大学有机化学之脂环烃
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有机化学- 脂环烃
单个CH2的燃烧热最高。 环越小，能量越高，越不稳定，六环以上
趋于稳定。
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环己烷
3
5 4
1 2 6
4
1
32
56
在(a)和(b)中，C2、C3 、C5 、C6都在一个平面内，但在(b) 中，C1和C4在平面的同一侧，这种构象叫船式构象；而在(a) 中，C1和C4在平面的上下两侧，这种构象叫椅式构象。
第三章 脂环烃
1
芳香族 脂环族
杂环
碳环有机 化合物
+
链状有机化合物
2
第一节 脂环烃的分类和命名
1、根据环的个数分类:单环烃、双环烃、多环烃。
2、按照 是否包 含重键 分类
饱和脂环烃 不饱和脂环烃
环烷烃 如
...
环烯烃 如 ... ...
环二烯烃 如
... ...
环炔烃 如
... ...
3
一、单环脂烃
10
8
1
7
2
5
3
6
4
二环[3,2,1]辛烷
5
4
67
8
3
21 9
CH 3
CH3 7
34 21
2-甲基双环[4,3,0]壬烷
5
4
67
8
3
21 9
CH 3
CH3 7 CH3
34
5
2
16
CH 3
321 4 13 11 5 12 10
6 9
78
5,7,7-三甲基双环[2,2,1]-2-庚烯
11
第二节 脂环烃的性质
19
环己烷（椅式构象）
分子中碳碳之间的键角能够保持或尽可能接近 109°28′。因此除了三、四元环为张力环以外，环 戊烷及其以上的环烷烃键角都是接近109°28′ 。
趋于稳定。
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环己烷
3
5 4
1 2 6
4
1
32
56
在(a)和(b)中，C2、C3 、C5 、C6都在一个平面内，但在(b) 中，C1和C4在平面的同一侧，这种构象叫船式构象；而在(a) 中，C1和C4在平面的上下两侧，这种构象叫椅式构象。
第三章 脂环烃
1
芳香族 脂环族
杂环
碳环有机 化合物
+
链状有机化合物
2
第一节 脂环烃的分类和命名
1、根据环的个数分类:单环烃、双环烃、多环烃。
2、按照 是否包 含重键 分类
饱和脂环烃 不饱和脂环烃
环烷烃 如
...
环烯烃 如 ... ...
环二烯烃 如
... ...
环炔烃 如
... ...
3
一、单环脂烃
10
8
1
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3
6
4
二环[3,2,1]辛烷
5
4
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21 9
CH 3
CH3 7
34 21
2-甲基双环[4,3,0]壬烷
5
4
67
8
3
21 9
CH 3
CH3 7 CH3
34
5
2
16
CH 3
321 4 13 11 5 12 10
6 9
78
5,7,7-三甲基双环[2,2,1]-2-庚烯
11
第二节 脂环烃的性质
19
环己烷（椅式构象）
分子中碳碳之间的键角能够保持或尽可能接近 109°28′。因此除了三、四元环为张力环以外，环 戊烷及其以上的环烷烃键角都是接近109°28′ 。
大学有机化学第五章.脂环烃
甲基环己烷
•
﹡(2)多环烷烃的命名
• ①螺环烷烃的命名：二个环共用的碳原子称为螺原 子，编号时从邻近螺原子的一个碳原子开始，从小 环开始经螺原子到大环将环编号，若环上有取代基 时，尽量使取代基位次较小。命名时，根据环上碳 原子总数称为螺[?,?]某烷，?表示除螺原子外环上 碳原子数，较小的数字放在前面。例：
二、环己烷的构象 早在1890年，沙赫斯（H.Sachse）通过研究认为：环己
烷的六个碳原子不在同一平面上，应保持正常的四面体角度。
1920年，莫尔(E.Mohr)重新研究了环己烷的结构，提出 了非平面张力学说。他认为：环己烷的碳原子之间可以保持正
常的角度，环己烷的六个碳原子不在同一平面上，C—C键之间
从这两种构象的纽曼投影式可以看出，椅
式构象的C-C及C-H键处于交叉位置，而船式构象则 处于重叠位置，因此这两种构象最稳定的是椅式构
象，下面我们主要讨论椅式构象。
（2）椅式构象中两种类型的价键
在椅式椅象中，C1、C3、C5与C2、C4、C6各 构成一个平面，这两个平面是平行的。与平面垂直 的价键称为键a或直立键，与中心轴成109。28，夹 角的称为e键或平伏键。中心轴是经过C1、C3、C5所 形成的三角形中心并与其所形成的平面垂直的直线。
结合P110-4
4、下列化合物是否有顺反异构体？若有，写出它们的立体 结构式。
1.
CHCH 3
2.
CH=C(CH 3)2 CH 3
3.
CH3
CH 3
没有 4.有顺反异构，如下式：
4.
