1、1,2019/6/20,主要学习内容：1 环烷烃类型及命名 2 三元和四元环化合物的结构与活性 3 环己烷的构象（椅式、船式、半椅式和扭船式构象）及其相对稳定性，a键和e键 4 环烷烃的化学性质,第二章 烷 烃 和 环 烷 烃,第二节 环烷烃,2,2019/6/20,一、 分类,按环的大小：小环（三元环、四元环）常见环（五元环、六元环）中环（七元环十二元环）大环（十二元环以上）环烷烃,按所含碳环数目：单环、双环和多环,环烃,脂环烃,芳香烃,环烷烃 环烯烃 环炔烃,3,2019/6/20,在同数碳原子的链状烷烃的名称前加“环”字 （英文用 “cyclo),二 单环烷烃的命名,环丙烷,环戊烷,甲基
2、环丙烷,cyclopentane,methyl-cyclopropane,取代基位置数字取最小,4,2019/6/20, 当环上有复杂取代基时,将环作为取代基,3-甲基-4-环丁基庚烷,4-cyclobutyl-3-methylheptane,1,4-二环丙基丁烷1,4-dicyclopropylbutane,5,2019/6/20,顺-1,3-二甲基环戊烷,(cis-1,3-dimethylcyclopentane),（反-1,3-二甲基环戊烷）,(trans-1,3-dimethylcyclopentane),顺反异构体：两个取代基 位于环平面同侧为顺式异构体（cis）； 位于环平面异侧的
3、，则称为反式异构体（trans）,6,2019/6/20,螺环烃(Spiro-)和桥环烃（Bridged hydrocarbon）,桥 头 碳：环与环间相互连接的两个碳原子 环的数目：断裂二根C-C键可成链状烷烃为二环；断裂三根C-C键可成链状烷烃为三环 桥路 : 连接在桥头碳原子之间的碳键 桥路碳原子数：不包括桥头C，由多到少次序列出 环的编号：从一个桥头开始，沿最长桥路到第二桥头，再沿次长桥路回到第一桥头，最后给最短桥路编号，并使取代基位次最小,桥头碳,十氢萘,a .桥环烃,7,2019/6/20,1-甲基二环4.1.0庚烷 二环2.2.2辛烷 1-methylbicyclo4.1.0he
4、ptane bicyclo2.2.2octane,8,2019/6/20,b 螺环烃（spiro hydrocarbon）,从螺原子的邻位碳开始，由小环经螺原子至大环 使环上取代基的位次最小,除螺C外的碳原子数(用“.“隔开),组成桥环的碳原子总数,螺原子,9,2019/6/20,三 环烷烃的结构与稳定性,拜尔（A.von Baeyer,1885）张力学说,角张力（angle strain）： 环的角度与sp3轨道夹角差别引起的张力,所有C-H 键均为重叠式构象，有扭转张力,10,2019/6/20,1. 环丁烷的构象,四、环烷烃的构象,11,2019/6/20,2.环戊烷的构象: an en
5、velope,12,2019/6/20,3 环己烷的结构及构象,若环己烷的 六 个碳原子在同一平面上:将有角张力将有扭转张力,13,2019/6/20,1）椅式构象和船式构象,14,2019/6/20,椅式构象分析,HH距离 H 的Van der Wals半径之和（240 pm）,交叉式,15,2019/6/20,船式构象分析,有几组HH之间距离均 H的Van der Waals 半径之和（240 pm ）,重叠式 （有扭转张力）,旗杆键,16,2019/6/20,2）竖键和横键,a键 (axial bond) 竖键, 直立键,e键 (equatorial bond) 横键, 平伏键,17,2
6、019/6/20,椅式构象中C-H键的顺反关系,相邻碳上的a键和e键为顺式 两个相邻的a键（或e键）为反式,a键和e键的相互转换,翻转: 原来的a键转变为e键, 而e键转变为a键,18,2019/6/20,3) 环己烷的其它构象式,半椅式 (half chair form),扭船式 (twist boat form),椅式,船式,椅式,椅式环己烷构象之间的转化，需46kJmol-1的能量，稍高于船式与椅式构象转换的能垒，但仍可在常温下迅速进行，形成动态平衡体系,19,2019/6/20,i)一取代环己烷的构象,4）取代环己烷的构象,甲基环己烷中的1,3-二竖键效应,取代基体积越大，两种构象能量
7、差也越大，e键取代构象所占比例就更高。如，在室温下叔丁基几乎100%处于e键,平衡混合物中占95%,20,2019/6/20,反-1，2-二甲基环己烷,顺-1，2-二甲基环己烷,ii) 二取代环己烷的构象,优势构象,21,2019/6/20,顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷 反-1-甲基-4-叔丁基环己烷,1-甲基-4-叔丁基环己烷 顺反异构体优势构象,22,2019/6/20, 椅式构象是最稳定的构象 e 键取代基最多的构象 有不同取代基时，较大取代基处于e键的构象 叔丁基等庞大基团处于e 键的构象,取代环己烷的优势构象,23,2019/6/20,五 环烷烃的化学性质,1.自由基取代反应 :环烷烃与烷烃相似,2. 加成反应,小环化合物的特殊性质-易开环加成,24,2019/6/20,（1）加氢,25,2019/6/20,（2）加卤素,26,2019/6/20,27,2019/6/20,（3）加氢卤酸,环丁烷反应活性比环丙烷低，常温下环丁烷与卤素或氢卤酸不发生加成反应，在加热条件下才能发生反应,28,2019/6/20,
