c3 (环烷烃)解析

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环烷烃的概念

环烷烃的概念环烷烃是一类有机化合物，也被称为脂环烷烃或脂肪环烷烃。

它的分子结构由碳(C)和氢(H)原子组成，其中碳原子形成一个或多个环状结构，每个碳原子上连接着两个氢原子。

环烷烃的普遍化学式为CnH2n，其中n代表碳原子的数量。

环烷烃根据碳原子的环状结构可以分为多个类别，最简单的是环己烷(C6H12)，它由六个碳原子组成一个环。

其他常见的环烷烃有环戊烷、环丙烷等。

环烷烃的特点是分子结构中含有一个或多个环状结构，这种环状结构使得环烷烃相对于直链烷烃具有一些特殊的性质。

首先，由于环烷烃分子内部有较大的空间限制，环烷烃的分子难以与其他分子进行反应，使得环烷烃的化学稳定性较高。

此外，环烷烃还具有较高的沸点和熔点，比直链烷烃的物理性质要高。

环烷烃可以通过多种方法合成，最常见的方法是通过烷烃的脱氢反应得到。

例如，环己烷可以由己烷经过加热脱氢反应制得。

此外，环烷烃还可以通过环状化合物之间的反应合成，如环戊烷可以由乙烯和乙烯二聚反应得到。

环烷烃在生活中有广泛的应用。

最典型的例子是石油和天然气中的环烷烃，它们是石油和天然气中最常见的组分之一。

石油和天然气中的环烷烃可以用于生产燃料、润滑剂和化工原料。

此外，环烷烃还可用作溶剂、塑料、橡胶等领域的原料。

但是，环烷烃也存在一些环境和健康方面的问题。

环烷烃是一类挥发性有机物，它们在大气中的存在会对空气质量产生负面影响，形成臭氧、光化学烟雾等污染物。

此外，环烷烃还可能引发健康问题，如呼吸道疾病和神经系统损伤。

总之，环烷烃是一类有机化合物，具有稳定性高、物理性质特殊的特点。

它们在能源、化工和其他领域有着广泛的应用，但也带来环境和健康方面的问题。

对环烷烃的深入研究和合理利用，有助于提高环境质量，推动可持续发展。

有机化学第三章环烷烃

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。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；加氢反应条加氢（随碳原子数增加，环的稳定性增加；件也愈苛刻）件也愈苛刻）
Ni + H2 40 C Ni 110 C Pt 330 C以上以
互为构象异构体。互为构象异构体。
重叠式构象
交叉式构象
一、环己烷的构象
1918年 Mohr提出非平面无张力环学说，提出环已烷年提出非平面无张力环学说，提出非平面无张力环学说的六个碳原子都保持正常键角109o28’的椅式和船式构象。构象。的六个碳原子都保持正常键角的椅式和船式构象
1、椅式构象（稳定的极限构象）椅式构象（稳定的极限构象）
环丁烷环丙烷 cyclopropane cyclobutane
环戊烷 cyclopentane
CH3 CH3 A: Isopropylcyclopentane
CH2CH2CH2CH2CH3 B: 1-Cyclobutylpentane
C3
2
4
D
1
5 4 3 2
E
CH3 CH3 CH CH3
F
CH3 CH3 CH3CCH CH3 Br
+ HBr
3、氧化反应、
a）小环不被高锰酸钾，臭氧所氧化）小环不被高锰酸钾，
+ KMnO4 + O3 H+ × H+ ×
应用：鉴别小环与不饱和烃类化合物应用：
CH3 CH=C H 3C H3C CH3 KMnO4 H3C H
+
COOH +

有机化学第四章环烷烃讲解

4-methylspiro[2.4]heptane 4-甲基[2.4]庚烷
2, Bridged-ring alkane and fused-ring alkane 桥环烃和稠环烃
1）选母体：根据成环的总碳原子数及环数，称为“n环某烷”。
2）编号：从桥头碳开始；从最长桥开始。
3）书写：先写环数
方括号内沿着编号方向写出每个环中除桥头碳原子
H
4
H
H
H3 2H
H
1H
H
H H
H H
H
H H
H
蝴蝶状
蝴蝶式
部分交叉式扭转张力较小
4
H2C
H2C 3
H H
1
2H H
6.3kJ/mol higher
全重叠式
2.5kJ/mol
envelop structure
信封式
half-chair structure
半椅式
如果：
具有多组全重叠式
Large ring 多于13个碳原子的环体系中，分子链一般呈皱折形
Cycloalkanes 第四章环烷烃
Organic Chemistry A (1) By Prof. Li Yan-Mei Tsinghua University
Content
4.1 Classification, Isomerization and nomenclature 4.2 Structure of cycloalkanes 4.3 Physical properties & spectrum data 4.4 Chemical properties 4.5 Preparation (learn on your own)

