小环烷烃的特性反应烷基取代环丙烷开环规律
环烷烃的性质
环烷烃的性质
常见环、中环和大环环烷烃较稳定，化学性质与链状烷烃相似，与强酸（如硫酸）、强碱（如氢氧化钠）、强氧化剂（如高锰酸钾）等试剂都不发生反应，在高温或光照下能发生自由基取代反应；小环环烷烃环丙烷和环丁烷不稳定，除可以发生自由基取代反应，易开环发生加成反应（additionreaction）。
1.自由基取代反应
环烷烃与烷烃相似，在光照或高温条件下，可发生自由基取代反应。
例如：
2.加成反应
（1）加氢
在催化剂Ni的作用下，环烷烃可进行催化加氢反应，加氢时环烷烃开环，碳链两端的碳原子与氢原子结合生成烷烃。
（2）加卤素、氢卤酸
★环丙烷在常温下，能与卤素或氢卤酸发生加成反应。
例如：
★环丁烷在加热条件下，也可以与卤素或氢卤酸发生加成反应
★环戊烷、环己烷及高级环烷烃不能发生加成反应。
当环丙烷的烷基衍生物与氢卤酸作用时，碳环开环多发生在连氢原子最多和连氢原子最少的两个碳原子之间。
氢卤酸中的氢原子加在连氢原子较多的碳原子上，而卤原子则加在连氢原子较少的碳原子上。
例如：
小结：环丙烷的性质很活泼，易开环发生加成反应；环丁烷的活性较环丙烷弱，可以开环发生加成反应，只是条件较环丙烷强烈；环戊烷、环己烷及高级环烷烃的化学性质则与开链烷烃相似，环比较稳定难发生开环加成反应。
另外，环烷烃同链状烷烃一样可以发生自由基取代反应。
小环烷烃的特性反应烷基取代环丙烷开环规律
CH3 CH=C
CH3
KMnO4
COOH
ห้องสมุดไป่ตู้
CH3 C=O CH3
故可用高猛酸钾溶液来区别烯烃与环丙烷衍生物。
第三节 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，这反映了环的稳 定性与环的结构有着密切的联系。
第三节 脂环烃的结构
一、 环丙烷的结构与张力学说 二、环丁烷和环戊烷的构象 三、环己烷的构象 四、脂环化合物的顺反异构
CH3
CH3
（反式）
CH3 CH3
CH3 H
H CH3
只有e,a 构象 (其中有大的基团时，则在 e键上)
CH3
CH3
H CH3
H CH3
（顺式）
a,a 构象
e,e 构象 (优势构象)
第三节 脂环烃的结构 ——三、环己烷的构象
第三节 脂环烃的结构 ——三、环己烷的构象
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。
脂环烃的异构有构造异构和顺反异构。如C5H10的 环烃的异构有：
第二节 脂环烃的性质
一 、普通环的性质 二、小环烷烃的特性反应
第二节 脂环烃的性质 ——一 、普通环的性质
普通脂环烃具有开链烃的通性，环烷烃主要 是起自由基取代反应，难被氧化。
300℃ Br2
CH3
光
Cl2
Br HBr
CH3
Cl
HCl
CH3 C-CH-CH2 Br Br
环烷烃的结构特点
环烷烃，作为烃类的一种特殊形态，具有其独特的结构和性质。
从结构角度来看，环烷烃可以视为一个或多个碳原子构成的闭合链，其中每个碳原子都与其它碳原子通过单键或双键连接。
这些碳环结构是环烷烃的主要特点之一。
在环烷烃中，最常见的碳环是五元环和六元环，因为这两个环的碳原子数是最稳定的。
此外，环烷烃的稳定性也与其取代基有关。
例如，当环上有一个或多个甲基时，其稳定性会增加。
同时，如果环上的氢原子被其他基团取代，其稳定性会降低。
除了碳环结构外，环烷烃还具有一些特殊的性质。
例如，由于其结构紧凑，环烷烃的沸点相对较低。
此外，由于其饱和性，环烷烃的化学性质相对稳定，不易发生氧化或聚合等反应。
环烷烃的合成方法通常是通过某些特定反应来完成的。
例如，通过烷基化反应可以将烷基引入到环中，或者通过某些特定反应来构建碳环结构。
这些合成方法的选择取决于所需的环烷烃的结构和性质。
总的来说，环烷烃是一种具有独特结构和性质的烃类。
其独特的碳环结构使得环烷烃在化学和物理性质上表现出与开链烃不同的特点。
同时，由于其稳定的化学性质和较低的沸点等特点，使得环烷烃在许多领域都有广泛的应用。
