3-环烃-脂环烃
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脂环烃
5.4 23.5
扭转过程
环己烷椅式构象的画法
H H H H H H H H H H H H
• 相间的两根键相互平行（画 Z 字形） 相间的两根键相互平行 相互平行（ 字形） • 六个碳原子交替分布在两个平面上 六个碳原子交替分布在两个平面 两个平面上 • 每个碳均有一根 每个碳均有一根C-H键在垂直方向，上平面的向上画， 键在垂直方向， 键在垂直方向 上平面的向上画， 下平面的向下画 • 其它 其它C-H键分别向左（左边的三个）或向右（右边的 键分别向左（左边的三个） 向右（ 三个），且上下交替 三个），且上下交替 ），
+ 1
(2) 环烯 炔)烃 --脂环烃的环上有双键(或 环烯(炔 烃 --脂环烃的环上有双键 脂环烃的环上有双键( 叁键). 叁键). 命名与开链烃相似:以不饱和碳环为母体, 命名与开链烃相似:以不饱和碳环为母体,侧链 为取代基. 为取代基. 碳环上的编号顺序: 碳环上的编号顺序:应是不饱和键所在的位置 号码最小. 号码最小. 对于只有一个不饱和键的环烯(或炔) 对于只有一个不饱和键的环烯(或炔)烃,双键 或叁键位置可不标. 或叁键位置可不标.
第三节 环烷烃的结构与稳定性
四. 环己烷
3. 椅式构象中的两种类型 椅式构象中的两种类型C-H键 键
H
3
H
5
H
2 6
H
1
C H H C
H : a键 (axial bond) 键 竖键, 直键, 直立键 H : e键 (equatorial bond) 键 横键, 平键, 平伏键
H H
4
H H H H
4
4 1
H3C
1, 4-trans(反式) (
H3C CH3
脂环烃
第五章脂环烃一. 基本内容1．定义和分类脂环烃是碳架为环状的烃分子。
根据分子中所含碳环的数目及碳、氢比例的不同，可分为单环脂环烃（环烷烃、环烯烃、环炔烃）和多环脂环烃（螺环脂环烃、稠环脂环烃、桥环脂环烃）。
（1）环烷烃：分子中碳原子以单键互相连接成闭合碳环的脂环烃，单环脂环烷烃的通式为C n H2n，如：环丁烷、环戊烷等。
（2）环烯烃：分子中碳原子之间有以双键互相连接成闭合碳环的脂环烃。
如：环戊烯、环戊二烯等。
（3）螺环脂环烃：分子中两个碳环共用一个碳原子的脂环烃。
例如：5-甲基螺[3.4]辛烷（4）桥环脂环烃：`两个环共用两个或以上碳原子的多环烃。
例如：7，7-二甲基二环[2.2.1]庚烷（5）稠环脂环烃：两个碳环间共用两个碳原子的脂环烃，是桥环脂环烃的一种。
如：十氢化萘菲烷2．反应（1）环烷烃环烷烃的反应与非环烷烃的性质相似。
含三元环和四元环的小环化合物有一些特殊的性质，它们容易开环生成开链化合物。
（ⅰ）加氢：环丙烷在较低的温度和镍催化下加氢开环生成丙烷；环丁烷在较高温度下也可以加氢开环生成丁烷；环戊烷、环己烷等要用活性高的催化剂在更高温度下才能开环生成烷烃。
（ⅱ）加溴：溴在室温下即能使环丙烷开环，生成1，3-二溴丙烷，而环丁烷、环戊烷等与溴的反应与烷烃相似，即起取代反应。
（ⅲ）加溴化氢：溴化氢也能使环丙烷开环，产物为1-溴丙烷，取代环丙烷与溴化氢的反应符合马尔科夫尼科夫规则，环的断裂在取代基最多和取代基最少的碳碳键之间发生；环丁烷、环戊烷等不易与溴化氢反应。
（ⅳ）氧化反应：高锰酸钾溶液不能使环丙烷退色。
（2）环烯烃环烯烃与烯烃一样主要起加成反应和氧化反应：3．制备脂环烃的合成方法可分为两大类，一类是把链状化合物的两端连接成环；另一类是由环状化合物改变其官能团而得。
（1）分子内偶联α、ω-二卤化合物的武慈型环合法：此方法合成五元以上的环，产率很低。
可用格氏试剂合成四到七元环：（2）狄尔斯-阿德耳反应狄尔斯-阿德耳反应是顺式加成，加成产物仍保持共轭二烯和亲双烯体原来的构Br Br Na(Zn)THF3382%Br2BrBrO H2O/ZnCHOOBrHBrBr2Br Br2BrCH3CH2CH3型。
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
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
CH3
1
1-甲基-1-环己烯
H3C 3 2 1
6
2
4
6
5
3
4
5
3-甲基-1-环己烯
单环烯烃的命名 从双键碳原子开始编号 使取代基位次尽可能小
