大学有机化学脂环烃PPT课件
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第五章 脂环烃PPT课件
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25
2. 氧化反应
在常温下，环烷烃一般不能被氧化剂及空气中的氧
氧化。即便是环烷烃中最不稳定、性质最活泼的环 丙烷，也不会被KMnO4的水溶液氧化而发生反应。 利用此性质可以区别烯、炔和环烷烃。
6.KMnO4氧 化
H 3C H 3C
CCC H 3K M nO 4(水 溶 液 ）H 3C
C H 3
有机化学
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23
5.3 脂环烃的化学性质
脂环烃的化学性质由于其结构上的特点而与相应 的开链烃的性质相似，如饱和脂环烃的性质与开 链烷烃的性质相似；不饱和脂环烃则与相应的不 饱和开链烃的性质相似。即环烯烃具有与烯烃相 同的性质，而环炔烃则与开链炔烃的性质相同。
脂环烃也由于与开链烃不同的环状结构，使得其性 质与开链烃又有不同之处。如使环的结构破坏的反 应，此类反应有氧化、催化加氢、加卤素、加卤化 氢等。在一定条件下，环烷烃还能变为芳烃（石油 芳构化反应）。
HCl
CH3CH2CH2Cl
HCl
有机化学
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31
加卤化氢与马氏规则
当环烷烃的烷基衍生物与HX加成时，环断开时是 从含氢最少的碳与含氢最多的碳间断开，并且H原 子加到含H多的碳上，X原子加到含H少的碳上。
21
HCl
Cl
HBr
Br
即环烷烃加HX时，符合马氏规则。
有机化学
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32
5.3.2 环烯烃和环二烯烃的反应（P100）自学
C3~C4 C5~C6 C7~C11 C12~
有机化学
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7
桥环、螺环和特殊环
② 多环脂环烃
分子中有两个以上碳环。
按各自特点又可分为桥环、螺环和特殊环。
第四章脂环烃.ppt
200℃
CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3
有机化学
21
加成反应
2. 加卤素(X2) 小环环烷烃在室温下，就能与X2 发生加成反应，碳环断开并加上两个卤原子。
Br2/CCl4 BrCH2CH2CH2Br
与溴反应时，溴的红棕色褪去，可用于区别小环环 烷烃和开链烷烃。
环丁烷与卤素需加热才能反应。
环丙烷的结构图
HH
60° H
H
H
H
105.5°
23°
H
C
C 114°
H
有机化学
8
环丁烷的构象
与环丙烷相似，环丁烷分子中存在着张力，但比环丙烷
的小，因在环丁烷分子中四个碳原子不在同一平面上，
环丁烷的构象见右图：
H
H
H
H
H
H
H
根据结晶学和光谱学的证明，环丁烷是以折叠壮构象存 在的，这种非平面型结构可以减少C-H的重叠，使扭转 张力减小。环丁烷分子中 C-C-C键角为 111.5°，角张
在“螺”和“ 烷”中间；
支链命名与烷烃相同。
72
52
1
13
4
8
螺[2.4]庚烷 螺 [5.5]十一烷 5-甲基螺[3.4]辛烷
2. 桥环烷烃
按成环碳原子数称为 “二环 烷”；
各桥碳原子数由大到小用数字表示，用下角圆点
分开放在方括号中，将括号放在“二环”和“
烷”中间；
编号从一个桥头开始，沿最长桥到另一桥头，再 沿次长桥回到起始碳，最后是最短桥；
小环脂环烃具有与烯烃类似的性质，可发生一些加成反 应。如催化加氢、加X2、加HX等。一般到环己烷以上， 就不能再发生催化加氢的反应。
CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3
有机化学
21
加成反应
2. 加卤素(X2) 小环环烷烃在室温下，就能与X2 发生加成反应，碳环断开并加上两个卤原子。
