脂环烃(大学)资料重点
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第五章 脂环烃
脂环烃
36
5.4 环烷烃的结构与稳定性
♦ 环烷烃的稳定性与化学性质联系密切。环越稳定， 则化学性质越不活泼，不易发生化学反应；相反， 环越不稳定，化学性质越活泼。
♦ 在环烷烃中，环丙烷的性质是最活泼的，环丁烷 次之，但都易发生加成反应而开环，性质活泼， 而环己烷的性质最稳定。这是为什么？
有机化学
脂环烃
有机化学
脂环烃
28
2. 氧化反应
♦ 在更强烈的条件下，与强氧化剂及催化剂的作 用下，则可以被氧化成不同的产物。
环 酸 烷 钴 1.0~2.5MPa 150~160℃，
O
+
OH
醋 钴 酸 1.0MPa 95℃ ，
HOOC COOH
有机化学
脂环烃
29
3. 加成反应
——小环烷烃具有与烯烃类似的性质，可发生一 些加成反应。如催化加氢、加X2、加HX等。 （1）催化加氢： C3、C4、C5环烷烃可在金属Ni 催化下加氢，生成相应的开链烷烃，并随环的增 大，反应所需温度越高，反应越困难。如：
环戊烷的构象
46
4)环己烷的构象
在环己烷分子中，六个碳原子不在同一平面内， 碳碳键之间的夹角可以保持109.5°因此环很稳定。
有机化学
脂环烃
47
5）环己烷及其衍生物的构象
——在环己烷分子中，六个碳原子不在同一平面 内，碳碳键之间的夹角可以保持109.5°，因此环很稳定。 1.两种极限构象——椅式和船式
H3C CH3 O3 Zn
乙酸
5.臭氧化
O H C CH CH2 CH C H
O CH3 H3C
CH CH
or
CH2=CH CN
CN
有机化学
第5章 脂环烃
2021/7/9
5.2 脂环烃的性质
(一) 物理性质
• 环烷烃的熔点和沸点都比同碳数的烷烃要高一些. • 相对密度也比相应的烷烃高,但比水轻.
(二) 化学性质 • 脂环烃的化学性质与相应的脂肪烃类似. • 环烷烃的化学特性:
三、四元环结构不稳定,易开环; 五、六元环结构较稳定,一般不会开环.
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O3
Zn/H2O
CHO CHO
O3 Zn+H+
O
[H2O]
O
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5.3 环烷烃的环张力和稳定性 (1) 直链烷烃每增加一个CH2,燃烧热增值基本一定,平均
为658.6 kJ/mol. (2) 环烷烃的通式为CnH2n,每增加一个 CH2,燃烧热会增
加.燃烧热为Hc,则平均每个 CH2 的燃烧热为Hc/n.
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☆ 取代基在e键上的构象较稳定.
◆若环上有多个取代基,往往是 e 键取代基最多的构
象最稳定.
◆若环上有不同取代基,则体积大的取代基连在 e键
上的构象最稳定. 例1: 1,2-二甲基环己烷，顺式如下：
•同一平面上的比较. •两个甲基在同侧为顺: a,e •两个甲基在异侧为反: a,a;e,e.
基团,就有构型不同的顺、反异构体.
例: 1,4-二甲基环己烷
顺-1,4-二甲基环己烷
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反-1,4-二甲基环己烷
(2) 环烯(炔)烃的命名
a. 以不饱和碳环为母体,侧链为取代基. b. 碳环上的编号顺序:不饱和键所在的位置号码最小.
只有一个不饱和键的环烯(或炔)烃,双键或叁键位置 可不标.
