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1、化学脂环烃3-1 3-1 分类与命名分类与命名3-5 3-5 脂环烃的制备脂环烃的制备3-4 3-4 脂环烃的立体化学脂环烃的立体化学3-3 3-3 脂环烃的结构脂环烃的结构3-2 3-2 脂环烃的化学性质脂环烃的化学性质第3章 脂环烃(Cycloalkanes)化学脂环烃脂环烃脂环烃-它的碳原子排列成环状。它的碳原子排列成环状。饱和脂环烃通式：饱和脂环烃通式：CnH2n脂环烃的特点脂环烃的特点 性质上以开链的烃相似；性质上以开链的烃相似； 结构上其碳架是环状。结构上其碳架是环状。化学脂环烃一、分类一、分类小小 环环 烃：烃： C3C4普通环烃：普通环烃： C5 C7中中 环环 烃：烃： C8
2、 C12大大 环环 烃：烃： C13 以上以上按环大小分单环烃单环烃多环烃多环烃按饱和性能分 饱饱 和和 脂脂 环环 烃烃不饱和脂环烃不饱和脂环烃环烯烃环烯烃环炔烃环炔烃 3-1 3-1 分类与命名分类与命名螺环烃：螺环烃：稠环烃：稠环烃：桥环烃：桥环烃：桥环烃桥环烃- - 共用两个共用两个或两个以上碳原子的或两个以上碳原子的多环脂环烃。多环脂环烃。螺环烃螺环烃- - 仅共用一个仅共用一个碳原子的多环脂环烃。碳原子的多环脂环烃。 共用的碳原子称为共用的碳原子称为螺原子。螺原子。化学脂环烃二、二、 命名命名1. 1. 单环烃的命名单环烃的命名 以相应的开链烃冠以以相应的开链烃冠以“环环”字来命名
3、字来命名CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2 若环上有多个取代基时，编号从较小的取代基开始，若环上有多个取代基时，编号从较小的取代基开始， 且使取代基的位次最小。且使取代基的位次最小。CH2CH2CH2CH2CH2CH3CH3CH2或或1 12 23 34 45 51-1-甲基甲基-3-3-乙基环戊烷乙基环戊烷环丙烷环丙烷环丁烷环丁烷环戊烷环戊烷化学脂环烃或或1-1-甲基甲基-3-3-异丙基环己烷异丙基环己烷 CH2CH2CH2CH2CH-CH3CHCH(CH3)21 12 23 34 45 56 6 若环烃中有双键时，编号应从双键开始，且使编号的数若环烃中
4、有双键时，编号应从双键开始，且使编号的数 值最小。值最小。1 12 23 34 45 56 61,3-1,3-环己二烯环己二烯化学脂环烃 若环中有双键也有支链时，编号从双键起，且要使支链若环中有双键也有支链时，编号从双键起，且要使支链 编号尽可能最小。编号尽可能最小。CH33-3-甲基环戊烯甲基环戊烯1 12 23 34 45 52 21 16 65 54 43 32,3-2,3-二甲基环己烯二甲基环己烯化学脂环烃2. 2. 螺环烃的命名螺环烃的命名 螺环烃编号方法螺环烃编号方法- - 从邻接于螺原子的一个碳原子开始，从邻接于螺原子的一个碳原子开始，由小环到大环。由小环到大环。 螺环烃命名方法
5、螺环烃命名方法-用用螺螺做词头，然后在方括号中写出每做词头，然后在方括号中写出每 个环的碳原子数（不包括螺碳）个环的碳原子数（不包括螺碳）从小从小 环到大环。环到大环。5-甲基甲基螺螺3 .4 辛烷辛烷CH2CCH2CH2CH2CH2CH2CH3CH12345678螺螺4.54.5癸癸-1,6-1,6-二烯二烯12345678109化学脂环烃3. 3. 桥环烃的命名桥环烃的命名 桥环烃编号方法桥环烃编号方法-从从桥头碳桥头碳开始，由开始，由大桥到小桥大桥到小桥顺序编号。顺序编号。桥环烃命名方法桥环烃命名方法-参与成环的参与成环的总碳数总碳数为母体，用为母体，用某环某环作作 词头，词头与母体之间