通过不断深入研究环烷烃的结构和性质，我们不仅可以更好地理解其物理和化学行为，也可以为合成具有特定性能的环烷烃提供更有效的方法。
第3 环烷烃
= 63°
CH3 H H H CH3 H
两个甲基的相互排 斥力使扭转角加大 实验证明丁烷的顺交叉式 构象中，扭转角并非 60°，而是63°
H CH3
154.8 pm
CH3
pm .1 61 1 116°
113°
C(CH3)3 C(CH3)3
叔丁基体积庞大，不 仅需要 键角张大，键长 也要拉长，才能使三个叔 丁基“
§3.4 环烷烃的稳定性和张力
环的稳定性 与环的大小 有关
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
环稳 定性
环大小
（Aldolf von Baeyer）
1885年拜尔
张力 多 边形:
109.5° 49.5° 60° 109.5° 19.5° 90° 108° 1.5° 109.5°
展 ，不存在键长、键角的变化
引起的张力。 但由于环碳原子上有的氢原 子指向环内，相互排斥而产生
跨环张力。 大环几乎没有张力，分 子中的键参数接近正常值。
环癸烷分子中的跨环张力
§3.4 环己烷的构象
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。 环己烷有两种极限构象——椅式和船式。
本章学习要求
1．掌握环烷烃的命名方法和基本结构。 2．熟练掌握环烷烃的顺、反异构现象。 3．熟练掌握环烷烃的化学性质。 4．掌握张力的概念、产生和对环烷烃性质的影响。
5．熟练掌握环己烷、取代环己烷的构象及稳定性。
§3.1 环烷烃的分类、结构和命名
3.1.1 分类
单环烷烃 环烷烃 多环烷烃 按分子中环 的数目 联环 稠环 桥环 螺环 按环的大小 小环（3、4元） 普通环（5～7元） 中环（8～12元） 大环（十二碳以上）
第二章 烷烃和环烷烃 自由基取代反应(修正)
正戊烷
异戊烷
新戊烷
如何用普通命名法命名？
15
• 系统命名法（Systematic Names / IUPAC names）
IUPAC: International Union of Pure and Applied Chemistry
1. 直链烷烃：
根据烷烃分子中的碳原子数称为某烷，前面不需加“正”。
若环上只有一个取代基，则与
取代基相连的环碳原子为1号碳， 取代基的位次不需标出。
1-甲基-2-乙基环戊烷
若环上有两个基团存在：
IUPAC：基团名称首字母优先的，其相连环碳原子编为1号；
中国化学会：“次序规则”中不优先的基团，其相连环碳原子
编为1号。
27
2-甲基-4-乙基-1-丙基环己烷
28
环上有复杂取代基时，可将环作为取代基命名。 1-环丁基戊烷
7-环丙基螺[4.5]癸烷
30
3. 桥环烷烃（bridge cycloalkanes） 根据桥环上的环数和所含碳原子总数称为几环某烷。 环数的确定： 将环上任意一根键剪断，每次剪断一根 键，即破坏一个环。根据所需剪断键的 最小次数确定该桥环化合物所含的环数。
31
在几环和某烷间插入方括号，用阿拉伯数字标出每一 条桥上的碳原子数（不包括桥头碳原子），数字由大 到小排列。 编号：从一个桥头碳原子开始，沿最长的桥到第二个 桥头碳原子，再从次长的桥回到第一个桥头，最后给 出最短的桥编号。并使取代基位次最小。
1,3-二环己基丙烷
29
2. 螺烷烃（spiroalkanes）
根据螺环上碳原子总数称为螺某烷。在“螺”与某烷 间插入方括号，用阿拉伯数字标出螺原子所夹碳链上 碳原子的数目（不包括螺原子），数字由小到大排列。 编号：从螺原子邻位碳开始，沿较小的环开始编号， 并使环上取代基位次最小。
6.4 脂环烃的化学性质及来源和制备
H3C CH CH2 CH2
CH2
H3C C CH
H3C CH2
CH3 + HBr
Br
H
CH3 H3C C CH CH3
Br CH3
因此，环丙烷在化学性质上既像烷烃(自由基取代反应)，又像烯烃(开环加成反应)；但
也有不同于烯烃的性质。
