二取代环己烷和稠环烃的构象
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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
取代环己烷的构象
全国高等中医药院校 药学类“十二五”规划教材
第五章 脂环烃
目录
第一节 脂环烃的分类和命名 全国高等中医药院校 药学类“十二五”规划教材
第二节 脂环烃的化学性质 第三节 脂环烃的结构及其稳定性 第四节 环己烷的构象 第五节 取代环己烷的构象 第六节 脂环烃在医药领域的应用
本章重难点：
全国高等中医药院校 药学类“十二五”规划教材
全国高等中医药院校药学类十二五规划教材全国高等中医药院校药学类十二五规划教材全国高等中医药院校药学类十二五规划教材第一节脂环烃的分类和命名第二节脂环烃的化学性质第三节脂环烃的结构及其稳定性第四节环己烷的构象第五节取代环己烷的构象第六节脂环烃在医药领域的应用全国高等中医药院校药学类十二五规划教材本章重难点
H
6
二、二取代环己烷的构象
CH3 H3C
顺-1，2-二甲基环己烷
CH3 CH3
CH3
CH3
CH3
H3C ae
CH3
H3C ea
CH3
CH3
7
反-1，2-二甲基环己烷
aa
7
H3C H3C
ee (优势构象)
优势构象为反式ee取代
二、二取代环己烷的构象
CH3
CH3 H3C
CH3
顺-1，3-二甲基环己烷 ee
何异构体，即两个椅式环己烷分别以顺式(ea)或反式(ee)稠合：
H
H
顺式(柔性)十氢萘
H H
H
H
H H
H
H
(ea)稠合
反式(刚性)十氢萘
11
H
H
(ee)稠合
热力学稳定性：顺式 < 反式 (△E=11.5kJ·mol-1)
11
第五章 脂环烃
目录
第一节 脂环烃的分类和命名 全国高等中医药院校 药学类“十二五”规划教材
第二节 脂环烃的化学性质 第三节 脂环烃的结构及其稳定性 第四节 环己烷的构象 第五节 取代环己烷的构象 第六节 脂环烃在医药领域的应用
本章重难点：
全国高等中医药院校 药学类“十二五”规划教材
全国高等中医药院校药学类十二五规划教材全国高等中医药院校药学类十二五规划教材全国高等中医药院校药学类十二五规划教材第一节脂环烃的分类和命名第二节脂环烃的化学性质第三节脂环烃的结构及其稳定性第四节环己烷的构象第五节取代环己烷的构象第六节脂环烃在医药领域的应用全国高等中医药院校药学类十二五规划教材本章重难点
H
6
二、二取代环己烷的构象
CH3 H3C
顺-1，2-二甲基环己烷
CH3 CH3
CH3
CH3
CH3
H3C ae
CH3
H3C ea
CH3
CH3
7
反-1，2-二甲基环己烷
aa
7
H3C H3C
ee (优势构象)
优势构象为反式ee取代
二、二取代环己烷的构象
CH3
CH3 H3C
CH3
顺-1，3-二甲基环己烷 ee
何异构体，即两个椅式环己烷分别以顺式(ea)或反式(ee)稠合：
H
H
顺式(柔性)十氢萘
H H
H
H
H H
H
H
(ea)稠合
反式(刚性)十氢萘
11
H
H
(ee)稠合
热力学稳定性：顺式 < 反式 (△E=11.5kJ·mol-1)
11
2019大理大学硕士研究生招生考试初试自命题科目考试大纲之652药学基础二
大理大学2019年自命题科目考试大纲科目代码：652科目名称：药学基础二一、目标要求有机化学是在学习无机化学的基础上，理论部分内容以化合物种类为单元分散到各章节讲授，主要讲授有机化合物的结构、命名、性质、制备、典型的反应机理以及与医药有关的重要化合物，使学生掌握有机化学的基础知识、基本理论和基本实验技能熟悉有机化合物的结构与性质的关系、有机化合物的合成方法、与医药有关的重要有机化合物的用途；了解有机化学学科发展的前沿动态。
无机化学分为基础理论和各族元素两部分，讲述无机化学的基本理论，包括原子结构、分子结构、溶液理论、电离平衡、酸碱理论、沉淀平衡、氧化还原以及配合物等，通过本课程的学习，使学生掌握物质结构、元素周期律、溶液理论、氧化还原和配合物等基本理论，熟悉酸碱平衡的相关计算，各理论的发展，既要加强基础理论，又要联系实际，为后续课程的学习和今后的专业工作打下良好的基础。
分析化学是其他一切与化学有关的专业的基础。
该课程在教给学生基本的分析化学原理和方法的同时，使学生建立起严格的“量”的概念，培养学生从事理论研究和实际工作的能力以及严谨的科学作风。
本课程的主要内容为化学分析，包括容量分析、重量分析和可见光分光光度分析。
通过该课程的学习，使学生掌握常量组分定量分析的基本知识、基本理论和基本分析方法；掌握分析测定中的误差来源、误差的表征及初步学会实验数据的统计处理方法；了解定量分析中常用分离方法的原理和应用；了解吸光光度法的原理及应用；了解定量分析在有机、药物、生物、环境等领域中的应用前景，以及其它学科的新成就、新技术在分析化学中的应用。
二、试卷结构（一）时间及分值本试卷考试时间3小时，满分300分。
（二）内容结构本试卷共有三部分，包含有机化学、无机化学、分析化学三门课程，每部分100分。
（三）题型结构本试卷三部分内容中，有机化学部份，题型包括：命名化合物（有立体构型时，还须标明构型）、完成反应式（写出反应试剂或产物）、由指定原料出发合成化合物、简答题（物化性质判断、鉴别化合物、分离纯化混合物、推导结构等）等；无机化学和分析化学部分，题型包括：选择题、判断题、释词题、简答题、综合（论述）题、计算题等。
二取代环己烷和稠环烃的构象
CH3
a键(直立键)
小 结： （1）环己烷多元取代物最稳定构象 是e-取代基最多的构象。
（2）环上有不同取代基时，大取代 基在e键的构象较稳定。
问题： 画出下列各二元取代环己烷最稳定的构 象：
