环己烷的构象
环己烷的四种典型构象
环己烷的四种典型构象
环己烷是一种环烷烃，分子式为C6H12，由六个碳原子和十二个氢原子组成。
环己烷具有一个六元环的结构，有许多构象。
其中，四种典型的构象为：
1.船形构象：又称弯曲构象，分子呈现出一个V形的结构，两个碳原子之间的距离较近。
船形构象是环己烷的最不稳定的构象，因为分子内部的张力很大。
2.椅形构象：分子呈现出一个六边形的结构，相邻的两个碳原子之间呈现出一个六角星的形状，分子结构较为稳定。
3.锥形构象：分子呈现出一个尖锥形结构，相邻的两个碳原子之间的距离较远。
锥形构象是一种高能量状态的构象，只在极短的时间内存在。
4.扭曲椅形构象：又称为扭曲构象，分子呈现出一个六边形的结构，其中两个对称的碳原子上的氢原子以对称轴为对称对调位置。
这种构象是中等稳定的，可以保持一段时间。
以上四种典型的构象在环己烷分子中不停地交替出现，其中椅形构象是最稳定的构象，可以用来描述环己烷的大部分化学反应。
环已烷及其衍生物的构象
A
4
65
10
3
2
4
8
1B
9 A
10
6
7
5
A环和B环有两个取代基产生一个邻交叉,C1-C9对A环产生二个 1,3-二直立键,C5-C10对B环产生二个1,3-二直立键,其中有两个重 合,所以实际上有三个1,3-二直立键。
反十氢萘： H ≡
H
反式中A、B环都有两个取代基产生一个邻交叉。 顺式比反式能量高11.4KJ/mol。
扭船式构象：所有扭转角都是30°,三个全重叠,三个邻
已烷的六个碳原子都保持正常键角109°28′的椅
二个1,3-二直立键
二个1,3-二直立键
邻碳原子的碳碳键和碳氢键都处于邻位交叉式。
顺1,2-二甲基环已烷：
萘
十氢萘
二环[4.
合,所以实际上有三个1,3-二直立键。
Mohr提出非平面无张力环学说，提出环
CH3
H3C
四个1,3-二直立键 二个甲基对位交叉
C H 3 C H 3
两个甲基为邻交叉 二个1,3-二直立键
CH3 CH3
0 一个邻交叉
81
7
9
2
6 5 10 4 3
萘
81
7
9
2
6 5 10 4 3
十氢萘
9 10 1 2 3
8
6
4
75
二环[4.4.0]癸烷(学名)
顺十氢萘：
H
≡
H
1
7
8 9B 3
邻碳原子的碳碳键和碳氢键都处于邻位交叉式。
C2、3、5、6在同一个平面
四个1,3-二直立键
0
在室温下环已烷的一种椅式构象通过σ键旋转迅速转
有机3-环烷烃(2)-(1)_图文
cis-1, 4-二叔丁基环己烷的构象
有较大的1, 3-竖键作用
扭船型构象
多取代环己烷： （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）环上有不同取代基是，大的取代基在e-键的构
象最稳定。
课堂练习：
1、画出1,1-二甲基环己烷的椅式构象，指出直立位甲基和平 伏位甲基。
1. 【解析】
椅式构像：① 所有两个相邻的碳原子的碳氢键都处于 交叉式位置；
② 所有环上氢原子间距离都相距较远，无 非键张力。
船式构像：① C2-C3及C5-C6间的碳氢键处于重叠式位 置；
② 船头和船尾上的两个碳氢键向内伸展，相 距较近，比较拥挤，存在非键张力。
环己烷碳架是折叠的
椅式构象
C2, C3, C5, C6 共平面
a, e-
能量相等
e, a-
cis-1, 4-二甲基环己烷
1, 4-cis
a, e-
e, a-
能量相等
trans-1, 4-二甲基环己烷
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
1, 2-cis
大基团总是 占据 e键
1, 3-竖键作用较大
优势构象
扭曲式构象
各种环己烷构象的势能图
2. 单取代环己烷的构象分析
甲基环己烷的构象
1，3-竖键作用
CH3与C3为对位交叉 优势构象，室温时占95%
CH3与C3为邻位交叉
取代环己烷的构象1
叔丁基环己烷的构象
优势构象 室温：100％
1. 3-竖键作用非常大
3. 二取代环己烷的构象分析
cis-1, 2-二甲基环己烷
环己烷的构象.