CH3—CH—CH2 + HBr CH2
第四章脂环烃
有机化学
11
四、环己烷及其衍生物的构象
环己烷的六个成环碳原子不共平面， － － 键角为 环己烷的六个成环碳原子不共平面，C－C－C键角为 109.28°，是无张力环。它有椅型和船型两种极限构 ° 是无张力环。 象：
椅型 船型
船型环己烷比椅型能量高30kJ·mol-1，常温下平衡体系 船型环己烷比椅型能量高 主要以稳定的椅型构象存在。 主要以稳定的椅型构象存在
降冰片烷 立方烷
脂环烃的构造异构现象比脂肪烃复杂，如环烷烃 脂环烃的构造异构现象比脂肪烃复杂， C5H10的构造异构体 的构造异构体:
环戊烷 甲基环丁烷
1,1-二甲基 1,2-二甲基 二甲基二甲基乙基 二甲基 二甲基 环丙烷 环丙烷 环丙烷
二、脂环烃的命名 （一）单环脂环烃
在相应烷烃名称前加“ 在相应烷烃名称前加“环”字，称为“环 × 烷”； 称为“ 使所有取代基编号尽可能小； 使所有取代基编号尽可能小； 环烯(或炔 烃编号时， 或炔)烃编号时 位留给双(或三 环烯 或炔 烃编号时，把1,2位留给双 或三 键碳 位留给双 或三)键碳 原子。 原子
OH +
O
OH
O2, H3PO4 o 150-160 C
O
+
3 加成反应
小环脂环烃具有与烯烃类似的性质， 小环脂环烃具有与烯烃类似的性质，可发生一些加成反 如催化加氢、 应。如催化加氢、加X2、加HX等。一般到环己烷以上， 等 一般到环己烷以上， 就不能再发生催化加氢的反应。 就不能再发生催化加氢的反应。 1.催化加氢 C3、C4、C5环烷烃可在金属 催化下加 环烷烃可在金属Ni催化下加 、 、 环烷烃可在金属 生成相应的开链烷烃， 随环的增大， 氢，生成相应的开链烷烃，并随环的增大，反应所需温 度越高，反应越困难。 度越高，反应越困难。如：
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
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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
第五章 脂环烃
应用：用高锰酸钾溶液来区别烯烃与环丙烷衍生物
CH2=CH 2
KMnO 4
紫色退去 不退色
§5.3 脂环烃的结构
实验事实： 环的稳定性：三元环＜四元环＜五元、六元环
反映了环的稳定性与环的结构有着密切的联系。
一、 张力学说
当碳原子的键角偏离109©28′时，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。 1、所有的碳都应有正四面体结构 2、所有成环的碳原子都处在同一平面上
H
C(CH3)3
扭船式 太大的取代基 要尽量避免取 a键。
5、 1，3－己二醇
形成氢键时，aa为优势构象。
OH
OH
四、十氢合萘的构象 1、 名称
8 7 6 5 4 1 2 3
8 7 6 Βιβλιοθήκη 91 2 39 8
10 1
2 3 4 5
10
6 7
4
萘
十氢合萘（暜通名）
二环[4.4.0]癸烷
naphthalene
室温 H2, Ni
+
>100 C
三、芳烃还原
H2 catalyst H2 catalyst
四、卡宾合成法（以后学到）
本章重点
1 、环的大小与其稳定性（三元、四元环不稳定， 易开环加成；五元、六元环稳定，不易开环加 成）； 2、桥环、螺环化合物的命名； 3、环丙烷的结构、弯曲键的不稳定性； 4、环己烷的构象：船式、椅式
联环
4、根据环的连接方式 桥环 螺环
二、 脂环烃的异构
脂环烃的构造异构现象比脂肪烃复杂。
碳架异构体
顺反异构
写出符合分子式C6H10的化合物
COOH COOH
有机化学第五章脂环烃
§ 5.3 脂环烃的化学性质
一、环烷烃的化学性质
1、与开链烷烃类似的性质：取代反应
同烷烃相似，光照或加热下环烷烃发生自由基取代反应。
+
Cl2
hν
Cl
+
Br2
hν
Br
2、与烯烃类似的性质 —— 小环烷烃的加成
1）加H2：
Ni 。 80 C + H2 Ni 。 120 C Pt 。 300 C CH3 CH2 CH3 CH3 CH2 CH2 CH3 CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 用Ni催化难以反应
平面式构象：像环丙烷一样，不稳定，因为扭转 张力和“角张力”存在。 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。
3.环戊烷的构象
环戊烷的构象主要是信封型和半椅型构象。 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。
第五章 脂环烃