（1）顺-1-氯-2-溴环己烷
（2）反-1-氯-4-碘环己烷
（3）顺-1，3-二羟基环己烷
（4）顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷
CH2
2
CH2
10 11
12
3
6
8
3
54
10 CH2 12
1
HC
9 CH2
13 CH2
4 CH2 5 CH2
6
H2C
HC 9
CH2 CH CH
CH2 CH CH2
8
7
6
CH2
4
CH2
CH2
5
H2C
CH
CH2
8
7
三环[3.2.1.02,4]辛烷
三环[5.4.0.02,9]十 一烷
三环[5.5.1.0 3,11]十三烷
H
HH
H
H
H
H
H
环丁烷的构象
H
H
H
H
H
HH
H
H
H
H
H
HH
H
H
H H
H
H
H
H
H H
H
H H
H
信封式 能垒 2.5KJ/mol 环戊烷构象
半椅式
第四节 环己烷的构象
在环己烷分子中，C原子是SP3杂 化。六个C不在同一平面，C-C键夹 角保持109º28'，因此环很稳定。其 有二种极限构象。
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
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
(完整版)《有机化学》教学大纲
《有机化学》W教学大纲课程名称：有机化学W,OrganicChemistry W课程号（代码）：20321240-5课程类别：基础课学时：64学分：4教学目的及要求：有机化学是医学各专业的一门重要基础课,其主要任务是通过本课程的教学,使学生掌握有机化学的基础知识、基本理论及基本实验技能,提高分析问题和解决问题的能力,为生物化学、微生物学、免疫学等后期课程的学习打下基础。
本课程的要求如下：一掌握各类有机化合物的结构、命名法、主要理化性质、了解重要合成法及官能团的鉴别。
二、正确理解现代化学键理论（原子轨道杂化、。
键、n键及大n 键）、电性效应（诱导效应，共轭效应和场效应）立体效应、共振论、典型的反应机理（亲电反应、亲核反应及游离基反应）及立体异体、构象分析等基本概念,并用来理解或解释有机化合物结构和性质的关系。
本课程适用于临床医学七、八*、五年制学生、卫生五年制、四年制本科学生，讲课64学时。
其中划线内容为重点内容或基本要求。
教学内容：第一章绪论（1学时）有机化学中的化学键一一共价键的形成及参数。
有机化学反应的基本类型。
有机化合物和有机化学的概念。
有机化合物的分类。
第二章烷烃（4学时）第一节烷烃的结构和异构现象烷烃的结构——碳原子的SP3杂化）。
键的形成及特点。
烷烃的同分异构现象：碳链异构和构象异构。
第二节烷烃的命名烷烃的通式和同系列，普通命名法：烷基、饱和碳原子及氢原子的类型。
烷烃的系统命名法、顺序规则。
第三节烷烃的性质烷烃的化学性质：卤代反应及卤代反应机制：1°、2°、3°氢的活性。
自由基的稳定性顺序。
生物体内的自由基及自由基反应。
第三章烯烃、炔烃、二烯烃（7学时）第一节烯烃和炔烃烯烃、炔烃的结构碳原子的SP2杂化和SP杂化。
n键的形成及特点。
烯烃和炔烃的命名。
顺反异构的概念，产生条件，顺反异构的命名法（顺反和Z、E构型标记法）。
烯烃和炔烃的化性：与亲电试剂加成、马氏规则、氧化反应。
脂环烃
-1
每 个 CH 2 的 ol ) 张 力( kj.m 38.5 27.4 5.4 0 3.8 5.0 5.5 5.0 0
-1
整 个 环 的 张 力 ( kj.m ol ) 115.5 109.6 27.0 0 26.6 40.0 49.5 50.9 0
-1
* 小环(C3～C4)；普通环(C5～C7)；中环(C8～C11)；大环(≥C12)。
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。但若环为平面结构，则其 C-H键都相互重叠，会有较大的扭转张力，所以，环戊烷是以折叠式 构象存在的，为非平面结构，见右图，其中有四个碳原子在同一平 面，另外一个碳原子在这个平面之外，成信封式构象。
热力学数据表明：
小 环 ( 环 丙 烷 ) 6 9 7 . 1 依 次 普 通 环 ( 环 己 烷 ) 6 5 8 . 6 每 C H 个 2
单元CH2的燃烧热↑，环的稳定性↓。故：
小 环 ( 环 丙 烷 ) 普 通 环 ( 环 己 烷 ) 环 的 稳 定 性 ： 依 次
为什么小环化合物不稳定？
第四节 环烷烃的结构 一、 Baeyer理论 —— 张力学说（1885年提出）：
005nm0183nm相邻碳上的ch全部为重叠式无角张力无ch键间的扭转张力无张力常温下99无角张力有ch键间的扭转张力有张力环1109546在室温时环己烷的椅式构象可通过cc键的转动而不经过碳碳键的断裂由一种椅式构象变为另一种椅式构象在互相转变中原来的a键变成了e原来的e键变成了a当六个碳原子上连的都是氢时两种构象是同一构象
普通脂环烃具有开链烃的通性
（1) 环烷烃主要是起自由基取代反应，难被氧化。
每 个 CH 2 的 ol ) 张 力( kj.m 38.5 27.4 5.4 0 3.8 5.0 5.5 5.0 0
-1
整 个 环 的 张 力 ( kj.m ol ) 115.5 109.6 27.0 0 26.6 40.0 49.5 50.9 0
-1
* 小环(C3～C4)；普通环(C5～C7)；中环(C8～C11)；大环(≥C12)。
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。但若环为平面结构，则其 C-H键都相互重叠，会有较大的扭转张力，所以，环戊烷是以折叠式 构象存在的，为非平面结构，见右图，其中有四个碳原子在同一平 面，另外一个碳原子在这个平面之外，成信封式构象。
