画环己烷及多环化合物分子构象之规律[1]
第四章环烃1(脂环烃)
H3C H3C
COOH + O C
CH3
可用于区别
CH3
环烷烃和烯烃
加热时用强氧化剂， 加热时用强氧化剂，或在催化剂作用下用空 气直接氧化， 气直接氧化，环烷烃可被氧化成不同的产物
O2，钴催化剂 钴催化剂
140~180℃，1~2.5MPa ℃
OH
O
+
CH2 CH2 COOH CH2 CH2 COOH
CH CH3 + HBr CH2
CH3 C Br
CH CH3
I CH3 + H I CH3CHCH2CH3
3. 氧化反应（小环对氧化剂相当稳定） 氧化反应（小环对氧化剂相当稳定）
O
O2
O +
O
H3C H3C
CH C
CH3 CH3
KMnO4 常温下， 常温下，饱和的环 对氧化剂稳定 H2O
双键对 氧化剂 不稳定
1,7,7-三甲基二环[2.2.1]庚 烷
三环[ 2.2.1.02,6 ]庚烷
环丙烷的结构
环的结构及其稳定性
环丙烷的结构： 环丙烷的结构：
碳原子为 sp3杂化 为缓解角张力 形成弯曲键
Ｃ
105°
Ｃ
Ｃ
具有重叠构象， 氢原子排斥产生 “重叠张力”
Ｃ-Ｃ-Ｃ键角 偏离正常键 角产生角张 力 环丙烷分子具 有较高的内能， 有较高的内能， 不稳定
C2H5
CH3
十氢萘的构象
1. 名称
8 7 6 5 4 1 2 3
7 6 5 8 9 1 2 3 10 4
10 1 9 8 7 6
2 3 4 5
萘 naphthalene
十氢合萘（暜通名） 十氢合萘（暜通名） Decahydronaphthalene
5--环烷烃
109°28′，无张力；
七到十二个碳原子组成的环烷烃，环内氢原子间的扭 转张力使它们的稳定性略有下降；
当环进一步增大时, 稳定性与环己烷相似。
环二十二烷
１ 顺反异构
环烷烃环中C-C单键受环约束不能自由旋转,导致产生 顺反异构。
CH3 CH3 H H
CH3 H H CH3
顺-1,2-二甲基环丙烷
比一般C-C键短
轨道夹角105.5° 说明: C-C键被弯曲了
环丙烷分子轨道图
环丁烷
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
环戊烷分子中，碳碳键的夹角为
108°，接近sp3杂化轨道间夹角，
角张力很小，是比较稳定的环。
环戊烷
环己烷分子不在同一平面上，碳原子之间的键角为
e键
同类型键： 邻位指向相反， 间位指向相同。
３ 取代环己烷的构象
(1) 一元取代环己烷的构象 一元取代环己烷中，取代基占据e键的构象更稳定。
CH3
室温
CH3
5% 95%
原因：a键上的甲基和环同一边相邻的两个a键氢原子
距离较近，存在较大的斥力。
这种斥力称为范得华张力。
0.233nm
H H
H H
0.255nm
C
H
H
0.30nm
H
氢分子
H
(2) 二元取代环己烷的构象
稳定的构象是e键上取代基最多的构象，若取代基不
同时，大的取代基在e键上的构象最稳定。
1,2-二取代：
CH3
CH3 CH3
CH3
CH3
CH3 C(CH3)3
C(CH3)3
(CH3)3C
有机化学课件第-二-章烷烃和环烷烃_图文
烷烃熔点的特点 （1） 随相对分子质量增大
而增大。 （2） 偶数碳烷烃比奇数碳
烷烃的熔点升高值 大 （如右图）。 （3）相对分子质量相同的烷 烃，叉链增多，熔点 下降。
偶数碳 奇数碳
（二） 沸点
沸点大小取决于分子间的作用力
烷烃沸点的特点
（1）沸点一般很低。 （非极性，只有色散力）
H2O2 + Fe2+
RCOO-
-e-
电解
HO• + HO- + Fe3+ RCOO •
自由基的稳定性
均裂 H=359.8kJ/mol (88kcal/mol) 共价键均裂时所需的能量称为键解离能。 键解离能越小，形成的自由基越稳定。
苯甲基自由基
稀丙基自由基 三级丁基自由基 异丙基自由基
乙基自由基 甲基自由基 苯基自由基
Hammond假设：过渡态总是与能量相近 的分子的结构相近似。
甲烷氯代反应势能图
甲烷氯代反应势能图的分析
1、第一步反应的活化能比较大，是速控步骤。 2、第二步反应利于平衡的移动。 3、反应 1 吸热，反应 2 放热，总反应放热，所以反应 只需开始时供热。 4、过渡态的结构与中间体（中间体是自由基）相似， 所以过渡态的稳定性顺序与自由基稳定性顺序一致。 推论：3oH最易被取代，2oH次之，1oH最难被取代。
甲烷氯代反应的适用范围