取代环己烷的构象
取代基的电子效应
总结词
详细描述
给电子取代基可以降低环己烷的能垒，使 其更稳定。
给电子取代基如羟基、氨基等具有较高的 电负性，能够诱导环己烷环产生极化，降 低其能垒，使其构象更稳定。
总结词
详细描述
吸电子取代基则会增加环己烷的能垒，使 其不稳定。
吸电子取代基如卤素、硝基等具有较低的 电负性，能够使环己烷环产生去极化，增 加其能垒，使其构象不稳定。
总结词
取代基的电子效应是指取代基的电子性质对环己烷构象的 影响。
详细描述
取代基的电子效应可以通过诱导和共轭两种方式影响环己 烷的构象。诱导效应取决于取代基的电负性，而共轭效应 则与取代基能否与其他不饱和体系形成共轭有关。
总结词
取代基的空间效应是指取代基的空间大小和形状对环己烷 构象的影响。
详细描述
空间效应主要表现在取代基的大小和形状是否与环己烷环 匹配，以及取代基之间的相互位置关系。如果取代基太大 或形状不匹配，可能会引起环己烷构象的变化。
总结词
扭船型构象是一种不稳定的构象，其中取代基难以稳定地占据扭船型位置，导致 分子结构不稳定。
详细描述
在扭船型构象中，环己烷的六个碳原子大致呈扭曲的船的形状排列，其中两个碳 原子位于扭曲船的底部，形成扭船型位置。由于这种构象中取代基难以稳定地占 据扭船型位置，因此扭船型构象是一种不稳定的构象。
02
非极性取代基的位置也会影响其构象稳定性。例如，当非极 性取代基处于直立键位置时，它们与环己烷的碳原子之间的 相互作用更弱，导致更低的构象稳定性。
体积较大的取代基
体积较大的取代基可以与环己烷的碳原子形成更强烈的空间排斥相互作用，这通常会导致较低的构象稳定性。这种相互作用 可以通过计算取代基和环己烷之间的空间排斥力来预测。
环烷烃(环丙烷、环丁烷、环戊烷、环己烷)的构象
环烷烃的构象链状化合物的构象是由基团绕C—Cσ键旋转产生的；而环状化合物的构象至少涉及到两个C—Cσ键和其键角的转动和变化，有时还涉及到键长和键角的变化，比较复杂，常称环的翻转。
一、环丙烷的构象环丙烷是三个碳的环，只能是平面构象，即它的构型。
尽管只有一种构象，但这个环极不稳定，主要因为：１、所有C-H键都是重叠构象，扭转张力大。
２、C原子是不等性杂化或弯曲键，有“角张力”存在。
二、环丁烷的构象环丁烷有两种极限构象：动画演示：平面式构象：象环丙烷一样，不稳定，存在扭转张力和“角张力”。
蝶式构象：能缓解扭转张力和角张力，呈蝶式构象。
通过平面式构象，由一种蝶式翻转成为另一种蝶式构象，处于动态平衡。
蝶式是优势构象。
也有扭转能力和角张力存在。
三、环戊烷的构象环戊烷的构象主要是信封式和半椅式构象。
两者处于平衡。
因为平面构象能量较大，一般认为环戊烷采取这种构象可能性很少。
E相对=19kJ/mol 信封式半椅式四、环己烷的构象环己烷的构象经过近百年的努力才建立起来。
Baeyer 1885年提出张力学说，认为环状化合物是平面构型Sachse 1889年质疑张力学说只适合小环，提出环已烷有船式、椅式两种构象。
Hassel 1930年利用偶极矩测定法和电子衍射法研究环已烷构象，∠CCC=109.5°，气相、液相中环已烷几乎全是椅式构象。
Barton 1950年发展了构象理论，以甾族化合物为对象提出构象分析，把构象分析明确地引入有机化学中。
Hassel 和Barton获1969年Nobel化学奖１、椅式和船式构象环已烷保持碳原子的109．5°键角，提出了椅式和船式构象.1）椅式构象：C1、C2、C4、C5在一个平面上，C6和C3分别在平面的下面和平面的上面，很象椅脚和椅背，故称“椅式”。
2）船式构象：C1、C2、C4、C5在一个平面上，C3和C6在平面上面。
形状象只船，C3和C6相当船头和船尾，故称“船式”。
6.2.3 环己烷的构象翻转
H AH BH AH B123456123456234613456半椅式构象中，1,2,3,4四个C 原子在同一个平面上，另两个C 原子（5,6）分别位于该平面的上方和下方。
半椅式构象是用分子力学计算过渡态的几何形象时提出的，是环己烷分子势能最高、最不稳定的构象；与椅式构象之间的势能差约为46kJ/mol 。