热力学数据表明：
小 环 ( 环 丙 烷 ) 6 9 7 . 1 依 次 普 通 环 ( 环 己 烷 ) 6 5 8 . 6 每 C H 个 2
单元CH2的燃烧热↑，环的稳定性↓。故：
小 环 ( 环 丙 烷 ) 普 通 环 ( 环 己 烷 ) 环 的 稳 定 性 ： 依 次
为什么小环化合物不稳定？
第四节 环烷烃的结构 一、 Baeyer理论 —— 张力学说（1885年提出）：
005nm0183nm相邻碳上的ch全部为重叠式无角张力无ch键间的扭转张力无张力常温下99无角张力有ch键间的扭转张力有张力环1109546在室温时环己烷的椅式构象可通过cc键的转动而不经过碳碳键的断裂由一种椅式构象变为另一种椅式构象在互相转变中原来的a键变成了e原来的e键变成了a当六个碳原子上连的都是氢时两种构象是同一构象
普通脂环烃具有开链烃的通性
（1) 环烷烃主要是起自由基取代反应，难被氧化。
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：
有机化学考研复习资料-脂环烃
第五章脂环烃一. 基本内容1．定义和分类脂环烃是碳架为环状的烃分子。
根据分子中所含碳环的数目及碳、氢比例的不同，可分为单环脂环烃（环烷烃、环烯烃、环炔烃）和多环脂环烃（螺环脂环烃、稠环脂环烃、桥环脂环烃）。
（1）环烷烃：分子中碳原子以单键互相连接成闭合碳环的脂环烃，单环脂环烷烃的通式为C n H2n，如：环丁烷、环戊烷等。
（2）环烯烃：分子中碳原子之间有以双键互相连接成闭合碳环的脂环烃。
如：环戊烯、环戊二烯等。
（3）螺环脂环烃：分子中两个碳环共用一个碳原子的脂环烃。
例如：5-甲基螺[3.4]辛烷（4）桥环脂环烃：`两个环共用两个或以上碳原子的多环烃。
例如：7，7-二甲基二环[2.2.1]庚烷（5）稠环脂环烃：两个碳环间共用两个碳原子的脂环烃，是桥环脂环烃的一种。
如：十氢化萘菲烷2．反应（1）环烷烃环烷烃的反应与非环烷烃的性质相似。
含三元环和四元环的小环化合物有一些特殊的性质，它们容易开环生成开链化合物。
（ⅰ）加氢：环丙烷在较低的温度和镍催化下加氢开环生成丙烷；环丁烷在较高温度下也可以加氢开环生成丁烷；环戊烷、环己烷等要用活性高的催化剂在更高温度下才能开环生成烷烃。
（ⅱ）加溴：溴在室温下即能使环丙烷开环，生成1，3-二溴丙烷，而环丁烷、环戊烷等与溴的反应与烷烃相似，即起取代反应。
（ⅲ）加溴化氢：溴化氢也能使环丙烷开环，产物为1-溴丙烷，取代环丙烷与溴化氢的反应符合马尔科夫尼科夫规则，环的断裂在取代基最多和取代基最少的碳碳键之间发生；环丁烷、环戊烷等不易与溴化氢反应。
（ⅳ）氧化反应：高锰酸钾溶液不能使环丙烷退色。
（2）环烯烃环烯烃与烯烃一样主要起加成反应和氧化反应：3．制备脂环烃的合成方法可分为两大类，一类是把链状化合物的两端连接成环；另一类是由环状化合物改变其官能团而得。
（1）分子内偶联α、ω-二卤化合物的武慈型环合法：此方法合成五元以上的环，产率很低。
可用格氏试剂合成四到七元环：（2）狄尔斯-阿德耳反应狄尔斯-阿德耳反应是顺式加成，加成产物仍保持共轭二烯和亲双烯体原来的构Br Br Na(Zn)THF3382%Br2BrBrO H2O/ZnCHOOBrHBrBr2Br Br2BrCH3CH2CH3型。
环烃
除螺C外的碳原子数 (用"."隔开)
1 4 5
组成桥环的 碳原子总数
4-甲基螺[2. 4]庚烷
3 2 7 6
4-methylspiro[2. 4]heptane
编号从小环开始 取代基数目取最小
三、环烷烃的物理性质
与烷烃基本相似
熔点、沸点、相对密度较对应的烷烃要高
不溶于水，易溶于有机溶剂
+ Cl2
hν
Cl
300 ℃
+ Br2
Br + HBr
CH3
+ Cl2
hν
CH3 Cl + HCl
反应的活性和环的大小无关
（3）燃烧反应
环烷烃燃烧生成CO2和H2O，并释放热量
环烷烃的燃烧热数据
每个CH2的燃烧 (KJ/mol) 每个CH2的燃烧热 (KJ/mol)
小环
C3 C4 C5 C7
环丙烷 环丁烷 环戊烷 环己烷 环庚烷
• 按基本格式写出全名
① 环某烷为母体
CH3
以环为母体，名称 用“环” 开头。 环外基团作为环上 的取代基
环丙烷
环己烷
甲基环丙烷
1 2 3
1 2 3 4
取代基位置数字取 最小
1, 3-二甲基环己烷
1-甲基-4-异丙基环己烷
② 环为取代基
4 3
环丙基环己烷
3-甲基-4-环丁基庚烷
环丙基
H C2-C3 H H
H H H
H
HH
H C6-C5
重叠式
构象稳定性：椅式>船式，椅式是环己烷最稳定的构象
（1）椅式构象的画法
加竖键(a键) 加竖键(a键)
环己烷及其衍生物的构象五
10 1 2 8
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
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
(完整版)胡宏纹第四版有机化学-第三章-环烷烃(上下)
环己烷的构象 椅式、半椅式、船式和扭船式
（a）椅式 （b）半椅式 （d）船式 （c）扭船式
半椅式：张力最大，势能最高 椅式构象是优势构象：势能最低，占环己烷全部构象的
９９.９９％
❖环己烷构象的势能关系：
半椅式
E
46kJ·mol-1
扭船式 30kJ·mol-1
23kห้องสมุดไป่ตู้·mol-1
❖半椅式构象：
H
CH3CH2CH2CH3
+
H2
Pt 3300C以上
CH3(CH2)3CH3
B:与卤素加成
三元环与X2, HX在常温下即可发生开环反应， X2, HX于常温下不
