有机化学第三章环烷烃读书笔记
有机化学环烷烃
有机化学环烷烃在有机化学的广袤领域中，环烷烃是一类具有独特结构和性质的化合物。
它们就像是化学世界里的“小圈圈”，有着自己独特的魅力和价值。
环烷烃，简单来说，就是碳原子通过单键连接形成环状结构的烃类化合物。
与我们熟悉的直链烷烃相比，环烷烃的环状结构赋予了它们一些与众不同的特点。
从结构上看，环烷烃的碳原子排列成环。
环的大小可以不同，常见的有三元环、四元环、五元环等等。
环的大小对环烷烃的稳定性有着重要的影响。
比如，三元环和四元环由于环张力较大，相对来说不太稳定，容易发生开环反应。
而五元环和六元环则相对稳定得多。
稳定性的差异导致了它们在化学反应中的表现各不相同。
以开环反应为例，小环烷烃在一定条件下能够与氢气、卤素等发生开环加成反应。
这是因为小环烷烃的环张力使得它们的化学键相对更容易被打开，从而与其他物质发生反应。
而大环烷烃则相对较难发生这样的反应。
环烷烃的物理性质也有其特点。
一般来说，环烷烃的沸点和熔点比相同碳原子数的直链烷烃要高。
这是因为环状结构使得分子间的接触更为紧密，相互作用增强，从而需要更高的温度来打破这种相互作用。
在实际应用中，环烷烃有着广泛的用途。
在石油化工领域，环烷烃是重要的原料。
通过一系列的化学反应，可以将它们转化为各种有用的化学品，如溶剂、润滑油等。
在医药领域，一些含有环烷烃结构的化合物具有特定的生物活性，被用于药物的研发和制造。
让我们更深入地了解一下环烷烃的命名规则。
对于简单的环烷烃，通常以“环”字开头，然后根据环上碳原子的数目称为“环某烷”。
如果环上有取代基，则要按照一定的顺序为取代基编号，以表明它们在环上的位置。
再来看看环烷烃的同分异构体。
由于环的结构可以有多种变化，所以相同碳原子数的环烷烃可能存在多种同分异构体。
比如，C₅H₁₀就有环戊烷和甲基环丁烷等多种同分异构体。
环烷烃的存在和性质对于我们理解有机化学的整体框架有着重要的意义。
它们不仅丰富了有机化合物的种类，也为我们研究和应用有机化学提供了更多的可能性。
有机化学第三章环烷烃
2、加成反应 、
小环烷烃，特别是环丙烷，和一些试剂作用时易发生开环。 小环烷烃，特别是环丙烷，和一些试剂作用时易发生开环。 A: 加氢（随碳原子数增加，环的稳定性增加；加氢反应条 加氢（随碳原子数增加，环的稳定性增加； 件也愈苛刻） 件也愈苛刻）
Ni + H2 40 C Ni 110 C Pt 330 C以 上 以
互为构象异构体。 互为构象异构体。
重叠式构象
交叉式构象
一、环己烷的构象
1918年 Mohr提出非平面无张力环学说，提出环已烷 年 提出非平面无张力环学说， 提出非平面无张力环学说 的六个碳原子都保持正常键角109o28’的椅式和船式构象。 构象。 的六个碳原子都保持正常键角 的椅式和船式构象
1、椅式构象（稳定的极限构象） 椅式构象（稳定的极限构象）
环 丁烷 环 丙烷 cyclopropane cyclobutane
环戊烷 cyclopentane
CH3 CH3 A: Isopropylcyclopentane
CH2CH2CH2CH2CH3 B: 1-Cyclobutylpentane
C3
2
4
D
1
5 4 3 2
E
CH3 CH3 CH CH3
F
CH3 CH3 CH3CCH CH3 Br
+ HBr
3、氧化反应 、
a）小环不被高锰酸钾，臭氧所氧化 ）小环不被高锰酸钾，
+ KMnO4 + O3 H+ × H+ ×
应用：鉴别小环与不饱和烃类化合物 应用：
CH3 CH=C H 3C H3C CH3 KMnO4 H3C H
+
COOH +
第3章 环烷烃(武汉大学化学与分子科学学院)
饱和脂环烃— 饱和脂环烃—环烷烃 脂环烃 不饱和脂环烃—环烯烃、 不饱和脂环烃—环烯烃、环炔烃
环丙烷
环丁烷
环戊烷
环己烷
环戊二烯
环己烯
环辛炔
2
目录
3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 小结 环烷烃的结构、分类、 环烷烃的结构、分类、异构和命名 环烷烃的稳定性与环大小的关系 环己环及其衍生物的构象 环烷烃的物理性质 环烷烃的化学性质 环烷烃的