2)半椅式构象（Half-chair conformation ）H A H B H A H B 123456123563) 扭船式构象（Twist-boat or skew-boat conformation ）AB123561245H AH B扭船式构象中，所有的二面角都是30℃，所有的对边都是交叉的。
由椅式构象转变为扭船式构象，需要经历一个半椅式构象。
H H HHH143256123456扭船式构象比椅式构象不稳定，能量差为23.5kJ/mol 。
A H 123456124A B4)船式构象（Boat conformation ）1,3,4,6四个C 原子共平面；另两个C 原子（2,5）在这一平面的同一侧；123456123564123456H HHH HH H H H HH H1456321,6和3,4分别为全重叠；1,2、2,3、4,5、5,6分别为邻位交叉。
因此，船式构象不如椅式构象稳定，两者之间的势能差约为29kJ/mol 。
船式构象中，2、5上两个H 原子（称为“旗杆氢”原子）相距较近（183pm ），存在非键空间张力；无键角张力。
1,6和3,4为全重叠式，存在键扭转张力。
H HHH HH HHHH 1234566.2.3 环己烷的构象翻转扭船式构象中，两个“旗杆”H 原子间的距离相对较远，非键空间张力小，因此比船式构象稳定，两者之间的势能差为5.4kJ/mol 。
H H H H HHH1432566.2.3 环己烷的构象翻转H AH BH AB123456123561245A B6312356235641234561245A B63123456AB12356H AH B6.2.3 环己烷的构象翻转船式椅式椅式扭船式半椅式半椅式扭船式势能23.5kJ/mol 46 kJ/mol6.2.3 环己烷的构象翻转6.2.3 环己烷的构象翻转总结：环己烷的椅式构象可以通过C–C键的旋转变成另一个椅式构象，a键和e键随之转换；此过程称为“构象翻转”（Conformational inversion），相应的两个椅式构象互称为“构象转换体”。
环烷烃（环丙烷、环丁烷、环戊烷、环己烷）的构象道
环烷烃的构象链状化合物的构象是由基团绕C—Cσ 键旋转产生的；而环状化合物的构象至少涉及到两个C—C σ 键和其键角的转动和变化，有时还涉及到键长和键角的变化，比较复杂，常称环的翻转。
一、环丙烷的构象环丙烷是三个碳的环，只能是平面构象，即它的构型。
尽管只有一种构象，但这个环极不稳定，主要因为：１、所有C-H 键都是重叠构象，扭转张力大。
２、C 原子是不等性杂化或弯曲键，有“角张力”存在。
二、环丁烷的构象环丁烷有两种极限构象：动画演示：平面式构象：象环丙烷一样，不稳定，存在扭转张力和“角张力”。
蝶式构象：能缓解扭转张力和角张力，呈蝶式构象。
通过平面式构象，由一种蝶式翻转成为另一种蝶式构象，处于动态平衡。
蝶式是优势构象。
也有扭转能力和角张力存在。
三、环戊烷的构象环戊烷的构象主要是信封式和半椅式构象。
两者处于平衡。
因为平面构象能量较大，一般认为环戊烷采取这种构象可能性很少。
信封式 E 相对19kJ/mol 半椅式四、环己烷的构象环己烷的构象经过近百年的努力才建立起来。
Baeyer 1885 年提出张力学说，认为环状化合物是平面构型Sachse 1889 年质疑张力学说只适合小环，提出环已烷有船式、椅式两种构象。
Hassel 1930 年利用偶极矩测定法和电子衍射法研究环已烷构象，∠CCC109.5°，气相、液相中环已烷几乎全是椅式构象。
Barton 1950 年发展了构象理论，以甾族化合物为对象提出构象分析，把构象分析明确地引入有机化学中。
Hassel 和Barton 获1969 年Nobel 化学奖１、椅式和船式构象环已烷保持碳原子的109．5°键角，提出了椅式和船式构象.1）椅式构象：C1、C2、C4、C5 在一个平面上，C6 和C3 分别在平面的下面和平面的上面，很象椅脚和椅背，故称“椅式”。
2）船式构象：C1、C2、C4、C5 在一个平面上，C3 和C6 在平面上面。
形状象只船，C3 和C6 相当船头和船尾，故称“船式”。
