大学有机化学讲义04第四章环烃 (2)
CH 3
顺, a,e
X
56 1
3
4
2
B、
CH3
反.a,a
稳定性
C>A>B
CH3
CH3 C、
CH3 CH3
反.e,e
若有多个取代基,往往是 e 键取代基最多的构象最稳定.
07.02.2021
脂环烃
20
(3) 顺-4-叔丁基环己醇构象
叔丁基在 e 键上的构象比在 a 键上的构象要稳定的多. 若环上有不同取代基,则体积大的取代基连在 e键上的
07.02.2021
脂环烃
6
单环烃的命名 1）按成环碳原子数目称为环某烃。
1-甲基-3-乙基环己烷
Hale Waihona Puke 4-甲基环己烯2）长链作母体，环作取代基。
3-甲基-4-环丁基庚烷
07.02.2021
脂环烃
7
3）顺、反环烷烃
受环的限制，σ键不能自由旋转。 环上取代基在空间的位置不同，产生顺反(几何)异构。
H 3C CH 3
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、密度均比相应的链状烷烃高。
07.02.2021
脂环烃
23
化学性质
C
C
不稳定 易加成开环成链状
C 电1子09云.5重。叠程度差
105.5。
1、催化氢化
C
C
C
不
H2, P丙t /烷C
50-80oC
CH3CH2环C丙H烷3
易 开
H2, Pt / C 250oC
脂环烃
15
(2) 环己烷船型构象
HH
1
4
4 1
23
H H
23
H H
65
6
5
透视式
HH
HH
纽曼投影式
构象特点： C2 ,C3 ,C5 ,C6在一个平面上， C1 ,C4都处于平面的同侧。
相邻原子重叠式，船式构象不稳定
07.02.2021
脂环烃
16
a键
a 键：直立键(竖键) (axial bonds)
构象最稳定.
多元取代的稳定构象是e-取代最多的构象 取代基不同时，大的取代基占据e-键稳定
07.02.2021
脂环烃
21
注意： 在不考虑构象，只考虑构型时， 常将环己烷写成平面结构。
CH3
CH3 CH3
顺－1,2－二甲基环己烷
CH3
反－1,2－二甲基环己烷
07.02.2021
脂环烃
22
（三）脂环烃的性质
脂环烃
5
一、脂 环 烃
脂环烃：性质与开链烃（脂肪烃）相似的环烃。
脂环烃的分类
环烷烃 CnH2n
环碳原子的饱和程度 环烯烃 CnH2n-2
脂环烃
单环 (上） 环炔烃 CnH2n-4
碳环数目 双单环环
小环 （n= 3, 4) 普通环 (n=5,6,7C) 中环 (n=8~11)
大环 (n≥12)
桥环
多多环环 螺环
H 3C H
CH 3
H CH 3
HH
H CH 3
CH 3 H 3C H
顺-1, 4-二甲基环己烷
反-1, 4-二甲基环己烷
07.02.2021
脂环烃
8
（一）环烷的结构
环丙烷的结构 • 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.
C
交
C 109.5。盖 较
好
C
CH3CH2CH2CH3
环
H2, Pt / C 加热
X
07.02.2021
脂环烃
24
2、与溴作用
与烷烃相似
07.02.2021
脂环烃
25
环丙烷与其它烷烃的区别
•环丙烷可在室温下使溴的四氯化碳溶液褪色
——这区别于其它环烷烃以及烷烃
•环丙烷不能被高锰酸钾溶液氧化
——这区别于不饱和烃
07.02.2021
交
C
盖
较
105.5。
差C
C
丙烷
环丙烷
键轨道的交盖
因键角偏离正常 键角而引起的张 力叫角张力。
键香 蕉
07.02.2021
脂环烃
9
60。 109.5。 24。 44'
随着环的扩大，张力
90°
环丁烷
108°
环戊烷 基本上无张力
07.02.2021
脂环烃
10
构象
环碳原子在同一个平面
“蝴蝶”式构象
“信封式”构象
（1）诱导效应 （2）共轭效应
07.02.2021 第四章 环烃
3
（二）稠环芳烃
1、萘
（1）萘的取代反应举例 （2）加氢 （3）氧化 2、蒽和菲 3、致癌烃 4、石墨与C60
三、煤焦油与石油
07.02.2021 第四章 环烃
4
环烃
环烃：由碳和氢两种元素组成的环状化合物。
环烃
脂环烃 芳香烃
07.02.2021
脂环烃
26
思考题1
CH
CH3 C
CH3
K M4 n O H+
?
