13脂环烃的分类和命名
合集下载
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。
上页 下页 首页
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。
上页 下页 首页
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′ 。
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
脂环
663.6 664.4
663.6 662.3 658.3
从环丙烷到环戊烷，每个CH2的燃烧热逐渐降低，说明环越小时越 不稳定。从环己烷起，按照Baeyer的推论，每个CH2的燃烧热应逐 渐增大，化合物变得越来越不稳定，但事实上从环己烷到更大的环 烷烃，每个CH2的燃烧热与环戊烷的接近，这说明大于五元的环并 不是张力环，而是稳定的。
环丁烷的角 张力程度较 轻，偏差角 为7°。
环丁烷四个碳原子不在 同一平面上。但环张力 仍较大。环丁烷不稳定。
环戊烷：平面结构角张力很小，但扭张力较大。因此，五 个碳不在同一平面上。信封式更稳定。
环张力较小，化合物较稳定
环已烷：是稳定的环。六个碳不在同 一平面上。完全没有角张力。其优势 构象椅式构象中无扭转张力和跨环张 力。
CH3
CH
CH2 C CH3 CH3
CH3 CH3
+
HBr
CH2CH C CH3
H
Br
环丙烷的烷基取代物与HX按马氏规则开环加成， 环的开裂总是在含最多H和最少H的碳原子间进行。
Question :比较下列反应，你能得出什么结论？
CH=C(CH3)2
KMnO4/H+
COOH + O=C(CH3)2
(5-cyclopentyl-1-cyclopropyl-2-methylpentane)
COOH 2-甲基环已甲酸
5
1 1 环烯烃中以双键的位次最小 1-甲基-3-异丙基环己烯
1 2
5,5-二甲基-1,3-环己二烯
反-1-甲基-4-异丙基环己烷
顺-1-甲基-4-异丙基环己烷 顺-1,4-环已二甲酸
-1
* 小环(C3～C4)；普通环(C5～C7)；中环(C8～C11)；大环(≥C12)。
脂环烃的结构分类异构命名和性质-完整版PPT课件
环
距离最远，斥力最小，能量最低，所以也最稳定。
烃
》
脂环烃的结构、分类、异构和命名
《 第
二、脂环烃的分类
五 1、按分子中有无不饱和键分类： 分为饱和脂环烃和不饱和脂环烃。 章
脂 环 烃
饱 和 脂 环 烃
CH2
CH2
CH2
CH2（简写
CH2
）
CH2 （简写
）
CH2 CH2
CH2 CH2 环戊烷
CH2
环己烷
CH3
》
CH3
1，3－环戊二烯 （简称环戊二烯）
3－甲基－1，3－环戊二烯
3－甲基－1－环己烯 （简称3－甲基环己烯）
脂环烃的结构、分类、异构和命名
《 第
PK2 请同学们给下列脂环烃命名
五
章
CH2CH3
脂
CH3
CH3 CH3
环 烃
（1） CH3 （2）
（3）
（4）
（5）
》
环烷烃的性质
《 第
一、环烷烃的物理性质
五 章
己醇和环己酮的混合物，这是工业上生产环己醇和环己酮的方法之一。
脂
环 烃
环烷酸钴
+ O2 空气） 125～165℃，1～2MPa
OH +
O
》
➢ 总结：大环（五元和六元环）似烷，易取代；小环（三元和四元环）似烯，易加成； 小环似烯不是烯，酸性氧化（KMnO4/H+）不容易。
环烷烃的性质
《 第
PK3 鉴别题
环
烃
》
CH CHCH3 KMnO4
COOH + CH3COOH
➢ 小环烷烃能与溴加成，但不能被高锰酸钾氧化，利用该性质可将其与烷烃、烯烃或者 炔烃区别开来。
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。
第六章 脂环烃
4
1-甲基-4-异丙基环己烷
②当环上有复杂取代基或链长环小时， 可将环作为取代基命名。
1 234
CH 2CH 2CH 2CH 3
1
3
2
1-C1y-c环lop丙ro基pyl丁bu烷tane
1,33--D二icy环clo己he基xyl丙pro烷pane
5
4
3
21
CH2-CH2 -CH2 -CH-CH2
转环前后，a键变e键，e键变a键，空间相对位置不变
a
a
a
a
e e
ea ae
a
e e
45.2kJ/mol 106 /s
e
e
a
a
ae
ea a
e e
a→ e
29
怎样画椅式环己烷的构象式?
