分类与命名
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
7
1
6
2
5 43
二环[2. 2. 1]庚烷
9
2
1
3
8 6
4
7
5
8-甲基二环[4. 3. 0]壬烷
7
6 54
1 2
3
2, 7, 7-三甲基二环[2. 2. 1]庚烷
7
4
5
3
1
6
2 用","隔开
三环[2. 2. 1. 02, 6]庚烷
CH3
H
CH3
CH3
H
➢ 顺反异构用 “顺”或“反”
注明基团相对位
置。 英文用
H3C
CH3
H3C
CH3
“cis”和“trans”
表示。 反-1,3-二甲基环戊烷（两者为对映异构体）
环丙基环己烷
2
2'
1 1'
3
3'
联环丙烷
43
3-甲基-4-环丁基庚烷
➢ 环可作为取代基 （称环基） ➢ 相同环连结时，可
根据假定：如果环中的夹角大于或小于109。28′就会产生张力， 键角变形越大，张力就越大，环越不稳定。
2. 近代共价键理论解释环的稳定性
共价键的形成是由于原子轨道相互交盖的结果，交盖程度越大，键 越稳定。
电子云偏向
环平面外侧，
容易受等亲电
试剂进攻，故 弯曲键（香蕉键）
似烯烃进行加
成反应。
104o
HH
H H
H H
a键和e键的相互转换
H
H
3
H
H
4
H 2H
56
1
H H
H
H
H
H
翻转
翻转后,原来的a键转变 为e键,而e键转变为a键
H
H
4
H H
H 3H 2
5
6
H
1
H
H
H
H
H
椅式构象中C-H键的顺反关系
H H
HH
H
H
H
H H
HH
H
➢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
船式构象
H C3-C2 H
螺环烃（spiro hydrocarbon）的命名
2
16 7
5
8
3
4 10 9
螺[4. 5]癸烷
1
4
5
3
2
6
7
除螺C外的碳原子数 (用"."隔开)
4-甲基螺[2. 4]庚烷
➢ 编号从小环开始
➢ 取代基数目取最小
组成桥环的 碳原子总数
§5-2 脂环烃的化学性质
一、类似烷、烯的反应
+ Br2 300 ℃ + Cl2 光照
664.0 658.6 662.4
中 C8
环 C11
大 C12 环
每个CH2的燃烧热 (KJ/mol)
环辛烷 环壬烷 环癸烷
663.8 664.6 663.6
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：658.6 KJ/mol
二、张力学说
1.拜尔张力学说（A.von Baeyer 1885年） ① 假设所有成环的碳原子都在同一平面上，构成正多边形。 ② 假设所有键角为109。28′（即四面体结构）。
C
HC H
CH H
§5-4 脂环烃的立体化学
立体化学是研究分子中的原子或原子团在空间的排布 不同而引起的异构现象。
顺反异构
烯键 碳环
构象异构 －单键旋转而呈现异构
一、脂环烃顺反异构
环的存在限制了σ键的自由旋转，当环上有多于2个原 子或基团时，就可能产生顺反异构。
如：1,2-甲基环丙烷
CH3 H
CH3 H
CH3
甲基环丙烷
1 2 3
4
➢ 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
1, 3-二甲基环己烷 1-甲基-4-异丙基环己烷
➢ 取代基位置数字取 最小
CH3
CH3
H
H
H3C H
CH3 H
H3C
CH3
顺-1,3-二甲基环戊烷
顺反异构体
CH3
H
镜
面
H
顺-1,2-二甲基环丙烷 (bp: 37℃ d: 0.6928)
1,2,3,4-四甲基环丁烷
H CH3
CH3 H
反-1,2-二甲基环丙烷 (bp: 29℃ d: 0.6769)
二、 环己烷的构象
1. 影响构象稳定性因素： 角张力、扭转张力和范德华张力
2.环己烷的构象
H
H
3
H
2H
1
H H
H H
H
4
H1 H
HH
4
1
H
2
H
3
HH
5
C5-C6 H
6H
H H
旗杆键
1.84Å
HH
1 4
6 HH
3
5
2
HH
HH
重叠式
（有扭转张力）
HH H
HH H
H
H
H
H 2.27Å
H H
有几组H~H之间距 离均小于H的Van der Waal’s半径之 和（2.40Å ）
2.27Å
3. 取代环已烷的稳定性