6、用方括号，词头，词头与母体之间用方括号，并并 写上写上每条桥的碳数每条桥的碳数（先大桥后小桥先大桥后小桥）。CH2CH2CH2CH2CH3CH-CH3CHCHClC1,8-1,8-二甲基二甲基-6-6-氯二环氯二环3.2.13.2.1辛烷辛烷12345678化学脂环烃CH2CH2CH2CH2 CH2 CH CH二环二环2.2.12.2.1庚烷庚烷12345671234567稠环烃稠环烃化学脂环烃一、五元环以上烃性质与开链烃相似一、五元环以上烃性质与开链烃相似1.1.游离基取代反应游离基取代反应2.2.亲电加成（不饱和环烃）亲电加成（不饱和环烃）+ Br2Br Br+ HICH3H3CIH不对称
7、时产物符合马氏规则不对称时产物符合马氏规则hv+ Br2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH-Br3-2 3-2 脂环烃的化学性质脂环烃的化学性质 p46 p46化学脂环烃3.3.氧化反应氧化反应CHH3C-CHCH-CH3CHCH2KMnO4 / H+ O3 H2O / ZnCH3CH3OHC-CH-CH2-CH-CHOCH3CH3HOOC-CH-CH2-CH-COOH化学脂环烃二、小环烃与烯烃性质相似二、小环烃与烯烃性质相似1.1.催化加氢催化加氢+ H2CH3CH2CH3Ni80CH2CH2CH2+ H2CH3CH2CH2CH3CH2CH2CH2CH2Ni120+
8、H2CH3CH2CH2CH2CH3PtCH2CH2CH2CH2CH2300300+ H2CH3CH2CH2CH2CH2CH3300300PtCH2CH2CH2CH2CH2CH2化学脂环烃2. 2. 加加HX 、X2+ Br2常温常温CH2CH2CH2CH2CH2CH2BrBr+ HBrCH2CH2CH2CH2CH2CH2HBr+ HBrH3CCHCH2CH2CH3CHCH2CH2BrH+ Br2加热加热CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2BrBr化学脂环烃3.3.环丙烷对氧化剂稳定环丙烷对氧化剂稳定环丙烷在光照下也能与卤素发生环丙烷在光照下也能与卤素发生游离基游离基取代反应：取代反
9、应：+ Br2CH2CH2CHBrh vCH2CH2CH2CH3CH2CCH3CHCHCCH3CH3+ OCCH3CH3KMnO4 / H+CH3CH2CCH3CH-COOH化学脂环烃一、环的稳定性一、环的稳定性1.1.化学反应化学反应- -催化加氢催化加氢环稳定性：环稳定性：C6 C5 C4 C32.2.燃燃 烧烧 热热-指化合物燃烧时所放出的热量指化合物燃烧时所放出的热量( (它的大小它的大小 反映出分子内能的高低反映出分子内能的高低) )。环稳定性环稳定性: : 六元环六元环 五元环五元环 四元环四元环 三元环三元环3-3 3-3 脂环烃的结构脂环烃的结构 p48 p48化学脂环烃二、张
10、力学说二、张力学说拜尔张力学说（拜尔张力学说（A.von Baeyer 1885 1885年）年） 假设成环所有的碳原子都在假设成环所有的碳原子都在同一平面同一平面上，构成正多边形。上，构成正多边形。 假设所有键角为假设所有键角为109109。2828（即四面体结构）。（即四面体结构）。根据假定：如果环中的夹角大于或小于根据假定：如果环中的夹角大于或小于109109。2828就会产生张力，就会产生张力，键角变形键角变形 ，张力，张力 ，环不稳定。，环不稳定。109109。28282424。44442424。44446060。9090。108108。120120。（109109。28286060