H H
H H
H H
H H
H H
H H
30
a e
e a
4. 取代环己烷的构象分析
（1）一取代环己烷
空间张力 1,3-二竖键相互作用力
名称
成环 碳数
分子燃烧热 /KJ·mol-1
－CH2－的 平均燃烧热
/KJ·mol-1
名称
成环 碳数
分子燃烧热 /KJ·mol-1
－CH2－的 平均燃烧热
/KJ·mol-1
环丙烷 3
2091
697
环辛烷 8
5310
664
环丁烷 4
2744
686
环壬烷 9
5981
665
环戊烷 5
3320
664
环癸烷 10
5
1
6
4
2
9 10 4 3
1-甲基-4-异丙基环己烷
②当环上有复杂取代基或链长环小时， 可将环作为取代基命名。
1 234
CH 2CH 2CH 2CH 3
1
3
2
1-C1y-c环lop丙ro基pyl丁bu烷tane
1,33--D二icy环clo己he基xyl丙pro烷pane
5
4
3
21
CH2-CH2 -CH2 -CH-CH2
转环前后，a键变e键，e键变a键，空间相对位置不变
a
a
a
a
e e
ea ae
a
e e
45.2kJ/mol 106 /s
e
e
a
a
ae
ea a
e e
a→ e
29
怎样画椅式环己烷的构象式?
H H
H H
H H
H H
H H
H H
30
a e
e a
4. 取代环己烷的构象分析
（1）一取代环己烷
空间张力 1,3-二竖键相互作用力
名称
成环 碳数
分子燃烧热 /KJ·mol-1
－CH2－的 平均燃烧热
/KJ·mol-1
名称
成环 碳数
分子燃烧热 /KJ·mol-1
－CH2－的 平均燃烧热
/KJ·mol-1
环丙烷 3
2091
697
环辛烷 8
5310
664
环丁烷 4
2744
686
环壬烷 9
5981
665
环戊烷 5
3320
664
环癸烷 10
5
1
6
4
2
9 10 4 3
脂环烃的结构和命名.
CH3
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。
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。
第五章脂环烃-
CH
CH2
CH
CH
Br
Br
3 -B ro m o c yc lo h e x e n e
2019/12/11
取代单环烷烃的命名
Nomenclature of the Substituted Monocycloalkanes
取代基只有一个不需标出位号 If there is only one substituent, do not use the “1”. 取代基不只一个标出所有取代基位号 If there is more than one substituent, you must use all numbers,
2. 母体名称前冠以“环数”，后接[ ],方括中表明 环内 除桥头碳原子外的碳原子数目，从大到小 排列，之间用圆点分开。
2019/12/11
8 1 2 3 二环[4.2.0]-6-辛烯
7 65 4
7
1
6 4
5
2
7,7-二甲基二环[2.2.1]庚烷
3
2019/12/11
第二节 脂环烃的性质
一、与开链烃相似的反应
第五章 脂环烃
脂环烃：碳干为环状而性质与开链烃相似 的烃类。
第一节 脂环烃的分类和命名
一、分类
饱和脂环烃－环烷烃
按官能团
不饱和脂环烃－环烯烃、环炔烃
小环（C3、C4) 按环大小 普通环（C5－C7）
中环（C8－C12） 大环（>C12)
2019/12/11
按环大小
小 环 （ C3、 C4) 普 通 环 （ C5－ C7） 中 环 （ C8－ C12） 大 环 （ >C12)
3. 环上又不同取代基时，大的取代基在e键上的最稳定－Baton规则
脂环烃
CH3(CH2)3CH3
不反应
变 难
Pt
② 加卤素
