3环烷烃
有机化学 3环烷烃
H
0.250nm
H
甲基环己烷原子间的距离
取代基体积越大， e取代占的比例越大。例 如：
CH(CH3)2
97%
C(CH3)3
CH(CH3)2
＞ 99.9%
C(CH3)3
§3-4 环烷烃的工业来源及制法
1.工业来源：环烷烃存在于某些地区的石油 中，石油因产地不同，环烷烃的含量不同。其 中以俄罗斯和罗马尼亚所产石油含环烷烃较多， 石油中所含的环烷烃主要是环戊烷和环己烷以 及他们的烷基衍生物。例如：
H HH H H H H H H H H H H H H H
H H H H
H H H H H H
H H
H H H H H H H H
信封式
能垒 2.5KJ/mol 环戊烷构象
半椅式
二 、环己烷及一取代物的构象
拜尔张力学说假定环己烷分子中六个碳原子 在同一平面内，这个学说提出不久，有人用碳原 子的四面体模型组成两种环己烷模型，其碳原子 并不在同一平面内，这就是椅型构象和船型构象 模型。后来哈塞尔(Hassel O，挪威化学家，1969 年获诺贝尔化学奖)用偶极矩法、电子衍射法证 明了环己烷各个键角都接近109°28′，椅型是最 稳定的构象。1950年巴顿(BartonD，英国化学家， 1969年获诺贝尔化学奖)发表了环己烷的构象方 面的工作，奠定了构象理论基础。
3.加溴 + Br2
CH2 CH2 加热 + Br2 Br + 2 CH2 CH2
室温
Br
Br Br
CH2－CH2－CH2－CH2
Br
Br Br
Br
+ Br
*3.氢卤酸：环丙烷的烷基衍生物与氢卤酸加
第二节_环烷烃
环烷烃2．1环烷烃的定义和命名分子中具有碳环结构的烷烃称为环烷烃，单环烷烃的通式为C n H2n，与单烯烃互为同分异构体。
环烷烃可按分子中碳环的数目大致分为单环烷烃和多环烷烃两大类型。
1．单环烷烃最简单的环烷烃是环丙烷，从含四个碳的环烷烃开始，除具有相应的烯烃同分异构体外，还有碳环异构体，如分子式为C5H10的环烷烃具有五种碳环异构体。
为了书写方便，上述结构式可分别简化为：当环上有两个以上取代基时，还有立体异构。
单环烷烃的命名与烷烃基本相同，只是在“某烷”前加一“环”字，环烷烃若有取代基时，它所在位置的编号仍遵循最低系列原则。
只有一个取代基时“1”字可省略。
当简单的环上连有较长的碳链时，可将环当作取代基。
如：2．多环烷烃含有两个或多个碳环的环烷烃属于多环烷烃。
多环烷烃又按环的结构、位置分为桥环、螺环等。
（1）桥环两个或两个以上碳环共用两个以上碳原子的称为桥环烃，两个或两个以上环共用的叔碳原子称为“桥头碳原子”，从一个桥头到另一个桥头的碳链称为“桥”。
桥环化合物命名时，从一个桥头开始，沿最长的桥编到另一个桥头，再沿次长的桥编回到起始桥头，最短的桥最后编号。
命名时以二环、三环作词头，然后根据母体烃中碳原子总数称为某烷。
在词头“环”字后面的方括号中，由多到少写出各桥所含碳原子数(桥头碳原子不计入)，同时各数字间用下角圆点隔开，有取代基时，应使取代基编号较小。
例如：1，2，7-三甲基-双环[2.2.1]庚烷双环[4.4.0]癸烷双环[2.2.1]庚烷（2）螺环脂环烃分子中两个碳环共用一个碳原子的称为螺环烃，共用的碳原子为螺原子。
命名时根据成环的碳原子总数称为螺某烷，编号从小环开始，经过螺原子编至大环，在“螺”字之后的方括号中，注明各螺环所含的碳原子数(螺原子除外)，先小环再大环，数字间用下角圆点隔开。
有取代基的要使其编号较小。
例如：5-甲基螺[3.4]辛烷 1，6-二甲基螺[3.5]壬烷2．2环烷烃的物理性质在常温常压下，环丙烷与环丁烷为气体，环戊烷、环己烷为液体。
3环烷烃
H
H
The least stable
Conformational inversion (ring flipping) in cyclohexane
The most important result of ring inversion is that any substituent (取 代基) that is axial in the original chair conformation becomes equatorial in the ring-flipped form and vice versa (反之亦然).