环己烷构象
环己烷构象本文由南通润丰石油化工整理椅型环己烷分子。
红色为直键氢原子，蓝色为平键氢原子。
历史背景很早就有人提出环己烷可能不是平面型结构。
1890年，德国人赫尔曼·萨克森（Hermann Sachse）提出通过折纸来构建环己烷“对称”和“非对称”结构（即现椅型和船型结构）的方法，从他的文章可以感受出，他已经知晓这些构象有两种不同的氢原子（即现直键氢和平键氢）以及两种椅型结构可能会相互转化，甚至还意识到两种椅型结构的分布可能受环上某些取代基的影响。
不过他的文章没有获得化学家的足够重视，一方面是文章的数学成分太多，难以理解，另一方面则是他的文章没有发表到主要的期刊上。
1893年仅31岁的萨克森去世，他的研究也就此结束。
直到1918年恩斯特·摩尔（Ernst Mohr）用新问世的X射线晶体学技术测定金刚石结构时，才发现所得结构中的基础结构单元正是萨克森预测过的椅型结构，才使环己烷构象研究重新进入焦点之中。
椅型构象sp3杂化的碳原子是四价的，键间角度为109.5°，所以环己烷不是平面的键角120°的正六边形结构，而是采取多种三维的构象。
椅型构象描述的是普通状态环己烷最稳定的构象，25度时99.99%的环己烷分子都是这种构象。
德里克·巴顿和奥德·哈塞尔因对环己烷和其他分子构象的研究而获得诺贝尔化学奖。
能量最低的椅型构象中，12个氢原子中有6个处于竖直方向（红色）——这些碳-氢键互相平行，呈轴向排列，分列环上下，称为直键。
另6个氢处于近似水平方向（蓝色）——这些碳-氢键大致平伏，分别稍向下和向上翘起，称为平键。
对于同一碳原子来说，若与它相连的直键氢是向上的，则平键氢稍向下，反之亦然。
观察可知，对于连有向上直键、稍向下平键的碳原子，与其相邻的两个碳原子必然连有向下直键和稍向上平键。
而且环中相对碳原子所连平键和直键的方向也必然是分别相反的（如H1和H4）。
环己烷的构象
环己烷的构象
环己烷是一种六元环有机化合物，化学式为C6H12，它由六个碳原子和十二个氢原子构成，其中每个碳原子都与两个相邻的碳原子和两
个氢原子共形成四个共价键。
环己烷的最稳定的构象为椅形结构，在该结构中，六个碳原子组
成一个六角形，并且在这个六角形的上方和下方各有三个碳原子，这
些碳原子呈现出交错排列的形式。
椅形结构的环己烷分子如同一个椅子，因此称之为“椅状构象”，这种构象下的环己烷稳定性最高，且
相对地容易被取代反应，因此被广泛应用于有机合成中。
另一种环己烷构象是船形结构，其中碳原子按照类似船底的形状
排列。
这种构象相对于椅形结构来说不太稳定，因为其中两个碳原子
太近，容易引起反式构型相互作用的影响。
此外，环己烷还可能形成
扭曲构象，在这种构象下，环己烷分子呈现出扭曲的形状。
环己烷的构象对于它的性质和应用具有重要影响。
例如，在某些
有机化学反应中，需要采用椅形构象才能有效进行反应。
此外，环己
烷还可以作为溶剂、润滑剂、燃料等应用于许多领域。
总之，环己烷所具有的不同构象对它的性质和应用有着重要影响，了解环己烷的构象，有助于研究其在有机合成和其他领域中的应用。
环己烷构象环己烷非常稳定
C
环丙烷
C
105.5 。
C
109.5 丙
。 烷
C
香蕉键
C
C
由此可见：
(1) 环丙烷中键的重叠程度小，稳定性减小 。 (2) 电子云分布在两核连线的外侧，增加了试
剂进攻的可能性，故具有不饱和烯烃的性质。
环丙烷的构象
环丁烷的构象
蝶式
环戊烷的构象
信封式
2．环己烷构象
环己烷非常稳定，与溴只发生自由基取代 （与烷烃相似）而不开环 环己烷单元CH2燃烧热与开链烷烃相同， 这与环己烷的构象有关 两种典型的构象：船式构象和椅式构象
8
664
659
单元CH2的燃烧热↑，环的稳定性↓。
◆由小环→大环单元CH2燃烧热逐渐降低， 到环己烷趋于稳定
环的稳定性： 小 环(环丙烷) 依次 普通环(环己烷)
◆为什么小环化合物不稳定？ Baeyer理论 —— 张力学说（1885年提出）：
。 109.5 。 60 。 24 44'
随着环的扩大，张力ຫໍສະໝຸດ +O2 cat
3．加成反应：小环（C3，C4）特性 （1）催化加氢