没有
没有
H
CH3 CH3
CH3
H
CH3
H
CH3
H
H
大学有机化学脂环烃
脂环烃是有机化学中的基础性物 质，是构成复杂有机化合物的基 本单元之一。
多样性来源
脂环烃广泛存在于自然界中，如 动植物体内的萜类、甾体等化合 物，以及石油、天然气等资源。
关键反应参与者
脂环烃在许多化学反应中扮演着 重要的角色，如烷基化、酰化、 氧化等，是实现有机合成转化的 关键物质。
对未来研究的展望
取代反应
总结词
脂环烃的取代反应通常涉及环上氢原子的替换，可以发生在环的侧链或母体碳原子上。
详细描述
脂环烃中的氢原子在一定条件下可以被其他基团取代，如卤素、醇、酸等。取代反应过 程中，一个基团被另一个基团替换，生成新的化合物。例如，环己烯与溴发生取代反应，
生成1-溴环己烯。
环的稳定性与反应活性
总结词
04 脂环烃的合成与转化
合成方法
01
烷基取代反应
通过烷基取代环状化合物的氢原子来合成脂环烃，常用的烷基取代剂有
卤代烃、醇和烯烃等。
02 03
环化反应
通过将两个带有特定官能团的烯烃或炔烃进行环化反应，合成脂环烃。 常见的环化反应有Diels-Alder反应、环加成反应和金属催化的环化反 应等。
氧化还原反应
应用
脂环烃在工业、医药和农业等领域有广泛的应用，如用作溶剂、 香料、染料、农药等。
03 脂环烃的化学反应
加成反应
总结词
脂环烃的加成反应通常涉及碳碳双键的打开，并伴随着新键 的形成。
详细描述
脂环烃中的碳碳双键在一定条件下可以与氢气、卤素、卤化 氢等发生加成反应。加成反应过程中，双键打开，形成新的 单键，从而生成新的化合物。例如，环戊烯与溴化氢发生加 成反应，生成溴代环戊烷。
03
决问题的能力。
02 脂环烃的基本概念
多样性来源
脂环烃广泛存在于自然界中，如 动植物体内的萜类、甾体等化合 物，以及石油、天然气等资源。
关键反应参与者
脂环烃在许多化学反应中扮演着 重要的角色，如烷基化、酰化、 氧化等，是实现有机合成转化的 关键物质。
对未来研究的展望
取代反应
总结词
脂环烃的取代反应通常涉及环上氢原子的替换，可以发生在环的侧链或母体碳原子上。
详细描述
脂环烃中的氢原子在一定条件下可以被其他基团取代，如卤素、醇、酸等。取代反应过 程中，一个基团被另一个基团替换，生成新的化合物。例如，环己烯与溴发生取代反应，
生成1-溴环己烯。
环的稳定性与反应活性
总结词
04 脂环烃的合成与转化
合成方法
01
烷基取代反应
通过烷基取代环状化合物的氢原子来合成脂环烃，常用的烷基取代剂有
卤代烃、醇和烯烃等。
02 03
环化反应
通过将两个带有特定官能团的烯烃或炔烃进行环化反应，合成脂环烃。 常见的环化反应有Diels-Alder反应、环加成反应和金属催化的环化反 应等。
氧化还原反应
应用
脂环烃在工业、医药和农业等领域有广泛的应用，如用作溶剂、 香料、染料、农药等。
03 脂环烃的化学反应
加成反应
总结词
脂环烃的加成反应通常涉及碳碳双键的打开，并伴随着新键 的形成。
详细描述
脂环烃中的碳碳双键在一定条件下可以与氢气、卤素、卤化 氢等发生加成反应。加成反应过程中，双键打开，形成新的 单键，从而生成新的化合物。例如，环戊烯与溴化氢发生加 成反应，生成溴代环戊烷。
03
决问题的能力。
02 脂环烃的基本概念
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—脂环烃
❖ 故三元环的结构特殊。
❖ 现代物理方法测定，环丙烷分子中： 角 C-C-C = 105.5°; H-C-H =114°。
H
键
❖ 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大的张力 （角张力和扭转张力），是一个有张力环，所
H
以易开环，所以易开环，发生加成反应
根据碳环数目
分类
是否含有重键
成环碳原子数目
1、按脂环烃中含碳环数目分类
脂环烃
单环脂环烃：小环（3-4）；普通环（5-7）； 中环（8-12）和大环（>12），其中五环、六 环最常见。
二环脂肪烃（螺环，桥环）
多环脂环烃
单环
螺环
桥环
多环
❖二环脂肪烃之螺环烃
共用一个碳原子的双环为螺环烃 螺原子：共用的碳 按碳原子总数称螺某烷
1-甲基-3-异丙基 环己烷
111-甲--1甲甲环-基环甲环基基己环-基己己3--33烷-己烷-烷异-3异异烷-丙异丙丙基丙基基基
二、环的张力及环己烷的构象
1、环的张力
❖ 环丙烷的结构
❖ 理论上：
❖ 饱和烃，C为sp3杂化,键角为109.5°
自相
H
❖ 三碳环，成环碳原子应共平面，内角为60° 矛盾
脂环烃是指碳干为环状而性质和开链烃相似的烃 类。脂环烃及其衍生物广泛存在于自然界，尤其是在
石油和植物中。由植物第的花四、章叶、茎脂、根环、烃果皮等提
取出来的香精油（挥发油），都含有大量的不饱和脂 环烃及其含氧的脂环化合物。它们大多具有生理活性。
第一节 脂环烃的分类
定义：链状烷烃碳链的首尾两个碳原子以单链 相连，形成具有环状结构的烷烃成为环烷烃。
大学脂环烃知识点总结
大学脂环烃知识点总结一、定义及分类脂环烃是一类含有脂肪环结构的有机化合物，由单个或多个脂肪环组成。
根据不同的环结构和碳原子数，脂环烃可以分为多种类型，主要包括脂环烷、脂环烯和脂环炔。
其中，脂环烷是由单个脂肪环构成，脂环烯是由含有双键的脂肪环构成，而脂环炔则是由含有三键的脂肪环构成。
二、物理性质1. 融点和沸点脂环烃的融点和沸点与其分子结构有关，一般来说，脂环烷的融点和沸点随着碳原子数的增加而增加，脂环烯和脂环炔也呈现类似的规律。
