环烷烃的异构

CH3
CH3
顺 -1,4-二 甲 基 环 己 烷
CH3
CH3
反 -1,4-二 甲 基 环 己 烷
例题：用CCS命名法命名下列化合物：
(A)
CH3
CH3
C(CH3)3 (B)
解 ：(A) 1,1- 二甲基环丙烷 (B) 叔丁基环癸烷
碳环可以简写成相同大小的正多变型，每一个定点 表示一个亚甲基。还上有取代基式，在相应的位置上写 出取代基的编号。
键长的变化：两个用化学键连接的原子核之间的距离
等于平衡键长时，能量最低。分子中由于几何的原因，必 须使某一个键生长或缩短，能量都随之升高，其大小用El 表示。
+ 22。 44’
+ 9。 44’
+ 0。 44’
- 5。 44’
根据拜尔张力学说，环己烷和更大的环都有因键角的 变化所引起的张力。但后来，普遍认识到这一结论是不正 确的，因为环己烷和更大的环中碳原子并不像拜尔假设的 那样在一个平面内。因此拜尔张力主要存在于小环化合物 中。
二、环烷烃的燃烧热
根据异构体燃烧热的大小可以推测其相对热化学稳定 性。不同环烷烃所含的碳原子和氢原子的数目不等，它们 的燃烧热不能直接进行比较。
学习要求
1、了解环张力的概念、不同环的张力 2、掌握环烷烃的构造异构、立体异构以及环烷烃的命名方 法，环烷烃的物理性质和化学反应 3、掌握并会运用环己烷、取代环己烷的构象以及多环烃的 构象；掌握环己烷的椅式构象及其构象转换、椅式构象化学键 区别（a键、e键）。
教学重点：
构造异构、立体异构、环烷烃的命名，环烷烃的化学反应， 环己烷的椅式构象、不同取代类型的环己烷的构象
H3C
CH3
CH(CH3)2
环壬烷
1,1-二 甲 基 -4-异 丙 基 环 奎 烷
如取代基为较长的碳链时，则将环作为取代基，按照 烷烃的衍生物命名。
CH2CHCH2CH3
1,2-二 环 丙 基 丁 烷
3-环 己 基 己 烷
顺反异构体的命名是假定环中碳原子在同一个平面上， 把它作为参考平面。两个取代基在同一边的叫做顺式 （cis-），不在同一边的叫做反式（trans-）。
2、加溴
+ Br2 hv
+ Br2
+ Br2
BrCH2CH2CH2Br
Br
Br
Br
3、加溴化氢
+ HBr
+ HBr
H3C
CH3CH2CH2Br
CH3CH2CHCH3
Br
4、氧化
三元环对氧化剂相对稳定，例如，环丙烷不能使高锰 酸钾溶液退色。含三元环的多环化合物氧化时，三元环可 以保持不变。
O
O
O2 +
O
例题：某烃A，分子式为C5H10，不能使Br2-CCl4溶液 褪色，在光照下与Br2 作用，只得到一种产物B，分子式 为C5H9Br，此化合物与KOH-EtOH溶液加热回流得化合物 C（C5H8）。请推测A，B，C的结构式。
(A)
(B)
Br
(C)
第三节 环烷烃的来源和用途（自学）
补充环烷烃的实验室合成：
环的一半可以用粗线写出，表示环平面与纸面垂直， 粗线表示在纸面的前面。
烷烃也可以简写成折线，每一个转折点便是一个亚 甲基，折线两端的点表示两个甲基。
第二节 环烷烃的物理性质和化学性质
一、环烷烃的物理性质
环烷烃的物理性质和支链烷烃相似。 环烷烃的高级同系物为固体，环烷烃的熔点较同碳数 直链烷烃的熔点高，因为它们能更紧密地排列在晶格中。 不溶于水，易溶于非极性有机溶剂。
例如：1，4－二甲基环己烷分子中，两个甲基可以在环平 面的一边，也可以各在一边。它们的具有不同的物理性质，相 互转换需要较高的能量。这种现象称为顺反异构，是立体异构 的一种。
构象也属于立体异构体，例如，环己烷的椅式构象 和船式构象：
二、环烷烃的命名
单环烷烃的命名是根据环中碳原子的数目叫做环某烷。如环 上有取代基，则在母体环烃名称的前面加上取代基的名称和位置， 环上碳原子的编号，应使表示取代基位置的数字尽可能小一些， 有不同的取代基时，要用较小的数字表示较小的取代基。
教学难点：
环张力的概念、立体异构、不同取代类型的环己烷的构象
在环烷烃分子中碳原子以单键互相连接成闭合的碳环，
剩余的价完全与氢原子相连。将链烃变为环烃，需要增加 一个碳碳单键，同时减少两个氢原子，因此单环烃的通式 为CnH2n。每增加一个环都要增加一个碳碳单键，同时减 少两个氢原子。如通式为CnH2n－2，则该化合物为双环烷 烃。
1、分子内环化法
hv
2、分子间环化法
Zn-Cu
H3C
C H
CH2
+ CH2I2
3、环加成反应
Zn-Cu +
COOC2H5
+ COOC2H5
COOC2H5
第四节 环的张力
一、拜尔张力学说
1885年拜尔（A. von. Baeyer）提出张力学说：假定 形成环的碳原子都在同一平面上，并排列成正多边形；在 不同的环中碳碳键之间的夹角小于或大于正四面体所要求 的角度，碳碳键键角的变形会产生张力；键角变形的程度 越大，张力越大；张力使环的稳定性降低，张力越大，环 的反应活性也越大。
由于单环环烷烃的通式为CnH2n，如果把环烷烃的燃烧 热除以环内碳原子数n，得到的是各环烷烃的每一个亚甲 基的燃烧热，就可以进行比较。环烷烃的燃烧热参见表 3.2。
三、张力能
有机化合物中能产生张力的因素有：非键作用、键长 的变化、键角的变化和扭转角的变化。
非键作用：分子中两个非键合的原子或原子团由于几 何的原因相互靠近，当它们之间的距离小于两者的范德华 半径之和时，这两个原子或原子团就强烈地互相排斥，由 此引起的体系能量升高称为非键作用，用Enb表示。
第一节 环烷烃的异构和命名
一、环烷烃的异构
1、构造异构 环烷烃由于环的大小及侧链的长短和位置不同而产生构造
异构体。 最简单的环烷烃含有三个碳原子，它没有异构体；含有四
个碳原子的环烷烃有两个异构体；含五个碳原子的环烷烃有五 个构造异构体。
2、立体异构
构造相同，分子中原子在空间的排列方式不同的化合物互 称为立体异构体。
二、环烷烃的化学性质
环烷烃的化学性质和烷烃相似，可以燃烧、裂解和 卤化。
含三元环和四元环的小环化合物有一些特殊的性质， 它们容易开环生成开链化合物。
1、氢解
Ni + H2
40℃, 常 压
CH3CH2CH3
Ni + H2
100℃, 常 压
CH3CH2CH2CH3
来自百度文库
Pt + H2
300℃, 常 压
CH3CH2CH2CH2CH3