COOH+ O C CH3 CH3
思考题2:如何鉴别丙烷、环丙烷、丙烯？
CH 3 CH 2 CH 3 CH 2 =CHCH 3
不褪色
Br 2 /CCl 4
褪色
褪色
KMn4O溶液 不褪色 褪色
07.02.2021
脂环烃
27
环烯烃的性质与开链烯烃类似，易加成、氧化等。
大学有机化学04第四章环烃 (2)
精品
二、芳香烃
芳香烃的分类及命名 （一）单环芳烃 1、苯的结构 2、物理性质 3、化学性质 （1）取代反应及其历程
①卤代 ②硝化 ③磺化 ④傅氏反应
（2）加成反应 （3）氧化 （4）烷基侧链的卤代
07.02.2021 第四章 环烃
2
4、苯环上取代基的定位规律 5、定位规律与电子效应
07.02.2021
脂环烃
18
2.取代环己烷的构象
(1) 甲基环己烷的构象
H
3
CH3
H
5
(5%)
（95%)
CH3与C3-H、C5-H有相互排斥力。
取代基在 e 键比在 a 键稳定
CH3
07.02.2021
脂环烃
19
(2) 1,2-二甲基环己烷的构象
A、 CH3
CH3
CH3 CH3
CH3 CH3 C H 3
环碳原子不在同一个平面
环戊烷分子张力不大，化学性质比较稳定.
07.02.2021
脂环烃
11
H
H H
H
H HH
H H
H
H H
H HH
H
H H
07.02.2021
脂环烃
H
H
H
H
H
12
（二）环己烷及其衍生物的构象
1.环己烷的构象
C原子是SP3杂化。 六个C不在同一平面， C-C键夹角保持109º28′,
e键
e 键：平伏键(横键) (equatorial bonds)
直立键（a键）： 6个（3上、3下） 平伏键（e键）： 6个（3上、3下）
07.02.2021
脂环烃
17
(3) 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
a键变为e键 e键变为a键
为 a键
为e键
•两种椅型构象是等同的分子.
因此环很稳定
07.02.2021
脂环烃
13
(1) 环己烷椅型构象 －优势构象
H
H
1
H
3
1
2
23 H
5
6
4
H
4
H
透视式
纽曼投影式
H
H 65
H H
构象特点： C2 ,C3 ,C5 ,C6在一个平面上， C1 ,C4分别处于平面的两侧。
每个C-C上的基团呈邻位交叉式
07.02.2021
脂环烃
14
07.02.2021
顺, a,e
X
56 1
3
4
2
B、
CH3
反.a,a
稳定性
C>A>B
CH3
CH3 C、
CH3 CH3
反.e,e
若有多个取代基,往往是 e 键取代基最多的构象最稳定.
07.02.2021
脂环烃
20
(3) 顺-4-叔丁基环己醇构象
叔丁基在 e 键上的构象比在 a 键上的构象要稳定的多. 若环上有不同取代基,则体积大的取代基连在 e键上的
07.02.2021
脂环烃
6
单环烃的命名 1）按成环碳原子数目称为环某烃。
1-甲基-3-乙基环己烷
Hale Waihona Puke 4-甲基环己烯2）长链作母体，环作取代基。
3-甲基-4-环丁基庚烷
07.02.2021
脂环烃
7
3）顺、反环烷烃
受环的限制，σ键不能自由旋转。 环上取代基在空间的位置不同，产生顺反(几何)异构。
H 3C CH 3
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、密度均比相应的链状烷烃高。
07.02.2021
脂环烃
23
化学性质
C
C
不稳定 易加成开环成链状
C 电1子09云.5重。叠程度差
105.5。
1、催化氢化
C
C
C
不
H2, P丙t /烷C
50-80oC
CH3CH2环C丙H烷3
易 开
H2, Pt / C 250oC
脂环烃
15
(2) 环己烷船型构象
HH
1
4
4 1
23
H H
23
H H
65
6
5
透视式
HH
HH
纽曼投影式
构象特点： C2 ,C3 ,C5 ,C6在一个平面上， C1 ,C4都处于平面的同侧。
相邻原子重叠式，船式构象不稳定
07.02.2021
脂环烃
16
a键
a 键：直立键(竖键) (axial bonds)
构象最稳定.