5
环烷烃的分类 环烷烃的分类
单环 1. 按环数 二环 多环
小环（ 小环（C3-C4） ） 普通环（ 普通环（C5-C7） ） 中环（ 中环（C8-C11） ） 大环（ 大环（＞ C12） ）
螺环：两环共用1 螺环：两环共用1个碳 2. 按环的 连接方式 螺[4.5]癸烷 癸烷 桥环： 桥环：共有两个或三个 以上的碳原子
22
环戊烷的构象：环戊烷具有信封式的构象，键角 戊烷的构象 环戊烷具有信封式的构象，
6
环烷烃的异构： 环烷烃的异构：构造异构和立体异构
构造异构： 1. 构造异构：由于环的大小及取代基位置的不同而有各 种构造异构体。 种构造异构体。 三元环最简单，无构造异构体。 ① 三元环最简单，无构造异构体。 含四个碳原子的单环烃（ ），仅有 构造异构体： 仅有2个 ② 含四个碳原子的单环烃（C4H8），仅有 个构造异构体：
命名时，从桥头碳原子开始编号，从最长桥编到另一桥头碳； 命名时，从桥头碳原子开始编号，从最长桥编到另一桥头碳； 然后沿次长桥回到第一个桥头碳； 然后沿次长桥回到第一个桥头碳；再按桥渐短的次序将其余的桥 编号；按所含碳原子的总数，称为某烷。还要标明取代基的位置， 编号；按所含碳原子的总数，称为某烷。还要标明取代基的位置， 数目，名称，所含环的数目，桥的长短。 数目，名称，所含环的数目，桥的长短。
大学有机化学第三章 环 烃
a e
怎样画椅式环己烷的构象式?
H H H H H H H H H H H H
a e
e a
(四) 取代环己烷的构象分析
空间张力
H 5 4 H H 6 1 3 2 H H
1,3-二竖键相互作用力
H
-7.5kJ/mol
4 3 H
5 H 2
6 1
H H H H
弱的引力
甲基在a键 5%
甲基在e键
95%
亲电取代反应（卤代、硝化、磺化、烷基化反应）； 侧链上的氧化反应 ； 侧链上的取代反应
掌握判断芳香性的的4n+2规则 掌握定位规律的应用
第一节 脂 环 烃
环烃又称闭链烃，为碳骨架成环状结构的一类 碳氢化合物。根据结构和性质，又可分为：
脂环烃(alicyclic hydrocarbon) 单脂环烃 多脂环烃
三、环烷烃的性质
脂环烃的物理性质和化学性质与相应的脂肪烃 相似。环烷烃性质似烷烃。 但小环的环烷烃不稳定, 容易发生开环加成反应。 (一) 自由基取代反应：
300℃
+ Br2 ——>
Br + H—Br
(二) 加成反应：
1. 催化加氢
CH2 + H2 H2C CH2 Ni 80℃ CH3—CH2—CH3
(1,2,3-trimethylbenzene)
若苯环上连接不同的烷基时，烷基名称的排列 顺序按“优先基团”后列出的原则，其位置的编号 应将简单的烷基所连的碳原子定为1-位，并以位号 总和最小为原则来命名。
CH2CH3
1 2 3
CH(CH3)2
CH3CH2CH2
5
1-乙基-5-丙基-2-异丙基苯 (1-ethyl-2-isopropyl-5-propylbenzene)
第三章有机化合物知识点总结
第三章有机化合物本章包括最简单的有机化合物——甲烷、来自石油和煤的两种基本化工原料、生活中两种常见的有机物、基本营养物质四节内容，就其主要题型有：（1）甲烷的组成与结构； （2）甲烷的物理与化学性质；（3）同分异构体 同系物 ； 确定未知气态烃分子结构 （4）乙烯的分子结构； （5）乙烯的性质； （6）苯的化学性质；（7）苯的分子结构 ；（8）乙醇的性质； （9）酯化反应；（10）乙酸的化学性质； （11）酯、油脂的性质； （12）糖类的性质；（13）蛋白质的性质等等。
本章从日常生活中我们熟悉的物质开始，介绍了它们的来源、性质、用途等若干知识，有助于我们常识性、基础性地了解这些物质。
同时有机化学是高考内容的重要组成部分，学好本章内容会对以后进一步学习有机化学打下坚实的基础。