CCl4 r.t. 加热 CH2CH2CH2 Br Br
+
Br2
CH2CH2CH2CH2 Br Br
C > 5不反应 高温发生自由基取代
③ 加HX（C > 4常温不反应）
CH3
+
HX
CH3CHCH2CH2 X H
取代最多和最少 的CC键打开 符合马氏规则
FeCl3
烷基苯卤化，比苯易，邻对位产物为主
CH3 FeBr3/Br2 CH3 Br + Br
(32.9%) (65.8%) (1.3%)
CH3 +
CH3
Br
② 硝化 苯硝化
NO2 H2SO4 + HNO3 50-60℃ 混酸 H2SO4 + HO—NO2 .. H O NO2 H .. H O NO2 + H + H2SO4 NO2 + E H3O + HSO4
① 卤代： 在三卤化铁等催化剂作用下，苯与卤素作用生成卤
（代）苯，此反应称为卤化反应
+ CI2 FeCI3 CI + HCI Br + HBr
CH3 + CI2 FeCI3 CI
+
+ Br2
CH3
FeBr3
CH3
CI
卤苯继续卤化，比苯难，邻对位产物为主
Cl Cl + Cl2 Cl Cl + Cl 对二氯苯 （55%） + Cl 邻二氯苯 （39%） （6%） Cl
CH3
1,2-二甲苯 邻二甲苯
不反应
变 难
Pt
② 加卤素
CCl4 r.t. 加热 CH2CH2CH2 Br Br
+
Br2
CH2CH2CH2CH2 Br Br
C > 5不反应 高温发生自由基取代
③ 加HX（C > 4常温不反应）
CH3
+
HX
CH3CHCH2CH2 X H
取代最多和最少 的CC键打开 符合马氏规则
FeCl3
烷基苯卤化，比苯易，邻对位产物为主
CH3 FeBr3/Br2 CH3 Br + Br
(32.9%) (65.8%) (1.3%)
CH3 +
CH3
Br
② 硝化 苯硝化
NO2 H2SO4 + HNO3 50-60℃ 混酸 H2SO4 + HO—NO2 .. H O NO2 H .. H O NO2 + H + H2SO4 NO2 + E H3O + HSO4
① 卤代： 在三卤化铁等催化剂作用下，苯与卤素作用生成卤
（代）苯，此反应称为卤化反应
+ CI2 FeCI3 CI + HCI Br + HBr
CH3 + CI2 FeCI3 CI
+
+ Br2
CH3
FeBr3
CH3
CI
卤苯继续卤化，比苯难，邻对位产物为主
Cl Cl + Cl2 Cl Cl + Cl 对二氯苯 （55%） + Cl 邻二氯苯 （39%） （6%） Cl
CH3
1,2-二甲苯 邻二甲苯
脂环烃的分类与命名
05-01 脂环烃的分类与命名
二、命名
1、环烷烃的命名
多个取代基时，给取代基编号
遵循“最小位次”规则
小基团优先，同时取代基位数最小源自05-01 脂环烃的分类与命名
二、命名
1、环烯烃的命名
无取代基时：根据成环碳原子数目称环某烯
只有一个不饱和键时，无需注明双键位置
05-01 脂环烃的分类与命名
二、命名
05-01 脂环烃的分类与命名
二、命名
螺环的命名
1）确定母体：成环碳原子总数称：螺[ ]某烷 2）[ ] 内部用两个数字注明环的大小 先小环，后大环，不计共用碳，以 3）有取代基时给取代基编号 从小环最接近共用碳的地方开始编号 遵循取代基位序最小原则
. 隔开
05-01 脂环烃的分类与命名
二、命名
05-01 脂环烃的分类与命名
一、分类
环内有无不饱和键
05-01 脂环烃的分类与命名
一、分类
环的数目
05-01 脂环烃的分类与命名
二、命名
1、环烷烃的命名
无取代基时：根据成环碳原子数目称环某烷
05-01 脂环烃的分类与命名
二、命名
1、环烷烃的命名
1）有取代基时：碳环作为母体，称为环某烷 2）一个取代基时无需编号，取代基名置于环名前
桥环（二环）的命名
1）确定母体：成环碳原子总数称二环[ ]某烷
2）[ ]用数字表示三条边的碳原子个数
