第3章脂环烃

Ni
300oC
可以看出，三碳环、四碳环较易开环，不太稳定。
（B）加卤素或卤化氢 三碳环容易与卤素、卤化氢等加成，生成相应的 卤代烃。
室温
+
Br2
CH2CH2CH2 Br Br
CH3CH2CH2 Br
+
HBr
室温
烷基取代的环丙烷加卤化氢时，环的破裂发生在 含氢最多和含氢最少的两个碳原子之间，且卤代氢的 加成符合马氏规则：
信封式
4、环己烷的构象
较稳定的构象是椅式和船式构象
183pm H 250pm H
a H
e e a 4
H
5 6
H
H 1
3
2
平伏键 （e键）
H H H H
直立键
H
（a键）
H
H H H H H
H
环己烷分子不是静止的
说明：当环己烷上有取代基时，取代基处于e键的 构象较稳定 ① 单取代环己烷
例
CH3 a CH3 e
由表可以看出，环烷烃不仅不同分子的燃烧热 不同，并且不同分子的每个CH2的燃烧热也不同。
2、张力能与稳定性 ΔHC反映分子内能的高低，ΔHC ，内能 定性 一般情况下， ΔHC/n：环烷烃﹥ 烷烃， 说明：内能：环烷烃﹥ 烷烃， 高出的能量叫做张力能
，稳
四、环烷烃的结构 烷烃：C为sp3杂化，键角为109.5°
H3C CH3 CH3
+
H3C HBr H3C
C Br
CH3 CH CH3
Pt /C, 50oC
CH3 CH3 CH CH3
CH3
以上这些反应在室温就能进行。四碳环在常温 下不反应。
3）氧化反应
O3 KMnO4
可用于区别烯烃 与环丙烷衍生物
结论： 环丙烷---是烷，又象烯
三、环烷烃的环张力和稳定性p145 环烷烃的燃烧热与环的稳定性有关。
3）按环的多少： 单环；多环（桥环，螺环）。
多脂环烷烃p134
这些化合物的结构特殊，有的用经典的化学键理 论难以准确解释。 有机化学家利用分子模型构成了各种可能的套环 烷、三叶型烷等模型，并在实验室中合成了这些化合 物，这些化合物有的还有立体异构体——对映体，文 献称之为“拓扑异构”。
2、命名
1）环烷烃的命名（环某烷）p47
1、燃烧热（ΔHC） 定义：1mol有机物燃烧放出的能量
烷烃分子中每增加一个CH2，燃烧值的增值基本上 一定，平均为658.6kJ/mol。 环烷烃的燃烧热也随碳原子数的增加而增加，但 不象烷烃那样有规律。环烷烃的通式是CnH2n，即 (CH2)n。因此环烷烃分子中每个CH2的燃烧热是 ΔHC/n。见下表：
第3章 脂环烃
学习具有环状骨架、性质与脂肪烃相似的脂环烃
H H H H
H H H H
H H H H
学习提要 1、掌握脂环烃的命名、结构和性质 2、掌握环的大小与稳定性的关系 3、掌握环己烷与取代环己烷的构象分析
一、脂环烃的分类和命名 1、分类p133 1）按环结构分
饱和脂环烃
不饱和脂环烃 2）按环的大小： 小环（C３～C４）；普通环（C５～C７）； 中环（C８～C12）和大环（十二碳以上）。
（1）与烷烃类似，以碳环为母体，环上侧链为取代基
叔丁基环戊烷
1-甲基-4-乙基环己 烷
3，4-二甲基- 5-甲基环戊烯 环辛炔
（2）当环上有两个上连有不同的原子或原子团时， 有构型不同的顺反异构体存在
CH3 H3C H CH3 H H3C H H CH3 CH3 H3C H H CH3
顺-1, 4-二甲基环己烷
已合成的一些桥环和多环化合物简介：
金刚烷 H3C CH3 H 3C CH3 CH3 CH3
立方烷 mp 130oC
o 扭烷 mp 164 C
篮烷 Basketane
Twistane
六甲基菱烷 mp 91oC Hexamethyl prismane 链环烷 结烷