环烷烃分子中由于环的大小，侧链的长短和位置 的不同，而产生构造异构体，例如五个碳原子的 环烷烃有五种异构体
CH3
H3C
CH3
环戊烷
CH3
甲基环丁烷 1,1-二甲基环丙烷
Br Br
3.加卤化氢
卤化氢在室温下也能使环丙烷开环
+ HI
CH3CH2CH2 I
取代环丙烷与卤代氢的加成，卤素原子加在含氢较少的碳
原子上。
CH3 + HBr
CH3CH2CHCH3
Br
环戊烷和环已烷等像烷烃等像烷烃，化学性质稳定，而环丙 烷和环丁烷像烯烃，容易起加成反应。但值得注意的是，环 丙烷和环丁烷对氧化剂是稳定的。
CH3
CH3
CH C
CH3 CH3
KMnO4 H+
CH3
CH3
COOH
环烷烃的结构和稳定性
通过化学反应和热力学测得的燃烧热数据可以 说明，三元环烷烃最不稳定，其次是四元环， 而五元环六元环和大环烃都是较稳定的。
燃烧热是1mol化合物燃烧成二氧化碳和水放出 的热热 为6量5，8.6直kJ链m烷ol烃-1。分子中每个CH2的平均燃烧
764
5
3
8
8 7
12
2 9 10 1
6
5
3 4
螺[4.5]-1,6-癸二烯 1,8-二甲基-2-乙基二环[3.2.1]辛烷
十氢萘有顺反异构体
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
各类环烃知识点总结
环烃第一节 脂环烃 一、脂环烃的命名环烃：由碳和氢两种元素组成的环状化合物。
分类环烷烃 脂环烃 环烯烃 环烃 环炔烃芳香烃 单环 多环脂环烃命名与相应脂肪烃相同，只是在名称前加“环”。
C H C H C H C H 3C H 3C H 3CH 3环丙烷 1-甲基-3-乙基环己烷 4-甲基-5-乙基环己烯 1．当环上有取代基时，取代基小时用环作为母体。
当环与长碳链相连时，用碳链作为母体。
把环作为取代基。
环丙基环己烷 3-甲基-4-环戊基庚烷2．桥环烃：共用两个或两个以上碳原子的多环化合物。
共用碳为桥头碳：⑴ 编号 从一桥头碳沿最长的桥编到另一桥头碳，再沿次长桥编到原桥头碳，依次编下去。
⑵ 书写：取代基写在前，再写“某环”，再在[]内写桥头碳间的原子数，数字间用“.”隔开，最后写环上所有碳的烷烃的名称。
二环[1.1.0]丁烷 2，7，7-三甲基二环[2.2.1]庚烷二、 结构环烷烃中的碳为sp 3杂化。
对环丙烷为例进行分析如下，在环丙烷中，三原子在同一平面上，夹角为60°，但是C 为sp 3杂化正常的键角应为109.5°，故C-C 键电子云重叠方向不可能是沿两原子连线方向，必然有一定的偏离，即未达到最大重叠，所成σ键不稳定，这种不稳定的σ键常称之为张力。
12345CH 31C H 22C H 3CH 4C H 25C H 26C H 37C H 383124123456789角张力：由于键角的偏移引起的张力，称为角张力。
三元以上的环也存在同一问题，但是C 原子可以不在同一平面内，而是尽可能使张力减小，一般来说，五元、六元环最稳定。
三、 性质1．物理性质 同烷烃相似，不溶于水，比重比水小，沸点比相应烷烃略高。
2． 化学性质⑴ 催化氢化 三元环、四元环容易开环加氢，五元环、六元环比较稳定难于开环。
⑵ 与Br 2反应：注意反应的条件，在光照条件下发生自由基取代反应。
H 2Ni Pt C H 3C H2C H 3＋/50℃80℃H 2Ni Pt C H 3C H 2C H 2C H 3＋/200℃250℃Br2CCl 4C H 2C H 2C H 2BrBr＋C H 2C H 2C H 2C H 2BrBr＋CCl 4△＋＋hγhγBrBrBrH BrH ＋＋＋hγBrBrH ＋或高温或高温或高温Br 2Br 2Br 2Br 2⑶ 与卤化氢反应： 常温下环丙烷可以与氯化氢，溴化氢反应，环丁烷常温下不发生此反应。
《医学有机化学教学课件》第三章环烃(脂环烃)
1
脂环烃化合物在植物中的分布
鱼腥草油中含有芳香性环烃，而隐球菌菌丝体里则含有螺环烷类物质。
2
脂环烃类物质在进化中的作用
环烃如类胡萝卜素是植物的颜色素，它在进化过程中发挥着重要作用。
3
脂环烃化合物在医学上的应用
类固醇激素和环状抗生素等化合物的发现与应用也为医学领域做出了重要贡献。
环烃的合成方法
1 环化合成法
在环上找到一点开始顺时针或逆时针编序 数，用斜线表示连接点。
脂环烃的结构和性质
脂基位置的影响
脂基在环上位置不同会影响到脂环烃的物理和化学 性质，如沸点、熔点、稳定性等。
骨架结构的影响