先长后短，不计共用碳 3）有取代基时，编号从桥头碳开始，先长后短 保证取代基位序最小
1、环烯烃的命名
1）有取代基时：先命名确定母体 成环碳原子数目称环某烯 2）取代基编号时，从不饱和键处编号 遵守“最低原则”，保证取代基位数最小
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
变 难
不反应（难开环）
B r2 / C H 2C H 2C H 2C H 2 Br Br
3)与卤化氢加成
HI H I
C H 2C H 2C H 2
HI H I
变 难
C H 2C H 2C H 2C H 2
CH3
+ HBr
C H 3 C H C H 2C H 3 Br
取代最多和最少 的CC键打开 符合马氏规则
水轻。环丙烷，环丁烷为气体，环戊烷，环己烷为液体，高级的环烷烃
为固体。 化学性质： 普通环的化学性质----具有开链烃的通性 环烷烃主要是起自由基取代反应，难被氧化。 但环丙烷，环丁烷除了 有烷烃的化学性质外还具有烯烃的某些化学性质
1.自由基取代反应 反应的活性和环的大小无关。
+ C l2
hν
Cl
Pt
C H 3C H 2C H 2C H 3
变 难
+
H 2 300 ℃
Pt
C H 3 (C H 2 ) 3 C H 3
+ H2
不反应
2)与卤素加成
B r 2 / r.t.
Br
Br
C H 2C H 2C H 2
C l2 / F e C l3
Cl
Cl
C H 2C H 2C H 2
B r 2 / r.t.
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
环丁烷
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。
CH3CH2
CH2
CH2 CH2CH3 或
4
5 1
3
2
CH2
CH2
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
脂环烃
化学反应活性：三元环＞四元环＞五元环
角张力学说对于中环和大环化合物性质的解释与实验事 实不符 角张力学说的假设——成环碳原子共面，排列成正多边 形并不成立
HH CH 2 HH
3．环己烷的构象：C—C键角为109.5°，无角张力，但六 个碳原子不共面
椅式构象比船式构象更稳定，室温下几乎全是椅式构象
椅式构象Βιβλιοθήκη CCl4BrCH2CH2CH 2Br
（3）加HX（环丙烷及其烷基衍生物） H2 O CH3CH 2CH 2Br + HBr HBr + HBr
Br
环丙烷及其烷基衍生物与HX加成时，遵循马式规则，环 的破裂发生在取代最多的环碳原子与取代最少的环碳原 子之间 Br Br HBr
+ + HBr HBr
Br
+ Cl +2 Cl 2 （或紫外光）
(2) 氧化反应：KMnO4/H+，O3不能氧化 3．加成反应：小环（C3，C4）开环 （1）催化加氢
+ H2 Ni, CH3CH2CH3
高温 h h
Cl Cl
+
H2
Ni
+ H2
Ni
C6及以上环烷烃一般不发生加氢反应 （2）加X2（环丙烷及其烷基衍生物）
+ Br2
3 4
2 5
1 6
8 7
1 7 6
5 8 4
2 3
二环[4.2.0]辛烷
5,6-二甲基二环[2.2.2]辛-2-烯
② 螺环烃 环的编号从小环上与螺原子相邻的碳原子开始，沿小环 到大环
5 8 7 9 4 1 3 6 2 1 4 8 3 2
6
5
7
螺[3.5]壬烷
脂环烃
反-1,3-二甲基环己烷
二、环烷烃的性质
脂环烃的物理性质和化学性质与相应的脂肪烃相似。
环烷烃性质似烷烃，较稳定，与强酸、强碱、强氧化剂 （如高锰酸钾）等试剂都不反应。但小环的环烷烃不稳定, 容易 发生开环加成反应。
(一) 取代反应 五、六元环的环烷烃与烷烃性质相似，在光照或高温条件
下，可发生取代反应。
300℃
+ Br2 ——>
