有机化学-环烷烃

CH3
CH3
H
H
H3C H
CH3 H
H3C
CH3
顺-1,3-二甲基环戊烷 (cis-1, 3-dimethylcyclopentane)
CH3 H H3C
H
镜
H
面
CH3
CH3
CH3
H3C
CH3
顺反异构体
H CH3
➢ 顺反异构用“顺” 或“反”注明基团相 对位置。 英文用 “cis”和“trans”表示。
萘 naphthalene
O
莰烷
2-莰酮（樟脑）
camphane camphor
§3.2 环烷烃的物理性质和化学反应
一、物理性质
环烷烃的bp. mp.和相对密度比同碳原子数的直链烷烃高。 例题：将下列化合物按沸点降低的顺序排列： （1）丁烷（2）己烷（3）3-甲基戊烷 （4）2-甲基丁烷（5）2，3-二甲基丁烷（6）环己烷
解：（6）（2）（3）（5）（4）（1）
二、化学性质 饱和环烷烃对强酸、强碱、强氧化剂稳定
自由基取代反应（普通脂环烃具有开链烃的通性 ）
Br2
30 0 ℃
CH3
光
Cl2
Br HBr
CH3
Cl
HCl
小环化合物的特殊性质 —— 易开环加成
➢ 小环化合物的催化加氢
H2 / Pt, 50oC or Ni, 80oC
环烷烃：碳干为环状而性质与开链烷烃相似的烃类。
§3.1 环烷烃的异构和命名
一、分类 环烷烃的类型
(单)环烷烃
通式：CnH2n
（与烯烃通式相同）
桥环烃（稠环） 桥环烃
螺环烃
小 环 （ C3、 C4)
按环大小
普 通 环 （ C5－C 7） 中 环 （ C8－ C12） 大 环 （ >C12)
环数：使环状化合物变 成开链化合物所需打破 的碳碳键的数目。
按环数
单环: 如
CH2 CH2 CH2
(环丙烷）、
(环己烷）
二环：如
(十氢萘）又叫二环[4.4.0]癸烷
多环：二环以上。 如 金刚烷
螺环：共有1个碳 如
按环的连接方式 桥环：共有2个或 以上碳原子如
二、命名：与烷烃命名相似
普通环烷烃的命名
环丙烷
环己烷
cyclopropane cyclohexane
反-1,3-二甲基环戊烷（两者为对映异构体） (trans-1, 3-dimethylcyclopentane)
43
环丙基环己烷 cyclopropylcyclohexane
2
2'
1 1'
3
3'
联环丙烷 bicyclopropane
3-甲基-4-环丁基庚烷 4-cyclobutyl-3-methylheptane
H2O H2SO4
H
OH
CH2CH2CH2
2
3
1 CH3
HI
H
I
CH2CHC2 H CH3
3 21
反应选择性 与碳正离子稳定性有关
氧化反应
CH
=
CH 3 C
CH3
K M nO4
COO H
CH3 C=O CH 3
区别：环丙烷对氧化剂（如高锰酸钾）稳定，而烯烃易被氧化。
例题：如何将丙烷、丙烯、环丙烷区别开？
➢ 环可作为取代基 （称环基） ➢ 相同环连结时，可
用词头“联”开头。
桥环烃（Bridged hydrocarbon）的命名
桥环：两个或两个以上碳环共用两个以上碳原子
桥头碳原子
10 2
9
1
3
8
6
4
7
5
十氢萘
环的数目
桥头间的碳原子数
(用"."隔开)
二环[4. 4. 0]癸烷
bicyclo[4. 4. 0]decane
7
4
5
3
1
6
2
用","隔开 三环[2. 2. 1. 02, 6]庚烷 tricyclo[2. 2. 1. 02, 6]heptane
螺环烃（spiro hydrocarbon）的命名
螺环：两个碳环共有一个碳原子
2
16
7
5
8
3
4 10 9
1
4
5
3
2
6
7
螺[4. 5]癸烷 spiro[4. 5]decane
7
6
5
4
1 2
3
2, 7, 7-三甲基二环[2. 2. 1]庚烷
2, 7, 7-trimethylbicyclo [2. 2. 1]heptane
9
2
1
3
8 6
4
7
5
2
1
6
8-甲基二环[4. 3. 0]壬烷
2, 6, 6－三甲基二环[3.1.1]庚烷
8-methylbicyclo[4. 3. 0]nonane 2,6,6-trimethylbicyclo[3.1.1]heptane
除螺C外的碳原子数 (用"."隔开)
组成螺环的 碳原子总数
4-甲基螺[2. 4]庚烷 4-methylspiro[2. 4]heptane
➢ 编号从小环开始 ➢ 取代基数目取最小
环烷烃的其它命名方法 :
➢按形象命名 ➢按衍生物命名
立方烷 cubane
金刚烷 adamantane
十氢萘
Decahydronaphthalene
CH3
甲基环丙烷 methylcyclopropane
➢ 以环为母体，名称用 “环” （英文用 “cyclo”）开头。
➢ 环外基团作为环上的取 代基
1
1
2
2 3
➢ 取代基位置数字取最小
3 4
1, 3-二甲基环己烷
1, 3-dimethylcyclohexane
1-甲基-4-异丙基环己烷
4-isopropyl-1methylcyclohexane
组成桥环的 碳原子总数
✓桥 头 碳：几个环共用的碳原子， ✓环的数目：断裂二根C—C键可成链状烷烃为二环；断裂三根C—C
键可成链状烷烃为三环 ✓桥头间碳原子数：不包括桥头C，由多到少列出 ✓环的编号方法：从桥头开始，先长链后短链
7
1
6
2
5
43
二环[2. 2. 1]庚烷
bicyclo[2. 2. 1]heptane
➢ 小环化合物与卤素的反应
Br2 / r.t. Cl2 / FeCl3
Br2 / r.t.
Br
Br
CH2CH2CH2
Cl
Cl
CH2CH2CH2
（离子型）加成反应
不反应（难开环）
注意区分：
C l2 / hv
自由基取代反应
C l
➢ 小环化合物与 HI 或 H2O/ H2SO4的反应
HI
H

I
CH2CH2CH2
CH3CH2CH3 （打开一根 C-C 键）
2
2
H2 / Pt, 50oC
CH3
3 1 CH2CH3 or Ni, 80oC
3 CH3CHCH2CH3
1
主要产物
H2 / Pt, 120oC or Ni, 200oC
CH3CH2CH2CH3
支链 多较 稳定
Pd
H2
>300℃
CH3CH2CH2CH2CH3
解： 1、各取少许上述三种溶液，分别加入高锰酸钾的酸性溶液， 使其褪色的是丙烯。
2、另取剩余两种溶液，分别加入溴水，使其褪色的是环丙 烷。余下的是丙烷。
例题：如何将环丙烷、环丁烷和环戊烷区别开？