多元取代的稳定构象是e-取代最多的构象 取代基不同时，大的取代基占据e-键稳定
07.02.2021
脂环烃
21
注意： 在不考虑构象，只考虑构型时， 常将环己烷写成平面结构。
CH3
CH3 CH3
顺－1,2－二甲基环己烷
CH3
反－1,2－二甲基环己烷
07.02.2021
脂环烃
22
（三）脂环烃的性质
脂环烃
5
一、脂 环 烃
脂环烃：性质与开链烃（脂肪烃）相似的环烃。
脂环烃的分类
环烷烃 CnH2n
环碳原子的饱和程度 环烯烃 CnH2n-2
脂环烃
单环 (上） 环炔烃 CnH2n-4
碳环数目 双单环环
小环 （n= 3, 4) 普通环 (n=5,6,7C) 中环 (n=8~11)
大环 (n≥12)
桥环
多多环环 螺环
H 3C H
CH 3
H CH 3
HH
H CH 3
CH 3 H 3C H
顺-1, 4-二甲基环己烷
反-1, 4-二甲基环己烷
07.02.2021
脂环烃
8
（一）环烷的结构
环丙烷的结构 • 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.
C
交
C 109.5。盖 较
好
C
CH3CH2CH2CH3
环
H2, Pt / C 加热
X
07.02.2021
脂环烃
24
2、与溴作用
与烷烃相似
07.02.2021
脂环烃
25
环丙烷与其它烷烃的区别
•环丙烷可在室温下使溴的四氯化碳溶液褪色
——这区别于其它环烷烃以及烷烃
•环丙烷不能被高锰酸钾溶液氧化
——这区别于不饱和烃
07.02.2021
交
C
盖
较
105.5。
差C
C
丙烷
环丙烷
键轨道的交盖
因键角偏离正常 键角而引起的张 力叫角张力。
键香 蕉
07.02.2021
脂环烃
9
60。 109.5。 24。 44'
随着环的扩大，张力
90°
环丁烷
108°
环戊烷 基本上无张力
07.02.2021
脂环烃
10
构象
环碳原子在同一个平面
“蝴蝶”式构象
“信封式”构象
（1）诱导效应 （2）共轭效应
07.02.2021 第四章 环烃
3
（二）稠环芳烃
1、萘
（1）萘的取代反应举例 （2）加氢 （3）氧化 2、蒽和菲 3、致癌烃 4、石墨与C60
三、煤焦油与石油
07.02.2021 第四章 环烃
4
环烃
环烃：由碳和氢两种元素组成的环状化合物。
环烃
脂环烃 芳香烃
07.02.2021
脂环烃
26
思考题1
CH
CH3 C
CH3
K M4 n O H+
?
COOH+ O C CH3 CH3
思考题2:如何鉴别丙烷、环丙烷、丙烯？
CH 3 CH 2 CH 3 CH 2 =CHCH 3
不褪色
Br 2 /CCl 4
褪色
褪色
KMn4O溶液 不褪色 褪色
07.02.2021
脂环烃
27
环烯烃的性质与开链烯烃类似，易加成、氧化等。
大学有机化学04第四章环烃 (2)
精品
二、芳香烃
芳香烃的分类及命名 （一）单环芳烃 1、苯的结构 2、物理性质 3、化学性质 （1）取代反应及其历程
①卤代 ②硝化 ③磺化 ④傅氏反应
（2）加成反应 （3）氧化 （4）烷基侧链的卤代
07.02.2021 第四章 环烃
2
4、苯环上取代基的定位规律 5、定位规律与电子效应
07.02.2021
脂环烃
18
2.取代环己烷的构象
(1) 甲基环己烷的构象
H
3
CH3
H
5
(5%)
（95%)
CH3与C3-H、C5-H有相互排斥力。
取代基在 e 键比在 a 键稳定
CH3
07.02.2021
脂环烃
19
(2) 1,2-二甲基环己烷的构象
A、 CH3
CH3
CH3 CH3
CH3 CH3 C H 3
环碳原子不在同一个平面
环戊烷分子张力不大，化学性质比较稳定.
