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1、 第三章环烷烃环烷烃指碳原子的单键相互连接成环的碳氢化合物,原指环族化合物。2将链烃变为环烃,要在分子中增加如C-C单键,同时减少两个氢原子,因此,单环烷烃的通式为nH2 。分子中每增加一个环，就要增加一个CC键，减少两个氢原子。如果一个环烷烃的分子式为C018=CnHn2。这是个几环烷烃?3环烷烃的异构和命名3。1. 环烷烃的异构环烷烃由于环的大小,侧链的长短及位置的不同而产生构造异构体。例如:H10 当分子中,两个甲基可以在环平面的同侧，也可以在环平面的异侧，形成顺反异构: 顺反异构体由于环的存在，不能互变(断键）。其物理性质有差异。1。2 环烷烃的命名1。单环体系1）根据环中碳原子数目和
2、环某烷。2）有取代基时,编号应使取代基位次尽可能小。3)有不同取代基时，编号从小基团开始。例如： 1甲基-3-异丙基环戊烷4）若取代基为教长碳链,应将环作为取代基全名。 2-甲基3环戊基戊烷5)顺反异构体命名时,取代基在环平面同侧称顺式，异侧称反式。 顺-1。二甲基环己烷 反14-二甲基环己烷 为书写方便,环烷烃常用键线式。例如：顺-1甲基-4叔丁基环己烷 在顺反异构体书写中，常写出完整的取代基,以区别于键线式,增加立体感。 例如: 反1，4-二甲基环辛烷补：环上有两个以上的位置各有一个取代基式,则选订其中位次最低者为对照基因，在其前加r（ferene)。其余取代基位次前用顺反来与r对照. 例
3、如: r1，顺-3反5-氯环己二甲酸 -1,反-2,顺-三氯 戊烷。多环体系1）螺环：两环共用一个碳原子的环烷烃。 根据碳原子数,称螺某烷,在方括号中标出除共用碳以外两环的碳数。编号从较小环中与共用碳相邻的碳原子开始,从小环经共用碳到大环,并使取代基位数最小. 7甲基螺4。 烷取代基螺XY某烷2）桥环：两环共用两个以上碳原子的环烃.以环数为词头，按环上碳总数称某烷。找出桥头碳,排出长短桥,编号从桥头开始从大桥到小桥，并使取代基位数最小。方括号内由大到小注明各桥的碳数。取代基-环数X。.Z母体例如： 2甲基二环2，2,0己烷例如:1甲基2乙基-氯二环32。1辛烷 32环烷烃的性质。1 物理性质
4、环烷烃熔.沸点，密度较相应的开链烷烃高。因环烷烃的环状结构，分子较有序，排列较紧密，分子间作用力较大。而直链烷烃分子自由摇摆，有序度小,分子间作用力较弱，故m.bp.d.较小.3.2.2 化学性质 环烷烃与直链烃结构相似，所表现出的化学性质也相似,常温下，不与强酸.强碱。强氧化剂。强还原剂起反应，可以起燃烧热解.卤代等反应。但小环烷烃有一些特殊的性质,即容易开环生成开链化合物。1。加氢 环戊烷，环己烷需要在高温.活性催化剂下才开环。2.加溴 环戊烷以上的烷烃与溴光照起取代反应，不开环。3。加卤代氢三员环以上不起反应.开环规则：卤原子加在含氢最少的碳原子上，氢原子加在含氢最多的碳原子上。4。加水
5、5氧化。小环烷烃对氧化剂相当稳定。若被氧化，角很大，能量升高。.3 环的张力.31 拜尔张力学说 由上面化学性质可看出，环的稳定性与环的大小有关。小环不稳定，大环较稳定。为了解释这一事实拜尔在885年提出了张力学说。 要点是：环烷烃中碳原子（饱和，SP杂化）,与其他原子结合时，任何两键角都是10902,。但环丙烷是三角形，其夹角是60，环丁烷是四方形，夹角是900，这样环中的C与C键角不能是10902，,必须压缩到600,00以适应环的几何形状。这种由于与正常键角的偏差，引起分子的张力，称角张力。这样的环称张力环.张力环为减小张力,有生成更稳定的开链化合物的倾向。与正常键角偏差越大，环张力越大
6、，越易起开环反应。书中给出了几种环烷烃键角偏转大小，正值表示键角向内压缩,负值表示键角向外扩张.根据张力学说，环己烷以上因键角向外扩张而存在张力,且环越大，键角扩张越大，环越不稳定，而事实上，它的都是稳定的。拜尔张力学说对小环的结论是正确的,但无法解释负环以上大环的稳定性,其原因是成环碳原子都处于同平面这个假设是错误的，它们实际上不是共平面!3。3.2 环烷烃的燃烧热 上章我们学过，利用燃烧热可以判断异构体的稳定性，在化学上，我们说某化合物不稳定,意思是说分子的内能较高,易起化学反应。小环烷烃不稳定，内能较高，可以从其燃烧热数据得到证实. 开链烷烃，不论含碳较少,每个CH的燃烧热都接近658.
