第五章脂环烃答案

第五章脂环烃

一.目的要求

了解环烷烃通式、分类、命名和异构、环烷烃的物理性质。理解环的结构和稳定性，掌握环烷烃的化学性质。

二.本章内容小结

1. 脂环烃的定义

由碳原子连接成环，性质与脂肪烃相似的烃类化合物总成为脂环烃。按照成环特点，一般可将脂环烃分为单环脂环烃和多环脂环烃。

2. 脂环烃的命名

单环脂环烃命名与脂肪烃类似，只是在相应的脂肪烃前加一“环”字。如：

环戊烷，甲基环丁烷

桥环化合物的命名一般采用固定格式：双环[某烃(a≥b≥c)。

先找桥头碳（两环共用的碳原子），从桥头碳开始编号。沿大环编到另一个桥头碳，再从该桥头碳沿着次大环继续编号。分子中含有双键或取代基时，用阿拉伯数字表示其位次。如：

7, 7-二甲基二环[2, 2, 1]庚烷

螺环化合物命名的固定格式为：螺[]某烃(a≤b)。命名时先找螺原子，编号从与螺原子相连的碳开始，沿小环编到大环。如：

螺[]壬烷

3.环烷烃的结构与稳定性

环烷烃的成环碳原子均为sp3型杂化。除环丙烷的成环碳原子在同一个平面上以外，其它环烷烃成环碳原子均不在同一个平面上。在环丙烷分子中由于成环碳原子间成键时sp3型杂化轨道不能沿键轴方向重叠，而是以弯曲方向部分重叠成键，导致环丙烷张力较大，分子能量较高，很不稳定，容易发生开环反应。所以在环烷烃中三元环最不稳定，四元环比三元环稍稳定一点，五元环较稳定，六元环及六元以上的环都较稳定。注意桥头碳原子不稳定。

4. 环己烷以及取代环己烷的稳定构象

环己烷在空间上可以形成多种构象，其中椅式和船式构象为两种极限构象，前者比后者更加稳定。一般说来，取代环己烷的取代基处于椅式构象的平伏键时较为稳定。因此多取代环己烷的最稳定的构象为平伏键取代基最多的构象。如果环上有不同取代基，较大的取代基在平伏键上的构象最稳定。

5. 环烷烃的化学性质

环丙烷和环丁烷的化学性质和烯烃相似，能开环进行加成反应。并且与氢卤酸加成符合马氏规则。但小环环烷烃对氧化剂稳定，不与高锰酸钾或臭氧作用。

HBr CH

CH2CH2Br

H, Ni

CH3CH2CH3

BrCH2CH2CH2Br

KMnO

三.例题解析

【例题1】命名下列化合物

1. 2.

1-甲基-2-乙基环己

烷

双环[2,2,2]辛

烷

反-1，3-二氯环丁烷

【例题2】完成下列反应

+ HCl CH

CHCH2CH3

+ Br2

4.+ HCl

CH3CH3

5.+

COOEt

KMnO4

【例题3】画出下列各二元取代环己烷的最稳定构象

1.顺-1-甲基-4-叔丁基环己

烷

2.反-1-甲基-3-异丙基环己

烷

3.反-1,4-二乙基环己烷

C(CH3)3

CH3

CH(CH3)2

CH3

H C2H5

C2H5

4.顺-1-甲基-2-异丙基环己

烷

5.反-1-叔丁基-4-氯环己烷

6.顺-1-氯-2-溴环己烷

CH(CH3)2

CH3

C(CH3)3

【例题4】请用简便的方法区分丙烷和环丙烷

答：使用溴－四氯化碳溶液。因为环丙烷能使溴－四氯化碳溶液褪色。

CH 2

H 2

2催化剂

2CH 2CH CH CH

2CH

CH C

Lindlar CH 2

△

CN ＋OH

CH 2CH CH CH 2+CH CH

习题A

一.用系统命名法命名下列化合物 1.

