第三章 环烷烃
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H C H H C C C H C C H H
H C
满足碳四价
H H
C C C H
C C
H H
苯的结构参数
H C H C
120o
H C
120o
C H
C H
C
键长完全平均化，六个 C—C键 相等（0.140nm），烷烃C—C单 键（0.154nm），烯烃的C=C双键 H 108pm （0.133nm）。单键和双键的平均 值（0.144nm）。
折叠式构象 环丁烷中的键
环丁烷的构象
H
3
2
H HH
1
若为平面型分子 有角张力和扭转张力
H H
4
3
2 1
HH
HH
4
90o
H
C4-C3
H
C1-C2
88o
H H
H H
相邻C-H 处于 重叠式构象
H
稳定构象 角张力稍增 加, 扭转张 力明显减小
H H H
3
2
H
4 1
H H
C1-C2
4
2
H H
1
H
H2C H2C
叔丁基在 e 键上的构象比在 a 键上的另一种构象 要稳定的多。
五、萜(tie)类和甾(zai)族化合物 1.萜类 萜类化合物--又称萜烯 类化合物。 天然有机化合物香精的主 要成分。 特点:都具有聚异戊二烯 (C5H8)n 的碳骨架。 单萜 倍半萜 二萜 三萜 四萜
异戊二 烯单位
碳原子 数
2
10
H H
4
H H H H
H H 3 H H
5 4 2
H
1 6
H H
H
椅式构象中C-H键的顺反关系
H
3
H
5
H
2 6
H
1
相邻碳上的a键和e键为顺式
H
H
4
H H
两个相邻的a键（或e键）为反式
H H H H
构象的翻转 通过C-C键的不断扭动,一种椅型翻转为另一种椅型
为 a键
为e键
椅型构象的翻转 两种椅型构象是等同的分子.
CH3
1
H3C 3
2 3
4
2 1 6 5
6 5 4
1-甲基-1-环己烯
3-甲基-1-环己烯
(3) 双环化合物--分子中含有两个碳环
其中两个碳环共用一个碳原子的叫螺化合物. 共用两个或以上碳原子的叫桥环化合物.
螺原子
螺[2.4]庚烷
桥头碳 桥头碳
双环[2.2.1]庚烷
三、脂环烃的性质
（一）物理性质： 无色、有一定气味的物质，沸点、熔点和相对密度比 同碳原子数的直链烷烃高。 （二）化学性质：
三、单环芳烃的命名
（1） 一元取代物 (烷基为取代基)——苯为母体
CH3
C2 H5
甲苯
CH2CH2CH3
乙苯
H3C CH3 CH
正丙苯
异丙苯
（2）苯的二元取代物 ①加“邻,间或对”字,或用1,2-; 1,3-; 1,4-表示，或 用英文“O-”“m-”“P-”表示。
3
4
15
20
6
8
30
40
特点:都具有聚异戊二烯的碳骨架.
姜烯
倍半萜 (3个异戊二烯单元)
维生素A
二萜 (4个异戊二烯单元)
2.甾族化合物 天然有机化合物,许多甾族化合物具有重要的生理作用。 特点:都具有甾核的四环碳骨架。并且环上有三个侧链(图1) 如:胆汁酸,甾族激素(睾丸素,雌二醇)等。
图 1甾核
3
H
相邻C-H 处于 邻位交叉式构象
H
3. 环戊烷的结构
不是平面结构，因C-H键的重叠,有较大扭转张力。
实际构象:折叠环的形式--“信封式”构象。
分子张力不大,因此环戊烷的化学性质比较稳定。
4. 环己烷的结构
120
o
如果环己烷的 6 个碳原子在同一平面上: • 将有角张力（偏离109.5o） • 将有扭转张力（C-H重叠）
C-C键的形成
交盖较好
键轨道的交盖
交盖较差
这样的键与一般的键不 一样,它的电子云没有轨道 轴对称,而是分布在一条曲 线上,故常称弯曲键。
内角60°
弯曲键比一般的 键弱,并且具有较高的能量。
这种因键角偏离正常键角而引起的张力叫角张力。
2.环丁烷的结构
内角90°
四个碳原子不在一个平面上。
透视式
纽曼投影式
每个碳上与氢原子相连的两个键，一个垂直于平面，这个键
叫直立键，以a表示；另一个键则大致与平面平行，叫做平
伏键，以e表示。六个a键六个e键；
椅式构象中的两种类型C-H键
H
3
H
5
H
2 6
H
1
C H H C