【本章重点】 脂环烃的结构和化学性质。 【必须掌握的内容】
1. 脂环烃的命名。
2. 脂环烃的化学性质——环的大小对化学性质 的影响。 3. 环己烷及取代环己烷的稳定构象。
§ 5.1 脂环烃的定义和命名 一、脂环烃的定义
性质和脂肪烃即开链烃相似的环烃叫脂环烃。 •根据环上碳原子的饱和程度不同脂环烃可分为饱和脂环烃 （环烷烃）及不饱和脂环烃（环烯烃、环炔烃）： 环烷烃
和 C5 是重叠构象，有扭转张力，船头和船尾上两 个伸向船内的氢（旗杆键上氢）相距0.183nm，小于 正常非键氢原子间距离(>0.24nm)，有非键张力，它 的能量比椅型高 30 kJ∙mol-1。
(3)平伏键与直立键
脂环烃
H
H H H H H H H H H H H H H H
H H
H
32
二、二元取代环己烷的构象
（1）1，2-二取代
CH3 CH3
？
33
（2）1，3-二取代
e
● 其他 二、三元取代环己烷的稳定构象，以此类推。 ● 小结： 1°环己烷有两种极限构象（椅式和船式），椅式为优势构象。 2°一元取代基主要以e键和环相连。 3°多元取代环己烷最稳定的构象是e键上取代基最多的构象。 4°环上有不同取代基时，大的取代基在e键上构象最稳定。 5o 平面结构式与稳定船型构象互变要等价。
19
5.3 脂环烃的结构
● 从环烷烃的化学性质可以看出： ⊙ 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，因此环的稳定性与环的结构有着密切的联系。
一、张力学说与环丙烷的结构
1. 张力学说
● 1885年 Von Baeyer A. 提出了张力学说，假定所有成环的碳原 子都在同一平面上，且形成正多边形。 ● 环中碳原子之间的夹角“偏离”109.5°时，将产生张力，“偏 离”的程度越大，环的张力越大，环的稳定性越小。 ●张力理论局限性： ※ 不适用于大环：大环碳不会共平面； ※ 主适用于 C3～C4环 。
● 在环己烷分子中，六个碳原子不在同一平面内，碳碳键之间的夹 角可以保持109.5°因此环很稳定。
1.两种极限构象——椅式和船式
26
● 椅式构象稳定的原因：
27
● 船式构象不稳定的原因：
28
2. 平伏键（e键）与直立键（a键）
● 椅式构象中C-H键分为两类： ① 直立键（a键）：6个与分子的对称轴平行的C-H 键（伸展方向：3 上，3下，且上下交替）； ② 平伏键（e键）：6个与直立键形成接近109.5°的夹角的C-H键 （平伏着向环外伸展）。如下图：
大学脂环烃知识点总结
大学脂环烃知识点总结一、定义及分类脂环烃是一类含有脂肪环结构的有机化合物，由单个或多个脂肪环组成。
根据不同的环结构和碳原子数，脂环烃可以分为多种类型，主要包括脂环烷、脂环烯和脂环炔。
其中，脂环烷是由单个脂肪环构成，脂环烯是由含有双键的脂肪环构成，而脂环炔则是由含有三键的脂肪环构成。
二、物理性质1. 融点和沸点脂环烃的融点和沸点与其分子结构有关，一般来说，脂环烷的融点和沸点随着碳原子数的增加而增加，脂环烯和脂环炔也呈现类似的规律。
2. 溶解性脂环烃在非极性溶剂中溶解度较高，而在极性溶剂中溶解度较低。
这是由于脂环烃的分子结构决定了其相互作用力较弱，因此更容易溶解于非极性溶剂中。
3. 导电性由于脂环烷、脂环烯和脂环炔都是碳氢化合物，因此它们都属于非电解质，不具有导电性。
三、化学性质1. 氧化反应脂环烃在空气中容易发生氧化反应，生成相应的醇、醛和酮等氧化产物。
氧化反应通常需要加热或催化剂的作用。
2. 加成反应脂环烃中含有双键或三键的化合物，因此容易发生加成反应，与氢气或溴水等发生加成反应，生成相应的饱和脂环烃。
3. 烷基化反应脂环烃可以与卤代烷反应，发生烷基化反应，其中烷基基团取代了脂环烃中的氢原子，生成相应的烃类产物。
4. 消除反应脂环烃中含有双键或三键的成分，容易发生消除反应，生成相应的不饱和脂环烃。
四、应用1. 燃料脂环烷是一种重要的化石燃料，可以用于燃料油的生产，也可以作为航空燃料和柴油的添加剂。
2. 化工原料脂环烷、脂环烯和脂环炔都是重要的化工原料，可以用于合成各种有机化合物，如橡胶、塑料、润滑油等。
3. 医药脂环烃及其衍生物在医药领域中也有广泛的应用，可以用于合成各种药物，如抗生素、维生素和激素类药物等。
五、环境影响脂环烷、脂环烯和脂环炔都属于碳氢化合物，其燃烧产生的气体对大气环境产生负面影响，会导致空气污染和温室效应。
此外，脂环烃的化学废水和废气对环境造成的污染也需要引起重视。
六、安全性脂环烷、脂环烯和脂环炔都属于可燃物，具有一定的火灾和爆炸危险性，应当储存和使用时注意防火防爆措施。
第四章 环烃资料重点
⑵ 所有的键都是正常的键,所有的键角都 是109.5, 无角张力
⑶ 所有相邻的碳上，C－H键都处于交叉 式位置
