1、第四章环烃 4 1脂环烃 4 2芳香烃 脂环烃 结构上具有环状碳骨架 而性质上与开链烃 脂肪烃 相似的烃类 总称脂环烃 根据脂环烃分子中所含碳环的数目 分为单环 二环和多环脂环烃 4 1脂环烃 4 1 1脂环烃的命名 1 单环脂环烃 单环脂环烃的命名与烃相似 母体名称 环某烷或环某烯 环上的支链作为取代基 将其位次号和名称放在环某烷或环某烯之前 1 环烷烃 饱和的脂环烃叫环烷烃 通式CnH2n 环丙烷CH2 CH2简写 CH2环丁烷CH2 CH2简写 CH2 CH2甲基环丙烷CH2简写 CH CH3CH2 同分异构体 CH3 以碳环作为母体 环上侧链作为取代基命名 侧链不易命名时以环为母体 环
2、状母体的名称是在同碳直链烷烃的名称前加一 环 字 C 环上有多个取代基时 应将成环碳原子编号 标出取代基的位号 编号时 仍遵循 最低系列 原则 若有两种符合 最低系列 的编号 则使 顺序规则 中 优先 的基团具有较大的位次号 命名 与烷烃相似 1 1 4 三甲基环己烷 3 甲基 1 乙基环己烷 1 2 二甲基环戊烷 当环上支链不易命名时 以碳链为母体 环作为取代基来命名 2甲基4环己基己烷 由于碳原子连接成环 环上C C单键不能自由旋转 只要环上有两个碳原子各连有不同的原子或基团 就有构型不同的顺反异构体 顺 1 4 二甲基环己烷 环烷的顺反异构 例 1 4 二甲基环己烷 反 1 4 二甲基环
3、己烷 脂环烃的环上有双键 或叁键 命名与开链烃相似 以不饱和碳环为母体 侧链为取代基 碳环上的编号顺序 应是不饱和键所在的位置号码最小 对环上没有取代基 且只有一个不饱和键的环烯 或炔 烃 双键或叁键位置可不标 环辛炔 2 环烯 炔 烃 环戊烯 1 3 环己二烯 A 若只有一个不饱和碳上有侧链 该不饱和碳编号为1 B 若两个不饱和碳都有侧链或都没有侧链 则碳原子编号顺序除双键所在位置号码最小外 还要同时以侧链位置号码的加和数为最小 3 甲基 1 环己烯 带有侧链的环烯烃命名 1 甲基 1 环己烯 CH3 CH3 1 2 6 5 甲基 1 3 环戊二烯 CH3 1 2 5 3 4 5 3 4 带
4、有侧链的环烯烃命名 1 6 二甲基 1 环己烯 2 二环螺环烃 两个碳环共用一个碳原子的烃叫螺环烃 1 定母体 根据环上碳原子总数叫螺 某烷 某烯 2 再把连接于螺原子的两个环的碳原子数 不含螺原子 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 3 编号 从小环邻接于螺原子的碳原子开始 4 取代基排列 同烷烃 5 甲基螺 2 4 庚烷 螺原子 螺 2 4 庚烷 3 二环桥环烃 两个碳环共用两个或两个以上碳原子的烃叫桥环烃 二环桥环烃都有两个 桥头 碳原子和三条连在 桥头 上的 桥 1 定母体 根据组成环的碳原子总数命名为二环 某烷 某烯 各 桥 所含碳原子数目 按由大到小
5、的次序写在 二环 和 某烷 之间的方括号里 2 编号 从桥头碳开始 先长桥 后短桥 3 取代基的排列 同烷烃 二环 2 2 1 庚烷 二环 2 1 0 戊烷 二环 3 1 1 庚烷 8 8 二甲基二环 3 2 1 辛烷 4 1 2环烷烃的结构与稳定性 环烷烃随着环的大小不同 其稳定性不尽相同 燃烧热 1mol化合物 完全燃烧 CO2 H2O 放出的热量 特点 1 C sp3杂化 3个C原子共平面 正三角形 2 弯键 C C C键角105 偏离正常键角 两个相邻的C原子以sp3杂化轨道形成C C 键时 以弯曲的方式交盖 存在角张力 键角偏离正常键角而产生的张力 从而未能最大程度的交盖 因此 环丙