不同骨架结构会对脂环烃的性质产生不同的影响， 如反式环烷的形成需要消耗更大能量。
分子量与沸点的关系
分子量越大，分子间作用力越强，沸点也就越高。
2 重排反应合成法
3 金属催化合成法
通过高分子化学合成制备出 具有特定结构的环状化合物。
通过环的重排反应合成出具 有结构多样性的环烃化合物。
利用金属催化剂协助合成环 烃化合物。
环烃的应用和实际案例
聚合物材料
很多合成树脂、橡胶等材料都是 通过环烃基团反应合成的。
臭氧层破坏物质
乙烯基化学品大量使用会导致臭 氧层损失，引起环境问题。
医学有机化学教学课件
本课程的第三章将介绍有机化合物的一种类型：环烃（脂环烃），它们的结 构、性质、合成方法以及在生物体中的重要性等。
环烃的分类和命名规则
1
环烷的统一命名法
2
利用顺序数、按烷基字母顺序排列、标明
立体异构体等。
3
螺环烷的命名法
根据环上的碳原子数和螺旋角度等因素进 行命名。
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。
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。
5章-脂环烃-3
螺环：两个碳环共有1个碳 稠环：两个碳环共有2个碳 桥环：两个碳环共有2个或 2个以上碳原子
(1).螺环烷烃的命名 (1).螺环烷烃的命名
螺[3.4]辛烷 辛烷
5 6
CH3 4
3 7 2
1
4-甲基螺[2.4]庚烷 甲基螺[2.4]庚烷 [2.4]
(2).桥环烷烃的命名 (2).桥环烷烃的命名
二环[2.2.0]己烷 二环[2.2.0]己烷 [2.2.0]
二、命名
1.单环脂环烃 1.单环脂环烃
4 5 1
CH3
3 2
CH3
环丁烷
CH(CH3)2
3 4 5 6 2 1
1,3 –二甲基环戊烷 二甲基环戊烷
CH3
3 4 2 1
CH3
5
1-甲基 异丙基环已烷 甲基-3-异丙基环已烷 甲基
3-甲基环戊烯 甲基环戊烯
2.二环脂环烃 2.二环脂环烃
按环的连接方式
第五章
脂 环 烃 (Cycloanes)
第一节 脂环烃的分类和命名
一、分类
按环数 单环: 二环： 多环：
三 元环 脂环 烃 单环按环上的 四元环脂环烃 碳原子数目 五元环脂环烃
按官能团
饱和脂环烃－ 不饱和脂环烃－
小环（C3、C4) 普通环（C5－C7） 按环大小 中环（C8－C12） 大环（>C12)
, a
五、脂环化合物的顺反异构
CH 3 CH 3 H H
H H3C
CH3 H
顺-1,2-二甲基环丙烷 1,2-
反-1,2-二甲基环丙烷 1,2-
CH3 CH3 H H CH
3
H CH3 H
顺式
反式
第四节 多环烃
(1).螺环烷烃的命名 (1).螺环烷烃的命名
螺[3.4]辛烷 辛烷
5 6
CH3 4
3 7 2
1
4-甲基螺[2.4]庚烷 甲基螺[2.4]庚烷 [2.4]
(2).桥环烷烃的命名 (2).桥环烷烃的命名
二环[2.2.0]己烷 二环[2.2.0]己烷 [2.2.0]
二、命名
1.单环脂环烃 1.单环脂环烃
4 5 1
CH3
3 2
CH3
环丁烷
CH(CH3)2
3 4 5 6 2 1
1,3 –二甲基环戊烷 二甲基环戊烷
CH3
3 4 2 1
CH3
5
1-甲基 异丙基环已烷 甲基-3-异丙基环已烷 甲基
3-甲基环戊烯 甲基环戊烯
2.二环脂环烃 2.二环脂环烃
按环的连接方式
第五章
脂 环 烃 (Cycloanes)
第一节 脂环烃的分类和命名
一、分类
按环数 单环: 二环： 多环：
三 元环 脂环 烃 单环按环上的 四元环脂环烃 碳原子数目 五元环脂环烃
按官能团
饱和脂环烃－ 不饱和脂环烃－
小环（C3、C4) 普通环（C5－C7） 按环大小 中环（C8－C12） 大环（>C12)
, a
五、脂环化合物的顺反异构
CH 3 CH 3 H H
H H3C
CH3 H
顺-1,2-二甲基环丙烷 1,2-
反-1,2-二甲基环丙烷 1,2-
CH3 CH3 H H CH
3
H CH3 H
顺式
反式
第四节 多环烃
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。
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
脂环烃
轨道夹角105. 5℃ 不等性sp3杂化:形成C-C键
sp3杂化轨道具有较多p成分。