使四，五员环开环，但加热后，可发生取代反应。
CH2CH2CH2
+ Br2
rt
Br Br
FeBr3
光照 + Br2
+ Br2
3000C
+ HBr
Br
Br + HBr
CH2CH2Br
+ Br2
rt
Br
FeBr3
C: 与卤化氢加成
+ HBr
CH3CH2CH2Br
+ HBr
CH3CHCH2CH3
Br
规律：环丙烷衍生物与HX加成时，环的破裂处发生在
连接烷基最多的和最少的碳原子间，加成时产
物符合马氏规则，卤素加在含H较少的C上，H
加
在含H较多的C上。
香蕉键
环丙烷分子中 轨道部分重叠
开链或较大脂环化合物 中轨道可达到最大重叠
❖环丙烷分子相邻碳上的碳氢键都是重叠式构象。 扭转张力：试图恢复交叉式构象的力。
２ 其他环烷烃
有机化学8
H
CH3
H
CH3
CH3
H
H3C
CH3
H3C
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。
反-1,3-二甲基环戊烷（两者为对映异构体） (trans-1, 3-dimethylcyclopentane)
4
3
环丙基环己烷 cylcopropylcyclohexane
画，下平面的向下画 其它C-H键分别向左（左边的三个）或向右（右边
的三个），且上下交替
两种类型C-H键
a键 (axial bond) 竖键, 直键, 直立键
H H H H H H H
H
H H H
H H H H
H H H H
H
e键 (equatorial bond) 横键, 平键, 平伏键
a键和e键的相互转换
3-甲基环戊烯 3-methylcyclopentene
3-甲基-1,4-环己二烯 3-methyl-1,4-cyclohexadiene
CH3
CH3
H3C H
CH3 H
H3C
CH3
H
H
顺-1,3-二甲基环戊烷 (cis-1, 3-dimethylcyclopentane)
CH3 H
顺反异构体
镜 面
反应选择性 与碳正离子 稳定性有关
CH2CH2CH2CH2
氧化反应
在室温下环烷烃难以氧化，和一般的氧化剂如酸性高锰
酸钾等不起反应。
CH3 CH3
CH C
CH3 CH3
CH3 CH3
KMnO4 H+
COOH + O C
有机化学第2章_烷烃和环烷烃
烷烃的卤代反应机理是自由基取代机理。
以甲烷的氯代反应为例，有如下反应事实： （1）在室温、黑暗中不反应；加热或光照下 进行，一经开始便可自动进行； （2）产物中有少量乙烷； （3）如有氧或有一些能捕捉自由基的杂质存 在，会推迟反应的进行。
以上实验事实，说明该反应是为自由基反应! 自由基反应大多可被光照、高温、过氧化物 所催化，一般在气相或非极性溶剂中进行。
H 一氯甲烷
生成的一氯甲烷还会继续被氯代，生成二氯甲 烷、三氯甲烷和四氯化碳四种产物的混合物。
CH2Cl2
二氯甲烷
CHCl3
三氯甲烷
CCl4
四氯甲烷
（二）卤代反应 2、卤代反应的反应机制
反应机制（反应历程）：化学反应所经历的途 径或过程 ，是根据实验事实，对反应做出的 详细描述和理论解释。
研究反应机理的目的是认清反应本质，掌握反 应规律，从而达到控制和利用反应的目的。
σ(s-sp3)
键角为109.5°
σ(s-sp3)
（2）乙烷（CH3CH3）分子的结构
除了H原子的s轨道电子与C原子的sp3轨道 电子以“头碰头”方式重叠形成s-sp3共价键外 ，也存在两个C原子的sp3轨道电子之间的配对
。σ(s-spσσ3) 键键可：沿旋键转轴不“影自响由轨道”重转叠动程；度重叠，程即
自由基
概念：带有孤电子的原子或原子团称为自由基
结构特点：三种可能结构（1）刚性角锥体， （2）迅速翻转的角锥体，（3）平面型。
C
C
C
自由基非常活泼，具有很强的反应活性。
CH2 > CH2 CHCH2 > (CH3)3C > (CH3)2CH
> CH3CH2 > CH3 >
以甲烷的氯代反应为例，有如下反应事实： （1）在室温、黑暗中不反应；加热或光照下 进行，一经开始便可自动进行； （2）产物中有少量乙烷； （3）如有氧或有一些能捕捉自由基的杂质存 在，会推迟反应的进行。
以上实验事实，说明该反应是为自由基反应! 自由基反应大多可被光照、高温、过氧化物 所催化，一般在气相或非极性溶剂中进行。
H 一氯甲烷
生成的一氯甲烷还会继续被氯代，生成二氯甲 烷、三氯甲烷和四氯化碳四种产物的混合物。
CH2Cl2
二氯甲烷
CHCl3
三氯甲烷
CCl4
四氯甲烷
（二）卤代反应 2、卤代反应的反应机制
反应机制（反应历程）：化学反应所经历的途 径或过程 ，是根据实验事实，对反应做出的 详细描述和理论解释。
研究反应机理的目的是认清反应本质，掌握反 应规律，从而达到控制和利用反应的目的。
σ(s-sp3)
键角为109.5°
σ(s-sp3)
（2）乙烷（CH3CH3）分子的结构
除了H原子的s轨道电子与C原子的sp3轨道 电子以“头碰头”方式重叠形成s-sp3共价键外 ，也存在两个C原子的sp3轨道电子之间的配对
。σ(s-spσσ3) 键键可：沿旋键转轴不“影自响由轨道”重转叠动程；度重叠，程即
自由基
概念：带有孤电子的原子或原子团称为自由基
结构特点：三种可能结构（1）刚性角锥体， （2）迅速翻转的角锥体，（3）平面型。
C
C
C
自由基非常活泼，具有很强的反应活性。
CH2 > CH2 CHCH2 > (CH3)3C > (CH3)2CH
> CH3CH2 > CH3 >
5 环烷烃
第五章 环烷烃（cycloalkane）
一.环烷烃的分类和命名 (一).环烷烃的分类
单环
1.根据碳环数目 双环
桥环
螺环
稠环
多环
2. 按环的饱和度
饱和脂肪烃
小环 普通环 中环
3、4C 5～7C 8~12C