2. 溶解性脂环烃在非极性溶剂中溶解度较高，而在极性溶剂中溶解度较低。
这是由于脂环烃的分子结构决定了其相互作用力较弱，因此更容易溶解于非极性溶剂中。
3. 导电性由于脂环烷、脂环烯和脂环炔都是碳氢化合物，因此它们都属于非电解质，不具有导电性。
三、化学性质1. 氧化反应脂环烃在空气中容易发生氧化反应，生成相应的醇、醛和酮等氧化产物。
氧化反应通常需要加热或催化剂的作用。
2. 加成反应脂环烃中含有双键或三键的化合物，因此容易发生加成反应，与氢气或溴水等发生加成反应，生成相应的饱和脂环烃。
3. 烷基化反应脂环烃可以与卤代烷反应，发生烷基化反应，其中烷基基团取代了脂环烃中的氢原子，生成相应的烃类产物。
4. 消除反应脂环烃中含有双键或三键的成分，容易发生消除反应，生成相应的不饱和脂环烃。
四、应用1. 燃料脂环烷是一种重要的化石燃料，可以用于燃料油的生产，也可以作为航空燃料和柴油的添加剂。
2. 化工原料脂环烷、脂环烯和脂环炔都是重要的化工原料，可以用于合成各种有机化合物，如橡胶、塑料、润滑油等。
3. 医药脂环烃及其衍生物在医药领域中也有广泛的应用，可以用于合成各种药物，如抗生素、维生素和激素类药物等。
五、环境影响脂环烷、脂环烯和脂环炔都属于碳氢化合物，其燃烧产生的气体对大气环境产生负面影响，会导致空气污染和温室效应。
此外，脂环烃的化学废水和废气对环境造成的污染也需要引起重视。
六、安全性脂环烷、脂环烯和脂环炔都属于可燃物，具有一定的火灾和爆炸危险性，应当储存和使用时注意防火防爆措施。
有机化学 第五章 脂环烃讲解
CH2CH3
CH3 CH2CH3
乙基环己烷
H3C
1,4-二甲基-2-乙基环己烷
2.单环烯烃的命名
单环烯烃的命名是根据组成环的碳原子数目称为环某烯。编号时，
把1、2号位次留给双键的碳原子。若有取代基时，取代基的位置数则
以双键为准依次排列。
CH3
3-甲基-1-环己烯
CH3
5-甲 基 -1,3-环 戊 二 烯5—甲基—3—异丙基环己烯
1-溴-5-甲基螺[3,4]辛烷 三环[3,3,1,13,7]癸烷（金刚烷）
第二节 环烷烃的性质
一、环烷烃的物理性质 1.物态 温常压下，环丙烷、环丁烷为气体，环戊烷
至环十一烷是液体，其它高级环烷烃为固体。 2.熔点、沸点 环烷烃的熔点、沸点比相应的烷烃高一些。 3.相对密 相对密度仍小于1。 4.溶解性 常不溶于水，易溶于有机溶剂。
0.745 0.779 0.779 0.769 0.810 0.836
二、环烷烃的化学性质
从化学键的角度来分析，环烷烃与烷烃相似; 但是，由于脂环烃具有环状构造，小环烃会出现 一些特殊的化学性质，主要表现在环的稳定性上， 小环较不稳定，大环则较稳定。
1.取代反应
环戊烷、环己烷和氯气在光照下反应，生 成一氯环烷烃。
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，见下图：
环丁烷
环戊烷
环丁烷比环丙烷要稳定些。环戊烷分子（见上图）中， C-C-C夹角为108°，接近sp3杂化轨道间夹角109.5°，环张 力甚微，是比较稳定的环。环戊烷分子中几乎没有什么角张 力，故五元环比较稳定，不易开环，环戊烷的性质与开链烷 烃相似。 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。
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。
基础有机化学脂环烃
03 脂环烃的合成与反应
脂环烃的合成
01
02
03
04
通过烯烃的自身加成反 应合成脂环烃。
通过烷基取代反应合成 脂环烃。
通过氧化偶联反应合成 脂环烃。
通过金属催化剂的加成 反应合成脂环烃。
脂环烃的反应
脂环烃的加成反应
脂环烃可以与氢气、卤素等发 生加成反应，生成饱和的或带
有取代基的脂环烃。
脂环烃的取代反应
材料科学研究
脂环烃在材料科学领域中用于研究新 型材料和超分子结构，如环烯烃共轭 材料、环糊精等。
日常生活应用
化妆品
脂环烃中的某些化合物是化妆品中的成分，如环己烷、甲基环己 烯等，用于生产香水、面霜等化妆品。
食品添加剂
脂环烃中的某些化合物可用作食品添加剂，如抗氧化剂、防腐剂等。
农业化学品
脂环烃中的某些化合物可用于生产农药和除草剂，如环己醇、环己 酮等。
脂环烃可以在环上或侧链上发 生取代反应，生成带有取代基 的脂环烃。
脂环烃的氧化反应
脂环烃可以被氧化成酮、醛等 化合物，生成带有羰基的化合 物。
脂环烃的还原反应
脂环烃可以被还原成醇、胺等 化合物，生成带有羟基或氨基
的化合物。04 脂环烃源自应用工业应用0102
03
化学合成原料
脂环烃是一类重要的有机 合成原料，可用于生产多 种化学品和聚合物，如塑 料、橡胶、纤维等。
螺环脂环烃
这类脂环烃具有一个或多个螺环结构相连，例如螺[5,5]十一烷、螺[6,6]十八烷等。
脂环烃的命名
习惯命名法
根据脂环烃的结构特点，采用“环”字表示环状结构，并在前面加上适当的取代基名称来命名。例如，环己烯、 环戊二烯等。
系统命名法
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
有机化学第五章 脂环烃
练习
CH3CH2
CH3
1-甲基-4-乙基-1,3-环戊二烯
CH3CH2
CH3
1-甲基-4-乙基环己烷
有机化学
脂环烃
13
5.1.3.2 桥环的命名
两个以上的碳环，共用两个（或2个以上）碳 原子的脂环化合物，叫做桥环化合物。
桥原子
桥头碳
此结构好象是过河的桥，两岸各有一个桥头，即 两个共用碳原子，也叫桥头碳。其余可看作是不 同方式的桥，这样的原子叫桥原子。
