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1、环烷烃：碳干为环状而性质与开链烷烃相似的烷烃,单环烷烃的分子通式：CnH2n,单环烷烃的不饱和度=1,一、分类,第一节 环烷烃的分类和命名,环数：使环状化合物变成开链化合物所需打破的碳碳键的数目。,例,1-甲基-2-异丙基环戊烷,1. 单环烷烃 a. 按成环C数目，称为“环某烷”； b. 编号，从取代基最小的C开始，按较先遇到其他取代基的方向编号。,二、命名,1,1-二甲基-4-乙基环己烷,环做取代基时的名称环烷基,当环上的取代基较大时，环可以不做母体，改做取代基,3甲基3环丁基戊烷,例,2. 环烷烃的构型异构顺反异构,（1）立体异构体：构造相同，分子中原子在空间的排列方式不同的 化合物互称为
2、立体异构体，包括构型异构和构象异构。 （2）环烷烃的顺反异构：受环的限制，环上CC键不能自由旋转。 当环上连有两个或两个以上的取代基时，它们在空间的伸展方向不 同会产生顺反异构现象。,（3）顺反异构的表示方法：顺(cis)两个取代基在环同侧； 反(trans)两个取代基在环异侧。,例,顺-1, 4-二甲基环己烷 反-1, 4-二甲基环己烷,3. 螺环烷烃命名（P55） （1）确定螺原子：两个碳环共用的碳原子 （2）根据螺环上碳原子的总数目确定母体名称为“螺某烷” （3）编号从小环开始,螺4.5癸烷,5-甲基螺3.4辛烷,例,4-甲基螺2.4庚烷,4. 桥环烷烃命名（P56）,桥头碳原子：两环共
3、用的碳原子。,桥：两个桥头碳原子之间的碳链或一个键。,二环 3.2.1 辛烷,2,7,7-三甲基二环2.2.1 庚烷,3,7,7-三甲基二环4.1.0庚烷,2,8-二甲基-1-乙基二环3.2.1 辛烷,一、与开链烃相似的反应 环烷烃的卤代,二、小环烷烃特有的反应,1. 加氢开环,第二节 环烷烃的化学性质,2.加卤素、加卤化氢开环,环丁烷在常温下不发生类似反应！,环丙烷对氧化剂（如高锰酸钾）稳定，不使高锰酸钾褪色， 可据此与烯烃区别开。,一、Baeyer张力学说（1885年）,角张力示意图,假定环烷烃都是平面正多边形结构，而SP3 碳原子键角应为10928, 当不同的环中CC键之间的夹角大于或小
4、于正常键角时，环中CC键键角的变形产生张力，这种张力具有力图恢复正常键角的趋势，这种张力被称为角张力，键角变形程度越大，张力越大。张力使环的稳定性下降，反应活性增强。,Baeyer张力学说建立在错误假设（认为环烷烃都是平面结构）的基础上，只对小环适用。,第三节 环的张力,二、环烷烃的燃烧热,1. 把每个环烷烃的燃烧热除以环内碳原子数，得到环上每个亚甲基的燃烧热。 2. 用环烷烃每个CH2的燃烧热，与开链烷烃每个CH2的燃烧热（658.6kJ/mol)比较，其差值就是由于张力的产生使分子能量升高的数值，其差值n即为每个环烷烃分子产生的张力能。（P45 表3.2）,结论：环己烷（六元环）最稳定，其
5、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。,三、张力能,张力能来源（P46）： 非键作用（Enb）、键长变化（El）、键角变化（E） 、扭转角变化（E）,其中： Enb El E E ,纽曼投影式,一、椅式构象最稳定构象,第四节 环己烷的构象,a. 键角接近109.5，无角张力； b. 交叉式，无扭转张力； c. H间距(0.25nm)大于氢原子范氏半径之和(0.24nm)，无范氏张力。,球棒模型,椅式构象中的CH键类型,直立键a键,凡与垂直轴平行的CH键,平伏键（e键）,凡与垂直轴成109。28的CH键,环己烷椅式构象,直立键,平伏键,非键作用,二、船式构象
6、,球棒模型,a. 键角109.5，无角张力； b. 有重叠式，有扭转张力； c. H间距(0.183nm)小于H原子半径之和，有范氏张力,稳定性：椅式构象环己烷 船式构象环己烷 室温下，平衡有利于椅式构象（优势构象）。,环己烷的其它构象式,半椅式 (half chair form),扭船式 (twist boat form),椅式,船式,椅式,半椅式构象,5个碳在同一平面上 有角张力（CC键角接 近120o） 平面碳上的C-H键为重叠 式构象（有较大的扭转张 力）,扭船式构象,1.83,环己烷构象形式的转换,转环作用中的能量变化,构象翻转,一、一取代环己烷的构象,第五节 取代环己烷的构象分析,
7、甲基环己烷 构象翻转的能量变化,结论： 平伏键甲基环己烷比直立键甲基环己烷稳定 平衡有利于-CH3处于e键的构象(优势构象)。,叔丁基处于e键的叔丁基环己烷 1,3-二e键相互作用小,叔丁基,HUGE steric strain,叔丁基处于a键的叔丁基环己烷 1,3-二a键相互作用,叔丁基,结论：叔丁基一般总在环己烷的平伏键上P50,P51 表3.3,2) 二取代环己烷的构象,试比较顺式和反式 1,4-二甲基环己烷的稳定性。,ea键型,aa键型,ee键型,甲基ee键型异构体比甲基ea键型异构体稳定。 所以,反式较稳定,讨论,1. 指出下列构象异构体中哪一个是优势构象。,练习: P53问题3.4、3.5,环丙烷构象,环丙烷为张力环，采取重叠式构象，所以容易破环。此外，环丙烷CC键为弯曲键，有点类似于烯烃的键，可以发生类似于烯烃的加成反应。,第六节 其他单环环烷烃的构象,环丁烷和环戊烷的构象,平面式,较稳定的环丁烷构象,蝴蝶式,较稳定的环戊烷构象,信封式,十氢化萘,二环4.4.0癸烷,顺式,反式,顺式有构象异构体,反式无构象异构体 刚性结构,