Br2/CCl4 BrCH2CH2CH2Br
与溴反应时，溴的红棕色褪去，可用于区别小环环 烷烃和开链烷烃。
环丁烷与卤素需加热才能反应。
环丙烷的结构图
HH
60° H
H
H
H
105.5°
23°
H
C
C 114°
H
有机化学
8
环丁烷的构象
与环丙烷相似，环丁烷分子中存在着张力，但比环丙烷
的小，因在环丁烷分子中四个碳原子不在同一平面上，
环丁烷的构象见右图：
H
H
H
H
H
H
H
根据结晶学和光谱学的证明，环丁烷是以折叠壮构象存 在的，这种非平面型结构可以减少C-H的重叠，使扭转 张力减小。环丁烷分子中 C-C-C键角为 111.5°，角张
在“螺”和“ 烷”中间；
支链命名与烷烃相同。
72
52
1
13
4
8
螺[2.4]庚烷 螺 [5.5]十一烷 5-甲基螺[3.4]辛烷
2. 桥环烷烃
按成环碳原子数称为 “二环 烷”；
各桥碳原子数由大到小用数字表示，用下角圆点
分开放在方括号中，将括号放在“二环”和“
烷”中间；
编号从一个桥头开始，沿最长桥到另一桥头，再 沿次长桥回到起始碳，最后是最短桥；
小环脂环烃具有与烯烃类似的性质，可发生一些加成反 应。如催化加氢、加X2、加HX等。一般到环己烷以上， 就不能再发生催化加氢的反应。
有机化学课件-脂环烃
H3C CH3
H3C CH3
环烷烃的立体异构：顺反异构
表示方法1.
➢ 顺反异构用 “顺”或“反” 注明基团相对位 置。
➢英文用“cis” 和“trans”表示。
面镜
顺-1，2-二甲基环丙烷
表示方法2.
CH3
CH3
反-1，2-二甲基环丙烷
CH3
H
H
H
顺-1，4-二甲基环己烷
H
CH3
反-1，4-二甲基环己烷
2) 多取代环己烷：
CH3
H3C
H3C H3C
顺-1，2-二甲基环己烷
反-1，2-二甲基环己烷
H
CH 3
a键(直立键)
H
(H3C)3C
e键(平伏键) 体积大的取代基放在e键上的椅式构象最稳定
思考题
1. 指出下列构象异构体中哪一个是优势构象。
CH3
C(CH3)3
(CH3)3C
CH3
2. 写出顺-2-甲基环己醇的优势构象。
HNO3 HOOC
COOH
§2.2 环烯烃和环二烯烃
(1) 加成反应 (2) 氧化反应
+ Br2 CCl4 CH3 + HI
H Br Br H
环正离子中间体， 反式加成。
CH3 碳正离子中间体，
I
马氏规则。
KMnO4 CH3 CHCH2COOH CH2CH2COOH
O3 Zn, H2O CH2CH2CHO CH2CH2CHO
2.27Å
§5.4 环烷烃的结构
4. 环己烷的结构及构象
椅式构象
H
H
3
H
H
21Biblioteka H H456H H
大学有机课件-脂 环 烃
(1S,2S)-1,2-dimethylcyclopropane (1R,2R)-1,2-dimethylcyclopropane
二 双环化合物的命名(重点)
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.
螺原子
螺[2.4]庚烷
桥桥头头碳碳
二环[2.2.1]庚烷
张力能 = Enb(非键作用) + EI(键长) +
E(键角) + E(扭转角)
Enb > EI > E > E
一 环己烷的构象
1890年，H. Sachse 沙赫斯对拜尔张力学说提出异议。
1918年，E. Mohr 莫尔提出非平面、无张力环学说。指出用碳 的四面体模型可以组成两种环己烷模型。获1969Nobel奖
Cl
Cl
CH3
甲基的能差
E = 7.1 - 1.7 = 5.4 KJ / mol
氯的能差
(3). 顺-1,4-二（三级丁基）环己烷
C(CH3)3
C(CH3)3 (CH3)3C H
H C(CH3)3
扭船式
太大的取代 基要尽量避 免取a键。
Hassel规则
两个规则
带有相同基团的多取代环己烷，如果没有 其它因素的参与，那末在两个构象异构体之间， 总是有较多取代基取e键向位的构象为优势构象。
CH3
实
CH2CH3
CH3CHCH2CHCH2CH3
例
乙基环己烷
一
ethylcyclohexane
2-甲基-4-环己基己烷
4-cyclohexyl-2-methylhexane