1、 该反应只适宜工业生产而不适宜实验室制备。 2 、该反应可以用来制备一氯甲烷或四氯化碳，不适 宜制备二氯甲烷和三氯甲烷。 3、无取代基的环烷烃的一氯代反应也可以用相应方法 制备，C(CH3)4的一氯代反应也能用此方法制备。
（2） 甲烷卤代反应活性的比较
环己烷
安全信息
安全术语
风险术语
S9：Keep container in a well-ventilated place. 保持容器在通风良好的场所。 S16：Keep away from sources of ignition - No smoking. 远离火源，禁止吸烟。 S25：Avoid contact with eyes. 避免眼睛接触。 S33：Take precautionary measures against static discharges. 对静电采取预防措施。 S60：This material and/or its container must be disposed of as hazardous waste. 该物质及其容器必须作为危险废物处置。 S61：Avoid release to the environment. Refer to special instructions/Safety data sheets.
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操作处置与储存
操作注意事项：密闭操作，全面通风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴 自吸过滤式防毒面具（半面罩），戴安全防护眼镜，穿防静电工作服，戴橡胶耐油手套。远离火种、热源，工作 场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止蒸气泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂接触。灌装时应 控制流速，且有接地装置，防止静电积聚。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消 防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。
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
环烷烃的构造异构和命名.ppt
沸点/℃ -32.9 12 49.3 72 80.8 100.8 118 148
相对密度(d420) 0.720(-79℃) 0.703(0℃)
0.745 0.779 0.779 0.769 0.810 0.836
2.12 环烷烃的化学性质
2.12.1 取代反应
。 + Br2 300 C
+ Cl2 紫外光
6636
664
环己烷 6
3951
659
环十五烷 15
9885
660
环庚烷 7
4637
662
开链烷烃
659
由环丙烷到环戊烷，随环增大，每个亚甲基单元
的燃烧热依次降低；由环己烷开始，亚甲基单元的
燃烧热趋于恒定。
2.9.2 环丙烷的结构
由于角张力作用，使得环丙烷和环丁烷分 子稳定性下降，容易发生加成反应使环打开
第2节 环烷烃
•2.8 环烷烃的构造异构和命名 •2.8.1 环烷烃的构造异构 •2.8.2 环烷烃的的命名 •2.9 环烷烃的结构 •2.9.1 环的大小与环的稳定性 •2.9.2 环丙烷的结构 •2.10 环己烷和一取代环己烷的构象 •2.10.1 环己烷的构象 •2.10.2 一取代环己烷的构象 •2.11 环烷烃的物理性质 •2.12 环烷烃的化学性质
CH3 CH2 CH2 CH3
+ H2 3N00i。C CH3 CH2 CH2 CH2 CH3
2）加卤素
+ Br2 CCl4
CH2 CH2 CH2
Br
Br
不能用溴褪 色的方法来
+ Br2 heat
1,3-二溴丙烷
CH2 CH2 CH2 CH2
有机化学第三章环烷烃
※ 在不同的环烃中键角大于或小于 109o28’，而正常的 SP3 杂化轨道之间的夹角为 109°28′ 即 C － C 之间的电子云 没有达到最大程度的重叠。
1 （109° 28′－60° ）＝ 24° 64′ 2 1 （109° 28′－90° ）＝ 9° 44′ 2 1 （109° 28′－108° ）＝ 0° 44′ 2 1 （109° 28′－120° ）＝ -5° 16′ 2