可有两种分类方法。
有机化学
脂环烃
5
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
有机化学
脂环烃
6
分子中碳环的多少
① 单环脂环烃 分子中只有一个碳环，按成碳原子数又可分为
小环、普通环、中环、大环四种。
小环 普通环 中环 大环
格能小，则熔点低。而在环烷烃中，分子中原子不能 自由转动，构象稳定，分子间排列紧密、有序，所以 密度、熔 沸点比相应的开链烃稍高一些。
有机化学
脂环烃
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。
Br2/CCl4 BrCH2CH2CH2CH2Br
环丁烷性质不如环丙烷活泼，随环由小到大，环的 稳定性增加，性质逐渐稳定，加成也越来越困难。
有机化学
脂环烃
29
有机化学第五章 脂环烃
三、脂环烃的结构与稳定性
为什么三、四元的小环化合物不稳定，易发生开环 的反应，而五元环、六元环相对稳定？
拜尔张力学说
键角： 60° 90°
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。
C C
109.5 。
C
105.5 。
C
如果取代基更大，则空间效果更突出，叔丁基以e键与环
相连的构象近100％。
C
（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
反式
顺式
1,2-二甲基环己烷的平面表示法
顺式
CH3 H3 C CH3 CH3
稳定性相同 反式
CH3 CH3 CH3
CH3
更稳定
H 1 H H 5 2 H 4 2.50A H H 2.51A H H 3 H 2.49A H
H 6
H
a键
e键
a b b b a a a
a b b b a a a
b b a
b a a b
b
a
b
构象翻转，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。
2、环己烷椅式构象的书写
3、环己烷的船式构象
椅式
扭船式
船式
半椅式
1、环己烷的椅式构象
H 1 H H H
H 2 3 H H 4 H H
H 6 H H
5
锯架式
纽曼式
环己烷椅式构象的特点
环中相邻两个碳原子均为邻交叉。
C－H键分为两类，有6个直立键叫a (axial) 键，有6个 平伏键称e (equatorial)键。
有机化学第五章 脂环烃
船 式 构
H
45 3
H
61 2
船头-船尾 H 斥力较大
C1 C2 , C3 C4 , C4 C5 , C6 C1 之间是邻位交叉构象
象
HH
HH
HH
但 C2 C3 , C5 C6 之间
是全重叠式构象
HH
HH
船式构象既存在（船头—船尾氢之间的）非键张力 也存在部分重叠式构象产生的键扭转张力， 不如椅式构象稳定（ΔE= 29kJ/ mol）
升高温度使较不稳定的 邻位交叉式构象比例增大 故偶极矩增大
OH OH
μ＞ 0
OH
OH
μ =0
30oC μ = 2.30D
氢键缔合对构象分布的影响
2.构象不同对电离度的影响
COOH H H
H
COOH H
H
H
反式中更多a-H 妨碍质子的电离
pka = 8.17 顺式
pka = 8.58 反式
3、构象不同对反应速度的影响
CH3OOC
+ H
H COOCH3
COOCH3
体 专
H
一
H
性
COOCH3
反-丁烯二酸二甲酯
反-环己烯-4,５-二甲酸二甲酯
O
O
＋
O
O
环戊二烯
O
O
丁烯二酸酐
三、卡宾(碳烯)合成法
CH2N2
重氮甲烷
光或热
:CH2 + N2
碳烯
CH3－ CH＝CH－CH3 + :CH2
CH3－CH －CH－CH3 CH2
C(CH3)3
Cl
C(CH3)3
（Ⅱ）
Cl
有机化学-脂环
1）加成
+ H2 Ni
+ Br2
CH3 + HBr
Br Br
CH3 Br
2）氧化
KMnO4/OH-
KMnO4/H+
O3 Zn/H2O
OH OH HOOC(CH2)4COOH
OHC(CH2)4CHO
3）双烯合成
+ CH2=CHCN + CH=CH
4）聚合
室温
+
△
CN
H H
与烯烃类似的性质 —— 小环烷烃的加成
二环[ 3 . 3 . 0 ] 辛烷
8 5
8
7
CH3 6 CH3 5 4
1 2
3
6
4
7
12
CH3 3
2 _ 甲基二环 [ 3 . 2 . 1 ]辛 _ 6 _ 烯
5 , 6 _ 二甲基二环 [ 2 . 2 . 2 ]辛 _ 2 _ 烯
5 CH1 3
2 4
3
5 _ 甲基螺 [ 3 . 4 ] 壬烷
CH2CH3
(3)、螺环烃（Spirocyclic hydrocarbon）
脂环烃分子中两个碳环共用一个碳原子称为 螺环烃，共用的碳原子称为“螺原子”。
64
8
5
螺[3.4]辛烷
Spiro[3.4]octane
2 10 1
2,10-二甲基螺[4.5] -6-癸烯
命名时按成环碳原子总数称:“螺[x.y]某烷 / 烯” (x < y) 。
(2) 多脂环烃 桥环烃（bridged hydrocarbon）
两个碳环共用两个或更多个碳原子的称为桥环化合物。 其中桥碳链的交汇点原子称为桥头碳原子。
有机化学 第五章 脂环烃
(3) 其它方法
+
CHO
。
30 C
100%
OH
+ ZnBr2 CHO
环戊二烯的工业来源和制法
石油热裂解的C5馏分加热至100℃，其中的 环戊二烯聚合为二聚体，蒸出易挥发的 其他C5馏分，再加热至约200℃，使二聚 体解聚为环戊二烯：