Br + H—Br
(二) 加成反应 1、 催化加氢
CH2 H2C CH2
+ H2
Ni 80℃
CH3—CH2—CH3
H2 C—CH2 +
H2 C—CH2
H2
Ni 200℃
CH3—CH2—CH2—CH3
+ H2 Ni/300℃ CH3—CH2—CH2—CH2— CH3
催化加氢易到难：环丙烷>环丁烷>环戊烷。≥6环烷烃更难。
环丁烷
环戊烷
环己烷的结构
船式
椅式
分子中碳碳之间的键角能够保持或尽可能接近109°28′，环戊烷、环 己烷及其以上的环烷烃都是稳定的。
脂环烃的稳定性顺序(由小到大)：
三元环 < 四元环 < 五元环～六元环及以上的脂环烃
课程小结
1. 脂环烃的命名 单脂环烃: 环某烷; 环某基某烃 2. 环烷烃的性质 取代; 加成(加H2、X2、HX等) 3. 环烷烃的结构和稳定性
三元环< 四元环 < 五元环～六元环及以上的脂环烃
课后复习题
1、用简单化学方法区别下列各组化合物？ （1） 环丙烷和丙烷
（2）1,2-二甲基环丙烷和环戊烷
2、写出下列化合物的结构式或名称。 （1）只有一个伯碳原子，分子式为C7H14的环烷烃 。
二、环烷烃的性质
脂环烃的物理性质和化学性质与相应的脂肪烃相似。
环烷烃性质似烷烃，较稳定，与强酸、强碱、强氧化剂 （如高锰酸钾）等试剂都不反应。但小环的环烷烃不稳定, 容易 发生开环加成反应。
(一) 取代反应 五、六元环的环烷烃与烷烃性质相似，在光照或高温条件
下，可发生取代反应。
300℃
+ Br2 ——>
Br + H—Br
(二) 加成反应 1、 催化加氢
CH2 H2C CH2
+ H2
Ni 80℃
CH3—CH2—CH3
H2 C—CH2 +
H2 C—CH2
H2
Ni 200℃
CH3—CH2—CH2—CH3
+ H2 Ni/300℃ CH3—CH2—CH2—CH2— CH3
催化加氢易到难：环丙烷>环丁烷>环戊烷。≥6环烷烃更难。
环丁烷
环戊烷
环己烷的结构
船式
椅式
分子中碳碳之间的键角能够保持或尽可能接近109°28′，环戊烷、环 己烷及其以上的环烷烃都是稳定的。
脂环烃的稳定性顺序(由小到大)：
三元环 < 四元环 < 五元环～六元环及以上的脂环烃
课程小结
1. 脂环烃的命名 单脂环烃: 环某烷; 环某基某烃 2. 环烷烃的性质 取代; 加成(加H2、X2、HX等) 3. 环烷烃的结构和稳定性
三元环< 四元环 < 五元环～六元环及以上的脂环烃
课后复习题
1、用简单化学方法区别下列各组化合物？ （1） 环丙烷和丙烷
（2）1,2-二甲基环丙烷和环戊烷
2、写出下列化合物的结构式或名称。 （1）只有一个伯碳原子，分子式为C7H14的环烷烃 。
脂环烃的分类.
+ Cl 2
光或热
Cl
+ HCl
(2) 氧化反应
• 室温下，环烷烃不能使KMnO4褪色，据此可区别 C＝C和C≡C。例：
CH2=CH 2
KMnO 4 紫色退去 不退色
• 在加热或催化剂存在下，环烷烃可被氧化，产物 因反应条件而异：
OH + O2
环烷酸钴 环己醇
O +
环己酮
+ O2
浓硝酸
COOH COOH (己二酸)
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 (九) 萜类和甾族化合物
(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。
(1) 芳香族化合物催化氢化
OH + 3H 2
Ni DP
OH
(2) 分子内关环
Br Br + Zn
NaI,乙醇 D80%
+ ZnBr 2
(3) 其它方法
+ CHO
30 C 100%
。
CHO
(八) 环戊二烯
(1) 工业来源和制法 (2) 化学性质
(甲) 双烯合成 (乙) 加氢 (丙) α-氢原子的活泼性
H 胆甾醇
甾环结构
H3C O H3C HO H H H HO H3C H
-
高度离域的共轭体系， 稳定!
