种极性溶剂，而烃的分子中只含有碳和氢元素，没有极性基团。

3. 沸点和熔点：烃的沸点和熔点与其分子结构有关。

一般来说，分子量较大的烃有较高的沸点和熔点，分子量较小的烃则相对较低。

4. 反应活性：烃在适当的条件下可以进行多种反应，如加成反应、取代反应和脱氢反应等。

这些反应可以用于制取其他化合物或改变烃分子结构。

三、烃的应用由于烃的丰富来源和多样性质，它在工业和生活中有广泛的应用。

1. 燃料：烃是主要的化石燃料之一，包括石油、天然气和煤炭等。

燃烧烃类物质可以提供能量，用于发电、航空、汽车等领域。

基础有机化学脂环烃

03 脂环烃的合成与反应
脂环烃的合成
01
02
03
04
通过烯烃的自身加成反应合成脂环烃。
通过烷基取代反应合成脂环烃。
通过氧化偶联反应合成脂环烃。
通过金属催化剂的加成反应合成脂环烃。
脂环烃的反应
脂环烃的加成反应
脂环烃可以与氢气、卤素等发生加成反应，生成饱和的或带
有取代基的脂环烃。
脂环烃的取代反应
材料科学研究
脂环烃在材料科学领域中用于研究新型材料和超分子结构，如环烯烃共轭材料、环糊精等。
日常生活应用
化妆品
脂环烃中的某些化合物是化妆品中的成分，如环己烷、甲基环己烯等，用于生产香水、面霜等化妆品。
食品添加剂
脂环烃中的某些化合物可用作食品添加剂，如抗氧化剂、防腐剂等。
农业化学品
脂环烃中的某些化合物可用于生产农药和除草剂，如环己醇、环己酮等。
脂环烃可以在环上或侧链上发生取代反应，生成带有取代基的脂环烃。
脂环烃的氧化反应
脂环烃可以被氧化成酮、醛等化合物，生成带有羰基的化合物。
脂环烃的还原反应
脂环烃可以被还原成醇、胺等化合物，生成带有羟基或氨基
的化合物。04 脂环烃源自应用工业应用0102
03
化学合成原料
脂环烃是一类重要的有机合成原料，可用于生产多种化学品和聚合物，如塑料、橡胶、纤维等。
螺环脂环烃
这类脂环烃具有一个或多个螺环结构相连，例如螺[5,5]十一烷、螺[6,6]十八烷等。
脂环烃的命名
习惯命名法
根据脂环烃的结构特点，采用“环”字表示环状结构，并在前面加上适当的取代基名称来命名。例如，环己烯、环戊二烯等。
系统命名法

脂环烃

化学反应活性：三元环＞四元环＞五元环
角张力学说对于中环和大环化合物性质的解释与实验事实不符角张力学说的假设——成环碳原子共面，排列成正多边形并不成立
HH CH 2 HH
3．环己烷的构象：C—C键角为109.5°，无角张力，但六个碳原子不共面
椅式构象比船式构象更稳定，室温下几乎全是椅式构象
椅式构象Βιβλιοθήκη CCl4BrCH2CH2CH 2Br
（3）加HX（环丙烷及其烷基衍生物） H2 O CH3CH 2CH 2Br + HBr HBr + HBr
Br
环丙烷及其烷基衍生物与HX加成时，遵循马式规则，环的破裂发生在取代最多的环碳原子与取代最少的环碳原子之间 Br Br HBr
+ + HBr HBr
Br
+ Cl +2 Cl 2 （或紫外光）
(2) 氧化反应：KMnO4/H+，O3不能氧化 3．加成反应：小环（C3，C4）开环（1）催化加氢
+ H2 Ni, CH3CH2CH3
高温 h h
Cl Cl
+
H2
Ni
+ H2
Ni
C6及以上环烷烃一般不发生加氢反应（2）加X2（环丙烷及其烷基衍生物）
+ Br2
3 4
2 5
1 6
8 7
1 7 6
5 8 4
2 3
二环[4.2.0]辛烷
5,6-二甲基二环[2.2.2]辛-2-烯
② 螺环烃环的编号从小环上与螺原子相邻的碳原子开始，沿小环到大环
5 8 7 9 4 1 3 6 2 1 4 8 3 2
6
5
7
螺[3.5]壬烷