侧链比较简单, 以环为母体, 链为取代基,
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。
大学有机化学之脂环烃ppt课件
从环丁烷开始，成环碳原子均不在同一平面上。
蝴蝶型(环丁烷)
信封型
扭曲型 环戊烷
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
环丁烷
环戊烷
环己烷（六元环）最稳定，其次是环戊烷 （五元环）；大环都是稳定的；小环中的 环丙烷最不稳定，其次是环丁烷。
(四) 环烷烃的结构与稳定性
燃烧热:指1mol化合物完全燃烧生成二氧化碳和 水所放出的能量，其大小反映了分子能量的高低。
名称
成环 分子燃烧热 碳数 /KJ·mol-1
－CH2－的 平均燃烧热
/KJ·mol-1
名称
成环 碳数
分子燃烧热 /KJ·mol-1
－CH2－的 平均燃烧热
/KJ·mol-1
环丙烷 3
+ H2 2N00i。C CH3 CH2 CH2 CH3
+ H2 3N00i。C CH 3 CH 2CH 2CH 2CH 3
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
（乙）加卤素
• 按照分子中所含碳环的烯 甲基环己烷
二环脂环烃
十氢化萘 降冰片烷
多环脂环烃
螺[2,4]庚烷
立方烷 棱烷
篮烷
金刚烷
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
环戊烷
环己烯
环辛炔
脂环烃的构造异构现象比脂肪烃复杂，如环烷烃C5H10 的构造异构体有：
蝴蝶型(环丁烷)
信封型
扭曲型 环戊烷
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
环丁烷
环戊烷
环己烷（六元环）最稳定，其次是环戊烷 （五元环）；大环都是稳定的；小环中的 环丙烷最不稳定，其次是环丁烷。
(四) 环烷烃的结构与稳定性
燃烧热:指1mol化合物完全燃烧生成二氧化碳和 水所放出的能量，其大小反映了分子能量的高低。
名称
成环 分子燃烧热 碳数 /KJ·mol-1
－CH2－的 平均燃烧热
/KJ·mol-1
名称
成环 碳数
分子燃烧热 /KJ·mol-1
－CH2－的 平均燃烧热
/KJ·mol-1
环丙烷 3
+ H2 2N00i。C CH3 CH2 CH2 CH3
+ H2 3N00i。C CH 3 CH 2CH 2CH 2CH 3
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
（乙）加卤素
• 按照分子中所含碳环的烯 甲基环己烷
二环脂环烃
十氢化萘 降冰片烷
多环脂环烃
螺[2,4]庚烷
立方烷 棱烷
篮烷
金刚烷
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
环戊烷
环己烯
环辛炔
脂环烃的构造异构现象比脂肪烃复杂，如环烷烃C5H10 的构造异构体有：
有机化学--第四章脂环烃PPT课件
C H3 C H3 C H3
C H3
对 环 四个1,3-二直立键
0
两个甲基
对交叉 (0)
一个邻交叉
E = 43.8 = 15.2 KJmol-1 E = 3.8KJmol-1
E = (15.2 + 0 ) - ( 0 + 3.8 ) = 11.4 KJmol-1
既要考虑每个取代基对环的能量影响，也要考虑二个 取代基之间有无能量关系。
位置不同引起。
转引起。
20.12.2020
4
顺反异构
顺（cis）： 两个取代基在环同侧。 反（trans） ： 两个取代基在环异侧。
H 3C CH 3 HH
H 3C H H CH 3
CH 3
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
顺反异构是构型（configuration）异构的一种。
115.5 109.6 27.0 0 26.6 40.0 49.5 50.9
0
11
小环(C3～C4)；普通环(C5～C7)；中环(C8～C11)；大环(≥C12)。
热力学数据表明：