⑷ 12个C－H键分为两类，其中6个与对称轴平行，垂直 于两个平面，叫直立键，又叫a键。6个a键上下交替排列。 另外6个与对称轴成109.5度，斜着伸向环的外侧，叫平伏 键，又叫e键。6个e键也是上下交替排列。
二） 环烯（炔）烃的命名以环某烯（炔）为母体使 双键的位次最小，取代基编号满足“最低系列”
（从不饱和键开始编号，使取代基位次最小）
CH3
CH3
CH3
3-甲基－1－环己烯
H3C
2, 3－二甲基－1－环己烯
3－甲基－6－乙基 －1, 4－环己二烯
H3C
三、环烷烃的分子结构及其稳定性
1、环烷烃的张力与稳定性
H
H
H H
H
H HH
“蝴蝶”式构象
三元以上的环，成环原子都不在一个平面内。
四、环己烷及其衍生物的构象
H
H
H
H
HH
HH
H
H
H
H
椅式构象
HH
H
H
船式构象
1.环己烷的椅式构象(chair conformation) 特点 :
⑴ 6个碳分别处于两个相互平行的平面上。其中， C 1，3，5在一个平面上，C 2，4，6在一个平面 上，有一个对称轴垂直于这两个平面。
2
3
91
4
87 65
二环[5.2.0]壬烷
从大到小标记环
(1) 两桥交会的碳原子为 桥头碳原子;
(2) 编号： 从大环到小环依次编号；
(3) 命名：从大到小。
(1) 桥
(2) 桥
第三章 环烃(脂环烃)
例：
CH3
1,2-二甲基环己烷 二甲基环己烷
CH3
1-甲基 乙基环己烷 甲基-3-乙基环己烷 甲基
CH3
1 5 4 2 3
CH3
1,2-二甲基环戊烷 二 1,1,4-三甲基环己烷 三甲基环己烷
CH3
1-甲基-4-异丙基环己烷（孟烷）
H3C CH3
如取代基为较长的碳链， 如取代基为较长的碳链，将环作为取 代基，以烷烃的衍生物来命名： 代基，以烷烃的衍生物来命名：
四个碳原子的环烷烃有二个构造异构体： 四个碳原子的环烷烃有二个构造异构体：
CH3
五个碳原子的环烷烃有五个构造异构体：
CH2CH3 CH3 CH3 H3C CH3
CH3
顺反异构体： 顺反异构体：
由于碳原子连接成环，环上 由于碳原子连接成环，环上C-C单键不能自 单键不能自 由旋转。 由旋转。只要环上有两个碳原子各连有不同的原 顺反异构体。 子或基团，就有构型不同的顺反异构体 子或基团，就有构型不同的顺反异构体。
——多取代环己烷： 多取代环己烷： 多取代环己烷
C3 H HC 3
-1,2-二甲基环己烷 顺-1,2-二甲基环己烷
(5226.4KJ/mol)
C3 H C3 H
-1,2-二甲基环己烷 反-1,2-二甲基环己烷
(5220.1KJ/mol)
H H (H C)3C 3
e键(平伏键)
CH3
a键(直立键)
1、卤代反应 、
在光或热的引发下发生卤代反应
Cl + Cl2
光
+
Cl
HCl
+ Cl2
光
+
Br
HCl
+ Br2
大学有机化学之脂环烃ppt课件
从环丁烷开始，成环碳原子均不在同一平面上。
蝴蝶型(环丁烷)
信封型
扭曲型 环戊烷
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
环丁烷
环戊烷
环己烷（六元环）最稳定，其次是环戊烷 （五元环）；大环都是稳定的；小环中的 环丙烷最不稳定，其次是环丁烷。
(四) 环烷烃的结构与稳定性
燃烧热:指1mol化合物完全燃烧生成二氧化碳和 水所放出的能量，其大小反映了分子能量的高低。
名称
成环 分子燃烧热 碳数 /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
+ H2 2N00i。C CH3 CH2 CH2 CH3
+ H2 3N00i。C CH 3 CH 2CH 2CH 2CH 3
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
（乙）加卤素
• 按照分子中所含碳环的烯 甲基环己烷
二环脂环烃
十氢化萘 降冰片烷
多环脂环烃
螺[2,4]庚烷
立方烷 棱烷
篮烷
金刚烷
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
环戊烷
环己烯
环辛炔
脂环烃的构造异构现象比脂肪烃复杂，如环烷烃C5H10 的构造异构体有：
蝴蝶型(环丁烷)
信封型
扭曲型 环戊烷
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
环丁烷
环戊烷
环己烷（六元环）最稳定，其次是环戊烷 （五元环）；大环都是稳定的；小环中的 环丙烷最不稳定，其次是环丁烷。
(四) 环烷烃的结构与稳定性
燃烧热:指1mol化合物完全燃烧生成二氧化碳和 水所放出的能量，其大小反映了分子能量的高低。
名称
成环 分子燃烧热 碳数 /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
+ H2 2N00i。C CH3 CH2 CH2 CH3