环丙烷分子轨道图
The molecular orbital of cyclopropane
环丙烷：平面结构 其它环烷烃：非平面结构
从环丁烷开始，成环碳原子均不在同一平面上。
蝴蝶型(环丁烷)
信封型 环戊烷
扭曲型
环丁烷
3
CH3
5 4
6
1 CH3 2 CH3
1 6 5 4
2 3 CH2CH3
3
甲基环戊烷
1,2-二甲基环己烷
1-甲基-3-乙基环己烷
２.环烯烃的命名
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。
3 2 1 5 4
CH3 3
7
4 5 CH3
8 1 2
C2H5
2 1 6
6 CH3 5 4 3
(六) 脂环化合物的立体异构
当环上连有有两个或两个以上取代基时, 产生顺反异构。
CH3 CH3 H H
H CH 3 H
H
H
H
CH3
CH 3
CH3 CH3
CH3 H
顺-1,3-二甲 基环丁烷
反-1,3-二甲 基环丁烷
CH3
CH3
顺-1,4-二甲 基环己烷
反-1,4-二甲 基环己烷
若用构象式可表示为：
环戊烷
环己烷（六元环）最稳定，其次是环戊烷 （五元环）；大环都是稳定的；小环中的 环丙烷最不稳定，其次是环丁烷。
环己烷分子中无张力；而七到十二个碳原子组 成的环烷烃，环内氢原子间的扭转张力使它们的稳 定性略有下降。 当环进一步增大时, 稳定性与环己烷相似。如 环二十二烷就是无张力环：
sp3杂化轨道具有较多p成分。
环丙烷分子轨道图
The molecular orbital of cyclopropane
环丙烷：平面结构 其它环烷烃：非平面结构
从环丁烷开始，成环碳原子均不在同一平面上。
蝴蝶型(环丁烷)
信封型 环戊烷
扭曲型
环丁烷
3
CH3
5 4
6
1 CH3 2 CH3
1 6 5 4
2 3 CH2CH3
3
甲基环戊烷
1,2-二甲基环己烷
1-甲基-3-乙基环己烷
２.环烯烃的命名
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。
3 2 1 5 4
CH3 3
7
4 5 CH3
8 1 2
C2H5
2 1 6
6 CH3 5 4 3
(六) 脂环化合物的立体异构
当环上连有有两个或两个以上取代基时, 产生顺反异构。
CH3 CH3 H H
H CH 3 H
H
H
H
CH3
CH 3
CH3 CH3
CH3 H
顺-1,3-二甲 基环丁烷
反-1,3-二甲 基环丁烷
CH3
CH3
顺-1,4-二甲 基环己烷
反-1,4-二甲 基环己烷
若用构象式可表示为：
环戊烷
环己烷（六元环）最稳定，其次是环戊烷 （五元环）；大环都是稳定的；小环中的 环丙烷最不稳定，其次是环丁烷。
环己烷分子中无张力；而七到十二个碳原子组 成的环烷烃，环内氢原子间的扭转张力使它们的稳 定性略有下降。 当环进一步增大时, 稳定性与环己烷相似。如 环二十二烷就是无张力环：
有机化学05章脂环烃
1
1 3 2 5 6 4
4 2 3
6
5
椅型构象
船型构象
1. 椅型构象
直立键——与对称轴平行 的键，或叫做a键。
6个（3上、3下）
平 伏 键 —— 与 对 称 轴 成 109.5o 倾 斜 角 的 键 ， 或 叫 做e键。
6个（3上、3下）
1. 椅型构象
H H H 2 3 H H 4 H H 6 5 H 1 H H
力大，非键合原子张力也较大， 故船型构象不稳定。
6
5
椅型和船型环己烷构象中氢原子间的斥力比较
椅型环己烷 C1 上的 H 原子与最 近的 H 原子距离为 0.25 nm ， 斥力较小 。
船型环己烷 C1 上的 H 原子与最 近的 H 原子距离为 0.23 nm ， 斥力较大。
3. 构象的互变
由于 C—C 键的旋转， 环己烷构象之间可以相 互转化的，这种构象的
3.2. 环丁烷和环戊烷的结构
3.2.1. 环丁烷的结构
环丁烷的四个碳原子实际上不在一个平面上。分子通过C－C键 的扭转而以折叠的碳环形式存在。三个碳处于同一平面，另一 个处于该平面外。这样可减少C－H键的重叠，从而使环张力 相应降低。
环丁烷的构象——蝴蝶型 尽管环丁烷的折叠式构象较平面构象能量有所降低，但环张力 还很大，故也不稳定。
7 1 6 5 4 3 2
9 8 6 7 1 2 5 4 3
1,6-二甲基二环[2.2.1]-2-庚烯
1,9,9-三甲基二环[3.2.2]-6-壬烯