Start here or start here Then alternate to give
in which all the axial bonds are parallel to one another
(3) Place the equatorial bonds so as to approximate a tetrahedral arrangement of the bonds to each carbon. The equatorial bond of each carbon should be parallel to the ring bonds of its two nearest neighbor carbons.
A ring need not be planar!
CnH2n Small rings (小环): n=3,4 Normal rings (正常环): n=5,6,7 Medium rings (中环): n=8~11 Large rings (大环): n > 12
5.2 The sources of strain 1) Bond length distortion (键长伸缩张力): destabilization of a molecule that results when one or more of its bond distances are different from the normal values.
3-环烃-脂环烃
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
烷烃烯烃环烷烃芳香烃的鉴别
烷烃烯烃环烷烃芳香烃的鉴别1.引言1.1 概述烷烃、烯烃、环烷烃和芳香烃是有机化合物中常见的四类化合物。
它们在化学性质、物理性质和化学反应等方面有着很大的差异，因此，对它们进行准确的鉴别至关重要。
烷烃是一类由碳和氢组成的直链或支链链状化合物。
它们具有饱和的碳-碳单键，因此相对稳定。
在室温下，大多数烷烃是无色、无味、无毒的液体或气体，不溶于水，但溶于有机溶剂。
烷烃的物理性质主要取决于它们的分子量和分子结构。
烯烃是一类含有一个或多个碳-碳双键的化合物。
由于双键的存在，烯烃具有一定的不饱和性，对于化学反应来说更加活泼。
烯烃的物理性质与烷烃类似，但由于不饱和性的存在，烯烃容易发生加成反应。
环烷烃是一类由碳组成的环状化合物。
环烷烃分子内的碳原子通过碳-碳单键相连接，这种结构使得环烷烃更加稳定。
环烷烃的物理性质通常与烷烃相似，但由于环结构的存在，环烷烃在一些化学反应中表现出特殊性质。
芳香烃是一类含有苯环结构的化合物。
苯环由六个碳原子构成，每个碳原子通过一个碳-碳单键和一个碳-氢单键相互连接。
芳香烃通常具有特殊的香气，因此得名。
芳香烃的物理性质与烷烃有所不同，化学反应也更具特异性。
本篇文章旨在介绍烷烃、烯烃、环烷烃和芳香烃的主要特征和鉴别方法，以帮助读者准确判断和区分这些有机化合物。
通过了解它们的物理性质和化学反应，我们可以更好地理解它们在实验室和工业中的应用，为相关领域的研究和应用提供指导。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以描述文章的整体框架和各个部分的内容安排，以及每个部分的主题和目标。
文章结构部分的内容示例：1.2 文章结构本文共分为三个主要部分，具体结构如下：第一部分为引言部分，旨在介绍本文的背景和主题，并说明文章的目的和意义。
第一小节对烷烃、烯烃、环烷烃和芳香烃进行简要概述，以帮助读者对这些化合物有一个整体的了解。
第二小节是文章的主要部分，介绍了烷烃、烯烃、环烷烃和芳香烃的鉴别方法。
第三小节是结论部分，对文章的主要内容进行总结和归纳，并就烷烃、烯烃、环烷烃和芳香烃的鉴别提出一些结论和建议。
有机课件 3 第三章__环烷烃2概要
螺环烃
要点复习
1、链状化合物系统命名的两个要点——选主链、编号
选主链：①靠近主官能团；②最先碰面；③先小后大。
编号：①含主官能团最长C链；②含尽量多的母体官 能团；③含尽量多的取代基。 举例练习： C2H5 1 2 3 4 CH3–CH–CH–CH–CH2–CH3 ？ CH3 CH(CH3)2 5 6 2,5-二甲基-3,4-二乙基己烷