6.4 脂环烃的化学性质及来源和制备
二、小环烷烃的开环反应
3. 环丙烷衍生物的氧化反应
6.4 脂环烃的化学性质及来源和制备
三、脂环烃的来源和制备 1. 五元、六元的脂环烃及其衍生物可从石油中获得；六 元的脂环烃也可通过芳香族化合物的催化加氢制备：
++ 33HH22
NNii 220000ooCC,, 22..55MMaa
苯苯酚酚
OOHH ++ 33HH22
NNii 220000ooCC,, 11..55MMaa
6.4 脂环烃的化学性质及来源和制备
二、小环烷烃的开环反应
环上带有取代基时，环的断裂一般发生在带有 H 原子最多与最少的两个成环 C 原子之间； 符合马氏加成规则，HX 分子中的 H 原子加到含 H 较多的环 C 原子上，卤素原子加到含
H 较少的环 C 原子上:
H3C CH CH2 + HBr
氯氯代代环环丙丙烷烷 ((cchhlolorrooccyycclolopprrooppaannee))
++ BBrr22 330000ooCC
BBrr ++ HHBBrr
溴溴代代环环戊戊烷烷((bbrroommooccyyccllooppeennttaannee))
6.4 脂环烃的化学性质及来源和制备
53 环烷烃的化学性质
CH CH3 H3C
H3C C
+ Br2
CCl4
Br
Br
X2 HX起加成反应。 环戊烷以上的环烷烃不与 和 HI 思考题：
二、 取代反应
五个碳以上的环烷烃由于是正常的键，不易起加成反应。与开链 的烷烃相似，在高温或光照下，可发生自由基取代反应。
可用于定性鉴别
CH2 CH3
HX
R
CH
H3C
H3C C X
CH2 H
CH3 取代环丙烷与HX 加成时，从含氢最多和含氢最少的C －C键 上断裂，加成产物符合马氏规律（即 H加到含氢最多的碳上， X加到含氢最少的碳上）。
亲电加成－开环历程
因为上述反应是亲电加成开环反应。从空间效应看，H＋进攻含氢 R CH CH3 较多的碳有利。 R CH CH2
V2O5
COOH COOH
5.4 环烯烃的化学性质
环烯烃与开链烯烃相似，可以发生加成、氧化、 －H取代及双 烯合成反应等。
Br 1.加成反应 + HBr KMnO 4 + H 2SO 4 Cl 3.a－H取代 + Cl2 hv 或高温 符合马氏规律
COOH COOH
2.氧化反应
环烯烃的化学性质
+ H2 + H2 + H2
Ni
80度 Ni 200度 Pt 300度
CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH3
2. 加卤素和卤化氢
环丙烷和烯烃一样，在室温下就能与X2和HX发生加成开环反应。
+ Br2 + HX R CH C
3环烷烃(1)
所有C-H 键均为 重叠式构象，有 扭转张力
环产生张力的因素: Enb 非键性相互作用：非键合的两原子或原子团距 离小于其范氏半径之和（强烈排斥） Ee 键长变化：两成键原子间距离偏离正常键长；
Eθ 键角变化：键角偏离平衡值
Eø 扭转角变化
2. 环丁烷的构象
若为平面型分子
C4-C3
H
4
3
H HH
小环化合物的催化加氢
H2 / Pt, 50oC or Ni, 80 C
2 2
o
CH3CH2CH3
（打开一根 C-C 键）
H2 / Pt, 50oC
3 1
CH3
3
CH2CH3
or Ni, 80 C
o
CH3CHCH2CH3
1
支链多 较稳定
主要产物
H2 / Pt, 120oC or Ni, 200 C
H H
4
3
2 1
HH
HH
C1-C2
1
•角张力
2
H
H
H H
H H
•扭转张力
90o
重叠式构象
稳定构象
H H H H
4 3
88o
H
2
2
H
4
H H
1
H2C H2C
3
H
1
H
H H
角张力稍增 加, 扭转张 力明显减小
C1-C2
扭曲式构象
3. 环戊烷的构象
H 4 HH H
C4-C5
H
3 5 H 1
H
2
H H H
“信封”状分 子
C1-C2
H H 4
5
H
烷烃和环烷烃自由基取代反应