第一节最简单的有机物——甲烷甲烷：CH4 正四面体结构 1.氧化反应CH 4(g)＋2O ２(g) → CO 2(g)+2H 2O(l) 2.取代反应CH 4＋Cl 2(g) → CH 3Cl （g ）+HCl 反应条件为光照生成的一氯甲烷与氯气进一步反应依次生成难溶于水的油状液体：二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳；3.烷烃的通式：C n H 2n+2 n ≤4为气体 、所有1-4个碳内的烃为气体，都难溶于水，比水轻；4.命名：碳原子数在十以下的，依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸，其后加“烷”字；碳原子数在十以上的以汉字数字代表；5.同系物：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH 2原子团的物质互称为同系物；6.同分异构体：具有同分异构现象的化合物互称为同分异构；7.同素异形体：同种元素形成不同的单质；特点在理解同分异构现象和同分异构体时应注意以下几点：（1）同分异构现象、同分异构体概念的内涵包括缺一不可的两点：一是分子式相同，分子式相同必然相对分子质量相同，但相对分子质量相同分子式不一定相同，如H3PO4与H2SO4、C2H6与NO均是相对分子质量相同，但分子式不同。
《有机化学(第二版)》第3章：环烷烃
1-甲基-3-乙基环戊烷
CH2 CH3
1-甲基-4-异丙基环己烷 含双键的脂环烃称为环烯
4 5 6 1 3
1-甲基-4-异丙烯基环己烯 苧烯 4-甲基-1-环己烯
2
如取代基为较长的碳链，将环作为取代基： 3-环己基己烷
19:46
环烷烃的异构
环的大小、侧链的长短及位置不同而产生构造异构体 4C
椅式(chair form)
H H H H H
H H H H
19:46
H H H 透视式
相邻两个碳原子 的C-H键都处在 交叉式的位置
1、3、5碳在同一平面上 2、4、6碳在另一平面上 两个平面相互平行 C3轴对称
纽曼式
丁烷的邻位交叉式
（2）船式构象
H H H
3
19:46
H
1
4
H
5
2
6
H
H
H H
★ 环己烷多元取代物中，体积大的取代基在e位的构象较稳定
H
19:46
两个规则
Hassel规则
带有相同基团的多取代环己烷，如果没有其它因素 的参与，那末在两个构象异构体之间，总是有较多取代基 取e键向位的构象为优势构象。
Barton规则
带有不同基团的多取代环己烷，如果没有其它因素的 参与，那末其优势构象总是趋向于使作用最强的和较强的 基团尽可能多地取e键的向位。
2-溴丁烷
（键断裂的位置是在含氢最多和含氢最少的碳原子之间）
4 氧化反应：
+ KMnO4 不反应
19:46
可与烯烃或炔烃区别开来。
+
O2
++ Co ， P
HOOC(CH2)4COOH
第三章 环烷烃
环戊烯
环辛炔
1,3-环己二烯
带有侧链的环烯烃命名:
a. 若只有一个不饱和碳上有侧链,该不饱和碳编号为1; b. 若两个不饱和碳都有侧链或都没有侧链,则碳原子编号顺序除双 键所在位置号码最小外,还要同时以侧链位置号码的加和数为最 小。
第三章 环烃
第一节 脂环烃
脂环族化合物：结构上具有环状碳骨架，性质与开链化合物相似的
一类化合物。脂环烃：只有C、H两种元素组成的脂环化合物。
一、脂环烃的分类
1、按碳环数分：单环脂环烃；二环脂环烃和多环脂环烃等
CH3
十氢化萘
降冰片烷
螺[2,4]庚烷
立方烷
棱烷
蓝烷
金刚烷
2、按成环碳原子数分：三元环、四元环、五元环脂环烃等
环己烷不是平面结构,较为稳定的构象 为折叠的船型构象和椅型构象。
1
(Ⅰ)
6 1
2
3 5 3 2 5
4
(Ⅱ)
6
4
Ⅰ
Ⅱ
在(Ⅰ)和(Ⅱ)中，C2、C3 、C5 、C6都在一个平面内，但在(Ⅱ)
中，C1和C4在平面的同一侧，这种构象叫船式构象；而在(Ⅰ)
中，C1和C4在平面的上下两侧，这种构象叫椅式构象
HH3C 3C
11
1 C1-C2 1 C1-C2
C5-C4 6 C5-C4 6 C1-C2 C1-C2 C5-C4 C5-C4
4
HH HH3C 2 3C HH HH
2
H H
6 6 44 55
胡宏纹第四版有机化学-第三章 环烷烃(上下)(完整版)
