脂环烃ppt
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第五章 脂环烃PPT课件
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25
2. 氧化反应
在常温下，环烷烃一般不能被氧化剂及空气中的氧
氧化。即便是环烷烃中最不稳定、性质最活泼的环 丙烷，也不会被KMnO4的水溶液氧化而发生反应。 利用此性质可以区别烯、炔和环烷烃。
6.KMnO4氧 化
H 3C H 3C
CCC H 3K M nO 4(水 溶 液 ）H 3C
C H 3
有机化学
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23
5.3 脂环烃的化学性质
脂环烃的化学性质由于其结构上的特点而与相应 的开链烃的性质相似，如饱和脂环烃的性质与开 链烷烃的性质相似；不饱和脂环烃则与相应的不 饱和开链烃的性质相似。即环烯烃具有与烯烃相 同的性质，而环炔烃则与开链炔烃的性质相同。
脂环烃也由于与开链烃不同的环状结构，使得其性 质与开链烃又有不同之处。如使环的结构破坏的反 应，此类反应有氧化、催化加氢、加卤素、加卤化 氢等。在一定条件下，环烷烃还能变为芳烃（石油 芳构化反应）。
HCl
CH3CH2CH2Cl
HCl
有机化学
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31
加卤化氢与马氏规则
当环烷烃的烷基衍生物与HX加成时，环断开时是 从含氢最少的碳与含氢最多的碳间断开，并且H原 子加到含H多的碳上，X原子加到含H少的碳上。
21
HCl
Cl
HBr
Br
即环烷烃加HX时，符合马氏规则。
有机化学
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32
5.3.2 环烯烃和环二烯烃的反应（P100）自学
C3~C4 C5~C6 C7~C11 C12~
有机化学
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7
桥环、螺环和特殊环
② 多环脂环烃
分子中有两个以上碳环。
按各自特点又可分为桥环、螺环和特殊环。
第四章脂环烃.ppt
200℃
CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3
有机化学
21
加成反应
2. 加卤素(X2) 小环环烷烃在室温下，就能与X2 发生加成反应，碳环断开并加上两个卤原子。
Br2/CCl4 BrCH2CH2CH2Br
与溴反应时，溴的红棕色褪去，可用于区别小环环 烷烃和开链烷烃。
环丁烷与卤素需加热才能反应。
环丙烷的结构图
HH
60° H
H
H
H
105.5°
23°
H
C
C 114°
H
有机化学
8
环丁烷的构象
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，
环丁烷的构象见右图：
H
H
H
H
H
H
H
根据结晶学和光谱学的证明，环丁烷是以折叠壮构象存 在的，这种非平面型结构可以减少C-H的重叠，使扭转 张力减小。环丁烷分子中 C-C-C键角为 111.5°，角张
在“螺”和“ 烷”中间；
支链命名与烷烃相同。
72
52
1
13
4
8
螺[2.4]庚烷 螺 [5.5]十一烷 5-甲基螺[3.4]辛烷
2. 桥环烷烃
按成环碳原子数称为 “二环 烷”；
各桥碳原子数由大到小用数字表示，用下角圆点
分开放在方括号中，将括号放在“二环”和“
烷”中间；
编号从一个桥头开始，沿最长桥到另一桥头，再 沿次长桥回到起始碳，最后是最短桥；
小环脂环烃具有与烯烃类似的性质，可发生一些加成反 应。如催化加氢、加X2、加HX等。一般到环己烷以上， 就不能再发生催化加氢的反应。
CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3
有机化学
21
加成反应
2. 加卤素(X2) 小环环烷烃在室温下，就能与X2 发生加成反应，碳环断开并加上两个卤原子。
Br2/CCl4 BrCH2CH2CH2Br
与溴反应时，溴的红棕色褪去，可用于区别小环环 烷烃和开链烷烃。
