有机化学第三章环烷烃读书笔记
有机化学 3环烷烃
H
0.250nm
H
甲基环己烷原子间的距离
取代基体积越大， e取代占的比例越大。例 如：
CH(CH3)2
97%
C(CH3)3
CH(CH3)2
＞ 99.9%
C(CH3)3
§3-4 环烷烃的工业来源及制法
1.工业来源：环烷烃存在于某些地区的石油 中，石油因产地不同，环烷烃的含量不同。其 中以俄罗斯和罗马尼亚所产石油含环烷烃较多， 石油中所含的环烷烃主要是环戊烷和环己烷以 及他们的烷基衍生物。例如：
H HH H H H H H H H H H H H H H
H H H H
H H H H H H
H H
H H H H H H H H
信封式
能垒 2.5KJ/mol 环戊烷构象
半椅式
二 、环己烷及一取代物的构象
拜尔张力学说假定环己烷分子中六个碳原子 在同一平面内，这个学说提出不久，有人用碳原 子的四面体模型组成两种环己烷模型，其碳原子 并不在同一平面内，这就是椅型构象和船型构象 模型。后来哈塞尔(Hassel O，挪威化学家，1969 年获诺贝尔化学奖)用偶极矩法、电子衍射法证 明了环己烷各个键角都接近109°28′，椅型是最 稳定的构象。1950年巴顿(BartonD，英国化学家， 1969年获诺贝尔化学奖)发表了环己烷的构象方 面的工作，奠定了构象理论基础。
3.加溴 + Br2
CH2 CH2 加热 + Br2 Br + 2 CH2 CH2
室温
Br
Br Br
CH2－CH2－CH2－CH2
Br
Br Br
Br
+ Br
*3.氢卤酸：环丙烷的烷基衍生物与氢卤酸加
环烷烃
有机化学 第三章 环烷烃
CH3
实 例 二
CH2CH3 H3C
1,4-二甲基 乙基环己烷 二甲基-2-乙基环己烷 二甲基 2-ethyl -1,4-dimethylcyclohexane
有机化学 第三章 环烷烃
CH3
1 3 5
实 例 三
H 3C
CH2CH3
,
1,3-二甲基 乙基环己烷 二甲基-5-乙基环己烷 二甲基
有机化学 第三章 环烷烃
第一节 环烷烃的分类和异构现象 一 环烃的分类 单环烷烃√ 单环烷烃 桥环烷烃√ 桥环烷烃 环烷烃 螺环烷烃 螺环烷烃√ 集合环烷烃 脂环烃 环烯烃 环炔烃 环烃 芳烃 单环芳烃 多环芳烃 非苯芳烃
有机化学 第三章 环烷烃
二 单环烷烃的分类 单 环 烷 烃 的 分 类 单环烷烃的通式： 单环烷烃的通式：CnH2n n=3，4 ， n=5，6，7 ， ， n=8，9，10，11 ， ， ， n≧12 ≧ 小环化合物 普通环化合物 中环化合物 大环化合物
1.丙烷与环丙烷 丙烷与环丙烷 2. 丙烯、 二甲基环丙烷、 丙烯、1,2-二甲基环丙烷、环戊烷 二甲基环丙烷
有机化学 第三章 环烷烃
第五节 张力学说 strain theory
1880年以前，只知道有五元环，六元环。 1880年以前，只知道有五元环，六元环。 年以前 1883年 W.H.Perkin合成了三元环 四元环。 合成了三元环， 1883年，佩金 W.H.Perkin合成了三元环，四元环。 1885年 A.Baeyer提出了张力学说 提出了张力学说。 1885年，拜尔 A.Baeyer提出了张力学说。
有机化学 第三章 环烷烃
与氢溴酸、 三 与氢溴酸、氢碘酸反应★
Br
大学有机化学第三章 环 烃
a e
怎样画椅式环己烷的构象式?