Ni 。 80 C + H2 Ni 。 120 C Pt 。 300 C
开 环 加 CH3CH2CH3 氢 的 难 CH3CH2CH2CH3 度 逐 渐 增 CH3CH2CH2CH2CH 3 大
用Ni催化难以反应
2. 加X2
+ Br2 CCl4 室 温 BrCH2CH2CH2Br 可与烷烃区别开来
Drill (练习)： 用化学方法鉴别以下五种化合物：
CH3C≡CH A B CH3CH=CH2 D E C
褪色 CH3CH=CH2 Br2/CCl4 CH3C≡CH
环己烷构象翻转 -回复
环己烷构象翻转-回复"环己烷构象翻转"环己烷是一种有机化合物，化学式为C6H12。
它是由六个碳原子和十二个氢原子组成的六元环烷烃，具有多种不同的构象。
当其中一个碳原子周围有两个碳原子时，环己烷就发生了构象翻转。
本文将一步一步回答环己烷构象翻转的过程。
首先，让我们了解一下环己烷的基本结构。
环己烷分子由六个碳原子组成，形成了一个环状结构。
每个碳原子周围都有两个氢原子，总共有十二个氢原子。
环己烷的构象可以用希尔伯特投影式表示，其中每个碳原子以垂直和水平的方式表示。
环己烷的构象翻转是指环状结构中的一个碳原子在平面内旋转180度。
这个过程可以通过两个不同的中间构象进行。
让我们一步一步地了解这个过程。
首先，我们考虑环己烷的正常构象，其中所有的碳原子都处于平面上，氢原子位于平面之上或之下。
这个构象被称为"椅形"构象，因为它看起来像是一个椅子。
接下来，我们需要将其中一个碳原子周围的化学键旋转180度。
这个碳原子通常被称为“轴向碳原子”，因为它的化学键是沿着烷环的轴线延伸的。
在构象翻转过程中，轴向碳原子的化学键需要转到与轴线相反的位置。
为了达到这个目标，我们需要将环己烷分子进行一些旋转和重新排列。
首先，我们将椅形构象的一个氢原子移到轴线的下方。
这个过程导致环烷烃分子发生旋转，直到另一个相邻的碳原子变成新的轴向碳原子。
现在，新的轴向碳原子周围的化学键需要以180度旋转，使其化学键朝向椅形构象中原先的轴向碳原子。
最后，我们将之前下方的氢原子移到轴线上方，使其成为新构象的轴向碳原子的氢原子。
同时，之前的轴向碳原子也成了新构象中周围的碳原子之一。
通过这个过程，环己烷的构象成功发生翻转。
最初处于下方的轴向碳原子现在位于上方，而最初位于上方的轴向碳原子现在位于下方。
这个过程可以转变为另外一种称为"反椅形"构象的构象。
值得注意的是，环己烷的构象翻转只发生在碳原子周围具有特定的取向的情况下，即只有当其中一个碳原子周围正好有两个碳原子时才会发生。
环己烷构象
环己烷构象
环己烷构象：
环己烷构象（cyclohexane conformation），可分椅式（chair）、船式（boat）、扭船式以及半椅式。
若环己烷分子中碳原子在同一平面上时，其C—
C键角为120度，存在较大的角张力。
实际上分子自动折曲而形成非平面的构象，在一系列构象的动态平衡中，椅式构象 (ch air con form ation)和船式构象 (boat con form ation)是两种典型的构象。
在常温下，由于分子的热运动可使船式和椅式两种构象互相转变，因此不能拆分环己烷的船式或府式中的某一种构象异构体。
[1]
其他构象同分异构物的例子还有分子的摺叠（folding）现象，会使某些形状较稳定，并具有某些功能。
此外还有对映异构（atropisomer）等。
环己烷构象翻转 -回复
环己烷构象翻转-回复环己烷是一种有机化合物，化学式为C6H12，具有六个碳原子的环状结构。
它的构象翻转是指环的两个形式之间的转变。
在环己烷的构象翻转过程中，分子的结构发生了变化，原子的位置也发生了改变。
本文将一步一步地回答关于环己烷构象翻转的问题。
第一步：什么是构象？构象是指分子在空间中的不同排列方式，而其分子式不发生改变。
一个分子可以有多种不同的构象，这取决于原子之间的相对位置。
第二步：环己烷的构象有哪些？环己烷拥有两种主要的构象：椅式构象和船式构象。
椅式构象是最稳定的构象。
在椅式构象中，环中的碳原子呈现出两个凹陷和两个突起。
船式构象相对不稳定，其中环中的两个碳原子形成一个微小的船形结构。