1,5-二甲基螺 [3，5]壬烷
7
6
12
2
54
3
2，7，7-三甲基二环[2，2，1]庚烷
CH3
1
56
4
3
9
7 8
2,8-二甲基-1-乙基二环[3，2，1]辛烷
1，8－二甲基－2－乙基－6－氯－双环［3，2，1］辛烷
8
1
7
2
8
71
6
2
1 8
2 10
97
3
Cl 6 5 4
3
5
43
65 4
三环［3，3，11,5 ，13,7 ］癸烷
Br
Br + HBr
CH2CH2Br
+ Br2
rt
Br
FeBr3
C: 与卤化氢加成
+ HBr
CH3CH2CH2Br
+ HBr
CH3CHCH2CH3
Br
规律：环丙烷衍生物与HX加成时，环的破裂处发生在
连接烷基最多的和最少的碳原子间，加成时产
物符合马氏规则，卤素加在含H较少的C上，H
加
在含H较多的C上。
7
6
1
5
32
4
9 10 1
2 8
5
3
7
64
CH3
螺[2, 4]庚烷
7-甲基螺[4, 5]癸烷
9 10 1
5 8
母体为:螺[3,4]辛烷
65 3
5-甲基螺[3,4]辛烷
7 8
4 2
1 9
CH3
2
1－甲基螺［3，5］－5－壬烯
螺［4，5］－1，6－癸二烯
3
76 4
有机化学 第3环烷烃
环烷烃
• 环烷烃是环状的烷烃。环烷烃分子中碳原子相互以单键联结成闭合碳 环，其余的价全部与氢原子连接。 • 要将链状烷烃变为环状，需将链端两个碳原子上的氢原子去掉，因此 单环烷烃的通式为CnH2n。 • 多环烷烃中每成一个环，氢原子将减少两个，所以双环烷烃的通式为 CnH2n-2。 • 可想而知，环烷烃和烷烃的大多数性质相似。 • 许多有机化合物具有环状结构。
桥环化合物编号时，从一个桥头开始，循最长的桥编到另一个桥头， 然后再循次长桥编回起始桥头，最后从紧挨着起始桥头的碳原子循最 短桥完成全部编号（桥头原子不重复编号）。 两个桥头原子中的任意一个都可以作为编号起点。如果一个桥头有 取代基时，有取代基的编“1”号。两个桥头都有取代基时，取代基小 的编“1”号。 桥链上同时有不饱和键和取代基时，先按最长、次长、最短桥顺序 考虑，再考虑使不饱和键给予最小编号，最后考虑将取代基尽可能给 予最小编号。 4 CH CH
五、环烷烃的结构与稳定性
环的稳定性 与环的大小 有关
环丙烷最不 稳定，环丁 烷次之，环 戊烷比较稳 定，环己烷 以上的大环 都稳定
环稳 定性
环大小
（Aldolf von Baeyer）
1885年拜尔
张力 学说
张力学说假定成环碳原子处于同一平面，并形成等边多 边形:
109.5° 49.5° 60° 109.5° 19.5° 90° 108° 1.5° 109.5°
CH3
2 3 4 1 5 6
7
CH3
6 4 8 1 5 3 2
CH3
Br
5-甲基-1-溴螺[3, 4]辛烷2,6-二甲基螺[4.5]癸烷
我们将桥环和螺环双环烷烃的名称写成公式：
l
m
第三章 环烃(脂环烃)
例：
CH3
1,2-二甲基环己烷 二甲基环己烷
CH3
1-甲基 乙基环己烷 甲基-3-乙基环己烷 甲基
CH3
1 5 4 2 3
CH3
1,2-二甲基环戊烷 二 1,1,4-三甲基环己烷 三甲基环己烷
CH3
1-甲基-4-异丙基环己烷（孟烷）
H3C CH3
如取代基为较长的碳链， 如取代基为较长的碳链，将环作为取 代基，以烷烃的衍生物来命名： 代基，以烷烃的衍生物来命名：
四个碳原子的环烷烃有二个构造异构体： 四个碳原子的环烷烃有二个构造异构体：
CH3
五个碳原子的环烷烃有五个构造异构体：
CH2CH3 CH3 CH3 H3C CH3
CH3
顺反异构体： 顺反异构体：
由于碳原子连接成环，环上 由于碳原子连接成环，环上C-C单键不能自 单键不能自 由旋转。 由旋转。只要环上有两个碳原子各连有不同的原 顺反异构体。 子或基团，就有构型不同的顺反异构体 子或基团，就有构型不同的顺反异构体。
——多取代环己烷： 多取代环己烷： 多取代环己烷
C3 H HC 3
-1,2-二甲基环己烷 顺-1,2-二甲基环己烷
(5226.4KJ/mol)
C3 H C3 H
