有机化学 第四章 环烃

的碳链时，也可将环
当作取代基，如：
第四章 环烃
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Ⅰ. 脂环烃
8
三．异构：碳骨架异构和立体顺反异构：
1、碳骨架异构 如：C8H16
CH2 CH3
CH3 CH2 CH3
H3 C
CH3
CH2 CH3
H3 C
CH3
H3 C
CH2 CH3
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Ⅰ. 脂环烃
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2、顺反异构：由于成环原子之间的单键不能自由旋
3 1 2
4
2 5 4 1 6 6 5 3
(I)
( II )
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Ⅰ. 脂环烃
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一取代构象的稳定性：
0.25nm
CH3 CH3
椅式构象中，C1、C3和C5 (或C2、C 4和C 6)的三个a键所连的氢原 子之间的距离与两个氢原子半径大致相等，故无排斥力，若氢原子 被大基团取代则会拥挤而产生排斥力。若大基团连在e键上，由于
3. 而相隔一个碳原子的两个a键（或e键）的方向 是一致的（顺式）；
4. 处于对位（1，4）的两个碳原子上的a键（或e 键）的方向又是相反的（反式）。
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Ⅰ. 脂环烃
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在室温下，两种椅式构象在不断地相互翻转，翻
转以后C1、C3、C5形成的平面转至C2、C4、C6形
成的平面之下，因此a键变为e键，而e键变为a键。
转而引起。两个取代基在环平面同侧为顺式，不同侧
为反式
H3C
CH3 H
H
H CH3 CH3 H
H3C
H
H3C
H
H3C H
H CH3
顺-1，4-二甲基环己烷
反-1，4-二甲基环己烷 Ⅰ. 脂环烃
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四 其它环化合物
十氢化萘
螺[5,5]十一烷
降菠烷
立方烷
金刚烷
篮烷
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第四章 环烃
第四章 环烃
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Ⅰ. 脂环烃
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Ⅰ 脂环烃
回顾： 开链烃：分子中的碳原子相连成链状（非环状）而形 成的化合物，开链烃亦称脂肪烃。
性质与脂肪烃相似的环烃，叫做脂环烃。包括： 环烷烃 环烯烃 环炔烃
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一、分类
1. 按照碳原子的饱和程度可分为：
环烷烃、环烯烃、环炔烃 2. 按碳环个数分 小环化合物 C3～C4 普通环化合物 C5～C7 中环化合物 C8～C11 大环化合物 ≥C12
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环烷的结构
环丙烷中SP3杂化 轨道重叠示意图
环丙烷中， C-C键未达到最大重叠，键角1050，偏离 正常键角，没有正常σ键稳定，故分子内存在一种使 电子云达到最大重叠的倾向的力，叫张力。
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使电子云达到最大重叠倾向的力，叫张力。引起张力
的原因是键角的偏差，所以叫做角张力。角张力是影
本章主要内容
脂肪环烃部分包括： 命名、结构（环己烷的构象）、物理性质、化 学性质。金刚烷。 芳香烃部分包括： 分类与命名；单环芳烃物理性质、化学性质。 多环芳烃、致癌芳烃、石墨、富勒烯等。
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环烃：由碳和氢两种元素组成的环状化合物，
根据它们的结构或性质，可以分成脂环烃和芳 香烃两类；
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4
H2 C H2C CH2
环丙烷 环丙烷
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 or
(
)
H2C C H2
H2 C
CH2 CH2
(
)
环戊烷 环戊 烷
环己烷
环己烯
环戊二烯
环辛炔 Ⅰ. 脂环烃
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通式：环烃比开链烃少两个碳原子，故其通式变为：环烷烃 CnH2n ；环烯烃CnH2n-2 ；环炔烃CnH2n-4；
大基团伸向环外，距离较远，无排斥力，故大基团连在e键的构象
是更稳定的构象。
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响环烃稳定性的几种张力因素之一。
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环丁烷分子中也存在张力，但比环丙烷要小，随 着碳原子数增加，成环碳原子可以不在一个平面 内，碳碳键逐渐趋于最大重叠
稳定性：五，六元环最稳定
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环己烷及其衍生物的结构
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在环烃中五、六元环最为常见。
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二．命名：与烷烃命名相似，在相应烷烃名称前加一“环”字。
1．选主链：一般以环作为主体； 2．编号：取代基位置尽可能小，由连小基团的碳原子开始编号。
CH3
1 6 5 4 2 4 3 5
CH3
3
CH3
2
1
6 5 4
2 3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
CH3
1,4-二甲基环己烷
平面平行，叫做平伏键，以e[equatorial(赤道的）]表示。六 个a键六个e键；画法：3左3右，3上3下。
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环已烷的椅式构象的画法
2 3 4
1
6 5
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特点：
1. 在环已烷的椅式构象中，每一个碳原子上各有 一个a键及一个e 键； 2. 相邻两个碳原子上的a键（或e键）都是一个向 上，另一个向下（反式）；
6
1
CH3
CH CH3 CH3
1,3-二甲基环己烷
1-甲基-4-异丙基环己烷
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3. 当环上连有取代基及不 饱和键时，即为环烯(炔) 烃时，不饱和键以最小的 号数表示。
CH3
4 5 6 1 3 2
4-甲基环已烯
CH2CH2CH2CH2CH3
环丁基戊烷
4. 某些情况下，如当 简单的环上连有较长
故椅式构象是更稳定的构象，环己烷构象中通常椅式构象占优势。
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2 3 1 6 5
a键
4
e键
椅式构象中：C1、C3和C5处在同一个平面内，C2、C 4和C 6处 在另外一个平面。每个碳上的C—H键都是一个垂直于平面，这
个键叫直立键，以a[axial( 轴向的）]表示；另一个键则大致与
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1
(Ⅰ )
6
2
3 5
4
1
3 2 5 4 6
(Ⅱ )
在(Ⅰ)和(Ⅱ)中，C2、C3 、C5 、C6都在一个平面内， 但在(Ⅰ)中，C1和C4在平面的同一侧，这种构象叫船 式构象；而在(Ⅱ)中，C1和C4在平面的上下两侧，这 种构象叫椅式构象。
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第四章 环烃
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在船式构象中， C1和C4上的两个氢原子相距极近，相互之间排 斥力比较大；而且 C2—C3 、C5—C6上连接的基团为全重叠式 ， 这种构象能量较高。而在椅式构象中，不存在这种排斥力， C2—C3 、C5—C6上连接的基团为邻位交叉式 ，因而能量较低，