a.一元取代物,取代基在a键上的构象和取代基在e键上的构象 处于平衡,后者占优势； b.多元取代物最稳定的构象是e取代基最多的构象； c.环上有不同取代基时,大的取代基在e键的构象最稳定。
§5-1 分类与命名
一、分类
按 环 大 小 分
按 饱 和 性 能 分
单环烃
小 环 烃： C3—C4 普通环烃： C5— C7 中 环 烃： C8— C12 大 环 烃： C13 以上
螺环烃：
多环烃 稠环烃：
桥环烃：
饱和脂环烃
不饱和脂环烃
环烯烃 环炔烃
二、 命名
普通环烷烃的命名
环丙烷
环己烷
1
2 3
用词头“联”开头。
桥环烃（Bridged hydrocarbon）的命名
桥头碳原子
10 2
9
1
3
8
6
4
7
5
十氢萘
桥头间的碳原子数
(用"."隔开)
环的数目
二环[4. 4. 0]癸烷
组成桥环的 碳原子总数
bicyclo[4. 4. 0]decane
wk.baidu.com
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
Br + HBr Cl + HCl
+ HCl + Br2
Cl
Br Br
Cl2
高温
Cl
+
CHO
CHO
KMnO4/H+
CO2H
+
CH3COCH3
二、小环烃与烯烃性质相似
1.催化加氢 2. 加 X2
+ H2 + H2
+ H2
Ni
80℃
Ni
120℃
Ni
300℃
+ Br2 CCl4 Br
RT
+ Br2 CCl4
Br
Br Br
3.加HX（遵循马氏规则）
+ HBr + HBr
+ HBr
Br H Br
H
Br
§5-3 脂环烃的结构
一、环的大小与稳定性
稳定性 普通环 > 中环 > 小环
环烷烃的燃烧热数据
小 C3 环 C4
普 C5 通 环 C7
每个CH2的燃烧 (KJ/mol)
环丙烷 环丁烷
环戊烷 环己烷 环庚烷
697.1 686.1
2
H
3
H
H H
4
5H 6
H
H
H
HH 5 H 6
C2, C3, C5, C6 共平面 H
H
椅式构象 (chair form)
船式构象 (boat form)
两者互为构象异构体
两种类型C-H键
a键 (axial bond) 竖键, 直键, 直立键
H H
HH
H
H
H
H
H
HH
H
H H
H H
e键 (equatorial bond) 横键, 平键, 平伏键
7
1
6
2
5 43
二环[2. 2. 1]庚烷
9
2
1
3
8 6
4
7
5
8-甲基二环[4. 3. 0]壬烷
7
6 54
1 2
3
2, 7, 7-三甲基二环[2. 2. 1]庚烷
7
4
5
3
1
6
2 用","隔开
三环[2. 2. 1. 02, 6]庚烷
CH3
H
CH3
CH3
H
➢ 顺反异构用 “顺”或“反”
注明基团相对位
置。 英文用
H3C
CH3
H3C
CH3
“cis”和“trans”
表示。 反-1,3-二甲基环戊烷（两者为对映异构体）
环丙基环己烷
2
2'
1 1'
3
3'
联环丙烷
43
3-甲基-4-环丁基庚烷
➢ 环可作为取代基 （称环基） ➢ 相同环连结时，可
根据假定：如果环中的夹角大于或小于109。28′就会产生张力， 键角变形越大，张力就越大，环越不稳定。
2. 近代共价键理论解释环的稳定性
共价键的形成是由于原子轨道相互交盖的结果，交盖程度越大，键 越稳定。
电子云偏向
环平面外侧，
容易受等亲电
试剂进攻，故 弯曲键（香蕉键）
似烯烃进行加
成反应。
104o
HH
H H
H H
a键和e键的相互转换
H
H
3
H
H
4
H 2H
56
1
H H
H
H
H
H
翻转
翻转后,原来的a键转变 为e键,而e键转变为a键
H
H
4
H H
H 3H 2
5
6
H
1
H
H
H
H
H
椅式构象中C-H键的顺反关系
H H
HH
H
H
H
H H
HH
H
➢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
船式构象
H C3-C2 H
螺环烃（spiro hydrocarbon）的命名
2
16 7
5
8
3
4 10 9
螺[4. 5]癸烷
1
4
5
3
2
6
7
除螺C外的碳原子数 (用"."隔开)
4-甲基螺[2. 4]庚烷
➢ 编号从小环开始
➢ 取代基数目取最小
组成桥环的 碳原子总数
§5-2 脂环烃的化学性质
一、类似烷、烯的反应
+ Br2 300 ℃ + Cl2 光照
664.0 658.6 662.4
中 C8
环 C11
大 C12 环