5-甲基二环[2.2.1]-2-庚烯 三环[2.2.1.02,6]庚烷 三环[7.4.1.05,14]-3-十四碳烯
X
三环[8.3.1.05,14]-2-十四碳烯
1 3 2 5 6 4
4 2 3
6
5
椅型构象
船型构象
1. 椅型构象
直立键——与对称轴平行 的键，或叫做a键。
6个（3上、3下）
平 伏 键 —— 与 对 称 轴 成 109.5o 倾 斜 角 的 键 ， 或 叫 做e键。
6个（3上、3下）
1. 椅型构象
H H H 2 3 H H 4 H H 6 5 H 1 H H
力大，非键合原子张力也较大， 故船型构象不稳定。
6
5
椅型和船型环己烷构象中氢原子间的斥力比较
椅型环己烷 C1 上的 H 原子与最 近的 H 原子距离为 0.25 nm ， 斥力较小 。
船型环己烷 C1 上的 H 原子与最 近的 H 原子距离为 0.23 nm ， 斥力较大。
3. 构象的互变
由于 C—C 键的旋转， 环己烷构象之间可以相 互转化的，这种构象的
3.2. 环丁烷和环戊烷的结构
3.2.1. 环丁烷的结构
环丁烷的四个碳原子实际上不在一个平面上。分子通过C－C键 的扭转而以折叠的碳环形式存在。三个碳处于同一平面，另一 个处于该平面外。这样可减少C－H键的重叠，从而使环张力 相应降低。
环丁烷的构象——蝴蝶型 尽管环丁烷的折叠式构象较平面构象能量有所降低，但环张力 还很大，故也不稳定。
7 1 6 5 4 3 2
9 8 6 7 1 2 5 4 3
1,6-二甲基二环[2.2.1]-2-庚烯
1,9,9-三甲基二环[3.2.2]-6-壬烯
5-甲基二环[2.2.1]-2-庚烯 三环[2.2.1.02,6]庚烷 三环[7.4.1.05,14]-3-十四碳烯
X
三环[8.3.1.05,14]-2-十四碳烯
烃类裂解难易顺序
烃类裂解难易顺序简介烃类是由碳和氢组成的有机化合物，广泛存在于自然界中。
烃类裂解是一种将烃类分解为较小分子的化学反应，通常用于石油加工和化工工业中。
不同类型的烃类在裂解过程中具有不同的难易程度。
本文将分析烃类裂解的难易顺序，从易到难进行排序，并讨论其背后的原因。
轻烃类裂解甲烷裂解甲烷是最简单的烷烃，由一种碳原子和四个氢原子组成。
甲烷的裂解相对而言是比较容易的，主要因为其分子结构简单，碳-碳键和碳-氢键的断裂能较低。
甲烷裂解常用于制取氢气或合成气的过程中。
乙烯裂解乙烯是一种重要的烯烃，由两个碳原子和四个氢原子组成。
乙烯的裂解相对于甲烷而言难度更大一些，因为乙烯中存在碳-碳双键，其断裂能较高。
乙烯裂解常用于生产乙烷、乙苯等有机化合物。
丙烯裂解丙烯是一种具有重要工业应用的烯烃，由三个碳原子和六个氢原子组成。
丙烯的裂解难度较大，主要原因是丙烯中存在两个碳-碳双键，其断裂能比乙烯更高。
丙烯的裂解常用于制取丙烷等化合物。
饱和烃类裂解烷烃裂解烷烃是一种只含有碳-碳单键的烃类化合物，具有饱和的碳原子结构。
烷烃的裂解难度较大，主要因为烷烃中只存在碳-碳单键，其断裂能较高。
烷烃裂解常用于重整、脱氢等工艺中，用于生产高附加值的化学品。
不饱和烃类裂解烯烃裂解烯烃是一类含有碳-碳双键的烃类化合物，具有不饱和的碳原子结构。
烯烃的裂解难度相对较大，主要是由于碳-碳双键的存在，使得断裂能增加。
烯烃裂解常用于合成石脑油、乙烯等重要化工原料。
异构烯烃裂解异构烯烃是一类具有多个异构体的烯烃。
由于异构烯烃分子结构的多样性，其裂解难度较大，需要在反应条件的控制下进行选择性裂解。
异构烯烃裂解广泛应用于生产大量的工业用途。
脂环烃裂解脂环烃是一类环状烃类化合物，由碳原子和氢原子组成，具有稳定的分子结构。
脂环烃的裂解一般较为困难，主要由于其分子间存在环内共用键，打破分子的稳定性需要较高的裂解能。
脂环烃裂解常用于制备石脑油、乙苯等产品。
结论根据上述分析，可以得出烃类裂解的难易顺序如下：1.甲烷裂解2.乙烯裂解3.丙烯裂解4.烷烃裂解5.烯烃裂解6.异构烯烃裂解7.脂环烃裂解随着碳-碳键的增加和双键的存在，烃类裂解的难度逐渐增加。
第三章-脂环烃
椅型和船型的关系是：
4 3 5 6
2
1
椅型
4
3 1 5 6 2
椅型结构的任何一个碳原 子，经过键角的扭变和单 键的旋转，碳原子(1、3、 5) 向上 或碳原子(2、4、6) 向下翻动，即转变为船型。 从键角的扭变程度看，两 种立体结构很易相互化， 因而不可能将两种构型离 析加以鉴别。
船型
分子内的张力肯定会引起分子内能大的变动： 环烷烃燃烧热的实测数据
