第三章 环烷烃

如何鉴别： 如何鉴别：
CH3-CH=CH2 CH3-CH2-CH3
褪褪 Br2/H2O
褪褪 KMnO4
×
褪褪
×
在强烈条件下，环烷烃也能被氧化。 在强烈条件下，环烷烃也能被氧化。 如：
OH
O
+ O2 (air)
环烷酸钴 140~180℃ ℃ 1-2.5MPa
+
氧化
HOOC
COOH
工业生产己二酸 锦纶-66单体 单体） （锦纶-66单体）
总之： 总之： 三元环的稳定性最小，最易开环； 三元环的稳定性最小，最易开环； 四元环的稳定性次之；也易开环； 四元环的稳定性次之；也易开环； 五元、六元环等，较稳定，不易开环。 五元、六元环等，较稳定，不易开环。 作业 : P73 二（4、5、6） 、 、 ）
Ni + H2 200
+ 开环 加
Pt H2 300
CH3-CH2-CH2-CH2-CH3
（2）加成卤素 ） +
常温 Br2 CCl4
Br-CH2-CH2-CH2-Br
+ Br2
CCl4
Br-CH2-CH2-CH2-CH2-Br
棕红色褪去，用以鉴定环丙烷及环丁烷 鉴定环丙烷及环丁烷。 使Br2/CCl4棕红色褪去，用以鉴定环丙烷及环丁烷。
（3）加成卤化氢 ）
+ HBr
CH3
CH3CH2CH2Br
+
HBr
CH3CHCH2CH3 Br
带有取代基的小环烷烃加成HX或 带有取代基的小环烷烃加成HX或Br2时，环 HX 的断裂是在取代基最多与最少的两个环碳原子 的断裂是在取代基最多与最少的两个环碳原子 加到含H多的碳上。（ P67有错误 。（书 有错误！） 之间, 之间,且H加到含H多的碳上。（书P67有错误！）
CH3
简写： 简写：
3、分类 、
单环烷烃
螺环: 螺环:
根据碳环的 双环 数目分为 烷烃 桥环: 桥环: 蒎烷
R
α- 蒎烯
甾烷 多环烷烃
二、命名
1、以碳环为母体，侧链为取代 、以碳环为母体， 基。根据构成环碳原子数称为 环“某”烷。
CH3
甲基环戊烷
2、当取代基≥2个，给环编号， 使取代基位 、当取代基 个 给环编号， 次尽可能小。并使简单取代基位次最小。 次尽可能小。并使简单取代基位次最小。
第三章 饱和烃— 环 烷 烃 饱和烃—
一、定义、通式和分类 定义、 饱和烃。 1、定义: 环状饱和烃。 定义: 环状饱和烃 2、通式：CnH2n 、通式：
H2 C H 2 C CH 2 H2 C H2C CH 2 C C H2 H2 H2C H2C H2 C C H2 CH 2 CH 2 H2 C H2C CH C C H2 H2 CH 3
例：
H3C
C2H5
1-甲基 乙基环戊烷 甲基-3-乙基环戊烷 甲基
C2H5 CH3
1-甲基 乙基环丙烷 甲基-1-乙基环丙烷 甲基
3、若环上取代基较复杂时，可将环作为取代基。 、若环上取代基较复杂时，可将环作为取代基。 例:
CH3-CH2-CH-CH2CH2-CH-CH3 CH3
2-甲基 环戊基庚烷 甲基-5-环戊基 甲基 环戊基庚烷
环烷烃的结构（了解） 三、 环烷烃的结构（了解） 1、拜尔（Baeyer）的平面张力学说 、拜尔（ ）的平面张力学说 1885年提出，解释了三、四元环较活泼、 年提出，解释了三 四元环较活泼、 年提出 不稳定的原因。 不稳定的原因。 Baeyer 张力学说： 张力学说： 环中所有碳处于一个平面上成正多边形。 环中所有碳处于一个平面上成正多边形。然后 正多边形 计算不同碳数的环烷烃环中C-C-C键角与碳正 键角与碳正 计算不同碳数的环烷烃环中 键角与碳 四面体所要求的键角109.5°的偏离程度。偏离 的偏离程度。 四面体所要求的键角 程度越大，则环张力越大，环越不稳定。 程度越大，则环张力越大，环越不稳定。
