1、1,第五章 脂环烃, 脂环烃的分类命名和异构现象, 脂环烃的性质, 脂环烃的结构,要点内容,2, 重点： 环烷烃的结构（环己烷的构象及其表示法）, 难点： 桥环化合物及螺环化合物的命名 环己烷的椅式构象的书写方法,3, 结构上具有环状碳骨架，而性质上与脂肪烃相似的烃，称为脂环烃。 一、分类,5.1 脂环烃的分类命名和异构现象,脂环烃,4,（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“次序规则” 小的优先列出。例如：,二、 命名,环烷烃的命名,1,1-二甲基-3-乙基环已烷 3-Ethyl-1,1-dimethylcyclohexan,
2、1,2-二甲基-4-环丙基环戊烷 1-cyclopropyl -3,4-dimethylcyclopentane,5,练习：,1-甲基-4-异丙基环己烷 1,3-二甲基环己烷,反-1,4-二甲基环已烷 Trans-1,4-dimethylcyclohexane,3-甲基-4-环丁基庚烷 4-Cyclobutyl-3-methylheptane,顺-1,4-二甲基环已烷 Cis-1,4-dimethylcyclohexane,6,（1）根据分子中成环碳原子数目，称为环某烯（炔）。 （2）以双（三）键的位次和取代基的位置最小为原则。例如：,. 单环烯烃、环炔烃的命名,练习,练习,环辛炔, 角张力的
3、影响，室温下能稳定存在的最小的环炔烃是环辛炔。 更小的环庚炔、环己炔只能作为活性中间体瞬间存在，未能分离出来。,7,3. 多环烃的命名, 联环烃,两个或两个以上的环，彼此以单键或双键直接相连的，称为联环烃,通常由两个相同环组成的联环烃，称为联二某烃。,联二环己烷,8, 命名： 根据成环碳原子的总数称为二螺某烷；, 螺环烃 spiro hydrocarbon, 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，经小环到螺原子，再沿大环致所有环碳原子；,在中标出各碳环中除螺碳原子以外的碳原子数目（小数在前，大数在后）；,其它同烷烃的命名。,9,螺4.5-1
4、,6-癸二烯,练习：, 桥环烃 bridged hydrocarbon （二环、三环等）,桥环烃：两个或多个环共用两个以上碳原子的环烃。, 命名：,10, 其它同环烷烃的命名。, 根据成环碳原子总数目称为几环 某烷；, 编号原则：从桥的一端桥头碳开始，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。, 在 中标出除桥头碳原子外的桥碳原子数（大数排前，小数排后）。,11, 实例与练习：,二环3. 2. 1辛烷 bicyclo3. 2. 1octane,二环1. 1. 0丁烷 bicyclo1. 1. 0butane,三环3.3.1.13,7癸烷（金 刚烷）adamantane,12
5、,三环3.2.1.02, 7辛烷 Tricyclo3.2.1.02, 7 octane,3, 7, 7-三甲基二环4. 1. 0庚烷 3, 7, 7- trimethylbicyclo4. 1. 0heptane,2, 7, 7-三甲基二环2. 2. 1庚烷 2, 7, 7- trimethyl bicyclo2. 2. 1heptane,13, 稠环烃 fused polycyclic hydrocarbon, 两个环共用两个相邻（邻位）碳原子的脂环烃称为稠环脂环烃，简称稠环烃(特殊桥环烃) 。 命名同桥环烃 。,二环2.2.0戊烷,二环4.4.0癸烷 亦称为十氢化萘,14, 脂环烃的异构有
6、构造异构和顺反异构。如C5H10的环烃异构有：？,三、异构现象,15,一 、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。,5.2 脂环烃的化学性质,16,环烯烃具有烯烃的通性：,17,1.加成反应 （1） 加氢,二、小环烷烃的特性反应,18,（2） 加卤素,马氏加成,19,（3）加H X, H2SO4,马氏加成,20, 环丙烷对氧化剂稳定，不被高猛酸钾、臭氧等氧化剂氧化。 例如：, 可用高猛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
7、具有其相应烯烃的通性。,2氧化反应,21, 从环烷烃的化学性质可以看出： 环丙烷最不稳定，环丁烷次之，环戊烷比较稳定，环己烷以上的大环都稳定，因此环的稳定性与环的结构有着密切的联系。,一、张力学说与环丙烷的结构,5.3 脂环烃的结构,1. 张力学说, 1885年 Von Baeyer A. 提出了张力学说，假定所有成环的碳原子都在同一平面上，且形成正多边形。 环中碳原子之间的夹角“偏离”109.5时，将产生张力，“偏离”的程度越大，环的张力越大，环的稳定性越小。 张力理论局限性：, 不适用于大环：大环碳不会共平面； 主适用于 C3C4环 。,22,2. 环丙烷的结构： 理论上： 1 饱和烃，C
8、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 三元环的结构特殊。,23,角张力： 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，故环有一定的张力称为角张力）。,由此可见： 键的重叠程度小，稳定性低。 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。,24, 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
9、张力能为114 KJ/mol。,25,1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。, 环丁烷是以折叠状构象存在的非平面型结构，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，总张力能为108KJ/mol。,二、环丁烷和环戊烷的构象,26, 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。,2环戊烷的构象, 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。, 所以，环戊烷是以折叠式构象存在的，为非平面结
10、构，呈信封式构象。,27, 在环己烷分子中，六个碳原子不在同一平面内，碳碳键之间的夹角可以保持109.5因此环很稳定。1.两种极限构象椅式和船式,三、环己烷的构象,28, 椅式构象稳定的原因：,29, 船式构象不稳定的原因：,30, 椅式构象中C-H键分为两类： 直立键（a键）：6个与分子的对称轴平行的C-H 键（伸展方向：3上，3下，且上下交替）； 平伏键（e键）：6个与直立键形成接近109.5的夹角的C-H键（平伏着向环外伸展）。如下图：,2. 平伏键（e键）与直立键（a键）,C3,31,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
11、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。, 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。,1,1,2,2,6,6,32,一、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，但占据e键的构象更稳定。例如：,3. 取代环己烷的构象,33, 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）。,H,H,H,H,H,H,H,H,H,H,H,H,H,H,H,H,H,H,34,（1）1，2-二取代,二、二元取代环己烷的构象,？,35, 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。 5o 平面结构式与稳定船型构象互变要等价。,（2）1，3-二取代, 其他 二、三元取代环己烷的稳定构象，以此类推。,e,36,作业,P109: 1; P110: 2, 5, 6, 7, 8, 9.,