化学反应
小环化合物的特殊性质 —— 易开环加成
小环化合物的催化加氢
H2 / Pt, 50oC or Ni, 80oC
2
CH3CH2CH3
2
H2 / Pt, 50oC
3 1
CH3
3
CH2CH3
or Ni, 80oC
CH3CHCH2CH3
1
H2 / Pt, 120oC or Ni, 200 C
o
三、环己烷的构象
1. 两种典型构象式： conformation
5
0.250nm 6 4 1 3 2
｛boat form
chair form
(1)椅式构象的特点： ①6C2平面（3C,3C），距离0.05nm. ②12个C-H键分为两种类型：6个直立键（axial bond）即a键， 6个平伏键(equatorial bond)即e键。 ③所有键角都为109°28´而无角张力。 ④任何相邻的两个碳原子之间都为交叉式构象而无扭转张力。 ⑤任何两个C-H键的距离都大于范德化半径而无范德化张力。
桥环烃（Bridged hydrocarbon）的命名
桥头碳原子
10 9 8 7 1 2 3 4 5
桥头间的碳原子数
(用"."隔开)
有机化学第三章环烷烃
※ 在不同的环烃中键角大于或小于 109o28’，而正常的 SP3 杂化轨道之间的夹角为 109°28′ 即 C － C 之间的电子云 没有达到最大程度的重叠。
1 （109° 28′－60° ）＝ 24° 64′ 2 1 （109° 28′－90° ）＝ 9° 44′ 2 1 （109° 28′－108° ）＝ 0° 44′ 2 1 （109° 28′－120° ）＝ -5° 16′ 2
两个环共用两个或两个以上碳原子的化合物称桥环化合物。
3、环戊烷的结构
C：sp3杂化，轨道夹角109.5o，五边形内角为108o角张力： 109.5-108＝1.5o 可见，环戊烷分子中几乎没有什么角张力，故五元 比较稳定，不易开环，环戊烷的性质与开链烷烃相似。
事实上，环戊烷分子中的五个碳原子亦不共 平面，而主要是以“信封式”构象存在，使 五元环的环张力可进一步得到缓解。
二、化学性质
结构分析：C-C, C-H σ键牢固，化性稳定，似烷烃；
但C3—C4环易破，环可以加成，似烯烃。
1、取代反应
+ Cl2 光照 + HCl Cl Cl + HCl
+ Cl2
加热 300oC
反应条件加强, 反应程度减弱。
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。 A: 加氢（随碳原子数增加，环的稳定性增加；加氢反应条 件也愈苛刻）
7 6 5 4 3
9 1 2 8
10
1 2 5
7
6
5 4
3 2 1 CH3
7 CH3
6
4
3
8
9
螺[2, 4]庚烷
7-甲基螺[4, 5]癸烷
1－甲基螺［3，5］－5－壬烯
下列环烷烃
下列环烷烃环烷烃是一群重要的有机物质，其特性常被用于制造各种用途的物质。
它们主要是碳原子和氢原子组成的环烃结构，可以是含有两个至八个碳原子的环状结构，也可以是含有更多碳原子的非环状结构，下面就是一些常见的环烷烃：1、二环烷烃：主要有氧化萘、萘和芘，这些分子中的碳原子由两个碳原子组成，特征是两个碳原子可以连接在一起；2、三环烷烃：主要有芴、吡和苯，它们的碳原子由三个组成，特征是三个碳原子环状连接在一起；3、四环烷烃：主要有芘、特芘和蒽，它们的碳原子由四个组成，具有四个碳原子环状连接的特点；4、五环烷烃：主要有喹啉、芘和唑，它们的碳原子由五个组成，具有五个碳原子环状连接的特点；5、六环烷烃：主要有芘和芘烯，它们的碳原子由六个组成，以及有六个碳原子环状连接的特点；6、七环烷烃：主要有吡嗪和苯并唑，它们的碳原子由七个组成，以及有七个碳原子环状连接的特点；7、八环烷烃：主要有吡咯和亚油酸吡咯，它们的碳原子由八个组成，以及有八个碳原子环状连接的特点。
环烷烃在有机物质的分子结构中具有重要的意义，它们的性质决定了它们在化学合成中的重要作用。
环烷烃由碳原子和氢原子环状连接形成，这种结构使它们具有强烈的立体选择性，这也是它们在有机反应中有特殊作用的一个重要原因。
