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1、第五章第五章 脂脂 环环 烃烃b.按环的多少分按环的多少分a.按碳原子饱和程度分按碳原子饱和程度分饱和脂环烃饱和脂环烃饱和脂环烃饱和脂环烃 环烷烃环烷烃环烷烃环烷烃环烯烃环烯烃环烯烃环烯烃环炔烃环炔烃环炔烃环炔烃单环单环单环单环二环二环二环二环多环多环多环多环c.单环烷烃按碳原子数分单环烷烃按碳原子数分小环小环小环小环 C3-C4C3-C4一般环一般环一般环一般环 C5-C7C5-C7中环中环中环中环 C8-C12C8-C12大环大环大环大环 C12C121. 脂环烃的分类脂环烃的分类不饱和脂环烃不饱和脂环烃不饱和脂环烃不饱和脂环烃 5.1 脂环烃的定义和命名脂环烃的定义和命名(1) 环烷烃(
2、A)以碳环作为母体,环上侧链作为取代基命名;(B) 环状母体的名称是在同碳直链烷烃的名称前 加一“环”字.(C) 取代基较多时,命名时应把取代基的位置标出.(D) 环上碳原子编号,以取代基所在位置的号码最 小为原则.2. 命名命名(与烷烃相似与烷烃相似):1,2-二甲基环戊烷二甲基环戊烷1,1,4-三甲基环己烷三甲基环己烷*小取代基为小取代基为1位位.1-甲基甲基-3-乙基环己烷乙基环己烷 由由于于碳碳原原子子连连接接成成环环,环环上上C-C单单键键不不能能自自由由旋旋转转.只只要要环环上上有有两两个个碳碳原原子子各各连连有有不不同同的的原原子子或或基基团团,就有构型不同的顺反异构体就有构型不
3、同的顺反异构体.顺顺-1,4-二甲基环己烷二甲基环己烷环烷烃的顺反异构环烷烃的顺反异构:反反-1,4-二甲基环己烷二甲基环己烷 -脂环烃的环上有双键脂环烃的环上有双键(或叁键或叁键).命名与开链烃相似命名与开链烃相似:以不饱和碳环为母体以不饱和碳环为母体,侧链为取代基侧链为取代基.碳环上的编号顺序碳环上的编号顺序:应是不饱和键所在的位置号码最小应是不饱和键所在的位置号码最小.对于只有一个不饱和键的环烯对于只有一个不饱和键的环烯(或炔或炔)烃烃,双键或叁键位置双键或叁键位置可不标可不标.环辛炔环辛炔(2) 环烯环烯(炔炔)烃烃环戊烯环戊烯1,3-环己二烯环己二烯(A) 若只有一个不饱和碳上有侧链
4、若只有一个不饱和碳上有侧链,该不饱和碳编号为该不饱和碳编号为1;(B) 若若两两个个不不饱饱和和碳碳都都有有侧侧链链或或都都没没有有侧侧链链,则则碳碳原原子子编编号号顺顺序序除除双双键键所所在在位位置置号号码码最最小小外外,还还要要同同时时以以侧侧链链位位置号码满足最低系列原则置号码满足最低系列原则.3-甲基甲基-1-环己烯环己烯带有侧链的环烯烃命名带有侧链的环烯烃命名:1-甲基甲基-1-环己烯环己烯 CH3 CH31265-甲基甲基-1,3-环戊二烯环戊二烯CH3125345341,6-二甲基二甲基-1-环己烯环己烯(3) 双环化合物双环化合物-分子中含有两个碳环分子中含有两个碳环.螺原子螺
5、原子双环化合物：分子中含有两个碳环的化合物。双环化合物：分子中含有两个碳环的化合物。螺环化合物螺环化合物：其中两个碳环共用一个碳原子。其中两个碳环共用一个碳原子。桥环化合物：桥环化合物：共用两个或以上碳原子共用两个或以上碳原子.(1) 取代反应取代反应 5.2 脂环烃的性质脂环烃的性质1.环烷烃的反应环烷烃的反应(2) 氧化反氧化反应应 在常温下，环烷烃与一般氧化剂都不起反应在常温下，环烷烃与一般氧化剂都不起反应 思考题思考题:如何鉴别丙烷、环丙烷、丙烯？如何鉴别丙烷、环丙烷、丙烯？(3) 加成反加成反应应 加氢加氢 加卤素加卤素 加加成成反反应应 加卤化氢加卤化氢 思考题思考题:环环的的破破
6、裂裂发发生生在在含含H最最多多和和最最少少的的两两个个碳碳原子之间，且原子之间，且符合马氏符合马氏规律规律.2. 环烯烃的反应环烯烃的反应环环烯烯烃烃的的性性质质与与开开链链烯烯烃烃类类似似，易加成、氧化等易加成、氧化等环烯烃的双键易被氧化剂环烯烃的双键易被氧化剂(KMnO4,O3等等)氧化而断氧化而断裂成开链的氧化产物裂成开链的氧化产物:环烯烃的氧化反应环烯烃的氧化反应3. 环状二烯烃的反应环状二烯烃的反应 1,2 加成加成 和和 1,4 加成加成Diels-Alder双烯合成双烯合成5.3 环烷烃的环张力和稳定性环烷烃的环张力和稳定性环张力学说环张力学说环张力学说环张力学说由此可见：由此可