05 烷烃和环烷烃自由基取代 反应的挑战与展望
反应选择性与效率的提高
开发高效催化剂
通过研究新型催化剂，提高自由 基取代反应的选择性和效率，减 少副反应的发生。
优化反应条件
通过调整温度、压力、溶剂等反 应条件，促进目性
研究控制反应位点的策略，实现 自由基取代反应的区域选择性， 提高产物纯度。
当两个自由基碰撞时，它们可以 结合形成分子，或者与其他物质 发生反应，使链终止。
环烷烃自由基取代反应的实例
烷基取代
01
如甲基环己烷在光照条件下与氯气反应，生成氯化甲基环己烷。
氢取代
02
如四氢萘在硫酸中加热，生成萘。
异构化
03
如甲基环戊烷在加热条件下异构化为异丁烷。
04 烷烃和环烷烃自由基取代 反应的应用
有机合成中的烷烃和环烷烃自由基取代反应
烷烃和环烷烃自由基取代反应在有机 合成中具有广泛的应用，如合成醇、 醚、卤代烃等。通过自由基取代反应， 可以方便地引入特定基团，实现化合 物的结构修饰和改造。
VS
烷烃和环烷烃自由基取代反应在药物 合成中也有重要应用，如合成药物中 间体、活性物质等。通过自由基取代 反应，可以高效地合成具有特定结构 和活性的化合物，为药物研发提供有 力支持。
热引发
在高温下，烷烃分子吸收能量，使得化学键断裂， 形成自由基。
光引发
在紫外光的照射下，某些物质（如碘）吸收光能， 形成自由基，引发链式反应。
化学引发
使用引发剂（如过氧化物）分解，产生自由基， 从而启动反应。
链增长
自由基与烷烃分子碰撞
与未反应的烷烃分子碰撞，使其化学 键断裂，形成新的自由基。
自由基之间的碰撞
高分子合成中的烷烃和环烷烃自由基取代反应
第二章 烷烃和环烷烃 自由基取代反应
烃（hydrocarbon）：仅由碳和氢两种元素组成的化合物
第一节 分类、构造异构和碳原子的级
碳原子之间以单键相连，碳的其余的价键都与氢原子相连。 一、分类 1烷烃：具链状骨架的烷烃称为链烷烃简称烷烃，分子通式 CnH2n+2 烷烃 支链烷烃 2.环烷烃：是指碳原子以单键连接成环，性质与开链烃相似， 属脂环化合物,通式： CnH2n 直链烷烃
CH3 H C 3
H CH H CH3 33 H CH
H
H H H
H H H
H H H H H H
H H
H H H H H H H H
H H H H
H H H H
HH H H HH H H H H
H H
H H H CH3 CH3 3 CH
H HCH H
H
3
H
CH CH3 33 CH
H H H
全重叠式
道具有较多p成分。
环丙烷分子轨道图
第四节 构象（conformation） 由单键的自由旋转而引起的分子中各原子或基团在空间的排布 形象称为构象。 交 叉 式
H
一、乙烷的构象
重 叠 式
H
H H H H
HH
H
H H
H
锯架式
H
H
H
H H H H
纽曼（Newman） 投影式
H H
HH
H
乙烷构象能量变化图
N=3
偏转角度
24o44’
4
9o44’
5
44’
6
-5o16’
7
-9o33’
这种由于键角偏离正常键角而引起的张力叫角张力
环烷烃开环规则
环烷烃开环规则
环烷烃开环是一种常见的化学反应，具有一定的规则。
其规则如下：
1. 环烷烃开环反应需要引入一个外部试剂，通常是一种酸或碱催化剂。
2. 开环反应开始后，环烷烃分子中的一个碳-碳键被断裂，形成两个新的碳端点。
3. 在酸催化的情况下，新的碳端点会带有正电荷负载，而在碱催化的情况下则会带有负电荷。
4. 与此同时，试剂会捕获其中一个碳端点上的负电荷或正电荷，导致形成一个碳-离子中间体。
5. 碳-离子中间体随后会发生重排和亲核反应，以形成一个或多个新的有机分子。
6. 有机分子的数量和结构根据具体的反应物和试剂不同而不同，因此环烷烃开环反应具有很高的多样性。
总体来说，环烷烃开环反应是一种复杂的有机化学反应，不仅可以应用于合成各种化合物，同时也可以帮助化学家更好地理解分子之间的相互作用和反应机理。
环烷烃的开环反应规则
环烷烃的开环反应规则
环烷烃，嘿，这可真是个有趣的家伙！它的开环反应规则，就像是一场奇妙的化学冒险。