小 环 (环 丙 烷 )
普 通 环 (环 己 烷 )
697.1
依 次
658.6 每 个 C2H
单元CH2的燃烧热↑，环的稳定性↓。
Enb： H与H之间无，R与R之间有（邻交叉） EI ：C-C 154pm， C-H 112pm EI = 0
E： CCC=111.4o HCH=107.5o(与109o28’接近)E = 0
E： 都是交叉式。E = 0
椅式构象 是环己烷的优势构象
H
西南科技大学4脂环烃有机化学B09PPT课件
张力学说：
在环丙烷分子中，电子云的重叠不能沿着sp3轨道轴对称重 叠，只能偏离键轴一定的角度以弯曲键侧面重叠，形成弯曲键 （香蕉键），其键角为 105.5°，因键角要从109.5°压缩到 105.5°，故环有一定的张力（角张力）。
另外环丙烷分子中还存在着另一种张力——扭转张力（由 于环中三个碳位于同一平面，相邻的C-H键互相处于重叠式构 象，有旋转成交叉式的趋向，这样的张力）。
重点：环己烷及其衍生物的构象；小环开环规律。 难点：环己烷及其衍生物的构象
2
4.1 脂环烃的分类和命名
4.1.1 分类
按组成环的碳原子数目 （C3-C4） 小环 （C5-C7） 普通环 （C8-C11） 中环 （C12以上）大环
按环上是否含有不饱和键 饱和脂环烃 （环烷烃）
不饱和脂环烃 （环烯、炔烃）
反-1，2-二甲基环丙烷
取代基在环的不 同侧为反式trans- 5
H C 3 C H 3 H C 3
顺-1，4-二甲基环己烷
C H 3
反-1，4-二甲基环己烷
6
7
4.1.3 脂环烃的命名
单环脂环烃的命名与烷烃相似，只是将碳原子
数相应的链烃前面加上一个“环”字。环上的碳原
子
用阿拉伯数字编号，使双键和取代基有最小位次；
C H3
1-甲基-2-异丙基环戊烷
5
6
4
1
3
2
环烯烃的命名 双键位次最小
5-甲基-1,3-环己二烯
9
10
11
12
顺时针，先大桥后小桥 标桥碳数
N环[大桥.小桥]某烃
13
两个环共用一个碳原子的环烷烃称为螺环烃。 编号：从较小环中与螺原子相邻的一个碳原子开始，经小环到 螺原子，再沿大环致所有环碳原子。 命名：根据成环碳原子的总数称为环某烷，在方括号中标出各 碳环中除螺碳原子以外的碳原子数目，其它同烷烃的命名。
在环丙烷分子中，电子云的重叠不能沿着sp3轨道轴对称重 叠，只能偏离键轴一定的角度以弯曲键侧面重叠，形成弯曲键 （香蕉键），其键角为 105.5°，因键角要从109.5°压缩到 105.5°，故环有一定的张力（角张力）。
另外环丙烷分子中还存在着另一种张力——扭转张力（由 于环中三个碳位于同一平面，相邻的C-H键互相处于重叠式构 象，有旋转成交叉式的趋向，这样的张力）。
重点：环己烷及其衍生物的构象；小环开环规律。 难点：环己烷及其衍生物的构象
2
4.1 脂环烃的分类和命名
4.1.1 分类
按组成环的碳原子数目 （C3-C4） 小环 （C5-C7） 普通环 （C8-C11） 中环 （C12以上）大环
按环上是否含有不饱和键 饱和脂环烃 （环烷烃）
不饱和脂环烃 （环烯、炔烃）
反-1，2-二甲基环丙烷
取代基在环的不 同侧为反式trans- 5
H C 3 C H 3 H C 3
顺-1，4-二甲基环己烷
C H 3
反-1，4-二甲基环己烷
6
7
4.1.3 脂环烃的命名
单环脂环烃的命名与烷烃相似，只是将碳原子
数相应的链烃前面加上一个“环”字。环上的碳原
子
用阿拉伯数字编号，使双键和取代基有最小位次；
C H3
1-甲基-2-异丙基环戊烷
5
6
4
1
3
2
环烯烃的命名 双键位次最小
5-甲基-1,3-环己二烯
9
10
11
12
顺时针，先大桥后小桥 标桥碳数
N环[大桥.小桥]某烃
13
两个环共用一个碳原子的环烷烃称为螺环烃。 编号：从较小环中与螺原子相邻的一个碳原子开始，经小环到 螺原子，再沿大环致所有环碳原子。 命名：根据成环碳原子的总数称为环某烷，在方括号中标出各 碳环中除螺碳原子以外的碳原子数目，其它同烷烃的命名。
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螺原子
螺[2.4]庚烷
5-甲基螺[2.4]庚烷11