第三步：环己烷构象翻转的机理是什么？环己烷的构象翻转是通过碳氢键的旋转实现的。
在椅式构象中，每个碳原子都与两个碳原子和两个氢原子连接。
构象翻转是通过旋转碳氢键来改变碳原子的相对位置的。
第四步：环己烷的构象翻转是如何发生的？环己烷的构象翻转可以通过两种方式进行：轴向构象翻转和孔洞构象翻转。
轴向构象翻转是指环中两个相邻的碳原子交换它们的位置，这会导致环中两个氢原子的位置也发生变化。
孔洞构象翻转是指环中两个相对的碳原子交换它们的位置，这不会改变环中氢原子的位置。
第五步：环己烷构象翻转的影响是什么？环己烷的构象翻转对于其物理性质和化学性质都有一定的影响。
不同构象的环己烷在空间上有不同的几何结构，这会导致它们的熔点、沸点和密度等物理性质的差异。
此外，在化学反应中，不同构象的环己烷也会表现出不同的反应性质。
第六步：如何确定环己烷的主要构象？环己烷的主要构象是指在一定条件下最稳定的构象。
椅式构象是环己烷的主要构象，因为它相对于船式构象来说更稳定。
椅式构象中，碳原子周围的键角最接近理想值，使分子处于较低的能量状态。
第七步：环己烷构象翻转的应用领域有哪些？环己烷构象翻转在有机化学、药物研究和材料科学等领域具有重要的应用价值。
通过研究环己烷构象翻转的机理和影响因素，可以更好地理解和预测有机化合物的行为和性质。
环烷烃的构象和拜尔张力学说
环烷烃的构象和拜尔张力学说环烷烃的构象1．环己烷的构象早在1890年，沙赫斯（Sachse，H．）通过研究以为，依照正四面体的模型，六个碳原子的环能够不在同一平面上，同时还维持着正四面体的正常角度，但由于表达得不清楚，图又画得不行，因此没有引发那时化学家们的注意。
莫尔（Mohr，E.，1918）从头研究了那个问题，正式提出了非平面无张力环的学说，并画出模型。
他以为碳原子能够维持正常的键角，环己烷的六个碳原子不在同一平面上，能够形成两种折叠着的环系，如图2-19所示。
图2-19（i）的两个叫作椅型，它是一个超级对称的分子，借助于模型能够看得很清楚。
第一，在那个模型中的碳原子是处在一上一下的位置。
第二，那个模型是僵硬的，只要一个键角改变，其它键角也同时改变。
第三，还能够看到，环中相邻两个碳原子的构象都是邻交叉型的，如用纽曼式表示，成为以下的形式：最后，还能够看出，椅型的环己烷的氢原子能够分为两组：一组是六个C——H键与分子的对称轴大致是垂直的，都伸出环外，这叫作平键（或称平伏键）或e键（e是equatorial的字首，赤道的意思），三个e键略往上伸，三个e键略向下伸；另六个氢的键都是与轴平行的，这叫作直键（或称直立键）或a键（a是axial的字首，轴的意思），三个伸在环的下面，三个伸在环的上面。
图2-19（i）中带点的白球都在环的上面，不带点的白球都在环的下面。
这种关系在斯陶特模型图2-20中能够表示得更清楚一些：在图2-20中，a键的氢原子都用带黑点的球表示，e键的氢原子用白球表示。
由于成环的碳链是封锁的，因此沿着碳碳键不管如何旋转，在环上面的不可能转到环的下面来，老是维持着原先各个氢原子的空间关系。
这种构象，既无角张力，也无扭转张力，代表一个最稳固的形式，是优势构象。
另一种维持正常键角的环己烷模型如图2-19（ii）的两个，叫作船型，可用纽曼式表示如下：第一可看到，2、3和5、6两对碳原子的构象是重叠型的，这种构象虽无角张力，但有扭转张力，相当于能量高的构象。
二驴环己烷最稳定的优势构像
二驴环己烷最稳定的优势构像
环己烷优势构象是椅式构象1和4位为平伏键。
因为椅式构象较船式构象分子能量低，较为稳定。
平伏键较竖直键能量低，因此较为稳定。
主要是由于空间构象上各个原子距离比另一构象距离较远，各个原子之间的排斥力不同所造成的。
当然对于一些2位有较大基团存在的情况下，1位不一定会保持在平伏键，一般是基团较大的优先占有能量较低构象。
环乙烷的优势构象为交叉式，环己烷优势构象为椅式。
这种由于单键旋转而产生的分子中的原子或基团在空间的不同排列形式叫做
构象，每一个个构象就叫做一个构象异构体，由于C-C单键自由旋转，乙烷可以有无数种构象，乙烷的优势构象是交叉式。
