脂环烃结构与命名
脂环烃(Alicyclic Hydrocarbons)
具有环状碳骨架结构，其性质与脂肪烃相似。
1.3.1脂环烃分类 主要按成环碳原子数
CH2
= CH2 CH2
,
,
,
八元环以上少见
◆主要学习环烷烃
通式：CnH2n
异构；分子式C5H10 的环烷烃 (戊烯的同分异构体)
4.1 命名：
成环碳原子数，环某烷
Cl + Cl2 h
2．氧化反应：KMnO4/H+，O3不能氧化
+ [O]
可与烯烃或炔烃区别开来。
HNO3 HO2C(CH2)4CO2H
O2 cat
OH
O
+
3．加成反应：小环（C3，C4）特性
（1）催化加氢
开 环
Ni。 80 C
CH3CH2CH3
加 氢 的
+ H2
12N0i。C
难
CH3CH2CH2CH3
4.3 环烷烃的稳定性与构象 1．环的稳定性：小环不稳定(开环) ，大环稳定
燃烧热(△Hc)测定数据表明：烷烃分子每增加 一个-CH2-，其燃烧热数值的增加基本上是一个 定值—658.6 kJ·mol-1。
◆环烷烃可以看作是数量不等的-CH2-单元连 接起来的化合物。但不同环烷烃中的单元-CH2的燃烧热却因环的大小有着明显的差异 。
E
褪色 Br2/CCl4
CH3CH=CH2 CH3C≡CH
CH3CH=CH2 CH3C≡CH
不褪色
白色沉淀
顺丁烯
二酸酐
CH3CH=CH2
无白色
沉淀
CH3CH=CH2 CH3C≡CH
CH3C≡CH
[Cu(NH3)2]+Cl-
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。
第五章脂环烃第一节脂环烃的分类及命名
第五章脂环烃第一节脂环烃的分类及命名脂环烃是指碳干为环状而性质和开链烃相似的烃类。
1.单环烃的命名：①环烷烃的命名与烷烃相似，办在烷字的前面加上一"环"字，称为环某烷编号时，有两个以上不同的取代基时，以含碳最少的取代基作为1位。
使环上取代基的位次尽可能最小②环烯的命名在相应的烯烃名称前面加一"环"字2.多环化合物的命名1.螺环烃：分子中两个碳环共用一个碳原子。
单螺环，根据成环碳原子的总数称为螺某烷，在螺字后面的方括号中，用阿拉伯数字标出两个碳环碳原子数目（螺原子不计算在内），将小的数字排在前面，数字之间用圆点编号，是从较小环中与螺原子相邻的一个碳原子开始，经过共有碳原子到较大的环2.稠环烃：两个碳环共用两个碳原子3.桥环烃分子中两个或两个以上碳环共有两个以上碳原子；共有的两个碳原子为桥头，两桥头之间的碳链为桥。
桥环烃的命名，可用二环、三环等做词头，然后根据成环碳原子总数称为某烷，在环字后的方括号中用阿拉伯数字标出桥上两个桥头碳原子之间的碳原子数。
二环桥环烃可以看作是两个桥头碳原子之间用三道桥联结起来的，因此方括号中有三个数字，应照它们由大到小的次序排列，数字之间下角用圆点隔开。
编号是从一个桥头碳原子开始沿最长的桥到另一桥头碳原子，再沿次长的桥回到第一个桥头碳原子,最短的桥上的碳原子最后编号。
多环化合物的命名也遵循上述规则，即先视作双环把主环和主桥编号（如下例：最大的环为8元环，为主环，C1和C5为主桥的桥头碳），然后编第二号桥、第三号桥等等（下例的C3和C7为第二桥的桥头碳）并注明其桥头碳（如下例的前三个数3，3，1是主桥的原子数，后一个13.7是第二桥的原子数，其右上角3.7是桥头碳编号。
近年来合成了很多新型结构的多环化合物，引起了有机化学家很大兴趣。
为了简便，合成的这些化合物也规定了简称，如：立方烷、篮烷、棱晶烷、金刚烷第二节脂环烃的性质1.物理性质环烷烃的熔点、沸点、和比重都较含同数碳原子的开链烷烃高。
4 环烃 脂环烃
（4）环上有取代基比较复杂, 以链为母体, 环为取代基。
CH3
2 3 4 5 6 CH3CHCH2CHCH2CH3 1
环己基 2-甲基-4-环己基己烷
（5）环上有取代基和不饱和键时,不饱和键以最小的号数表 示,称为环某烯。
CH3
4 5 6 1 3 2
4-甲基环已烯
1
CH3
2
CH2CH3
4 3
H3C
+
+
+
H2
H2