两个环共用两个或两个以上碳原子的化合物称桥环化合物。
3、环戊烷的结构
C：sp3杂化，轨道夹角109.5o，五边形内角为108o角张力： 109.5-108＝1.5o 可见，环戊烷分子中几乎没有什么角张力，故五元 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，而主要是以“信封式”构象存在，使 五元环的环张力可进一步得到缓解。
二、化学性质
结构分析：C-C, C-H σ键牢固，化性稳定，似烷烃；
但C3—C4环易破，环可以加成，似烯烃。
1、取代反应
+ Cl2 光照 + HCl Cl Cl + HCl
+ Cl2
加热 300oC
反应条件加强, 反应程度减弱。
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。 A: 加氢（随碳原子数增加，环的稳定性增加；加氢反应条 件也愈苛刻）
7 6 5 4 3
9 1 2 8
10
1 2 5
7
6
5 4
3 2 1 CH3
7 CH3
6
4
3
8
9
螺[2, 4]庚烷
7-甲基螺[4, 5]癸烷
1－甲基螺［3，5］－5－壬烯
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”。
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”。
环己烷的构象异构优势构象船式构象
全部交叉
54
3
1
6
2
全部重叠
6 12
54 3
竖键与横键
a(axial) : 竖键（直立键）6个 e(equatorial): 横键（平伏键) 6个
a 6
a5
1
2
a a
a 4
3
a
e
6
e 5
4
e
e1 2
e 3
e
1，3，5位的3个a键朝下， 2，4，6位的 3个a键朝上
1，3，5位的3个e键朝上， 2，4，6位的 3个e键朝下
注：构象翻转后，同一个C上，a键和e键
的位置互换，但相对位置即上下位置不变
当环上带有一个或多个取代基时，取代基处于 何种位置为优势构象？
单取代
CH3
5％ 较不稳定
CH3
95％ 较稳定
0.233nm H
H
C
H
0.255nm
0.255nm
H CH
H
1. a键取代基结构中的非键原子间斥力较大 （因非键原子间的距离小于正常原子键的距离所致）
1
4
3
CH3
2
4 CH3 6
5
3
2
CH3 1
顺（ a e)
顺（ e a)
CH3
CH3
5
6
1
CH3
4
3
2
CH3
顺（ e a)
4
5
6
3H3C 2
1 CH3
顺（ a e)
2
1
CH3
反-1，2-二甲基环己烷
CH3
5
6
1 CH3
4
3 CH3
环己烷及其衍生物的构象五
9 7 6
H H H H H H
4 5
3
既然大环化合物稳定，为什么难于合成呢？
一个化合物难于合成并不意味着它是不稳定的。开链化合物 闭合成环要求链的两端彼此接近到足以成键。环越大，合成 它的链必须越长，链两端的基团碰在一起的几率就越小，往 往得到分子间结合的产物。设想溶液浓度越低，分子间成键 的机会越少，因此，人们往往在高度稀释的溶液中可成功合 成大环化合物。
燃烧热指一摩尔化合物完全燃烧生成CO2和 H2O时所 放出的热量，它的大小反映出分子内能的高低。 环烷烃的燃烧热和环张力数据见表5.1
由燃烧热数据可以看出，三元环、四元环的燃烧热 远大于开链化合物的燃烧热，所以它们的内能较高， 不稳定。
表5.1
环烷烃的燃烧热和环张力
名称
环丙烷
环大小
3
环丁烷 环戊烷 环己烷 环庚烷 环辛烷 环壬烷 环葵烷 环十四烷 环十五烷 正烷烃
联环
螺环
稠环
桥环
联环： 无共用的环上原子。
螺环： 两个环共用一个环上原子。 稠环： 两个环共用二个相邻环上原子，也称骈环。 桥环： 两个环共用二个以上的环上原子。
①联环烃命名：类似于单环烷烃。 环己基环己烷
②桥环烃命名 名称书写顺序：
共用两个以上碳原子的双环烃
取代基+母体（二环[*，*，*]某烷（烯、炔）
三环[2, 2, 1,Байду номын сангаас02, 6]庚烷
选择主环：主环应尽可能含较多的碳，且必须有两个碳作为
主桥的桥头；
选择主桥：主桥应尽可能含较多的碳，且尽可能把主环对称 地分开；
环状化合物