-1,2-二甲基环己烷 反-1,2-二甲基环己烷
(5220.1KJ/mol)
H H (H C)3C 3
e键(平伏键)
CH3
a键(直立键)
1、卤代反应 、
在光或热的引发下发生卤代反应
Cl + Cl2
光
+
Cl
HCl
+ Cl2
光
+
Br
HCl
+ Br2
有机化学教学之三：环烷烃
第三章环烷烃环烷烃指碳原子的单键相互连接成环的碳氢化合物，原指环族化合物。
P12将链烃变为环烃，要在分子中增加如C-C单键，同时减少两个氢原子，因此，单环烷烃的通式为C n H2n 。
分子中每增加一个环，就要增加一个C-C键，减少两个氢原子。
如果一个环烷烃的分子式为C10H18=C n H2n-2。
这是个几环烷烃？3.1环烷烃的异构和命名3.1.1 环烷烃的异构环烷烃由于环的大小，侧链的长短及位置的不同而产生构造异构体。
例如：C5H10当分子中，两个甲基可以在环平面的同侧，也可以在环平面的异侧，形成顺反异构：顺反异构体由于环的存在，不能互变（断键）。
其物理性质有差异。
3.1.2 环烷烃的命名1.单环体系1）根据环中碳原子数目和环某烷。
2）有取代基时，编号应使取代基位次尽可能小。
3）有不同取代基时，编号从小基团开始。
例如：CCCCCCCC1-甲基-3-异丙基环戊烷4）若取代基为教长碳链，应将环作为取代基全名。
2-甲基-3-环戊基戊烷5）顺反异构体命名时，取代基在环平面同侧称顺式，异侧称反式。
3顺-1.4-二甲基环己烷H33反-1.4-二甲基环己烷为书写方便，环烷烃常用键线式。
3H 9顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷在顺反异构体书写中，常写出完整的取代基，以区别于键线式，增加立体感。
例如： H 33反-1，4-二甲基环辛烷补：环上有两个以上的位置各有一个取代基式，则选订其中位次最低者为对照 基因，在其前加r （reference ）。
其余取代基位次前用顺反来与r-对照。
例如：r-1，顺-3-反-5-氯环己二甲酸r-1，反-2，顺-4-三氯 戊烷2.多环体系1）螺环：两环共用一个碳原子的环烷烃。
根据碳原子数，称螺某烷，在方括号中标出除共用碳以外两环的碳数。
编号从较小环中与共用碳相邻的碳原子开始，从小环经共用碳到大环，并使取代基位数最小。
7-甲基螺[4.5] 烷取代基螺[X.Y]某烷2）桥环：两环共用两个以上碳原子的环烃。
有机化学基础知识点环烷烃的命名和结构
有机化学基础知识点环烷烃的命名和结构有机化学基础知识点：环烷烃的命名和结构环烷烃是有机化合物中的一类重要结构，具有许多实际应用。
正确的命名和了解其结构是学习有机化学的基础。
本文将介绍环烷烃的命名规则和结构特点。
一、环烷烃的命名规则环烷烃是由碳原子组成的环状结构，每个碳原子上连接有氢原子。
根据碳原子数目的不同，环烷烃可分为环丙烷、环戊烷、环己烷等等，命名时需要按照以下规则进行：1. 确定环烷烃的基本结构，即环中碳原子的数目。
2. 按照碳原子数目，选择相应的前缀，如“环丙”、“环戊”、“环己”等等。
3. 在前缀之后加上“烷”的后缀，表示该化合物为饱和碳氢化合物。
4. 如果环烷烃中存在取代基，需用号码和取代基名称表示，位置号码是根据碳原子的顺序确定的。
二、环烷烃的结构特点环烷烃具有独特的结构特点，主要包括以下几个方面：1. 环烷烃中的碳原子间的连接是共价键连接，碳原子的杂化也因分子中的环数目不同而不同。
以环丙烷为例，其中每个碳原子的最外层电子结构为sp³杂化。
2. 环烷烃的分子式与双键数目无关，即不像烯烃或炔烃那样分子式中会有双键或三键的存在。
3. 环烷烃的分子中不存在自由旋转，即环状结构会阻碍碳原子之间的自由旋转，使得环烷烃有一定的不对称性。
4. 环烷烃的物理性质与环的数目及取代基有关，一般来说，环烷烃的沸点随着环数的增加而增加，而环烷烃的熔点则随着环数的增加而下降。
三、环烷烃的简化结构式表示环烷烃的结构可以用简化结构式表示，以环丙烷为例：H|H-C-H|H上述简化结构式中的直线段代表碳碳单键，每个角上的直线段代表碳原子上的氢原子，圆圈则表示环的存在。