此外，环烷烃还具有表面活性，其表面活性可以改变溶液的动力学、物理和性质等特性，从而对化学反应有重要作用。
环烷烃也用于制造润滑油，保护机械部件免受磨损和摩擦。
有些润滑油的制造方法是使用环烷烃，它们具有良好的润滑性、抗磨擦性和抗渗透性，这样就可以保护机械部件的表面不被摩擦磨损。
此外，环烷烃在制药工业中也有重要应用，它们具有抗菌作用，因此常被用于制造抗菌药物。
环烷烃也可以用于制造着色剂、防腐剂、光稳定剂和抗氧化剂等，此外它们还可以用于制造某些高分子化合物，并可以用于生物化学，如用于抗病毒疗法、细胞增殖促进剂和荷尔蒙类药物等。
综上所述，环烷烃是一种重要的有机物质，它们具有重要的化学特性和应用，如润滑剂、保护剂、防腐剂、抗氧化剂、着色剂和制造高分子化合物等，它们还有一定的医药价值，如抗菌药物和抗病毒药物等。
有机化学-环烷烃
1
1
2
2 3
➢ 取代基位置数字取最小
3 4
1, 3-二甲基环己烷
1, 3-dimethylcyclohexane
1-甲基-4-异丙基环己烷
4-isopropyl-1methylcyclohexane
CH3
CH3
H
H
H3C H
CH3 H
H3C
CH3
顺-1,3-二甲基环戊烷 (cis-1, 3-dimethylcyclopentane)
桥头碳原子
10 2
9
1
3
8
6
4
7
5
十氢萘
环的数目
桥头间的碳原子数
(用"."隔开)
二环[4. 4. 0]癸烷
bicyclo[4. 4. 0]decane
组成桥环的 碳原子总数
✓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 ✓桥头间碳原子数：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
椅式构象
H
H
3
H
H
2
1
H H4
56
H H
H
H
H
H
H H3
4
H H
H
5
1H
6
2H
H
C4-C3
C6-C1
交叉式
2.50nm
H
H
HH
H~H之间距离均大于
HH H
H H
H
2.49nm
H
H的Van der Waal’s半
3环烷烃
△ H[(CH2)n]
3
4
5
6
7
8
n (kJ/mol)
－697.1 －686.2 －664 －658.6 －662.4 －663.6
从环烷烃的开环反应条件（见本章§ ）及燃烧热数据可以看出: 从环烷烃的开环反应条件（见本章§2）及燃烧热数据可以看出 环丙烷最不稳定，环丁烷次之，环戊烷比较稳定， 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，这反映了环的稳定性与环的结构有着密切的联系。 大环都稳定，这反映了环的稳定性与环的结构有着密切的联系。
中是环烷烃的同分异构体有： 如： C5H10 中是环烷烃的同分异构体有： 共4种构造异构体） 种构造异构体） （ 种构造异构体
CH2CH3 H3C
其中
H3C CH3
CH3
还存在顺反异构体： 还存在顺反异构体：
H3 C H
CH3 H
H3C H
H CH3
立体异构：构造式相同，而原子（或基团）在空间的位置不同； 立体异构：构造式相同，而原子（或基团）在空间的位置不同； 顺反异构：立体异构中的一种类型， 顺反异构：立体异构中的一种类型，指的是由于环或双键的存在 而产生的立体异构；常见于环烷烃和烯烃； 而产生的立体异构；常见于环烷烃和烯烃；
产生偏差的原因是因为Baeyer张力学说中的假设成环原子处于 张力学说中的假设成环原子处于 产生偏差的原因是因为 张力学说中的假设 共平面是错误的。 共平面是错误的。 事实上，除环丙烷外，其它环烷烃的成环原子都不是在共平面上； 事实上，除环丙烷外，其它环烷烃的成环原子都不是在共平面上；
三、环烷烃的真实结构： 环烷烃的真实结构：
HH H H
纽曼投影式
化妆品化学：环烷烃的性质
Br
➢ 1,3－二溴丙烷和1,4－二溴丁烷都是微黄色液体，是重要的有机合成原料。
➢ 小环烷烃与溴发生加成反应，溴的棕红色消失，用于鉴别三、四元环烷烃。
02 环烷烃的化学性质
一、环烷烃的化学性质