1 8 9 7 10 5 4 3 2
环烷烃
H H H H H H H H H H H H
偏离109.5o
C-H 重叠
环己烷碳架是折叠的
H H
3
H
2
H
1
H H
H H
3
4 2
H H
1
H H
6
H H
4
5 H
6
H H
5
H
H H
H
C2, C3, C5, C6 共平面
H
H
椅式构象 (chair form)
船式构象 (boat form)
（打开一根 C-C 键）
H 2 / Pt, 50 o C
3 1
CH 3
3
CH 2 CH 3
or N i, 80 o C
C H 3 C HC H 2 C H 3
1
支链多 较稳定
主要产物
H 2 / Pt, 120 o C or N i, 200 C
o
CH 3 CH 2 CH 2 C H 3
小环化合物与卤素的反应
3-甲基-4-环丁基庚烷 4-cyclobutyl-3-methylheptane
2 1 1'
2'
环可作为取代基
3'
（称环基） 相同环连结时，可
3
联环丙烷 bicyclopropane
用词头“联”开头。
桥环烃（Bridged hydrocarbon）的命名
桥头间的碳原子数
2 1 3 4 5
小 环
C3 C4 C5 C7
环丙烷 环丁烷
697.1 686.1
中 环 大 环
C8 C11 C12
环己烷的取代基朝内朝外和其a键、e键的关系
环己烷的取代基朝内朝外和其a键、e键的关系1. 环己烷的结构和特性环己烷是一种六元环脂环烷烃，由六个碳原子和十二个氢原子组成。
它是一种无色液体，在常温下具有特殊的结构和性质。
环己烷中的每一个碳原子都连接着两个氢原子，并且形成了一个稳定的六元环结构。
2. 取代基的朝内朝外规则在有机化学中，取代基的朝内朝外规则是描述取代基在环烷烃中的取向规律。
当环烷烃上有多个取代基时，它们会按照一定的规律朝内或朝外取向。
对于环己烷来说，朝内取向意味着取代基指向环内，而朝外取向则是指取代基指向环外。
3. 环己烷的a键和e键环己烷分子中的碳原子可以根据它们的位置分为两种不同的碳原子，即a键和e键。
a键是位于环的内部的碳原子，而e键是位于环的外部的碳原子。
取代基的朝内朝外规则和a键、e键的位置有着密切的关系。
4. 取代基朝内朝外规则和a键、e键的关系在环己烷分子中，取代基朝内或朝外取向与其相邻的a键和e键的位置密切相关。
当取代基朝内时，它更倾向于与e键相邻，而朝外时则更倾向于与a键相邻。
这种规律是由于环己烷分子结构的稳定性和立体位阻效应所决定的。
5. 个人观点和理解在有机化学中，理解取代基朝内朝外规则和a键、e键的关系对于理解环烷烃化合物的性质和反应机理至关重要。
通过深入研究这些规律，我们可以更好地预测分子的构象和化学行为，并且为有机合成和药物设计提供重要的指导。
总结环己烷的取代基朝内朝外和其a键、e键的关系是有机化学中的重要概念之一。
通过对这一规律的深入理解，我们可以更好地掌握环烷烃化合物的性质和行为，为化学领域的研究和发展提供重要的参考。
希望通过本文的介绍，你能对这一主题有更深入和全面的理解。
环己烷是一种重要的有机化合物，它的结构和性质对于有机化学研究和应用具有重要意义。
在环己烷分子中，有机化学家们发现了取代基朝内朝外规则和a键、e键的关系，这一规律对于理解环烷烃化合物的构象和化学行为至关重要。
在本文中，我们将进一步深入探讨环己烷的结构特性、取代基的朝内朝外规则以及a键、e键的关系，以期更好地理解这一有机化学领域的重要概念。
环己烷构象
环己烷构象本文由南通润丰石油化工整理椅型环己烷分子。
红色为直键氢原子，蓝色为平键氢原子。
历史背景很早就有人提出环己烷可能不是平面型结构。
1890年，德国人赫尔曼·萨克森（Hermann Sachse）提出通过折纸来构建环己烷“对称”和“非对称”结构（即现椅型和船型结构）的方法，从他的文章可以感受出，他已经知晓这些构象有两种不同的氢原子（即现直键氢和平键氢）以及两种椅型结构可能会相互转化，甚至还意识到两种椅型结构的分布可能受环上某些取代基的影响。
不过他的文章没有获得化学家的足够重视，一方面是文章的数学成分太多，难以理解，另一方面则是他的文章没有发表到主要的期刊上。
1893年仅31岁的萨克森去世，他的研究也就此结束。
直到1918年恩斯特·摩尔（Ernst Mohr）用新问世的X射线晶体学技术测定金刚石结构时，才发现所得结构中的基础结构单元正是萨克森预测过的椅型结构，才使环己烷构象研究重新进入焦点之中。
