第五章 脂 环 烃

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1、第五章脂环烃学习要求1、掌握脂环烃的命名方法和基本结构。2、熟练掌握环烷烃和环烯烃的化学性质。3、熟练掌握环烷烃的顺、反异构现象和环己烷的构象。§5~1脂环烃的分类命名和异构现象一、分类　饱和脂环烃，环烷烃　　如：（）1、不饱和脂环烃　　环烯烃　如：（　　　　　　　　　　　　）　　　　　　　　　　　环炔烃　　　环的大小：　小环（３～４元）；普通环（５～７元）；中环（（８～１２元）和　　２、　　　　　　　大环（十二碳以上）。　　　环的多少：　单环；　　多环（桥环，　螺环）二、命名１、环烷烃的命名通式CnH2n与单烯烃互为同分异构体。n=3C3H6同分异构体数目1个;n=4C4H8同分异构

2、体数目2个;n=5C5H10同分异构体数目5个;环烷烃命名：⑴环上命名似烷烃，在名称前加上“环”字，叫环某烷；⑵环上有取代基时，一元取代——某基环某烷；二元取代——用“次序规则”决定基团的排列先后，环上编号以小基团优先，写法时“较优”基团排在后面；多个取代基时，方法类同。⑶有顺反异构时，则在命名最前写出“顺”或“反”名称。⑷较复杂时，则把碳环看作取代基，叫法“环某基”。例如：47··２、环烯烃的命名　（1）称为环某烯。（2）以双键的位次和取代基的位置最小为原则。例如：3、多环烃的命名（1）桥环烃（二环、三环等）分之中含有两个或多个碳环的多环化合物中，其中两个环共用两个或多个碳原子的化合

3、物称为桥环化合物。命名原则：A、确定母体名称——某烷（根据环上碳原子总数目）。A、注明环数——常用“双环”或“三环”等；B、确定桥头碳原子——数出每条桥所含碳原子数（不包括桥头碳原子），按由多到少的次序写在“双环”和“某烷”之间的方括号里，数字用圆点分开。C、桥环碳原子编号，从桥头碳——大环——桥头碳原子——中环——小环。D、如有取代基，在符合上述条件下，尽量使取代基编号为最少；如有双键时，也同上，叫某烯，还注明双键的位次。例如：上化合物名为7，7-二甲基二环[2，2，1]庚烷（2）螺环烃两个环共用一个碳原子的环烷烃称为螺环烃。47··命名原则：A、确定母体名称——某烷（根据环上碳原子

4、总数目）。B、确定各环碳原子个数（除去螺原子）按由少到多的次序写在“螺”和“某烷”之间的方括号里，数字用圆点分开。C、桥环碳原子编号，小环——螺原子——大环。D、如有取代基，在符合上述条件下，尽量使取代基编号为最少；如有双键时，也同上，叫某烯，还注明双键的位次。E、§5~2脂环烃的性质一、普通环的性质普通脂环烃具有开链烃的通性，环烷烃主要是起自由基取代反应，难被氧化。环烯烃具有烯烃的通性二、小环烷烃的特性反应1．加成反应（1）加氢47··（2）加卤素（3）加HX,H2SO42、氧化反应环丙烷对氧化剂稳定，不被高猛酸钾、臭氧等氧化剂氧化。例如：故可用高猛酸钾溶液来区别烯烃与环丙烷衍生物。

5、环烃性质小结：（１）小环烷烃（3，4元环）易加成，难氧化，似烷似烯。普通环以上难加成，难氧化，似烷。（２）环烯烃、共轭二烯烃，各自具有其相应烯烃的通性。§5~3脂环烃的结构从环烷烃的化学性质可以看出，环丙烷最不稳定，环丁烷次之，环戊烷比较稳定，环己烷以上的大环都稳定，这反映了环的稳定性与环的结构有着密切的联系。一、环丙烷的结构与张力学说1、环丙烷的结构理论上：1°饱和烃，C为sp3杂化,键角为109.5°自相2°三碳环，成环碳原子应共平面，内角为60°矛盾故三元环的结构特殊。现代物理方法测定，环丙烷分子中：键角C-C-C=105.5°;H-C-H=114°。所以环丙烷分子中碳原子之间的

6、sp3杂化轨道是以弯曲键（香蕉键）相互交盖的。47··由图可见，环丙烷分子中存在着较大的张力（角张力和扭转张力），是一个有张力环，所以易开环，所以易开环，发生加成反应环丙烷的结构图2、张力学说（见P104~105）在环丙烷分子中，电子云的重叠不能沿着sp3轨道轴对称重叠，只能偏离键轴一定的角度以弯曲键侧面重叠，形成弯曲键（香蕉键），其键角为105.5°，因键角要从109.5°压缩到105.5°，故环有一定的张力（角张力）。另外环丙烷分子中还存在着另一种张力——扭转张力（由于环中三个碳位于同一平面，相邻的C-H键互相处于重叠式构象，有旋转成交叉式的趋向，这样的张力称为扭转张力）。环丙烷的

7、总张力能为114KJ/mol。二、环丁烷和环戊烷的构象1、环丁烷的构象与环丙烷相似，环丁烷分子中存在着张力，但比环丙烷的小，因在环丁烷分子中四个碳原子不在同一平面上，见右图：根据结晶学和光谱学的证明，环丁烷是以折叠壮构象存在的，这种非平面型结构可以减少C-H的重叠，使扭转张力减小。环丁烷分子中C-C-C键角为111.5°，角张力也比环丙烷的小，所以环丁烷比环丙烷要稳定些。总张力能环丁烷的构象为108KJ/mol。2、环戊烷的构象环戊烷分子中，C