H2
Ni 80℃
Ni 200℃
H3C CH2 CH3
H3C CH2 CH2 CH3
H3C CH2 CH2 CH2 CH3
易
Ni 300℃
难
（2） 加卤素
BrCH2H2CH2Br Br2/CCl4
H3C
CH3CHCH2CH2Br Br
用于环丙烷的鉴别
环丁烷在加热的条件下可以与卤素发生开环加成反应。 四碳以上环烷烃室温下均不能与卤素或卤化氢反应
COOH SO3H CHO OH NH2 CH=CH2
苯甲酸 苯磺酸
苯甲醛
苯酚
苯胺
苯乙烯
(CH3)2C-CH-CH-CHCH3
2-甲 基 -4-苯 基 己 烷
苯基 Ph-
CH2
苄基 Benzyl-
（用Ph表示）
CH2 OH 苄 醇
（用Bz表示）
CH2 Cl 苄 氯
（2）二取代苯
* 两基团相同：有三种异构体：邻(o)、间(m)、对(p) * 取代基的位置用邻、间、对或1，2；1，3；1，4表示。
环丁烷的结构
三、环己烷及其衍生物的构象
1，环己烷的构象： 分子中的C－C键可以在一定的范围内自由旋转，形成无数构象。
脂环烃的结构和命名.
3 3
CH(CH3)2
CH3
5
1
1
CH3
5-甲基-1-环辛炔
3-甲基-1-环戊烯
1-甲基-3 -异丙基环已烯
二、命名 2、多环脂环烃 （1）螺环烃—两个碳环共用一个碳原子的环烃，共用的 碳原子称为螺原子
螺庚烷
螺[2.4]庚烷
母体：根据成环碳原子的总数称螺某烷 在“螺”字后面的方括号中，用阿拉伯数字标出除螺 原子外两个碳环的碳原子数目，小的数字在前：螺[x.x]烷
谢
制作人：
谢
石 云
药用基础化学/脂环烃
脂环烃的结构和命名
一、分类
1、按分子中有无不饱和键分类
饱和脂环烃 不饱和脂环烃
CH3
2、按分子中碳环数目分类
小环 单环烃 中环 螺环烃 多环烃 稠环烃 桥环烃 普通环 大环
螺原子
桥头碳原子
二、命名 1、单环脂环烃
• 饱和单环烃的命名方法与烷烃相似：根据环中碳 原子的数目称为“环某烷”
2、多环脂环烃
9 10 5 1 2 8
3
7
6
4
CH3
6螺癸烷 螺 甲基螺 [4.5]癸烷 [4.5]癸烷
编号：编号从小环中紧连螺原子的碳原子开始，经过螺原子 到达大环，同时使得位次之和最小。
二、命名 2、多环脂环烃
（2）桥环烃—共用两个或两个以上碳原子的多环脂环烃
二环庚烷 二环[4.1.0]庚烷
CH 2 CH 2
CH 2 H2C CH 2
H2C
CH 2
H2C
CH 2
C
H2C CH 2
环丁烷
H2C CH 2
环丙烷
二、命名 1、单环脂环烃 当环上有取代基时，应使取代基的位次最小。
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。
脂环烃的分类和命名
2）螺环烃 螺原子：两个碳环共用的碳原子
螺原子 4 10 9
3
5
8
2 167
螺[4.5]癸烷
5-甲基螺[3.4]辛烷
[讨论]
2
3
1
4
7
6
5
3,7,7-三甲基二环[4.1.0]庚烷 2,8-二甲基-1-乙基二环[3.2.1] 辛烷
第二节 脂 环烷烃的性质
物理性质； 化学性质(自由基取代、小环化合物性质特殊)。
环张力：比烷烃CH2高出的能量。
环己烷及其衍生物的构象
1. 环己烷的构象 极端构象：
1）椅式构象
椅式
船式
H 2 H
250pm H3H
H 4 H
HH H
H
6
H
2
H 1 H
H6
H
H
5
H
1 H5 4
H
H
H
H
3H
H
• 不存在： 非键连作用； 扭转张力； 角张力。
a键
a键：直立键(竖键) (axial bonds)
4-甲基环己烯
3-甲基-4-环丁基庚烷
3）顺、反环烷烃 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。
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
H 3C H
CH 3
H CH 3
HH
H
顺-1, 4-二甲基环己烷
取 代
+ Br2
rt.