根据张力大小，将环烷烃分为几类：
n = 3, 4 小环，张力很大 ； (由于键角偏离正常值引起) n = 5, 6,7 n = 8~11 普通环，张力很小 ； 中环，张力较正常环大 ； (C-H键上的氢互相排斥，产生跨环张力) n > 12 大环，几乎没有张力；
§3.4 无张力环理论
1890年，沙赫斯( H.Sachse )对拜尔的张力
二、按碳环分类
按碳环分类 单环烃 多环
桥环烃
1. 小 环：三、四元环 2. 普通环：五～七元环 3. 中 环：八～十一元环 4. 大 环：十二元环以上
稠环烃
螺环烃
§3.1.2 脂环烃的异构
脂环烃的异构可分为： 一、 构造异构—由于环的大小及侧链的长 短和位置的不同而产生的 异构体。
H2C H2C CH2 CH2 H2C CH2 CH CH3
(CH2)n 分子的燃 烧热
每个CH2 的燃烧热
n=2 1422.6 711.3 105.4
n=3 2091.2 697.1 115.5
n=4 2744.3 686.1 110.0
n=5 3320.0 664.0 27.0
n=6 3951.8 658.6 0
n=7 4636.7 662.4 26.0
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）。
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
第四章 环烃
六个P轨道构成 П66
§4-6 物理性质
• 自学
§4-7 化学性质
• 芳香性：难氧化； 难亲电加成；易亲电取代。 • 休克尔规则：环状共轭体系中π电子数符合4n+2（包括 杂环）。 • 举例：
1、取代反应
• “四大取代反应” • 属于亲电取代
（1）卤代反应
• Cl2， Br2 * 催化剂：Fe or FeCl3 or FeBr3 例：
（2）V2O5氧化
O + O2 V2O5 400oC O O
4、烷基苯侧链卤代
* 自由基反应 * 光照hv或高温 * 适用：氯、溴
CH3 + Cl2 hv CH2Cl
CH3 + Cl2 （过过） hv
CHCl2 +
CCl3
CH2CH3 + Br2 hv
CHBrCH3
§4-8 亲电反应历程
第一步：产生正离子或带部分正电荷的分子
1、邻、对位定位基： • 由强到弱次序：
N(CH3)2 > NH2 > OH > OR > NHCOCH3 > O-COR > R > X > CH2COOH
*第二基团主要进入以上基团的 邻、对位
5、二取代苯的定位规则
* 已经有两个取代基，引入第三个基团时所进入的位置 （1）原二基团定位作用一致时
H3C
4 3 2
1、单环芳烃
(1）邻二甲苯（1,2-二甲苯;o-二 甲苯);对二甲苯(1,4-二甲苯;p二甲苯).o, m,p:邻,间,对. (2) (2)苯乙烯;苯乙炔;2-苯基庚烷 ; ;2-
2、多环芳烃
（1）连苯：4,4‘-二甲基连苯
5 6 1' 1 6' 5' 2' 3' 4'
§4-6 物理性质
• 自学
§4-7 化学性质
• 芳香性：难氧化； 难亲电加成；易亲电取代。 • 休克尔规则：环状共轭体系中π电子数符合4n+2（包括 杂环）。 • 举例：
1、取代反应
• “四大取代反应” • 属于亲电取代
（1）卤代反应
• Cl2， Br2 * 催化剂：Fe or FeCl3 or FeBr3 例：
（2）V2O5氧化
O + O2 V2O5 400oC O O
4、烷基苯侧链卤代
* 自由基反应 * 光照hv或高温 * 适用：氯、溴
CH3 + Cl2 hv CH2Cl
CH3 + Cl2 （过过） hv
CHCl2 +
CCl3
CH2CH3 + Br2 hv
CHBrCH3
§4-8 亲电反应历程
第一步：产生正离子或带部分正电荷的分子
1、邻、对位定位基： • 由强到弱次序：
N(CH3)2 > NH2 > OH > OR > NHCOCH3 > O-COR > R > X > CH2COOH
*第二基团主要进入以上基团的 邻、对位
5、二取代苯的定位规则
* 已经有两个取代基，引入第三个基团时所进入的位置 （1）原二基团定位作用一致时
H3C
4 3 2
1、单环芳烃
(1）邻二甲苯（1,2-二甲苯;o-二 甲苯);对二甲苯(1,4-二甲苯;p二甲苯).o, m,p:邻,间,对. (2) (2)苯乙烯;苯乙炔;2-苯基庚烷 ; ;2-
2、多环芳烃
（1）连苯：4,4‘-二甲基连苯