07.02.2021
脂环烃
11
H
H H
H
H HH
H H
H
H H
H HH
H
H H
07.02.2021
脂环烃
H
H
H
H
H
12
（二）环己烷及其衍生物的构象
1.环己烷的构象
C原子是SP3杂化。 六个C不在同一平面， C-C键夹角保持109º28′,
e键
e 键：平伏键(横键) (equatorial bonds)
直立键（a键）： 6个（3上、3下） 平伏键（e键）： 6个（3上、3下）
07.02.2021
脂环烃
17
(3) 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
a键变为e键 e键变为a键
为 a键
为e键
•两种椅型构象是等同的分子.
因此环很稳定
07.02.2021
脂环烃
13
(1) 环己烷椅型构象 －优势构象
H
H
1
H
3
1
2
23 H
5
6
4
H
4
H
透视式
纽曼投影式
H
H 65
H H
构象特点： C2 ,C3 ,C5 ,C6在一个平面上， C1 ,C4分别处于平面的两侧。
每个C-C上的基团呈邻位交叉式
07.02.2021
脂环烃
14
07.02.2021
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大学有机化学04第四章环烃 (2)
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、密度均比相应的链状烷烃高。
2020/7/16
脂环烃
23
化学性质
C
C
不稳定 易加成开环成链状
C 电1子09云.5重。叠程度差
105.5。
1、催化氢化
C
C
C
不
H2, P丙t /烷C 50-80oC
CH3CH2环C丙H烷3
易 开
H2, Pt / C 250oC
脂环烃
15
(2) 环己烷船型构象
HH
1
4
4 1
23
H H
23
H H
65
6
5
透视式
HH
HH
纽曼投影式
构象特点： C2 ,C3 ,C5 ,C6在一个平面上， C1 ,C4都处于平面的同侧。
相邻原子重叠式，船式构象不稳定
2020/7/16
脂环烃
16
a键
a 键：直立键(竖键) (axial bonds)
e键
e 键：平伏键(横键) (equatorial bonds)
直立键（a键）： 6个（3上、3下） 平伏键（e键）： 6个（3上、3下）
2020/7/16
脂环烃
17
(3) 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
a键变为e键 e键变为a键
为 a键
为e键
•两种椅型构象是等同的分子.
• 环烷烃的碳也是sp3杂化,但键角不一定一样.
C
交
C
109.5
。盖 较
好
C
交
C
盖
较
105.5。
差C
环烷烃的分子结构比链烷烃排列紧密，所以， 沸点、熔点、密度均比相应的链状烷烃高。
2020/7/16
脂环烃
23
化学性质
C
C
不稳定 易加成开环成链状
C 电1子09云.5重。叠程度差
105.5。
1、催化氢化
C
C
C
不
H2, P丙t /烷C 50-80oC
CH3CH2环C丙H烷3
易 开
H2, Pt / C 250oC
脂环烃
15
(2) 环己烷船型构象
HH
1
4
4 1
23
H H
23
H H
65
6
5
透视式
HH
HH
纽曼投影式
构象特点： C2 ,C3 ,C5 ,C6在一个平面上， C1 ,C4都处于平面的同侧。
相邻原子重叠式，船式构象不稳定
2020/7/16
脂环烃
16
a键
a 键：直立键(竖键) (axial bonds)
e键
e 键：平伏键(横键) (equatorial bonds)
直立键（a键）： 6个（3上、3下） 平伏键（e键）： 6个（3上、3下）
2020/7/16
脂环烃
17
(3) 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
a键变为e键 e键变为a键
为 a键
为e键
•两种椅型构象是等同的分子.
• 环烷烃的碳也是sp3杂化,但键角不一定一样.