环烷烃

a键(axial bonds):与对称轴平行的键 e键(equatorial bonds )：与对称轴成109.5度的键
a键
e键
(3) 相邻两组a键伸展方向相反，一个向上，一个向下，e 键也如此。
a a
e e
e a
a e
e e a a
1
2
3
4
a
e
a 和e键的关系不清晰
5 a 和e 键的关系清晰
3.构象翻转：
Year 1883
Name of scientist Baeyer
1890 H.Sachse 1915-1918 W.M.Mohr
1920
1943 O.Hassel
1950 D.Barton
Point of view
Assumes that six carbon atoms are on the same plane
当环己烷由一种椅式构象翻转为另一种椅式构象时，原
来的a键变成e键，原来的e键变成a键。由于六个碳上连接的都是氢原子，所以两种椅式构象完全等同。
5
61
43
2
456 3 21
O
O
O
O O O
4O
O1 O
O O
4O O
O O
O
O
O
环上原子或基团的空间关系保持。
O
O O O
O1 O
二. 取代环己烷的构象
3.3 环的张力
一、Bayer’s张力学说
Assumption: 1 成环的碳原子均在同一同面上，且呈正多边形 2 碳原子采取sp3杂化形式，正常键角应为约109.5度 3 为了满足平面正多边形的内角要求，成环的键必须向内或向

有机3-环烷烃(2)-(1)_图文

cis-1, 4-二叔丁基环己烷的构象
有较大的1, 3-竖键作用
扭船型构象
多取代环己烷：（1）环己烷多元取代物的最稳定的构象是e-取代最
多的构象；（2）环上有不同取代基是，大的取代基在e-键的构
象最稳定。
课堂练习：
1、画出1,1-二甲基环己烷的椅式构象，指出直立位甲基和平伏位甲基。
1. 【解析】
椅式构像：① 所有两个相邻的碳原子的碳氢键都处于交叉式位置；
② 所有环上氢原子间距离都相距较远，无非键张力。
船式构像：① C2-C3及C5-C6间的碳氢键处于重叠式位置；
② 船头和船尾上的两个碳氢键向内伸展，相距较近，比较拥挤，存在非键张力。
环己烷碳架是折叠的
椅式构象
C2, C3, C5, C6 共平面
a, e-
能量相等
e, a-
cis-1, 4-二甲基环己烷
1, 4-cis
a, e-
e, a-
能量相等
trans-1, 4-二甲基环己烷
1, 4-trans
a, a有1. 3-竖键作用
e, e优势构象
不同基团二取代环己烷
1, 2-cis
大基团总是占据 e键
1, 3-竖键作用较大
优势构象
扭曲式构象
各种环己烷构象的势能图
2. 单取代环己烷的构象分析
甲基环己烷的构象
1，3-竖键作用
CH3与C3为对位交叉优势构象，室温时占95%
CH3与C3为邻位交叉
取代环己烷的构象1
叔丁基环己烷的构象
优势构象室温：100％
1. 3-竖键作用非常大
3. 二取代环己烷的构象分析
cis-1, 2-二甲基环己烷

c3-环烷烃

25
(2) 不同取代基
例：写出顺-1-甲基-2-叔丁基环己烷的稳定构象。
CH3 (H3C)3C e H H a C(CH3)3 a H H3 C e H
不稳定，因叔丁基在a键受到环同边 a-H的排斥力远大于甲基
e-叔丁基
a-叔丁基
结论：不同取代基时体积大的取代基在e位的构象较稳定，当然也是 ee ＞ae ＞aa，若只能为ae式时，则体积大者在e键时比较稳定，即 e(大)a(小)＞e(小)a(大)
10
例：环丙烷分子中环内C-C键之间的夹角为60° （为几何角），要使键角由正常的109°28′→ 60°，必须使两个价键各向内偏转 24°44′= （109°28′- 60°）/2
60°
环烷烃：分子中价键的偏转程度：
109°28′ 60° 24°44′
120°
90°
108°
+24°44′ +9°44′
（Cycloalkane ）
第三章环烷烃
1
◇环烷烃 — 分子中C原子以单键互相连接成闭合环 ◇通式 — CnH2n，链成环需增加一个C-C单键，同时减少两个H，与烯烃为同分异构体
一、环烷烃的异构和命名
1．环烷烃的异构
◇环烷烃构造异构产生的原因： ◎环的大小
◎侧链的长短和位置
◎顺反异构（cis-trans-isomerism）
30
作业
一、第三版P41问题3.1 （1）（3）（4）（第二版P45）二、第三版P54问题3.5 （1）（2）（3）（4）（第二版P59）三、补充题：有一饱和烃，其分子式位C7H14，并只含有一个一级碳原子，写出该化合物可能的结构式并命名之。
31
补充：十氢化萘的构象