四、环烷烃的衍生物命名对于含有取代基的环烷烃，其命名规则与一般的取代基命名规则相似。
取代基在环上的位置由号码表示，取代基名称紧随号码后给出。
例如，对于在环戊烷上存在乙基取代基的化合物：CH₃-CH₂|CH₂-CH₃可以命名为2-乙基环戊烷。
综上所述，环烷烃的命名和结构是有机化学中的重要内容。
有机化学第三章讲义
第三章环烷烃【基本要求】掌握环烷烃的通式、异构体和命名理解环烷烃的物理性质和化学性质理解环烷烃的Bayer张力掌握环己烷的构象以及取代环己烷的优势构象 熟悉其它环烷烃的构象，理解三元环的成键方式 掌握螺环烃和桥环烃的结构和命名【重点难点】环烷烃的Bayer张力与化学性质的关系环己烷的构象以及取代环己烷的优势构象三元环的成键方式❑环烷烃的通式：烷 环烷烃的通式: C n H 2n取代环烷烃的通式：C n H 2n这个化合物的分子式？❑环烷烃的异构：顺反异构体构造异构：原子的排列顺序不同产生的异构现象构象异构：化合物围绕单键在空间旋转产生的异构现象的不一样产生的异构现象 立体异构：原子或则基团在空间排列方式的不样产生的异构现象❑构型vs构象构型：原子在空间的排布方式称为化合物的构型，其中因为键的旋转而产生的异构体称为构象。
C6H12的环丁烷思考题：C6H12有哪些四元环构造异构体？同时请写出每个构造异构体可能的顺反异构体。
环烷烃的异构：C6H12的环丙烷CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3❑环烷烃的命名：烷根据环中的原子称为环某烷烃如果有取代基，则在母体环烃的名字前加上取代基的名称和位置如果有取代基则在母体环烃的名字前加上取代基的名称和位置如果有多个取代基，遵循取代基之和最小原则，优先的基团次序在后如果取代基为长碳链，则将环最为取代基，把烷烃作为母体来命名则将环最为取代基把❑环烷烃的命名：对于有顺反异构体的化合物，要在化合物的名称前加上顺反构型顺-1,4-二甲基环己烷反-1,4-二甲基环己烷烷烃的键线式键线式是一种常用的简便表达方法表示一个与之相连的❑烷烃的键线式： 顶点表示个碳，与之相连的氢常省略不写用加粗的实线表示伸向纸面前方键线式末端的点表示甲基❑命名下列化合物或者写出相应的结构：1141,1-二甲基-4-异丙基环癸烷1,2-二环丙基丁烷3-2 环烷烃的物理性质和化学性质：❑环烷烃的物理性质：与烷烃相似，环烷烃的熔点沸点随着分子量增大逐渐增加 环烷烃的熔点比相应分子量的链状烷烃高❑环烷烃的化学性质：三元环和四元环不太稳定，容易开环发生化学反应氢解(还原反应):)❑环烷烃的化学性质：加溴:三元环：开环取代反应❑环烷烃的化学性质：加溴化氢:Why?h?氧化:三元环对氧化剂比较稳定3-3 环的张力：环烃由于偏离了正常的成键角度，而像被压缩的弹簧一样，具有恢复形变的张力，这种张力即Bayer张力。
03 环 烷 烃
有机化学 第三章 环烷烃
张力学说的内容
当碳原子的键角偏离109°28′时，便会产生一种恢 复正常键角的力量。这种力就称为张力。键角偏离正常键 角越多，张力就越大。
偏转角度=
偏转角度
109°28′ 内角 2
N=3
24o44’
4
9o44’
5
44’
6
-5o16’
7
-9o33’
从偏转角度来看，五元环应最稳定，大于五元环或小于 五元环都将越来越不稳定。但实际上，五元，六元和更大的 环型化合物都是稳定的。这就说明张力学说存在缺陷。
663.8 664.6 663.6 658.6 659.0
普 通 环
环戊烷 环己烷 环庚烷
664.0 658.6 662.4
对比：开链烷烃每个CH2的燃烧热：658.6 KJ/mol
有机化学 第三章 环烷烃
环的大小与化学性质
五元以上 环烷烃 性质相似
链状烷烃
Cl2 / hv
Cl
自由基取代反应
H2 / Pt 催化加氢
有机化学 第三章 环烷烃
环丙烷的结构
内角60°
•这样的键与一般的键不 一样,它的电子云没有轨道 轴对称,而是分布在一条曲 线上,故常称弯曲键.
•弯曲键比一般的 键弱,并且具有较高的能量.
•这种因键角偏离正常键角而引起的张力叫角张力.