+ H2 3N00i。C CH 3 CH 2CH 2CH 2CH 3
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
（乙）加卤素
• 按照分子中所含碳环的烯 甲基环己烷
二环脂环烃
十氢化萘 降冰片烷
多环脂环烃
螺[2,4]庚烷
立方烷 棱烷
篮烷
金刚烷
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
环戊烷
环己烯
环辛炔
脂环烃的构造异构现象比脂肪烃复杂，如环烷烃C5H10 的构造异构体有：
第3章 环烃 (脂环烃031)
椅式
船式
有机化学
药学院化学教研室 环己烷有两种极限构象：椅式和船式
椅式 相邻C均处于交叉式 C1,C4相隔距离较远 较稳定
有机化学
船式
药学院化学教研室
船式 C2,C3、C5,C6处于重叠式 C1,C4相隔距离较近 稳定性小
有机化学
药学院化学教研室 环己烷的六个碳原子分布在两个平面上。 中心轴垂直于两个平面。
药学院化学教研室 3.1.2 脂环烃的物理性质（不作要求）
3.1.3 脂环烃的化学性质
环烷烃与烷烃相似；环烯烃和环炔烃分 别与烯烃和炔烃相似。 环状构造使小环烃出现的一些特殊的化 学性质。主要表现在环的稳定性上，小 环较不稳定，大环则较稳定。
有机化学
1、取代反应 药学院化学教研室
环烷烃与卤素进行游离基取代反应。
H H
内能大， 不稳定。
CH3
H H CH3
内能小， 稳定。
有机化学
药学院化学教研室 b、多取代环己烷的构象(p72) 如二取代环己烷中，有四种位置异构，1,1位、 1,2位、1,3位、1,4位，其中，后三者有顺反和构 象异构
（1）椅式为最稳定的优势构象；
（2）e-取代基最多的是优势构象；
（3）环上有不同取代基时，大基团在e键 上为优势构象。 有机化学
燃烧热
药学院化学教研室
燃烧热:1摩尔化合物完全燃烧生成二氧化碳和水所放出 的热量。燃烧热值越大，体系内能越高，越不稳定。 链烷烃的每个-CH2-的平均燃烧焓是 658.6 KJ.mol-1。 某些环烷烃的燃烧热（单位：kJ.mol-1，298K)
3 4 5 6 7 8 9
-Δ Hcθ/n
697.1
药学院化学教研室
第5章 脂环烃
43
例 写出1,3-二甲基环己烷的最稳定构象。
顺 式 反 式 ee
H3C
CH3
H3C CH3
ae
1,3-二甲基环己烷的顺式较反式稳定。
同理可推出：1,4-取代的反式较顺式稳定。
44
例 写出4-叔丁基环己醇的最稳定构象。
顺 式
C(CH3)3 OH
HO C(CH3)3
ae
HO
较稳定
OH
C(CH3)3
15
原 因
5-2 脂环烃的物理性质和化学性质
环烷烃的化学性质 取代反应 自由基取代历程
Br2
hv
Br
+
CH3
+
+
HBr
+
Cl2
hv
CH3 Cl
HCl
取代反应一般在五、六元环上易发生
16
环烷烃的化学性质
开环反应——加成反应 大环环烷烃和链状烷烃的化学性质很相像:
——对一般试剂表现得不活泼。
1-甲基-4-异丙基环己烷
5
④ 对于顺反异构体 顺式(cis)：相同基团在环平面的同侧；
反式(trans)：相同基团在环平面的两侧。
CH3CH3
CH3CH3
或
H H
H CH3
顺- 1,2-二甲基环丙烷
H H
CH3
反-1,3-二甲基环戊烷
H
CH3 CH2
CH(CH3)2
反-1-乙基-3-异丙基环戊烷
41
[2]多取代环己烷的构象
结论：
① 多取代环己烷， e取代基最多的构象最 稳定。 ② 多取代环己烷， 体积较大的取代基为e 型的构象最稳定。
42
例 写出1,2-二甲基环己烷的最稳定构象。
例 写出1,3-二甲基环己烷的最稳定构象。
顺 式 反 式 ee
H3C
CH3
H3C CH3
ae
1,3-二甲基环己烷的顺式较反式稳定。
同理可推出：1,4-取代的反式较顺式稳定。
44
例 写出4-叔丁基环己醇的最稳定构象。
顺 式
C(CH3)3 OH
HO C(CH3)3
ae
HO
较稳定
OH
C(CH3)3
15
原 因
5-2 脂环烃的物理性质和化学性质
环烷烃的化学性质 取代反应 自由基取代历程
Br2
hv
Br
+
CH3
+
+
HBr
+
Cl2
hv
CH3 Cl
HCl
取代反应一般在五、六元环上易发生
16
环烷烃的化学性质
开环反应——加成反应 大环环烷烃和链状烷烃的化学性质很相像:
——对一般试剂表现得不活泼。
1-甲基-4-异丙基环己烷
5
④ 对于顺反异构体 顺式(cis)：相同基团在环平面的同侧；
反式(trans)：相同基团在环平面的两侧。
CH3CH3
CH3CH3
或
H H
H CH3
顺- 1,2-二甲基环丙烷
H H
CH3
反-1,3-二甲基环戊烷
H
CH3 CH2
CH(CH3)2
反-1-乙基-3-异丙基环戊烷