C
交
C
109.5
。盖 较
好
C
交
C
盖
较
105.5。
差C
有机化学-第四章 环烃
环戊烷分子中，碳碳键的夹角为108°，接近sp3杂化轨 道间夹角，角张力很小，是比较稳定的环。
环己烷分子中6个碳原子不在同一平面上，碳原子之间的 键角为109°28′，分子中没有张力。
大环原子在不同的平面内，键角接近正常的键角，为
无张力环。
环三十烷
三、环己烷的构象
1 椅式构象和船式构象
六个碳原子均为sp3杂化，在保持键角109°28′不变的情况
H2SO4
NO2 NO2
甲苯硝化比苯容易，主要产物为邻位和对位取代产物。
CH3
HNO3 , H2SO4 30℃
CH3 NO2 +
CH3
NO2
(3) 磺化反应 苯与浓硫酸加热，或与发烟硫酸在室温下作用，生 成苯磺酸。苯磺酸也是强酸，酸性与硫酸接近。
浓 H2SO4 , 80℃ or H2SO4(SO3) , 室温
2 直立键和平伏键
椅式构象中的碳氢键可以分为两类，6个碳氢键与分
子的对称轴平行，叫做直立键或a键。
另外6个碳氢键指向环外，与直立键成109°28′的角， 平伏着向环外伸展，叫做平伏键或e键。
一个椅式构象的环己烷，可以通过碳碳单键的旋转变成 另一种椅式构象，叫做转环作用。
X
X
当环己烷上的氢原子被其它基团取代后，由于其它基团 都比氢原子大，所以取代基以e键和环相连占优势。
环己烷以上的环烷烃则很难发生加氢反应。
2 与溴的作用
环丙烷在室温下可以和溴进行亲电加成反应，生成开
链化合物。环丁烷要在加热条件下才能和溴加成。
+ Br2
BrCH2CH2CH2Br
1,3-二溴丙烷
+ Br2
Δ
BrCH2CH2CH2CH2Br
有机化学课件第四章脂环烃
有机化学课件第四章脂环烃
单环烷烃的通式：CnH2n
n=3，4 小 环 n=5，6 大 环
既可以做母体，也可做取代基； 注意顺反异构体
ห้องสมุดไป่ตู้名称 环己烷
熔点/℃ 6.5
沸点/℃ 80.8
相对密度(d420) 0.779
环烷烃的燃烧热与环的稳定性有关。
燃烧热(△Hc)测定数据表明：链状烷烃
（ 2 ） 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。
信封式
半椅式
大基团处于平伏键；
顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷；
分子每增加一个—CH2—，其燃烧热数值的 增加基本上是一个定值 658.6 kJ· mol-1。
一些环烷烃的燃烧热
1880年以前，只知道有五元环，六元环。 1883年，W.H.Perkin合成了三元环，四元环。 1885年，A.Baeyer提出了张力学说。
（ 1 ） 键的重叠程度小，稳定性下降 。
单环烷烃的通式：CnH2n
n=3，4 小 环 n=5，6 大 环
既可以做母体，也可做取代基； 注意顺反异构体
ห้องสมุดไป่ตู้名称 环己烷
熔点/℃ 6.5
沸点/℃ 80.8
相对密度(d420) 0.779
环烷烃的燃烧热与环的稳定性有关。
燃烧热(△Hc)测定数据表明：链状烷烃
（ 2 ） 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。
信封式
半椅式
大基团处于平伏键；
顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷；
分子每增加一个—CH2—，其燃烧热数值的 增加基本上是一个定值 658.6 kJ· mol-1。
一些环烷烃的燃烧热
1880年以前，只知道有五元环，六元环。 1883年，W.H.Perkin合成了三元环，四元环。 1885年，A.Baeyer提出了张力学说。
（ 1 ） 键的重叠程度小，稳定性下降 。
有机化学课件有机化学4环烃脂环烃
椅型 稳定
船型 不稳定
环己烷的两种构象可通过C-C单键的旋 转而相互转变；室温下，99.9%以上主要在 椅型构象存在(优势构象)。
为什么椅式构象稳定？
船式环己烷比椅型能量高30kJ/mol，常温下平 衡体系主要以稳定的椅式构象存在。
0.25nm
5
6
1
3
4 2
椅式构象
0.18nm
4
5
6
1
3
2
船式构象
H2 Ni/100℃
CH3CH2CH3 CH3(CH2)2CH3