5 6 1' 1 6' 5' 2' 3' 4'
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COOH COOH
己二酸是合成尼龙的原料，工业上是由环己醇氧化制得的：
OH
KMnO4 Na2CO3
O
1) KMnO4/Na2CO3 2) H2SO4
COOH COOH
环烯烃能被高锰酸钾、臭氧、过氧酸等氧化剂氧化。与链烯烃一样， 测定断裂氧化产物的结构，可推断环烯烃的结构。例如：
KMnO 4 H 2O , H + 1) O 3 2) H 2O/Zn
环
烃
脂环烃
芳香烃
（闭链烃）
第一节
一、脂环烃的分类
（一）根据环上碳原子的饱和程度分类 饱和脂环烃——环烷烃 (Cn H2n )
脂环烃
环烯烃 (CnH2n-2)
不饱和脂环烃 环炔烃 (CnH2n-4)
（二） 根据成环碳原子的数目分类
C 2H 5
小环
(C3-C4)
CH 3
常见环 (C5-C6) 中环 (C7-C12) 大环
Ni ¡ £ 300 C
+ H2
CH 3CH 2CH 2CH 2CH 3
(2) 加卤素
环丙烷及其烷基衍生物不仅容易加氢，而且容易开环与卤素加成。 环丙烷与溴在常温即可开环进行加成反应，生成1，3-二溴丙烷。环丁 烷与溴在常温不反应，必须加热才能开环加成。
+ Br 2
CCl 4
ÊÒÎ Â
CH 2CH 2CH 2 Br Br
三环桥环母体命名固定格式： 三环[a . b. c . ef ,g] 某烃
(a≥b≥c ≥e, 上标f、g为两个次桥头碳在主桥路中的位次)
9 7 8
10 11 12 14
次桥头碳
6 5 4 3 2 1
主桥头碳
13
三环[ 9 . 2 . 1 . 03 , 8 ]十四烷 主桥头三条桥路桥碳原子数目总和= 9+2+1=12 次桥头三条桥路桥碳原子数目总和= 7+4+0=11
(a≤b)
6
7 3
1
螺[2.4]庚烷
2
5
4
8 9
7 6
1
2 3
螺[5.6]十二烷
10 11
7 8 9 10
12
5
4
6 5
1 2 3 4
2,9-二甲基螺[4.5]-6-癸烯
二螺环烃命名示例
从小环邻近螺原子的碳原子开始编号, 使两个螺原子的位数和尽可能最小
方括号内按编号先后次序依次标记螺原子间的非螺原子碳数。
单螺环烃的命名
1. 从小环中邻近螺原子的碳原子开始编号，经过螺碳原子，再由较大环 依次编回到螺原子前。
2. 环上连有取代基时，应使取代基有较小的位次。
3. 母体名称前冠以“螺”，后接[ ]，方括号内注明环中除螺原子以外的 碳原子数，由小到大，之间用圆点隔开。
单螺环烃母体命名的固定格式： 螺[a . b]某烃
小环烷烃尽管与烯烃类似，但依然保持了一点点烷烃的本性，因而小
环烷烃在化学性质方面具有双重性。 类烷性——室温下与KMnO4、O3等氧化剂无作用、 在光照下可发生C-H键的自由基卤代。 类烯性———可与H2、Br2、HX、H2SO4发生开环加成
9 10
6 8 7 11 12 13
5 1 4 14 3 2
1,8,12,14-四甲基二螺[3 .2 .4 .3]十四烷
三、脂环烃的性质
物理性质： 环烷烃的分子结构比链烷烃排列紧密，所以，沸点、熔点、密度均 比含同数碳原子的烷烃高。 化学性质： 环烯烃、环炔烃的化学性质与开链烯烃、炔烃相似 ≥C5的环烷烃与烷烃的性质相似，小环烷烃的性质与烯烃的性质类似， 可发生开环加成反应。
(＞C12)
（三） 根据环的数目分类
单环 二环 多环
（四）根据环的连接方式分类（对二环和多环化合物） 联环脂环烃：两环间以单键或双键直接相连 螺环脂环烃：两环共用一个碳原子 稠环脂环烃：两环共用两个相邻的碳原子 桥环脂环烃：两环共用两个以上的碳原子
降冰片烷
棱烷
金刚烷
篮烷
立方烷
< C8的环烯烃只可能以 顺式构型 存在:
O COOH
+
HOOC HOOC
O C O H
+
H O C O C H
（三） 加成反应 环烯烃与烯烃相同，主要发生烯键上的亲电加成反应。
Br2 CCl4
Br
CH3 +
CH3 Br Br
50%
CH3 Br
50% HBr
CH3 Br
H
CH3 +
H
CH3 Br
CH3 CH3
（四）小环烷烃的开环加成
环烷烃，主要是小环的环丙烷和环丁烷，虽然没有碳碳双键，但与烯烃 相似，容易打开环而进行加成反应。开环加成这是小环环烷烃的特殊反应。