H H H H H H H H H H H H
a e
e a
(四) 取代环己烷的构象分析
空间张力
H 5 4 H H 6 1 3 2 H H
1,3-二竖键相互作用力
H
-7.5kJ/mol
4 3 H
5 H 2
6 1
H H H H
弱的引力
甲基在a键 5%
甲基在e键
95%
亲电取代反应（卤代、硝化、磺化、烷基化反应）； 侧链上的氧化反应 ； 侧链上的取代反应
掌握判断芳香性的的4n+2规则 掌握定位规律的应用
第一节 脂 环 烃
环烃又称闭链烃，为碳骨架成环状结构的一类 碳氢化合物。根据结构和性质，又可分为：
脂环烃(alicyclic hydrocarbon) 单脂环烃 多脂环烃
三、环烷烃的性质
脂环烃的物理性质和化学性质与相应的脂肪烃 相似。环烷烃性质似烷烃。 但小环的环烷烃不稳定, 容易发生开环加成反应。 (一) 自由基取代反应：
300℃
+ Br2 ——>
Br + H—Br
(二) 加成反应：
1. 催化加氢
CH2 + H2 H2C CH2 Ni 80℃ CH3—CH2—CH3
(1,2,3-trimethylbenzene)
若苯环上连接不同的烷基时，烷基名称的排列 顺序按“优先基团”后列出的原则，其位置的编号 应将简单的烷基所连的碳原子定为1-位，并以位号 总和最小为原则来命名。
CH2CH3
1 2 3
CH(CH3)2
CH3CH2CH2
5
1-乙基-5-丙基-2-异丙基苯 (1-ethyl-2-isopropyl-5-propylbenzene)
有机化学课件-3-环烷烃
105.5o,H-C-H键角114º：
HH
C
H
H
CC
H
H
C－C弯曲键电子云重叠面积较链状烷烃的小，故键的稳定性
较低。
（二）环丁烷和环戊烷：
环丁烷与环丙烷相似，C-C键也是弯曲的，C-C-C键角约111.5º， 其中四个C不在同一平面。呈信封式结构。
十氢萘有两种顺反异构体：
H
顺式：
或
H
H
反式：
或
H
Bp（0C） 187.3
195.7
顺式的构象： 反式的构象：
a
H
e
H H
e
e
H
反式的十氢萘内能更低一些；
H
H
Pd
500oC
H
H
9％
91％
4
5
6
7
8
△ H[(CH2)n]
n
－697.1 －686.2 －664 －658.6 －662.4 －663.6
(kJ/mol)
从环烷烃的开环反应条件（见本章§2）及燃烧热数据可以看出: 环丙烷最不稳定，环丁烷次之，环戊烷比较稳定，环己烷以上的 大环都稳定，这反映了环的稳定性与环的结构有着密切的联系。
H
H
HH
H
HH
H
环戊烷分子中，C-C-C夹角为108°，接近sp3杂化轨道间夹角
109.5°，环张力甚微，是比较稳定的环。因此，环戊烷的化学性
质稳定。
H
H H
H
H
H H
H HH
（三）环己烷
所有键的键角都接近于理想sp3杂化的109.50，故最稳定；
第3章 环烃
环丙烷
环丁烷
环戊烷
环己烷
1,2,4-三甲基环己烷
1-甲基-4-异丙基环己烷 有机化学
药学院化学教研室 若支链复杂，则把环当取代基。
3-环己基己烷
顺反异构体
H C H3C3 CH CH3 3
顺
顺H
CH CH3 3
H
H
H
H
H
H
H
反
CH CH3 3 反
有机化学
药学院化学教研室 环烯烃(CnH2n-2)，与二烯烃互为同分异构体。 称环某烯，双键位次为最小（1,2位）
有机化学
药学院化学教研室
二环[4.2.0]辛烷
2,9-二甲基二环[4.4.0]癸烷
2,7,7-三甲基二环[2.2.1]庚烷
有机化学
3.1.2脂环烃的结构与稳定性 药学院化学教研室