环丁烷与卤素需加热才能反应。
环丙烷的结构图
HH
60° H
H
H
H
105.5°
23°
H
C
C 114°
H
有机化学
8
环丁烷的构象
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，
环丁烷的构象见右图：
H
H
H
H
H
H
H
根据结晶学和光谱学的证明，环丁烷是以折叠壮构象存 在的，这种非平面型结构可以减少C-H的重叠，使扭转 张力减小。环丁烷分子中 C-C-C键角为 111.5°，角张
在“螺”和“ 烷”中间；
支链命名与烷烃相同。
72
52
1
13
4
8
螺[2.4]庚烷 螺 [5.5]十一烷 5-甲基螺[3.4]辛烷
2. 桥环烷烃
按成环碳原子数称为 “二环 烷”；
各桥碳原子数由大到小用数字表示，用下角圆点
分开放在方括号中，将括号放在“二环”和“
烷”中间；
编号从一个桥头开始，沿最长桥到另一桥头，再 沿次长桥回到起始碳，最后是最短桥；
小环脂环烃具有与烯烃类似的性质，可发生一些加成反 应。如催化加氢、加X2、加HX等。一般到环己烷以上， 就不能再发生催化加氢的反应。
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
第05章 脂 环 烃PPT课件
另外环丙烷分子中还存在着另一种张 力——扭转张力（由于环中三个碳位于同一平 面，相邻的C-H键互相处于重叠式构象，有旋 转成交叉式的趋向，这样的张力称为扭转张 力）。环丙烷的总张力能为114KJ/mol。
环烷烃的燃烧热
烷烃燃烧热：1mol纯完全燃烧生成CO2和水时放出的热。 每个 –CH2-的燃烧热应该是相同的，约为658.6KJ·mol-1。 1930年，用热力学方法研究张力能。
出，基团顺序按“次序规则”小的优先 列出。 • 例如：
C3H
C3H CH C3H
C3H
1， 3-=甲 基 环 戊 烷 异 丙 基 环 己 烷
２．环烯烃的命名
1， 4-=甲 基 -4-乙 基 1-甲 基 -3-异 丙 基
环 己 烷
环 己 烷
（1）称为环某烯。
（2）以双键的位次和取代基的位置最小为 原则。
CH 2-CH 2-CH 2-CH 2
Br
Br
溴褪色 可用于 鉴别环 烷烃
Br2/CCl4
不起加成，而是取代反应
（3）加H X, H2SO4
HBr H2S4 O
C3HC3H
C3HC CHC3H Br
C3HC C3HC C3H HC3HH2O
C3HC3H C3HC CHC3H
OS 3HO
OH
加成产物符合马式规则
中环化合物
n≧12
大环化合物
二、 异构现象
脂环烃的异构有构造异构和 顺反异构。如C5H10的环烃的异 构有：
顺 式 b p 3 7 ℃反 式 b p 2 9 ℃
• 单环烷烃的异构现象
C5H10的同分异构体
CH2CH3
CH3
1
2
CH3 CH3
环烷烃的燃烧热
烷烃燃烧热：1mol纯完全燃烧生成CO2和水时放出的热。 每个 –CH2-的燃烧热应该是相同的，约为658.6KJ·mol-1。 1930年，用热力学方法研究张力能。
出，基团顺序按“次序规则”小的优先 列出。 • 例如：
C3H
C3H CH C3H
C3H
1， 3-=甲 基 环 戊 烷 异 丙 基 环 己 烷
２．环烯烃的命名
1， 4-=甲 基 -4-乙 基 1-甲 基 -3-异 丙 基
环 己 烷
环 己 烷
（1）称为环某烯。
（2）以双键的位次和取代基的位置最小为 原则。
CH 2-CH 2-CH 2-CH 2
Br
Br
溴褪色 可用于 鉴别环 烷烃
Br2/CCl4
不起加成，而是取代反应
（3）加H X, H2SO4
HBr H2S4 O
C3HC3H
C3HC CHC3H Br
C3HC C3HC C3H HC3HH2O
C3HC3H C3HC CHC3H
OS 3HO
OH
加成产物符合马式规则
中环化合物
n≧12
大环化合物
二、 异构现象
脂环烃的异构有构造异构和 顺反异构。如C5H10的环烃的异 构有：
顺 式 b p 3 7 ℃反 式 b p 2 9 ℃
• 单环烷烃的异构现象
C5H10的同分异构体
CH2CH3
CH3
1
2
CH3 CH3
高中有机化学-第四章_脂环烃ppt
(1) 环烯烃的加成反应
• 易发生加氢,加卤素,加卤化氢和加硫酸等反应.