环烷烃知识讲解

环烷烃
一、分类
小环烃： C3—C4
按
单环烃
普通环烃： C5— C7 中环烃： C8— C12
环
大环烃： C13 以上
大
螺环烃--- 仅共用一个
小
碳原子的多环脂环烃。
分
螺环烃：
多环烃
稠环烃：
共用的碳原子称为螺原子。
桥环烃：
桥环烃--- 共用两个或两个以上碳原子的
多环脂环烃。
1
二、命名
19
2. 加HX 、X2
CH2 CH2 + Br2
常温
CH2
CH2－CH2－CH2
Br
Br
CH2 CH2 + HBr CH2
CH2－CH2－CH2
H
Br
H3C— CH CH2 + HBr CH2
CH2 CH2
加热
CH2
+ CH2
Br2
CH3－CH－CH2－CH2
Br
H
CH2－CH2－CH2－CH2
３、桥环烃命名
具有两个或两个以上的碳环公用两个或两个以上的碳原子的化合物
桥头碳原子：两环共用的碳原子。桥路：两个桥头碳原子之间的碳链或一个键。
(1) 桥 (2) 桥桥头碳
Байду номын сангаас
桥头碳 (3) 桥
7
1. 首先确定环数。二环，三环
•环的数目的确定:将环上的键切断，每次切断一根键，使其变成链状化合物，根据所需切断键的最小次数即为该桥环化合物所含的环数。
a键 e键
同类型键：邻位指向相反，间位指向相同。
15
2）船式构象
H 183pm H

立体化学第5章环烷烃

1,2,4-三甲基环己烷
C. 必要时须注明立体构型;
D. 复杂化合物也可将环的部分当作取代基。
顺-1,2-二甲基环丙烷反-1,3-二甲基环丁烷
4-环戊基庚烷
(2) 多环化合物的命名:
(命名较为复杂, 以二环化合物为例). A. 参加成环的总碳原子数作为母体烃; 如有8个碳原子，则称为辛烷 B. 简单桥环可用“二环”、“三环”等作词头； C. 二环“连接”处的碳原子为桥头碳原子； D. 从桥头碳原子处，由大环开始编号；将各“桥”所含的碳原子数写入方括号中(注意:桥头C原子都不可计入)。
2) 环戊烷的构象
环戊烷的结构是以拆叠的形式存在，四个C原子基本在一平面上，另一个C则在平面之外，这种构象称为信封式构象。环戊烷由于以“信封式”构象存在，使分子张力较小，化学性质较稳定。
3) 环己烷的构象及构象分析
i) 椅式和船式构象
椅式
船式
船式构象相对能量较高，不稳定，通过C-C键扭曲，使其成为扭曲式(或称为扭船型)。这种构象相对于船式能量低。
角张力---由于键角偏离正常键角而产生的张力。
环丙烷的三个C在同一平而上，相邻两个C上的C-H键都是重叠式构象，相互拥挤，产生排斥，也具有较高的能量。
扭转张力---由于重叠式构象而产生的张力。
4. 环烷烃的构象和构象分析
1) 环丁烷的构象
环丁烷的四个C不在同一平面上，形如蝴蝶。即通过C-C键的扭转而以一个拆叠的碳环存在。环丁烷的三个C原子分布在同一平面，另一个C取于平面之外。环丁烷的这种存在形式可使环的张力降低，但仍然是一个不稳定分子。
（1）分子中有两个平行的平面，C1、C3、C5和C2、C4、C6；
（2）12个氢原子分成两类：一类与分子对称轴平行，即垂直于环平面，称为

