3-环烃-脂环烃

COOH COOH
己二酸是合成尼龙的原料，工业上是由环己醇氧化制得的：
OH
KMnO4 Na2CO3
O
1) KMnO4/Na2CO3 2) H2SO4
COOH COOH
环烯烃能被高锰酸钾、臭氧、过氧酸等氧化剂氧化。与链烯烃一样， 测定断裂氧化产物的结构，可推断环烯烃的结构。例如：
KMnO 4 H 2O , H + 1) O 3 2) H 2O/Zn
环
烃
脂环烃
芳香烃
（闭链烃）
第一节
一、脂环烃的分类
（一）根据环上碳原子的饱和程度分类 饱和脂环烃——环烷烃 (Cn H2n )
脂环烃
环烯烃 (CnH2n-2)
不饱和脂环烃 环炔烃 (CnH2n-4)
（二） 根据成环碳原子的数目分类
C 2H 5
小环
(C3-C4)
CH 3
常见环 (C5-C6) 中环 (C7-C12) 大环
Ni ¡ £ 300 C
+ H2
CH 3CH 2CH 2CH 2CH 3
(2) 加卤素
环丙烷及其烷基衍生物不仅容易加氢，而且容易开环与卤素加成。 环丙烷与溴在常温即可开环进行加成反应，生成1，3-二溴丙烷。环丁 烷与溴在常温不反应，必须加热才能开环加成。
+ Br 2
CCl 4
ÊÒÎ Â
CH 2CH 2CH 2 Br Br
三环桥环母体命名固定格式： 三环[a . b. c . ef ,g] 某烃
(a≥b≥c ≥e, 上标f、g为两个次桥头碳在主桥路中的位次)
9 7 8
10 11 12 14
次桥头碳
6 5 4 3 2 1
主桥头碳
13
三环[ 9 . 2 . 1 . 03 , 8 ]十四烷 主桥头三条桥路桥碳原子数目总和= 9+2+1=12 次桥头三条桥路桥碳原子数目总和= 7+4+0=11
(a≤b)
6
7 3
1
螺[2.4]庚烷
2
5
4
8 9
7 6
1
2 3
螺[5.6]十二烷
10 11
7 8 9 10
12
5
4
6 5
1 2 3 4
2,9-二甲基螺[4.5]-6-癸烯
二螺环烃命名示例
从小环邻近螺原子的碳原子开始编号, 使两个螺原子的位数和尽可能最小
方括号内按编号先后次序依次标记螺原子间的非螺原子碳数。
单螺环烃的命名
1. 从小环中邻近螺原子的碳原子开始编号，经过螺碳原子，再由较大环 依次编回到螺原子前。
2. 环上连有取代基时，应使取代基有较小的位次。
3. 母体名称前冠以“螺”，后接[ ]，方括号内注明环中除螺原子以外的 碳原子数，由小到大，之间用圆点隔开。
单螺环烃母体命名的固定格式： 螺[a . b]某烃
小环烷烃尽管与烯烃类似，但依然保持了一点点烷烃的本性，因而小
环烷烃在化学性质方面具有双重性。 类烷性——室温下与KMnO4、O3等氧化剂无作用、 在光照下可发生C-H键的自由基卤代。 类烯性———可与H2、Br2、HX、H2SO4发生开环加成
9 10
6 8 7 11 12 13
5 1 4 14 3 2
1,8,12,14-四甲基二螺[3 .2 .4 .3]十四烷
三、脂环烃的性质
物理性质： 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 比含同数碳原子的烷烃高。 化学性质： 环烯烃、环炔烃的化学性质与开链烯烃、炔烃相似 ≥C5的环烷烃与烷烃的性质相似，小环烷烃的性质与烯烃的性质类似， 可发生开环加成反应。
(＞C12)
（三） 根据环的数目分类
单环 二环 多环
（四）根据环的连接方式分类（对二环和多环化合物） 联环脂环烃：两环间以单键或双键直接相连 螺环脂环烃：两环共用一个碳原子 稠环脂环烃：两环共用两个相邻的碳原子 桥环脂环烃：两环共用两个以上的碳原子
降冰片烷
棱烷
金刚烷
篮烷
立方烷
< C8的环烯烃只可能以 顺式构型 存在:
O COOH
+
HOOC HOOC
O C O H
+
H O C O C H
（三） 加成反应 环烯烃与烯烃相同，主要发生烯键上的亲电加成反应。
Br2 CCl4
Br
CH3 +
CH3 Br Br
50%
CH3 Br
50% HBr
CH3 Br
H
CH3 +
H
CH3 Br
CH3 CH3
（四）小环烷烃的开环加成
环烷烃，主要是小环的环丙烷和环丁烷，虽然没有碳碳双键，但与烯烃 相似，容易打开环而进行加成反应。开环加成这是小环环烷烃的特殊反应。
双键在桥头碳原子上的桥头烯烃，可能存在位置异构，两个双键碳原 子的编号可能不是连续的，为区别位置异构体，命名时双键的两个碳原子 的位次均需标出，编号较小的双键位次写于前，编号较大的双键位次写于 随后的小括号中。