41
[2]多取代环己烷的构象
结论：
① 多取代环己烷， e取代基最多的构象最 稳定。 ② 多取代环己烷， 体积较大的取代基为e 型的构象最稳定。
42
例 写出1,2-二甲基环己烷的最稳定构象。
有机环烃知识点总结
有机环烃知识点总结一、脂环烃1. 脂环烃的结构脂环烃的分子中，碳原子形成环状结构。
根据环的碳原子数不同，脂环烃可以分为单环、双环、三环和多环脂环烃。
其中，碳原子数为3~10的环称为小环烃，碳原子数为11~30的环称为中环烃，碳原子数大于30的环称为大环烃。
2. 脂环烃的性质由于脂环烃分子内部的空间较为狭小，通常具有较稳定的空间结构，化学性质比较稳定。
脂环烃一般都不溶于水，但溶于有机溶剂。
在化学反应中，碳环上的伸展的π电子可以与其他分子发生共价键的形成，从而发生加成反应。
这使得脂环烃在有机化学中具有重要的应用价值。
3. 脂环烃的应用脂环烃在工业生产、医药制造、合成材料等领域有着广泛的应用。
例如，环戊烷是重要的有机合成原料，可以用来合成许多有机化合物；环戊烷是一种重要的有机溶剂，在染料、药物、涂料等领域有着重要的应用价值。
环丁烷可以用作原料合成丁烷二酮等有机合成物质，也用于化学试剂等领域。
由此可见，脂环烷在各个领域中都有其独特的用途。
二、芳香烃1. 芳香烃的结构芳香烃是一种由苯环组成的碳氢化合物。
苯环结构由六个碳原子和三个双键构成。
芳香烃可以分为单环芳香烃和多环芳香烃两类。
其中，由一个苯环组成的叫做单环芳香烃，由多个苯环组成的叫做多环芳香烃。
2. 芳香烃的性质芳香烃分子中的π电子呈现出特殊的排列结构，使得芳香烃的化学性质与脂环烃有着明显的差异。
芳香烃分子中的π电子对空间变化非常敏感，在许多情况下会形成稳定的共轭体系。
这种共轭结构表现出来的稳定性非常高，所以芳香烃分子比脂环烃分子更加稳定。
芳香烃的溶解性、挥发性和极性等性质与脂环烃也有所不同。
3. 芳香烃的应用芳香烃是一类重要的有机化合物，在化工、医药、染料、合成橡胶、合成树脂、涂料、农药等领域有着广泛的应用。
例如，苯是一种重要的有机溶剂，广泛用于化学实验和工业生产中；甲苯是一种重要的有机合成原料，可用于合成香料、染料、农药等；苯乙烯是一种重要的合成材料，可用于制备聚苯乙烯、聚酯等。
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C3
6 2
1
1
6
2
3. 取代环己烷的构象
一、一元取代环己烷的构象
● 一元取代环己烷中，取代基可占据a键，也可占据e键，但占据e 键的构象更稳定。例如：
H
H HCH
H
室温
HH
H 7％
H
H CH3
H 93％（内能较a型 少75.3 KJ / mol）
● 原因：
※ a键取代基结构中的非键原子间斥力
H
比e键取代基的大（因非键原子间的距
离小于正常原子键的距离所致）。
H H
H H
HH
H
H
H
H
H
HH
HH
H H
1,1-二甲基-3-乙基环已烷
1,2-二甲基-4-环丙基环戊烷
3-甲基-4-环丁基庚烷
1-甲基-4-异丙基环己烷
1,3-二甲基环己烷
2. 单环烯烃、环炔烃的命名
（1）根据分子中成环碳原子数目，称为环某烯（炔）。 （2）以双（三）键的位次和取代基的位置最小为原则。
环辛炔
● 角张力的影响，室温下能稳定存在的最小的环炔烃是环 辛炔。
第五章 脂环烃
● 脂环烃的分类命名和异构现象 ● 脂环烃的结构 ● 脂环烃的性质
5.1 脂环烃的分类命名和异构现象
● 结构上具有环状碳骨架，而性质上与脂肪烃相似的烃，称为脂环烃。
一、分类
脂环烃
二、 命名 １．环烷烃的命名
（1）根据分子中成环碳原子数目，称为环某烷。 （2）把取代基的名称写在环烷烃的前面。 （3）取代基位次按“次序规则” 小的优先列出。例如：
一、张力学说与环丙烷的结构 1. 张力学说
● 1885年 Von Baeyer A. 提出了张力学说，假定所有成环的碳原 子都在同一平面上，且形成正多边形。 ● 环中碳原子之间的夹角“偏离”109.5°时，将产生张力，“偏 离”的程度越大，环的张力越大，环的稳定性越小。 ●张力理论局限性： ※ 不适用于大环：大环碳不会共平面； ※ 主适用于 C3～C4环 。
● 环烃性质小结：
(1) 小环烷烃（3，4元环）易加成，难氧化；五元环以 上难加成，难氧化。
(2) 环烯烃、共轭二烯烃，各自具有其相应烯烃的通性。
5.3 脂环烃的结构
● 从环烷烃的化学性质可以看出： 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，因此环的稳定性与环的结构有着密切的联系。
● 更小的环庚炔、环己炔只能作为活性中间体瞬间存在， 未能分离出来。
3. 多环烃的命名
（1）联环烃
●两个或两个以上的环，彼此以单键或双键直接相连的，称为联环烃 ●通常由两个相同环组成的联环烃，称为联二某烃。