有机化学03环烷烃

CH3
有不同取代基时，大基团处于e键的构象为优势构象。
H 3C H 3C H 3C C H H CH3
H3C H
CH3 C
CH3 H CH3
(t-Bu,e; Me,a)优势构象
(t-Bu,a; Me,e)
trans-1-甲基-3-叔丁基环己烷 trans-1-tert-Butyl-3-methylcyclohexane
环戊烷的构象：
C：sp3杂化，轨道夹角109.5° 正五边形内角为108° 角张力：109.5－108＝1.5° 可见，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。
事实上，环戊烷分子中的五个碳原子亦不共平面，而是以“信封式”构象存在，使五元环的环张力可进一步得到缓解。
反-1, 3-二乙基环戊烷
环烷烃的结构与稳定性
（一）环烷烃的稳定性与环大小的关系
1、稳定性：
<
<
,
…...
2、环烷烃稳定性大小的解释：
（1）Baeyer 张力学说（2）“弯曲键”理论。 “弯曲键”理论是Baeyer 张力学说现代解释。
拜尔张力学说（A.von Baeyer 1885年）
① ② 假设成环所有的碳原子都在同一平面上，构成正多边形。。假设所有键角为109 28′（即四面体结构）。
CH3 H3C H CH3 H H3C H H CH3 CH3 H CH3
H3C
H
顺(cis)：两个取代基在环同侧；
反(trans)：两个取代基在环异侧。
顺-1, 4-二甲基环己烷
反-1, 4-二甲基环己烷
思考题
C2H5
H
H

环烷烃(环丙烷、环丁烷、环戊烷、环己烷)的构象

环烷烃的构象链状化合物的构象是由基团绕C—Cσ键旋转产生的；而环状化合物的构象至少涉及到两个C—Cσ键和其键角的转动和变化，有时还涉及到键长和键角的变化，比较复杂，常称环的翻转。

一、环丙烷的构象环丙烷是三个碳的环，只能是平面构象，即它的构型。

尽管只有一种构象，但这个环极不稳定，主要因为：１、所有C-H键都是重叠构象，扭转张力大。

２、C原子是不等性杂化或弯曲键，有“角张力”存在。

二、环丁烷的构象环丁烷有两种极限构象：动画演示：平面式构象：象环丙烷一样，不稳定，存在扭转张力和“角张力”。

蝶式构象：能缓解扭转张力和角张力，呈蝶式构象。

通过平面式构象，由一种蝶式翻转成为另一种蝶式构象，处于动态平衡。

蝶式是优势构象。

也有扭转能力和角张力存在。

三、环戊烷的构象环戊烷的构象主要是信封式和半椅式构象。

两者处于平衡。

因为平面构象能量较大，一般认为环戊烷采取这种构象可能性很少。

E相对=19kJ/mol 信封式半椅式四、环己烷的构象环己烷的构象经过近百年的努力才建立起来。

Baeyer 1885年提出张力学说，认为环状化合物是平面构型Sachse 1889年质疑张力学说只适合小环，提出环已烷有船式、椅式两种构象。

Hassel 1930年利用偶极矩测定法和电子衍射法研究环已烷构象，∠CCC=109.5°，气相、液相中环已烷几乎全是椅式构象。

Barton 1950年发展了构象理论，以甾族化合物为对象提出构象分析，把构象分析明确地引入有机化学中。

Hassel 和Barton获1969年Nobel化学奖１、椅式和船式构象环已烷保持碳原子的109．5°键角，提出了椅式和船式构象.1）椅式构象：C1、C2、C4、C5在一个平面上，C6和C3分别在平面的下面和平面的上面，很象椅脚和椅背，故称“椅式”。