H : a键 (axial bond) 竖键, 直键, 直立键 H : e键 (equatorial bond) 横键, 平键, 平伏键
图2 胆酸
第二节 芳香烃
一．芳烃的定义和分类 1.芳香烃是具有“芳香性”的碳氢化合物,是芳香族 化合物的母体。
芳香性（Aromaticity）的概念 (1)C/H的比例高。 (2)具有平面和接近平面的环状结构。
(3)键长接近平均化。
(4)化学性质稳定，易发生亲电取代而不易发生加成、氧化
2.芳烃分类: (1)苯型芳烃和非苯芳烃 (2)按环的数目分 a 单环芳烃——分子中只含有一个苯环
环己烷不是平面结构,较为稳定的构象 为折叠的船型构象和椅型构象。
1
(Ⅰ)
6 1
2
3 5 3 2 5
4
(Ⅱ)
6
4
Ⅰ
Ⅱ
在(Ⅰ)和(Ⅱ)中，C2、C3 、C5 、C6都在一个平面内，但在(Ⅱ)
中，C1和C4在平面的同一侧，这种构象叫船式构象；而在(Ⅰ)
中，C1和C4在平面的上下两侧，这种构象叫椅式构象
CH3
2 1
CH3
2
H CH3 H
1
CH3 CH3
1 2
CH3
1, 2-cis(顺式) CH3 2
1
能量相等
Байду номын сангаас
CH3
2 2 1 1
H H CH3 CH3
CH3
CH3
1, 2-trans(反式)
优势构象
反式(e,e)比顺式(a,e)的稳定,（a,a）实际上不存在（能量太高）
例2: 顺-4-叔丁基环己醇的两种构象
1.加氢：
环烷烃 小环似烯、大环似烷
环烯烃的化学性质和普通烯烃相同
1.取代反应：在光或热的引发下发生卤代反应
Cl + Cl2
光
+
HCl
Cl + Cl2
光
+
Br
HCl
+ Br2
热
+
HBr
2. 开环反应--也叫加成反应. (1) 催化加氢
+ H2
Ni 80℃
CH3CH2CH3
+ H2
Ni
200℃ Pt 300℃
HH3C 3C
11
1 C1-C2 1 C1-C2
C5-C4 6 C5-C4 6 C1-C2 C1-C2 C5-C4 C5-C4
4
HH HH3C 2 3C HH HH
2
H H
6 6 44 55
1 1
H H H H
H H H H
22
CH3 CH3
11
3 3
H
4
5 5
H H
3 3
H H
6 6
H H
H
CH3与C3为对位交叉 CH3与C3为对位交叉 优势构象， 优势构象， 室温时占95% 室温时占95%
CH3CH2CH2CH3
+ H2
CH3CH2CH2CH2CH3
(2) 加卤素或卤化氢
+ Br2
C C l4
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.
CH3—CH—CH2 + HBr CH2 CH3CHCH2CH3 Br
a.命名与开链烃相似:以不饱和碳环为母体,侧链为取代基。 b.碳环上的编号顺序:应是不饱和键所在的位置号码最小。 c.对于只有一个不饱和键的环烯(或炔)烃,双键或叁键位置可不标。
环戊烯
环辛炔
1,3-环己二烯
带有侧链的环烯烃命名:
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。
CH3
CH=CH2
苯
甲苯
苯乙烯
b 多环芳烃——分子中有两个或以上的苯环
联苯
萘(nai)
蒽(en)
二、苯环的结构
凯库勒结构式
苯的分子式: (C6H6) （1）苯比较稳定,只有在加压和催化剂作用下才发 生加氢反应:
C6H6 + 3H2
Ni
压力
苯不易发生加成,不易氧化,但容易发生取代反应。
（2）苯加氢生成环己烷,苯的一元取代物只有一种 ,说明 苯环上的六个碳原子和六个氢原子的地位是等同的。 （3）1865年凯库勒提出苯的结构是一个对称的六碳环, 每个碳原子上都连有一个氢原子。
140pm
平面型分子
凯库勒式的缺陷
(1)按凯库勒式:苯分子中有交替的碳碳单键和双键, 而单键和双键的键长是不等的。苯应该是一个不 规则的六边形结构。实际上:苯分子中碳碳键的键 长完全相等,均为0.140nm。即比一般的碳碳单键 短,比一般的碳碳双键长一些。 (2)化学性质 没有体现芳香性 所以, 凯库勒式并不能代表苯分子的真实结构.