这个时候2个C原子上的H距离最远相互间的排斥力最小，因而分子内能最低也最稳定。
环已烷环己烷构象，可分椅式、船式、扭船式以及半椅式。
若环己烷分子中碳原子在同一平面上时，其C—C键角为120度，存在较大的角张力。
实际上分子自动折曲而形成非平面的构象，在一系列构象的动态平衡中，椅式构象和船式构象是两种典型的构象。
环己烷构象变化 -回复
环己烷构象变化-回复环己烷是一种六个碳原子构成的环烷烃化合物，化学式为C6H12。
它是常见的有机溶剂，广泛应用于化学反应和实验室中。
环己烷具有非常特殊的结构，它可以发生构象变化，即分子内部的碳原子可以在不打破碳碳键的情况下重新排列。
在这篇文章中，我们将详细介绍环己烷的构象变化以及相关的化学原理。
首先，我们来了解一下环己烷的基本结构。
它由一个六个碳原子组成的环状结构构成，每个碳原子都通过单键连接。
每个碳原子上还有两个氢原子。
这种结构可以用下图表示：HH - C - HH - C - HH - C - HH - C - HH这种构象被称为“椅形构象”，因为它的形状类似于一把椅子。
在椅形构象中，有三个碳原子在环的上部分，另外三个碳原子在环的下部分。
这种构象是环己烷最稳定的构象，因为它减少了碳原子之间的静电排斥力。
然而，由于碳原子之间的旋转自由度，环己烷分子可以在不打破碳碳键的情况下发生构象变化。
这种构象变化会导致原子之间的相对位置发生变化，从而改变分子的性质和反应活性。
环己烷的构象变化可以通过以下几个步骤来描述：1. 旋转单键：在椅形构象中，碳原子之间的单键可以自由旋转。
这种旋转可以使一个碳原子从环的上部分转到下部分，或者从下部分转到上部分。
这种旋转带来了新的构象，被称为“扭曲椅形构象”。
2. 荣登舞台：在扭曲椅形构象中，两个相邻的碳原子移动到中间位置，形成一个平面。
这种构象常被描述为“舞台构象”，因为它类似于一个人站在一个舞台上。
3. 转位构象：在舞台构象中，一个碳原子可以通过两种方式移动到另一个碳原子原来的位置。
这种构象被称为“转位构象”。
环己烷的构象变化在化学反应中起着重要的作用。
不同构象下的环己烷分子具有不同的空间结构和分子间相互作用。
这种变化可以影响分子的稳定性、反应速率以及其他化学性质。
因此，研究环己烷的构象变化对于理解其化学行为至关重要。
总结起来，环己烷是一种具有特殊结构和构象变化能力的有机化合物。
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一、 环丙烷的结构与张力学说
1．环丙烷的结构 理论上： 1° 饱和烃，C为sp3杂化,键角为109.5° 2° 三碳环，成环碳原子应共平面，内角为60° （两者自相矛盾 ）
2.环烯烃的命名
（1）称为环某烯。 （2）以双键的位次和取代基的位置最小为原则。 例如：
3.多环烃的命名
（1）桥环烃（二环、三环等）
分子中含有两个或多个碳环的多环化合 物中，其中两个环共用两个或多个碳原 子的化合物称为桥环化合物。 编号原则：从桥的一端开始，沿最长桥 编至桥的另一端，再沿次长桥至始桥头， 最短的桥最后编号。 命名：根据成环碳原子总数目称为环某 烷，在环字后面的方括号中标出除桥头 碳原子外的桥碳原子数（大的数目排前， 小的排后），（如左图）。其它同环烷 烃的命名。
当六个碳原子上连的都是氢时，两种构象是同一构象。连有 不同基团时，则构象不同。
3.取代环己烷的构象
一、一元取代环己烷的构象
一元取代环己烷中，取代基可占据a键，也可占据e键，但 据e键的构象更稳定。例如：
原因：a键取代基结构中的非键原子间斥力比e键取代基的大 （因非键原子间的距离小于正常原子键的距离所致）。从下 图中原子在空间的距离数据可清楚看出。取代基越大e键型 构象为主的趋势越明显。
二、二元取代环己烷的构象
（1）1，2-二取代
（2）1，3-二取代
其他 二元、三元等取代环己烷的稳定构象，可用上述同样方法得知。 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。
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，环戊烷的化学性质稳定。
