有机化学理论篇第5章 脂环烃

3-环己基戊烷
2-甲基-3-环戊基戊烷
3-甲基-4-环丁基庚烷
2. 环烯烃的命名 将环作母体，支链为取代基；编号时，给不饱和键1号位和 2 号位，并使取代基的位次最小。含有两个以上双键时，编号 必须通过两个双键。例如：
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第5章 脂环烃
5 6 1 2 4 3 CH3 CH3
有机化学(理论篇)
5 4 CH2CH3 1-甲基-3-乙基环己烯 3 1 2
3-甲基环己烯
5 4 3 1 2 CH3
1-甲基-1,3-环戊
CH3
CH3 2-甲基-1,3-环己二烯
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环己烯
1-甲基-1,3-环戊二烯
第5章 脂环烃
有机化学(理论篇)
3. 顺反异构的命名 脂环烃中由于环中碳原子互相连接，不能自由扭转，当 脂环烃中任意两个碳上连有不同基团时，就会产生顺反异构体。 脂环烃顺反异构体的命名与烯烃顺反异构体的命名相似。
第5章 脂环烃
5.1 脂环烃的分类和命名
5.1.1 脂环烃的分类
5.1.2 脂环烃的命名
有机化学(理论篇)
5.2
环烷烃的结构与稳定性
5.2.1 环丙烷的结构 5.2.2 环丁烷的结构
5.2.3 环戊烷的结构
5.2.4 环已烷的结构
5.3
环烷烃的物理性质
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第5章 脂环烃
5.4 环烷烃的化学性质
5.4.1 取代反应
CH3 CH3 CH3 CH3 CH CH3 甲基环丁烷 1,2-二甲基环戊烷 CH3 1,4-二甲基-2-乙基环己烷 CH3 CH2CH3 CH3
1-甲基-4-异丙基环己烷
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第5章 脂环烃
有机化学(理论篇)
(3) 如环上取代基复杂，可把碳环当作取代基。
CH3 CH3CH2CHCH2CH3 CH3CH2CHCHCH3 CH3 CH3CH2CH2CHCHCH2CH3 1 7
? ? ? 环丙烷
? ? ? 环丁烷
? ? ? 环戊烷
? ? ? 环己烷
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第5章 脂环烃
有机化学(理论篇)
(2) 带有支链的环烷烃命名时，将环作母体，支链为取代 基；给母体编号时，使环上取代基的位次尽可能最小。有两 个以上不同的取代基时，取代基位次按“最低系列”原则列 出，以含碳最少的取代基作为 1位。把取代基的名称写在环烷 烃的前面。
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第5章 脂环烃
2. 按分子中碳环数的数目
单环烃
有机化学(理论篇)
小环 (C3~C4) 普通环 (C5~C7) 中环 (C8~C11) 大环 (C12以上) 脂环烃 桥环烃 6 5 多环烃 6 螺环烃 7 7 4 5 4 8 1 Br
6
1 2 3 桥头碳
CH3 3 2 螺碳原子
第5章 脂环烃
5.1.2 脂环烃的命名 1. 环烷烃的命名
∠CCC不是平面等边三角形的 60°，而是105.5°，比正常的
sp3杂化轨的夹角109.5°要小。
由于环丙烷分子形状的限制， sp3 杂化轨道不能以“头碰
头”的方式达到最大程度的重叠，而只能以弯曲的方式的重 叠(头-头、侧-侧兼有)如图5-1(b)所示，以获取较大键角，使之 接近sp3杂化轨道的夹角109.5°。
有机化学(理论篇)
5.4.2
5.4.3
加成反应
氧化反应
5.5
环烯烃和共轭环二烯的重要反应
5.5.1
5.5.2
环烯烃的反应
共轭环二烯的反应 烷烃的构象
5.6
构象异构
5.6.1 5.6.2 环已烷及其衍生物的构象
2
第5章 脂环烃
【学习目标】
有机化学(理论篇)
掌握脂环烃的定义、同分异构及命名；
了解脂环烃的来源、物理性质及其变化规律；
掌握脂环烃的化学性质；小环烷烃的开环加成反应；能 利用烷烃、小环烷烃化学性质上的差异鉴别两类物质。 理解环烷烃分子结构与环的稳定性的关系； 理解乙烷、丁烷和环己烷的构象。
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第5章 脂环烃
有机化学(理论篇)
脂环烃是指由碳、氢两种元素组成，分子中含有碳环结 构，性质与链状脂肪烃相似的一类有机化合物。脂环烃及其 衍生物广泛存在于自然界中，例如有些地区所产的石油中含 多量的环烷烃；一些植物中含有的挥发油 (精油)，其成分大多 是环烯烃及其含氧衍生物；在自然界广泛存在甾族化合物都 是脂环烃的衍生物，在人体中起重要作用。脂环烃及其衍生 物在生产和生活实践中具有重要应用。例如：
CH3 H 顺-1,4-二甲基环己烷 反-1,4-二甲基环己烷 CH H CH3 CH3 - 3
H H H CH3
顺-1,3-二甲基环
二甲基环己烷
顺-1,3-二甲基环丁烷
反-1,4-二甲基环己烷
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第5章 脂环烃
5.2 环烷烃的结构和稳定性
5.2.1 环丙烷的结构
有机化学(理论篇)
近代电子衍射法证实，环丙烷分子是平面结wenku.baidu.com，但键角
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第5章 脂环烃
有机化学(理论篇)
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第5章 脂环烃
有机化学(理论篇)
5.2.2 环丁烷的结构 与环丙烷相似，环丁烷分子中存在着张力，但比环丙烷 的小，因在环丁烷分子中四个碳原子不在同一平面上，这样 可使部分张力得以缓解，如图5-2所示。环丁烷中的C－C键也 是“弯曲键”，但弯曲程度较小，C-C-C键角为 111.5°，与 正常键角 (109.5°) 的偏差减小。所以环丁烷较环丙烷稳定， 但仍有相当大的张力，属不稳定环，比较容易开环加成。
O 樟脑 （常用驱虫剂） CH3 CH CH2 n CH2 C O 麝香 n=12 H OH （常用中草药） 冰片
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第5章 脂环烃
5.1 脂环烃的分类和命名
5.1.1 脂环烃的分类 1. 按是否含有不饱和键分类
饱和脂环烃（环烷烃）
有机化学(理论篇)
CH3
（通式CnH2n，与单烯烃互为同分异构体）如： 脂环烃 环烯烃 （通式CnH2n-2，与炔烃、二烯烃 互为同分异构体）如： 不饱和脂环烃 环炔烃 (通式CnH2n-4) 如：
有机化学(理论篇)
(1) 单环烷烃的命名与烷烃相似，只是在相应烷烃前面加上 一个“环”字。 对于不带支链的环烷烃，命名时按照环碳原子的数目，称 为“环某烷”。
H2 C H2C CH2 H2C H2C CH2 CH2 H2C H2C H2 C CH2 C H2 H2C C H2 CH2 H2 C H2C CH2
图5-2 环丁烷的结构
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第5章 脂环烃
5.2.3 环戊烷的结构
有机化学(理论篇)
环戊烷分子中， C-C-C 夹角为 108°，与正常键角 (109.5°) 的偏差更小。所以，环戊烷分子中角张力亦更小，故五元环比较 稳定，不易开环，环戊烷的性质与开链烷烃相似。 环戊烷分子中的五个碳原子亦不共平面，而是以“信封式”构象 存在，使五元环的环张力可进一步得到缓解。如图5-3所示。