1、第三章 环烷烃 CnH2n+2 烷烃 CnH2n 单环环烷烃(或烯烃)具有1个不饱和度 CnH2n-2 双环环烷烃(或单环单烯烃 或二烯烃 或炔烃)具有2个不饱和度 不饱和度(UN)=1+nC-1/2(nH-nN)*脂环烃的分类脂环烃的分类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）3.1 环烷烃的异构和命名 一一.环烷烃的异构环烷烃的异构 1.构造异构体构造异构体:由环的大小及侧链的长短和位置的不同而产生的异构体.CH3CH3CH3CH3CH3CH3H3C2.顺反异构体顺反异构体:受环的限制，键不能自由旋转。环上取代基在空间的
2、位置不同，产生顺反(几何)异构。为一类立体异构体.顺(cis)两个取代基在环同侧反(trans)：两个取代基在环异侧。HCH3CH3H反-1,4-二甲基环己烷熔点：沸点：oCoCHCH3HCH3顺-1,4-二甲基环己烷熔点:沸点:oCoC立体异构体:构造相同,分子中原子在空间的排列方式不同的化合物互称为立体异构体。构造相同,分子中原子在空间的排列方式不同,即构型不同。构型异构体 (顺反异构体)构象异构体二二.环烷烃的命名环烷烃的命名:1.根据环中碳原子的数目,叫做环某烷.2.环上有取代基,则在母体环烃名称的前面加上取代基的名称和位置.12环丙烷环十二烷3.环上碳原子的编号.应使表示取代基位置的
3、数字尽可能小.CH3甲基环戊烷4.有不同的取代基时,要用较小的数字表示较小取代基的位置.CH3CH2CH31-甲基-3-乙基环戊烷3-甲基-1-乙基环戊烷1-甲基-4-乙基环戊烷4-甲基-1-乙基环戊烷H3CCHCH3CH31-甲基-4-异丙基环己烷5.如取代基为较长的碳链,则将环当做取代基,作为烷烃的衍生物命名.6.顺反异构体的命名是以环平面作为参考平面CH3CH2CH2CHCH2CH33-环己基己烷HHCH3CH3顺-1,3-二甲基环戊烷CH3HCH3H顺-1,4-二甲基环己烷CH3HHCH3反-1,4-二甲基环己烷问题3.1(1)环壬烷(3)H3CCH3CH(CH3)212341,1-二
4、甲基-4-异丙基-环癸烷问题3.2(1)CH3HCH3H(2)ClHClH(4)CHCH2CH2CH31,1-二环丙基丁烷3.2环烷烃的物理性质和化学反应环烷烃的物理性质和化学反应一一.环烷烃的物理性质环烷烃的物理性质:1.熔点较含同碳数的直链烷烃高.2.密度1(0.6880.853)3.不溶于水.二二.环烷烃的反应环烷烃的反应+H240Ni常压oC，CH3CH2CH3+100常压H2oC，NiCH3CH2CH2CH3+300PtH2常压oC，CH3CH2CH2CH2CH31、加氢+Br2BrCH2CH2CH2Br+Br2hBr+Br2BrBr2、溴代+Br2BrBr3、加溴化氢+HBrCH3
5、CH2CH2Br+HBrCH3CH3CH2CHCH3Br4、氧化环丙烷不能使高锰酸钾溶液褪色O2OOO环丁（戊）烷不反应3.4 环的张力环的张力(稳定性稳定性)一一.拜尔张力学说拜尔张力学说:1.环烷烃为正多边形,C-C键的夹角109o282.C-C键键角的变形会产生张力,变形越大,张力越大.3.环的张力越大,环越不稳定,反应性越大.+24o44+9o44+0o44-5o16变形最大最不稳定二二.环烷烃的结构与稳定性环烷烃的结构与稳定性 为什么小环化合物容易开环并且三元环比四元环更容易开环，为什么小环化合物容易开环并且三元环比四元环更容易开环，而五元环、六元环相对稳定？而五元环、六元环相对稳定