Br Br
例:
+ Br2 CCl4
CH3 + HI
H3C I
•
环烯烃的性质与开链烯烃类似，易发生加成、氧化、α-
H取代等反应。例如：
CH3
H2/Ni
HBr
Br CH3
CH3
Br2 KMnO4
Br CH3 Br
CH3 O COOH
1
6
2
12
12 3
123
5
3
4
1-甲基-1-环己烯
4
6
5
3-甲基-1-环己烯
例：带有侧链的环烯烃命名
CH3 6 1 CH3
5
4
2
3
1,6-二甲基-1-环己烯
5
4
1
3
2
5-甲基-1,3-环戊二烯
第二节 环烷烃的构造异构现象
饱和环烷烃的通式：CnH2n
CH3 H3CHC CHCH3
HC CHCH2CH3
第四章、脂环烃
1
第一节 脂环烃的分类和命名
脂环烃——结构上具有环状碳骨架，而性质上与脂肪烃相似的 烃类，总称脂环烃.
开链烃/脂肪烃
烃
芳香烃
闭链烃
脂环烃
烷烃 烯烃 C C 炔烃Байду номын сангаасC C
饱和脂环烃（环烷烃） 不饱和脂环烃
(1) 环烷烃----饱和的脂环烃叫环烷烃，单环烷烃分子式
符合通式CnH2n.
环丙烷 H2C CH2 C H2
H2,Ni 300℃
CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3
有机化学--第四章脂环烃PPT课件
C H3 C H3 C H3
C H3
对 环 四个1,3-二直立键
0
两个甲基
对交叉 (0)
一个邻交叉
E = 43.8 = 15.2 KJmol-1 E = 3.8KJmol-1
E = (15.2 + 0 ) - ( 0 + 3.8 ) = 11.4 KJmol-1
既要考虑每个取代基对环的能量影响，也要考虑二个 取代基之间有无能量关系。
位置不同引起。
转引起。
20.12.2020
4
顺反异构
顺（cis）： 两个取代基在环同侧。 反（trans） ： 两个取代基在环异侧。
H 3C CH 3 HH
H 3C H H CH 3
CH 3
H CH 3
CH 3 H 3C H
顺-1, 4-二甲基环己烷
反-1, 4-二甲基环己烷
顺反异构是构型（configuration）异构的一种。
115.5 109.6 27.0 0 26.6 40.0 49.5 50.9
0
11
小环(C3～C4)；普通环(C5～C7)；中环(C8～C11)；大环(≥C12)。
热力学数据表明：
小 环 (环 丙 烷 )
普 通 环 (环 己 烷 )
697.1
依 次
658.6 每 个 C2H
单元CH2的燃烧热↑，环的稳定性↓。
Enb： H与H之间无，R与R之间有（邻交叉） EI ：C-C 154pm， C-H 112pm EI = 0
E： CCC=111.4o HCH=107.5o(与109o28’接近)E = 0
E： 都是交叉式。E = 0
椅式构象 是环己烷的优势构象
H
《化学课件脂环烃》课件
脂环烃可以用于合成液晶 材料，这些材料在显示技 术、电子器件等领域有广 泛应用。
合成功能性材料
脂环烃可以用于合成功能 性材料，如导电材料、光 学材料等。
04 脂环烃的制备方法
通过醇和卤代烃的酯化反应制备
醇和卤代烃在酸催化 下发生酯化反应，生 成脂环烃。
酯化反应的优点是条 件温和，操作简便， 适用于工业化生产。
03 脂环烃的应用
在合成有机化学中的应用
