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1、1 第三章 环烃 Cyclic hydrocarbon 2 烃 脂肪烃 aliphatic hydrocarbon 饱和烃 不饱和烃 脂环烃 alicyclic hydrocarbon 芳香烃 aromatic hydrocarbon 苯型芳香烃 烯烃 炔烃 链 烃 环烃 烷烃 非苯型芳香烃 3 一、脂环烃的分类和命名 单环 多环 稠环 螺环 桥环 第一节 脂环烃 Alicyclic hydrocarbon 4 饱和脂环烃 不饱和脂环烃 环烯烃 环炔烃 5 cyclopropane cyclopentene 1-methyl-3-isopropyl- cyclohexene 6 4-ethyl
2、- 1,2-dimethyl - cyclopentane 3-ethyl- 1,5-dimethyl - cyclopentene 7 1,1,4-trimethyl- cyclohexane 1-cyclohexyl-3- methylpentane 8 具有生物活性的脂环烃 -胡萝卜素 维生素A 拓展 9 洛伐他汀胆固醇 10 二、 环烷烃的结构及其稳定性 张力学说 11 12 弯曲键 环烷烃的稳定性： 环己烷 环戊烷 环丁烷 环丙烷 13 燃烧热 环烷烃 CH2 燃烧热 kJ/mol 环丙烷 -697.0 环丁烷 -686.2 环戊烷 -664.0 环己烷 -658.7 环庚烷 -66
3、2.4 环辛烷 -663.7 14 三、环烷烃的化学性质 1. 自由基取代 15 2. 加成反应 addition reaction （1）加H2催化氢化 16 17 （2）加X2、HX 18 19 20 练习： 21 推导结构： 化合物C7H14 ，室温下不能使高锰酸 钾水溶液褪色，但能与溴化氢反应生 成2,3-二甲基-2-溴戊烷，推断化合物 的可能结构式并命名。 22 KMnO4 氧化烯烃的机理 三 单环烷烃的异构现象 C5H10的同分异构体 碳架异构体（1-5 ）因环大小不同， 侧链长短不同，侧 链位置不同而引起 的。 顺反异构cis-trans- isomerism（5和6，5 和7）
4、因成环碳原子 单键不能自由旋转而 引起的。 旋光异构 （6和7） 一 单环烷烃的命名 命 名 步 骤 （1）确定母体: 没有取代基的环烷烃本身就是母体, 命名 时只须在相应的烷烃前加“环”(英文加cyclo), 环上有 取代基的环烷烃以环为母体还是以链为母体视情况而定. （2）编号要符合最低系列原则 （3）确定构型 带有两个或两个以上取代基时，分子有对称性。 构型用顺反表示，分子没有对称性，构型用R、S表示。 （4）按名称的基本格式要求写出全名 第二节 环烷烃的命名 实 例 一 乙基环己烷 ethylcyclohexane 2-甲基-4-环己基己烷 4-cyclohexyl-2-methylh
5、exane 侧链比较简单, 以环为母体, 链为取代基, 侧链比较复杂, 以链为母体, 环为取代基。 1,4-二甲基-2-乙基环己烷 2-ethyl -1,4-dimethylcyclohexane 实 例 二 1,3-二甲基-5-乙基环己烷 1-ethyl-3,5-dimethyl cyclohexane 实 例 三 用最低系列原 则无法确定选 哪一种编号时, 则用下面方法 确定编号。中 文, 让次序规 则中顺序较小 的基团位次尽 可能小。英文, 按英文字母顺 序, 让字母排 在前面的基团 位次尽可能小 。较小编号表示较小基团 顺-1,2-二甲基环丙烷 cis-1,2-dimethylcycl
6、opropane 实例四 带有二个或二 个以上取代基 时，分子有对 称性，构型用 顺反表示。分 子没有对称性 ，构型用R, S 表示。 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2.4庚烷 二环2.2.1庚烷 二. 双环化合物的命名 螺原子 桥头碳 桥头碳 (a) 组成环的碳原子总数命名为“某烷”,加上词头“螺”. (b) 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. 例1: 螺2.4庚烷 (A) 螺化合物的命名: 螺原子 例2: 螺3.4辛烷 (c) 带支链的螺烷-螺环上的
