第四章环烃
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第四章 环 烃
精品课件
本章提要 4.1 脂环烃：①分类命名和异构（B）
②环烷的结构（B） ③环己烷及其衍生物的构象（A） ④脂环烃的性质（B） 4.2 芳香烃；①芳香烃的分类（B） ②苯的结构（B） ③芳烃的异构现象及命名 （B） ④单环芳烃的化学性质（A） ⑤亲电取代反应的历程（A） ⑥苯环的亲电取代定位效应（B）
3
2
1
Cl
7
4
6 Cl
5
7,7-二氯二环[4.1.0]庚烷
④ 写法：
位次 （
取代基位置
半 字
线
用
）
阿
拉
伯
数
字
，
数
字
间
用
逗
号
隔
开
几环[a . b . c]某烷
取代基名称
相 同 的 取 代 基 合 并 起 来 ， 用 一 、 二
除 桥 头 碳 外 每 个 桥
由 大 桥 到 小 桥 。
中
的
碳
原
子
数
。
、
三
Pt
300℃ C3C H2C H H 2C2C H3H
由上面反应条件可以看出，小环发生加成反应活性大。
② 加 X2
+ Br2 室温 BrC2H C2H C H 2Br
+ Br2 室温
不发生加成反应
+ Br2
Br Br
③ 加 HX
+ HI
+ HI
IC2 H C2 H C3 H
CH3CHC2H CH3 I
概述：
单环环烷烃通式：CnH2n , 与烯烃互为异构体。
在环烷烃分子中碳原子以单键互相连接成闭合的碳环， 剩余的价完全与氢原子相连。
环烷烃的性质与烷烃相似。
1.环烃的分类
脂环烃 环烃
芳烃
环烷烃
环烯烃 环炔烃
单环烷烃 桥环烷烃 螺环烷烃 集合环烷烃
单环芳烃 多环芳烃 非苯芳烃
多苯代脂烃 联苯 稠环芳烃
例：C5H10的环烷烃异构
CH 3 CH 3 HH
H
CH 3
CH 3 H
3. 命名 1) 单环环烷烃
① 确定母体：环某烷（由环中总碳数确定）。 CH3
Hale Waihona Puke Baidu
甲基环己烷
1-甲基-2-乙基环戊烷
② 编号：若环上有取代基，编号尽可能小。若有不同取 代基，要用较小的数字，表示较小取代基的位置。
1-甲基-4-异丙基环己烷
精品课件
第一节 环烷烃
主要内容
一. 环烷烃的分类、命名和异构 二. 环烷烃的物理性质和化学反应 三. 环烷烃的稳定性 四. 环烷烃的构象 五. 环烷烃的合成
一. 环烷烃的分类、命名和异构 (Classification, Nomenclature, Isomerism of Cycloalkanes)
为什么三元环不稳定易发生加成？ 为什么五元环、六元环较稳定不易发生开环加成，而易发生取代？
1. 拜尔（Baeyer ）张力学说要点
① 形成环的碳原子都在同一平面上，并排成正多边形。 ② 正常C-C键之间夹角为109.28°，环中C-C键之间夹角为了 保持109.28°，环中的键角要扩张或压缩，从而产生张力。
（主）
不对称环丙烷加 HX 的规律：
① 开环位置：在含氢最多与含氢最少的两个碳之间。 ② 氢加在含氢较多的碳原子上。
3) 氧化反应
环丙烷与烯烃既类似又有区别，它有抗氧化能力， 不使KMnO4水溶液褪色。
可用此区别
环丙烷 不饱和烃
O2
O
O
+
O
三. 环烷烃的稳定性 (Stability of Cycloalkanes)
单环体系
小环： 3～4个碳原子。 普通环：5～7个碳原子。 中环： 8～11个碳原子。 大环： 12个以上碳原子。
多环体系
螺环：两个环公用一个碳原子， 公用的碳叫螺碳。
桥环：两个环公用两个或两个以上碳原子。
螺碳
桥头碳
2. 异构
构造异构: 构造式相同，分子中原子在空间的 排列方式不同。
顺反异构： 由于环的存在，使C-C键不能旋转而 引起的。
1. 物理性质（自学） 2. 化学反应
1). 取代反应 + Br2 hν
Br +HBr
机理：自由基机理 取代反应一般在五、六元环上易发生。
2) 加成反 应 小环易发生加成反应。
① 加 H2
+ H2 + H2
Ni 40℃
C3 H C2 H CH3
Ni 100℃
C3H C2H C H 2C3H
+ H2
② 编号：先编小环后编大环。从小环中和螺碳相 邻的碳开始编号，使取代基位次最小。
7
6
1
5 43 2
螺[2 . 4]庚烷
8
1
7
4
2
65 3
1,6-二甲基螺[3 . 4]辛烷
③ 写法：
螺[a . b]某
a
位次 （ 取代基名称 烷
取代基位置
半 字
线
数用
）