hv or 300oC
Br + HBr
加溴
+ Br2
rt.
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
有机化学05章脂环烃
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
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
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。
脂环烃的命名和结构
第九章脂环烃第一节脂环烃的命名和结构一、脂环烃的命名1.脂环烃命名的一般规则以碳环为母体、侧链为取代基，在满足脂环烃编号规定的基础上编号需遵循官能团最小位次（如果有的话）规则和（优先级最低的）取代基最小位次原则，按从左至右先取代基后母体的顺序书写脂环烃的构造式名称，取代基按优先级增大的顺序从左至右排列。
2.单环烃的命名母体名称由在与其环碳数相同的开链化合物名称前面加上词头—“环”字组成，编号遵循官能团最小序数（如果有的话）规则和（优先级最低的）取代基最小序数规则，按从左至右先取代基后母体的顺序书写单环烃的构造式名称，取代基按优先级增大的顺序从左至右排列，存在顺反异构时将表示顺反异构的词头放在构造式名称的最前面并用短线隔开。
3.螺环烃的命名母体名称由在与其环碳数相同的开链化合物名称前面加上词头—“螺”字和内部由圆点隔开的按从小到大顺序排列的表示与螺原子相连的两个环的碳原子的数目的方括号组成，编号从小环（如果有的话）中螺原子旁边的碳原子开始经过螺原子再编大环，在此基础上遵循官能团（如果有的话）最小序数规则和（优先级最低的）取代基最小序数规则，按从左至右先取代基后母体的顺序书写螺环烃的构造式名称，取代基按优先级增大的顺序从左至右排列。
螺环烃母体名称用通式为：螺[m.n]开链化合物名称，其中方括号的数字分别等于两个环的碳原子数（不．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．包括．．．。
．．螺原子）螺原子上述两个化合物可以分别命名为：2-甲基螺[3.4]-5-辛烯，2-甲基螺[3.4]辛烷。
4.多环烃的命名母体名称由在与其环碳数相同的开链化合物名称前面加上表示环数的词头—“某环”和内部由圆点隔开的按从大到小顺序排列的表示与桥头碳相连的每一个桥的碳原子的数目的方括号组成，编号从一个桥头碳开始先编最长的桥至另一桥头碳再编较短的桥最后编最短的桥，在此基础上遵循官能团（如果有的话）最小序数规则和（优先级最低的）取代基最小序数规则，按从左至右先取代基后母体的顺序书写多环烃的构造式名称，取代基按优先级增大的顺序从左至右排列。
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
第五章脂环烃
第五章脂环烃第一节脂环烃的分类第二节脂环烃的异构现象和命名一、脂环烃的异构现象分子中只有单键的脂环烃叫做环烷烃。
环烷烃一般指的是单环环烷烃，其通式为CnH2n。
环烷烃和烯烃的通式相同，碳原子数相同的环烷烃和烯烃互为官能团异构体。
环烷烃C5H10有以下五种构造异构体：二、单环脂环烃的命名1．环上连有简单的烷基以环为母体，根据成环碳原子数称为“环某烷（或烯等）”，环上的烷基作为取代基。
对于环烷烃，若分子中含有多个取代基时，则需将环上碳原子编号，即选择简单取代基作为第一位，编号顺序遵循“最低系列”原则。