小环：3-4；普通环5-7；中环8-11；大环：≥12 3、按环中键的类型分：环烷烃、环烯烃、环炔烃等
二、脂环烃的命名 (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: 同 分 CH2-CH2 异 构 甲基环丙烷 CH2 体 CH3 简写: CH-CH3 CH2
CH 与C3为邻位交叉 CH33与C3为邻位交叉
（有排斥力） （有排斥力）
同一平面 上的比较
两种椅型构象是两种不同结构的分子。
甲基连在a键上的构象具有较高的能量,比较不稳定。
平衡体系中e键甲基环己烷占95%, a键的占5%。
叔丁基环己烷的构象
H H H C
C
H C
H H H H H H H
C
(H3C)3C
室温: 100%
有非常大的1. 3-竖键作用
取代基在e键上的构象较稳定.
若有多个取代基,往往是 e 键取代基最多的构象最稳定。 若环上有不同取代基,则体积大的取代基连在 e键上的构象最稳定。 例1: 1,2-二甲基环己烷，顺式如下：
同一平面上的比较. 在同侧为顺, a,e 在异侧为反,a,a;e,e.
立体模型
[小结] 苯分子结构的认识: (1)苯分子是正六边形,碳和氢均处于同一平面。 (2)C-C键长平均化,为0.140nm。 (3)碳均为sp2杂化，六个碳具有同样的电子云密度。 未参与杂化的P轨道形成了一个大π键。 (4) 电子云均匀地分布在苯环的上下，具有相当大的 离域作用,从而使它们能量比在三个孤立的键要 低得多。 苯的氢化热（208.5 KJ· -1）比环己烯氢化热的三 mol 倍低得多（ 3×119.3－208.5 = 149.4 KJ· -1）， mol 这149.4KJ· -1即为苯的共轭能。 mol
例2:
例3:
1-甲基-3-乙基环己烷
1,1,4-三甲基环己烷
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
(2) 环烯(炔)烃 --脂环烃的环上有双键(或叁键)。
第三章 环烃
第一节 脂环烃
脂环族化合物：结构上具有环状碳骨架，性质与开链化合物相似的
一类化合物。脂环烃：只有C、H两种元素组成的脂环化合物。
一、脂环烃的分类
1、按碳环数分：单环脂环烃；二环脂环烃和多环脂环烃等
CH3
十氢化萘
降冰片烷
螺[2,4]庚烷
立方烷
棱烷
蓝烷
金刚烷
2、按成环碳原子数分：三元环、四元环、五元环脂环烃等
四碳环不易开环，在常温下与卤素，卤化氢不反应。
3. 氧化反应:
在常温下，环烷烃与一般氧化剂(KMnO4,O3) 不反应；
思考： 如何鉴别丁烷、甲基环丙烷、1-丁烯和1-丁炔 ?
四、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。 1.环丙烷的结构
。 109.5 。 60 。 24 44'
(1) 椅型构象
稳定(99.9%以上) C-C-C键角基本保持109.5°,任何两个 相邻的C-H键都是交叉式的.椅型构象 无张力环.