字阿
间拉
用伯
逗数
号字
隔，
开
用相
一同
、的
二取
、代
三基
表 示
合 并 起
来
，
除 螺为 碳小 外环 每中 个的 环， 中 的为 碳大 原环 子中 数的
。。
b
螺数 + 带数字的方括号 + 母体烃的名称
桥环烃：
① 确定母体：几环某烷（由桥环中总碳数确定）。
② 环数的确定：把桥环烃变为链烃，打开几次，就 是几元环。
③ 编号：先编大桥后编小桥，从桥头碳开始编，使 取代基位次最小。
表 示
8
C1H32
3
CH2 C CH2 CHCH2CH3
9CH(CH3)
4
CH2
C7H2 C6H
5CH2
1,9-二甲基-3-乙基二环[4.2.1]壬烷
7
1
6
2
54
3
2,7,7-三甲基二环[2.2.1]庚烷
二. 环烷烃的物理性质和化学反应
(Physical Properties,Chemical Reactions of Cycloalkanes)
③ 书写同烷烃。
④ 顺反异构体： 顺式（cis）：相同基团在平面的同侧。 反式（trans）：相同基团在平面的两侧。
CH3 CH3
CH3
HH 顺-1,2-二甲基环丙烷
CH3
反-1,3-二甲基环戊烷
C H 3C H 2
C H (C H 3)2
反-1-乙基-3-异丙基环戊烷
2) 多环烃
螺环烃:
① 确定母体：螺某烷（由螺环中总碳数确定）。
⑦定位规律与电子效应（B）
精品课件
4. 3 稠环芳烃： ①结构特点（B） ②萘（B） ③蒽和菲（B）
本章重点 一、环己烷的椅式及船式构象， a键及e键及其稳定性。 二、苯的结构及苯环上的取代反应 三、苯环上亲电取代反应历程
本章难点 一、环己烷及取代环己烷的稳定构象的规律 二、苯环上亲电取代反应历程及定位规律
③ 键角变形程度越大，张力越大。
④ 张力使环的稳定性降低，张力越大，环的反应性越大。
例：
环 内 键 之 间 夹 角
偏转角度
60o
1 2（ 1 0 9 o 2 8 /－ 6 0 o ） = 2 4 o 4 4 /
90o
1（ 1 0 9 o 2 8 /－ 9 0 o ） = 9 o 4 4 /
精品课件
本章提要 4.1 脂环烃：①分类命名和异构（B）
②环烷的结构（B） ③环己烷及其衍生物的构象（A） ④脂环烃的性质（B） 4.2 芳香烃；①芳香烃的分类（B） ②苯的结构（B） ③芳烃的异构现象及命名 （B） ④单环芳烃的化学性质（A） ⑤亲电取代反应的历程（A） ⑥苯环的亲电取代定位效应（B）
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1
Cl
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4
6 Cl
5
7,7-二氯二环[4.1.0]庚烷
④ 写法：
位次 （
取代基位置
半 字
线
用
）
阿
拉
伯
数
字
，
数
字
间
用
逗
号
隔
开
几环[a . b . c]某烷
取代基名称
相 同 的 取 代 基 合 并 起 来 ， 用 一 、 二
除 桥 头 碳 外 每 个 桥
由 大 桥 到 小 桥 。
中
的
碳
原
子
数
。
、
三
Pt
300℃ C3C H2C H H 2C2C H3H
由上面反应条件可以看出，小环发生加成反应活性大。
② 加 X2
+ Br2 室温 BrC2H C2H C H 2Br
+ Br2 室温
不发生加成反应
+ Br2
Br Br
③ 加 HX
+ HI
+ HI
IC2 H C2 H C3 H
CH3CHC2H CH3 I
概述：
单环环烷烃通式：CnH2n , 与烯烃互为异构体。
在环烷烃分子中碳原子以单键互相连接成闭合的碳环， 剩余的价完全与氢原子相连。
环烷烃的性质与烷烃相似。
1.环烃的分类
脂环烃 环烃
芳烃
环烷烃
环烯烃 环炔烃
单环烷烃 桥环烷烃 螺环烷烃 集合环烷烃
单环芳烃 多环芳烃 非苯芳烃
多苯代脂烃 联苯 稠环芳烃
例：C5H10的环烷烃异构
CH 3 CH 3 HH
H
CH 3
CH 3 H
3. 命名 1) 单环环烷烃
① 确定母体：环某烷（由环中总碳数确定）。 CH3
Hale Waihona Puke Baidu
甲基环己烷
1-甲基-2-乙基环戊烷
② 编号：若环上有取代基，编号尽可能小。若有不同取 代基，要用较小的数字，表示较小取代基的位置。
1-甲基-4-异丙基环己烷
精品课件
第一节 环烷烃
主要内容