对于环烯烃或其他不饱和脂环烃，编号优先考虑不饱和键，并使取代基的位次尽可能小。
例如：甲基环丙烷1-甲基-2-乙基环戊烷1，3-二甲基-1-乙基环己烷3-甲基环戊烯1，3-环戊二烯5-乙基-1，3-环己二烯2．环上连有复杂的烷基或不饱和烃基以环上的支链为母体，将环作为取代基，称为“环某基”，按支链烃的命名原则命名。
例如：2-甲基-4-环戊基戊烷2-环己基-3-己烯第三节环烷烃的结构与稳定性1．环丙烷的结构在环丙烷分子中，三个碳原子都是sp3杂化的。
相邻两个碳原子的两个sp3杂化轨道，在成键时，其对称轴不在同一条直线上，而是以弯曲方向重叠，形成的C—C 键是弯曲的，形似“香蕉”，称为“弯曲键”或“香蕉键”。
如图5-1所示。
图5-1 环丙烷分子中弯曲键的形成碳碳键便受到扭转而产生张力，这种张力叫做扭转张力。
角张力和扭转张力总称为环张力。
环张力越大，分子的内能就越高，稳定性越差。
环烷烃的环张力大小可以用燃烧热数值加以衡量。
2．稳定性为什么环的稳定性有如此差异呢？不同大小的环的稳定性列表分析如下：化合物结构环张力稳定性角张力扭转张力环丙烷平面型大(109.8°>60°)大很不稳定环丁烷折叠式较大(109.8°>90°)较小不稳定环戊烷信封式较小(109.8°≈108°)较小较稳定环己烷椅式无（正常σ键）无稳定在环烷烃中，除环丙烷的碳原子为平面结构外，其余的成环碳原子都不在同一平面上，这样可以很好的克服环的扭转张力，从而形成稳定的结构。
脂环烃结构式 -回复
脂环烃结构式-回复脂环烃是一类烃化合物，其中含有环状结构。
它们由碳和氢原子构成，具有较高的化学稳定性和独特的物理性质。
脂环烃常见的结构有苯环、脂环和杂环，它们在有机化学和材料科学领域具有重要的应用价值。
下面，我们将一步一步地了解脂环烃的结构和它们的性质。
第一步，了解脂环烃的基本结构。
脂环烃的基本结构是环状结构，也就是说，它们的碳原子形成一个或多个环。
苯环是最简单的脂环烃，由六个碳原子组成，每个碳原子上有一个氢原子。
苯环具有较高的稳定性和共轭作用，因此在有机合成中也被广泛应用。
除了苯环，脂环烃还包括茂环、萘环和菲环等结构。
第二步，了解脂环烃的命名规则。
脂环烃的命名一般根据其结构和碳原子数来确定。
例如，苯环被称为苯，茂环被称为茂，萘环被称为萘，而菲环被称为菲。
对于多环的脂环烃，命名时需要标记出环的位置关系。
例如，苯并茂是由苯环和茂环共享一个碳原子形成的化合物。
在这个命名中，茂环部分用"并"表示。
类似地，苯并萘是由苯环和萘环共享一个碳原子形成的。
第三步，了解脂环烃的化学性质。
脂环烃由于具有环状结构，其化学性质相对稳定，难以发生化学反应。
然而，通过在其结构上引入不同的取代基，可以改变其化学性质。
取代基可以改变脂环烃的极性和电子亲和力，从而影响其在化学反应中的活性。
例如，取代苯环上的一个氢原子为甲基基团，可以得到甲基苯，其活性较苯环有所增强。
第四步，了解脂环烃的物理性质。
脂环烃一般为无色液体或固体，具有特殊的气味。
它们的沸点和熔点一般较高，密度较大。
这是由于脂环烃分子之间存在较强的范德华力作用和π－π堆积效应。
除了物理性质，脂环烃还具有较好的疏水性和溶解性，可以溶解许多有机溶剂。
第五步，了解脂环烃的应用领域。
脂环烃具有广泛的应用价值，尤其在化工、药物、材料科学等领域。