三、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 之的夹角可以保持109.5°因此环很稳定。 1.两种极限构象——椅式和船式
椅式构象稳定的原因：
船式构象不稳定的原因：
环丁烷的构象
2．环戊烷的构象
环戊烷分子中，C-C-C夹角为108°，接近sp3杂化轨道间夹 角109.5°，环张力甚微，是比较稳定的环。但若环为平面结构， 则其C-H键都相互重叠，会有较大的扭转张力，所以，环戊烷是 以折叠式构象存在的，为非 平面结构，见右图，其中有 四个碳原子在同一平面，另 外一个碳原子在这个平面之 外，成信封式构象。 环戊烷的构象
三、异构现象
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 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。
环烯烃具有烯烃的通性：
二、小环烷烃的特性反应
1.加成反应 （1） 加氢
（2） 加卤素
（3）加H X, H2SO4
二、环丁烷和环戊烷的构象
1．环丁烷的构象
与环丙烷相似，环丁烷分子中存在着张力，但比环丙烷的 小，因在环丁烷分子中四个碳原子不在同一平面上，见右图： 根据结晶学和光谱学的证明， 环丁烷是以折叠壮构象存在的， 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 能为108KJ/mol。
2．氧化反应
环丙烷对氧化剂稳定，不被高锰酸钾、臭氧等氧化剂氧化。 例如：
故可用高锰酸钾溶液来区别烯烃与环丙烷衍生物。 环烃性质小结： (1)小环烷烃（3，4元环）易加成，难氧化，似烷似烯。 普通环以上难加成，难氧化，似烷。 (2)环烯烃、共轭二烯烃，各自具有其相应烯烃的通性。
第三节 脂环烃的结构
环丙烷的结构图
2.张力学说
在环丙烷分子中，电子云的重叠不能沿着sp3轨道轴对 称重叠，只能偏离键轴一定的角度以弯曲键侧面重叠，形 成弯曲键（香蕉键），其键角为 105.5°，因键角要从 109.5°压缩到105.5°，故环有一定的张力（角张力）。 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。
例如:上化合物名为 7，7-二甲基二环[2，2，1]庚烷
(2)螺环烃
两个环共用一个碳原子的环烷烃称为螺环烃。 编号原则：从较小环中与螺原子相邻的一个 碳原子开始，徒经小环到螺原子，再沿大环 致所有环碳原子。 命名：根据成环碳原子的总数称为环某烷， 在方括号中标出各碳环中除螺碳原子以外的 碳原子数目（小的数目排，大的排后），其 它同烷烃的命名。
第五章 脂 环 烃
第一节 脂环烃的分类命名和异构现象
一、分类 1.饱和脂环烃 环烷烃 不饱和脂环烃 环烯烃 环炔烃 如：（ 如：（ ） ）
2.环的大小：小环（３～４元）；普通环（５～７元） 中环（８～１２元）和大环（十二碳以上） 环的多少：单环；多环（桥环，螺环）。
二、命名
１．环烷烃的命名 （1）根据分子中成环碳原子数目，称为环某烷。 （2）把取代基的名称写在环烷烃的前面。 （3）取代基位次按“最低系列”原则列出，基团顺序按“次 序规则”小的优先列出。 例如：
2.平伏键（e键）与直立键（a键）
在椅式构象中C-H键分为两类。第一类六个C-H键与分子的 对称轴平行，叫做直立键或a键（其中三个向环平面上方伸 展，另外三个相换环平面下方伸展）；第二类六个C-H键与 直立键形成接近109.5°的夹角，平伏着相环外伸展，叫做 平伏键或e键。如下图：
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。
故三元环的结构特殊。
现代物理方法测定，环丙烷分子中：键角 C-C-C = 105.5°; H-C-H =114°。 所以环丙烷分子中碳原子之间的sp3杂化轨道是以弯曲键（香 蕉键）相互交盖的。
由图可见，环丙烷分子中存在着 较大的张力（角张力和扭转张 力），是一个有张力环，所以易 开环，发生加成反应。