合成脂环烃的化学反应
01
脂环烃在合成有机化学中常用于合成其他有机化合物，如醇、
醛、酮等。
合成药物和天然产物的中间体
02
脂环烃可以作为合成药物和天然产物的中间体，用于生产多种
药物和天然产物。
合成高分子材料
03
脂环烃可以用于合成高分子材料，如聚酯、聚酰胺等。
在药物合成中的应用
加成反应
脂环烃的加成反应通常涉及碳碳 双键或叁键，加成反应可以打开
或延长环状结构。
加成反应的产物通常是更加稳定 的环状化合物，例如环戊烯与溴
加成生成1,2-二溴环戊烷。
加成反应的机理通常包括亲电或 亲核加成，与取代反应类似，也 取决于反应条件和试剂的性质。
氧化反应
脂环烃的氧化反应通常涉及到 环的破裂和生成更复杂的有机 化合物。
酯化反应过程中，醇 和卤代烃通过脱去一 分子水，形成脂环烃 。
通过烯烃的加成反应制备
烯烃与氢气、卤素或醇等物质发 生加成反应，生成脂环烃。
加成反应过程中，烯烃的双键与 氢原子或卤素原子结合，形成稳
定的脂环烃。
加成反应的优点是条件温和，产 物纯净，适用于实验室制备。
通过芳烃的烷基化反应制备
烷基化反应过程中，芳烃的环与卤代烷的碳原子结合 ，形成脂环烃。
合成功能性材料
脂环烃可以用于合成功能 性材料，如导电材料、光 学材料等。
04 脂环烃的制备方法
通过醇和卤代烃的酯化反应制备
醇和卤代烃在酸催化 下发生酯化反应，生 成脂环烃。
酯化反应的优点是条 件温和，操作简便， 适用于工业化生产。
03 脂环烃的应用
在合成有机化学中的应用
合成脂环烃的化学反应
01
脂环烃在合成有机化学中常用于合成其他有机化合物，如醇、
醛、酮等。
合成药物和天然产物的中间体
02
脂环烃可以作为合成药物和天然产物的中间体，用于生产多种
药物和天然产物。
合成高分子材料
03
脂环烃可以用于合成高分子材料，如聚酯、聚酰胺等。
在药物合成中的应用
加成反应
脂环烃的加成反应通常涉及碳碳 双键或叁键，加成反应可以打开
或延长环状结构。
加成反应的产物通常是更加稳定 的环状化合物，例如环戊烯与溴
加成生成1,2-二溴环戊烷。
加成反应的机理通常包括亲电或 亲核加成，与取代反应类似，也 取决于反应条件和试剂的性质。
氧化反应
脂环烃的氧化反应通常涉及到 环的破裂和生成更复杂的有机 化合物。
酯化反应过程中，醇 和卤代烃通过脱去一 分子水，形成脂环烃 。
通过烯烃的加成反应制备
烯烃与氢气、卤素或醇等物质发 生加成反应，生成脂环烃。
加成反应过程中，烯烃的双键与 氢原子或卤素原子结合，形成稳
定的脂环烃。
加成反应的优点是条件温和，产 物纯净，适用于实验室制备。
通过芳烃的烷基化反应制备
烷基化反应过程中，芳烃的环与卤代烷的碳原子结合 ，形成脂环烃。
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➢ 顺反异构用“顺” 或“反”注明基团 相对位置。 英文用 “cis”和“trans” 表示。
(2) 多环体系 ❖螺环烃：两个环共用一个碳原子的环烃。
①. 确定母体：螺某烷（由螺环中总碳数确定）。
②. 编号：先编小环后编大环。从小环中和螺碳相 邻的碳开始编号，使取代基位次最小。
③.写法：
-
2
16
❖脂环烃均不溶于水；
❖脂环烃的密度在0.688-0.853之间。
相似
链状烷烃
Cl2/hv
H2/Pt 催化加氢
HI
Cl 自由基取代反应
不反应 不反应
小环环烷烃
!!!