。
+
100 C
。
200 C
(八) 萜类和甾族化合物
萜类化合物广泛存在于自然界，是植物香精 油的主要成分，广泛用于医药、香料工业。
CH +
CH
双烯体 亲双烯体
双环[2,2,1]-2,5-庚二烯
（四) 环烷烃的结构与稳定性
• 环的大小与环张力、环的稳定性 • 环丙烷的结构 • 环丁烷的结构 • 环戊烷的结构
(四) 环烷烃的结构与稳定性
实验事实： 环的稳定性：三元环＜四元环＜五元、六元环 why? 结构所致！环张力所致！
• 环烷烃的环张力越大，表明分子的能量越高， 稳定性越差，越容易开环加成。
(甲) 桥环烃 (乙) 螺环烃
(二) 脂环烃的命名
(1) 单环脂环烃
CH2 CH2 CH2
即
CH2 CH2
环戊烷
CH3
即
CH
H3C
CH3
CH3
CH3 CH3
甲基环丁烷
1,2-二甲基环戊烷
H CH3
H CH3
CH3 H
即
CH3 H
1-甲基-4-异丙基环己烷
CH3
反-1,4-二甲基环己烷
CH3
1-甲基-1-环己烯
环己烷的船式构象
船式与椅式翻转，环己烷二种椅式构象互换
取代环己烷的构象1
有机化学第五章脂环烃
4 3 2 1
或
5
1-甲基-3-乙基环戊烷 甲基-
CH2 CH2 CH2 CH-CH3 CH2 CH CH(CH3)2 或
4 5
6 1 2 3
1-甲基-3-异丙基环己烷 甲基③ 若环烃中有双键时，编号应从双键开始，且使编号的数 若环烃中有双键时，编号应从双键开始， 值最小。 值最小。
1 6 5 4 2
结论： 结论： ● e键取代基最多的构象稳定 ● 大取代基(体积)在e键的构象稳定 大取代基(体积)
§5-5 脂环烃的制备
一、芳烃化合物还原法
Ni 180～ 180～250℃
+ 3 H2
+ H2
催化剂
H2 催化剂 四氢化萘 十氢化萘
二、分子内偶联法
1.武慈合成法——主要适合于制备三 主要适合于制备三、 1.武慈合成法——主要适合于制备三、四元环
1,31,3-环己二烯
3
若环中有双键也有支链时，编号从双键起， ④ 若环中有双键也有支链时，编号从双键起，且要使支链 编号尽可能最小。 编号尽可能最小。
1 5 2
3-甲基环戊烯 CH3
4 3
1 6 5 4 2
1,61,6-二甲基环己烯
3
2. 螺环烃的命名
螺环烃编号方法----- 从邻接于螺原子的一个碳原子开始， ① 螺环烃编号方法----- 从邻接于螺原子的一个碳原子开始， 由小环到大环。 由小环到大环。 螺环烃命名方法---------用 做词头， ② 螺环烃命名方法-----用螺做词头，然后在方括号中写出 每 个环的碳原子数（不包括螺碳） 个环的碳原子数（不包括螺碳）从 小 7 8 1 2 10 1 9 环到大环。 环到大环。 CH2 CH2 CH2 2 C CH2 8 4 5 CH2 CH CH2 5 6 3 3 7 6 4 CH3 5-甲基螺[3 .4] 辛烷 甲基螺 甲基 螺[4.5]癸-1,6-二烯 [4.5]癸 1,6-
或
5
1-甲基-3-乙基环戊烷 甲基-
CH2 CH2 CH2 CH-CH3 CH2 CH CH(CH3)2 或
4 5
6 1 2 3
1-甲基-3-异丙基环己烷 甲基③ 若环烃中有双键时，编号应从双键开始，且使编号的数 若环烃中有双键时，编号应从双键开始， 值最小。 值最小。
1 6 5 4 2
结论： 结论： ● e键取代基最多的构象稳定 ● 大取代基(体积)在e键的构象稳定 大取代基(体积)
§5-5 脂环烃的制备
一、芳烃化合物还原法
Ni 180～ 180～250℃
+ 3 H2
+ H2
催化剂
H2 催化剂 四氢化萘 十氢化萘
二、分子内偶联法
1.武慈合成法——主要适合于制备三 主要适合于制备三、 1.武慈合成法——主要适合于制备三、四元环
1,31,3-环己二烯
3
若环中有双键也有支链时，编号从双键起， ④ 若环中有双键也有支链时，编号从双键起，且要使支链 编号尽可能最小。 编号尽可能最小。
1 5 2
3-甲基环戊烯 CH3
4 3
1 6 5 4 2
1,61,6-二甲基环己烯
3
2. 螺环烃的命名
螺环烃编号方法----- 从邻接于螺原子的一个碳原子开始， ① 螺环烃编号方法----- 从邻接于螺原子的一个碳原子开始， 由小环到大环。 由小环到大环。 螺环烃命名方法---------用 做词头， ② 螺环烃命名方法-----用螺做词头，然后在方括号中写出 每 个环的碳原子数（不包括螺碳） 个环的碳原子数（不包括螺碳）从 小 7 8 1 2 10 1 9 环到大环。 环到大环。 CH2 CH2 CH2 2 C CH2 8 4 5 CH2 CH CH2 5 6 3 3 7 6 4 CH3 5-甲基螺[3 .4] 辛烷 甲基螺 甲基 螺[4.5]癸-1,6-二烯 [4.5]癸 1,6-
有机化学脂环烃
4
CH2CH2COOH
O3
Zn, H2O
CH2CH2CHO CH2CH2CHO
O3
Zn/H2O
CHO CHO
O3
Zn + H+ [H2O]
？
O O
(3) 共轭环二烯烃的双烯合成反应 • 与某些不饱和化合物发生双烯合成反应. 例1:
环戊二烯
例2: •双环[2.2.1]-5-庚烯-2-羧酸甲酯
•双环[2.2.1]-2,5-庚二烯
(2) 环烯(炔)烃 --脂环烃的环上有双键(或叁键). • 命名与开链烃相似:以不饱和碳环为母体,侧链为取 代基. • 碳环上的编号顺序:应是不饱和键所在的位置号码最 小. • 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.