3. 二环桥环烃
两个碳环共用两个或两个以上碳原子的烃叫桥环烃
二环桥环烃都有两个“桥头”碳原子和三条 连在“桥头”上的“桥”。 (1) 定母体：根据组成环的碳原子总数命名为二 环[ ]某烷。各“桥”所含碳原子数目,按由大 到小的次序写在“二环”和“某烷”之间的 方括号里。 (2) 编号：从桥头碳开始，先长桥，后短桥。 (3) 取代基的排列（同烷烃）。
CH3
H
丙烷及环丙烷分子中碳碳键 原子轨道交盖情况
H
114°
H
17
特点： (1) C：sp3杂化，3个C原子共平 面，正三角形。
(2) 弯键,C－C－C键角105°，
偏离正常键角。两个相邻的C原子以sp3
杂化轨道形成 C－C σ键时，以弯曲的 方式交盖（存在角张力：键角偏离正常 键角而产生的张力），从而未能最大程 度的交盖。因此，环丙烷不稳定。
1
(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
• 甲基环丙烷 CH2
简写:
CH-CH3
CH3
异 构 体
CH2
2
•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
环辛烷 8
5310
664
5
环壬烷 9
5981
665
6
环癸烷 10
6636
664
5
环十五烷 15
9885
660
1
开链烷烃
659
16
环烷烃的稳定性：
环己烷 > 环戊烷 > 环丁烷 > 环丙烷
环的张力越小，相应的环烷烃越稳定。
环丙烷的结构：
CH3
H
H
C
C H 2 1 0 9 .5 °
HC
60°
105°
C
18
2.4.3 环己烷的构象
环己烷的碳骨架不是平面结构， C－C－Ｃ键角为109.5°。通过旋转σ键 和键角的改变，可以得到两种典型构象：
椅式
船式
环己烷的椅式和船式构象
19
环己烷椅式构象
环己烷船式构象
环己烷椅式和船式构象的模型
20
椅式构象和船式构象可以相互转变，
但椅式构象比船式构象稳定：
0.25 nm
7
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.
C H3
1
6
2
H3C 3 2 1
5
3
4
4
6
5
1-甲基-1-环己烯
3-甲基-1-环己烯 8
带有侧链的环烯烃命名:
5
6
1
0.18 nm
4
56
1
4
32
3
2
1
H HH
4
5
HH 3 H
HH H
6
1
HH
2
H
H H
6 5
CCHH22 4
2
3
H H
HH H H
船式构象: (1) C1和C4上的C－H键存在非键张力
(2) C2与C3和C5与C6之间处于全重叠
式，存在扭转张力
21
椅式构象稳定的原因： 所有相邻C上的键都处 于交叉式
H
H
5
HH
H
4
H
H
3
6H
1
H
HH
2
H
H1
H
H 6 CH2 2 H
H
5
H
C4 H2
3
H
H
在椅式构象中，C1、C3、C5 原子在一个 平面上；C2、C4、C6 原子在另一个平面上。
22
12个C－H 键分为两类：
6个C－H 键处于直立键(a 键)，
4
当环上支链不易命名时，以碳链为母体， 环作为取代基来命名。
CH3CH2 CHCH2CH(CH3)2
2 甲基 4 环己基己烷
5
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
12
二环[2.2.1]庚烷
二环[2.1.0]戊烷
13
二环[3.1.1]庚烷 8,8-二甲基二环[3.2.1]辛烷
14
2.4.2 环烷烃的结构与稳定性
环烷烃随着环的大小不同，其稳定性 不尽相同。
燃烧热：1 mol 化合物 完全燃烧
放出的热量
CO2 + H2O
C H 4 + 2 O 2 C O 2 + 2 H 2 O + 燃 烧 热
加一“环”字. (C) 环上有多个取代基时，应将成环碳原子编号，标
出取代基的位号。编号时，仍遵循“最低系列” 原则，若有两种符合“最低系列”的编号，则使 “顺序规则”中“优先”的基团具有较大的位次 号。
3
CH3
5
1
CH3
2
4
3
1,2-二甲基环戊烷
1-甲基-3-乙基环己烷 **小取代基为1位.
