本章主要内容1.环烷烃、环烯烃的命名.2.环烷烃的化学性质.
环烷烃的化学性质
1．加氢 在催化剂的作用下，环烷烃可进行催化加氢反应，加氢时环烷烃开环，
CH3CH2CH3 + H2 碳链两端的碳原子与氢原子结合生成烷烃。 80。 C Ni
+ H2
Ni 120。 C
CH3CH2CH2CH3
11
2．加卤素 环丙烷在常温下就可以与卤素发生加成反应，环丁烷在加 热的情况下也能反应。
+ Br2
1,2-二甲基-4-乙基环己烷
CH3
（四）环上取代基比较复杂时，则 把环作为取代基来命名。例如：
CH3 CH2 CH CH CH3
2-甲基-3-环戊基戊烷
（五）对于具有顺反异构的环烷烃，命 名时也可采用顺反命名法。即相同基团 在环平面同侧的称为顺式，在异侧的称 为反式，其它命名规则不变。例如：
H CH3 CH3 顺-1,3-二甲基环丁烷 H H H CH3 反-1,3-二甲基环丁烷 CH3
氢原子较少的碳环原子上。例如：
CH3 + HBr CH3CHCH2CH3 Br 2-溴丁烷
13
（三）氧化反应
环烷烃与烷烃相似，在常温下与一般氧化剂（如高锰酸钾溶液、臭氧等）
不发生反应，即使环丙烷也是如此。因此，这可作为环烷烃与烯烃、炔烃的鉴
别反应。但在加热、加压或者在催化剂存在时，环丙烷也可被空气或强氧化剂 氧化成各种含氧化合物。例如：用热硝酸氧化环己烷，则环破裂生成二元酸。
基时，要将环进行编号，以确定取代基所
在的位置。编号时使取代基的编号最小。 例如：
CH3 CH3 1,2-二甲基环己烷
6
（三）若含有两个或两个不同的取
代基时，把最小的取代基所在的碳 原子变为“1”号，然后使取代基的编 号最小。例如：
《有机化学》教学大纲
《有机化学》教学大纲一、课程基本信息中文名称：《有机化学》英文名称：《Organic Chemistry》课程编码：0801111B、0801112B总学时：93总学分： 6适用专业：化学专业课程类别：专业基础及核心课先修课程：无机化学、大学物理二、课程的性质、目标和任务有机化学是研究有机化合物的组成、结构、性质、反应机理和合成方法等内容的一门科学，是化学专业重要专业基础及核心课程之一。
通过本课程的学习，使学生建立起有机化合物“结构—性质—合成”之间的关联性，掌握有机化学的基本理论、基本知识、基本技能，提高分析和解决实际问题的能力。
同时，培养学生严谨的科学学风和坚实的唯物主义思想，并了解本学科最新科研成果和发展趋势，为胜任中学有机化学教学和进一步研究生教育打下坚实基础。
三、课程教学基本要求根据课时要求，建议第一学期安排前7章内容（45学时），第二学期安排后9章内容（48学时）。
其中，第八章、第十六章和第十八章不作为课堂讲授内容，供学有余力的学生自学。
四、课程教学内容及要求第一章绪论(4学时)【教学目标与要求】1．了解有机化学的发展简史以及有机化合物和有机化学等概念的涵义。
2．掌握有机化合物的特性，并能从结构上加以解释。
3．理解有机化合物按碳骨架和按官能团分类的两种方法，掌握官能团概念的涵义以及一些官能团的名称，并能根据官能团判断有机化合物所属类别。
4．了解共价键理论和分子轨道理论的概念、基本要点以及它们的主要区别；能够应用共价键理论和分子轨道理论的基本概念定性地理解、解释有机化合物的结构。
5．掌握键长、键角、键能、极性共价键、非极性共价键、偶极矩等概念的涵义；能够区别键能和键的离解能以及根据元素电负性判断键矩的方向。
6．掌握有机化合物分子中的共价键的形成和断裂方式，掌握均裂、异裂、自由基反应、离子型反应、亲电反应、亲核反应、亲电试剂、亲核试剂、过渡状态和中间体等概念的涵义。
7．掌握BrΦnsted-Lowry酸碱、Lewis酸碱以及共轭酸、共轭碱、酸碱络合物等概念的涵义。
第四章 环烃
O + O2 V2O5 4000 CH CH C O C O + CO2 + H2O
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2.2.3 亲电取代反应历程
以傅氏反应为例，亲电反应历程如下： 首先 酰基与ALCl3作用形成酰基正离子： O O
R-C- Cl + AlCl3
O H Slow C-R Quick