•由于构象是重叠式而引起的张力叫扭转张力.
有机化学 第三章 环烷烃
环烷烃的其它命名方法 :
按形象命名
立方烷 cubane 金刚烷 adamantane
按衍生物命名
O
十氢萘 Decahydronaphthalene
萘 naphthalene
13级中草药班《有机化学》第3章 环烃
׿ Ò ª » ·
D
Br(CH2)4Br (Ê ÊÊÊÊÊ ·Ê!)
Êú ÊÊ ú Ê
» Ò ² ׿ ª » ·
Êú ÊÊ ú Ê
（二） 环丙烷和环丁烷的开环反应
加卤化氢
׿ Ò ª » ·
+ HBr + HBr
H2O
CH3CH2CH2Br
Ê· ÊÊ Ê· ÊÊ
» Ò ² ת ¿ » ·
+ HBr
3 2 1 4 5 6 3 2
H 1 H 2 H 4 H
4 5
H
H
3 H H
H H 5
H
3 4 H
H
1 6
H
5
H H
2 H
6 1
H H
H
透视式
纽曼式
*1. 有6个a (axial) 键(直立键)，有6
个e (equatorial) 键(平伏键)。
(2) 环己烷椅式构象的特点
H H 1 H H 5 2.51A 2 H 2.50A 4 H H H 3 H 2.49A H
C
60O
105.50
C
因此重叠程度较少而不稳定，容易断裂。弯曲的σ键， 称弯曲键。其键角为 105.5°，因键角要从109.5°压缩 到105.5°，故环有一定的张力（角张力）。
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3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）。
2.环丁烷的结构
环丁烷的C－C键与环丙烷类似也呈弯曲键， 也易开环。但它的碳原子杂化轨道重叠程度比 环丙烷大，而且四个碳原子不在同一个平面内， 主要以“蝶式”构象存在（约与平面成30º 角） 使张力有所降低，故比环丙烷稳定。
有机化学 第三章 环烷烃
环丙烷的结构:
弯曲键
纽蔓投影式
环丁烷和环戊烷的构象:
折 叠 式 构 象
信 封 式 构 象
扭 曲 式 构 象
3.3.2 环己烷的构象 椅式构象和船式构象：
椅式构象是无张力环,稳定
船式构象存在扭转张力 和非键张力,不稳定
直立键 (a键) 和平伏键(e键)
直立键
平伏键
直 立 键 『 键 』
顺反异构:
——当环上有两个碳原子各连有不同的原子或 基团时就存在顺反异构.
例如：n=5时单环烷烃的构造异构
单环烷烃命名:
① “环”字 ② 取代基的位次和最小 ③ 小的号码表示小的取代基
顺反异构的命名：
双环烷烃：
通式CnH2n-2 根据两个碳环的位置关系分为：
命名：
隔离型双环烷烃: 联环烷烃:
立体透视式
锯架式
例：1,2-二甲基环己烷
顺式：
a,e
反式：
e,e
a,a
稳 定
反式
顺式
顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷
稳 定
优势构象
顺-4-叔丁基环己醇
稳 定
优势构象
顺-1-甲基-3-氯环己烷
多取代环己烷:
全顺式-1,2,4-三甲基环己烷
十氢化萘的结构:
稳 定
第三章
环烷烃
环烷烃的定义、分类、异构和命名 环烷烃的性质 环烷烃的环张力和稳定性 环己烷的构象
3.1 脂环烃的定义、分类、异构和命名
脂环烃——具有环状碳骨架,而性质上与脂肪
烃相似的烃类。分为饱和脂环烃和不饱和脂环烃.