联二环己烷
（2）螺环烃
● 两个环共用一个碳原子的环烷烃称为螺环烃。
● 命名：
①根据成环碳原子的总数称为螺[ ]某烷，取代基放在螺之前；
② 编号原则：从桥的一端桥头碳开始，沿最长桥编至桥的另一端，再沿次
长桥至始桥头，最短的桥最后编号。
③ 在[ ]中标出除桥头碳原子外的桥碳原子数（大数排前，小数 排后）。
二环[3. 2. 1]辛烷
二环[1. 1. 0]丁烷
5.2 脂环烃的化学性质
一 、普通环的性质
● 普通脂环烃具有开链烃的通性 ● 环烷烃主要是起自由基取代反应，难被氧化。
三、环己烷的构象
● 在环己烷分子中，六个碳原子不在同一平面内，碳碳键之间的夹 角可以保持109.5°因此环很稳定。
1.两种极限构象——椅式和船式
● 椅式构象稳定的原因：
● 船式构象不稳定的原因：
2. 平伏键（e键）与直立键（a键）
● 椅式构象中C-H键分为两类： ① 直立键（a键）：6个与分子的对称轴平行的C-H 键（伸展方向： 上下，且上下交替）； ② 平伏键（e键）：6个与直立键形成接近109.5°的夹角的C-H键 （平伏着向环外伸展）。如下图：
2. 环丙烷的结构：
● 理论上： 1° 饱和烃，C为sp3杂化，键角为109.5°。
2° 三碳环，成环碳原子应共平面，内角为60°。
● 两者自相矛盾
三元环的结构特殊。
60。109.5。 24。44'
随着环的扩大，张力
●角张力：
※ 在环丙烷分子中，电子云的重叠不能沿着sp3轨道轴对称重叠，只 能偏离键轴一定的角度以弯曲键侧面重叠，形成弯曲键（香蕉键）， 其键角为 105.5°，因键角要从109.5°压缩到105.5°，故环有一定的 张力称为角张力）。
C C 109.5。
C
丙烷
C
105.5。
C
C
环丙烷
●由此可见：
① 键的重叠程度小，稳定性低。 ②电子云分布在两核连线的外侧，增加了试剂进攻的可 能性，故具有不饱和烯烃的性质。
二、环丁烷和环戊烷的构象
1．环丁烷的构象 ●与环丙烷相似，环丁烷分子中存在着张力，但比环丙烷的小。 ● 环丁烷是以折叠状构象存在的非平面型结构，可以减少C-H的 重叠，使扭转张力减小。 ●环丁烷分子中 C-C-C键角为 111.5°，角张力也比环丙烷的小， 总张力能为108KJ/mol。
2．环戊烷的构象
● 环戊烷分子中，C-C-C夹角为108°，接近sp3杂化轨道间夹角 109.5°，环张力甚微，是比较稳定的环。
● 所以，环戊烷是以折叠式构象存在的， 为非平面结构，呈信封式构象。
● 这种构象的张力很小，总张力能25KJ/mol，扭转张力在 2.5KJ/mol以下，因此，环戊烷的化学性质稳定。
②编号原则：从较小环中与螺原子相邻的一个碳原子开始，经小环到螺原子，
再沿大环至所有环碳原子；
③在[ ]中标出各碳环中除螺碳原子以外的碳原子数目（小数在前，大 数在后）；
7 61
85
2
9 10 4 3
螺[4.5]-1,6-癸二烯
（3）桥环烃 （二环、三环等）
●桥环烃：两个或多个环共用两个以上碳原子的环烃。 ● 命名： ① 根据成环碳原子总数目称为几环[ ]某烷；
●环烯烃具有烯烃的通性：
二、小环烷烃的特性反应 1. 加成反应
（1） 加氢
（2） 加卤素
‖
（3）加H X, H2SO4
环的断裂发生在连接氢原子最多和连接氢原子最少 的两个成环碳之间，符合马氏加成。
2．氧化反应
● 环丙烷对氧化剂稳定，不被高猛酸钾、臭氧等氧化剂氧化。 例如：
● 可用高猛酸钾溶液来区别烯烃与环丙烷衍生物。
6 2
1
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3. 取代环己烷的构象
一、一元取代环己烷的构象
● 一元取代环己烷中，取代基可占据a键，也可占据e键，但占据e 键的构象更稳定。例如：
H
H HCH
H
室温
HH
H 7％
H
H CH3
H 93％（内能较a型 少75.3 KJ / mol）
● 原因：
※ a键取代基结构中的非键原子间斥力
H
比e键取代基的大（因非键原子间的距
离小于正常原子键的距离所致）。
H H
H H
HH
H
H
H
H
H
HH
HH
H H
1,1-二甲基-3-乙基环已烷
1,2-二甲基-4-环丙基环戊烷
3-甲基-4-环丁基庚烷
1-甲基-4-异丙基环己烷
1,3-二甲基环己烷
2. 单环烯烃、环炔烃的命名
（1）根据分子中成环碳原子数目，称为环某烯（炔）。 （2）以双（三）键的位次和取代基的位置最小为原则。
环辛炔
● 角张力的影响，室温下能稳定存在的最小的环炔烃是环 辛炔。
第五章 脂环烃
● 脂环烃的分类命名和异构现象 ● 脂环烃的结构 ● 脂环烃的性质
5.1 脂环烃的分类命名和异构现象
● 结构上具有环状碳骨架，而性质上与脂肪烃相似的烃，称为脂环烃。
一、分类
脂环烃
二、 命名 １．环烷烃的命名