-
活泼，易开环
脂环烃具有开链烃的通性
环烷烃主要是起自由基取代反应，难被氧化。
环烷烃的自由基取代反应，常见的是卤代反应，反 应的活性和环的大小无关。
-
环烷烃的其它命名方法 :
➢按形象命名 ➢按衍生物命名
立方烷
金刚烷
cubane adamantane
O
十氢萘
萘
Decahydro- naphthalene
naphthalen
e
莰烷
2-莰酮（樟脑）
camphane camphor
-
３ 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；
环丙烷 cyclopropane
环己烷 cyclohexane
CH3
➢ 以环为母体，名
称用“环” （英
文用 “cyclo”）
开头。
甲基环丙烷
➢ 环外基团作为环
上的取代基
methylcyclopropane
1 2
3
1, 3-二甲基环己烷
1, 3-dimethylcyclohexane
1
2
➢ 取代基位置数
➢ 取代基数目取最小
-
1,6-二甲基螺[3 . 4]辛烷
10-甲基螺[4.5]-6-癸烯 10-methylspiro[4.5]-6-decene
螺[4.5]-1,6-癸二烯 spiro[4.5]-1,6-decadiene
-
桥环烃：两个碳环共用两个或两个以上碳原子。 ①. 确定母体：几环某烷（由桥环中总碳数确定）。
环己烷
1,3-环戊二烯
单环环烷烃通式：CnH2n 环烷烃的性质与烷烃相似。
-
１ 脂环烃的分类
环烷烃 CnH2n
环碳原子的饱和程度 环烯烃 CnH2n-2
脂环烃
单环 (上） 环炔烃 CnH2n-4
碳环数目 双环
多环
-
单环烃
小环：3～4个碳原子。 中环：8～11个碳原子。
普通环：5～7个碳原子。 大环：12个以上碳原子。
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
-
二环[2. 2. 1]庚烷 2, 7, 7-三甲基二环[2. 2. 1]庚烷
三环[2. 2. 1. 02, 6]庚烷 2,8-二甲基-1-乙基二环[3.2.1] 辛烷
bicyclopropane
用词头“联”开头。
-
1-甲基环戊烯
1-methylcyclopentene
CH3 CH3 CH3 CH3 H HH H
H3C H3C HH
3-甲基-1,4-环己二烯
3-methyl-1,4cyclohexadiene
CH3 CH3 HH
H3C H3C
CH3 CH3
顺反异构体
+C l2 h ν
3 0 0 ℃
+B r2
C l B r
+H B r
C H 3+C l2 hν
C H 3 C l+H C l
-
❖环烯烃也具有和开链烯烃相似的反应。如亲电加成、氧化反 应、α-卤代等。
+ Br2 CCl4 Br
Br O
① O 3
C H 3 ② Z n,H 2 OC H 3C C H 2C H 2C H 2C H O
②. 环数的确定：把桥环烃变为链烃，打开几个σ键，就是 几元环。 ③ .编号：先编大桥后编小桥，从桥头碳开始编，使 取代基位次最小。
④. 写法：
-
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
脂环化合物的命名； 环烷烃的典型构象和稳定性的关系； 环己烷的构象及其表示方法； 熟悉环烷烃的特性反应； 了解环的张力学说。
桥环和螺环化合物的命名； 环己烷和取代环己烷的构象分析。
-
❖脂环烃是具有脂肪族烃类(开链烃)性质的环烃，分子 都中含有三个以上碳原子连成的碳环；
❖环内两个相邻碳原子之间可以是单键、双键或三键， 环的数目可以是一个或多个。
顺-1,3-二甲基环戊烷 (cis-1, 3-dimethylcyclopentane)
CH3 CH3 H H
面镜
H
H CH3 CH3
H H CH3 CH3
CH3 CH3 H H
反-1,3-二甲基环戊烷（两者为对映异构体） H3C H3(Ctrans-C1H3, C3H-3 diHm3CeHt3hC ylcycClHo3 -pCHe3ntane)
7
2 3 1 6 57
8
4 5 1 0 89 3
4 10 9
1
4
5
1 2
34
56
7
3
2
6
7
螺[4. 5]癸烷 spiro[4. 5]decane
除螺C外的碳原子数 (用"."隔开)
组成桥环的碳 原子总数
4-甲基螺[2. 4]庚烷 4-methylspiro[2. 4]heptane
➢ 编号从小环开始
❖在多环体系中：
螺环烃
螺原子
桥环烃
-
稠环烃
2 脂环烃的命名
(1) 单环体系
❖在同数目碳原子的开链烃名称前加“环”字。
❖碳原子编号时： 应使取代基的位次尽可能最小。 分子中有不饱和碳碳键，应使不饱和键上的碳 编号最小（1，2位）。
❖英文名是在名称前加词头cyclo-。 注意：环烷烃顺、反异构
受环的限制，σ键不能自由旋转。环上取代基在空间的位置 不同，产生顺反(几何)异构。-
3
4
字取最小
1-甲基-4-异丙基环己烷
1-isopropyl-4methylcyclohexane
-
43
环丙基环己烷
3-甲基-4-环丁基庚烷
cylcopropylcyclohexane 4-cyclobutyl-3-methylheptane
2
2'
1 1'
➢ 环可作为取代基
3
3'
联环丙烷
（称环基） ➢ 相同环连结时，可