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.
•四碳环不易开环，在常温下与卤素，卤化氢不反应。
(3) 氧化反应:
• 在常温下，环烷烃与一般氧化剂(KMnO4,O3)不反 应；
思考：如何鉴别环丙烷与烯烃 ?
• 在加热，强氧化剂作用或催化剂存在时，可用空气 氧化成各种氧化产物： O 例: HNO3 CH2CH2COOH Ba(OH)2 Δ CH2CH2COOH
桥头碳
双环[2.2.1]庚烷
例2:
双环[2.1.0]戊从一个桥头碳原子(含)开始,先编 最长的桥至第二个桥头,再编余下的较长的桥,回到 第一个桥头;最后编最短的桥. (e) 编号的顺序以取代基位置号码加和数为较小.
CH2CH2COOH
O3
Zn, H2O
CH2CH2CHO CH2CH2CHO
O3
Zn/H2O
CHO CHO
O3
Zn + H+ [H2O]
？
O O
(3) 共轭环二烯烃的双烯合成反应 • 与某些不饱和化合物发生双烯合成反应. 例1:
环戊二烯
例2: •双环[2.2.1]-5-庚烯-2-羧酸甲酯
•双环[2.2.1]-2,5-庚二烯
(2) 环烯(炔)烃 --脂环烃的环上有双键(或叁键). • 命名与开链烃相似:以不饱和碳环为母体,侧链为取 代基. • 碳环上的编号顺序:应是不饱和键所在的位置号码最 小. • 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.
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.
•四碳环不易开环，在常温下与卤素，卤化氢不反应。
(3) 氧化反应:
• 在常温下，环烷烃与一般氧化剂(KMnO4,O3)不反 应；
思考：如何鉴别环丙烷与烯烃 ?
• 在加热，强氧化剂作用或催化剂存在时，可用空气 氧化成各种氧化产物： O 例: HNO3 CH2CH2COOH Ba(OH)2 Δ CH2CH2COOH
桥头碳
双环[2.2.1]庚烷
例2:
双环[2.1.0]戊从一个桥头碳原子(含)开始,先编 最长的桥至第二个桥头,再编余下的较长的桥,回到 第一个桥头;最后编最短的桥. (e) 编号的顺序以取代基位置号码加和数为较小.
有机化学第五章脂环烃
Δ
+B r2
B rC H 2 C H 2 C H 2 C H 2 B r
有机化学第五章脂环烃
❖环丙烷的烷基衍生物和氢卤酸加成时，符合马氏规则。
CH3
CH3 CH3
+HBr
CH3 +HBr
CH3CHCH2CH3 Br CH3CH3
CH3 C CH CH3 Br
❖环丁烷在加热条件下可以和卤素发生加成反应；
有机化学第五章脂环烃
(2) 二环体系 ❖螺环烃：
根据成环碳原子总数目称为螺某烷或螺某烯； 方括号内，小的数在前，大的数在后，用圆点隔开； 英文名中“螺”用词头s[3.4]辛烷
spiro[3.4]octane
7
8
3
有机化学第五章脂环烃
9 10 1
2
5
8
7 64
3
螺[4.5]-6-癸烯 spiro[4.5]-6-decene
4-环丙基辛烷 4-cyclopropyloctane
有机化学第五章脂环烃
❖分子中有不饱和碳碳键，命名时应使不饱和键上的碳 编号最小。
1-甲基环戊烯 1-methylcyclopentene
3-甲基环戊烯 3-methylcyclopentene
3-甲基-1,4-环己二烯 3-methyl-1,4-cyclohexadiene
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。
有机化学第五章脂环烃
❖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。
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第六章 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 •(五) 环己烷及其衍生物的构象 •(六) 脂环化合物的立体异构 •(七) 脂环烃的主要来源和制法 •(八) 环戊二烯
2020/12/19
1
脂环烃是由碳和氢两种元素组成的一类碳环化合物。
2020/12/19
9
脂环烃的化学性质与脂肪烃相似，可发生卤化和氧化反应等。
(1) 取代反应
。 300 C
+ Br2
紫外光
+ Cl2
Br + HBr
Cl + HCl
2020/12/19
10
(2) 氧化反应
环丙烷对氧化剂稳定，不被高猛酸钾、臭氧等氧化剂氧化。 例如：
故可用高猛酸钾溶液来区别烯烃与环丙烷衍生物。
CH3
甲基环戊烷
5 6 1 CH3 4 3 2 CH3
1,2-二甲基环己烷
CH3
1
6
2
5
3 CH2CH3
4
1-甲基-3-乙基环己烷
2020/12/19
4
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
4 C2H5
CH3 3
2
4
15
1
5 CH3
6
4-乙基环戊烯
3,5-二甲基环己烯
6
1 二环桥环烷烃命名时，按成环碳原子数称为 二环“某烷”； 2 将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
“某烷”中间；
3 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； 4 将环上取代基位次和名称放在“二环”之前。
CH2CH3
(一) 脂环烃的分类 • 按环上碳原子的饱和程度，可分为： 环烷烃(通式CnH2n) 环烯烃(通式CnH2n-2) 环炔烃(通式CnH2n-4)
环戊烷
环己烯
环辛炔
脂环烃的构造异构现象比脂肪烃复杂，如环烷烃C5H10的构造异构体有：
CH3
C H 2C H 3
CH3 CH3
环戊烷 甲基环丁烷
乙基环丙烷
1,1-二甲基环丙烷
不能用溴褪色的方法来 区别环烷烃与烯烃！
2020/12/19
14
（丙）加卤化氢
取代环丙烷加成符合Markovnikov 规则