环烷烃——饱和脂环烃
环烷烃分类: 单环烷烃 双环烷烃 多环烷烃
有机化学第三章环烷烃读书笔记
读书笔记有机化学
第三章碳环烃
第一节环烷烃
1、环烷烃简介
分子通式为C n H2n
环烷烃是具有链烃性质的环烃，环烷烃及其衍生物广泛存在于自然界中，石油中含多种环烷烃，一些植物中所含精油其成分大多是环烯烃及其含氧衍生物。
精油是中草药中重要的有效成分，有的可做香料。
在自然界广泛存在的甾族化合物都是环烷烃的衍生物，在人体起重要作用。
环烷烃是由碳和氢构成的环状化合物，并且分子中不含双键或三键结构2、环烷烃的物理性质
环烷烃的物理性质及其变化规律与烷烃相似，沸点和熔点随着成环的碳原子数的增加而升高。
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。
溶解性：微溶于乙醇，溶于丙酮、氯仿、苯。
3、环烷烃的化学性质
(1)加成：环烷烃发生加成反应，碳环会被打开，转变为开链烃及其衍生物。
(2)氧化：环烷烃在通常情况下不易发生氧化反应，在室温下它不与高锰酸钾水溶液反应。
因此这可作为环烷烃与炔烃的鉴别反应。
(3)卤化：在高温与紫外线的作用下，环烷烃上的氢原子可被卤素取代而生成卤代环烃。
大学有机化学上册第三章环烷烃
1915-1918
1920
W.M.Mohr
Chair model and boat model
Cyclohexane was proved to be nonplanar experimentally
1943
1950
O.Hassel
D.Barton
*环数：将桥环烃变为开链化合物需要断开的C-C键的最小数目。 b.将桥上碳原子数（不包括桥头碳）由多到少顺序列在[ ]
内，并用下角原点隔开（有几个桥就有几个数字）。 c.编号：从第一个桥头碳开始，从最长的桥编到第二个桥头 碳，再沿次长的桥回到第一个桥头碳，即按桥渐短的次序将 其余的桥依次编号。（若有取代基，则尽量使其位次较小）
讨论：为什么船式构象不稳定？
3) 环己烷的其它构象
H H 4 1 H H 6 H H H H5 2 H3 H H H H 2 H
3 1 4 6 5
扭船式
观察者
6
H H
船式
半椅式
1
.
2
.
3 5
4
HH
HH
环己烷的各构象转化势能图
2.椅式构象特点及碳氢键的分类
椅式构象特点：
5 4 3 6 2 1 4 3 5 2 6
0.18nm
H H H H H
H
H
30C-40C
0.161nm
H H H CH3 CH3
63
0
40C-10C
Me 3 C CMe 3 CMe 3
0.155nm
<C(40)C(30)C(40) 1160 <C(10)C(40)C(30) 1130
03-第三章-环烷烃
1. 化学反应 1). 取代反应
+ Br2 hν
Br + HBr
机理：自由基机理 取代反应一般在五、六元环上易发生。 2). 加成反应 小环易发生加成反应。
12
①. 加 H2
+ H2
Ni 40℃ C3 H C2 H CH3
+ H2
Ni 100℃
C3 H C2 H CH2C3 H
+ H2
Pt 300℃
角张力能Eθ 分偏 子离 中平 由衡 于位 几置 何时 原， 因所 要引 使起 键的 角张 的力 大。 小
扭转角变化
扭转角张力能Eφ
分
子
中
由
于
扭
转
角
变
化
所
引
起
的
张
力
。
22
例：顺交叉式丁烷构象，由于两个甲基的非键作用，相互排 斥，不稳定。
例：三元环、四元环由于键角变为60°、 90°，所以有一种 角张力，不稳定，易发生加成反应。
6 5
1
27
1). 椅式
4
6
5
3
2
1
C3
碳1、2、4、5是椅座。 碳1、5、6 是椅背。 碳2、3、4 是椅腿。
28
椅式C-H键的分类：
6个直立键：3个朝上，3个朝下。 都叫a键。平行于C3轴。 C3
6个平伏键：3个朝上，3个朝下。 都叫e键，与直立键成109°28/。 C3
29
结论：
①. 椅式是环己烷的最稳定的构象，在各种构象的平衡混合 物中，椅式占99.9%。 因为在椅式构象中，相邻两个碳原子上C-H键都处于交 叉式。四种张力能为零。
CH 3
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读书笔记有机化学
第三章碳环烃
第一节环烷烃
1、环烷烃简介
分子通式为C n H2n
环烷烃是具有链烃性质的环烃，环烷烃及其衍生物广泛存在于自然界中，石油中含多种环烷烃，一些植物中所含精油其成分大多是环烯烃及其含氧衍生物。
精油是中草药中重要的有效成分，有的可做香料。
在自然界广泛存在的甾族化合物都是环烷烃的衍生物，在人体起重要作用。
环烷烃是由碳和氢构成的环状化合物，并且分子中不含双键或三键结构2、环烷烃的物理性质
环烷烃的物理性质及其变化规律与烷烃相似，沸点和熔点随着成环的碳原子数的增加而升高。
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。
溶解性：微溶于乙醇，溶于丙酮、氯仿、苯。
3、环烷烃的化学性质
(1)加成：环烷烃发生加成反应，碳环会被打开，转变为开链烃及其衍生物。
(2)氧化：环烷烃在通常情况下不易发生氧化反应，在室温下它不与高锰酸钾水溶液反应。
因此这可作为环烷烃与炔烃的鉴别反应。
(3)卤化：在高温与紫外线的作用下，环烷烃上的氢原子可被卤素取代而生成卤代环烃。