2. Br

二环[3.3.0]

辛烷

7-溴二环[3.3.0]-2-辛

烯

1,1-联环丁烷

螺[]辛烷 5.

反-1,2-二甲基环丙烷

二环[4.1.0]庚

烷

1,2-二环丙基

丁烷

二环[2.2.1]庚烷

C 2H 5

11.

12.

3)2

5-溴螺[]辛

烷

2-乙基二环[4.2.0]辛烷

反-1,2-二甲基环己烷

顺-1-甲基-2-异丙基环己烷

13.

14.

15.

16. Cl

1,6-二甲基螺[]癸烷

1,7-二甲基螺[]癸烷

2,7,7-三甲基二环[2.2.1]

庚烷

8-氯二环[3.2.1]

辛烷

二.写出下列化合物的结构式 1. 环丙基环丙烷 2. 反-1-甲基-4-叔丁基环己烷

3. 二环［

4.2.1］壬

烷

(CH)3

4. 7-溴双环[2.2.1]庚-2-烯

5. 1,2-二甲基-7-溴双环[2.2.1]

庚烷 6. 4-氯螺[]庚烷

H Br

7. 反-3-甲基环己醇 8. 2,3-二甲基-8-溴螺[]癸烷 9. 4-甲基环己烯

CH 3

三.完成下列反应式。

80℃

2. HBr

COOCH 3

H 3C

COOCH 3

COOCH 3H 3

CH 2=CHCl

CH 3

KMnO

HOOC(CH 2)3COOH

+ Cl 2

+Br 2

H 3C H 3C

CH 2CH 3H 3C

H 3C Br CH 2Br

CH 2CH 3

H 3C

CH 2CH 3

HCl

H 3C

H 3C CH 2CH 3Br

10.

HBr o Br

四.选择题

1. 下列甲基环己烷的构象中，能量最低的一个是（ B ）

2. 下列四个构象式比较稳定的是（ C ） CH 33

(H 3C)3C

CH 3

3)3

CH 3

CH 3(H 3C)3C

CH 3CH 3

3)3

反-1,4-二甲基环己烷的最稳定构象是（ C ）

CH 3H 3C

D. CH 3

H 3C

4. 反-1,4-二氯环己稳定的构象是（ D ）

C. Cl

5. 下列化合物的构象中最稳定的是（ B ） OH

CH(CH 3)2

CH 3

(H 3C)2HC

CH 3C. OH

CH(CH 3)2

CH 3

D. OH

CH(CH 3)2

CH 3

6. 下列四种化合物最容易加氢开环的是（ A ）

五.鉴别题

（

1）环己烯环己烷

溶液褪色

无现象

（

2）1－戊烯 1,2

－二甲基环丙烷

CO 2

(-)

（3）1-丁炔乙基环丙烷

白色

(-)

（4）丁烷和甲基环丙烷

CCl4

溶液褪色

无现象

（5）1,2－二甲基环丙烷与环戊烷

溶液褪色

无现象

（6）环己烯与异丙基环丙烷

(-)

高锰酸钾溶液褪色

六.机理解释

1、螺戊烷在光照条件下与氯气反应是制备氯代螺戊烷的最好方法

。

Cl2

light

试解释该反应的反应机理。

解:

light

该反应条件下螺戊烷氯化是自由基反应, 形成图示的平面型或近似于平面型的自由基中间体,中心碳原子为sp2杂化, 未参与杂化的p轨道只有一个未配对电子,垂直于三个sp2杂化轨道,并被另一个环丙烷的弯曲键所稳定，活化能低,反应速度快,是制备该化合物有效的方法。·

链引发：

2Cl·

Cl2

链传递：

Cl·

+HCl

+Cl 2

Cl·

链终止：

Cl 2

Cl·+

2、开链的邻二卤代烷在强碱存在下脱卤化氢时，通常得到炔烃。然而当1,2-二溴环己烷脱卤化氢时却只得到1,3-环几二烯，为什么

答：因为C ≡C 中三键的碳为sp 杂化方式，所以要求三键链的四个碳（C-C ≡C-C ）必须是直线型结构，环己烷分子中，由于张力过大，不可能形成四个碳呈直线连接的结