6、？角张力角张力(拜尔张力拜尔张力)：与正常键角偏差而引起的张力。：与正常键角偏差而引起的张力。五元以上的环会不会因环数增大而不稳定？五元以上的环会不会因环数增大而不稳定？比较单位比较单位CH2燃烧热燃烧热(H)kJ/mol（见（见p45）环丙烷 环丁烷 环戊烷 环己烷 环庚烷 环辛烷 链状烷烃 697.1 686.1 664.0 658.6 662.4 664.2 658.6kJ/mol环张力：环张力：比烷烃比烷烃CH2高出的能量。高出的能量。生成热：环丙烷：+53.26 环丁烷：+28.37 说明：比生成它们的元素更不稳定 其他：负值 3.5 环己烷的构象环己烷的构象极端构象：极端构象：椅式
7、椅式 船式船式 1）椅式构象）椅式构象:环己烷最稳定的构象HHHHHHHHHHHH123456250pm6HHHH12345HHHHHHHH 不存在：不存在：非键连作用；非键连作用；扭转张力；扭转张力；角张力。角张力。英国化学家英国化学家Barton&瑞典化学家瑞典化学家Hassel提出：提出：a键和e键：a键：与分子的对称轴平行的6个C-H键 3个方向朝上，3个方向朝下。e键：与a键成10928的6个 C-H键，3个方向朝上，3个方向朝下。HHHHHHHHHHHHC3aaee红线：a键兰线：e键实线：方向朝上虚线：方向朝下a 键e 键a键键：直立键：直立键(竖键竖键)(axial bonds
8、)e键键：平伏键：平伏键(横键横键)(equatorial bonds)构构象象翻翻转转 a键转变成键转变成e键，键，e键转变成键转变成a键；键；环上原子或基团的空间关系保持。环上原子或基团的空间关系保持。(见见p48)练习练习:画出下列环己烷椅式构象的所有C-H键 未取代的环己烷无张力。相邻两个碳原子上C-H键都在交叉式的位置.a键，键，e键与顺反键与顺反：(1).相同的键(a与a,e与e)之间,相邻位置为反,隔一个碳为顺,隔两个碳为反.(2).不同的键(a与e)之间,相邻为顺,隔一个碳为反,隔两个碳为顺.相邻:同为反,异为顺.隔一碳:同为顺,异为反.(顺为同,反为异)隔二碳:同为反,异为顺
9、.HHHHHHHHHHHHC3红线：a键兰线：e键实线：方向朝上虚线：方向朝下 练习:1.画出与1aH为顺式结构的2位上的H.2.画出与2eH为顺式结构的4位上的H.3.画出与3aH为反式结构的6位上的H.123456123456123456123456123456123456123456123456HaHeHeHeHaHa(1)(2)(3)邻:异为顺隔一碳:同为顺隔二碳:同为反HeHaHeHeHaHa(1)(2)(3)二二.船式构象船式构象:1.船式构象的表示方法:2.碳原子1和2,4和5上的C-H键都在重叠式的位置.环张力较椅式大.HHHHCH2CH2HHHHHHHH123456透视式扭曼投影式426351 三三.扭船式构象扭船式构象:船式:1,2,4,5在一个平面上.扭船式:1,2,4,5不在一个平面上.能量:椅式扭船式 顺十氢萘.反十氢萘顺十氢萘顺和反十氢萘常用平面投影式表示:顺十氢萘或反十氢萘HHCH3CH3HHHCH3H(H3C)3C(H3C)3CHHCH3(H3C)3CHH(H3C)3CHH三三.菲烷菲烷:(H3C)3CHH(H3C)3C作业:1.p41,问题3.1:(2),(5)2.p41,问题3.2:(2),(4)3.p54,问题3.5(2),(4)