1,1,4-三甲基环己烷
15
表 2.2 一些环烷烃的燃烧热
名称
环大小 分子燃烧热
/ kJ·Mol-1
平-均CH燃2烧-的热 / kJ·Mol-1
与开链烷烃 燃烧热的差 / kJ·Mol-1
环丙烷 3
2091
697
38
环丁烷 4
2744
686
27
环戊烷 5
3320
664
5
环己烷 6
3951
659
0
环庚烷 7
4637
662
3
2.4 脂环烃
脂环烃：结构上具有环状碳骨架,而性质上与开 链烃(脂肪烃)相似的烃类,总称脂环烃. 根据脂环烃分子中所含碳环的数目，分为单环、二 环和多环脂环烃。
2.4.1 脂环烃的命名
1. 单环脂环烃
单环脂环烃的命名与烃相似： 母体名称： “环某烷或环某烯”。 环上的支链作为取代基，将其位次号和名称放在环 某烷或环某烯之前。
CH3
6 CH3
5
1
4
2
3
1,6-二甲基-1-环己烯
CH3
5
4
1
3
2
5-甲基-1,3-环戊二烯
9
环戊烯
环辛炔
C H3
1
6
2
5
3
4
1-甲基-1-环己烯
1,3-环己二烯
2
H3C 3
1
4
6
5
3-甲基-1-环己烯
10
2. 二环螺环烃
两个碳环共用一个碳原子的烃叫螺环烃。
(1) 定母体：根据环上碳原子总数叫螺[ ]某烷(某烯)。 (2)再把连接于螺原子的两个环的碳原子数(不含螺原 子),按由小到大的次序写在“螺”和“某烷”之间的方 括号里,数字用圆点分开. (3) 编号：从小环邻接于螺原子的碳原子开始。 (4)二甲基环己烷
6
(2) 环烯(炔)烃 --脂环烃的环上有双键(或叁键).
• 命名与开链烃相似:以不饱和碳环为母体,侧链为取 代基.
• 碳环上的编号顺序:应是不饱和键所在的位置号码最 小.
• 对环上没有取代基，且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
螺[2.4]庚烷
5-甲基螺[2.4]庚烷11
3. 二环桥环烃
两个碳环共用两个或两个以上碳原子的烃叫桥环烃
二环桥环烃都有两个“桥头”碳原子和三条 连在“桥头”上的“桥”。 (1) 定母体：根据组成环的碳原子总数命名为二 环[ ]某烷。各“桥”所含碳原子数目,按由大 到小的次序写在“二环”和“某烷”之间的 方括号里。 (2) 编号：从桥头碳开始，先长桥，后短桥。 (3) 取代基的排列（同烷烃）。
CH3
H
丙烷及环丙烷分子中碳碳键 原子轨道交盖情况
H
114°
H
17
特点： (1) C：sp3杂化，3个C原子共平 面，正三角形。
(2) 弯键,C－C－C键角105°，
偏离正常键角。两个相邻的C原子以sp3
杂化轨道形成 C－C σ键时，以弯曲的 方式交盖（存在角张力：键角偏离正常 键角而产生的张力），从而未能最大程 度的交盖。因此，环丙烷不稳定。
1
(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
• 甲基环丙烷 CH2
简写:
CH-CH3
CH3
异 构 体
CH2
2
•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
环辛烷 8
5310
664
5
环壬烷 9
5981
665
6
环癸烷 10
6636
664
5
环十五烷 15
9885
660
1
开链烷烃
659
16
环烷烃的稳定性：
环己烷 > 环戊烷 > 环丁烷 > 环丙烷
环的张力越小，相应的环烷烃越稳定。
环丙烷的结构：
CH3
H
H
C
C H 2 1 0 9 .5 °
HC
60°
105°
C
18
2.4.3 环己烷的构象
环己烷的碳骨架不是平面结构， C－C－Ｃ键角为109.5°。通过旋转σ键 和键角的改变，可以得到两种典型构象：
椅式
船式
环己烷的椅式和船式构象
19
环己烷椅式构象
环己烷船式构象
环己烷椅式和船式构象的模型
20
椅式构象和船式构象可以相互转变，
但椅式构象比船式构象稳定：
0.25 nm
7
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.