（1）根据分子中成环碳原子数目，称为环某烷。 （2）把取代基的名称写在环烷烃的前面。 （3）取代基位次按“次序规则” 小的优先列出。例如：
一、张力学说与环丙烷的结构 1. 张力学说
● 1885年 Von Baeyer A. 提出了张力学说，假定所有成环的碳原 子都在同一平面上，且形成正多边形。 ● 环中碳原子之间的夹角“偏离”109.5°时，将产生张力，“偏 离”的程度越大，环的张力越大，环的稳定性越小。 ●张力理论局限性： ※ 不适用于大环：大环碳不会共平面； ※ 主适用于 C3～C4环 。
● 环烃性质小结：
(1) 小环烷烃（3，4元环）易加成，难氧化；五元环以 上难加成，难氧化。
(2) 环烯烃、共轭二烯烃，各自具有其相应烯烃的通性。
5.3 脂环烃的结构
● 从环烷烃的化学性质可以看出： 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，因此环的稳定性与环的结构有着密切的联系。
● 更小的环庚炔、环己炔只能作为活性中间体瞬间存在， 未能分离出来。
3. 多环烃的命名
（1）联环烃
●两个或两个以上的环，彼此以单键或双键直接相连的，称为联环烃 ●通常由两个相同环组成的联环烃，称为联二某烃。
联二环己烷
（2）螺环烃
● 两个环共用一个碳原子的环烷烃称为螺环烃。
● 命名：
①根据成环碳原子的总数称为螺[ ]某烷，取代基放在螺之前；
② 编号原则：从桥的一端桥头碳开始，沿最长桥编至桥的另一端，再沿次
长桥至始桥头，最短的桥最后编号。
③ 在[ ]中标出除桥头碳原子外的桥碳原子数（大数排前，小数 排后）。
二环[3. 2. 1]辛烷
二环[1. 1. 0]丁烷
5.2 脂环烃的化学性质
一 、普通环的性质
● 普通脂环烃具有开链烃的通性 ● 环烷烃主要是起自由基取代反应，难被氧化。
三、环己烷的构象
● 在环己烷分子中，六个碳原子不在同一平面内，碳碳键之间的夹 角可以保持109.5°因此环很稳定。
1.两种极限构象——椅式和船式
● 椅式构象稳定的原因：
● 船式构象不稳定的原因：
2. 平伏键（e键）与直立键（a键）
● 椅式构象中C-H键分为两类： ① 直立键（a键）：6个与分子的对称轴平行的C-H 键（伸展方向： 上下，且上下交替）； ② 平伏键（e键）：6个与直立键形成接近109.5°的夹角的C-H键 （平伏着向环外伸展）。如下图：
2. 环丙烷的结构：
● 理论上： 1° 饱和烃，C为sp3杂化，键角为109.5°。
2° 三碳环，成环碳原子应共平面，内角为60°。
● 两者自相矛盾
三元环的结构特殊。
60。109.5。 24。44'
随着环的扩大，张力
●角张力：
※ 在环丙烷分子中，电子云的重叠不能沿着sp3轨道轴对称重叠，只 能偏离键轴一定的角度以弯曲键侧面重叠，形成弯曲键（香蕉键）， 其键角为 105.5°，因键角要从109.5°压缩到105.5°，故环有一定的 张力称为角张力）。
C C 109.5。
C
丙烷
C
105.5。
C
C
环丙烷
●由此可见：
① 键的重叠程度小，稳定性低。 ②电子云分布在两核连线的外侧，增加了试剂进攻的可 能性，故具有不饱和烯烃的性质。
二、环丁烷和环戊烷的构象
1．环丁烷的构象 ●与环丙烷相似，环丁烷分子中存在着张力，但比环丙烷的小。 ● 环丁烷是以折叠状构象存在的非平面型结构，可以减少C-H的 重叠，使扭转张力减小。 ●环丁烷分子中 C-C-C键角为 111.5°，角张力也比环丙烷的小， 总张力能为108KJ/mol。
2．环戊烷的构象
● 环戊烷分子中，C-C-C夹角为108°，接近sp3杂化轨道间夹角 109.5°，环张力甚微，是比较稳定的环。
● 所以，环戊烷是以折叠式构象存在的， 为非平面结构，呈信封式构象。
● 这种构象的张力很小，总张力能25KJ/mol，扭转张力在 2.5KJ/mol以下，因此，环戊烷的化学性质稳定。
②编号原则：从较小环中与螺原子相邻的一个碳原子开始，经小环到螺原子，
再沿大环至所有环碳原子；
③在[ ]中标出各碳环中除螺碳原子以外的碳原子数目（小数在前，大 数在后）；
7 61
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9 10 4 3
螺[4.5]-1,6-癸二烯
（3）桥环烃 （二环、三环等）
●桥环烃：两个或多个环共用两个以上碳原子的环烃。 ● 命名： ① 根据成环碳原子总数目称为几环[ ]某烷；
●环烯烃具有烯烃的通性：
二、小环烷烃的特性反应 1. 加成反应
（1） 加氢
（2） 加卤素
‖
（3）加H X, H2SO4
环的断裂发生在连接氢原子最多和连接氢原子最少 的两个成环碳之间，符合马氏加成。
2．氧化反应
● 环丙烷对氧化剂稳定，不被高猛酸钾、臭氧等氧化剂氧化。 例如：
● 可用高猛酸钾溶液来区别烯烃与环丙烷衍生物。