7、编号,从连接螺原子(不含)上的 一个碳开始,先编较小的环,然后经过螺原子再编第二个环.编 号的顺序以取代基位置号码加和数最小为原则. 例3: 5-甲基螺2.4庚烷 命名格式 取代基+ 螺 + 带数字的方括号 + 母体烃的名称 1-甲基螺3.4 辛烷 例4 5-甲基螺3.4 辛烷 1-methylspiro3.4octane5-methylspiro3.4octane (a) 都有两个“桥头”碳原子(即两个环共用的碳 原子)和三条连在两个“桥头”上的“桥”. (b) 组成环的碳原子总数命名为某烷,加词头二（双）环. (c) 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
8、括号里. 二环2.2.1庚烷 例1: (B) 双桥环化合物的命名 桥头碳 例2: 二环2.1.0戊烷 二环3.1.1庚烷 例3: (d) 环上碳原子编号:从一个桥头碳原子(含)开始,先编最长的 桥至第二个桥头,再编余下的较长的桥,回到第一个桥头;最 后编最短的桥. (e) 编号的顺序以取代基位置号码加和数为较小. 例4: 6-甲基二环3.2.2壬烷 例5: 1,7-二甲基二环3.2.2壬烷 例6: 8,8-二甲基二环3.2.1辛烷 二环2.2.2-2,5,7-辛三烯 例7: 2,7,7-三甲基二环2.2.1庚烷 6-甲基二环3.2.1辛烷 二环2.2.0己烷二环1.1.0丁烷 bicyclo
9、1.1.0 butanebicyclo 2.2.0 hexane 2,7,7-trimethylbicyclo 2.2.1 heptane6-methylbicyclo 3.2.1 octane 练习题 39 四、环烷烃的立体异构 1. 顺反异构 40 2. 构象异构 (1)环己烷的构象 椅 式 船 式 稳定 41 船椅1椅2 42 (2) 椅式构象中的化学键 a 键 e 键 43 44 45 (3)一 取代环己烷的构象 如：甲基环己烷 优势构象 47 写出异丙基环己烷的优势构象 48 (4) 二取代环己烷的构象分析 1-甲基-2-异丙基环己烷 反式 优势构象 49 顺式优势构象 1-甲基-2
10、-异丙基环己烷 50 1-甲基-4-叔丁基环己烷的优势构象 顺式 反式 顺-1,2-二甲基环己烷构象 顺-1，2-二甲基环己烷稳定构象为ea构象 ae构象翻转后仍为ea构象 两个甲基 邻交叉 邻交叉 E = 33.8 = 11.4KJmol-1 E=33.8=11.4KJmol-1 E=0 aa 构象翻转后变为 ee 构象 两个甲基 对交叉 一个邻交叉 反-1,2-二甲基环己烷构象 反-1,2-取代环己烷比顺-1,2-取代环己烷构象更稳定 反-1,2-取代环己烷最稳定构象为ee构象 顺1,3-二 甲基环己 烷构象 四个邻交叉 两个甲基 有范德华斥力7.6 KJmol-1 E = 43.8+7.
11、6 = 22.8KJmol-1 E = 43.8+7.6 = 22.8KJmol-1 2. 1,3-二甲基环己烷构象 顺1,3-取代环己烷稳定构象为ee构象 反1,3-二甲基环己烷构象为ea构象 二个1,3-二直立键 二个1,3-二直立键 请同学自己思考: 顺-1,4-二甲基环己烷和 反-1,4-二甲基环己烷的最稳定构象是什么? 结论:反-1,2- 反-1,4-和顺-1,3最稳定构象为ee. 顺-1,2- 顺-1,4-和反-1,3最稳定构象为ea. (1). 反-1-甲基-4-异丁基环己烷 E = 8.8+7.1 = 15.9 KJ / mol 3. 有二个不同取代基的环己烷衍生物 异丙基的能
12、差 甲基的能差 (2). 顺-1-甲基-4-氯环己烷 E = 7.1 - 1.7 = 5.4 KJ / mol 甲基的能差 氯的能差 (3). 顺-1,4-二（三级丁基）环己烷 扭 船 式 太大的取代 基要尽量避 免取a键。 Hassel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。 Barton规则 带有不同基团的多取代环己烷，如果没有其它因素的参与，那末 其优势构象总是趋向于使作用最强的和较强的基团尽可能多地取 e键的向位。 两个规则 练习问题3.4和问题3.5 平面式 折叠式 四元环 四 其它环的构象 转换能量 E = 6.3 KJmol-1 五元环 信封式半椅式 62 写出乙基环己烷和反-1-甲基-3-异丙 基环己烷 的优势构象。 练习：