H2 Pt/300℃
CH3(CH2)3CH3
× H2
（2）加X2 （3）加HX
+ Br2 CCl4 (褪色)
+ HBr
Br
Br
CH2CH2CH2
Br
CH3CH2CH2
用于 鉴别
+ HBr
Br
H
CH3C－ CHCH2 CH3 CH3
？？
定；大基团在e键上稳定。 • 3.烷烃的化学性质 • 小环似烯，大环似烷
12
谢谢 Thank you
室温下只有环丙烷能反应； 断裂连接取代基最多和最少的键，H加在含H多的C上。
2、取代反应
Cl2 光 Cl2 hv Br2 hv
Cl Cl
Br
（优先取代叔H）
环烷烃总结
• 1. 环的稳定性 • 环己烷 > 环戊烷 > 环丁烷 > 环丙烷 • 2. 环己烷的构象 • 优势构象三原则：椅式构象稳定；e键稳
2
命名：
（1）单环化合物，在同数碳原 子前面加“环”字。
（2）环上有取代基，以环为 母体，按“最先碰面”、“先 小后大”原则编号，一个取代 基可以不标位置。
《有机化学》讲义4
第四章环烃（Chapter 4 Cyclohydrocarbons）4.0知识回顾（Review）脂环烃：（alicyclic hydrocarbon）* 环烃：碳链结成环状的烃类芳香烃：（aromatic hydrocarbon）*脂环烃：•组成之比相应的开链脂肪烃少两个氢原子；•性质与相应的开链脂肪烃相似。
环烷CnH2n，环单烯CnH2n-2，环单炔CnH2n-4（n≥3）。
*芳香烃：•通式：CnH2n-6（n≥6）；•结构特点：SP2杂化轨道。
苯环有σ键（C-H）和大п键（C-C），同系物有烃基侧链；•化学通性：苯环不与KMnO4溶液反应，侧链能被KMnO4溶液氧化，能与卤素、硝酸等起取代反应。
可跟氢气、氯气等起加成反应；可燃。
Ⅰ脂环烃（Alicyclic Hydrocarbon）4.1脂环烃的命名和异构（Nomeclature & Isomerism）1)命名：①简单环烃只需在相应脂肪烃的名称前加一“环”字；②对取代环烃的碳链编号时,应使所有取代基的位置号尽可能最小，且较优的基团给以较大的编号；③环上有不饱和键时，应使其位置号最小；④简单的环上连有较长的碳链时，可将环作取代基。
如:环丙基庚烷取代基位置异构2)异构：①碳链异构；②立体异构。
环结构异构* 小环：3~4C；普环：5~7C；中环：8~11C；大环：12C以上。
4.2环烷的结构（Structure of Cycloalkanes）* 环烷烃中C原子为SP3杂化,通常环烷中的C-C键角不等于杂化轨道间的夹角.因此C-C键间的电子云并未达到最大程度的重叠,因此环烷的稳定性比相应的直链烷烃低。
通常叫“分子内存在张力”，这种张力是因键角偏差引起故称“角张力”。
环烷中C原子数↘，键角偏差↗，角张力↗，稳定性↘。
这种带有角张力的结构常被形象的称为“弯曲的键”（banana bond 香蕉键）*三元以上的环，成环原子可不在同一平面内。
如这样可使C-C间杂化轨道渐趋正常，键角和最大程度重叠。
有机化学第四章环烃-非苯芳烃
2020/4/18
• 联苯环上碳原子的位置编号:
3' 2'
2
3
4'
间邻 对
1'
4
1
5' 6'
65
•联苯可看成是苯的一个氢原子被苯基取代.
•联苯的化学性质与苯相似,在两个苯环上均可发生磺化, 硝化等取代反应.
若一个环上有活化基团，则取代反应发生在同环上； 若有钝化基团，则发生在异环。
•苯202基0/4/18是邻,对位取代基.取代基主要进入苯基的对位.
2020/4/18
2020/4/18
环多烯(CnHn)的电子数
补充： 环多烯化合物(符合通式CnHn)电子数的计算 电子数 = 环中碳原子数(n) + 负电荷数 = 环中碳原子数(n) - 正电荷数
注: 上式中的碳原子数n为采取sp2杂化的碳原子数,即参
加离域体系的碳原子数.比如： 环戊二烯的电子数为4.其碳原子总数是5,它有一个
顺式十氢化萘
• 顺式的沸点194℃,反式的沸点185℃ • 可将一个环看成另一个环上的两个取代基
反式的两个取代基均为: e键 顺式的两个取代基为: 一个为e键和一个a键
2020/4/18
反式构象比顺式稳定.
2020/4/18
2020/4/18
2020/4/18
• 若原来取代基是在位,则第二取代基主要进入同它 相邻的位.