2）船式构象：C1、C2、C4、C5在一个平面上，C3和C6在平面上面。

形状象只船，C3和C6相当船头和船尾，故称“船式”。

3环烷烃

环数（）环数（n）
△ 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。

有机化学第3环烷烃

第二节环烷烃
环烷烃
• 环烷烃是环状的烷烃。环烷烃分子中碳原子相互以单键联结成闭合碳环，其余的价全部与氢原子连接。 • 要将链状烷烃变为环状，需将链端两个碳原子上的氢原子去掉，因此单环烷烃的通式为CnH2n。 • 多环烷烃中每成一个环，氢原子将减少两个，所以双环烷烃的通式为 CnH2n-2。 • 可想而知，环烷烃和烷烃的大多数性质相似。 • 许多有机化合物具有环状结构。
桥环化合物编号时，从一个桥头开始，循最长的桥编到另一个桥头，然后再循次长桥编回起始桥头，最后从紧挨着起始桥头的碳原子循最短桥完成全部编号（桥头原子不重复编号）。两个桥头原子中的任意一个都可以作为编号起点。如果一个桥头有取代基时，有取代基的编“1”号。两个桥头都有取代基时，取代基小的编“1”号。桥链上同时有不饱和键和取代基时，先按最长、次长、最短桥顺序考虑，再考虑使不饱和键给予最小编号，最后考虑将取代基尽可能给予最小编号。 4 CH CH
五、环烷烃的结构与稳定性
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
张力学说
张力学说假定成环碳原子处于同一平面，并形成等边多边形:
109.5° 49.5° 60° 109.5° 19.5° 90° 108° 1.5° 109.5°
CH3
2 3 4 1 5 6
7
CH3
6 4 8 1 5 3 2
CH3
Br
5-甲基-1-溴螺[3, 4]辛烷2,6-二甲基螺[4.5]癸烷
我们将桥环和螺环双环烷烃的名称写成公式：
l
m

C3-烷烃

烷烃【打火机的由来：】1823年，德国化学家德贝莱发明了世界上第一台打火机。

他是利用锌和硫酸发生化学反应生成氢气，氢气喷到铂棉上自动起火。

由于这种打火机缺点很多，未能得到推广使用。

现代的电子打火机，主要用丁烷作为燃料，用电子陶瓷取代火石作为引燃物，用起来方便快捷。

丁烷属于烷烃，它的性质与甲烷相似，还有哪些物质与丁烷的性质也相似呢？一、烷烃的结构和性质（1）烷烃的概念烃分子里，碳原子之间都以碳碳单键结合成链状，碳原子的其余价键全部跟氢原子结合，这样的结合使得每个碳原子的化合价都已充分利用，都达到“饱和”，凡是具有这些共同特征的烃都属于烷烃，又叫做叫做饱和链烃。

烷烃概念的内涵有如下几点：①烷烃首先是烃，分子里只含C、H两种原子；②分子里仅含C—C键和C—H键；③烷烃分子结合成链状，可以是所谓的“直链”，如：CH3―CH2―CH2―CH3。

也可以含有支链，如：。

但结合为环状的不是烷烃，如：它们属于环烷烃，通式为C n H2n，化学性质与烷烃相似。

（2）烷烃的物理性质烷烃都是由分子组成的物质，分子之间的相互作用是分子间作用力，分子间作用力要比化学键弱得多。

因此，烷烃的熔点、沸点都较低，密度较小。

但是，不同的烷烃其物理性质也不同。

对于烷烃而言，相对分子质量大的，分子间作用力大，熔、沸点较高；对于相对分子质量相同的烷烃，支链越多，沸点越低。

烷烃的物理性质归纳如下：【溶解性：】烷烃不溶于水，但易溶于有机溶剂。

液态烷烃本身就是有机溶剂。

（相似相溶：结构相似者可能互溶）【状态：】分子里碳原子数等于或小于4的烷烃，在常温、常压下都是气体。

另外，（新戊烷）在常温、常压下也是气体。

其他烷烃，在常温、常压下都是液体或固体。

【密度：】烷烃的相对密度小于水的密度。

以下是部分烷烃的沸点和相对密度：例：将下列物质的沸点按由高到低的顺序排列（填序号）_____。

①CH3(CH2)2CH3②CH3(CH2)3CH3③(CH3)3CH ④(CH3)4C⑤(CH3)2CHCH2CH3解析：本题是填空题，考查同系物的沸点与其相对分子质量及结构的关系等方面的知识。

环烷烃知识讲解

环张力：比烷烃CH2高出的能量。环张力越大，越不稳定。
12
四. 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
2
H
H 1 H
H6
H
H
5
H
1 H5 4
H
H
H
3H
H
H
扭船式
• 不存在：空间张力；扭转张力；角张力。
13
1. 单环烃的命名
①按成环碳原子数目称为环某烷。
CH2 CH2 CH2 环丙烷
CH2 CH2
CH2 CH2 环丁烷
CH2 CH2 CH2
CH2 CH2
环戊烷
② 若环上有多个取代基时，编号从较小的取代基开始，且使取代基的位次最小。（最低系列、次序原则）
1-甲基-４-丙基环己烷
4
3
或
5
2 1
1-甲基-3-乙基环戊烷 2
与正常键角偏差角度
49.5o
19.5o
1.5o
环烷烃
三元环
四元环
五元环
但是五元以上的环会不会因环数增大而不稳定？
四元环
五元环
六元环
10
近代共价键理论解释环的稳定性
电子云偏向环平面外侧，容易受等亲电试剂进攻，故似烯烃进行加成反应。
弯曲键（香蕉键）
共价键的形成是由于原子轨道相互交盖的结果，交盖程度越大，键越稳定。
Br
Br
20
3.环丙烷对氧化剂稳定
KMnO4 / H+
COOH

