第二章 第二节环烷烃

CH3 Cl
H3C
二环[4.4.0]癸烷 1,8-二甲基-2-氯二环[3.2.1]辛烷
2.7 环烷烃的结构与构象
C-C-C键角:104° H-C-H:键角:115° C-H键长:0.1089nm
角张力：由于键角偏离正常键角而引起的张力
环丁烷
信封式
半椅式
环戊烷的非平面的构象
环己烷的椅式构象
• 碳原子的空间构象接近于正四面体.
大的编号 当环上有取代基及不饱和键时，不饱和键以最小的号
数表示
某些情况下，简单的环上连有较长的碳链时，也可将环 当取代基，如
同分异构体
顺反异构
当环上有两个碳原子各连有不同的原子和基团， 相同基团位于环平面同侧的为顺式，在环两边 的为反式。
CH3 CH3
CH3 CH3
或
H
H
H
H
顺－1，4－二甲基环己烷
•a键与e键互相转换
甲基环己烷
5%
95%
• 处于直立键的甲基与氢产生 van der
Waals
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• 张力
tert-丁基环己烷
C(CH3)3
C(CH3)3
< 0.01%
> 99.99%
• 叔丁基的体积较甲基大,因此产生的van der Waals 张力更大
• 多元取代的环己烷，最稳定的构象是e键 取代基最多的构象。
H2 H2C C
H2 C
CC C H2 H2 H2
H3C
螺[2.4]庚烷
5-甲基螺[2.4]庚烷
桥环：
1. 按桥环母体的碳原子数目成为二环某烷；
2. 在二环后用方括号注明桥上的碳原子数目，
大数在前，用原点隔开；
3. 编号时从桥头碳原子开始，沿最长的桥到
另一碳原子，在沿次长桥回到桥头碳原子，
最短的桥最后编号。
CH3 H
CH3 H
或
H
CH3 H
CH3
反－1，4－二甲基环己烷
螺环化合物的命名
组成环的碳原子总数称为某烷，加上词头“螺”； 编号从小环开始通过共用碳原子，然后到大环； 两个环的碳原子数(不包括螺原子），按由小到大的次序写
在“螺”和“某烷”之间的方括号里，数字用圆点分开。 取代基编号最小。
HBr
BrCH2CH2CH3
H
H3C
+ C CH2
H2O
C
HBr
H2
H3C
CHCH2CH3 Br
规则：含取代基最多和含取代基最少的碳之间的
键断裂，氢H加在含氢较多的碳上。
1.环丙烃及其衍生物在常温下可以使溴水褪色；
2.环丁烃及其衍生物在加热后可以使溴水褪色； 3.环戊烃，环己烃及其衍生物不能使溴水褪色。
环己烷的船式构象
180 pm
• 碳原子的键角近四面体，但船头的氢原子存在较大的 van der Waals (范德华)力.
• 一般情况下，以椅型存在
环己烷的12个键可划分 为两组
直立键(axial)-a键
平伏键( equatorial)-e键
构象的转换
•椅式构象的转换 •快速的过程 (活化能 = 45 kJ/mol)
环烃
II 环烷烃
2.6 环烷烃的命名
环烷烃的分类
单环烷烃
环烷烃
桥环烷烃 螺环烷烃
脂环烃 环烯烃 集合环烷烃
环炔烃
单环芳烃
芳烃 多环芳烃 非苯芳烃
多苯代脂烃 联苯 稠环芳烃
性质与脂肪烃相似的环烃，叫做脂环烃
环烷烃命名的规则
以碳环为母体，侧链为取代基 母体的名称同直链烷烃，不同在于前加一“环” 取代基的位置用阿拉伯数字表示 编号以取代基的位置最小为原则 连有不同取代基时，根据次序规则，较优基团给以较
顺1，2-二甲基环己烷构象（ae型）
CH3 CH3
CH3 H3C
反1，2-二甲基环己烷构象（aa型，ee型，ee型为主）
CH3 CH3 CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CHC3H3
1,2-二取代环己烷的平面表示法
CH3 CH3
结论
环己烷及其衍生物常温下主要以椅式构象存在； 一取代环己烷衍生物，取代基占据e键的构象
+ Ni
H2 80℃ CH3CH2CH3
Ni
+ H2 200℃ CH3CH2CH2CH3
+ H2
Pt 300℃
CH3CH2CH2CH2CH3
四元环比三元环稳定，五元以上的环烷难于开环
二、加卤素或卤化氢,常温限于三元环反应,加 成符合不对称加成规则
+ CCl4
Br2
BrCH2CH2CH2Br
+ H2O
以上性质用于鉴别反应。
三、取代反应
五、六元环烷或高级环烷的性质与烷烃相似，它们与溴不发生加 成，而是在光照下进行取代反应
Br
+ Br2 日光
+ HBr
四、环烯烃或环炔烃中的不饱和键具有一般不饱 和键的通性
金刚烷
比a键稳定； 多取代环己烷衍生物，取代基占据e键越多，
构象越稳定； 环上取代基不同时，大的取代基占据e键的构
象稳定
2.8 环烷烃的物理性质
脂环烃的物理性质:环烷烃的分子结构比链烷烃 排列紧密，所以，熔点、沸点、相对密度比相 应的烷烃高
大环、中环化合物的化学性质与相应的链烷烃 类似
2.9 环烷烃的化学性质 一、催化氢化