1.Bagyer的张力学说（了解）
根据碳原子四面体的概念，C-C-C 键夹角 109°28´，提出环状化合物“张力学说”。 环越小，角张力越大。
中心轴
直立键（a键） 平伏键（e键） （与轴呈109°28′） 有机化学
药学院化学教研室
通过C—C键的旋转，环己烷可由一种构象翻转为另一种 构象。原来的a键变成e键，e键变成a键，但键的取向不变。 在常温下，这种构象翻转非常迅速，是两种构象相互转化 的平衡状态。 由于环己烷上所连接的都是氢原子，所以这两种椅式构象 是等同的 。
第二个取代基进入苯环的位置和难易程度主要 决定于原有取代基的性质，而与进入的取代基 关系较少。这就是苯环亲电取代的定位效应。 苯环上原有的取代基叫做定位基。
致活
邻、对位定位基
定位基
间位定位基
致钝
有机化学环烷烃
总 张力能
n(Hc/n-659) 114 108 25 0 21 40 54 50 44 12 13 0 15 16
24
从上表数据可以看出: C3～C4 员 环：不稳定 C5、C7～C11员环：较稳定（稳定性相近） ≥C12 员 环：很稳定 C6 员 环：最稳定
拜耳的张力学说对六员以上的环失 去了预见性,原因是它的基本假定:成环 碳原子都在同一个平面上(除三员环外) 是错误的。
椅型
船型
31
环己烷椅型构象
环己烷船型构象
32
所有的键处于交叉式 椅式构象稳定的原因：
H H H H
5
H H
3
6
H
2
H
1
H H
H
4
H
H H
H
6 5
H
CH2 CH2
4
1
H
2 3
H
H H
在船式构象中，所有的C－H键处于重叠式。
H HH
4 5 6
H H H
1
H H
6 5
CH2 CH2
4
1
2 3
H H
H H 3 H
1
环 烷 烃
第一节：环烷烃的分类、命名及同分异构 第二节：环烷烃的化学性质 第三节：环烷烃的结构 第四节：环己烷的构象 第五节：取代环己烷的构象 第六节：十氢化萘的构象
2
第一节 分类、命名与同分异构
一、分类：
单环烃
3-4 员 5-7 员 8-11员 小环 普通环 中环 大环
饱和脂环烃
12 员
多环烃
(1).单螺环的命名
1、靠近螺C开始编号（不含螺C）， 2、先小环后大环，方括号内先小后大 3、 环除螺原子外的环碳原子个数，数字间用
第三章 环烃(脂环烃)
例：
CH3
1,2-二甲基环己烷 二甲基环己烷
CH3
1-甲基 乙基环己烷 甲基-3-乙基环己烷 甲基
CH3
1 5 4 2 3
CH3
1,2-二甲基环戊烷 二 1,1,4-三甲基环己烷 三甲基环己烷
CH3
1-甲基-4-异丙基环己烷（孟烷）
H3C CH3
如取代基为较长的碳链， 如取代基为较长的碳链，将环作为取 代基，以烷烃的衍生物来命名： 代基，以烷烃的衍生物来命名：
四个碳原子的环烷烃有二个构造异构体： 四个碳原子的环烷烃有二个构造异构体：
CH3
五个碳原子的环烷烃有五个构造异构体：
CH2CH3 CH3 CH3 H3C CH3
CH3
顺反异构体： 顺反异构体：
由于碳原子连接成环，环上 由于碳原子连接成环，环上C-C单键不能自 单键不能自 由旋转。 由旋转。只要环上有两个碳原子各连有不同的原 顺反异构体。 子或基团，就有构型不同的顺反异构体 子或基团，就有构型不同的顺反异构体。
——多取代环己烷： 多取代环己烷： 多取代环己烷
C3 H HC 3
-1,2-二甲基环己烷 顺-1,2-二甲基环己烷
(5226.4KJ/mol)
C3 H C3 H
-1,2-二甲基环己烷 反-1,2-二甲基环己烷
(5220.1KJ/mol)
H H (H C)3C 3