（3）加卤化氢：环丙烷和环丁烷都能与卤化氢发生加成反应，生成开链一 卤代烷烃。
+ H Br
CH3CH2CH2Br （1-溴丙 烷）
与卤素的加成在常温下就可进行，环丁烷则需要加热才能进行。如环丙烷与溴在
室温下发生加成反应生成1，3－二溴丙烷；环丁烷与溴在加热条件下发生加成反
应生成1，4－二溴丁烷。
+ Br
Br 室温 CH2CH2CH2 Br Br
（1,3－二溴丙烷）
+ Br
加热
Br
CH2CH2CH2CH2 （1,4－二溴丁烷）
Br
环烷烃的性质
1
目
2
录
01 环烷烃的物理性质
一、环烷烃的物理性质
1、物态
常温下，C3～C4环烷烃是气体； C5～C11环烷烃是液体；高级环烷烃是固体。
2、熔点和沸点
环烷烃的熔点和沸点变化规律是随分子中碳原子数目的增加而升高。同碳数目的 环烷烃的熔点和沸点高于开链烷烃。
3、相对密度
环烷烃的相对密度都小于1，比水轻，但比相应的开链烷烃的相对密度大。
（4）
（5） CH3 CH3
光照
CH3 + HCl
光照
+ Br2 + Cl2
02 环烷烃的化学性质
一、环烷烃的化学性质
3、氧化反应
➢ 与开链烷烃相似，环烷烃包括环丙烷和环丁烷这样的小环烷烃，在常温下都不 能与一般的氧化剂（如高锰酸钾的水溶液）发生氧化反应。如果环上的支链含有 不饱和键时，则不饱和键被氧化断裂，而环不发生破裂。
环丙烷的结构
环丙烷的结构1 环丙烷的概述环丙烷是一个三元环烷烃，化学式为C3H6，分子结构呈现六元环状，最早由英国化学家 Joseph Wilbrand 在1882年发现并命名。
环丙烷是一种高度不稳定的化合物，常温常压下绝大多数情况下即使在机械作用下也不会发生反应，但当加热、电热加热或者光照等条件下，容易发生热解反应。
除此之外，环丙烷在一些特定环境下，如强酸强碱中、高温高压下、或者对氧气等氧化剂暴露之后，也会进行反应。
2 环丙烷的物理性质在室温下，环丙烷为无色透明的液体，具有挥发性和易燃性。
其密度为0.75 g/mL，沸点为37.5°C，熔点为-130.8°C。
环丙烷具有较低的表面张力，难以溶于水和一些极性溶剂，如甲醇、乙醇和醚类等，但可以溶解在一些非极性溶剂中，如三氯甲烷和四氯化碳等。
3 环丙烷的化学性质由于环丙烷的烷基的碳-碳键短而强，使得环丙烷分子非常稳定，在大多数情况下不会发生反应，但有些条件下它会表现出一些明显的化学性质。
例如：热解：当环丙烷受到热、电热、或者光反应时，其分子会发生热解反应，释放出三个 H2 分子和一个碳原子，生成氢气和丙烯。
H2C=CHCH3 + 3H2氧化反应：当环丙烷暴露在氧气环境中时，它可以被氧化为丙酮。
这个反应需要一定的能量，例如作为高能活性物质的自由基、或者火花引发火焰。
C3H6 + 2O2 → 3CO2 + 3H2O还原反应：正常情况下，环丙烷是不具备还原反应的，但是在强还原剂的作用下，如氢氧化钠等，可以还原环丙烷成为轻质烃类分子。
C3H6 + 2NaOH → C2H6 + Na2CO34 环丙烷的应用环丙烷现在用于工业、医疗和消费相关场合。
例如：- 工业：环丙烷主要用于制备高分子材料、有机金属化合物的生产、以及设计高活性催化剂的过程中；- 医疗：环丙烷是世界上最常用的全身麻醉气体，因其轻便易携、起效迅速，且产生的废气可被身体迅速代谢；- 消费：环丙烷被广泛应用于喷雾瓶和压缩气雾剂，如头发喷雾、空气清新剂、清洁剂等。
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
3 环烷烃
+
+
Cl2
Br2
hν
Cl
300℃
Br
+
HBr
脂环烃的特性反应
由于受到环张力的影响，特别是小环结构的环烷烃，特别 容易开环发生加成反应 （1）加H2
+ H2 + H2
Ni
800C,常压
Ni 2000C,常压
CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
CH3CH2CH2CH2CH3
+ H2
+ H2
Et
Pt 3000C,常压
立体异构
构象异构
2.环烷烃的命名：
a.根据环中碳原子的数目叫“环某烷”； （1）单环烷烃：
eg.