所以，环戊二烯可与金属钾或氢氧化钾成盐，生成环 戊二烯负离子：
- 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)。
课程名称
有机化学
课型
讲授
审批签字
课次
2
主要教学内容（任务与案例）
1、脂环烃的分类和命名
2、环烷烃的性质
3、环烯烃的化学性质
授课时数
2
授课时间
2013.10.21
授课班级
化工1201、1202
分析1201
教材对应范围
章
节
页次
三
40-43
教学目标
知识点：熟练掌握单环脂环烃的命名方法；掌握握单环脂环烃的命名方法
练习
1、命名下列化合物
2、写出下列化合物的结构式
⑴1-甲基-3-异丙基环己烯⑷3-甲基-1,4-环己二烯
⑵2,3-二甲基环戊烷⑸环庚三烯
⑶1,2-二甲基-4-乙基环戊烷
课堂小结：
◆
◆技能目标：
◆价值观：
教学重点
（突破方法）与
教学难点
（处理方法）
（重点）——单环脂环烃的命名方法、单环脂环烃的命名方法
（处理方法）启发
（难点）——
（处理方法）
教具
拟留作业
பைடு நூலகம்P43
学情分析
本章内容较少，要求学生把握。
课后小记
教学环节
教学内容
备注
复习
烷烃的结构和性质
新课
第三章脂环烃
第一节脂环烃的分类和命名
一、脂环烃的分类
1、按分子中有无不饱和键
①饱和脂环烃，即环烷烃
②不饱和脂环烃，有环烯烃、环炔烃
2、按环的特点
1单环烃
2多环烃
二、脂环烃的命名
环丙烷环丁烷环戊烷
第二节环烷烃的性质
一、物理性质
二、化学性质
1、取代反应
2、开环反应——加成反应
第三节环烯烃化学性质
环烯烃的性质与一般烯烃类似，能发生亲电加成反应，如加氢、加卤素、加卤化氢等，也能被高锰酸钾等氧化剂氧化。
有机化学
课型
讲授
审批签字
课次
2
主要教学内容（任务与案例）
1、脂环烃的分类和命名
2、环烷烃的性质
3、环烯烃的化学性质
授课时数
2
授课时间
2013.10.21
授课班级
化工1201、1202
分析1201
教材对应范围
章
节
页次
三
40-43
教学目标
知识点：熟练掌握单环脂环烃的命名方法；掌握握单环脂环烃的命名方法
练习
1、命名下列化合物
2、写出下列化合物的结构式
⑴1-甲基-3-异丙基环己烯⑷3-甲基-1,4-环己二烯
⑵2,3-二甲基环戊烷⑸环庚三烯
⑶1,2-二甲基-4-乙基环戊烷
课堂小结：
◆
◆技能目标：
◆价值观：
教学重点
（突破方法）与
教学难点
（处理方法）
（重点）——单环脂环烃的命名方法、单环脂环烃的命名方法
（处理方法）启发
（难点）——
（处理方法）
教具
拟留作业
பைடு நூலகம்P43
学情分析
本章内容较少，要求学生把握。
课后小记
教学环节
教学内容
备注
复习
烷烃的结构和性质
新课
第三章脂环烃
第一节脂环烃的分类和命名
一、脂环烃的分类
1、按分子中有无不饱和键
①饱和脂环烃，即环烷烃
②不饱和脂环烃，有环烯烃、环炔烃
2、按环的特点
1单环烃
2多环烃
二、脂环烃的命名
环丙烷环丁烷环戊烷
第二节环烷烃的性质
一、物理性质
二、化学性质
1、取代反应
2、开环反应——加成反应
第三节环烯烃化学性质
环烯烃的性质与一般烯烃类似，能发生亲电加成反应，如加氢、加卤素、加卤化氢等，也能被高锰酸钾等氧化剂氧化。