R-C
+
AlCl4
O C R
O + R-C
2.2.1 苯的结构及芳香性的概念
化学分析证明苯的分子式为C6H6，碳氢比为1， 和乙炔一样。因此苯是一个非常不饱和的化合物。 按以前烯炔的经验，不饱和烃应该容易与Br2 或 HX 起加成反应，但苯却不容易起这些加成反应， 烯、炔容易被KMnO4 氧化，但苯却不容易，表 现对氧化剂有一定的稳定性；另外，苯容易与一 些试剂起取代反应，其中的H 被-NO2、-SO4H、 -X所取代，而烯、炔在同样的条件下是不起反应 和。苯环这些不容易起加成，不容易被氧化而容 易发生取代反应的特殊性质就叫苯的化学方面的 芳香性。
环烷烃
环烯烃
环炔烃
下面我们先讲异构 现象和命名的内容。
返回
1.1 异构现象和命名 环烷烃和烯烃具有相同的通式CnH2n。因此它们互 为异构，如环丙烷和丙烯，这是官能团异构。同样的环 烯烃具有和炔烃相同的通式。脂环烃的异构现象更加复 杂，如C6H12的环烃至少有下面几种异构体：
如果环上有两个以上的取代基时，如：
第四章 环烃
环烃是指分子中的碳架形成环状的碳 氢化合物。根据结构和性质我们把环烃分 成脂环烃和芳香烃两大类。
1. 2.
脂环烃 芳香烃
1.
脂环烃
1.1
异构现象和命名 1.2 环烷烃的结构 1.3 环烷烃的化学性质
大学有机化学之环烷烃
注意反应条件
总结: 大环像烷 小环像烯 环丙烷的烷基衍生物也容易发生开环加成反应
H3C HC ... CH2 . .. . + HBr C H3C CH3 CH3 CH3 H3C C Br CH CH3
(二) 环烯烃的化学性质
+ Br2 H3C + HCl H3C
KMnO 4
Br Br H3C Cl O CH3CCH2CH2CH2COOH
环己烷的结构
环己烷的σ键已经与烷烃中的σ键 相同, 没有张力,而且成键电子云间 最大重叠,其稳定性与烷烃相似。
环烷烃的稳定性： 环己烷 ＞ 环戊烷＞ 环丁烷＞ 环丙烷
三、脂环烃的化学性质
环烷烃与烷烃一样，主要起游离 基取代反应，环烯烃与烯烃一样， 主要起双键上的加成和氧化反应， 但小环脂环烃因环的张力，内能高 不稳定，容易发生开环加成反应。
环烷烃的命名与烷烃相似，根据环上碳原 子数目，称为环某烷。
环丙烷
6 5 4 1
环丁烷
CH3
2 3
环戊烷
2 3 1
环己烷
CH3
6 5 4
CH3
(CH3)2CH
1,3-二甲基环己烷
1-甲基-3-异丙基环己烷
环烯烃的命名与烯烃相似，含双 键的碳环称环某烯，环上碳原子的 编号，从双键的两个碳原子编起， 编号方向由“最低系列”规则决定。
(一) 环烷烃的化学性质 1．游离基型取代反应
+ Cl2 + Br2
光照
Cl
光照 或300℃
Br
2．加成反应
(1)加氢
+ H2
Ni 80℃
CH3CH2CH3
+ H2
Ni 200℃
有机化学课件 第三章 环烷烃
螺[3.4]辛烷
(c)螺环上的编号：从连接螺原子(不含)上的一个碳开始，先
编较小的环，然后经过螺原子再编大环。有取代基是在遵循
编号原则的基础上，使取代基位置号码加和数最小为原则. 例3:
5-甲基螺[2.4]庚烷
2 3
1
6 5
7 8
螺[4. 5]癸烷 spiro[4. 5]decane
4
10
9
除螺C外的碳原子数 (用"."隔开)
6-甲基二环[3.2.2]壬烷
1,7-二甲基二环[3.2.2]壬烷
桥头碳原子
10 9 8 7 1 2 3 4 5
桥头间的碳原子数 (用"."隔开) 环的数目 二环[4. 4. 0]癸烷 bicyclo[4. 4. 0]decane 组成桥环的 碳原子总数
6
十氢萘
桥 头 碳：几个环共用的碳原子，
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
实 例 四
H3C H
CH3 H
带有二个或二 个以上取代基 时，分子有对 称性，构型用 顺、反表示（
顺-1,2-二甲基环丙烷 cis-1,2-dimethylcyclopropane
英文用 “cis”
和“trans”表 示）。
二、双环化合物的命名
其中两个碳环共用一个碳原子的叫螺环化合物. 共用两个或以上碳原子的叫桥环化合物.