+ HBr
CH2 CH2 CH2
H
Br
CH3 CH CH2 + HBr
CH2
CH3 CH CH2 CH3 Br H
CH3
CH CH2 CH3
CH3
+ HBr
CH2
CH3 CH3
CH3
CH3
1,2-二甲基环丙烷
2020/12/19
2
• 按照分子中所含碳环的数目，可分为： 单环脂环烃
二环脂环烃 多环脂环烃
环己烷
环戊二烯
十氢化萘
降冰片烷
CH3 甲基环己烷
螺[2,4]庚烷
立方烷 2020/12/19
棱烷
篮烷
金刚烷 3
(二) 脂环烃的命名
1 单环脂环烃 (1)根据分子中成环碳原子数目，在相应烷烃名称前加“环”字，称为“环某烷”； (2) 使所有取代基编号尽可能小； (3) 基团顺序按“次序规则”小的优先列出。
7
1
2 CH3
8 CHCH3 3 CH2
6
5
4
2,8-二甲基-1-乙基二环[3.2.1]辛烷
2020/12/19
1
6
2
7
5
3
4
7,7-二甲基二环[2.2.1]庚烷
5
4
6 7 CH3
3
1
CH3 2
CH3
3,7,7-三甲基二环[4.1.0]庚烷
7
(2) 螺环烷烃
• 二环螺环烃命名时以“螺”为词头,称“螺某烷”； • 将各环除螺原子以外的碳原子数由小环到大环用数字表示，用圆点分开放在方括号中，括号放在 “螺”和“某烷”中间； • 编号从较小环与螺原子相邻的碳开始，沿小环经螺原子到较大的环； • 支链命名与桥环烷烃相同。
7
6 CH3 5
4
8 1
2 3
5-甲基环辛炔
2020/12/19
5
2 二环脂环烃
指分子碳架中含有两个碳环的烃。它又分为： 联环烃 螺环烃(螺烃) 桥环烃(桥烃)
联二环己烷
(1) 桥环烷烃 •
螺[4.4]壬烷
二环[4.4.0]癸烷 (十氢化萘)
二环[2.2.1]庚烷 (降冰片烷)
2020/12/19
2020/12/19
11
钴催化剂
+ O2 150~160。 C,0.8~1MPa
OH+
O
环己醇
环己酮
空气，H3BO3 150~160。 C
OH
O
+
环十二烷
环十二醇
环十二酮
2020/12/19
12
(3) 加成反应
环丙烷和环丁烷与烯烃相似，易开环进行加成。 （甲）加氢
Ni
+ H2 80。C
CH3 CH2 CH3
7 6
1
3
5 4
2
螺[2.4]庚烷
2020/12/19
螺[5.5]十一烷
CH3 6 543
2 7
81
5-甲基螺[3.4]辛烷
8
(三) 脂环烃的性质 环烷烃的沸点、熔点和相对密度都较含同数碳原子的开链脂肪烃为高。
一些环烷烃的物理常数
名称 环丙烷 环丁烷 环戊烷 甲基环戊烷 环己烷 甲基环己烷 环庚烷 环辛烷
CH3 C CH CH2
Br
H
2020/12/19
15
4 环烯烃的化学性质 （甲）亲电加成
反式加成
+ Br2
Br H
反-1,2-二溴环己烷
H Br
2020/12/19
16
（乙）氧化反应
H O O C (C H 2)4C O O HKHM2On,OH4+
己二酸
环己烯
O3
H2O Zn
OHC(CH2)4CHO
+ H2 2N00i。C CH3 CH2 CH2 CH3
+ H2 3N00i。C CH 3 CH 2CH 2CH 2CH 3
2020/12/19
13
（乙）加卤素
+ Br2 CCl4
CH2 CH2 CH2
Br
Br
1,3-二溴丙烷
+ Br2 heat
CH2 CH2 CH2 CH2
Br
Br
1,4-二溴丁烷
熔点/℃ -127.6
-80 -93 -142.4 6.5 -126.5 -12 11.5
沸点/℃ -32.9 12 49.3 72 80.8 100.8 118 148
相对密度(d420) 0.720(-79℃) 0.703(0℃)
0.745 0.779 0.779 0.769 0.810 0.836
己二醛
CH3
CH3
过 氧 间 氯 苯 甲 酸 ， 氯 仿
回 流 ， 3h， 68% ~78%
O
CH3
CH3
（丙）α-氢的自由基卤化
H
CH2 + CH2
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O
C NBr
C
O
回流 68%~78%
Br
O
CH2 C + CH2 C
NH
O
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(四) 环烷烃的结构与稳定性
燃烧热:指1mol化合物完全燃烧生成二氧化碳和பைடு நூலகம்所放出的能量，其大小反映了分子能量的高 低。
•(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 •(五) 环己烷及其衍生物的构象 •(六) 脂环化合物的立体异构 •(七) 脂环烃的主要来源和制法 •(八) 环戊二烯
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1
脂环烃是由碳和氢两种元素组成的一类碳环化合物。
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9
脂环烃的化学性质与脂肪烃相似，可发生卤化和氧化反应等。
(1) 取代反应
。 300 C
+ Br2
紫外光
+ Cl2
Br + HBr
Cl + HCl
2020/12/19
10
(2) 氧化反应
环丙烷对氧化剂稳定，不被高猛酸钾、臭氧等氧化剂氧化。 例如：
故可用高猛酸钾溶液来区别烯烃与环丙烷衍生物。
CH3
甲基环戊烷
5 6 1 CH3 4 3 2 CH3
1,2-二甲基环己烷
CH3
1
6
2
5
3 CH2CH3
4
1-甲基-3-乙基环己烷
2020/12/19
4
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
4 C2H5
CH3 3
2
4
15
1
5 CH3
6
4-乙基环戊烯
3,5-二甲基环己烯
6
1 二环桥环烷烃命名时，按成环碳原子数称为 二环“某烷”； 2 将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