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

【知识解析】环烷烃

环烷烃1 环烷烃的结构环烷烃属于饱和烃，它的分子结构中存在碳环；与链状烷烃相似，所有碳原子都采取sp3杂化，每个碳原子与其连接的4个原子构成四面体空间结构，分子中仅有C—C σ键和C—H σ键。

最小的环烷烃是由3个碳原子构成的环丙烷（△）。

名师提醒（1）相同碳原子数的链状烷烃和环烷烃相比较，链状烷烃分子中的C—C键数比环烷烃分子中的少1，如丙烷分子中只有2个C—C σ键，而环丙烷分子中有3个C—C σ键；链状烷烃分子中的C—H键数比环烷烃分子中的多2。

（2）虽然环烷烃和链状烷烃的碳骨架不同，但由于二者的共价键类型相同，故化学性质相似。

2 环烷烃同系物的通式环丙烷（）的分子式是C3H6，环丁烷（）的分子式是C4H8，环戊烷（）的分子式是C5H10……，由此可推断出环烷烃的分子通式是C n H2n（n≥3，n 为正整数）。

3 环烷烃同系物的物理性质随碳原子数的递增，环烷烃同系物的熔点、沸点逐渐升高，密度逐渐增大，但都小于水的密度，都难溶于水。

4 环烷烃同系物的化学性质与链状烷烃相似，环烷烃的化学性质比较稳定，不与强酸、强碱、强氧化剂反应；能在光照下发生取代反应、能在空气或O2中燃烧等。

典型例题例3－9（2020福建厦门期末）甲基环戊烷（）常用作溶剂及色谱分析标准物质，也可用于有机合成。

下列有关该有机物的说法错误的是（）A．分子式为C6H12B．与环己烷互为同分异构体C．易溶于水及苯D．不能使酸性高锰酸钾溶液褪色解析◆由甲基环戊烷的结构简式可推知其分子式为C6H12，A项正确；环己烷的分子式为C6H12，故环己烷与甲基环戊烷的分子式相同，而结构不同，二者互为同分异构体，B项正确；由环烷烃的物理性质可知，该有机物难溶于水，C项错误；由环烷烃的化学性质可知，该有机物不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，D项正确。

答案◆C。

03-第三章-环烷烃

1. 化学反应 1). 取代反应
+ Br2 hν
Br + HBr
机理：自由基机理取代反应一般在五、六元环上易发生。 2). 加成反应小环易发生加成反应。
12
①. 加 H2
+ H2
Ni 40℃ C3 H C2 H CH3
+ H2
Ni 100℃
C3 H C2 H CH2C3 H
+ H2
Pt 300℃
角张力能Eθ 分偏子离中平由衡于位几置何时原，因所要引使起键的角张的力大。小
扭转角变化
扭转角张力能Eφ
分
子
中
由
于
扭
转
角
变
化
所
引
起
的
张
力
。
22
例：顺交叉式丁烷构象，由于两个甲基的非键作用，相互排斥，不稳定。
例：三元环、四元环由于键角变为60°、 90°，所以有一种角张力，不稳定，易发生加成反应。
6 5
1
27
1). 椅式
4
6
5
3
2
1
C3
碳1、2、4、5是椅座。碳1、5、6 是椅背。碳2、3、4 是椅腿。
28
椅式C-H键的分类：
6个直立键：3个朝上，3个朝下。都叫a键。平行于C3轴。 C3
6个平伏键：3个朝上，3个朝下。都叫e键，与直立键成109°28/。 C3
29
结论：
①. 椅式是环己烷的最稳定的构象，在各种构象的平衡混合物中，椅式占99.9%。因为在椅式构象中，相邻两个碳原子上C-H键都处于交叉式。四种张力能为零。
CH 3

c3 (环烷烃)解析

环烷烃的概念

有机化学第三章环烷烃

有机化学 第四章 环烷烃讲解

环烷烃

有机3-环烷烃(2)-(1)_图文

c3-环烷烃

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立体化学 第5章 环烷烃

有机化学03环烷烃

环烷烃(环丙烷、环丁烷、环戊烷、环己烷)的构象

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化妆品化学：环烷烃的性质

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