椅型构象sp3杂化的碳原子是四价的，键间角度为109.5°，所以环己烷不是平面的键角120°的正六边形结构，而是采取多种三维的构象。
椅型构象描述的是普通状态环己烷最稳定的构象，25度时99.99%的环己烷分子都是这种构象。
德里克·巴顿和奥德·哈塞尔因对环己烷和其他分子构象的研究而获得诺贝尔化学奖。
能量最低的椅型构象中，12个氢原子中有6个处于竖直方向（红色）——这些碳-氢键互相平行，呈轴向排列，分列环上下，称为直键。
另6个氢处于近似水平方向（蓝色）——这些碳-氢键大致平伏，分别稍向下和向上翘起，称为平键。
对于同一碳原子来说，若与它相连的直键氢是向上的，则平键氢稍向下，反之亦然。
观察可知，对于连有向上直键、稍向下平键的碳原子，与其相邻的两个碳原子必然连有向下直键和稍向上平键。
而且环中相对碳原子所连平键和直键的方向也必然是分别相反的（如H1和H4）。
有机化学环烷烃
总 张力能
n(Hc/n-659) 114 108 25 0 21 40 54 50 44 12 13 0 15 16
24
从上表数据可以看出: C3～C4 员 环：不稳定 C5、C7～C11员环：较稳定（稳定性相近） ≥C12 员 环：很稳定 C6 员 环：最稳定
拜耳的张力学说对六员以上的环失 去了预见性,原因是它的基本假定:成环 碳原子都在同一个平面上(除三员环外) 是错误的。
椅型
船型
31
环己烷椅型构象
环己烷船型构象
32
所有的键处于交叉式 椅式构象稳定的原因：
H H H H
5
H H
3
6
H
2
H
1
H H
H
4
H
H H
H
6 5
H
CH2 CH2
4
1
H
2 3
H
H H
在船式构象中，所有的C－H键处于重叠式。
H HH
4 5 6
H H H
1
H H
6 5
CH2 CH2
4
1
2 3
H H
H H 3 H
1
环 烷 烃
第一节：环烷烃的分类、命名及同分异构 第二节：环烷烃的化学性质 第三节：环烷烃的结构 第四节：环己烷的构象 第五节：取代环己烷的构象 第六节：十氢化萘的构象
2
第一节 分类、命名与同分异构
一、分类：
单环烃
3-4 员 5-7 员 8-11员 小环 普通环 中环 大环
饱和脂环烃
12 员
多环烃
(1).单螺环的命名
1、靠近螺C开始编号（不含螺C）， 2、先小环后大环，方括号内先小后大 3、 环除螺原子外的环碳原子个数，数字间用
环己烷的构象
环己烷的构象
环己烷是一种六元环有机化合物，化学式为C6H12，它由六个碳原子和十二个氢原子构成，其中每个碳原子都与两个相邻的碳原子和两
个氢原子共形成四个共价键。
环己烷的最稳定的构象为椅形结构，在该结构中，六个碳原子组
成一个六角形，并且在这个六角形的上方和下方各有三个碳原子，这
些碳原子呈现出交错排列的形式。
椅形结构的环己烷分子如同一个椅子，因此称之为“椅状构象”，这种构象下的环己烷稳定性最高，且
相对地容易被取代反应，因此被广泛应用于有机合成中。
另一种环己烷构象是船形结构，其中碳原子按照类似船底的形状
排列。
这种构象相对于椅形结构来说不太稳定，因为其中两个碳原子
太近，容易引起反式构型相互作用的影响。
此外，环己烷还可能形成
扭曲构象，在这种构象下，环己烷分子呈现出扭曲的形状。
环己烷的构象对于它的性质和应用具有重要影响。
例如，在某些
有机化学反应中，需要采用椅形构象才能有效进行反应。
此外，环己
烷还可以作为溶剂、润滑剂、燃料等应用于许多领域。
总之，环己烷所具有的不同构象对它的性质和应用有着重要影响，了解环己烷的构象，有助于研究其在有机合成和其他领域中的应用。
环己烷构象环己烷非常稳定
C
环丙烷
C
105.5 。
C
109.5 丙
。 烷
C
香蕉键
C
C
由此可见：
(1) 环丙烷中键的重叠程度小，稳定性减小 。 (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。
环丙烷的构象
环丁烷的构象
蝶式
环戊烷的构象
信封式
2．环己烷构象
环己烷非常稳定，与溴只发生自由基取代 （与烷烃相似）而不开环 环己烷单元CH2燃烧热与开链烷烃相同， 这与环己烷的构象有关 两种典型的构象：船式构象和椅式构象
8
664
659
单元CH2的燃烧热↑，环的稳定性↓。
◆由小环→大环单元CH2燃烧热逐渐降低， 到环己烷趋于稳定
环的稳定性： 小 环(环丙烷) 依次 普通环(环己烷)