“某烷”中间；
3 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； 4 将环上取代基位次和名称放在“二环”之前。
CH2CH3
(一) 脂环烃的分类 • 按环上碳原子的饱和程度，可分为： 环烷烃(通式CnH2n) 环烯烃(通式CnH2n-2) 环炔烃(通式CnH2n-4)
环戊烷
环己烯
环辛炔
脂环烃的构造异构现象比脂肪烃复杂，如环烷烃C5H10的构造异构体有：
CH3
C H 2C H 3
CH3 CH3
环戊烷 甲基环丁烷
乙基环丙烷
1,1-二甲基环丙烷
不能用溴褪色的方法来 区别环烷烃与烯烃！
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14
（丙）加卤化氢
取代环丙烷加成符合Markovnikov 规则
+ HBr
CH2 CH2 CH2
H
Br
CH3 CH CH2 + HBr
CH2
CH3 CH CH2 CH3 Br H
CH3
CH CH2 CH3
CH3
+ HBr
CH2
CH3 CH3
CH3
CH3
1,2-二甲基环丙烷
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2
• 按照分子中所含碳环的数目，可分为： 单环脂环烃
二环脂环烃 多环脂环烃
环己烷
环戊二烯
十氢化萘
降冰片烷
CH3 甲基环己烷
螺[2,4]庚烷
立方烷 2020/12/19
棱烷
篮烷
金刚烷 3
(二) 脂环烃的命名
1 单环脂环烃 (1)根据分子中成环碳原子数目，在相应烷烃名称前加“环”字，称为“环某烷”； (2) 使所有取代基编号尽可能小； (3) 基团顺序按“次序规则”小的优先列出。
7
1
2 CH3
8 CHCH3 3 CH2
6
5
4
2,8-二甲基-1-乙基二环[3.2.1]辛烷
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1
6
2
7
5
3
4
7,7-二甲基二环[2.2.1]庚烷
5
4
6 7 CH3
3
1
CH3 2
CH3
3,7,7-三甲基二环[4.1.0]庚烷
7
(2) 螺环烷烃
• 二环螺环烃命名时以“螺”为词头,称“螺某烷”； • 将各环除螺原子以外的碳原子数由小环到大环用数字表示，用圆点分开放在方括号中，括号放在 “螺”和“某烷”中间； • 编号从较小环与螺原子相邻的碳开始，沿小环经螺原子到较大的环； • 支链命名与桥环烷烃相同。
7
6 CH3 5
4
8 1
2 3
5-甲基环辛炔
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5
2 二环脂环烃
指分子碳架中含有两个碳环的烃。它又分为： 联环烃 螺环烃(螺烃) 桥环烃(桥烃)
联二环己烷
(1) 桥环烷烃 •
螺[4.4]壬烷
二环[4.4.0]癸烷 (十氢化萘)
二环[2.2.1]庚烷 (降冰片烷)
2020/12/19
2020/12/19
11
钴催化剂
+ O2 150~160。 C,0.8~1MPa
OH+
O
环己醇
环己酮
空气，H3BO3 150~160。 C
OH
O
+
环十二烷
环十二醇
环十二酮
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12
(3) 加成反应
环丙烷和环丁烷与烯烃相似，易开环进行加成。 （甲）加氢
Ni
+ H2 80。C
CH3 CH2 CH3
7 6
1
3
5 4
2
螺[2.4]庚烷
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螺[5.5]十一烷
CH3 6 543
2 7
81
5-甲基螺[3.4]辛烷
8
(三) 脂环烃的性质 环烷烃的沸点、熔点和相对密度都较含同数碳原子的开链脂肪烃为高。
一些环烷烃的物理常数
名称 环丙烷 环丁烷 环戊烷 甲基环戊烷 环己烷 甲基环己烷 环庚烷 环辛烷
CH3 C CH CH2
Br
H
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4 环烯烃的化学性质 （甲）亲电加成
反式加成
+ Br2
Br H
反-1,2-二溴环己烷
H Br
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（乙）氧化反应
H O O C (C H 2)4C O O HKHM2On,OH4+
己二酸
环己烯
O3
H2O Zn
OHC(CH2)4CHO
+ H2 2N00i。C CH3 CH2 CH2 CH3
+ H2 3N00i。C CH 3 CH 2CH 2CH 2CH 3
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（乙）加卤素
+ Br2 CCl4
CH2 CH2 CH2
Br
Br
1,3-二溴丙烷
+ Br2 heat
CH2 CH2 CH2 CH2
Br
Br
1,4-二溴丁烷
熔点/℃ -127.6
-80 -93 -142.4 6.5 -126.5 -12 11.5
沸点/℃ -32.9 12 49.3 72 80.8 100.8 118 148
相对密度(d420) 0.720(-79℃) 0.703(0℃)
0.745 0.779 0.779 0.769 0.810 0.836
己二醛
CH3
CH3
过 氧 间 氯 苯 甲 酸 ， 氯 仿
回 流 ， 3h， 68% ~78%
O
CH3
CH3
（丙）α-氢的自由基卤化
H
CH2 + CH2
2020/12/19
O
C NBr
C
O
回流 68%~78%
Br
O
CH2 C + CH2 C
NH
O
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(四) 环烷烃的结构与稳定性
燃烧热:指1mol化合物完全燃烧生成二氧化碳和பைடு நூலகம்所放出的能量，其大小反映了分子能量的高 低。