纽曼投影式
透视式
(2) 船型构象
所有键角也接近109.5°,故也没有角 张力.但相邻C-H键却并非全是交叉 的。C-2和C-3上的 C-H 键,以及C-5 和C-6上的 C-H键都是重叠式的。 C-1和C-4上两个向内伸的H由于距 离较近而相互排斥,也使分子的能量 有所升高。
环烷烃的命名(与烷烃相似):
(A)以碳环作为母体, 环上侧链作为取代基命名; (B)环状母体的名称是在同碳直链烷烃的名称前加一“环”字。 (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最小为原则。 例1: CH
3 1 5 4 2 3
CH3
1,2-二甲基环戊烷
a键和e键的相互转换
H
3
翻转后,原来的a键转变 为e键,而e键转变为a键
H H 翻转
4
H
5
H
2 6
H
1
H
3 5
H H
6 2 1
H
H
4
H H
H
H
H H
H
H H
H H
H
H
单取代环己烷的构象
22
1，3-竖键作用 1，3-竖键作用
H H
33 66 55 44
H H C H C H
2 2
H H H H
5 5 3 3
H C
满足碳四价
H H
C C C H
C C
H H
苯的结构参数
H C H C
120o
H C
120o
C H
C H
C
键长完全平均化，六个 C—C键 相等（0.140nm），烷烃C—C单 键（0.154nm），烯烃的C=C双键 H 108pm （0.133nm）。单键和双键的平均 值（0.144nm）。
折叠式构象 环丁烷中的键
环丁烷的构象
H
3
2
H HH
1
若为平面型分子 有角张力和扭转张力
H H
4
3
2 1
HH
HH
4
90o
H
C4-C3
H
C1-C2
88o
H H
H H
相邻C-H 处于 重叠式构象
H
稳定构象 角张力稍增 加, 扭转张 力明显减小
H H H
3
2
H
4 1
H H
C1-C2
4
2
H H
1
H
H2C H2C
叔丁基在 e 键上的构象比在 a 键上的另一种构象 要稳定的多。
五、萜(tie)类和甾(zai)族化合物 1.萜类 萜类化合物--又称萜烯 类化合物。 天然有机化合物香精的主 要成分。 特点:都具有聚异戊二烯 (C5H8)n 的碳骨架。 单萜 倍半萜 二萜 三萜 四萜
异戊二 烯单位
碳原子 数
2
10
H H
4
H H H H
H H 3 H H
5 4 2
H
1 6
H H
H
椅式构象中C-H键的顺反关系
H
3
H
5
H
2 6
H
1
相邻碳上的a键和e键为顺式
H
H
4
H H
两个相邻的a键（或e键）为反式
H H H H
构象的翻转 通过C-C键的不断扭动,一种椅型翻转为另一种椅型
为 a键
为e键
椅型构象的翻转 两种椅型构象是等同的分子.
CH3
1
H3C 3
2 3
4
2 1 6 5
6 5 4
1-甲基-1-环己烯
3-甲基-1-环己烯
(3) 双环化合物--分子中含有两个碳环
其中两个碳环共用一个碳原子的叫螺化合物. 共用两个或以上碳原子的叫桥环化合物.
螺原子
螺[2.4]庚烷
桥头碳 桥头碳
双环[2.2.1]庚烷
三、脂环烃的性质
（一）物理性质： 无色、有一定气味的物质，沸点、熔点和相对密度比 同碳原子数的直链烷烃高。 （二）化学性质：
三、单环芳烃的命名
（1） 一元取代物 (烷基为取代基)——苯为母体
CH3
C2 H5
甲苯
CH2CH2CH3
乙苯
H3C CH3 CH
正丙苯
异丙苯
（2）苯的二元取代物 ①加“邻,间或对”字,或用1,2-; 1,3-; 1,4-表示，或 用英文“O-”“m-”“P-”表示。
3
4
15
20
6
8
30
40
特点:都具有聚异戊二烯的碳骨架.
姜烯
倍半萜 (3个异戊二烯单元)
维生素A
二萜 (4个异戊二烯单元)
2.甾族化合物 天然有机化合物,许多甾族化合物具有重要的生理作用。 特点:都具有甾核的四环碳骨架。并且环上有三个侧链(图1) 如:胆汁酸,甾族激素(睾丸素,雌二醇)等。
图 1甾核
3
H
相邻C-H 处于 邻位交叉式构象
H
3. 环戊烷的结构
不是平面结构，因C-H键的重叠,有较大扭转张力。
实际构象:折叠环的形式--“信封式”构象。
分子张力不大,因此环戊烷的化学性质比较稳定。
4. 环己烷的结构
120
o
如果环己烷的 6 个碳原子在同一平面上: • 将有角张力（偏离109.5o） • 将有扭转张力（C-H重叠）
C-C键的形成
交盖较好
键轨道的交盖
交盖较差
这样的键与一般的键不 一样,它的电子云没有轨道 轴对称,而是分布在一条曲 线上,故常称弯曲键。
内角60°