e键(平伏键)
CH3
a键(直立键)
1、卤代反应 、
在光或热的引发下发生卤代反应
Cl + Cl2
光
+
Cl
HCl
+ Cl2
光
+
Br
HCl
+ Br2
有机化学基础知识点环烷烃的命名和结构
有机化学基础知识点环烷烃的命名和结构有机化学基础知识点：环烷烃的命名和结构环烷烃是有机化合物中的一类重要结构，具有许多实际应用。
正确的命名和了解其结构是学习有机化学的基础。
本文将介绍环烷烃的命名规则和结构特点。
一、环烷烃的命名规则环烷烃是由碳原子组成的环状结构，每个碳原子上连接有氢原子。
根据碳原子数目的不同，环烷烃可分为环丙烷、环戊烷、环己烷等等，命名时需要按照以下规则进行：1. 确定环烷烃的基本结构，即环中碳原子的数目。
2. 按照碳原子数目，选择相应的前缀，如“环丙”、“环戊”、“环己”等等。
3. 在前缀之后加上“烷”的后缀，表示该化合物为饱和碳氢化合物。
4. 如果环烷烃中存在取代基，需用号码和取代基名称表示，位置号码是根据碳原子的顺序确定的。
二、环烷烃的结构特点环烷烃具有独特的结构特点，主要包括以下几个方面：1. 环烷烃中的碳原子间的连接是共价键连接，碳原子的杂化也因分子中的环数目不同而不同。
以环丙烷为例，其中每个碳原子的最外层电子结构为sp³杂化。
2. 环烷烃的分子式与双键数目无关，即不像烯烃或炔烃那样分子式中会有双键或三键的存在。
3. 环烷烃的分子中不存在自由旋转，即环状结构会阻碍碳原子之间的自由旋转，使得环烷烃有一定的不对称性。
4. 环烷烃的物理性质与环的数目及取代基有关，一般来说，环烷烃的沸点随着环数的增加而增加，而环烷烃的熔点则随着环数的增加而下降。
三、环烷烃的简化结构式表示环烷烃的结构可以用简化结构式表示，以环丙烷为例：H|H-C-H|H上述简化结构式中的直线段代表碳碳单键，每个角上的直线段代表碳原子上的氢原子，圆圈则表示环的存在。
四、环烷烃的衍生物命名对于含有取代基的环烷烃，其命名规则与一般的取代基命名规则相似。
取代基在环上的位置由号码表示，取代基名称紧随号码后给出。
例如，对于在环戊烷上存在乙基取代基的化合物：CH₃-CH₂|CH₂-CH₃可以命名为2-乙基环戊烷。
综上所述，环烷烃的命名和结构是有机化学中的重要内容。
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读书笔记有机化学
第三章碳环烃
第一节环烷烃
1、环烷烃简介
分子通式为C n H2n
环烷烃是具有链烃性质的环烃，环烷烃及其衍生物广泛存在于自然界中，石油中含多种环烷烃，一些植物中所含精油其成分大多是环烯烃及其含氧衍生物。
精油是中草药中重要的有效成分，有的可做香料。
在自然界广泛存在的甾族化合物都是环烷烃的衍生物，在人体起重要作用。
环烷烃是由碳和氢构成的环状化合物，并且分子中不含双键或三键结构2、环烷烃的物理性质
环烷烃的物理性质及其变化规律与烷烃相似，沸点和熔点随着成环的碳原子数的增加而升高。
在室温和常压下，环丙烷和环丁烷为气体，环戊烷至环十一烷为液体，环十二烷以上为固体。
环烷的熔点、沸点和相对密度都比含同数碳原子的直链烷高。
环戊烷、环己烷及其烷基取代物存在于某些石油中。
环己烷是重要的化工原料。
溶解性：微溶于乙醇，溶于丙酮、氯仿、苯。
3、环烷烃的化学性质
(1)加成：环烷烃发生加成反应，碳环会被打开，转变为开链烃及其衍生物。
(2)氧化：环烷烃在通常情况下不易发生氧化反应，在室温下它不与高锰酸钾水溶液反应。
因此这可作为环烷烃与炔烃的鉴别反应。
(3)卤化：在高温与紫外线的作用下，环烷烃上的氢原子可被卤素取代而生成卤代环烃。