b.环上取代基的位次和编号写在母体环烃名字前面， “编号”原则与烷烃相同； c.若有两个取代基，较优基团编号较大,标明“顺反”； d.若环上有不饱和键，给予其最小编号-官能团位次居 第一位 e.若取代基碳链较长，则环作为取代基。
船式构象，C2-C3，C5-C6 上的C-H是全重叠式
椅式构象
交叉式
2.50Å
H H H H H H H H H
H H
2.49Å
H
H-H之间距离均大于H 的Van der Waal’s半径 之和（2.40Å ）
2.49Å
环己烷椅式构象的画法
每个碳均有一根C-H 键在垂直方向，上平面的向上画，
1、 环丙烷的结构与张力学说
现代物理方法测定，环丙烷分子中：键角 C-C-C = 105.5°;
H-C-H =114°。
所以环丙烷分子中碳原子之间的sp3杂化轨道是以弯曲键（香 蕉键）相互交盖的。
由图可见，环丙烷分子中存在着较
3_环烷烃(2)
两种类型C 两种类型C−H键
a键 : 键 竖键, 直键, 竖键 直键 直立键
H H H H H H H
H
H H H
H H H H
H H H H
H
e键 : 键 横键, 平键, 横键 平键 平伏键
a键和 键的相互转换 键和e键的相互转换 键和
H
3
翻转后,原来的 键转变 翻转后 原来的a键转变 原来的 键转变为a键 为e键,而e键转变为 键 键 而 键转变为
4、画出反-1,2-二氯环己烷的椅式构象，解释为什么两个氯必须都在 画出反-1,2-二氯环己烷的椅式构象，
直立位或都在平伏位。 直立位或都在平伏位。
【解答】 解答】
H H H H H H H H H Cle Cle H 环翻转 H H H H H H Cla H Cla H H
课堂练习： 课堂练习：
H
交叉式
C6-C1
2.50Å 2.50Å
H H H H H H H H H
H H
2.49Å 2.49Å
H
H~H之间距离均大 之间距离均大 之间距离均 于H的Van der 的 Waal’s半径之和 半径之和 （2.40Å ）
2.49Å 2.49Å
环己烷的椅式构象
环己烷椅式构象的书法分3 环己烷椅式构象的书法分3步：
3 1
CH3
3
CH3 CH3 H
1
H3C
1
3
a, ee-
能量相等
e, aa-
CH3
1, 3-trans 3-
cis-1, 4-二甲基环己烷 CH3 H3C H3C H
4 1
CH3 H H3C
4
1
4
CH3
第3 环烷烃
= 63°
CH3 H H H CH3 H
两个甲基的相互排 斥力使扭转角加大 实验证明丁烷的顺交叉式 构象中，扭转角并非 60°，而是63°
H CH3
154.8 pm
CH3
pm .1 61 1 116°
113°
C(CH3)3 C(CH3)3
叔丁基体积庞大，不 仅需要 键角张大，键长 也要拉长，才能使三个叔 丁基“
§3.4 环烷烃的稳定性和张力
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 多 边形:
109.5° 49.5° 60° 109.5° 19.5° 90° 108° 1.5° 109.5°
展 ，不存在键长、键角的变化
引起的张力。 但由于环碳原子上有的氢原 子指向环内，相互排斥而产生
跨环张力。 大环几乎没有张力，分 子中的键参数接近正常值。
环癸烷分子中的跨环张力
§3.4 环己烷的构象
在环己烷分子中，六个碳原子不在同一平面内，碳碳键之间的夹角 可以保持109.5°。因此环很稳定。 环己烷有两种极限构象——椅式和船式。
本章学习要求
1．掌握环烷烃的命名方法和基本结构。 2．熟练掌握环烷烃的顺、反异构现象。 3．熟练掌握环烷烃的化学性质。 4．掌握张力的概念、产生和对环烷烃性质的影响。
5．熟练掌握环己烷、取代环己烷的构象及稳定性。
§3.1 环烷烃的分类、结构和命名
3.1.1 分类
单环烷烃 环烷烃 多环烷烃 按分子中环 的数目 联环 稠环 桥环 螺环 按环的大小 小环（3、4元） 普通环（5～7元） 中环（8～12元） 大环（十二碳以上）
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四.十氢萘构象 1 8 10
7 6 5 9 2 3 4
9 8 7
1 6
2 3 4 5
10
萘 顺十氢萘：
H