例如，苯环被用作有机合成中的催化剂和溶剂，茂环被用作稀土催化剂和聚合物材料的前体，菲环被用作有机电致发光材料和荧光探针。
脂环烃的定义和命名
脂环烃的定义和命名本章所要讨论的是结构上具有环状碳骨架，而性质上与脂肪烃相似的烃类，它们总称为脂环烃。
饱和的脂环烃叫做环烷烃。
因碳骨架成环，故比烷烃少两个氢原子，其通式与烯烃一样，也是Cn H2n。
最简单的环烷烃含有三个碳原子，是一个三碳环化合物。
它是丙烯的同分异构体。
含有三个以上碳原子的环烷烃，除与碳原子数相同的烯烃互为同分异构体外，还有环状的同分异构体。
例如，含有四个碳原子的环烷烃就有两种。
由于碳原子连成环，环上Ｃ—Ｃ单键不能自由旋转。
因此，在环烷烃的分子中，只要环上有两个碳原子各连有不同的原子或基因，就有构型不同的顺反异构体存在。
例如，1,4-二甲基环己烷就有顺反异构体。
两个甲基在环平面同一边的是顺式异构体，两个甲基分布在环平面两边的是反式异构体。
在书写环状化合物的结构式时，为了表示出环上碳原子的构型，可以把碳环表示为垂直于纸面〔见上式（I）、（III）〕，将朝向前面（即向着读者）的三个键用粗线或楔形线表示。
把碳上的基团排布在环的上边和下边（若碳上没有取代基只有氢原子。
也可省略不写）。
或者把碳环表示为在纸面上［见下式（II）、（IV）］，把碳上的基团排布在环的前方和后方，用实线表示伸向环平面前方的键，虚线表示伸向后方的键。
脂环烃的环上有双键的叫做环烯烃。
有两个双键和有一个叁键的则分别叫做环二烯烃和环炔烃。
它们的命名也与相应的开链烃相似。
以不饱和碳环作为母体，侧链作为取代基。
环上碳原子编号顺序应是不饱和键所在位置号码最小。
对于只有一个不饱和键的环烯（或炔）烃，因不饱和键总是在Ｃ（１）一Ｃ（２）之间，故双键（或叁键）的位置也可以不标出来。
例如：带有侧链的环烯烃命名时，若只有一个不饱和碳上有侧链，该不饱和碳编号为１；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较小为原则。
例如：分子中含有两个碳环的是双环化合物。
其中两个环共用一个碳原子的叫做螺环化合物；共用两个或更多个碳原子的叫做桥环化合物。
脂环烃
第六节、 脂环化合物的合成（自学）
第七节、重要的脂环烃
一、环己烷
+ +
CH3
3H2 HNO3
Ni 加热、加压 COOH HOOC
用于制备尼龙66和尼龙6
AlCl 3 80oC
无色液体，d=0.779 石油分馏得到
二、环戊二烯（又称茂）
1．双烯合成
无色液体
+
25oC 170OC
2．酸性与乙炔氢相似
第二节 脂环烃的结构
一、脂环烃的燃烧热和稳定性
燃烧热：1摩尔化合物完全燃烧时所放出的热量。 燃烧热越大，分子内能越高，分子稳定性越差。
角度 60o 90o 燃烧热KJ/mol 697 稳定性
686
增强
108o 120o
664
659
结论：稳定性
>
>
>
（不准确）
二：拜尔张力学说
1、观点： ①脂环烃中所有成环的C原子都在同一平面上， 构成一个正多边形。 ②当碳与其他四个原子相连时，任何两个键的 夹角为四面体角（109o28’),成环后，键角发生 变化，向内向外迁移，产生张力，为角张力。 2、结论：以饱和碳的两键夹角109o28’为标准来衡量不同 环的稳定性，如果环内碳碳键之间的夹角等于或 接近109o28’时最稳定，若碳碳键之间的夹角偏离 此角度越大，稳定性越差。