6、烷不稳定 4 1 3环烷烃的构象 环己烷的碳骨架不是平面结构 C C 键角109 5 通过旋转 键和键角的改变 可以得到两种典型构象 1 环己烷的构象 环己烷椅式和船式构象的模型 椅式构象和船式构象可以相互转变 但椅式构象比船式构象稳定 船式构象 1 C1和C4上的C H键存在非键张力 2 C2与C3和C5与C6之间处于全重叠式 存在扭转张力 在椅式构象中 C1 C3 C5原子在一个平面上 C2 C4 C6原子在另一个平面上 环己烷椅式构象中的两类C H键 a键和e键6个C H键处于直立键 a键 6个C H键处于平伏键 e键 环己烷可以由一种椅式构象翻转成另一种椅式构象 原来的a键变为e键 原
7、来的e键变为a键 2 环己烷衍生物的构象 在一取代的环己烷分子中 取代基可以处在a键上 也可以处在e键上 当取代基处在a键时 它与1 3位的H原子存在着非键张力 使得构象不稳定而翻转 同时 取代基与相邻碳原子上的 CH2 处于邻位交叉 而当取代基处于e键上时 取代基与相邻碳原子上的 CH2 处于对位交叉 较稳定 取代基处在e键上稳定 是优势构象 优势构象 取代基越大 它处于e键的构象越稳定 若有多个取代基 往往是e键取代基最多的构象最稳定 顺 4 叔丁基环己醇的两种构象 若环上有不同取代基 则体积较大取代基在e键上的构象最稳定 为优势构象 优势构象 小结 环己烷 椅式构象为优势构象 一取代环己
8、烷 取代基在e键上的构象是优势构象 多取代环己烷 e键上取代基最多的构象最稳定 若环上有不同取代基 则体积较大取代基在e键上的构象最稳定 为优势构象 是双环 4 4 0 癸烷的习惯名称 顺十氢化萘 反十氢化萘 1 平面结构式 2 构象 3 十氢化萘的结构 优势构象 1 环烷烃的化学性质 存在环张力 易于开环 易发生加成反应 1 开环反应 也叫加成反应 A 氢解 催化加氢 Ni80 Ni200 Pt300 4 1 4脂环烃的化学性质 环丙烷及其衍生物与溴分子发生加成反应 开环 生成1 3 二溴代烷 与溴的加成反应 在室温下即可进行 1 3 二溴丙烷 溴与环丁烷的加成反应需在加热的条件下进行 溴与
9、环戊烷 环己烷等大环烷烃在加热条件下不发生加成 而发生取代 如何区别丙烷和环丙烷 B 卤解 加卤素 同样 环丙烷及其衍生物也容易与溴化氢发生加成反应 开环生成一溴代烷 开环的方向 氢原子连到氢原子较多的一端 卤原子连到氢原子较少的一端 C 酸解 加卤化氢 在光或热的引发下发生卤代反应 2 取代反应 光 光 热 思考题1 由下列指定化合物合成相应的卤化物 用Cl2还是Br2 为什么 1 2 解 1 用溴化 因溴化反应有选择性 3 H 2 H 1 H 2 用氯化 溴化均可 在常温下 环烷烃与一般氧化剂 KMnO4 O3 不反应 在加热 强氧化剂作用或催化剂存在时 可用空气氧化成各种氧化产物 例 CH2CH2COOHCH2CH2COOH HNO3 3 氧化反应 KMnO4 H2O 常温下 饱和的环对氧化剂稳定 双键对氧化剂不稳定 思考 如何鉴别环丙烷与烯烃 练习 用简单化学方法鉴别丙炔 丙烯 环丙烷和丙烷 易发生加氢 加卤素 加卤化氢和加硫酸等反应 例 2 环烯烃和环二烯烃的反应 1 环烯烃的加成反应 环烯烃的双键易被氧化剂 KMnO4 O3等 氧化而断裂成开链的氧化产物 例 2 环烯烃的氧化反应 思考题2