大环 ＞12C
不饱和脂肪烃
环烯烃 环炔烃
O
O N
N
苦参碱
OH OH
薄荷醇
麝香酮
OH
CH3 COOH
7
1
6
2
2,7,7-三甲基二环[2.2.1] 庚烷
54
3
2,7,7-trimethylbicyclo[2.2.1]hepyane
a). 母体：按成环总碳原子数称某烃，桥环个数冠于词头， 称“二环[ ]某烃”。
b). 编号：自第一个桥头碳始沿最长的桥编号到另一个桥头碳，再 沿次长桥回到第一个桥头碳，最短的桥最后编号。若环 上有取代基时，应从靠近取代基的桥头开始编号。
Br + HBr
三. 环烷烃的结构与稳定性
• 角张力(拜尔张力)：与正常键角偏差而引起的张力。
环烷烃
三元环 四元环 五元环 六元环
与正常键角偏差角度 49.5o 19.5o 1.5o
0o
• 扭转张力：基团避免在同一平面内而扭转所引起的张力。
环烷烃 扭转张力
三元环 大
四元环 五元环
较小
小
六元环 无
四. 环己烷及其衍生物的构象 1. 环己烷的构象
CH3
5%
95% e
平衡有利于-CH3处于e 键的构象(优势构象)
H(120pm) CH3(200pm) H
CH3
一.环烷烃的分类和命名 (一).环烷烃的分类
单环
1.根据碳环数目 双环
桥环
螺环
稠环
多环
2. 按环的饱和度
饱和脂肪烃
小环 普通环 中环
3、4C 5～7C 8~12C
大环 ＞12C
不饱和脂肪烃
环烯烃 环炔烃
O
O N
N
苦参碱
OH OH
薄荷醇
麝香酮
OH
CH3 COOH
7
1
6
2
2,7,7-三甲基二环[2.2.1] 庚烷
54
3
2,7,7-trimethylbicyclo[2.2.1]hepyane
a). 母体：按成环总碳原子数称某烃，桥环个数冠于词头， 称“二环[ ]某烃”。
b). 编号：自第一个桥头碳始沿最长的桥编号到另一个桥头碳，再 沿次长桥回到第一个桥头碳，最短的桥最后编号。若环 上有取代基时，应从靠近取代基的桥头开始编号。
Br + HBr
三. 环烷烃的结构与稳定性
• 角张力(拜尔张力)：与正常键角偏差而引起的张力。
环烷烃
三元环 四元环 五元环 六元环
与正常键角偏差角度 49.5o 19.5o 1.5o
0o
• 扭转张力：基团避免在同一平面内而扭转所引起的张力。
环烷烃 扭转张力
三元环 大
四元环 五元环
较小
小
六元环 无
四. 环己烷及其衍生物的构象 1. 环己烷的构象
CH3
5%
95% e
平衡有利于-CH3处于e 键的构象(优势构象)
H(120pm) CH3(200pm) H
CH3
3 环烷烃
+
+
Cl2
Br2
hν
Cl
300℃
Br
+
HBr
脂环烃的特性反应
由于受到环张力的影响，特别是小环结构的环烷烃，特别 容易开环发生加成反应 （1）加H2
+ H2 + H2
Ni
800C,常压
Ni 2000C,常压
CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
CH3CH2CH2CH2CH3
+ H2
+ H2
Et
Pt 3000C,常压
立体异构
构象异构
2.环烷烃的命名：
a.根据环中碳原子的数目叫“环某烷”； （1）单环烷烃：
eg.
b.环上取代基的位次和编号写在母体环烃名字前面， “编号”原则与烷烃相同； c.若有两个取代基，较优基团编号较大,标明“顺反”； d.若环上有不饱和键，给予其最小编号-官能团位次居 第一位 e.若取代基碳链较长，则环作为取代基。
船式构象，C2-C3，C5-C6 上的C-H是全重叠式
椅式构象
交叉式
2.50Å
H H H H H H H H H
H H
2.49Å
H
H-H之间距离均大于H 的Van der Waal’s半径 之和（2.40Å ）
2.49Å
环己烷椅式构象的画法
每个碳均有一根C-H 键在垂直方向，上平面的向上画，
1、 环丙烷的结构与张力学说
现代物理方法测定，环丙烷分子中：键角 C-C-C = 105.5°;
H-C-H =114°。
所以环丙烷分子中碳原子之间的sp3杂化轨道是以弯曲键（香 蕉键）相互交盖的。
由图可见，环丙烷分子中存在着较
取代环己烷的构象
取代基的电子效应
电负性取代基
电负性较强的取代基倾向于占据 环己烷的平伏位置，因为它们可 以与环己烷的其余部分形成更强
的相互作用。
供电子取代基
供电子取代基可以占据环己烷的直 立或平伏位置，具体取决于取代基 的性质和环己烷的构象。
吸电子取代基
吸电子取代基通常倾向于占据环己 烷的直立位置，因为它们可以与环 己烷的其余部分形成更弱的相互作 用。
取代基对环己烷构象的影响
取代基是指环己烷分子中的氢原子被其他基团所取代的产物。取代基的存在会影响环己烷的构象，使 其稳定性发生变化。
取代基对环己烷构象的影响主要表现在两个方面：一是取代基的体积大小和形状，体积较大的基团倾 向于占据较大的空间，使环己烷的构象发生扭曲；二是取代基之间的相互作用，如静电作用、共价键 合等，也会影响环己烷的构象稳定性。
一个重要方向。
深入研究构象与性质关系
03
进一步深入研究取代环己烷的构象与其物理、化学性质之间的
关系，有助于更好地应用取代环己烷。
THANKS
感谢观看
取代环己烷的构象
• 引言 • 取代基类型与构象变化 • 取代环己烷的构象稳定性 • 取代环己烷的应用与展望
01
引言
环己烷的构象简介
环己烷的构象是指环己烷分子中的碳原子在空间中的相对位置。由于碳原子之间 的键长和键角是固定的，因此环己烷的构象受到限制，只能存在于特定的空间结 构中。
环己烷的常见构象有椅式和船式两种。椅式构象中，碳原子呈六角形排列，其中 两个碳原子位于平面上，四个碳原子位于平面下；船式构象中，四个碳原子位于 平面上，两个碳原子位于平面下。
不同取代基的组合效应