二环[3.2.1]-1(2)-辛烯 二环[3.2.1]-1(8)-辛烯
二环[3.2.1]-1(7)-辛烯
(1) 加氢 在催化剂的作用下，环丙烷、环丁烷可与氢进行加成反应，打开环而一 边加上一个氢原子，得到的产物为开链的烷烃。例如：
+ H2
＋ H2
Ni £ 80 ¡ C
Ni
CH 3CH 2CH 3
CH2CH2CH2CH2 H H
。 120 C
五元及其五元以上的环烷烃开环加成比较困难，开环加氢要求较强烈 的反应条件。
二环桥环烃的命名
1. 从桥头碳开始编号，经过最长桥路到达另一桥头，再从该桥头碳沿 着次长桥路继续编号至第一个桥头碳前，最短的桥最后编号。 2. 分子中含有双键或取代基时，用阿拉伯数字表示其位次,并尽可能使 双键、取代基有较小位次。 3. 母体名称前冠以“二环”，后接[ ]，方括号中表明环内 各桥路的桥 碳原子数目，从大到小排列，数字之间用圆点“ . ”分开。
+ Br 2
Br2
CH 2CH 22CH 2CH 2
¼ÓÈÈ
Br
Br
Br
Br
(3) 加卤化氢和硫酸 环丙烷及其烷基衍生物也容易与卤化氢进行开环加成反应。
+ HBr
CH 2CH 2CH 2 H Br
当烷基取代的环丙烷与卤化氢进行开环加成反应时，存在区域选择 性，并符合马氏规则，即环的断裂发生在连接氢原子最多与连接氢原子 最少的两个成环碳原子之间，氢加到含氢较多的成环碳原子上，而卤素 加到含氢较少的成环碳原子上。
β键 β-构型
H CH 3
H CH 3
β键 β-构型
立体透视式
CH 3
反-1,2-二甲基环戊烷
α 键 α-构型
Байду номын сангаасα 键 α-构型
顺-1,2-二甲基环己烷
（二）多环脂环烃
多环脂环烃的命名比较复杂，现仅将含有两个环的脂环烃的命名介绍如 下。 1．桥环烃（含稠环烃）的命名 ：
桥环烃结构中的有关名词术语： 桥头碳——多条环碳链（桥路） 交汇的枢纽碳原子“·” 桥（碳）原子——各条环碳链（桥路） 上的碳原子“·” 原子桥——具有桥原子的环碳链 “·—·—·—·” 键桥——不含桥原子仅以共价单 键（或双键）连接两个 桥头碳的桥路 “·——·”
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第三章
环
烃
（cyclic hydrocarbon）
有机药化教研室编制
环烃目录
第一节 脂环烃 一、脂环烃的分类 二、脂环烃的命名 三、脂环烃的性质 四、环烷烃的结构与稳定性 第二节 芳香烃 一、单环芳烃 二、稠环芳烃 三、其他多环芳烃 四、非苯芳烃
五、环己烷及其衍生物的构象
六、多烃基取代脂环烃的立体异构
+ HBr
CH 3CHCH 2CH 2 Br H
+ HBr
CH 3
CH 3 CH 3 C CH CH 2 Br H
H2SO4等无机酸也能与环丙烷及其烷基衍生物发生开环加成反应。
H2SO4
OSO3H CH3CHCH2CH2 H
H2O
OH CH3CHCH2CH3
环丁烷以上的环烷烃在常温下难与卤化氢进行开环加成反应。
（二）氧化反应 所有环烷烃在常温下，用一般氧化剂如高锰酸钾水溶液或臭氧等不能 使其氧化，所以可用高锰酸钾水溶液来鉴别烯烃与环烷烃。
不褪色
KMnO4 H2O
褪色
褪色
在加热情况下用强氧化剂，或在催化剂存在下用空气直接氧化，环烷 烃也可以被氧化。例如:
¡ £ 1520kPa HNO 3 , 90-120 C£ ¬ ¡ £ O 2£ Ü´ ß » ¯ ¼Á C ¬ 1 00 ,1032kPa , î
例1：
分子式为C6H4NO2Cl的化合物不饱和度为：
Ω＝
2× 6
＋
2 2
1-5
＋
＋
＝5
在碳原子数目≤8 的化合物中，若分子的不饱和度≥4时，一般含有 苯环，因苯环的不饱和度Ω =4。因此该化合物的可能结构式为：
O N O Cl
(氯与硝基的相对位置不能确定)
例2： 分子式为 C6 H10 NCl 的化合物不饱和度为：
二环桥环母体命名固定格式：二环[a . b. c] 某烃
2 3 4 5 1 8 6 6 5 4 7 7 2 3
(a≥b≥c)
1
二环[3.2.1]辛烷
二环[3.2.0]庚烷
7
6 4 5 1 3 2 3 4 5 2 1 9 8 6 7
1,5 -二甲基二环 [2.2.1]-2-庚烯 2,9 -二甲基二环 [4.3.0]-3-壬烯 二环桥环桥头烯烃命名的特点 ：