11、。）/ 2 = 24/ 2 = 24。4444（109109。28289090。）/ 2 = 9/ 2 = 9。4444（109109。2828108108。）/ 2 = 0/ 2 = 0。4444（ 120 120。109109。2828）/ 2 = 5/ 2 = 5。1616化学脂环烃109109。2828化学脂环烃3-4 3-4 脂环烃的立体化学脂环烃的立体化学 P50P50 立体化学是研究分子中的原子或原子团在空间的立体化学是研究分子中的原子或原子团在空间的排布不同而引起的异构现象。排布不同而引起的异构现象。顺反异构顺反异构构象异构构象异构 - 单键旋转而呈现异构单键旋转而呈现异构烯键
12、烯键碳环碳环一、脂环烃顺反异构一、脂环烃顺反异构 碳环的存在限制了碳环的存在限制了键的自由旋转，当环上有多于键的自由旋转，当环上有多于2个原子或基团时，就可能产生顺反异构。个原子或基团时，就可能产生顺反异构。化学脂环烃顺顺-1,2-二甲基环丙烷二甲基环丙烷反反-1,2-二甲基环丙烷二甲基环丙烷(bp: 37 d: 0.6928)(bp: 29 d: 0.6769)如：如：1,2-甲基环丙烷甲基环丙烷CH3HCH3CH3CH3HHH1,2,3,4-四甲基环丁烷四甲基环丁烷化学脂环烃二、二、 环己烷的构象环己烷的构象1 1. 影响构象稳定性因素影响构象稳定性因素2.2.环己烷的构象环己烷的构象 角
13、张力角张力- 任何与正常键角（任何与正常键角（10928）的偏差降低轨道重）的偏差降低轨道重 扭转张力扭转张力- 由于键的扭转而产生的斥力。由于键的扭转而产生的斥力。 空间张力空间张力- 指二个非键合的原子或原子团在空间产生相互指二个非键合的原子或原子团在空间产生相互排斥作用力（也叫范德华张力）。排斥作用力（也叫范德华张力）。叠性而引起的张力。角张力叠性而引起的张力。角张力 ，则环的稳定性，则环的稳定性 。椅椅式式结结构构船船式式结结构构化学脂环烃化学脂环烃椅式椅式船式船式（有（有6对顺交叉式）对顺交叉式）构象稳定构象稳定（有（有4对顺交叉式，对顺交叉式，2对重叠式）对重叠式）构象不稳定构象不
14、稳定化学脂环烃键键竖键（或直立键）竖键（或直立键） e e 键键横键（或平伏键）横键（或平伏键）10 4_10 6 秒秒/次次转环转环3.3.环己烷的环己烷的键与键与e e键键化学脂环烃C(CH3)3约约100 %100 %HC(CH3)34.4.环己烷衍生物构象分析环己烷衍生物构象分析 一取代环己烷一取代环己烷CH3HCH3H（）（）稳定性：（稳定性：（） 1)的的链状或环状烯烃及其聚合物、氢化物或含氧衍生物，链状或环状烯烃及其聚合物、氢化物或含氧衍生物，分子分子中的碳原子数目大多为中的碳原子数目大多为5或或10的整数倍的整数倍。 结构特征：结构特征：结构特征：结构特征：碳链骨架呈现以异戊二
15、烯为碳链骨架呈现以异戊二烯为骨架单元骨架单元按不同方按不同方式式(首尾）相连接的结构特征，此结构特征及规律称为萜首尾）相连接的结构特征，此结构特征及规律称为萜类结构的类结构的“ “异戊二烯规则异戊二烯规则异戊二烯规则异戊二烯规则” ”。 即萜类化合物可以看作是数个异戊二烯的聚合体。即萜类化合物可以看作是数个异戊二烯的聚合体。 一、一、 结结 构构3-6 萜类化合物萜类化合物化学脂环烃二、萜的分类和命名二、萜的分类和命名类型型异戊二异戊二烯单位位类型型异戊二异戊二烯单位位单萜2三三萜6倍半倍半萜3四四萜8双双萜4其它其它萜1、分类、分类2、命名：系统命名法、命名：系统命名法薄荷醇薄荷醇 樟脑樟脑化学脂环烃三、单萜三、单萜1、链状结构的单萜、链状结构的单萜牻牛儿苗醇牻牛儿苗醇 橙花油醇橙花油醇柠檬醛柠檬醛a 柠檬醛柠檬醛b2、单环单萜、单环单萜薄荷醇薄荷醇 薄荷酮薄荷酮 化学脂环烃苧苧 烯烯3、双环单萜、双环单萜菠菠 蒎蒎龙脑龙脑 樟脑樟脑三、维生素和胡萝卜素三、维生素和胡萝卜素 金合欢醇（倍半萜）金合欢醇（倍半萜）化学脂环烃胡萝卜素（四萜）胡萝卜素（四萜）维生素维生素A化学脂环烃College of Phamacy HNUCM化学脂环烃