当环己烷中存在多种不同类型的取代基时，它们之间的相互 作用会影响环己烷的构象。例如，当邻位和对位取代基共存 时，它们之间的相互作用可能导致环己烷的构象发生变化。
第五章 脂环烃
e键对称轴成109°28’ 夹角 (共6个)
平伏键(e键):与分子的对称轴呈109 平伏键(e键):与分子的对称轴呈109。28， (e 与分子的对称轴呈 直立键( 键):与 直立键(a键):与y轴平行
C6 a
109° 28'
a键平行于 对称轴(共6个)
a a a e
109° 28' 109° 28'
稳定性： ＞（ii ii） iii） 稳定性： （Ⅳ） ＞（ii）≈（i）＞ （iii）
CH3 CH3 CH3 CH3
(△G<0)
a，a式
e，e式
CH3
CH3 CH3
CH3
(△G=0)
e,a式
e，a式
（2）1，4-二甲基环己烷 ） ， 二甲基环己烷
（3）1，3-二甲基环己烷 ） ， 二甲基环己烷
Ni 200℃ Pd >300℃
2．加卤素 ．
CH2-CH2-CH2-CH2 Br Br
Br2/CCl4
不起加成，而是取代反应
3．加HX, H2SO4 ．
注意： 加成方向遵循马氏规则； 注意：①加成方向遵循马氏规则； 开环位置： ②开环位置：C含H最多——C含H最少， 最多 最少 环的活泼性：三元环＞四元环＞ 七元环。 ③环的活泼性：三元环＞四元环＞五、六、七元环。小 环烷烃易加成\难氧化 似烷似烯。 普通环以上难加成， 难氧化， 环烷烃易加成 难氧化 ， 似烷似烯 。 普通环以上难加成 ， 难氧化，似烷。 难氧化，似烷。 环烯烃、共轭二烯烃，各自具有其相应烯烃的通性。 ④环烯烃、共轭二烯烃，各自具有其相应烯烃的通性
（4）反-1-甲基-4-异丙基环己烷 甲基CH3
大的取代基位于e 大的取代基位于 键上的构象更稳定
平伏键(e键):与分子的对称轴呈109 平伏键(e键):与分子的对称轴呈109。28， (e 与分子的对称轴呈 直立键( 键):与 直立键(a键):与y轴平行
C6 a
109° 28'
a键平行于 对称轴(共6个)
a a a e
109° 28' 109° 28'
稳定性： ＞（ii ii） iii） 稳定性： （Ⅳ） ＞（ii）≈（i）＞ （iii）
CH3 CH3 CH3 CH3
(△G<0)
a，a式
e，e式
CH3
CH3 CH3
CH3
(△G=0)
e,a式
e，a式
（2）1，4-二甲基环己烷 ） ， 二甲基环己烷
（3）1，3-二甲基环己烷 ） ， 二甲基环己烷
Ni 200℃ Pd >300℃
2．加卤素 ．
CH2-CH2-CH2-CH2 Br Br
Br2/CCl4
不起加成，而是取代反应
3．加HX, H2SO4 ．
注意： 加成方向遵循马氏规则； 注意：①加成方向遵循马氏规则； 开环位置： ②开环位置：C含H最多——C含H最少， 最多 最少 环的活泼性：三元环＞四元环＞ 七元环。 ③环的活泼性：三元环＞四元环＞五、六、七元环。小 环烷烃易加成\难氧化 似烷似烯。 普通环以上难加成， 难氧化， 环烷烃易加成 难氧化 ， 似烷似烯 。 普通环以上难加成 ， 难氧化，似烷。 难氧化，似烷。 环烯烃、共轭二烯烃，各自具有其相应烯烃的通性。 ④环烯烃、共轭二烯烃，各自具有其相应烯烃的通性
（4）反-1-甲基-4-异丙基环己烷 甲基CH3
大的取代基位于e 大的取代基位于 键上的构象更稳定
05环烷烃
3、直立键（a键）、平伏键（e键）
与分子的对称轴平行的键叫直立键或a键（axial bond） 与直立键形成接近１０９．５°夹角的键，叫平伏键或e 键（equatirial bond） 环己烷中六个碳原子所处的空间看作是一个较厚的平面 的话，那么六根C-H键是竖立在它的上下，称为直立键（a 键）．另外六根C-H键横卧在它的四周，称为平伏键（e 键）．
Bacyer讨论环张力时，是采取平面结构时的键角，即使碳 环中的碳原子在同一平面内，得出三角形每个角60°，四边形 夹角为900 正五边形的夹角是108°，正五边形的夹角（108°） 非常接近四面体的夹角。因此，环戊烷基本上没有张力. 2 、根据现代共价键 以sp3轨道成键，其夹角要求应是109.5°，碳原子之间的轴 和轨道的轴无法在同一条线上，环碳之间只得形成一个弯曲的 键（香蕉键），使整个分子像拉紧弓一样，有张力。
练习： 写出下列化合物的最稳定构象
C(CH 3)3 H CH 3 H
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱC2H5 H H3C H H CH(CH3)2
H3 C H
CH3 H H CH3 CH3 H
C(CH 3)3 H H OMe OMe H
HO H
H H OH H
H Cl H H
5.脂环化合物的顺反异构
由于环的存在,限制了环的碳碳 键不能自由旋转,当两个碳原子 连接上基团时,就存在顺反异构 现象. 如:十氢萘有两种顺反异构体， 两个环己烷分别以顺式和反式稠 合。反式比顺式稳定。
5.4 环己烷的构象
一、环丁烷和环戊烷的构象
电子衍射研究说明，环丁烷四个碳原子不在同一平面上， 形如蝴蝶，两＂翼＂上下摆动。 环戊烷的碳原子在同一平面上， 所有的氢都成重叠型，扭转张力 很大 （约５８KJ/mol）因此， 避开重叠式构象而采取非平面结 构，在能量上有利，非平面结构 可以用信封式和半椅式两种作代 表。
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H H
H
H H
H
H H
H
H H
H
H H
H
椅式（无张力环）
H
H H
H H
H
H
H
H
CH2
H
H
CH2
H
H
H
1,2,4,5碳共平面 3,6处于平面上下方?