构。所以：

七.合成题

1、以四个碳原子及以下烃为原料合成

Cl 2

Cl Cl

2、以烯烃为原料合成 Cl

CH 2Cl

CH 2

Cl ℃

＋

2CH CH 2Cl

Cl 2+CH 3500CH CH 2

＋CH 2Cl Cl 2

Cl CH 2Cl

Br OH

H SO 2

醇

4、O

CH C-O-OH

、

6、以乙炔和丙烯为原料合成CH 2Cl

CH 2

H 2

2催化剂CH

2CH 2CH CH

NH CH

CH C

Lindlar

2CH 22Cl ℃＋CH 2

CH CH CH CH 2Cl

Cl +CH 3500CH CH 2

7、以必要的烯烃为原料合成 CN

CH 2

Na Br CH 2CN CN

NBS

CH CH 2+

CH 3CH CH 2Br CH 2CH 2

2+CH 2CH CH 2

八.推断结构

1、某烃A 的分子式为C 5H 10，它与溴水不发生反应,在紫外光照射下与溴作用只得到一种产物B(C 5H 9Br)。将化合物B 与KOH 的醇溶液作用得到C （C 5H 8），将化合物C 经臭氧

化并在锌粉存在下水解得到戊二醛，写出化合物A 、B 、C 的构造式及各步反应式。

Br 2hv

KOH/醇

32+

H O

2、化合物A,分子式C 7H 12，与KMnO 4反应后得到环己酮；A 用酸处理生成B, B 使溴水褪色并生成C, C 与碱性醇溶液共热生成D ，D 臭氧化后可生成丁二醛OHCCH 2CH 2CHO 和

丙酮醛CH 3COCHO; B 臭氧化给出CHO

请写出化合物A 的结构式，并

用反应式说明推断的结构是正确的。解:A 的结构式为

, 反应式如下:

KMnO /H +

32CHO

CHO

3、化合物A 分子式为C 4H 8，它能使溴溶液褪色，但不能使高锰酸钾溶液褪色。1molA 与1molHBr 作用生成B ，B 也可以以A 的同分异构体C 与HBr 作用得到。化合物C 分子式也是C 4H 8，能使溴溶液褪色，也能使高锰酸钾（酸性）溶液褪色。试推测化合物A 、B 、C 的构造式，并写出各步反应式。

CH 3

B.CH 2-CH 2-CH-CH 3

C.CH 2= CHCH 2CH 3 或 CH 3CH = CHCH 3

(1)

CH 3

+ Br 2/CCl 4

CH 3-CH-CH 2-CH 2

(A)

(2)

+ HBr

CH 3-CH-CH 2-CH 3( B )

CH 3

(A)

(3)

(C)HBr

CH 2=CHCH 2CH 3

CH 32-CH 3

( B )

CH 3-CH-CH 2-CH 3( B )Br

(C)CH 3CH=CHCH 3

HBr

习题B

一.用系统命名法命名下列化合物 1.

CH 3CH 2CH 3

CH 3CH 3

双环[2,2,2]辛烷

1-甲基-2-乙基环戊烷

5,6-二甲基二环[2.2.1]庚-2-烯

7-甲基二环[2.2.1]庚烷 5.

C CH

COOH

环戊基乙炔

环戊基甲酸

双环[4, 4, 0]葵烷

8-氯双环[3, 2, 1]辛烷

CH 3

10.

Cl Cl

11. CH 3

12.