当碳原子的键角偏离109°28′时，便会产生一种恢复正 常键角的力量。这种力就称为张力。键角偏离正常键角越多， 张力就越大。 109°28′内角
偏转角度=
2 4
9o44’
N=3 偏转角度
24o44’
第二节_环烷烃概要
环烷烃2．1环烷烃的定义和命名分子中具有碳环结构的烷烃称为环烷烃，单环烷烃的通式为Cn H2n，与单烯烃互为同分异构体。
环烷烃可按分子中碳环的数目大致分为单环烷烃和多环烷烃两大类型。
1．单环烷烃最简单的环烷烃是环丙烷，从含四个碳的环烷烃开始，除具有相应的烯烃同分异构体外，还有碳环异构体，如分子式为C5H10的环烷烃具有五种碳环异构体。
为了书写方便，上述结构式可分别简化为：当环上有两个以上取代基时，还有立体异构。
单环烷烃的命名与烷烃基本相同，只是在“某烷”前加一“环”字，环烷烃若有取代基时，它所在位置的编号仍遵循最低系列原则。
只有一个取代基时“1”字可省略。
当简单的环上连有较长的碳链时，可将环当作取代基。
如：2．多环烷烃含有两个或多个碳环的环烷烃属于多环烷烃。
多环烷烃又按环的结构、位置分为桥环、螺环等。
（1）桥环两个或两个以上碳环共用两个以上碳原子的称为桥环烃，两个或两个以上环共用的叔碳原子称为“桥头碳原子”，从一个桥头到另一个桥头的碳链称为“桥”。
桥环化合物命名时，从一个桥头开始，沿最长的桥编到另一个桥头，再沿次长的桥编回到起始桥头，最短的桥最后编号。
命名时以二环、三环作词头，然后根据母体烃中碳原子总数称为某烷。
在词头“环”字后面的方括号中，由多到少写出各桥所含碳原子数(桥头碳原子不计入)，同时各数字间用下角圆点隔开，有取代基时，应使取代基编号较小。
例如：1，2，7-三甲基-双环[2.2.1]庚烷双环[4.4.0]癸烷双环[2.2.1]庚烷（2）螺环脂环烃分子中两个碳环共用一个碳原子的称为螺环烃，共用的碳原子为螺原子。
命名时根据成环的碳原子总数称为螺某烷，编号从小环开始，经过螺原子编至大环，在“螺”字之后的方括号中，注明各螺环所含的碳原子数(螺原子除外)，先小环再大环，数字间用下角圆点隔开。
有取代基的要使其编号较小。
例如：5-甲基螺[3.4]辛烷 1，6-二甲基螺[3.5]壬烷2．2环烷烃的物理性质在常温常压下，环丙烷与环丁烷为气体，环戊烷、环己烷为液体。
第四章环烃教学讲义
CH3
CH2Cl
光
Cl2 130-140℃
苯氯甲烷（氯化苄）
（2）硝化
浓H2SO4 HNO3 50-60℃
CH3
浓H2SO4
HNO3 10-30℃
NO2 H2O
硝基苯
CH3 NO2
CH3
Байду номын сангаас邻硝基甲苯
NO2 对硝基甲苯
解释：1、这是实验和工业上制备硝基化合物的方法之一； 2、甲苯比苯易硝化
（3）磺化
3.桥环的编号，从一个桥头开始，
循的最长桥编到另一个桥头，
再循余下的次长的桥编到桥头， 最短的桥最后编号。
二环壬烷
螺环烃：一个共用碳原子，两个碳环 共用的碳原子称为螺原子。
螺环（单螺环）命名原则：
1.螺作词头，成环碳原子的 总数作为母体烃的名称；
2.两个碳环（除螺原子外），
用阿拉伯数字由小到大表示；
CH3 115℃
H2SO4 5-15h
CH3
CH3
SO3H
10%-20%
邻甲苯磺酸
SO3H
75%-85%
邻甲苯磺酸
（4）付氏反应（付列德尔－克拉夫茨）
（A）烷基化反应（引入烷基的反应）
无 水 AlCl3
C H 3C H 2B r 80℃
C H 2C H 3H B r
乙 苯
常用催化剂：AlCl3、FeCl3、SnCl4、SbCl3、ZnCl2等 路易斯酸和HF、H2SO4、H3PO4等质子酸
休克尔规则：π电子数＝4n＋2 （n＝0，1，2，3…）
电 子 数 2 6 1 0
1 4
思考题：下列哪些是芳香性化合物？
