5 环烷烃

X
X
X
H√
〤
（4）氧化
KMnO4 H+
KMnO4 H+
CO2H
But:
Co, Cat. + O2 100oC, 10 atm
CO2H CO2H
3、小环的“张力”学说和环烃的稳定性
105.5º
60º
H
114º
H
3. 环烷烃的构象和构象分析
1) 环丁烷的构象
❖环丁烷：也存在角张力，但比环丙烷的小。 为了避免扭转张力，四个碳原子不在一个平面上，但碳 氢键仍不能达到交叉式构象，所以还存在扭转张力。
B. 当有2个取代基时, 则从含碳最少的取代基开始编号，并以 最小和数为原则；
CH3
CH2CH3
CH3
1-甲基-3-乙基环己烷
CH3
CH3
1,2,4-三甲基环己烷
C、不饱和脂环烃中，把1,2位留给不饱和键；
CH3
CH(CH3)2
CH3
3-甲基环戊烯
CH3 1-甲基-3-异丙基环己烯
5-甲基环辛炔
D. 必要时须注明立体构型; E. 复杂化合物也可将环的部分当作取代基。
反-1,3-二甲基 环己烷
H
H
CH3
CH3 H
CH3
(e, a) CH3
(e, e) H
顺-1,4-二甲基 环己烷
反-1,3-二甲基 环己烷
4) 十氢萘的构象
H
H
HH
(CH3)3C H
H H H CH3
H
H
（3）多取代环己烷的顺反异构，以二甲基取代为例：
CH3
H CH3
H (a,e)
顺-1,2-二甲基 环己烷
H
H3C H3C
H (e, e)
H CH3
H
CH3 (e, e)
反-1,2-二甲基 环己烷
顺-1,3-二甲 基环己烷
H CH3
CH3
H (e, a)
or
(2) 加卤素
+ X2
25oC 1 atm
XCH2CH2CH2X
+ X2 1 atm XCH2CH2CH2CH2X
X2 = Cl2, Br2
But: or
hv + Cl2 + Br2 300oC
Cl + HCl
Br
Br
or
(3) 加HX
+ HX
H
X = Cl, Br, I.
But:
H
+ HX
2）按环中键的类型分：环烷烃、环烯烃、环炔烃等
(2) 多环化合物
螺环烃
桥环烃
稠环烃
螺原子 桥头碳原子
小环：3-4；普通环5-7；中环8-11；大环：≥12
2) 异构
(1)由于环的大小及取代基位置的不同而有各种构造异构体; A. 三元环最简单, 无构造异构体; B. 含四个碳原子的环烃，仅有两个构造异构体；
C. 含5个碳原子的环烷烃有5个构造异构体。
(2) 由于环的存在阻碍了单键的旋转，故而环烷烃有顺反异 构体。
A. 三元环
CH3
CH3 CH3
H
B. 四元环
H
H
顺-1, 2-环丙烷
H
CH3
反-1, 2-环丙烷
3) 命名 (1) 单环烷烃
A. 简单环烃的命名与烷烃相似，只需加 “环”字即可；
环丙烷 环丁烷 环戊烷
(2) 多环化合物
命名较为复杂, 以二环化合物为例.
A. 将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。 7
1
2
二环[3. 2. 1]辛烷
2) 化学性质——(大环似烷，小环似烯） 一般与烷烃相似，但由于“张力”的存在，小环化合
物具有一些特殊性, 易开环。
(1) 催化加氢
+
H2
Ni, 40oC 1 atm
CH3CH2CH3
Ni, 100oC + H2 1 atm CH3CH2CH2CH3
Pt, 300oC
or
+ H2 1 atm
CH3CH2CH2CH2CH3
第五章 环烷烃
通式：CnH2n 1. 分类、异构和命名
1. 按碳环数分类
(1) 单环化合物 1）（环大小） 小环 C3~C4
CH2 CH2 CH2
CH2 CH2 CH2 CH2
普环 C5~C7
CH2
Cห้องสมุดไป่ตู้2
CH2
CH2
CH2
中环 C8~C12 大环 > C12 的环
CH2 CH2 CH2
CH2 CH2 CH2
8CH2
3
CH2
6
5
4
2
3
1
7 Cl
4
6 Cl
5
7,7-二氯双环[4. 1. 0]庚烷
E. 螺环由小环开始编号;
4 5
1
6
3
螺[2. 4]庚烷
7
2
立方烷
棱型烷
十氢萘
金刚烷
三环[3. 3. 1. 13. 7] 癸烷
2. 环烷烃的物理性质和化学性质
1) 物理性质 物态：常温下，C3~C4 为气体; C5~C10 为液体; > C12 为固体. 沸点：较含同数碳原子的烷烃高； 比重：较含同数碳原子的烷烃高, 但 < 1.
5
a键 e键
（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：一类垂直于环平面，一类与环平 面平行。
环己烷的椅式构象分析
（3）环己烷的椅式构象也可用纽曼投影式表示
（4）a-键与e-键间可以通过环的翻转而相互转化。
❖在转环的过程中，原来的a键全都变成e键，原来的e键 全都变成a键。
X X
4）取代环己烷的构象分析 （1）单取代环己烷以取代基为e-键的构象最稳定；
H
H CH3
H H
H H
H H
H
H
H
H
H
HH
H
H
H
HH
CH3
H
H
（2）有多个取代基时，以较多取代基为e-键的构象稳定； 若取代基不同时，以较大的取代基为e-键的构象稳定；
H (CH3)3C
H HH
HH
CH3 H
H
H
H
H H
H H
H
H H
H
2) 环戊烷的构象
❖环戊烷：碳碳键的夹角为108º，接近sp3杂化轨道间夹角， 角张力很小。 为避免扭转张力，以折叠式构象存在。
H
H
H
H H
H H
H
H H
这种构象的张力很小，化学性质较稳定。
3) 环己烷的构象及构象分析 椅式 船式
扭曲式
环己烷的椅式构象分析
2
1
6
4 3