内角 环丙烷 环丁烷 环戊烷 环 : : : 烷 60° ° 90° ° 108° ° 120° °
偏离 稳 49.5° ° 19.5° ° 1.5° 1.5° 稳 ！ -10.5° ° 定 性 减 小 定 性 增 大 实 际 不 是 这 样
2、环烷烃的结构 、 三员环 （平面型） 平面型）
104 H C
昆仑润滑油
五、化学性质 1、取代反应（五元、六元环烷烃） 取代反应（五元、六元环烷烃）
Cl
+ Cl2 + Br2
光照 或
+ HCl + HBr
300℃ 300℃
Br
2
加
（小环环烷烃不稳定易开环） 小环环烷烃不稳定易开环）
Ni 80
（1）加氢 ） 加 氢 越 来 越 难
+ H2
CH3-CH2-CH3 CH3-CH2-CH2-CH3
18
CH3
10 5 9
11 13
17
C
D
16 15
A
4
8 7
14
甾 (zai)
CH3 H CH3 R
B
6
CH3
CH3
R
H
5α型甾烷 5α型甾烷
5β型甾烷 5β型甾烷
四、 环烷烃的物理性质 熔点、沸点、密度都比同碳数的直链烃高。 熔点、沸点、密度都比同碳数的直链烃高。
环烷基原油是宝贵的资源，全球环烷基原油占全 部原油的产量不足10%，委内瑞拉分布最多，美国、 俄罗斯次之，中国有少量分布。中国主要出产在克 拉玛依和辽河两地。克拉玛依油田中分布着一块高 纯度的环烷基原油，环烷基原油年产量大约在300万 吨左右，是中国最宝贵的环烷油资源，也是目前亚 洲加工利用得最好的区域。
o
弯曲键（香蕉键） 弯曲键（香蕉键）， C-C-C键角 105.5 ° 键角 存在角张力； 存在角张力； C-H键呈全重叠式， 键呈全重叠式， 键呈全重叠式
C H H
H
H H
C
存在扭转张力。 存在扭转张力。 所以不稳定。 所以不稳定。
四元环（蝴蝶式） 四元环（蝴蝶式）
非平面型,其中三个 在同一平面上。 非平面型 其中三个C在同一平面上 其中三个 在同一平面上。 C-H键不再全重叠 扭转张力减小。角张力 键不再全重叠,扭转张力减小 键不再全重叠 扭转张力减小。 较小,所以比环丙烷稳定 所以比环丙烷稳定. 较小 所以比环丙烷稳定
五元环(信封式) 五元环(信封式)
H H
4 5 3
H
2
H H H
H H
1
H H
非平面型，其中四个碳在同一平面上。 非平面型，其中四个碳在同一平面上。 其内角约为108° 角张力很小, 其内角约为108°,角张力很小, 扭转张力也 108 较小, 较稳定. 较小, 较稳定.
六元环： 六元环：
六个碳都保持正常的109.5°键角。 °键角。 六个碳都保持正常的 两种典型构象：椅式（ 和船式。 两种典型构象：椅式（主）和船式。
2 1 3 6 4 5
椅式
船式
环己烷碳架是折叠的
H H
3
H 2
H
1
H H
H 4 H
3
H
2 5
H 1 H H H
6
H
H H
4
5 H
6
HH
C2, C3, C5, C6 共平面
H H
H
H
H
椅式构象 (chair form) 两者互为构象异构体
船式构象 (boat form)
R 12 CH3
19 1 2 3
练习： 练习：
CH3 CH3 CH3
+
HBr
CH3 CH3 CH3-CH-C-CH3 Br
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3、 氧化反应
室温下, 即使较活泼的环丙烷, 也不能被KMnO4 KMnO4等 室温下, 即使较活泼的环丙烷, 也不能被KMnO4等 氧化剂氧化。 氧化剂氧化。 可用KMnO4溶液鉴别环丙烷与不饱和烃。 可用KMnO4溶液鉴别环丙烷与不饱和烃。 KMnO4溶液鉴别环丙烷与不饱和烃