环烷烃

H/H2O
H3CCH2CH2CH2OH
室温条件下不反应
Cl2/FeCl3
和
HBr
+
H/H2O
稳定性：
~
〉
〉
不对称环丙烷：断哪根键？
Br2
HBr
+ HBr
+ Br2
Br
+ Br2
Br
六、环烷烃的稳定性
~
〉
〉
？
120°
1、拜尔张力学说
60° 90° 108°
2、实验数据
每个CH2的燃烧 热(KJ/mol) 小 环 普 通 环 C3 C4 C5 C7 环丙烷 环丁烷 环戊烷 环己烷 环庚烷 697.1 686.1 664.0 658.6 662.4 中 环 C8 每个CH2的燃热 (KJ/mol) 环辛烷 663.8
CH3
3
CH3 CH3 H
1
H3 C
1
3
CH3
a, e1, 3-trans
能量相等
e, a-

cis-1, 4-二甲基环己烷
CH3 H3C
H3C H
4
1
CH3 H H3C
4
1
4
CH3
1
a, e1, 4-cis 能量相等
e, a-

trans-1, 4-二甲基环己烷
H CH3 H
1 4 4
H H3C
H
2.27Å
H
2.27Å
H
有几组H~H之间距 离均小于H的Van der Waal’s半径之 和（2.40Å ）
环己烷的优势构象：椅式构象
室温 0.1%
不可分离
99.9%
环己烷的其它构象式
椅式
半椅式 (half chair form)
扭船式 (twist boat form)
……
船式 椅式
2、椅式构象中的两种键： 直立键(竖键)（a键 axial） 平伏键(横键)（e键 equatorial）

C11
环壬烷 环癸烷 环十四烷 环十五烷
664.6 663.6 658.6 659.0
大 环
C12
2、现代结构理论：环烷烃的构象
环丙烷结构
H 3 H H 2 H H 1 H C1-C2 2 H H HH 3 1 H H
平面结构
所有C-H 键均为 重叠式构象，有 扭转张力
104o H C H
CH3（CH2）CH3 2 CH3（CH2）CH3 3 CH3（CH2）CH3 4
（2）加卤素、卤化氢等
Cl2/FeCl3 ClCH2CH2CH2Cl
室温
HBr
+
H3CCH2CH2Br
H/H2O
H3CCH2CH2OH
Cl2/FeCl3
ClCH2CH2CH2CH2Cl
HBr
+
H3CCH2CH2CH2Br
（最长桥至次长桥至最短桥）
8 1 2
7
5
3
6
4
双环[3.3.0]辛烷 bicyclo[3.3.0]octane bicyclo[3.2.1]octane
H 3C
6-methylbicyclo[3.2.1]octane
CH3
H 3C
2、螺环 共用一个碳原子的双环为螺环
螺[2.4]-庚烷
spiro[2.4]-heptane
H
H
H
2.49Å
H
2.49Å
H~H之间距离均大于 H的Van der Waal’s 半径之和（2.40Å ）

船式构象
H
2 5
重叠式 （有扭转张力）
H 1 H
6
H 4 C3-C2 H
3
H H
H H
4 3 2
1 5
6
HH
H C5-C6
H H
H H
1.84Å
H H
H H
旗杆键
H H H H H
H H H H
H
1
H
H H
C1-C2
扭曲式构象
角张力稍增加, 扭转张 力明显减小
环己烷的构象（重点） 1、典型构象—船式与椅式
船 式
椅 式

椅式构象
H H H
1
3 H 2 H 5 6 H 4
H H H 3 H
5 4 2
H
1 6
H H
H C4-C3
H
H H
H
H
2.50Å
H
交叉式
H
C6-C1
H H
H H H H H
H
2
6 7
H
3
7
H H
H
C7-C6 C9-C10
H
全为交叉式构象
作业：书后习题： P79 1、2、6、8、9、14
角张力 （anglestrain）：
H H
C
C H
H
环的角度与 sp3轨道夹角差 别引起的张力
环丁烷结构
若为平面型分子
C4-C3
H
4
3
H HH
H H
4
3
2 1
HH
HH
C1-C2
1
2
H
H
H H
H H
•角张力 •扭转张力
重叠式构象
稳定构象
H H H H
4 3
蝶式
H
2
2
H
4
H H
1
H2C H2C
3
取代基在平伏键时较稳定，为稳定 构象。
CH3
95%
不可拆分
5%
CH3
二取代环己烷的构象分析