C H3
1
6
2
H3C 3 2 1
5
3
4
4
6
5
1-甲基-1-环己烯
3-甲基-1-环己烯 8
带有侧链的环烯烃命名:
5
6
1
0.18 nm
4
56
1
4
32
3
2
1
H HH
4
5
HH 3 H
HH H
6
1
HH
2
H
H H
6 5
CCHH22 4
2
3
H H
HH H H
船式构象: (1) C1和C4上的C－H键存在非键张力
(2) C2与C3和C5与C6之间处于全重叠
式，存在扭转张力
21
椅式构象稳定的原因： 所有相邻C上的键都处 于交叉式
H
H
5
HH
H
4
H
H
3
6H
1
H
HH
2
H
H1
H
H 6 CH2 2 H
H
5
H
C4 H2
3
H
H
在椅式构象中，C1、C3、C5 原子在一个 平面上；C2、C4、C6 原子在另一个平面上。
22
12个C－H 键分为两类：
6个C－H 键处于直立键(a 键)，
4
当环上支链不易命名时，以碳链为母体， 环作为取代基来命名。
CH3CH2 CHCH2CH(CH3)2
2 甲基 4 环己基己烷
5
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
12
二环[2.2.1]庚烷
二环[2.1.0]戊烷
13
二环[3.1.1]庚烷 8,8-二甲基二环[3.2.1]辛烷
14
2.4.2 环烷烃的结构与稳定性
环烷烃随着环的大小不同，其稳定性 不尽相同。
燃烧热：1 mol 化合物 完全燃烧
放出的热量
CO2 + H2O
C H 4 + 2 O 2 C O 2 + 2 H 2 O + 燃 烧 热
加一“环”字. (C) 环上有多个取代基时，应将成环碳原子编号，标
出取代基的位号。编号时，仍遵循“最低系列” 原则，若有两种符合“最低系列”的编号，则使 “顺序规则”中“优先”的基团具有较大的位次 号。
3
CH3
5
1
CH3
2
4
3
1,2-二甲基环戊烷
1-甲基-3-乙基环己烷 **小取代基为1位.
1,1,4-三甲基环己烷
15
表 2.2 一些环烷烃的燃烧热
名称
环大小 分子燃烧热
/ kJ·Mol-1
平-均CH燃2烧-的热 / kJ·Mol-1
与开链烷烃 燃烧热的差 / kJ·Mol-1
环丙烷 3
2091
697
38
环丁烷 4
2744
686
27
环戊烷 5
3320
664
5
环己烷 6
3951
659
0
环庚烷 7
4637
662
3
2.4 脂环烃
脂环烃：结构上具有环状碳骨架,而性质上与开 链烃(脂肪烃)相似的烃类,总称脂环烃. 根据脂环烃分子中所含碳环的数目，分为单环、二 环和多环脂环烃。
2.4.1 脂环烃的命名
1. 单环脂环烃
单环脂环烃的命名与烃相似： 母体名称： “环某烷或环某烯”。 环上的支链作为取代基，将其位次号和名称放在环 某烷或环某烯之前。
CH3
6 CH3
5
1
4
2
3
1,6-二甲基-1-环己烯
CH3
5
4
1
3
2
5-甲基-1,3-环戊二烯
9
环戊烯
环辛炔
C H3
1
6
2
5
3
4
1-甲基-1-环己烯
1,3-环己二烯
2
H3C 3
1
4
6
5
3-甲基-1-环己烯
10
2. 二环螺环烃
两个碳环共用一个碳原子的烃叫螺环烃。
(1) 定母体：根据环上碳原子总数叫螺[ ]某烷(某烯)。 (2)再把连接于螺原子的两个环的碳原子数(不含螺原 子),按由小到大的次序写在“螺”和“某烷”之间的方 括号里,数字用圆点分开. (3) 编号：从小环邻接于螺原子的碳原子开始。 (4)二甲基环己烷
6
(2) 环烯(炔)烃 --脂环烃的环上有双键(或叁键).
• 命名与开链烃相似:以不饱和碳环为母体,侧链为取 代基.
• 碳环上的编号顺序:应是不饱和键所在的位置号码最 小.
• 对环上没有取代基，且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