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1、第4章环烃(Cycloalkanes)链烃：烷烃、烯烃、炔烃环烃：脂环烃、芳香烃烃第一节脂环烃1㈠分类根据环烷烃分子中所含碳环的数目，3类单环环烷烃（桥环烷烃）（螺环烷烃）双环环烷烃多环环烷烃（立方烷）一、环烷烃的分类、命名和同分异构2小环C3、C4常见环C5、C6中环C7～12大环C≥13㈠分类根据单环环烷烃根据环的大小一、环烷烃的分类、命名和同分异构3无取代基(母体):同碳数的直链烷烃名称前加一“环”字环丙烷环丁烷环戊烷环己烷(二)命名一、环烷烃的分类、命名和同分异构含一个取代基:取代基名称+母体烷烃名称红线的端点表示一个碳
2、原子或甲基环己烷4含二个取代基:从次序较小的基团开始编号1-甲基-3-异丙基环己烷含复杂取代基，尤其是当取代基的碳原子数比环的碳原子数多时：环作为取代基，侧链作为母体1,4-二环丙基丁烷543212-甲基-4-环丁基戊烷环丁基优先于甲基5双环螺环烷烃螺[3.4]辛烷1,6-二甲基螺[3.4]辛烷双环桥环烷烃二环[3.2.1]辛烷7,7-二甲基二环[2.2.1]庚烷桥头碳原子桥路碳原子6(三)同分异构构造异构：C5H10的环烷烃1,2-二甲基环丙烷构型异构—顺反异构顺-1,2-反-1,2bp37℃29℃顺式和反式异构体的产生是由于
3、环上的C－C键不能自由旋转所导致的.顺反异构体是构型异构体中的一种.7二、环烷烃的结构与稳定性1.环丙烷⑴平面正三角形构型⑵形成弯曲的C－Cσ键根据X－射线衍射解析和量子力学计算：环丙烷分子中的∠CCC≈105°.碳原子与碳原子间沿着C与C的连线的外侧形成弯曲σ键，其形状似香蕉，俗称“香蕉键”.8正常C－Cσ键的电子云形状弯曲C－Cσ键的电子云形状strongweak9⑶角张力:任何原子都倾向于使其键角与正常的成键轨道的角度相匹配，与SP3杂化碳原子相匹配的键角是109°28′,存在与正常键角的任何偏差就会产生“角张力”(ang
4、lestrain),角张力的存在使得分子能量升高，不稳定。角张力：109°28′－60°＝49°28′⑷弯曲σ键的特点弯曲C－Cσ键的电子云在核连线的外侧，受核的束缚较小，故容易受到极化而发生化学反应.10蝶式2.环丁烷能垒=6kJ·mol-1角张力＝21°28′(109°28′－88°),比环丙烷稳定113.环戊烷4个碳原子在同一平面上，第5个碳原子与平面的距离为50pm，时而在上，时而在下，呈动态平衡.角张力＝1°28′(109°28′－108°),比环丁烷稳定.124.环己烷⑴6个碳原子不在同一平面上⑵所有键角均接近109
5、°28′⑶无角张力，最稳定的环⑷碳原子的典型排列方式—船式和椅式船式椅背椅式椅脚1321°28′不稳定0最稳定1°28′稳定49°28′最不稳定环的大小角张力大小/°稳定性顺序结论14三、环烷烃的化学性质C3、C4的环烷烃：类似烯烃,C≥5的环烷烃：类似烷烃.1.取代反应反应条件：光照或高温2.加成反应⑴催化加氢断裂2个旧键，形成2个新键15环丁烷中C－Cσ键的弯曲程度比环丙烷中的小C≥5的环烷烃，环中无角张力或角张力很小，很难发生催化加氢反应.*环戊烷加氢的条件是：Pt/300℃16⑵加卤素、加氢卤酸17氢卤酸中的氢原子主要加
6、在连氢最多的碳上，卤原子加在连氢最少的碳上.取代环丙烷与氢卤酸加成常温下，环丁烷与卤素或氢卤酸不发生反应，只有在加热条件下才能发生反应.18环丙烷与烯烃活性的比较环丙烷与丙烯的鉴别19四、环己烷的构象1.船式构象和椅式构象旗杆H原子相距距183pm，远小于两个氢原子的范得华半径之和，相互间的排斥力很大.C2与C3、C5与C6两对碳原子上的键均为重叠式排列，内能较高.氢原子的范得华半径为120pm，两个氢原子间允许的最小距离为240pm；若两个氢原子间的距离小于240pm，则表现为排斥力.20透视式椅式构象最稳定，优势构象.任意相
7、邻两个碳原子上的6个键呈邻位交叉式排列，相互间的排斥力小，内能低.21Newman投影式邻位交叉式全重叠式22船式构象椅式构象99.9%0.01%稳定不稳定优势构象船式和椅式构象稳定性比较232.竖键和横键24竖键(a键),一上一下交替分布.“a”standsforaxialbond.2.竖键(a)和横键(e)19°28′横键(平伏键)(e键),一上一下交替分布.“e”standsforequatorialbond.25HHHHHHHHHHHH椅式构象的画法要求掌握!263.环的翻转竖键上的氢ⅠⅡ翻环后：a键→e键；e键→a键Ⅰ
8、≡Ⅱ,ΔG＝0,平衡常数K＝1翻转的能垒=46kJ·mol-1翻环速率：≈106次·S-1横键上的氢274.一取代环己烷的构象5%95%(优势构象)a键e键(1)甲基环己烷28邻位交叉式1,3-diaxialinteractions29对位交叉式morestab