1-氯-3，4-二甲基双环[4，4，0]-3-癸烯

7,7－二氯二环[4.1.0]庚烷

2-甲基双环[2,2,2]辛-2-烯

环己基环己烷

二.写出下列化合物的结构式 1. 乙基环戊烷 2. 2-甲基螺[]辛烷 3. 1,2-二环己基乙烷

4. 1,3-二环丙基丁烷

CH 2CH 3

5. 环丙基乙炔

. 1,3,9-三甲基十氢化萘 7

. 顺-3-甲基环己醇

8. 4-环己基-环基烯

CH 2CH 3

H 3

三.完成下列反应式。

CH 3Br

2Cl 2

3. +

H Ni 80℃

C H

4.COOH

CO 2

KMnO 4H O

HBr

CH 3

COOCH 3

COOCH 3CH 3

COOCH 3

HBr

H 3C H 3C

CH 3

H 2C H 2

C CH 3

H 3C H 3C

COOCH 3

CH 3OOC

10.

CO 2CH 3

COOCH 3

四.选择题和判断题

1. 环己烯加氢变为环己烷是哪一种反应（B ）

A 吸热反应

B 放热反应

C 热效应很小

D 不可能发生 2.

与

之间的相互关系是（ D ）

A 对映异构体

B 非对映异构体

C 顺反异构体

D 构象异构体 3. 下列脂环烃每摩尔CH 2的燃烧热值最高的是（A ）最低的是（ D ）

4. 下列脂环烃，最容易与溴发生加成反应的是( A )

五.鉴别与分离

1、用化学方法鉴别下列化合物（1）2-丁烯、1-丁炔、乙基环丙烷

CH 3CH

CHCH

2H 5

无现象

白色

高锰酸钾溶液褪色

无现象

（2）苯乙炔环己烯环己烷

加溴水使溴水不褪色的为环己烷，余者加Ag(NH 3)2+

有白色沉淀为苯乙炔。（3）1－戊烯 1,2－二甲基环丙烷加KMnO 4不褪色的为1,2-二甲基环丙烷。

六.机理解释

1、

Cl -

2、

H +

加热

CH 3

CH(OH)CH 3

CH 3CH CH 3H +

CH 3CH 3

CH 3CH 2CH 3+

3CH 3CH 3CH 3

七.合成题

1、以环己醇为原料合成（已二醛）OHC －(CH 2)4－CHO

CHO

(CH 2)4OHC

2、从1-甲基环己烷出发合成反-2-甲基环己醇

Br H 3C

CH 3

3、从环己烷为原料合成已二醛

+Br 2

KOH/EtOH

O CHO

CHO

4、从环己烷为原料合成已二酸

+Br 2

KOH/EtOH

COOH

COOH KMnO4

5、从环己烷为原料合成3-溴环己烯

+Br 2

KOH/EtOH

NBS

6、以乙炔为原料合成Br

2Br CH 2Br

Br Br

CH 2Br CH 2Br CH 2Br

CH 2Br +

八.推断结构

1.化合物A （C 7H 12）与Br 2反应生成B （C 7H 12Br 12），B 在KOH 的乙醇溶液中加热生成C （C 7H 10），C 与反应得D （C 11H 12

O 3），C 经臭氧化并还原水解得E ，试写出A ，B ，C ，D 和E 的构造式。

H 3C CH CH 3

CH 3

Br C

2、某烃C 3H 6(A)在低温时与氯作用生成C 3H 6Cl 2(B)，在高温时则生成C 3H 5Cl(C)。使(C)与碘化乙基镁作用得C 5H 10(D)，后者与NBS 作用生成C 5H 9Br(E)。使(E)与氢氧化钾的酒精溶液共热，主要生成C 5H 8(F)，后者又可与丁烯二酸酐发生双烯合成得(G)。试推测由(A)到(G)的结构式。