弯曲键比一般的 键弱,并且具有较高的能量。
这种因键角偏离正常键角而引起的张力叫角张力。
2.环丁烷的结构
内角90°
四个碳原子不在一个平面上。
透视式
纽曼投影式
每个碳上与氢原子相连的两个键，一个垂直于平面，这个键
叫直立键，以a表示；另一个键则大致与平面平行，叫做平
伏键，以e表示。六个a键六个e键；
椅式构象中的两种类型C-H键
H
3
H
5
H
2 6
H
1
C H H C
H : a键 (axial bond) 竖键, 直键, 直立键 H : e键 (equatorial bond) 横键, 平键, 平伏键
图2 胆酸
第二节 芳香烃
一．芳烃的定义和分类 1.芳香烃是具有“芳香性”的碳氢化合物,是芳香族 化合物的母体。
芳香性（Aromaticity）的概念 (1)C/H的比例高。 (2)具有平面和接近平面的环状结构。
(3)键长接近平均化。
(4)化学性质稳定，易发生亲电取代而不易发生加成、氧化
2.芳烃分类: (1)苯型芳烃和非苯芳烃 (2)按环的数目分 a 单环芳烃——分子中只含有一个苯环
环己烷不是平面结构,较为稳定的构象 为折叠的船型构象和椅型构象。
1
(Ⅰ)
6 1
2
3 5 3 2 5
4
(Ⅱ)
6
4
Ⅰ
Ⅱ
在(Ⅰ)和(Ⅱ)中，C2、C3 、C5 、C6都在一个平面内，但在(Ⅱ)
中，C1和C4在平面的同一侧，这种构象叫船式构象；而在(Ⅰ)
中，C1和C4在平面的上下两侧，这种构象叫椅式构象
CH3
2 1
CH3
2
H CH3 H
1
CH3 CH3
1 2
CH3
1, 2-cis(顺式) CH3 2
1
能量相等
Байду номын сангаас
CH3
2 2 1 1
H H CH3 CH3
CH3
CH3
1, 2-trans(反式)
优势构象
反式(e,e)比顺式(a,e)的稳定,（a,a）实际上不存在（能量太高）
例2: 顺-4-叔丁基环己醇的两种构象
1.加氢：
环烷烃 小环似烯、大环似烷
环烯烃的化学性质和普通烯烃相同
1.取代反应：在光或热的引发下发生卤代反应
Cl + Cl2
光
+
HCl
Cl + Cl2
光
+
Br
HCl
+ Br2
热
+
HBr
2. 开环反应--也叫加成反应. (1) 催化加氢
+ H2
Ni 80℃
CH3CH2CH3
+ H2
Ni
200℃ Pt 300℃
HH3C 3C
11
1 C1-C2 1 C1-C2
C5-C4 6 C5-C4 6 C1-C2 C1-C2 C5-C4 C5-C4
4
HH HH3C 2 3C HH HH
2
H H
6 6 44 55
1 1
H H H H
H H H H
22
CH3 CH3
11
3 3
H
4
5 5
H H
3 3
H H
6 6
H H
H
CH3与C3为对位交叉 CH3与C3为对位交叉 优势构象， 优势构象， 室温时占95% 室温时占95%
CH3CH2CH2CH3
+ H2
CH3CH2CH2CH2CH3
(2) 加卤素或卤化氢
+ Br2
C C l4
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.
CH3—CH—CH2 + HBr CH2 CH3CHCH2CH3 Br
a.命名与开链烃相似:以不饱和碳环为母体,侧链为取代基。 b.碳环上的编号顺序:应是不饱和键所在的位置号码最小。 c.对于只有一个不饱和键的环烯(或炔)烃,双键或叁键位置可不标。
环戊烯
环辛炔
1,3-环己二烯
带有侧链的环烯烃命名:
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。
CH3
CH=CH2
苯
甲苯
苯乙烯
b 多环芳烃——分子中有两个或以上的苯环
联苯
萘(nai)
蒽(en)
二、苯环的结构
凯库勒结构式
苯的分子式: (C6H6) （1）苯比较稳定,只有在加压和催化剂作用下才发 生加氢反应:
C6H6 + 3H2
Ni
压力
苯不易发生加成,不易氧化,但容易发生取代反应。
（2）苯加氢生成环己烷,苯的一元取代物只有一种 ,说明 苯环上的六个碳原子和六个氢原子的地位是等同的。 （3）1865年凯库勒提出苯的结构是一个对称的六碳环, 每个碳原子上都连有一个氢原子。
140pm
平面型分子
凯库勒式的缺陷
(1)按凯库勒式:苯分子中有交替的碳碳单键和双键, 而单键和双键的键长是不等的。苯应该是一个不 规则的六边形结构。实际上:苯分子中碳碳键的键 长完全相等,均为0.140nm。即比一般的碳碳单键 短,比一般的碳碳双键长一些。 (2)化学性质 没有体现芳香性 所以, 凯库勒式并不能代表苯分子的真实结构.