7、见：（ 1 ） 键的重叠程度小，稳定性下降键的重叠程度小，稳定性下降 。（ 2 ） 电子云分布在两核连线的外侧，增加了试电子云分布在两核连线的外侧，增加了试剂进攻的可能性，故具有不饱和烯烃的性质。剂进攻的可能性，故具有不饱和烯烃的性质。环丙烷的结构环丙烷的结构椅式椅式环己烷的结构和构象环己烷的结构和构象船式船式环己烷的结构和构象环己烷的结构和构象1. 两种极限构象两种极限构象椅式和船式椅式和船式椅式构象稳定的原因：椅式构象稳定的原因：纽曼投影式纽曼投影式透视式透视式船式构象不稳定的原因：船式构象不稳定的原因： 透视式透视式纽曼投影式纽曼投影式2. 环己烷椅型构象中碳原子的空间分布环己烷椅型构象
8、中碳原子的空间分布AA线为构象的线为构象的对称轴对称轴3. 平伏键（平伏键（e键）与直立键（键）与直立键（a键）键） 在在椅椅式式构构象象中中C-H键键分分为为两两类类。第第一一类类六六个个C-H键键与与分分子子的的对对称称轴轴平平行行，叫叫做做直直立立键键或或a键键（其其中中三三个个向向环环平平面面上上方方伸伸展展，另另外外三三个个相相换换环环平平面面下下方方伸伸展展）；第第二二类类六六个个C-H键键与与直直立立键键形形成成接接近近109.5的的夹夹角角，平伏着向环外伸展，叫做平伏键或平伏着向环外伸展，叫做平伏键或e键。键。如下图：如下图： 椅型构象中的两种椅型构象中的两种 C-H 键键 a
9、键键 (直立键直立键) e键键 (平伏键平伏键)与对称轴与对称轴成成 109.5 在室温时，环己烷的椅式构象可通过在室温时，环己烷的椅式构象可通过C-C键的转动（而不经键的转动（而不经过碳碳键的断裂），由一种椅式构象变为另一种椅式构象，在过碳碳键的断裂），由一种椅式构象变为另一种椅式构象，在互相转变中，原来的互相转变中，原来的a键变成了键变成了e键，而原来的键，而原来的e键变成了键变成了a键。键。 当六个碳原子上连的都是氢时，两种构象是同当六个碳原子上连的都是氢时，两种构象是同一构象；连有不同基团时，则构象不同。一构象；连有不同基团时，则构象不同。 通过通过C-C键的不断扭动键的不断扭动,一种
10、椅型翻转为另一种椅型一种椅型翻转为另一种椅型 为为 a键键 为为e键键椅型构象的翻转椅型构象的翻转两种椅型构象是两种椅型构象是等同的分子等同的分子.4. 取代环己烷的构象取代环己烷的构象1）一元取代环己烷的构象）一元取代环己烷的构象 一元取代环己烷中，取代基可占据一元取代环己烷中，取代基可占据a键，键， 也可占据也可占据e键，但占据键，但占据e键的构象更稳定。键的构象更稳定。 例如：例如： 原因：原因：a键取代基结构中的非键原子间斥键取代基结构中的非键原子间斥力比力比e键取代基的大（因非键原子间的距离小于键取代基的大（因非键原子间的距离小于正常原子键的距离所致）。从下图中原子在空正常原子键的距
11、离所致）。从下图中原子在空间的距离数据可清楚看出。取代基越大间的距离数据可清楚看出。取代基越大e键型构键型构象为主的趋势越明显。象为主的趋势越明显。 同一平面同一平面上的比较上的比较甲基甲基环己烷椅型构象的翻转环己烷椅型构象的翻转两种椅型构象是两种两种椅型构象是两种不同结构不同结构的分子的分子.甲基连在甲基连在a键上的构象具有较高的能量键上的构象具有较高的能量,比较不稳定比较不稳定若有多个取代基若有多个取代基,往往是往往是 e 键键取代基最多取代基最多的构的构象最稳定象最稳定.若环上有不同取代基若环上有不同取代基,则则体积体积大的取代基连在大的取代基连在 e键键上的构象最稳定上的构象最稳定.取
12、代基在取代基在e键上的构象较稳定键上的构象较稳定.同一平面上的比较同一平面上的比较.在同侧为在同侧为顺顺, a,e在异侧为在异侧为反反.a,a;e,e.2） 二元取代环己烷的构象二元取代环己烷的构象（1）1，2-二取代二取代（2）1，3-二取代二取代 （3）1，4-二取代二取代 ？ 1环己烷有两种极限构象（椅式和船式），椅式环己烷有两种极限构象（椅式和船式），椅式 为优势构象。为优势构象。 2一元取代基主要以一元取代基主要以e键和环相连。键和环相连。 3多元取代环己烷最稳定的构象是多元取代环己烷最稳定的构象是e键上取代基键上取代基 最多的构象。最多的构象。 4环上有不同取代基时，体积大的取代基在环上有不同取代基时，体积大的取代基在e键键 上构象稳定。上构象稳定。其他二元、三元等取代环己烷的稳定构象，其他二元、三元等取代环己烷的稳定构象，可用上述同样方法得知。可用上述同样方法得知。小结：小结：