（A ）CH 3CH CH 2；（C ）CH CH 2CH 2Cl ；（D ）

CH 2CH 3CH CH 2CH 2 （B ）CH Cl CH 3CH 2；（E ）CH CH 2CH 3

CH CH 2Br ；（F ）CH CH 3CH CH CH 2；

（G ）

C O C O CH 3

3、有(A)，(B)，(C)，(D)四种化合物分子式均为C 6H 12，(A)与臭氧氧化水解后得到丙醛和丙酮，（D ）用臭氧氧化水解后只得到一种产物。（B ）和（C ）与臭氧或催化氢化都不反应，（C ）分子中所有的氢原子均为等价，而（B ）分子中含有一个CH 3—CH< 结构单元。问（A ），（B ），（C ），（D ）可能的结构式

（A ）

；（B ）CH C 2H 5

CH 3Br ；（C ）

CH CH 3CH 3CH 或 C 2H 5CH CH 2 4、化合物A 和B 是组成为C 6H 12 的两个同分异构体，在室温下均能使Br 2-CCl 4 溶液褪色，而不被KMnO 4氧化，其氢化产物也都是3-甲基戊烷；但A

与HI 反应主要得3-甲基-3-碘戊烷，而

B 则得3-甲基-2-碘戊烷。试推测A 和B 的构造式。

习题C

一．

命名下列化合物或结构式

（1）反-6-甲基环己醇（2） 8-甲基双环［壬烷（3）反-1,2-环己二醇（4） 2-甲基螺[]壬烷（5） 5-溴螺[]辛烷

（6） 2,7,7-三甲基双环[庚烷（7） 5-异丙基螺[]庚烷（8） 9-甲基螺[]癸-6-烯（9） 5-甲基-1,3-环戊二烯（10） 2-甲基双环[辛烷（11） 2-甲基-3-环丙基庚烷（12） 1,2,4-三甲基双环[癸烷（13） 1,4-二甲基螺[]庚烷（14）螺[]癸-6-烯（15）螺[]戊烷（16） -四甲基双环[庚烷

（17）Cl

（18）1-甲基-3-环丁基戊烷

（19）反1，4-二甲基环己烷

（20）环丙基环己烷

（21）反-1,2-二甲基环丙烷

（22）3-甲基双环[壬烷

（23）1-烯丙基-2-丙烯基-1,3-环己二烯（24）2,7,7-三氯双环[庚烷

二写出下列化合物结构式最稳定的构象

1.CH3

t-Bu

三．问答题

>B>A>C>D

2.>>

褪色

-）

CH3(CH2)3C CH

H3CHC CHCH CHCH褪色

褪

色

的氨溶液

（

-）

（-

）

（-）

四．完成下列反应式

1．

CH3

Br 2.

CH3

CH3 3.

OH CH3

CH3 4.NH2

5.C C

H3C H3C CH3

CH2COOH

CH2CH2COOH

6.H3C CH

CH2CH2CH2CH2Br 7.

CH2CH3

10.CH 3CH 2CH 3

11.

H 3CH 2C

CH 3

12. 13.H 2CH 3C

CH Br

CH 2CH 3

.Br B.

C.OH

CH 3

E.C C

O H

CH 3

15.

CH 3

. 16.C

H 2CH 2CH 3C Br

CH 3

. 17.O

18.CH 3CH 2CH 2CH 2CH 2OH 19.CH

H 3C

Cl CH 2CH 3

20.不会 21.

CH 3

22.

H 3C Br

CH 2CH 3

23.

CH 3(CH 2)5N

CH 3

24.

H H CH 3

25.

C H 3C

H 3C

H C CH 3

CH 3

五．选择题

六．机理题 1.Br 2

Br·

CH 2Br

CH 2OH

CH 2OH 2

3．OH NH 2

NaNO 2OH N 2+

HBr Br

H3C

HBr

H3C

+Br

COOCH3

OCH3

CH3OH

CH3

COOCH3

OCH3

CH3O

CH3

COOCH3

CH3O

C COOCH3

迁移重排H

CH3

CH3-H

3C CH3

-H

C CH3 H

CH3

OH2

CH3

7.CH

3CH2OH

OCH3

8．H H

H2O H

七．合成题

CH Br2/hv CH

无水醚

CH3

MgBr

CH3