环烷烃就像是一个紧闭的圆圈，有着自己独特的结构和性质。
那它的开环反应呢，就像是打开这个圆圈的一把钥匙。
当遇到合适的条件，比如催化剂啦，合适的温度啦，环烷烃就会开始它的奇妙变化。
这就好像是一个沉睡的宝藏被唤醒！
你想想看，一个原本稳定的环，突然之间就发生了变化，断开了，然后和其他物质结合，产生新的化合物。
这是多么神奇的事情啊！
比如说小环烷烃，它们就比较容易发生开环反应，就像个活泼的孩子，总是迫不及待地想要尝试新事物。
而大环烷烃呢，相对就会稳定一些，就像是个沉稳的大人，不轻易做出改变。
这和我们的生活不是很像吗？有些人喜欢尝试新的东西，不断地突破自己；而有些人则更倾向于保持现状，稳稳当当的。
环烷烃的开环反应还会受到反应条件的影响。
不同的催化剂、温度、压力等等，都会让反应朝着不同的方向发展。
这多像我们人生的选择啊，不同的选择会带来不同的结果。
有时候，一个小小的改变，就可能引发一连串的反应，就如同蝴蝶效应一样。
环烷烃的开环反应不也是这样吗？一个小小的条件改变，可能就会让整个反应变得完全不同。
而且，环烷烃的开环反应并不是随机的，它有着自己内在的规律和逻辑。
这就如同我们做事也要遵循一定的规则和方法，不能乱来呀。
总之，环烷烃的开环反应规则是如此的丰富多彩，充满了惊喜和未知。
它让我们看到了化学世界的奇妙之处，也让我们对这个世界有了更多的思考和感悟。
我们应该好好去探索和研究它，不是吗？。
环烷烃的开环加成规则
环烷烃的开环加成规则
以下是 9 条关于环烷烃的开环加成规则：
1. 嘿，你知道吗，小环烷烃更容易发生开环加成反应呢！就像骑自行车，小轮子更容易改变方向。
比如环丙烷。
2. 环烷烃的开环加成反应是不是很神奇？就好比一把钥匙打开一扇神秘的门。
像环丁烷在合适条件下就能发生呀。
3. 哇塞，环烷烃开环加成还得看环的大小呀！这就像不同尺码的鞋子，合适的才是最好的。
想想环戊烷。
4. 哎呀呀，环烷烃开环加成反应和反应条件关系很大哟！就像天气决定你穿什么衣服一样重要。
瞧瞧环庚烷的反应。
5. 环烷烃开环加成得有催化剂帮忙呢，这就像有个好帮手能让事情更顺利。
环辛烷有时就需要呢。
6. 嘿，环烷烃开环加成可不是随便发生的，得有合适的试剂才行呢！这和找对合作伙伴是一个道理呀。
环壬烷遇到对的试剂就能反应啦。
7. 你想想，环烷烃开环加成规则是不是很有意思？就像玩游戏得遵守规则才能玩得好。
环癸烷不就是这样嘛。
8. 哇哦，环烷烃开环加成反应里有好多学问呢！简直像一个宝藏等着我们去挖掘。
像一些大环烷烃也有它独特的开环加成情况呢。
9. 环烷烃的开环加成规则就是这么有趣又重要呀！
我觉得深入了解这些规则对于理解有机化学真是太关键啦！。
环烷烃发生取代反应
环烷烃发生取代反应
环烷烃是一种环状碳氢化合物，它们可以通过取代反应进行功能化。
这些取代反应包括以下几种：
1.卤代烷基化反应：在存在卤代试剂（如氯化氢、溴化氢或碘化氢）
的条件下，环烷化合物可以被卤化烷基取代。
这种反应是亲电取代反应，
其中卤代试剂作为亲电试剂。
2.烷基化反应：在存在烷基金属试剂（如锂丁基、锂乙基等）的条件下，环烷化合物可以被烷基取代。
这种反应是亲核取代反应，其中烷基金
属试剂作为亲核试剂。
3.烯烃化反应：在存在烯烃试剂（如乙烯、丙烯等）和催化剂（如铂、钯等）的条件下，环烷化合物可以发生烯烃化反应，生成烷基烯烃。
4.烷基转移反应：在存在烷基试剂（如叔丁基锂等）和催化剂（如铁、铜等）的条件下，环烷化合物可以发生烷基转移反应，生成具有不同碳数
的环烷化合物。
这些取代反应可以使环烷烃的化学性质得到改变，从而提高其在化学
合成中的应用价值。
第二章1 烷烃和环烷烃 自由基取代反应
15％
70％
15％
（3）直链烷烃的构象
❖碳链处在同一水平面上，呈锯齿形。
二、环烷烃的结构
1、环烷烃的分子结构和环的稳定性
（1）张力学说
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，这反 映了环的稳定性与环的结构有着密切的联系。
为了解释小环的不稳定性，1885年拜耳提出张力学说。假 定成环的碳原子都在同一平面上，排成多边形，键角为：
