1、有机化学脂环烃文稿演示脂环烃环碳原子的饱和程度碳环数目环烷烃 CnH2n 环烯烃环炔烃单环双环多环CnH2n-2CnH2n-4(上）脂环烃：性质与开链烃（脂肪烃）相似的环烃。脂环烃：性质与开链烃（脂肪烃）相似的环烃。普通环普通环中环中环大环大环(n=5,6,7C)(n=811)(n12)单环单环多环多环螺环螺环桥环桥环小环小环（n= 3, 4) 1 1）按成环碳原子数目称为环某烃。）按成环碳原子数目称为环某烃。1-1-甲基甲基-3-3-乙基环己烷乙基环己烷4-4-甲基环己烯甲基环己烯2 2）长链作母体，环作取代基。）长链作母体，环作取代基。3-3-甲基甲基-4-4-环丁基庚烷环丁基庚烷3 3）
2、顺、反环烷烃）顺、反环烷烃受环的限制，受环的限制，键不能自由旋转。键不能自由旋转。环上取代基在空间的位置不同，产生顺反环上取代基在空间的位置不同，产生顺反( (几何几何) )异构。异构。HCH3H3CHHCH3H3CHCH3CH3H CH3 H3C H顺顺-1, 4-1, 4-二甲基环己烷二甲基环己烷反反-1, 4-1, 4-二甲基环己烷二甲基环己烷1-甲基甲基-4-异丙基环己烷异丙基环己烷 1-methyl-4-isopropylcyclohexane 3-甲基环戊烯甲基环戊烯 3-methylcyclopentene 3-甲基甲基-1,4-环己二烯环己二烯 3-methyl-1,4-cyc
3、lohexadiene 1-甲基环戊烯甲基环戊烯 1-methylcyclopentene 1-甲基甲基-4-(1-甲基乙甲基乙基）环己烷基）环己烷 螺环烃螺环烃 桥环烃桥环烃 螺原子螺原子 v在多环体系中在多环体系中：桥头碳桥头碳 桥环烷烃（桥环烷烃（bridged hydrocarbonbridged hydrocarbon）是指共用）是指共用两个或两个以上碳原子的多环烷烃，共用的两个或两个以上碳原子的多环烷烃，共用的碳原子称为桥头碳（碳原子称为桥头碳（bridgehead carbonbridgehead carbon）两个桥头碳之间可以是碳链，也可以是一个两个桥头碳之间可以是碳链，也可
4、以是一个键，称为桥键，称为桥桥环的数目：桥环的数目：l 需断两次的桥环需断两次的桥环烃称为二环烃称为二环（bicyclo）l 断三次的称三环断三次的称三环（tricyclo）等等）等等需断两次的桥环烃需断两次的桥环烃称为称为l 二环（二环（bicyclo）l 断三次的称三环断三次的称三环（tricyclo）等等）等等需断两次的桥环烃需断两次的桥环烃称为称为l 二环（二环（bicyclo）l 断三次的称三环断三次的称三环（tricyclo）等等）等等在在2,62,6位中间无碳原子，因此用零表示，在零位中间无碳原子，因此用零表示，在零的右上角标明位号，位号中间用逗号隔开。的右上角标明位号，位号中间
5、用逗号隔开。二环二环 2.2.0 己烷己烷 bicyclo2.2.0hexane 7,7-二甲基二环二甲基二环 2.2.1 庚烷庚烷 7,7-dimethylbicyclo2.2.1heptane CH2 CH CH2CH2 CH CH2CH3CCH3二环二环 4.2.0 -6-辛烯辛烯 bicyclo4.2.0-6-octene 5-甲基二环甲基二环 2.2.2 -2-辛烯辛烯 5-methylbicyclo2.2.2-2-octene CH3CH CH CH2CH2CH2 CH CH2CH2金刚烷amadantane立方烷cubane对于一些结构复杂的桥环烷烃，常用俗名对于一些结构复杂的桥
6、环烷烃，常用俗名螺环烷烃（螺环烷烃（spirocyclic hydrocarbon）是指单环之间共用）是指单环之间共用一个碳原子的多环烃，共用的碳原子称为螺原子（一个碳原子的多环烃，共用的碳原子称为螺原子（spiro atom）。）。 第一步：螺环的编号是从螺原子上的小环开始顺序编号，第一步：螺环的编号是从螺原子上的小环开始顺序编号，由由 第一个环顺序编到第二个环，第一个环顺序编到第二个环， 第二步：命名时先写词头螺，再在方括弧内按编号顺序第二步：命名时先写词头螺，再在方括弧内按编号顺序写出除螺原子外的环碳原子数，数字之间用圆点隔开写出除螺原子外的环碳原子数，数字之间用圆点隔开 第三步：写出包