cis-1, 2-二甲基环己烷
CH3
2
CH3
2 1
H CH3 H
1
CH3 CH3
1
2
CH3
1, 2-cis
e, a-
能量相等
a, e-

trans-1, 2-二甲基环己烷
H H H
1
2 CH3 1
CH3
编号：从与螺原子相邻的碳开始编 号，由小环到大环。
CH3
Cl
CH3
2,6-二甲基-螺[4.5]癸烷
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3

环烷烃的其它命名方法 :（了解）
按形象命名
立方烷 金刚烷
按衍生物命名
O
十氢萘
萘
莰烷
2-莰酮（樟脑）
三、 环烷烃的顺反异构
CH3 CH3
H3 C CH3
CH3
H H
CH3
H
H3C
CH3
CH3
H CH3
CH3
H3Cห้องสมุดไป่ตู้
CH3
CH3
CH3
H3C
四、物理性质
五、化学性质 1、环烷烃：普通环具有烷烃的性质。
+ Cl2 hν Cl
KMnO4 H
+
2、小环类似于烯烃，可发生加成反应
（1）催化加氢
H2 Ni 80℃ H2 Ni 120℃ H2 Ni 300℃ CH3CH2CH3
直立键（a键）
平伏键（e键）
翻环
H
3
H
5
H
2 6
H
1
翻转
H H
H
4
H
3 5
H H
6 2
H
H
4
H
H
H H
H
H
H H 1 H
H H
H
翻转后,原来的a键转变 为e键,而e键转变为a键
3、取代环己烷的优势构象
一取代环己烷平伏键与直立键构象 间的位能差（范德华斥力 strain ） 基团 位能差 基团 位能差 .1 .0 7 1 CH3 F .1 .5 Cl 2 C2H5 7 .1 .8 2 Br （CH3）CH 8 2 .2 HO 4 （CH3）C 21 3 CN 0.8 C6H5 13 .3 .9 6 H2N COOH 5
优势构象
2 CH3 1
结论：
（1）环己烷多元取代物的最稳定的构 象是e-取代最多的构象。
（2）环上有不同取代基时，大的取代
基在e-键的构象最稳定。
顺或反十氢萘的构象
H H
H
H
trans 较稳定
cis
H

反式十氢萘的构象
H
H
6 5 8 9 1 2 10 4 3
H H H H
C2-C3
H
8 10 1 9 5 4
4
1
CH3 H
H3C H H
1
CH3
CH3
1, 4-trans
a, a有1. 3-竖键作用
e, e优势构象

不同基团二取代环己烷
大基团总是 占据 e键
C(CH3)3 2 1 H H CH3
1, 2-cis
H3C H H C
1, 3-竖键作用较大
CH3 CH3 H H3C 1 C(CH3)3 2 H
第二节 环烷烃
一、分类
(单)环烷烃（小、普、中、大）
通式：CnH2n
多(双)环烷烃（桥环、螺环）
二、命名 1、单环
cyclo-
CH3
CH3 CH3
H3C
C2H5
CH3CHCH2CH2CH3
C2H5
CH3
2、双环（桥环、螺环）
（1）桥环 （共用两个以上碳原子的多脂环烃）
桥头碳
编号：从桥头碳开始编号，由大环到小环。
2 2 CH3 1
H H CH3 H
CH3
CH3
1, 2-trans
a, a有1. 3-竖键作用
e, e优势构象

cis-1, 3-二甲基环己烷
H CH3 CH3
3
CH3
3 1
H
1
H3C
1 3
CH3
CH3 H
a, a有较大的1. 3-竖键作用
e, e优势构象
1, 3-cis

H CH3
3 1
trans-1, 3-二甲基环己烷