本章小结
1、环7.5 kJ/ mol) 95%
体积更大的特丁基 100%
C(CH3)3
② 多取代环己烷
说明：a、取代基都在e键上最稳定
b、反式比顺式稳定 c、如不能满足则要求大基团在e键上
CH 3 C(CH3)3 e 操纵基团
H 3C 没有 C(CH3)3 a
100%
作业： p55: 3(1,3,8,11), 4(5,10); 写出顺式1-甲基-3-乙基环 己烷的稳定构象 P150：4（1）
+
HCl
+
Br2
300oC
Br
+
HBr
2）开环反应 定义：小环化合物，特别是三碳环化合物，在和 试剂作用时，易发生环破裂而与试剂结合，通常 叫做开环反应。 （A）催化加氢
+
H2 H2 H2
Ni
80 C
o
CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH3
+
Ni
120 C
o
+
C C
丙 烷
环丙烷
C
（“香蕉键”）
由于角张力大，故键较弱、分子内能高，稳定性差，易开环
2、环丁烷的结构p67 与环丙烷相似，环丁烷分子中存在着张力，但比环 丙烷的小，因在环丁烷分子中四个碳原子不在同一平面 上，见下图：
H HH H H H H H H H H H H H H H
蝴蝶式
3、环戊烷的构象
③ [ ]内标明环的碳原子数（不包括桥头碳）， 并从大到小写，数字间用下角原点隔开。 ④ 编号从桥头碳开始，沿大桥、中桥、小桥依次 排号，有取代基时使取代基的位次最小。
5 4 6 7
3
2
1
8
二环[4.2.0]辛烷
7 1 6 5 2 5 6
7 4 3 1 2
4
3
2,7,7-三甲基二环[2.2.1]庚烷 练习：
3、氧化反应
O3 KMnO4
可用于区别烯烃 与环丙烷衍生物
反-1, 4-二甲基环己烷
2）环烯烃的命名（环某烯） 原则：先保证双键为此最小，再考虑取代基
3）螺环烃的命名
定义：两个环共用一个碳原子的环烷烃称为螺环烃。 原则：① 根据环碳原子总数称为“螺某烷” 。 ② 螺字后加方括号，标明两个碳环除共用碳 原子外的碳原子数，这个数字由小到大排列，数字 间用圆点隔开。 ③ 编号从教小环中与螺原子相邻的一个碳原 子开始，经过螺原子到较大的环
环烷烃： C为sp3杂化，键角随环大小的不同而不同 1、环丙烷的结构 在环丙烷中，三个碳原子形成一个正三角形。sp3杂 化轨道的夹角是109.5°，而正三角形的内角是60°。 因此，在环丙烷分子中，碳原子形成C—C σ键时，sp3 杂化轨道不可能沿轨道对称轴实现最大的交盖。
C C
109.5
。
C
105.5 。
8 1
7
8 1
6
7 CH3 6
2
3 4 5
2
3 4 5
螺[２.５]辛烷 练习：
6 5 7 8
７-甲基螺[２.５]辛-５-烯
1 2 4 3
5-甲基螺[3.4]辛烷
3）桥环烃的命名 定义：分之中含有两个或多个碳环的多环化合物 中，其中两个环共用两个或多个碳原子的化合物 称为桥环化合物。 原则：① 找出桥头碳原子，即所有的桥通过次数最 多的碳。 ② 判断环数及总碳数，称几环[ ]某烷。 *环数：将桥环烃变为开链化合物所需断开 的C-C键的最小次数。
H3C CH3
三环[2.2.1.0]庚烷
1,2,4-三甲基二环[4.3.0]壬烷
CH3
二、 脂环烃的性质
1、物理性质： 环烷烃的熔点和沸点都比相应的烷烃高一些， 相对密度也比烷烃的高，但比H2O轻
2、环烷烃的反应p145 1）取代反应
环烷烃与烷烃一样，在光或热引发下可发生卤代反应。
例
+
Cl2
hv
Cl