十氢萘
二环[4.4.0]癸烷(学名)
1 7
≡
H
9 B 8 A 5 10
3 4
6
反十氢萘：
H
≡
H
反式中A、B环都有两个取代基产生一个邻交叉。 顺式比反式能量高11.4KJ/mol。
（95%)
(5%)
4
3 5 H H 6
2 1
CH3与C3-H、C5-H有相互排斥 力，这称为1,3-二直立键作用。
CH3
（２）二取代环己烷的构象
1,2-二甲基环己烷
CH3 CH3 CH3
CH3
CH3
CH3 CH3
CH3
1,2-二甲基环己烷的平面表示法
CH3 CH3
CH3 CH3
CH3
CH3 CH3
7 1 2 3 4 5 6
二环[2.2.1]庚烷
8 4 6 5 3 1 2
二环[4.1.0]庚烷
螺环烃：两个共有一个碳原子的化合物。
7
9 8 7 10 1 5 6 4 2
3
螺[3.4]辛烷
螺[4.5]-1,6-癸二烯
化学性质
1、与烷烃类似的性质
如：卤代反应：
hν
+
X2
X
X
X = Cl、Br
2、与烯烃类似的性质 —— 小环烷烃的加成
（ 1 ） 键的重叠程度小，稳定性下降 。 （ 2 ） 电子云分布在两核连线的外侧，增加了试 剂进攻的可能性，故具有不饱和烯烃的性质。
环烷烃的构象
（一）环丙烷、环丁烷和环戊烷的构象
四 元 环 五 元 环
折叠式
信封式
1930年,用热力学方法,测量脂环烃的燃烧热： 名称 每个亚甲基的燃烧热(KJ.mol-1) 环丙烷 697.1 环丁烷 686.2 环戊烷 664.0 环己烷 658.6 环庚烷 662.4 直链烷烃 658.6
Br
离子型 机理
+
Br2
Br
（3） 加HX：
室 温
+
HBr
CH3 CH2 CH2 Br
CH3
CH CH2 CH2
+
HBr
CH3 CHCH2 CH3 Br
（4）氧化：三元环对氧化剂稳定，一般不被氧化
环烷烃的结构
。 109.5 。 60 。 24 44'
随着环的扩大，张力
1885年 A.Baeyer提出了张力学说：成环的碳原子处在 同一平面,碳原子键角偏离109°28′后,产生一种恢复正 常键角的力称为张力。 三元环 24°44′ 四元环 9°44′ 五元环 44′
（1） 加H2：
+
H2
CH3CH2CH3
&CH2CH2CH3
H2
CH3(CH2)3CH3
（2） 加X2：
+ Br2 CCl4 室 温 BrCH2CH2CH2Br 可与烷烃区别开来
+
Br2 CCl4
Cl2
BrCH2CH2CH2CH2Br
+
Cl
自由基取 代反应
+
Cl2
ClCH2CH2CH2Cl
环已烷及其衍生物的构象
平面结构中相邻碳形成全重叠式构象 键角为120
环己烷的椅式构象
(1) 环己烷椅式构象的画法
H 1 H H 2 H H
H
3 H H 4 H H
H 5 H 6
4 CH2 CH2 1
H H 2 3 H
H 6 H H
5
H
H
环已烷的六个碳原子都保持正常键角109°28′
a键
e键
a键转变成e键，e键转变成a键； 环上原子或基团的空间关系保持。
第三章 环烷烃
单环烷烃的通式：CnH2n
分单 类环 n=3，4 n=5，6 n=7，8，9，10，11 小 环
烷 烃 的
常见环 中 环
n≧12
大
环
命名
CH3
CH 3 CH 2CH 3
CH2 CH 3
CH3
CH3 H3C H H CH3 CH3
H
CH3
C
CH3 H
CH 2CH3
CH 3
H3C
H
桥环化合物：共用两个以上碳原子的多环烃。
环己烷的船式构象
（1） 环己烷船式 (Boat form) 构象的画法
C3与C6碳原子上氢原子相对距离只有183pm远小 于范德华半径之和(248pm),产生斥力。C1、2、4、 5在同一个平面有两个全重叠构象。
只能取船型的环己烷衍生物
扭船式构象：
取代环己烷的构象
（１）一取代环己烷的构象
3 4 5 2 6 1 CH3 4 3 5 H6 H 2 1 CH3
H3C
有二个不同取代基的环己烷衍生物
CH3 (CH3)2CH CH(CH3)2 CH3
两个规则
带有相同基团的多取代环己烷，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。
带有不同基团的多取代环己烷，其优势构象总是体积 较大的基团取e键的向位。
8 7 6 5
9 10
1 2 3 4