2020/4/18
2020/4/18
2020/4/18
下列化合物哪个的酸性最强？
（1）
（2）
（3）
提示：看哪个化合物形成的碳负离子稳定， 即哪个失去H+后形成的离子具有芳香性。
答案：(1)。注意（3）如形成芳香性离 子(环庚三烯正离子)离去的是H-离子。
• 联苯环上碳原子的位置编号:
3' 2'
2
3
4'
间邻 对
1'
4
1
5' 6'
65
•联苯可看成是苯的一个氢原子被苯基取代.
•联苯的化学性质与苯相似,在两个苯环上均可发生磺化, 硝化等取代反应.
若一个环上有活化基团，则取代反应发生在同环上； 若有钝化基团，则发生在异环。
•苯202基0/4/18是邻,对位取代基.取代基主要进入苯基的对位.
2020/4/18
2020/4/18
环多烯(CnHn)的电子数
补充： 环多烯化合物(符合通式CnHn)电子数的计算 电子数 = 环中碳原子数(n) + 负电荷数 = 环中碳原子数(n) - 正电荷数
注: 上式中的碳原子数n为采取sp2杂化的碳原子数,即参
加离域体系的碳原子数.比如： 环戊二烯的电子数为4.其碳原子总数是5,它有一个
顺式十氢化萘
• 顺式的沸点194℃,反式的沸点185℃ • 可将一个环看成另一个环上的两个取代基
反式的两个取代基均为: e键 顺式的两个取代基为: 一个为e键和一个a键
2020/4/18
反式构象比顺式稳定.
2020/4/18
2020/4/18
2020/4/18
• 若原来取代基是在位,则第二取代基主要进入同它 相邻的位.
2020/4/18
2020/4/18
2020/4/18
下列化合物哪个的酸性最强？
（1）
（2）
（3）
提示：看哪个化合物形成的碳负离子稳定， 即哪个失去H+后形成的离子具有芳香性。
答案：(1)。注意（3）如形成芳香性离 子(环庚三烯正离子)离去的是H-离子。
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、
有机化学第四章环烃共115页文档
CHCH2
CH3CHCH2CH2CH2CH2CH3
苯乙烯
2-苯基庚 烷
当取代基上带官能团时
CHO
COOH
SO3H
苯甲醛
第四章 环烃
2019/10/30
苯甲酸
苯磺酸
Ⅱ. 芳香烃
35
CH2(CH2)5CH3
CH3 CH(CH2)4CH3
1-苯基庚烷
2-苯基庚烷
CH2CH2
1，2-二苯基乙烷（属于多环芳烃）
39
（2）多苯代脂肪烃：可看作脂肪烃分子中H被苯取代：
C H2
C H
C HC H
二 苯 甲 烷
三 苯 甲 烷 二 苯 乙 烯
（3）稠环芳烃：并联：两个或两个以上苯环共用两个相 邻碳原子。
8 7
1α
8
2β 7
6 5
36
4
5
α=1,4,5,8
萘
β=2,3,6,7 γ=9,10
第四章 环烃
2. 按碳环个数分
小环化合物 C3～C4 普通环化合物 C5～C7 中环化合物 C8～C11 大环化合物 ≥C12
第四章 环烃
2019/10/30
Ⅰ. 脂环烃
5
H2
C
(
H2C CH2
环 环丙 丙烷烷
C H2 C H2 C H2 C H2 C H2 or
C H2 环己烷
H2
C
) H2C CH2 (
C H2
+ Br2
3000C
+ Br2
hv
Br + HBr
Br
+ HBr
第四章 环烃
2019/10/30
第四章 环烃-芳香烃
CH2Cl2
CHCl3
+2
AlCl3
CH2
CH
二苯甲烷
三苯甲烷
+3
AlCl3
Cl CCl4 + （过量）
AlCl3
C
三苯基氯化甲烷
b. 傅氏酰基化反应
芳烃在无水AlCl3催化下可同酰卤或酸酐反应， 生成芳酮。
+ CH3C O Cl
O O O
AlCl3
AlCl3
C O
CH3 + HCl
CH3 +
CH3 C CH3 C
CH3 CH=CH 2 C CH CH2 CH =CH2 CH3 C CH2 CH3
苯乙烯
苯乙炔
3-苯基丙烯
2-甲基-2苯基丁烷