H H
H HH
H
H H
H HH
H
船式(比椅式能量高29.7KJ/mol)
H
CH2
H
CH2
HH
H H
HH
1,2,4,5碳共平面 3,6都在平面上面
半椅型
H
HH
H
H
H
H
H
环丁烷的构象
H
H
H
H
H
HH
H
H
H
H
H
HH
H
H
H H
H
H
H
H
H H
H
H H
H
信封式 能垒 2.5KJ/mol 环戊烷构象
半椅式
第四节 环己烷的构象
在环己烷分子中，C原子是SP3杂 化。六个C不在同一平面，C-C键夹 角保持109º28'，因此环很稳定。其 有二种极限构象。
H
H H
60°
90°
108°
120°
1．环丙烷
环中C-C键形成一种弯键结构,碳环键 角为105.5o,H-C-H键角114º：
H 114o H
C
H
105。 5o
0.1524nm
H
C
C
H
H
COOH
NH2
（稳定化合物）
1-氨基环丙烷－1-羧酸
2．环丁烷和环戊烷的构象
环丁烷与环丙烷相似，C-C键也是弯曲的， C-C-C键角约111.5º，其中四个C不在同一平面。
1.卤代
2.氢解
+ Cl2
+ HCl Cl
+ H2 Ni
CH3CH2CH2CH3
100℃ ， 常压
3.加溴
+ Br22
室温
Br
Br
+ Br22 + Br22
Br
Br Br Br
4.加溴化氢
+ HBr
H3C
Br
+
CH3
HBr
CH3CH2CHCH 3
（符合马氏规则）
Br
H3C
5.臭氧化
O3
CH3
Zn
H3C
CH3
CH3 H
H
H
顺
H 反 CH3
3、脂环烃的命名：
与烷烃类似，在烷字前加一“环” 字。
环丙烷 环丁烷
环戊烷
环己烷
环上取代基的位次尽可能小，有二个 以上不同取代基时，以含碳原子最少的 取代基作为1位。
CH3
1-甲基-4-异丙基环己烷（孟烷）
H3C
CH3
含双键的脂环烃称为环烯：
环己烯
如取代基为较长的碳链，将环作为 取代基，作为烷烃的衍生物命名：
船型 6.7kJ.mol-1 46kJ.mol-1 扭船型 23kJ.mol-1
椅型
环己烷构象的位能关系
单取代环己烷：
H
CH3
H
5%
H CH3
H
95% 能量低7.5 KJ/mol
多取代环己烷：
CH3 H3C
CH3 CH3
顺-1，2-二甲基环己烷 反-1，2-二甲基环己烷
H
H
(H3C)3C
e键(平伏键)
学时数：6学时
第一节 脂环烃的分类和命名
1、脂环烃的分类
脂环烃指碳干为环状而性质和开链烃相似的
烃类。
饱和脂环烃（单环CnH2n)
脂环烃
不饱和脂环烃
环烯烃 环炔烃
小环（3～4C），普通环（5～7C），
中环（8～12C），大环（12C 以上）
2、脂环烃的异构
环烷烃由于环的大小及侧链的长 短及位置不同而产生构造异构体。
CH2
2
CH2
10 11
12
3
6
8
3
54
10 CH2 12
1
HC
9 CH2
13 CH2
4 CH2 5 CH2
6
H2C
HC 9
CH2 CH CH
CH2 CH CH2
8
7
6
CH2
4
CH2
CH2
5
H2C
CH
CH2
8
7
三环[3.2.1.02,4]辛烷
三环[5.4.0.02,9]十 一烷
三环[5.5.1.0 3,11]十三烷
O CH3 H3C O
乙酸 H C CH CH2 CH C H
6.KMnO4氧化
H3C H3C
C
C
CH3
KMnO4(水溶液）
H3C
CH3
H3C
COOH
O
+
H3C CH3
(双键被氧化，而环丙烷不受影响，用以区别二者)
H2C CH CH3
KMnO4
不褪色 褪色
第三节 脂环烃的结构
1885年Bagyer提出了张力学说。
CH3
a键(直立键)
小 结： （1）环己烷多元取代物最稳定构象 是e-取代基最多的构象。
（2）环上有不同取代基时，大取代 基在e键的构象较稳定。
二个碳环共有二个碳原子的称为稠 环烃。命名可按相应芳烃的氢化物或桥 环烃的方法命名：
10
2
9
1
3
十氢萘
8
4 二环题：用系统命名法命名下列化合物：
6-甲基螺[3.4]辛烷
二环[2.2.0]己烷
2，7，7-三甲基二环[2.2.1]庚烷
第二节 脂环烃的性质 脂环烃能进行与开链烃一样的化学反应
CH3CH2CH2 HC CH2CH3 3-环己基己烷
脂环烃分子中二个或二个以上碳环 共有二个以上碳原子的称为桥环烃。命 名时用二环，三环等作词头，再根据环 碳原子总数称某烷。环字后面方括号中 用数字标出桥上二个桥头碳原子之间的 碳原子数。
二环桥环烃可看作是二个桥头C之间 用三道桥联结起来, 因此方括号内有三个 数字, 由大到小排列, 数字用圆点隔开， 编号从一个桥头C顺最长碳环到次长碳环， 余类推。
四个碳原子的环烷烃有二个异构体：
CH3
五个碳原子环烷烃有五个构造异构体：
CH3
CH2CH3
CH3
CH3 H3C
CH3
构造相同，分子中原子在空间的排 列方式不同的化合物互称为立体异构体， 顺反异构体是立体异构体的一类。立体 异构体的构造相同，而分子中原子在空 间的排列方式即构型不同。
脂环化合物的顺反异构 三元环:
环烷烃
cycloalkane
第五章 脂环烃
第一节 脂环烃的分类和命名 第二节 环烷烃的性质 第三节 环烷烃的结构与稳定性 第四节 环己烷的构象 第五节 多环烃
重点: 环烷烃的结构、环己烷及一取代
环己烷、二取代环己烷和稠环烃 的构象。
难点: 环烷烃的结构、环己烷及一取
代环己烷、二取代环己烷和稠 环烃的构象。
脂环烃分子中两个碳环共有一个碳原 子称为螺环烃，其命名根据成环碳原子 的总数称为螺某烷，螺字后方括号用数 字标出二个碳环上除了共有碳原子外的 碳原子数目，小的数字排前面，编号以 较小环中与相邻C开始，数字用圆点隔开， 代表碳原子数。
环碳数 螺某烷 除螺碳 小在前 方括号 小圆点 编号码 螺邻碳 小螺大 低系列
环碳数 定某烷 二三环 作词头 桥上碳 多到少 小圆点 方括号 从桥头 到桥头 先最长 后渐短 其余碳 桥上走
二环[4.1.0]庚 烷
1,8-二甲基-2-乙基6-氯二环[3.2.1]辛烷
三环[3.3.1.13,7]癸 烷（金刚烷）
（右上角的3，7表 示环中桥接的位次）
11
3
H2C
CH
12 7
H
H H
H
H H
H
H H
H
H H
H
椅式（无张力环）
H
H H
H H
H
H
H
H
CH2
H
H
CH2
H
H
H
1,2,4,5碳共平面 3,6处于平面上下方?
