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1、第二节 脂环烃,本章主要内容：,1.1 脂环烃的分类 1.2 脂环烃的命名 1.3 环烷烃的结构与稳定性 1.4 环己烷及其衍生物的构象 1.5 脂环烃的性质 1.6 脂环化合物的立体异构 1.7 脂环烃的主要来源和制法,一、脂环烃的分类,根据碳原子的饱和程度分:,按碳环数目分:,脂环烃,饱和脂环烃,不饱和脂环烃,脂环烃,单环烃,多环烃：螺环、稠环、桥环,小环(C3C4)，中环(C8C12),普通环(C5C7)，大环(C12以上),按环上碳原子的饱和程度，可分为： 环烷烃(通式CnH2n) 环烯烃(通式CnH2n-2) 环炔烃(通式CnH2n-4),环戊烷,环辛炔,环己烯,按照分子中所含碳环的
2、数目，可分为：,环己烷,环戊二烯,甲基环己烷,单环脂环烃,十氢化萘,降冰片烷,螺2,4庚烷,立方烷,棱烷,篮烷,金刚烷,二环脂环烃,多环脂环烃,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：,环戊烷,1,1-二甲基环丙烷,乙基环丙烷,甲基环丁烷,1,2-二甲基环丙烷,二、脂环烃的命名,单环脂环烃 (1) 在相应烷烃名称前加“环”字，称为“环某烷”； (2) 使所有取代基编号尽可能小；,甲基环戊烷,1,2-二甲基环己烷,1-甲基-3-乙基环己烷,(3) 环烯(或炔)烃编号时，把1,2位留给双(或三)键碳原子。,4-乙基环戊烯,3,5-二甲基环己烯,5-甲基环辛炔,二环脂环烃
3、,指分子碳架中含有两个碳环的烃。它又分为： 联环烃 螺环烃(螺烃) 桥环烃(桥烃),联二环己烷,螺4.4壬烷,二环4.4.0癸烷 (十氢化萘),二环2.2.1庚烷 (降冰片烷),1、桥环烷烃 分子中两个或两个以上碳环共有两个以上碳原子；共有的两个碳原子为桥头，两桥头之间的碳链为桥.,二环桥环烷烃命名时，按成环碳原子数称为 二环“某烷”； 将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“某烷”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； 将环上取代基位次和名称放在“二环”之前。,2,8-二甲基-1-乙基二环3.2.1辛烷
4、,7,7-二甲基二环2.2.1庚烷,3,7,7-三甲基二环4.1.0庚烷,1 6 2 7 5 3 4,2、 螺环烷烃,分子中两个碳环共用一个碳原子。,二环螺环烃命名时以“螺”为词头,称“螺某烷”； 将各环除螺原子以外的碳原子数由小环到大环用数字表示，用圆点分开放在方括号中，括号放在“螺”和“某烷”中间； 编号从较小环与螺原子相邻的碳开始，沿小环经螺原子到较大的环； 支链命名与桥环烷烃相同。,螺2.4庚烷,螺5.5十一烷,5-甲基螺3.4辛烷,三、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。,由环丙烷到环戊烷，随环增大，每个亚甲
5、基单元的燃烧热依次降低；由环己烷开始，亚甲基单元的燃烧热趋于恒定。,由于键角偏差引起的张力称为角张力。 环丙烷分子中存在着角张力由于角张力作用，使得环丙烷和环丁烷分子稳定性下降，容易发生加成反应使环打开。,环丙烷分子轨道图,蝴蝶型(环丁烷),信封型(环戊烷）,扭曲型(环戊烷）,从环丁烷开始，成环碳原子均不在同一平面上。,环己烷分子中无张力；而七到十二个碳原子组成的环烷烃，环内氢原子间的扭转张力使它们的稳定性略有下降。,环二十二烷,当环进一步增大时, 稳定性与环己烷相似。如环二十二烷就是无张力环：,环辛烷,四、环己烷及其衍生物的构象,环己烷的六个成环碳原子不共平面，CCC键角为109.5，是无张
6、力环。 环己烷有椅型和船型两种极限构象：,椅型,船型,椅型构象和船型构象可以互相转变。船型环己烷比椅型能量高30kJmol-1，常温下平衡体系主要以稳定的椅型构象存在。,船型分子中存在扭转张力和氢原子之间的非键张力,环己烷中的碳氢键可分为两种类型，每个碳原子上有一个a键和一个e键，在环中上下交替排列。,环己烷由一种椅型构象翻转为另一种椅型构象时，原来的a键都变为e键，原来的e键都变为a键。,一取代环己烷的取代基在e键上的构象占优势。取代基越大，这种优势越明显。,R=CH3时，95%处于e键；R=C(CH3)3时，99.9%处于 e键,若环上连有不同的取代基，一般是体积大的取代基优先处于e键。,
7、顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷,多取代的环己烷，一般取代基处于e键最多的构象最稳定。例如杀虫剂六六六的最稳定构象是异构体而不是异构体：,-异构体(低活性),异构体(高活性),五、脂环烃的性质,环烷烃的沸点、熔点和相对密度都较含同数碳原子的开链脂肪烃为高，变化趋势同开链脂肪烃。,一些环烷烃的物理常数,脂环烃的化学性质与脂肪烃相似，可发生卤化和氧化反应等。,1、取代反应,2、 氧化反应,环己醇,环己酮,环十二烷,环十二醇,环十二酮,3、加成反应:小环类烯,环丙烷和环丁烷与烯烃相似，易开环进行加成。 a.加氢,b.加卤素,不能用溴褪色的方法来区别环烷烃与烯烃！可以用高锰酸钾区分。,1,4-二溴丁烷,
8、1,3-二溴丙烷,c.加卤化氢,取代环丙烷加成符合Markovnikov 规则,4、环烯烃的化学性质 a.亲电加成,反-1,2-二溴环己烷,反式加成,b.氧化反应,c.-氢的自由基卤化,环己烯,己二酸,己二醛,六、脂环化合物的立体异构,当环上连有有两个或两个以上取代基时, 产生顺反异构。,若用构象式可表示为：,反-1,3-二甲基环丁烷,顺-1,4-二甲基环己烷,反-1,4-二甲基环己烷,顺-1,3-二甲基环丁烷,顺-1,4-二甲基环己烷,反-1,4-二甲基环己烷,又比如十氢化萘的两种异构体：,反十氢化萘(沸点185),顺十氢化萘(沸点194),某些脂环化合物也存在对映异构现象：,1,2-二甲基环己烷,1,2-环丙烷二甲酸,顺式，非手性,反式，手性，旋光,顺式，非手性,反式，手性，旋光,七、脂环烃的主要来源和制法,脂环烃主要来源于石油。 1、芳香族化合物催化氢化,2、分子内关环 (Wurtz反应),3、 其它方法,作业：P60 (一)：(4)(7)(8)； (二)：(5)(6)； P116 (十八)； (十九)；,