每个CH2的燃烧热 (KJ/mol)
环辛烷 环壬烷 环癸烷
663.8 664.6 663.6
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：658.6 KJ/mol
二、张力学说
1.拜尔张力学说（A.von Baeyer 1885年） ① 假设所有成环的碳原子都在同一平面上，构成正多边形。 ② 假设所有键角为109。28′（即四面体结构）。
C
HC H
CH H
§5-4 脂环烃的立体化学
立体化学是研究分子中的原子或原子团在空间的排布 不同而引起的异构现象。
顺反异构
烯键 碳环
构象异构 －单键旋转而呈现异构
一、脂环烃顺反异构
环的存在限制了σ键的自由旋转，当环上有多于2个原 子或基团时，就可能产生顺反异构。
如：1,2-甲基环丙烷
CH3 H
CH3 H
CH3
甲基环丙烷
1 2 3
4
➢ 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
1, 3-二甲基环己烷 1-甲基-4-异丙基环己烷
➢ 取代基位置数字取 最小
CH3
CH3
H
H
H3C H
CH3 H
H3C
CH3
顺-1,3-二甲基环戊烷
顺反异构体
CH3
H
镜
面
H
顺-1,2-二甲基环丙烷 (bp: 37℃ d: 0.6928)
1,2,3,4-四甲基环丁烷
H CH3
CH3 H
反-1,2-二甲基环丙烷 (bp: 29℃ d: 0.6769)
二、 环己烷的构象
1. 影响构象稳定性因素： 角张力、扭转张力和范德华张力
2.环己烷的构象
H
H
3
H
2H
1
H H
H H
H
4
H1 H
HH
4
1
H
2
H
3
HH
5
C5-C6 H
6H
H H
旗杆键
1.84Å
HH
1 4
6 HH
3
5
2
HH
HH
重叠式
（有扭转张力）
HH H
HH H
H
H
H
H 2.27Å
H H
有几组H~H之间距 离均小于H的Van der Waal’s半径之 和（2.40Å ）
2.27Å
3. 取代环已烷的稳定性
a.一元取代物,取代基在a键上的构象和取代基在e键上的构象 处于平衡,后者占优势； b.多元取代物最稳定的构象是e取代基最多的构象； c.环上有不同取代基时,大的取代基在e键的构象最稳定。
§5-1 分类与命名
一、分类
按 环 大 小 分
按 饱 和 性 能 分
单环烃
小 环 烃： C3—C4 普通环烃： C5— C7 中 环 烃： C8— C12 大 环 烃： C13 以上
螺环烃：
多环烃 稠环烃：
桥环烃：
饱和脂环烃
不饱和脂环烃
环烯烃 环炔烃
二、 命名
普通环烷烃的命名
环丙烷
环己烷
1
2 3
用词头“联”开头。
桥环烃（Bridged hydrocarbon）的命名
桥头碳原子
10 2
9
1
3
8
6
4
7
5
十氢萘
桥头间的碳原子数
(用"."隔开)
环的数目
二环[4. 4. 0]癸烷
组成桥环的 碳原子总数
bicyclo[4. 4. 0]decane
wk.baidu.com
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
Br + HBr Cl + HCl
+ HCl + Br2
Cl
Br Br
Cl2
高温
Cl
+
CHO
CHO
KMnO4/H+
CO2H
+
CH3COCH3
二、小环烃与烯烃性质相似
1.催化加氢 2. 加 X2
+ H2 + H2
+ H2
Ni
80℃
Ni
120℃
Ni
300℃
+ Br2 CCl4 Br
RT
+ Br2 CCl4
Br
Br Br
3.加HX（遵循马氏规则）
+ HBr + HBr
+ HBr
Br H Br
H
Br
§5-3 脂环烃的结构
一、环的大小与稳定性
稳定性 普通环 > 中环 > 小环
环烷烃的燃烧热数据
小 C3 环 C4
普 C5 通 环 C7
每个CH2的燃烧 (KJ/mol)
环丙烷 环丁烷
环戊烷 环己烷 环庚烷
697.1 686.1
2
H
3
H
H H
4
5H 6
H
H
H
HH 5 H 6
C2, C3, C5, C6 共平面 H
H
椅式构象 (chair form)
船式构象 (boat form)
两者互为构象异构体
两种类型C-H键
a键 (axial bond) 竖键, 直键, 直立键
H H
HH
H
H
H
H
H
HH
H
H H
H H
e键 (equatorial bond) 横键, 平键, 平伏键