苯的衍生物： 当苯环上连有-NO2，-X等基团时，则以苯环为母体，叫 做” 某某苯”。
CH2CH2CH3 CH3 正丙苯 甲苯
NO2 硝基苯 氯苯
Cl
当苯环上连有 -COOH ， -SO3H ， -NH2 ， -OH ， -CHO ， -CH=CH2 或较复杂-R等基团时，基团为母体,则把苯环作为 取代基,叫做”苯某某”。 CH3CH2CHCH2CHCH3
120
0
120 0
H
120 0
H
0.1396 nm
H H
H
苯 的 分 子 模 型
H
H
H
H
H
由于六个碳原子 完全等同，所以大π H 键电子云在六个碳原 子之间均匀分布，即 电子云分布完全平均 化，因此碳-碳键长完 全相等，不存在单双 键之分。由于苯环共 轭大π键的高度离域， 使分子能量大大降低， 因此苯环具有高度的 稳定性。
CHCl3
+2
AlCl3
CH2
CH
二苯甲烷
三苯甲烷
+3
AlCl3
Cl CCl4 + （过量）
AlCl3
C
三苯基氯化甲烷
b. 傅氏酰基化反应
芳烃在无水AlCl3催化下可同酰卤或酸酐反应， 生成芳酮。
+ CH3C O Cl
O O O
AlCl3
AlCl3
C O
CH3 + HCl
CH3 +
CH3 C CH3 C
CH3 CH=CH 2 C CH CH2 CH =CH2 CH3 C CH2 CH3
苯乙烯
苯乙炔
3-苯基丙烯
2-甲基-2苯基丁烷
苯的衍生物： 当苯环上连有-NO2，-X等基团时，则以苯环为母体，叫 做” 某某苯”。
CH2CH2CH3 CH3 正丙苯 甲苯
NO2 硝基苯 氯苯
Cl
当苯环上连有 -COOH ， -SO3H ， -NH2 ， -OH ， -CHO ， -CH=CH2 或较复杂-R等基团时，基团为母体,则把苯环作为 取代基,叫做”苯某某”。 CH3CH2CHCH2CHCH3
120
0
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H
120 0
H
0.1396 nm
H H
H
苯 的 分 子 模 型
H
H
H
H
H
由于六个碳原子 完全等同，所以大π H 键电子云在六个碳原 子之间均匀分布，即 电子云分布完全平均 化，因此碳-碳键长完 全相等，不存在单双 键之分。由于苯环共 轭大π键的高度离域， 使分子能量大大降低， 因此苯环具有高度的 稳定性。
有机化学第四章脂环烃
Br
Br
溴褪色 可用于 鉴别环 烷烃
不起加成，而是取代反应
（3）加HX, H2SO4
HBr H2SO4
CH3 CH3
CH3 CH3 C CH CH3 Br CH3 CH3 C CH CH3 OSO3H
H2O
CH3 CH3
CH3 C CH CH3 OH
加成时符合马氏规则，氢原子加在含氢较多的碳原子上。
对称轴
H
H
H
H
H H
H
H H
H H
H
环己烷的直立键和平伏键
直立键 平伏键
（2）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：
H
CH3
H
H
室温
7%
H CH3
H H
93% 内能比a型少 75.3KJ/mol
（2）二元取代环己烷的构象 二元取代环己烷，是以取代较多e键的构象为最稳定。
2.举例 1,2-二甲基环戊烷
1-甲基-4-乙基环己烷
1-甲基-4-异丙基环己烷
顺-1,2-二甲基环丙烷
反-1,2-二甲基环丙烷 3-甲基-3-环丙基戊烷
（4）环上取代基复杂时，可环做取代基，链为主体。
（二）环烯烃或环炔烃
母体为“环某烯”或“环某炔”，编号从不饱和碳原子开始
环戊烯
3,4-二甲基环己烯
1
4
2
3
6
5
椅式构象
船式构象
2.物理方法测出 （1）船式环己烷比椅式能量高26.7kJ/mol，在常温下环己烷几乎完全以较稳定的椅式 构象存在。 （2）椅式构象稳定的原因是相邻碳原子的键都处于交叉式。 （3）船式构象不稳定的原因是在船式中碳原子的键（2，3和5，6）处于全重叠式的位 置，斥力较大，Van de waals张力较大。