第四章环烃

（二）脂环化合物的构象： 1、环丙烷
105. 5 ° 23 °
第四章 环烃—脂环烃（构象）
2、环丁烷
形如蝴蝶。
3、环戊烷
信封式
半椅式
第四章 环烃—脂环烃（构象）
4、环己烷
椅式
船式（1/1000）
第四章 环烃—脂环烃（构象）
a a e e e a a a e
a
e e
第四章 环烃—脂环烃（构象） 环己烷的船式和椅式两种构象可以通过各个 碳碳键的转动而互相转变。且两个椅式构象也可 通过各个碳碳键的转动而互相转变，这种构象的 互变，叫转环作用。在转环过程中，碳碳键不破 裂，每一个a（e）键都变成了e（a）键。
（二）同分异构 1、同分异构：环烷烃——烯烃 环烯烃——炔烃 官能团异构、碳骼异构、位置异构、 顺反异构、对映异构。
第四章 环烃—脂环烃（同分异构）
例：C5H10
CH 3 C2H5 H 3 C CH 3 H3 C CH 3
CH2 =CHCH2 CH2 CH3 CH3 CH=CHCH2 CH3 （CH3 ） 2 C=CHCH3 （CH3 ） 2 CHCH=CH2 CH3 CH2 C（CH3 ）=CH2
C H3 C H2 C H2 C H3
+H
2
Ni 3 0 0℃
C H3 C H2 C H2 C H2 C H3
困难
第四章 环烃—脂环烃（化性）
2、加卤素 （用于小环烃与开链烷烃的区别 ）
CCl 4 常温、常压 CCl 4 加热 BrCH 2 CH 2 CH 2 Br BrCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 Br
（四）、脂环化合物的顺反异构 脂环化合物中由于环的存在限制了碳碳 键的自由扭转，尤其是三碳、四碳环，当 各碳原子上连接不同的基团时，就存在顺 反异构。例：
+ Br 2
不易进行 不易进行
第四章 环烃—脂环烃（化性）
3、环状烯主要是加成和氧化 （双键的性质）
O3 Zn/H 2 O KMnO 4 OH OH 或 OsO 4 OHC（ CH 2 ） 4 CHO
第四章 环烃—脂环烃（结构）
三、脂环化合物的结构和构象 （一）Baeyer张力学说： 在有机化学发展的初期，已知：多为 五、六元环。三、四元环不稳定，怎样 解释？ 1885年Baeyer提出了张力学说。他根 据碳原子的正四面体学说，并假设碳原 子成环后，所有原子都在同一平面上， 得出如下结论：
第四章 环烃—脂环烃（结构）
若成环后，所有碳原子的每两键间的正 常角度是109°28′，则环易形成且很稳定， 否则将不易形成，不稳定。 三、四元环中键角与正常键键角有偏 差，产生键的屈挠。意味着化合物内部发 生了张力，称角张力（Baeyer张力），即 键角恢复正常键角的趋势。张力越大，环 越不稳定，可见三、四元环不稳定。
与开链烷烃相似，可以发生取代和氧化，
是小环化合物，可以开环发生加成反应。
（小环似烯不是烯，易加成难氧化；
大环似烷可取代）
第四章 环烃—脂环烃（化性）
（一）取代反应（游离基取代）Cl+Cl 2 h γ
Cl
+H Cl
Cl
第四章 环烃—脂环烃（化性）
（二）加成反应（小环不稳定易开环 ） 1、催化加氢
Ni 8 0℃ Ni 1 2 0℃ C H3 C H2 C H3
第四章 环烃—教学要求
[教学目的] 通过本章的学习，了解脂环烃和芳烃的结构 和性质 [教学重点] 了解环的稳定性，从小环化合物的性质引出 角张力，并以电子云最大重叠原说明小环 成键轨道的不稳定性；苯环上亲电取代反 应历程及定位规律，重点在电子效应。
第四章 环烃—教学要求
[教学难点] 脂环化合物的立体异构现象；苯环上亲电取 代反应定位规律的解释 [教学基本要求] 1、 脂环烃的结构和稳定性 2、 脂环烃的物理性质 3、 脂环烃的化学性质 （1） 加成反应 （2） 取代反应 （3）氧化反应
1-甲 基 -2-异 丙 基 环 戊 烷
2， 3-二 甲 基 环 戊 烯
第四章 环烃—脂环烃（命名） 若碳环上的支链较复杂，可把碳环做取代基， 支链为母体。
CH 3 H3C CH 3 CH 3
2，3-二甲基-4-环丙基戊烷
第四章 环烃—脂环烃（化性）
二、脂环烃的化学性质 但由于碳环的存在，也具有特殊性，尤其
第四章 环烃—脂环烃（命名）
（三）脂环烃的命名 1、单环烃的命名： 与烷烃相似，只需在相应的烷烃前加 ‘环”字，当环上有取代基或双键时，用阿 拉 伯数字编号，并使取代基位次最小，若取 代基不同，则用较小的数字表明较小的取 代基。
第四章 环烃—脂环烃（命名）
CH 3
CH 3 CH 3
CH 3 CH 3
a e e a 两个椅式构象相互转变
第四章 环烃—脂环烃（构象）
（三）、取代环己烷的构象 1、一元取代环己烷的稳定构象 取代基处于e键的构象较为稳定，斥力最小。 2、二元及多元取代物 环己烷多元取代物最稳定的构象是e键取 代基最多的构象。 环上有不同取代基时，大的取代基在e 键的构象最稳定。
第四章 环烃—脂环烃（顺反异构）
第四章 环烃—教学要求
4、 脂肪烃及其衍生物 5、环芳烃的结构和命名 6、环芳烃的物理性质 7、芳烃的化学性质 （1） 卤代反应：卤化、硝化、磺 化、Friedel-Crafts反应、氯甲基化反应。 （2） 加成反应（3） 氧化反应 8、苯环上亲电反应历程及定位规律
第四章 环烃—引言
引言： 有碳氢两种元素组成的环状化合物 分为：脂环烃 芳香烃 环烷烃：CnH2n 环烯烃：CnH2n-2
第四章 环烃—脂环烃（结构）
1890 年 Sachse（沙赫斯）通过研究环 己烷认为根据碳的正四面体模型，成环的 六个碳原子可以不在同一平面上，同时还 保持着正四面体的正常角度。
三十年后，Mohr（莫尔）重新研究 了这个问题，正式提出非平面张力学说， 故此，对各种环状化合物的构象作出解释。
第四章 环烃—脂环烃（构象）
第四章 环烃—脂环烃（分类） §4.1脂环烃 一、脂环烃的分类和同分异构： （一）分类 1、根据饱和性： 饱和脂环烃——环烷烃 不饱和脂环烃——环烯烃 2、根据碳环数目： 单环： 多环：桥环：共用两个以上碳 螺环：共用一个碳
第四章 环烃—脂环烃（分类）
笼型化合物
立方烷
棱晶烷
金刚烷
第四章 环烃—脂环烃（同分异构）