CH3CH2CH CH3
仲丁基(s-Bu)
CH3CHCH2 CH3
异丁基 (i-Bu)
CH3 CH3C
CH3 叔丁基(t-Bu)
❖ 烷烃分子去掉两个氢原子后，剩下的基团叫亚基。
CH2
CHCH3
亚甲基
亚乙基
CH2CH2
CH2CH2CH2
1,2-亚乙基
1,3-亚丙基
❖ 如果从不同碳原子上去掉两个氢原子，应表明去掉氢 原子的位置。
CH3
CH3CH3
CH3CCH2CH2CH2CH2C CHCH3
CH3
CH3
2,2,7,7,8 -五甲基壬烷
× 2,3,3,8,8
2、环烷烃的命名
❖在同数目碳原子的开链烃名称前加“环”字。
❖碳原子编号时，应使取代基的位次尽可能最小。只 有一个取代基，其编号“1”可省略。有两个或两个以 上不同的取代基时，则用“次序规则”决定基团的排 列先后，把较低基团排在后面。
2-3烷烃和环烷烃的结构； 2-4烷烃和环烷烃的物理性质； 2-5烷烃和环烷烃的化学性质； 2-6烷烃的卤代反应历程 2-7重要的烷烃和环烷烃
§2-1 烷烃的同系列和同分异构现象
一 烷烃的同系列
教学目标掌握小环烷烃的化学性质
教学目标：掌握小环烷烃的化学性质
教学重点：加成反应及其规律
教学安排：E
8 -> E9 -> F2
除小环烷烃有易加成反应的特殊性质外，环烷烃的性质与链烷烃的化学性质相似。
一．加氢反应
在催化剂存在下，环丙烷、环丁烷与氢进行加成反应，分别得到丙烷和丁烷：
环戊烷的加氢反应就比较难进行了。
从加氢反应的条件可以看到，随着环的增大，开环反应较困难。
二．加卤素反应
环丙烷及取代环丙烷中环很容易与卤素反应，生成二卤代烷烃：
常利用这一反应来鉴定三元环的存在，因为溴的四氯化碳是红棕色，发生加成反应后，红棕色褪去。
三．加卤化氢反应
环丙烷环很容易与卤化氢进行加成开环反应；
四．加成反应的区域选择性和立体选择性
对取代环丙烷，加成反应发生在环的哪个C-C 键上？这是个区域选择性问题。
象卤化氢这种极性试剂，H加到哪个碳上，这又有加成方面的选择，称为立体选择性。
一般说来，加成反应主要发生在含氢最多和含氢最少的两个碳原子的C-C 键上，象卤化氢这种极性试剂，带部分正电荷的H 原子加到含氢较多的碳原子上。
与烯烃的不对称加成规律一致（见F2节）。
环丙烷环容易进行加成反应，可能与C-C键的σ电子云突出在三角形的外边有关。
环烷烃的开环加成规则
环烷烃的开环加成规则
开环加成聚合环状单体在引发剂或催化剂的作用下，经过开环和聚合转变成为线性聚合物的一类聚合反应。
聚合过程中，只发生环的破裂，由分子内连接变成分了间连接。
并无新键生成二环烷烃、环醚、环酩、环酞胺、环缩醛、环硅氧烷、环硫化物等都可进行)干环聚合。
环烷烃
环烷烃，含有脂环结构的饱和烃。
有单环脂环和稠环脂环。
含有1个脂环且环上无取代烷基的环烷烃，分子通式为CnH2n（n≧3）。
环戊烷、环己烷及它们的烷基取代衍生物是石油产品中常见的环烷烃。
稠环环烷烃存在于高沸点石油馏分中。
环烷烃有很高的发热量，凝固点低，抗爆性介于正构烃和异构烃之间。
化学性质和烷烃相似。
其中以五碳脂环和六碳脂环的性质较稳定。
小环烷烃开环反应
小环烷烃开环反应
小环烷烃开环反应是指小环烷烃分子发生开环反应，形成较大环状结构的反应过程。
小环烷烃（如环丙烷、环戊烷等）由于环的张力较大，具有较高的反应活性，容易进行开环反应。
常见的小环烷烃开环反应有：
1. 热解反应：在高温条件下，小环烷烃发生热解反应，生成较大的碳链化合物。
2. 氧化反应：小环烷烃与氧气反应生成相应的醇、醛等氧化产物。
3. 水解反应：小环烷烃在酸性或碱性条件下与水发生水解反应，生成醇或酮。
4. 双键开环反应：小环烷烃分子内部发生双键开环反应，产生较大环状化合物。
小环烷烃开环反应常用于有机合成和石油化工领域，可以通过改变反应条件和催化剂的选择，控制开环反应的产物，有利于合成特定的化合物或者改善反应过程的产率和选择性。
小环加成——精选推荐