小环：3-4；普通环5-7；中环8-11；大环：≥12 3、按环中键的类型分：环烷烃、环烯烃、环炔烃等
二、脂环烃的命名 (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: 同 分 CH2-CH2 异 构 甲基环丙烷 CH2 体 CH3 简写: CH-CH3 CH2
CH 与C3为邻位交叉 CH33与C3为邻位交叉
（有排斥力） （有排斥力）
同一平面 上的比较
两种椅型构象是两种不同结构的分子。
甲基连在a键上的构象具有较高的能量,比较不稳定。
平衡体系中e键甲基环己烷占95%, a键的占5%。
叔丁基环己烷的构象
H H H C
C
H C
H H H H H H H
C
(H3C)3C
室温: 100%
有非常大的1. 3-竖键作用
取代基在e键上的构象较稳定.
若有多个取代基,往往是 e 键取代基最多的构象最稳定。 若环上有不同取代基,则体积大的取代基连在 e键上的构象最稳定。 例1: 1,2-二甲基环己烷，顺式如下：
同一平面上的比较. 在同侧为顺, a,e 在异侧为反,a,a;e,e.
立体模型
[小结] 苯分子结构的认识: (1)苯分子是正六边形,碳和氢均处于同一平面。 (2)C-C键长平均化,为0.140nm。 (3)碳均为sp2杂化，六个碳具有同样的电子云密度。 未参与杂化的P轨道形成了一个大π键。 (4) 电子云均匀地分布在苯环的上下，具有相当大的 离域作用,从而使它们能量比在三个孤立的键要 低得多。 苯的氢化热（208.5 KJ· -1）比环己烯氢化热的三 mol 倍低得多（ 3×119.3－208.5 = 149.4 KJ· -1）， mol 这149.4KJ· -1即为苯的共轭能。 mol
例2:
例3:
1-甲基-3-乙基环己烷
1,1,4-三甲基环己烷
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
(2) 环烯(炔)烃 --脂环烃的环上有双键(或叁键)。
第三章 环烃
第一节 脂环烃
脂环族化合物：结构上具有环状碳骨架，性质与开链化合物相似的
一类化合物。脂环烃：只有C、H两种元素组成的脂环化合物。
一、脂环烃的分类
1、按碳环数分：单环脂环烃；二环脂环烃和多环脂环烃等
CH3
十氢化萘
降冰片烷
螺[2,4]庚烷
立方烷
棱烷
蓝烷
金刚烷
2、按成环碳原子数分：三元环、四元环、五元环脂环烃等
四碳环不易开环，在常温下与卤素，卤化氢不反应。
3. 氧化反应:
在常温下，环烷烃与一般氧化剂(KMnO4,O3) 不反应；
思考： 如何鉴别丁烷、甲基环丙烷、1-丁烯和1-丁炔 ?
四、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。 1.环丙烷的结构
。 109.5 。 60 。 24 44'
(1) 椅型构象
稳定(99.9%以上) C-C-C键角基本保持109.5°,任何两个 相邻的C-H键都是交叉式的.椅型构象 无张力环.
纽曼投影式
透视式
(2) 船型构象
所有键角也接近109.5°,故也没有角 张力.但相邻C-H键却并非全是交叉 的。C-2和C-3上的 C-H 键,以及C-5 和C-6上的 C-H键都是重叠式的。 C-1和C-4上两个向内伸的H由于距 离较近而相互排斥,也使分子的能量 有所升高。
环烷烃的命名(与烷烃相似):
(A)以碳环作为母体, 环上侧链作为取代基命名; (B)环状母体的名称是在同碳直链烷烃的名称前加一“环”字。 (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最小为原则。 例1: CH
3 1 5 4 2 3
CH3
1,2-二甲基环戊烷
a键和e键的相互转换
H
3
翻转后,原来的a键转变 为e键,而e键转变为a键
H H 翻转
4
H
5
H
2 6
H
1
H
3 5
H H
6 2 1
H
H
4
H H
H
H
H H
H
H H
H H
H
H
单取代环己烷的构象
22
1，3-竖键作用 1，3-竖键作用
H H
33 66 55 44
H H C H C H
2 2
H H H H
5 5 3 3