H H
H HH
H
H H
H HH
H
船式(比椅式能量高29.7KJ/mol)
H
CH2
H
CH2
HH
H H
HH
1,2,4,5碳共平面 3,6都在平面上面
半椅型
H
HH
H
H
H
H
H
环丁烷的构象
H
H
H
H
H
HH
H
H
H
H
H
HH
H
H
H H
H
H
H
H
H H
H
H H
H
信封式 能垒 2.5KJ/mol 环戊烷构象
半椅式
第四节 环己烷的构象
在环己烷分子中，C原子是SP3杂 化。六个C不在同一平面，C-C键夹 角保持109º28'，因此环很稳定。其 有二种极限构象。
H
H H
60°
90°
108°
120°
1．环丙烷
环中C-C键形成一种弯键结构,碳环键 角为105.5o,H-C-H键角114º：
H 114o H
C
H
105。 5o
0.1524nm
H
C
C
H
H
COOH
NH2
（稳定化合物）
1-氨基环丙烷－1-羧酸
2．环丁烷和环戊烷的构象
环丁烷与环丙烷相似，C-C键也是弯曲的， C-C-C键角约111.5º，其中四个C不在同一平面。
1.卤代
2.氢解
+ Cl2
+ HCl Cl
+ H2 Ni
CH3CH2CH2CH3
100℃ ， 常压
3.加溴
+ Br22
室温
Br
Br
+ Br22 + Br22
Br
Br Br Br
4.加溴化氢
+ HBr
H3C
Br
+
CH3
HBr
CH3CH2CHCH 3
（符合马氏规则）
Br
H3C
5.臭氧化
O3
CH3
Zn
H3C
CH3
CH3 H
H
H
顺
H 反 CH3
3、脂环烃的命名：
与烷烃类似，在烷字前加一“环” 字。
环丙烷 环丁烷
环戊烷
环己烷
环上取代基的位次尽可能小，有二个 以上不同取代基时，以含碳原子最少的 取代基作为1位。
CH3
1-甲基-4-异丙基环己烷（孟烷）
H3C
CH3
含双键的脂环烃称为环烯：
环己烯
如取代基为较长的碳链，将环作为 取代基，作为烷烃的衍生物命名：
船型 6.7kJ.mol-1 46kJ.mol-1 扭船型 23kJ.mol-1
椅型
环己烷构象的位能关系
单取代环己烷：
H
CH3
H
5%
H CH3
H
95% 能量低7.5 KJ/mol
多取代环己烷：
CH3 H3C
CH3 CH3
顺-1，2-二甲基环己烷 反-1，2-二甲基环己烷
H
H
(H3C)3C
e键(平伏键)
学时数：6学时
第一节 脂环烃的分类和命名
1、脂环烃的分类
脂环烃指碳干为环状而性质和开链烃相似的
烃类。
饱和脂环烃（单环CnH2n)
脂环烃
不饱和脂环烃
环烯烃 环炔烃
小环（3～4C），普通环（5～7C），
中环（8～12C），大环（12C 以上）
2、脂环烃的异构
环烷烃由于环的大小及侧链的长 短及位置不同而产生构造异构体。
CH2
2
CH2
10 11
12
3
6
8
3
54
10 CH2 12
1
HC
9 CH2
13 CH2
4 CH2 5 CH2
6
H2C
HC 9
CH2 CH CH
CH2 CH CH2
8
7
6
CH2
4
CH2
CH2
5
H2C
CH
CH2
8
7
三环[3.2.1.02,4]辛烷
三环[5.4.0.02,9]十 一烷
三环[5.5.1.0 3,11]十三烷
O CH3 H3C O
乙酸 H C CH CH2 CH C H
6.KMnO4氧化
H3C H3C
C
C
CH3
KMnO4(水溶液）
H3C
CH3
H3C
COOH
O
+
H3C CH3
(双键被氧化，而环丙烷不受影响，用以区别二者)
H2C CH CH3
KMnO4
不褪色 褪色
第三节 脂环烃的结构
1885年Bagyer提出了张力学说。
CH3
a键(直立键)
小 结： （1）环己烷多元取代物最稳定构象 是e-取代基最多的构象。
（2）环上有不同取代基时，大取代 基在e键的构象较稳定。
二个碳环共有二个碳原子的称为稠 环烃。命名可按相应芳烃的氢化物或桥 环烃的方法命名：
10
2
9
1
3
十氢萘
8
4 二环题：用系统命名法命名下列化合物：
6-甲基螺[3.4]辛烷
二环[2.2.0]己烷
2，7，7-三甲基二环[2.2.1]庚烷
第二节 脂环烃的性质 脂环烃能进行与开链烃一样的化学反应
CH3CH2CH2 HC CH2CH3 3-环己基己烷
脂环烃分子中二个或二个以上碳环 共有二个以上碳原子的称为桥环烃。命 名时用二环，三环等作词头，再根据环 碳原子总数称某烷。环字后面方括号中 用数字标出桥上二个桥头碳原子之间的 碳原子数。
二环桥环烃可看作是二个桥头C之间 用三道桥联结起来, 因此方括号内有三个 数字, 由大到小排列, 数字用圆点隔开， 编号从一个桥头C顺最长碳环到次长碳环， 余类推。
四个碳原子的环烷烃有二个异构体：
CH3
五个碳原子环烷烃有五个构造异构体：
CH3
CH2CH3
CH3
CH3 H3C
CH3
构造相同，分子中原子在空间的排 列方式不同的化合物互称为立体异构体， 顺反异构体是立体异构体的一类。立体 异构体的构造相同，而分子中原子在空 间的排列方式即构型不同。
脂环化合物的顺反异构 三元环:
环烷烃
cycloalkane
第五章 脂环烃
第一节 脂环烃的分类和命名 第二节 环烷烃的性质 第三节 环烷烃的结构与稳定性 第四节 环己烷的构象 第五节 多环烃
重点: 环烷烃的结构、环己烷及一取代
环己烷、二取代环己烷和稠环烃 的构象。
难点: 环烷烃的结构、环己烷及一取
代环己烷、二取代环己烷和稠 环烃的构象。
脂环烃分子中两个碳环共有一个碳原 子称为螺环烃，其命名根据成环碳原子 的总数称为螺某烷，螺字后方括号用数 字标出二个碳环上除了共有碳原子外的 碳原子数目，小的数字排前面，编号以 较小环中与相邻C开始，数字用圆点隔开， 代表碳原子数。
环碳数 螺某烷 除螺碳 小在前 方括号 小圆点 编号码 螺邻碳 小螺大 低系列
环碳数 定某烷 二三环 作词头 桥上碳 多到少 小圆点 方括号 从桥头 到桥头 先最长 后渐短 其余碳 桥上走
二环[4.1.0]庚 烷
1,8-二甲基-2-乙基6-氯二环[3.2.1]辛烷
三环[3.3.1.13,7]癸 烷（金刚烷）
（右上角的3，7表 示环中桥接的位次）
11
3
H2C
CH
12 7