第四章环烃

CH3 CH3
⑵多取代环已烷：e—取代基最多的构象；大取代基在e键上的构象。例如
CH 3 H 3C
＜
ae型（顺式）
CH(CH 3)2 CH 3
H 3C CH 3
ee型（反式），稳定构象
CH 3
＜
CH(CH 3)2
五、脂环烃的性质（一）物理性质 m.p、b.p、ρ较同C脂肪烃高（对称性、刚性所致）。（二）化学性质 1、取代反应——游离基取代（类似于烷烃）
a e
椅式构象
船式构象
2、椅式构象中的a键（直立键）和e键（平伏键）在环己烷的椅式构象中，每个C上各有一个a键和 e键，相邻两个C上的a键（或e键）一个向上，另一个向下；而相隔一个C的两个C上的a键（或e键）的方向一致（顺式）；处于对位的两个C上的a键（或e键）的方向相反（反式）。 3、环已烷衍生物的优势构象 ⑴一取代环已烷：e—取代环已烷为优势构象。例如
三、化学性质芳烃由于具有芳香性，芳环具有特殊的稳定性，发生化学反应时主要表现在芳环上氢原子的取代反应。 1、取代反应 Fe粉 H Br ⑴卤代＋ Br2 ＋ HBr
or: FeCl3
强烈条件下成二卤代（邻、对位）物：
Br Br ＋ Br2 FeCl3 Br ＋ Br Br
A.卤代活性：
F＞Cl＞Br＞I；烷基苯＞苯
CH3 C Cl CH2CH2CH3
3、不饱和键的反应—加成、氧化（环烯烃、环炔烃具有一般不饱和键的通性）
+ HBr Br
HNO3 加热
COOH COOH CHO CHO
①
O3
② Zn/H2O
Ⅱ.芳香烃
【前言】一、芳香烃的定义芳香族化合物 —— 从植物中提取出来的树脂或香精油等具有芳香气味的物质。芳香烃 —— 芳香族碳氢化合物的简称。大多含有苯环（也有不含苯环），为苯的同系物（通式为 CnH2n-6）、稠合物和衍生物。芳香性 —— 指芳香烃所具有的，在反应中保持碳环结构不变的特殊的稳定性（不同于脂环烃，尽管其结构高度不饱和，但其碳环结构在化学反应中不被破坏而开环）。

有机化学第五章脂环烃

4 3 2 1
或
5
1-甲基-3-乙基环戊烷甲基-
CH2 CH2 CH2 CH-CH3 CH2 CH CH(CH3)2 或
4 5
6 1 2 3
1-甲基-3-异丙基环己烷甲基③ 若环烃中有双键时，编号应从双键开始，且使编号的数若环烃中有双键时，编号应从双键开始，值最小。值最小。
1 6 5 4 2
结论：结论： ● e键取代基最多的构象稳定 ● 大取代基(体积)在e键的构象稳定大取代基(体积)
§5-5 脂环烃的制备
一、芳烃化合物还原法
Ni 180～ 180～250℃
+ 3 H2
+ H2
催化剂
H2 催化剂四氢化萘十氢化萘
二、分子内偶联法
1.武慈合成法——主要适合于制备三主要适合于制备三、 1.武慈合成法——主要适合于制备三、四元环
1,31,3-环己二烯
3
若环中有双键也有支链时，编号从双键起， ④ 若环中有双键也有支链时，编号从双键起，且要使支链编号尽可能最小。编号尽可能最小。
1 5 2
3-甲基环戊烯 CH3
4 3
1 6 5 4 2
1,61,6-二甲基环己烯
3
2. 螺环烃的命名
螺环烃编号方法----- 从邻接于螺原子的一个碳原子开始， ① 螺环烃编号方法----- 从邻接于螺原子的一个碳原子开始，由小环到大环。由小环到大环。螺环烃命名方法---------用做词头， ② 螺环烃命名方法-----用螺做词头，然后在方括号中写出每个环的碳原子数（不包括螺碳）个环的碳原子数（不包括螺碳）从小 7 8 1 2 10 1 9 环到大环。环到大环。 CH2 CH2 CH2 2 C CH2 8 4 5 CH2 CH CH2 5 6 3 3 7 6 4 CH3 5-甲基螺[3 .4] 辛烷甲基螺甲基螺[4.5]癸-1,6-二烯 [4.5]癸 1,6-

第四章脂环烃

对结构复杂或支链上有官能团的化合物,也可把支链作为母体,苯环当作取代基命名.
CH3 CH3-CH2-CH-CH-CH3
2-甲基-3-苯基戊烷
CH=CH2
C=CH
CH 3-C=CHCH3
苯乙烯 (乙烯基苯)
苯乙炔
2-苯基-2-丁烯
CH3CHCH2CHCH3 CH3
CH2CH=CH2
2-甲基-4-苯基戊烷
CH3 CMe3 的稳定构象是 CH3 CMe3
1.3

环烷烃的化学性质
三、四元环由于存在张力，许多性质如同烯烃，化学性质活泼，乙烯容易加 H2、X2、HX，双键打开，所以三、四元环也容易同这些试剂加成开环形成开链化合物，五六员环没有张力，因此不容易开环发生加成反应。
1、催化加氢
易
H2 , Ni
第四章环烃
环烃是指分子中的碳架形成环状的碳氢化合物。根据结构和性质我们把环烃分成脂环烃和芳香烃两大类。 1. 2.