双键在桥头碳原子上的桥头烯烃，可能存在位置异构，两个双键碳原 子的编号可能不是连续的，为区别位置异构体，命名时双键的两个碳原子 的位次均需标出，编号较小的双键位次写于前，编号较大的双键位次写于 随后的小括号中。
二环[3.2.1]-1(2)-辛烯 二环[3.2.1]-1(8)-辛烯
二环[3.2.1]-1(7)-辛烯
(1) 加氢 在催化剂的作用下，环丙烷、环丁烷可与氢进行加成反应，打开环而一 边加上一个氢原子，得到的产物为开链的烷烃。例如：
+ H2
＋ H2
Ni £ 80 ¡ C
Ni
CH 3CH 2CH 3
CH2CH2CH2CH2 H H
。 120 C
五元及其五元以上的环烷烃开环加成比较困难，开环加氢要求较强烈 的反应条件。
二环桥环烃的命名
1. 从桥头碳开始编号，经过最长桥路到达另一桥头，再从该桥头碳沿 着次长桥路继续编号至第一个桥头碳前，最短的桥最后编号。 2. 分子中含有双键或取代基时，用阿拉伯数字表示其位次,并尽可能使 双键、取代基有较小位次。 3. 母体名称前冠以“二环”，后接[ ]，方括号中表明环内 各桥路的桥 碳原子数目，从大到小排列，数字之间用圆点“ . ”分开。
+ Br 2
Br2
CH 2CH 22CH 2CH 2
¼ÓÈÈ
Br
Br
Br
Br
(3) 加卤化氢和硫酸 环丙烷及其烷基衍生物也容易与卤化氢进行开环加成反应。
+ HBr
CH 2CH 2CH 2 H Br
当烷基取代的环丙烷与卤化氢进行开环加成反应时，存在区域选择 性，并符合马氏规则，即环的断裂发生在连接氢原子最多与连接氢原子 最少的两个成环碳原子之间，氢加到含氢较多的成环碳原子上，而卤素 加到含氢较少的成环碳原子上。
β键 β-构型
H CH 3
H CH 3
β键 β-构型
立体透视式
CH 3
反-1,2-二甲基环戊烷
α 键 α-构型
Байду номын сангаасα 键 α-构型
顺-1,2-二甲基环己烷
（二）多环脂环烃
多环脂环烃的命名比较复杂，现仅将含有两个环的脂环烃的命名介绍如 下。 1．桥环烃（含稠环烃）的命名 ：
桥环烃结构中的有关名词术语： 桥头碳——多条环碳链（桥路） 交汇的枢纽碳原子“·” 桥（碳）原子——各条环碳链（桥路） 上的碳原子“·” 原子桥——具有桥原子的环碳链 “·—·—·—·” 键桥——不含桥原子仅以共价单 键（或双键）连接两个 桥头碳的桥路 “·——·”
湖南中医药大学精品课程
第三章
环
烃
（cyclic hydrocarbon）
有机药化教研室编制
环烃目录
第一节 脂环烃 一、脂环烃的分类 二、脂环烃的命名 三、脂环烃的性质 四、环烷烃的结构与稳定性 第二节 芳香烃 一、单环芳烃 二、稠环芳烃 三、其他多环芳烃 四、非苯芳烃
五、环己烷及其衍生物的构象
六、多烃基取代脂环烃的立体异构
+ HBr
CH 3CHCH 2CH 2 Br H
+ HBr
CH 3
CH 3 CH 3 C CH CH 2 Br H
H2SO4等无机酸也能与环丙烷及其烷基衍生物发生开环加成反应。
H2SO4
OSO3H CH3CHCH2CH2 H
H2O
OH CH3CHCH2CH3
环丁烷以上的环烷烃在常温下难与卤化氢进行开环加成反应。
（二）氧化反应 所有环烷烃在常温下，用一般氧化剂如高锰酸钾水溶液或臭氧等不能 使其氧化，所以可用高锰酸钾水溶液来鉴别烯烃与环烷烃。
不褪色
KMnO4 H2O
褪色
褪色
在加热情况下用强氧化剂，或在催化剂存在下用空气直接氧化，环烷 烃也可以被氧化。例如:
¡ £ 1520kPa HNO 3 , 90-120 C£ ¬ ¡ £ O 2£ Ü´ ß » ¯ ¼Á C ¬ 1 00 ,1032kPa , î
例1：
分子式为C6H4NO2Cl的化合物不饱和度为：
Ω＝
2× 6
＋
2 2
1-5
＋
＋
＝5
在碳原子数目≤8 的化合物中，若分子的不饱和度≥4时，一般含有 苯环，因苯环的不饱和度Ω =4。因此该化合物的可能结构式为：
O N O Cl
(氯与硝基的相对位置不能确定)
例2： 分子式为 C6 H10 NCl 的化合物不饱和度为：
二环桥环母体命名固定格式：二环[a . b. c] 某烃
2 3 4 5 1 8 6 6 5 4 7 7 2 3
(a≥b≥c)
1
二环[3.2.1]辛烷
二环[3.2.0]庚烷
7
6 4 5 1 3 2 3 4 5 2 1 9 8 6 7
1,5 -二甲基二环 [2.2.1]-2-庚烯 2,9 -二甲基二环 [4.3.0]-3-壬烯 二环桥环桥头烯烃命名的特点 ：