2.2.3环烷烃的化学性质 Chemical Properties of Cycloalkanes大环烷烃的化学性质与烷烃相似，在一般情况下，不与强酸、强碱、强氧化剂等发生反应。
小环烷烃分子不稳定，容易发生开环进行加成反应。
但随着环的增大，其反应性能逐渐减弱。
(1) 取代反应（substitution reaction ）。
在光或热的引发下，发生自由基取代反应。
例如：Br 2Br HBr++Cl 2Cl HCl ++(2) 氧化反应(oxidation reaction)。
常温下，环烷烃与一般氧化剂（如高锰酸钾溶液、臭氧等）不起作用，即使是环丙烷也是如此。
若在加热下用强氧化剂或在催化剂作用下用空气氧化，环烷烃也可以发生氧化反应。
例如：O2OOH++环已醇 环已酮O2CH 2CH 2COOH CH 2CH 2COOH+已二酸己二酸是合成尼龙的原料。
(3) 加成反应(addition reaction)。
环烷烃发生加成反应时环破裂，故也称为开环加成反应。
环丙烷、环丁烷容易开环发生加成反应，而环戊烷以上的环烷烃开环比较困难。
a. 加氢。
环烷烃在催化剂作用下与氢作用，可以开环与两个氢原子结合生成烷烃。
CH 3CH 2CH 3H HH CH 3CH 2CH 2CH 3CH 3CH 2CH 2CH 2CH 3NiNiNi+2+22+120~180℃℃从反应条件可以看出，小环较易开环发生加成反应，而环戊烷则较稳定，需要强烈的条件才能开环加成。
高级环烷烃加氢则更为困难。
b. 加卤素。
环丙烷在常温下与溴发生加成反应，生成1，3-二溴丙烷。
+Br2BrCH 2CH 2CH 2BrCCl 4在加热条件下，环丁烷与溴发生加成反应，生成1，4-二溴丁烷；五员环或更大的环烷烃则发生取代反应。
c. 加卤化氢。
环丙烷和连有烷基的环丙烷可以与卤化氢加成，反应遵循马氏规则（Markovnikov ’s rule ），即环破裂后氢原子加到含氢最多的碳原子上，卤素原子加到含氢最少的碳原子上。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1．加成反应
H2
Ni 80℃
H2
Ni 200℃
Pd H2 >300℃
CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH3
第二节 脂环烃的性质 ——二、小环烷烃的特性反应
Br2/CCl4
CH3 CH3 CH3
Br2/CCl4
Br2/CCl4
CH2-CH2-CH2
Brห้องสมุดไป่ตู้
Br
CH3 CH3
CH3 CH3
CH3 C CH CH3 OH
烷基取代环丙烷开环规律： 环断裂发生在与氢连接最多及最少的两个成环碳上。 环烷烃反应活性： C3 环 > C4 环> C5～C7 环
第二节 脂环烃的性质 ——二、小环烷烃的特性反应
第二节 脂环烃的性质 ——二、小环烷烃的特性反应
2．氧化反应
环丙烷对氧化剂稳定，不被高猛酸钾、臭氧等氧 化剂氧化。例如：
2．环戊烷的构象
0.05nm
这种构象的张力 很小，总张力能 25KJ/mol，扭转张力在 2.5KJ/mol 以 下 ， 因此 ， 环戊烷的化环戊烷的构 象学性质稳定。
第三节 脂环烃的结构 ——三、环己烷的构象 1．两种极限构象——椅式和船
第三节 脂环烃的结构 ——三、环己烷的构象
第三节 脂环烃的结构 ——三、环己烷的构象
第五章 脂环烃 §5-1 脂环烃的分类和命名
§5-2 脂环烃的性质 §5-3 脂环烃的结构 §5-4 脂环烃的制备
第一节 脂环烃的分类和命名
一、分类 二、命名 三、异构现象
第一节 脂环烃的分类和命名——一、分类
第一节 脂环烃的分类和命名——二、命名
第一节 脂环烃的分类和命名——二、命名 当环状化合物上有支链时，支链不大，以环
2．平伏键（e键）与直立键（a键）
对称轴
H
H
H
H
H H
H
H H
H H
H
环己烷的直立键和平伏键
直立键 平伏键
第三节 脂环烃的结构 ——三、环己烷的构象
在室温时，环己烷的椅式构象可通过C-C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键，而 原来的e键变成了a键。