脂环烃芳香烃
4.1

脂环烃
性质和脂肪烃即开链烃相似的环烃叫脂环烃。脂环烃又可以根据碳环中是否含有重键（双、三键）分为环烷烃、环烯烃和环炔烃等：
1.1 异构现象和命名 1.2 环烷烃的结构 1.3 环烷烃的化学性质
NO2
慢
E G
G决定： ①E的位置（G 的邻、对或间位） ②芳环氢的活性（即速度）
G-定位基 ①邻位、对位定位基致活基团： -N(CH3)
-NH2 -OH 强 -NHCR ; O -OR 中强 ; -R 弱
特点：直接和苯环相连的原子以单键和其它原子相连
致钝基团：间位定位基致钝基团
-Cl , -Br
COOH

脂环烃的性质及应用

脂环烃的性质及应用脂环烃是由碳和氢构成的有机化合物，其分子结构中含有若干个环状结构。

根据环数，脂环烃可以分为单环脂环烃和多环脂环烃。

常见的脂环烃包括苯、萘、蒽等。

脂环烃具有一系列特殊的性质和广泛的应用。

首先，脂环烃具有良好的稳定性和惰性。

由于脂环烃分子中含有大量的碳碳键和碳氢键，这些键的能量较高，很难被常见条件下的化学反应破坏。

这使得脂环烃在常温常压条件下，不易分解、不易燃烧，具有良好的稳定性。

这也是脂环烃在许多工业应用中不可或缺的重要原因之一。

其次，脂环烃具有较低的极性。

脂环烃分子中的键主要由碳和氢构成，这些元素的电负性相近，使得脂环烃具有低极性特点。

这种特性使得脂环烃在非极性溶剂中具有良好的溶解性，但在极性溶剂中溶解度较低。

脂环烃的低极性性质也使得它在一些特殊的应用领域中具有独特的优势，比如用作非极性溶剂、润滑剂等。

第三，脂环烃具有高度的疏水性。

由于脂环烃分子中含有大量的碳氢键，其分子中的碳和氢元素与水分子之间的相互作用较弱。

这使得脂环烃在水中的溶解度很低，甚至有些脂环烃可以形成油滴，浮在水上。

脂环烃的高度疏水性对于润滑剂、防水材料等领域具有重要的应用价值。

脂环烃具有广泛的应用领域。

首先，脂环烃广泛用作溶剂。

由于脂环烃具有低极性、高度疏水的特性，使得它在各种非极性物质的溶解中起到重要的作用。

比如，苯广泛用作有机合成反应的溶剂；萘、蒽等脂环烃也被用作工业上的溶剂，如用于生产塑料、橡胶和颜料等。

其次，脂环烃作为润滑剂具有重要的应用价值。

脂环烃由于具有良好的稳定性、高度的疏水性和低极性，使得其在润滑剂领域中发挥重要作用。

脂环烃润滑剂可以降低机械设备的摩擦和磨损，延长机械设备的使用寿命。

比如，萘润滑剂被广泛应用于高温高压环境下的机械设备，如航空发动机。

此外，脂环烃还被应用于石油工业中。

脂环烃是许多石油产品的重要组成部分，比如汽油中常含有苯、甲苯等脂环烃。

脂环烃在石油加工过程中起到溶解、分离和催化反应的作用。

4第四章环烃

CH3与C3为邻位交叉 CH3与C3为邻位交叉
27
若环上连有不同的取代基，若环上连有不同的取代基，一般是体积大的取代基优先处于e键代基优先处于键。
C(CH3)3 CH3
H3C C(CH3)3
顺-1-甲基叔丁基环己烷甲基-4-叔丁基环己烷甲基
甲基-4-异丙基环己烷反-1-甲基异丙基环己烷甲基
名称环丙烷环丁烷环戊烷环己烷环庚烷成环碳数 3 4 5 6 7 分子燃烧热 /KJ·mol-1 · 2091 2744 3320 3951 4637 －CH2－的平均燃烧热 /KJ·mol-1 · 697 686 664 659 662 名称环辛烷环壬烷环癸烷环十五烷开链烷烃成环碳数 8 9 10 15 －CH2－的分子燃烧热平均燃烧热 /KJ·mol-1 · /KJ·mol-1 · 5310 664 5981 665 6636 664 9885 660 659
萘 naphthalene
莰烷 camphane camphane
2-莰酮（樟脑）樟脑） camphor camphor
11
3、环烷烃的结构、环烷烃的结构
1 ) 环的大小与环的稳定性
燃烧热:指化合物完全燃烧生成二氧化碳和燃烧热指1mol化合物完全燃烧生成二氧化碳和水所放出的能量，其大小反映了分子能量的高低。水所放出的能量，其大小反映了分子能量的高低。
31
2）加卤素）
+ Br2
CCl4
偏离109.5 偏离109.5o
C-H 重叠
环己烷不是平面型分子
15
环己烷碳架是折叠的，环己烷碳架是折叠的，C－C－C键角为109.5°，键角为109.5° 109.5 是无张力环。是无张力环。