1、
2、
有机化学环烷烃
总 张力能
n(Hc/n-659) 114 108 25 0 21 40 54 50 44 12 13 0 15 16
24
从上表数据可以看出: C3～C4 员 环：不稳定 C5、C7～C11员环：较稳定（稳定性相近） ≥C12 员 环：很稳定 C6 员 环：最稳定
拜耳的张力学说对六员以上的环失 去了预见性,原因是它的基本假定:成环 碳原子都在同一个平面上(除三员环外) 是错误的。
椅型
船型
31
环己烷椅型构象
环己烷船型构象
32
所有的键处于交叉式 椅式构象稳定的原因：
H H H H
5
H H
3
6
H
2
H
1
H H
H
4
H
H H
H
6 5
H
CH2 CH2
4
1
H
2 3
H
H H
在船式构象中，所有的C－H键处于重叠式。
H HH
4 5 6
H H H
1
H H
6 5
CH2 CH2
4
1
2 3
H H
H H 3 H
1
环 烷 烃
第一节：环烷烃的分类、命名及同分异构 第二节：环烷烃的化学性质 第三节：环烷烃的结构 第四节：环己烷的构象 第五节：取代环己烷的构象 第六节：十氢化萘的构象
2
第一节 分类、命名与同分异构
一、分类：
单环烃
3-4 员 5-7 员 8-11员 小环 普通环 中环 大环
饱和脂环烃
12 员
多环烃
(1).单螺环的命名
1、靠近螺C开始编号（不含螺C）， 2、先小环后大环，方括号内先小后大 3、 环除螺原子外的环碳原子个数，数字间用
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CH3
1 6 5 2 3
例2
H3C 3
4
2 1 6 5
4 1-甲基-1-环己烯 不是:2-甲基-1-环己烯
3-甲基-1-环己烯 不是:6-甲基-1-环己烯
例3
例4
CH3
6
5 1 3
CH3
5 4 1 3
CH3
2
4
2
1,6-二甲基-1-环己烯
5-甲基-1,3-环戊二烯
有取代基的双 键碳先编号
双键位次和最小
O
HNO3 环己烷
CH2CH2COOHBa(OH)2 CH2CH2COOH Δ
己二酸 环戊酮
如何鉴别环丙烷与烯烃 ?
下列环烯烃的氧化产物是什么?
CHO CHO
O3
Zn/H2O
O3
Zn + H+ [H2O]
O O
5.3 环烷烃的环张力和稳定性
(1) 直链烷烃每增加一个CH2,燃烧热增值基本一定,平均 为658.6 kJ/mol. (2) 环烷烃的通式为CnH2n,每增加一个 CH2,燃烧热会增 加.燃烧热为Hc,则平均每个 CH2 的燃烧热为Hc/n.
第五环烯烃的命名.
2.环烷烃的化学性质.
3.不同环烷烃的结构及其稳定性.
4.环己烷构象的基本概念及稳定性分析.
5.1 脂环烃的定义、分类和命名
5.1.1 脂环烃的定义、分类 ◆脂环烃定义:结构上具有环状碳骨架,而性质上与脂 肪烃相似的烃类,总称脂环烃. ◆根据饱和程度分类: 饱和脂环烃:环烷烃 脂环烃 不饱和脂环烃: 环烯烃;环二烯烃 环炔烃 环烷烃:脂环饱和,通式为CnH2n,如环丙烷,环己烷. 环烯烃:脂环含双键,通式为CnH2n-2.如环己烯. ◆根据环数的多少分类: 单环化合物 多环化合物(螺环、桥环)
环戊烯
环辛炔
1,3-环己二烯
◆ 环烷的顺反异构:
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.
例: 1,4-二甲基环己烷
顺-1,4-二甲基环己烷
反-1,4-二甲基环己烷
◆带有侧链的环烯烃命名:
c. 若只有一个不饱和碳上有侧链,该不饱和碳编号为1; d.若两个不饱和碳都有侧链或都没有侧链,则碳原子编号 顺序先使双键所在位置号码最小,再考虑以侧链位置号 码的加和数为最小.