第三节 脂环烃的结构 ——三、环己烷的构象 3．一元取代环己烷的构象
第三节 脂环烃的结构 ——三、环己烷的构象
4、二元取代环己烷的构象
第三节 脂环烃的结构 ——二、环丁烷和环戊烷的构象
1．环丁烷的构象
H
H
H
H
H
H
H
这种非平面型结构 可以减少C-H的重叠，使 扭转张力减小。环丁烷 分 子 中 C-C-C 键 角 为 111.5°，角张力也比环 丙烷的小，所以环丁烷 比环丙烷要稳定些。总 张力能环丁烷的构象为 108KJ/mol。
第三节 脂环烃的结构 ——二、环丁烷和环戊烷的构象
第三节 脂环烃的结构 ——一、 环丙烷的结构与张力学说
第三节 脂环烃的结构 ——一、 环丙烷的结构与张力学说
另外环丙烷分子中还存在着另一种张力—— 扭转张力：由于环中三个碳位于同一平面，相邻 的C-H键互相处于重叠式构象，有旋转成交叉式 的趋向，这样的张力称为扭转张力。环丙烷的总 张力能为114KJ/mol。
第三节 脂环烃的结构 ——一、 环丙烷的结构与张力学说
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。
第三节 脂环烃的结构 ——一、 环丙烷的结构与张力学说 正常键角= 109°28＇ 键角与正常键角偏转程度 =(109°28＇－ 键角)
CH3 C-CH-CH2 Br Br
CH2-CH2-CH2-CH2
Br
Br
溴褪色 可用于 鉴别环 烷烃
Br2/CCl4
不起加成，而是取代反应
第二节 脂环烃的性质 ——二、小环烷烃的特性反应
HBr H2SO4
CH3 CH3
CH3 C CH CH3 Br
CH3
CH3 CH3 C CH CH3
H2O
OSO3H
脂环烃的异构有构造异构和顺反异构。如C5H10的 环烃的异构有：
第二节 脂环烃的性质
一 、普通环的性质 二、小环烷烃的特性反应
第二节 脂环烃的性质 ——一 、普通环的性质
普通脂环烃具有开链烃的通性，环烷烃主要 是起自由基取代反应，难被氧化。
300℃ Br2
CH3
光
Cl2
Br HBr
CH3
Cl
HCl
CH3 CH=C
CH3
KMnO4
COOH
CH3 C=O CH3
故可用高猛酸钾溶液来区别烯烃与环丙烷衍生物。
第三节 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，这反映了环的稳 定性与环的结构有着密切的联系。
第三节 脂环烃的结构
一、 环丙烷的结构与张力学说 二、环丁烷和环戊烷的构象 三、环己烷的构象 四、脂环化合物的顺反异构
／2
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。
第三节 脂环烃的结构 ——一、 环丙烷的结构与张力学说
张力理论局限性： 不适用于大环：大环碳不会共平面； 只适用于 C3～C4环。 目前已知，只有三元环的碳原子在同一平面上，其 它环都不是。六元及更大的环，由于非平面结构，无张 力而稳定，且已合成出来。故Baeyer张力学说现已不用， 但由于此学说是说明成环分子中碳碳夹角的张力，因此 这种角张力也称Baeyer（角）张力。
第二节 脂环烃的性质 ——一 、普通环的性质
Br
Br2/CCl4
环烯烃具有烯烃的通
Br 性
CH3 O3
H2O/Zn
O CH3-C-CH2CH2CH2CHO
CH3
500℃ 1mol Cl2
CH3
Cl
Cl
CH3
主
次
CH3 HCl
CH3
Cl （主）1，4-加成
CH3 Cl
1，2-加成
第二节 脂环烃的性质 ——二、小环烷烃的特性反应
作为母体化合物命名；支链较大，环作为取代基 而命名。
3－甲基－4－环丁基庚烷
第一节 脂环烃的分类和命名——二、命名 有大、小环，以大环为母体化合物命名。
1,2－二甲基－4－环丙基环戊烷
第一节 脂环烃的分类和命名——二、命名 反－1,4－二甲基环已烷
顺－1,4－二甲基环已烷
第一节 脂环烃的分类和命名——三、异构现象