◆为什么小环化合物不稳定？ Baeyer理论 —— 张力学说（1885年提出）：
。 109.5 。 60 。 24 44'
随着环的扩大，张力ຫໍສະໝຸດ +O2 cat
3．加成反应：小环（C3，C4）特性 （1）催化加氢
Ni 。 80 C + H2 Ni 。 120 C Pt 。 300 C
开 环 加 CH3CH2CH3 氢 的 难 CH3CH2CH2CH3 度 逐 渐 增 CH3CH2CH2CH2CH 3 大
用Ni催化难以反应
2. 加X2
+ Br2 CCl4 室 温 BrCH2CH2CH2Br 可与烷烃区别开来
Drill (练习)： 用化学方法鉴别以下五种化合物：
CH3C≡CH A B CH3CH=CH2 D E C
褪色 CH3CH=CH2 Br2/CCl4 CH3C≡CH
环己烷的构象
一、 环丙烷的结构与张力学说
1．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 ）
2.环烯烃的命名
（1）称为环某烯。 （2）以双键的位次和取代基的位置最小为原则。 例如：
3.多环烃的命名
（1）桥环烃（二环、三环等）
分子中含有两个或多个碳环的多环化合 物中，其中两个环共用两个或多个碳原 子的化合物称为桥环化合物。 编号原则：从桥的一端开始，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。 命名：根据成环碳原子总数目称为环某 烷，在环字后面的方括号中标出除桥头 碳原子外的桥碳原子数（大的数目排前， 小的排后），（如左图）。其它同环烷 烃的命名。
当六个碳原子上连的都是氢时，两种构象是同一构象。连有 不同基团时，则构象不同。
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 据e键的构象更稳定。例如：
原因：a键取代基结构中的非键原子间斥力比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）。从下 图中原子在空间的距离数据可清楚看出。取代基越大e键型 构象为主的趋势越明显。
二、二元取代环己烷的构象
（1）1，2-二取代
（2）1，3-二取代
其他 二元、三元等取代环己烷的稳定构象，可用上述同样方法得知。 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。
环己烷及其衍生物的构象五-2022年学习资料
3多环烃命名-桥环烃的命名规则同二环桥环化合物。-没有通过桥头的碳链，用数字标明它的位置，用逗号隔开。-7 8-5-4-6-三环[3,2,1,02,4辛烷-三环[2,2,1,02,6]庚烷-选择主环：主环应尽可能含 多的碳，且必须有两个碳作为-主桥的桥头；-选择主桥：主桥应尽可能含较多的碳，且尽可能把主环对称-地分开；
第五章-脂环烃-脂环烃的分类、异构和命名-二、脂环烃的化学性质-三、脂环烃的结构与稳定性-四、环己烷及其衍 物的构象-五、十氢化萘的构象-六、构象分析-七、脂环烃的制备
一、-脂环烃的分类、异构和命名-1、分类-环烷烃-CnH2n-环碳原子的饱和程度环烯烃-CnH2n-2-环 烃CnH2m4-C三C-单环-碳环数目{-双环-多环
CH3-C2Hs-1-甲基-3-乙基环己烷-1,2-二甲基4-乙基环已烷-1-甲基环戊烯-3.甲基环戊烯,5-二甲基-1,3-环己二烯-②长链作母体，环作取代基-3-甲基-4-环丁基庚烷
③顺、反取代环烷烃-环烃中σ键的自由旋转受到环骨架的限制，环上取代基-在空间有两种不同的相对位置，存在顺反 几何）异构。-顺cis:-两个取代基在环同侧；-反trans:-两个取代基在环异侧。-CH3-HC-顺-1 4-二甲基环己烷-反-1,4-二甲基环己烷-随着环上取代基的增多，顺反异构体的数目也相应增多。
分子中如有二个或三个螺原子时：-A、用二螺或三螺作词头；-B、编号时仍由小环的螺原子旁的一个碳原子开始，第 个环-的碳原子编号时，先编其中碳原子少的链及第二个螺原子，-然后再编第三个环内较短的链及第三个螺原子，依次 推；-至末一环编完后，再沿倒数第二环，倒数第三环等各环内另-链的各碳原子向第一螺原子的方向依次编号。-C、 链内的原子数按编号时的先后顺序用阿拉伯数字放在括-号内。-8-9-7-5-6-1可-二螺[3,0,3,1] 烷-二螺[3,0,4,2]十一烷