一. 环烷烃的分类、命名和异构 二. 环烷烃的物理性质和化学反应 三. 环烷烃的稳定性 四. 环烷烃的构象 五. 环烷烃的合成
一. 环烷烃的分类、命名和异构 (Classification, Nomenclature, Isomerism of Cycloalkanes)
为什么三元环不稳定易发生加成？ 为什么五元环、六元环较稳定不易发生开环加成，而易发生取代？
1. 拜尔（Baeyer ）张力学说要点
① 形成环的碳原子都在同一平面上，并排成正多边形。 ② 正常C-C键之间夹角为109.28°，环中C-C键之间夹角为了 保持109.28°，环中的键角要扩张或压缩，从而产生张力。
（主）
不对称环丙烷加 HX 的规律：
① 开环位置：在含氢最多与含氢最少的两个碳之间。 ② 氢加在含氢较多的碳原子上。
3) 氧化反应
环丙烷与烯烃既类似又有区别，它有抗氧化能力， 不使KMnO4水溶液褪色。
可用此区别
环丙烷 不饱和烃
O2
O
O
+
O
三. 环烷烃的稳定性 (Stability of Cycloalkanes)
单环体系
小环： 3～4个碳原子。 普通环：5～7个碳原子。 中环： 8～11个碳原子。 大环： 12个以上碳原子。
多环体系
螺环：两个环公用一个碳原子， 公用的碳叫螺碳。
桥环：两个环公用两个或两个以上碳原子。
螺碳
桥头碳
2. 异构
构造异构: 构造式相同，分子中原子在空间的 排列方式不同。
顺反异构： 由于环的存在，使C-C键不能旋转而 引起的。
1. 物理性质（自学） 2. 化学反应
1). 取代反应 + Br2 hν
Br +HBr
机理：自由基机理 取代反应一般在五、六元环上易发生。
2) 加成反 应 小环易发生加成反应。
① 加 H2
+ H2 + H2
Ni 40℃
C3 H C2 H CH3
Ni 100℃
C3H C2H C H 2C3H
+ H2
② 编号：先编小环后编大环。从小环中和螺碳相 邻的碳开始编号，使取代基位次最小。
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螺[2 . 4]庚烷
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1,6-二甲基螺[3 . 4]辛烷
③ 写法：
螺[a . b]某
a
位次 （ 取代基名称 烷
取代基位置
半 字
线
数用
）
字阿
间拉
用伯
逗数
号字
隔，
开
用相
一同
、的
二取
、代
三基
表 示
合 并 起
来
，
除 螺为 碳小 外环 每中 个的 环， 中 的为 碳大 原环 子中 数的
。。
b
螺数 + 带数字的方括号 + 母体烃的名称
桥环烃：
① 确定母体：几环某烷（由桥环中总碳数确定）。
② 环数的确定：把桥环烃变为链烃，打开几次，就 是几元环。
③ 编号：先编大桥后编小桥，从桥头碳开始编，使 取代基位次最小。
表 示
8
C1H32
3
CH2 C CH2 CHCH2CH3
9CH(CH3)
4
CH2
C7H2 C6H
5CH2
1,9-二甲基-3-乙基二环[4.2.1]壬烷
7
1
6
2
54
3
2,7,7-三甲基二环[2.2.1]庚烷
二. 环烷烃的物理性质和化学反应
(Physical Properties,Chemical Reactions of Cycloalkanes)
③ 书写同烷烃。
④ 顺反异构体： 顺式（cis）：相同基团在平面的同侧。 反式（trans）：相同基团在平面的两侧。
CH3 CH3
CH3
HH 顺-1,2-二甲基环丙烷
CH3
反-1,3-二甲基环戊烷
C H 3C H 2
C H (C H 3)2
反-1-乙基-3-异丙基环戊烷
2) 多环烃
螺环烃:
① 确定母体：螺某烷（由螺环中总碳数确定）。
⑦定位规律与电子效应（B）
精品课件
4. 3 稠环芳烃： ①结构特点（B） ②萘（B） ③蒽和菲（B）
本章重点 一、环己烷的椅式及船式构象， a键及e键及其稳定性。 二、苯的结构及苯环上的取代反应 三、苯环上亲电取代反应历程
本章难点 一、环己烷及取代环己烷的稳定构象的规律 二、苯环上亲电取代反应历程及定位规律
③ 键角变形程度越大，张力越大。
④ 张力使环的稳定性降低，张力越大，环的反应性越大。
例：
环 内 键 之 间 夹 角
偏转角度
60o
1 2（ 1 0 9 o 2 8 /－ 6 0 o ） = 2 4 o 4 4 /
90o
1（ 1 0 9 o 2 8 /－ 9 0 o ） = 9 o 4 4 /