命名：根据成环碳原子总数目称为环 某烷，在环字后面的方括号中标出除 桥头碳原子外的桥碳原子数（大的数 目排前，小的排后），（如左图）。 其它同环烷烃的命名。
例如:上化合物名为 7，7-二甲基二环[2，2，1]庚烷
4、螺环烃 两个环共用一个碳原子的环 烷烃称为螺环烃。 编号原则：从较小环中与螺原 子相邻的一个碳原子开始，徒 经小环到螺原子，再沿大环致 所有环碳原子。 命名：根据成环碳原子的总数 称为环某烷，在方括号中标出 各碳环中除螺碳原子以外的碳 原子数目（小的数目排，大的 排后），其它同烷烃的名。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
105.5°
H
60°
H
H H 环丙烷分子中弯曲键的形成
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，反映环的稳定性与环的结构有密切联系。
环烷烃的稳定性
环烷烃的张力愈大，能量愈高，分子愈不 稳定。环丙烷和环丁烷的张力能比其他的环烷 烃都大很多，因此它们最不稳定，容易开环。 环戊烷、环庚烷的张力能不太大，因此比较稳 定。环己烷和C12以上大环化合物的张力能很 小或等于零，因此它们都是很稳定的化合物。
能团异构体。
CH3 C2H5
CH3CH3
CH3 CH3
（三）单环脂环烃的命名
（1）根据分之中成环碳原子数目，称为环某烷。
（2）把取代基的名称写在环烷烃的前面。
（3）取代基位次按“最低系列”原则列出，基团顺序按
“次序规则”小的优先列出。
注意：对于不带支链的环烷烃，命名时是按照环碳原子的数
目，称为“环某烷”。对于带有支链的环烷烃，则把环上的
饱和脂环烃
环烷烃 如
... ...
脂环烃
环烯烃 如
... ...
不饱和脂环烃
环二烯烃 如
... ...
环炔烃 如
... ...
• 根据脂环烃分子中所含的碳环数目不同，分为单环、二 环和多环脂环烃。
（二）脂环烃的构造异构
分子中只有单键的脂环烃叫做环烷烃。环烷烃一
般指的是单环环烷烃，其通式为CnH2n。环烷烃和烯 烃的通式相同，碳原子数相同的环烷烃和烯烃互为官
CH33 52ຫໍສະໝຸດ 414 51 32
3 4 5 C2H5
26 1
3-甲基环戊烯
1,3-环戊二烯
5-乙基-1,3-环己二烯
二、环烷烃的结构与稳定性
环烷烃中环碳原子的杂化状态与烷烃相同，也是以sp3杂化轨道 成键。
在环丙烷分子中，相邻两个碳原子的两个sp3杂化轨道，在成键
时，其对称轴不在同一条直线上，而是以弯曲方向重叠，形成的C－ C键是弯曲的，形似“香蕉”，称为“弯曲键”或“香蕉键”。
脂环烃
【学习目的与要求】
1.了解单环脂环烃的分类及命名； 2.掌握环的大小与环张力、稳定性的关系； 3.掌握脂环烃化学性质及在生产中的应用。
一、 脂环烃的分类、异构、命名
（一）脂环烃的分类
脂环烃——由碳原子相互连接成环，性质与开链烃相似 的环状碳氢化合物。
根据环上碳原子的饱和程度不同，可将脂环烃分为 环烷烃、环烯烃、环炔烃等。
支链看作是取代基。应使取代基所在的碳原子的编号尽可能
小。若有不同取代基时，以较小数字表示较小取代基的位次
。
CH3
C2H5
CH3
1
2
5
34
CH3 1 C2H5
62
5 4 3 CH3
甲基环丙烷 1-甲基-2-乙基环戊烷 1，3-二甲基-1-乙基环己烷
对于环烯烃，先给环上碳原子编号以标明双键的位次和 支链的位次。编号应使双键的位次最小，如有支链时应使 支链的位次尽可能小。例如：