环丙烷(简式):
环丁烷 (简式): : 甲基环丙烷 (简式):
CH3
同 分 异 构 体
环己烯
环戊二烯
双环化合物(分子中含有两个碳环)的结构:
• 螺环化合物:两个碳环共用一个碳原子. • 桥环化合物:两个碳环共用两个或以上碳原子.
螺原子
螺[2.4]庚烷
桥头碳 桥头碳
双环[2.2.1]庚烷
5.1.2脂环烃的命名: (1)环烷烃的命名 a. 以碳环作为母体,环上侧链作为取代基命名. b. 根据环状母体含碳原子的数目称为“环某烷”. c. 取代基较多时,命名时应把取代基的位置标出. d. 环上碳原子编号,以取代基所在位置的号码加和最 小为原则.
每个 CH2高38.5 kJ/mol.这个差值就是环丙烷分子中 每个 CH2的张力能. 总张力能 --环丙烷的总张力能38.53=115.5 kJ/mol
张力能 --环丙烷的 Hc/n 为697.1 kJ/mol,比烷烃的
环丙烷的总张力能38.5 3 = 115.5 kJ/mol
环丁烷的总张力能27.6 4 = 110.4 kJ/mol 环戊烷的总张力能5.4 5 = 27.0 kJ/mol 环己烷的总张力能为 0 环庚烷的总张力能3.7 7 = 25.9 kJ/mol
CH3—CH—CH2 + HBr CH2 CH3CHCH2CH3 Br
•四碳环不易开环，在常温下与卤素，卤化氢不反应。
下列反应的产物是什么？
1,1,2-三甲基环丙烷与HBr及 H2SO4的加成反应:
+
HBr H2SO4
? H2O/△ ? (CH3)2CCH(CH3)2 OH
(3) 氧化反应:
• 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，可被空气 氧化成各种氧化产物. 例如:
CH3
例1:
1 5 4 2 3
CH3
1,2-二甲基环戊烷
例2:
例3:
1-甲基-3-乙基环己烷 次序小的取代基编号优先
1,1,4-三甲基环己烷 取代基位置值加和最小
(2) 环烯(炔)烃的命名
a. 以不饱和碳环为母体,侧链为取代基. b. 碳环上的编号顺序:不饱和键所在的位置号码最小. 只有一个不饱和键的环烯(或炔)烃,双键或叁键位置 可不标.
Ni 80℃ Ni
+ H2
+ H2
+ H2
CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
CH3CH2CH2CH2CH3
条 件 渐 高
200℃
Pt 300℃
(B) 加卤素或卤化氢
+ Br2
CCl4
BrCH2CH2CH2Br
+ HBr
H 2O
CH3CH2CH2Br
• 环丙烷的烷基衍生物与 HX加成，环的破裂发生在含 H最多和最少的两个碳原子之间，且符合马氏规律.
环辛烷的总张力能5.0 8 = 40.0 kJ/mol
...................
•环烷烃的张力能越大,能量越高,分子越不稳定.
∴环丙烷,环丁烷不稳定,容易开环;环己烷和以 上的大环化合物的张力能很小或等于零,它们都 是稳定的化合物.
5.4 环烷烃的结构
烷烃是sp3杂化,键角109.5°,环烷烃的碳也是sp3 杂化,但键角不一定一样. 5.4.1 环丙烷的结构-- C-C弯曲键的形成:
+ Cl2
光
+
HC l
Cl + Cl 2
光
+
Br
HC l
+ Br2
热
+
HBr
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)
CH3 CH3 X
(2)
X
解: (1) 用溴化,因溴化反应有选择性;3º H > 2º H > 1º H. (2) 用氯化、溴化均可。
Cl2更活泼
(2) 开环反应--也叫加成反应. (A) 催化加氢
5.2 脂环烃的性质 (一) 物理性质 • 环烷烃的熔点和沸点都比同碳数的烷烃要高一些. • 相对密度也比相应的烷烃高,但比水轻. (二) 化学性质 • 脂环烃的化学性质与相应的脂肪烃类似. • 环烷烃的化学特性: 三、四元环结构不稳定,易开环;
五、六元环结构较稳定,一般不会开环.
5.2.1 环烷烃的反应 (1) 取代反应--在光或热的引发下发生卤代反应， （自由基反应）. Cl