7、KJ/OL，而环烷烃每个2的燃烧热则因环的大小而不同，大多数都大于开链烷烃的58。6KJ/OL。这高出的能量叫张力能。例如：环丙烷：CH2燃烧热97.1KJ/MLC张力能697。658.=3。5KJ/MOL分子总张力能33115.5KJ/MOLP0 表中给出了多种环烷烃的有关数据。 可见张力越大,环越不稳定,张力越小，环越稳定，环己烷，及大环烷烃几乎为无张力环，都很稳定。.33张力能在有机化合物中,有四种因素不产生张力能.1非键作用 分子中两非键合原子或基因由于几何原因互相靠近，当其间距小于两者范德华半径之和时，这两个原子或基团就强烈的排斥，引起体系能量升高,且升高的数值最大.nb2.键长变化
8、分子中由于几何原因，必须使某一个键伸长或缩短（象弹簧)，体系能量随之升高，EL，升高数值越大，但Eb3。键角变化 分子中由于几何原因要使键角的大小发生变化，就引起的体系的能量升高,E其升高数值越大，但El。扭转角变化分子中由于几何原因，使扭转角发生变化就引起能量升高，E,其数值高升最小。比如：一个分子由于几何原因使两非键合原子或基团靠的太近时，因相互排斥,体系能量升高,为降低能量，扭转角发生变化,以使它们彼此分开。如果扭转角变化还不是以使两个原子或基团分开，这时某些键角,键长就会发生必要的变化,使其分开并能够容纳在有限的空间内，而范德华半径很少变化。3。34 近代结构理论的解释 从近代价键理论
9、观点来看，两个原子轨道重迭越多则键越稳定。烷烃碳为P3杂化，键角为10028，而在环丙烷分子中,键角为00，故P杂化轨道很难头对头重叠，即重叠角较少，形成的键也较不稳定,易开环.根据量子化学计算,认为环丙烷分子中-C键是弯曲的，键角为00，形如香蕉，又称香蕉键，不仅重叠程度较少,且电子云分布4在C键连线外侧，易受试剂进攻而起开环反应。4 构象.41 乙烷的构象 在乙烷分子中，两个甲基以单链相连,若使一甲基不动,另一甲基绕CC单键旋转,则分子中H原子在空间的排列形成将不断改变，模型讲解 构象-这种由于围绕单键旋转而产生的分子中原子在空间的不同排列，称构象。构象与构型一样都是表示分子中原子在空间的排列方式，但不同的是,构象异构体可通过单键的旋转而互变,这种互变不产生键的断裂与形成.互变所需活化能很小，常温下分子热运动产生的能量就可使其互变,故一般情况下,构象异构体不能分离开来。 构型异购体互变时，必将伴随键的断裂与形成的过程，所需活化能较高，通常情况下,可以分离开来。我们再来看乙烷分子（模型),他可以有无穷多的构象,其中只有两种极限情况我们最感兴趣，也最重要.一种是扭转角为0度的全重叠式构象,另一种是扭转角为60度时的全交叉式构象。4。2丁烷的构象略34. 环己烷的构象略不足之处，敬请谅解 /