7、括螺原子在内的碳原子数的烷烃名称，第三步：写出包括螺原子在内的碳原子数的烷烃名称， 第四步：如有取代基，在编号时应使取代基位号最小，第四步：如有取代基，在编号时应使取代基位号最小，取代基位号及名称列在整个名称的最前面取代基位号及名称列在整个名称的最前面螺螺二环己烷二环己烷（spirobicyclohexane）螺螺 3.4 辛烷辛烷 spiro3.4octane 1 2 3 4 5 6 7 8 螺螺 4.5 -6-癸烯癸烯 spiro4.5-6-decene 1 2 3 4 5 6 7 8 91010-甲基螺甲基螺 4.5 -6-癸烯癸烯 螺螺 4.5 -1,6-癸二烯癸二烯 10-methy
8、lspiro4.5-6-decene spiro4.5-1,6-decadiene v在室温和常压下，环丙烷和环丁烷为气体，环戊烷到在室温和常压下，环丙烷和环丁烷为气体，环戊烷到环十一烷为液体，环十二烷以上为固体；环十一烷为液体，环十二烷以上为固体； v环烷烃的分子结构比链烷烃排列紧密，所以，沸点、环烷烃的分子结构比链烷烃排列紧密，所以，沸点、熔点、密度均比相应的链状烷烃高；熔点、密度均比相应的链状烷烃高； v脂环烃均不溶于水；脂环烃均不溶于水；v脂环烃的密度在脂环烃的密度在0.6880.853之间。之间。1 1、催化氢化、催化氢化1 10 05 5. .5 5。C CC CC CC CC C
9、C C1 10 09 9. .5 5。丙丙 烷烷环环丙丙烷烷电子云重叠程度差电子云重叠程度差不稳定不稳定易加成开环成链状易加成开环成链状H2, P t / CC H3C H2C H35 0 - 8 0oCH2, P t / C2 5 0oCC H3C H2C H2C H3H2, P t / C加 热X不不 易易 开开 环环2 2、与卤素作用、与卤素作用C l CH2C H2C H2C l室温XC l2 / Feo rC l2 / FeBr23 0 0oC o r hnBr室温与烷烃相似与烷烃相似环丙烷与其它烷烃的区别环丙烷与其它烷烃的区别环丙烷可在室温下使溴的四氯化碳溶液褪色环丙烷可在室温下使
10、溴的四氯化碳溶液褪色 这区别于其它环烷烃以及烷烃这区别于其它环烷烃以及烷烃环丙烷不能被高锰酸钾溶液氧化环丙烷不能被高锰酸钾溶液氧化 这区别于不饱和烃这区别于不饱和烃不褪色不褪色褪色褪色褪色褪色K KM Mn nO O4溶溶液液不不褪褪色色褪褪色色CHCH3CHCH2CHCH3CHCH2=CHCH=CHCH3BrBr2/CCl/CCl4C CH HC CC CH H3 3C CH H3 3K KM Mn nO O4H H+ +? ?C CO OO OH HO OC CC CH H3 3C CH H3 3+ + 思考题思考题1思考题思考题2:如何鉴别丙烷、环丙烷、丙烯？如何鉴别丙烷、环丙烷、丙烯？
11、v环烯烃也具有和开链烯烃相似的反应。如亲电加成、环烯烃也具有和开链烯烃相似的反应。如亲电加成、氧化反应、氧化反应、-卤代等。卤代等。 + Br2CCl4BrBrCH3 CH3CCH2CH2CH2CHOOO3Zn , H2OCH3+Cl2500CH3Cl+CH3ClCH3+ HClCH3ClCH3Cl+CH3+ 烷烃是烷烃是spsp3 3杂化杂化, ,键角键角109.5109.5 环烷烃的碳也是环烷烃的碳也是spsp3 3杂化杂化, ,但键角不一定一样但键角不一定一样. .u 环丙烷的结构环丙烷的结构1 10 05 5. .5 5。C CC CC CC CC CC C1 10 09 9. .5
12、5。丙丙 烷烷环环丙丙烷烷因键角偏离正常因键角偏离正常键角而引起的张键角而引起的张力叫角张力。力叫角张力。 键轨道的交盖键轨道的交盖交交盖盖较较好好交交盖盖较较差差6 60 0。1 10 09 9. .5 5。2 24 4。4 44 4 随随着着环环的的扩扩大大，张张力力90108基本上无张力基本上无张力环丁烷环丁烷环戊烷环戊烷环碳原子不在同一个平面环碳原子不在同一个平面“蝴蝶蝴蝶”式构象式构象“信封式信封式”构象构象环戊烷分子张力不大，化学性质比较稳定环戊烷分子张力不大，化学性质比较稳定.环碳原子在同一个平面环碳原子在同一个平面构象构象HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH
13、HHHHHHHHv大环原子在不同的平面内，键角接近正常的键角，为大环原子在不同的平面内，键角接近正常的键角，为无张力环。无张力环。 环三十烷环三十烷v环烷烃的稳定性：环烷烃的稳定性： 小环，小环，3C4C 的环，不稳定，容易开环发生反应。的环，不稳定，容易开环发生反应。 普通环，普通环，5C7C的环，稳定。环戊烷，五个碳原子不在一的环，稳定。环戊烷，五个碳原子不在一个平面上，以尽量减小扭转张力，环己烷为无张力环。个平面上，以尽量减小扭转张力，环己烷为无张力环。 中环，中环，8C11C的环，不是平面结构，没有键角的变形，的环，不是平面结构，没有键角的变形，但因成环时亚甲基上的氢原子被迫采取重叠构
14、象，即存在但因成环时亚甲基上的氢原子被迫采取重叠构象，即存在扭转张力，所以不太稳定。扭转张力，所以不太稳定。 大环，大环，12C以上的环，原子在不同的平面内，键角接近正以上的环，原子在不同的平面内，键角接近正常的键角，有两条平行的碳链组成无张力环。常的键角，有两条平行的碳链组成无张力环。 （二）环己烷及其衍生物的构象（二）环己烷及其衍生物的构象C C原子是原子是SPSP3 3杂化。杂化。六个六个C C不在同一平面，不在同一平面，C-CC-C键夹角保持键夹角保持10928,10928,因此环很稳定因此环很稳定1.1.环己烷的构象环己烷的构象123456HHHHHHHHHH123456纽曼投影式纽
15、曼投影式透视式透视式(1) 环己烷环己烷椅型构象椅型构象构象特点：构象特点： C2 ,C3 ,C5 ,C6在一个平面上，在一个平面上， C1 ,C4分别处于平面的两侧。分别处于平面的两侧。每个每个C-C上的基团呈邻位交叉式上的基团呈邻位交叉式优势构象优势构象123456456123HHHHHHHHHH(2) (2) 环己烷船型构象环己烷船型构象纽曼投影式纽曼投影式透视式透视式相邻原子重叠式，相邻原子重叠式，船式构象不稳定船式构象不稳定构象特点：构象特点： C2 ,C3 ,C5 ,C6在一个平面上，在一个平面上， C1 ,C4都处于平面的同侧。都处于平面的同侧。a 键e 键a 键：直立键键：直立
16、键(竖键竖键) (axial bonds)e 键：平伏键键：平伏键(横键横键)(equatorial bonds)直立键（直立键（a键）：键）： 6个（个（3上、上、3下）下）平伏键（平伏键（e键）：键）： 6个（个（3上、上、3下）下） 通过通过C-CC-C键的不断扭动键的不断扭动, ,一种椅型翻转为另一种椅型一种椅型翻转为另一种椅型 为为 a键键 为为e键键两种椅型构象是两种椅型构象是等同的分子等同的分子. .(3) (3) 构象的翻转构象的翻转a a键变为键变为e e键键e e键变为键变为a a键键（95%)(5%)C CH H3 3H HH HC CH H3 33 35 5CH3与与C
17、3-H、C5-H有相互排斥力。有相互排斥力。(1) 甲基环己烷的构象甲基环己烷的构象2.2.取代环己烷的构象取代环己烷的构象取代基在取代基在 e 键比在键比在 a 键稳定键稳定C CH H3 3C CH H3 3C CH H3 3C CH H3 3C CH H3 3C CH H3 3A A、B B、C C、 (2) 1,2-二甲基环己烷的构象二甲基环己烷的构象若有多个取代基若有多个取代基,往往是往往是 e 键取代基最多的构象最稳定键取代基最多的构象最稳定.反反.e,e反反.a,a顺顺, a,e稳定性稳定性C A B123456(3) 顺顺-4-叔丁基环己醇构象叔丁基环己醇构象叔丁基在叔丁基在 e 键上的构象比在键上的构象比在 a 键上的构象要稳定的多键上的构象要稳定的多.若环上有不同取代基若环上有不同取代基,则则体积大体积大的取代基连在的取代基连在 e键键上的上的构象最稳定构象最稳定.多元取代的稳定构象是多元取代的稳定构象是e-e-取代最多的构象取代最多的构象取代基不同时，大的取代基占据取代基不同时，大的取代基占据e-e-键稳定键稳定注意：注意： 在不考虑构象，只考虑构型时，在不考虑构象，只考虑构型时， 常将环己烷写成平面结构。常将环己烷写成平面结构。CH3CH3CH3CH3顺顺1,2二甲基环己烷二甲基环己烷反反1,2二甲基环己烷二甲基环己烷
