第五章 脂环烃 主讲人 李晓萍 2010年10月13日 Email: lixiaoping6905@126.com

环烷烃 cycloalkane

第五章 脂环烃 第一节 脂环烃的分类和命名 第二节 环烷烃的性质 第三节 环烷烃的结构与稳定性 第四节 环己烷的构象 第五节 多环烃

重点: 难点: 学时数：6学时 环烷烃的结构、环己烷及一取代环己烷、二取代环己烷和稠环烃的构象。

第一节 脂环烃的分类和命名 脂环烃指碳干为环状而性质和开链烃相似的烃类。 小环（3～4C），普通环（5～7C）， 第一节 脂环烃的分类和命名 1、脂环烃的分类 脂环烃指碳干为环状而性质和开链烃相似的烃类。 小环（3～4C），普通环（5～7C）， 中环（8～12C），大环（12C 以上）

环烷烃由于环的大小及侧链的长短及位置不同而产生构造异构体。 2、脂环烃的异构 环烷烃由于环的大小及侧链的长短及位置不同而产生构造异构体。

四个碳原子的环烷烃有二个异构体： 五个碳原子环烷烃有五个构造异构体：

构造相同，分子中原子在空间的排列方式不同的化合物互称为立体异构体，顺反异构体是立体异构体的一类。立体异构体的构造相同，而分子中原子在空间的排列方式即构型不同。

脂环化合物的顺反异构 三元环:

3、脂环烃的命名： 与烷烃类似，在烷字前加一“环”字。 环丙烷 环丁烷 环戊烷 环己烷

环上取代基的位次尽可能小，有二个以上不同取代基时，以含碳原子最少的取代基作为1位。

含双键的脂环烃称为环烯：

如取代基为较长的碳链，将环作为取代基，作为烷烃的衍生物命名：

脂环烃分子中二个或二个以上碳环共有二个以上碳原子的称为桥环烃。命名时用二环，三环等作词头，再根据环碳原子总数称某烷。环字后面方括号中用数字标出桥上二个桥头碳原子之间的碳原子数。

二环桥环烃可看作是二个桥头C之间用三道桥联结起来, 因此方括号内有三个数字, 由大到小排列, 数字用圆点隔开，编号从一个桥头C顺最长碳环到次长碳环，余类推。

环碳数 定某烷 二三环 作词头 桥上碳 多到少 小圆点 方括号 从桥头 到桥头 先最长 后渐短 其余碳 桥上走

1,8-二甲基-2-乙基-6-氯二环[3.2.1]辛烷 二环[4.1.0]庚烷

三环[3.3.1.13,7]癸烷（金刚烷） （右上角的3，7表示环中桥接的位次）

三环[5.4.0.02,9]十一烷 三环[3.2.1.02,4]辛烷 三环[5.5.1.0 3,11]十三烷

脂环烃分子中两个碳环共有一个碳原子称为螺环烃，其命名根据成环碳原子的总数称为螺某烷，螺字后方括号用数字标出二个碳环上除了共有碳原子外的碳原子数目，小的数字排前面，编号以较小环中与相邻C开始，数字用圆点隔开，代表碳原子数。

环碳数 螺某烷 除螺碳 小在前 方括号 小圆点 编号码 螺邻碳 小螺大 低系列

二个碳环共有二个碳原子的称为稠环烃。命名可按相应芳烃的氢化物或桥环烃的方法命名：

问题：用系统命名法命名下列化合物： 6-甲基螺[3.4]辛烷 二环[2.2.0]己烷 2，7，7-三甲基二环[2.2.1]庚烷

第二节 脂环烃的性质 脂环烃能进行与开链烃一样的化学反应

2

(双键被氧化，而环丙烷不受影响，用以区别二者)

第三节 脂环烃的结构 1885年Bagyer提出了张力学说。 60° 90° 108° 120°

1．环丙烷 环中C-C键形成一种弯键结构,碳环键角为105.5o,H-C-H键角114º：

2．环丁烷和环戊烷的构象 环丁烷与环丙烷相似，C-C键也是弯曲的，C-C-C键角约111.5º，其中四个C不在同一平面。 环丁烷的构象

信封式 能垒 2.5KJ/mol 半椅式 环戊烷构象

第四节 环己烷的构象 在环己烷分子中，C原子是SP3杂化。六个C不在同一平面，C-C键夹角保持109º28'，因此环很稳定。其有二种极限构象。

  Chair and boat conformations of cyclohexane. Hydrogen atoms omitted for clarity. Newman projection of chair cyclohexane.   Chair and boat conformations of cyclohexane. Hydrogen atoms omitted for clarity. Newman projection of chair cyclohexane.   Chair and boat conformations of cyclohexane. Hydrogen atoms omitted for clarity. Newman projection of chair cyclohexane.   Chair and boat conformations of cyclohexane. Hydrogen atoms omitted for clarity. Newman projection of chair cyclohexane.

半椅型 船型 6.7kJ.mol-1 46kJ.mol-1 扭船型 23kJ.mol-1 椅型 环己烷构象的位能关系

单取代环己烷：

多取代环己烷：

顺-1，2-二甲基环己烷 反-1，2-二甲基环己烷

小 结： （1）环己烷多元取代物最稳定构象是e-取代基最多的构象。 （2）环上有不同取代基时，大取代基在e键的构象较稳定。

问题： 画出下列各二元取代环己烷最稳定的构象： （1）顺-1-氯-2-溴环己烷 （2）反-1-氯-4-碘环己烷 （3）顺-1，3-二羟基环己烷 （4）顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷

反-1-氯-4-碘环己烷 顺-1-氯-2-溴环己烷 顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷 顺-1，3-二羟基环己烷

第五节 多环烃 一、十氢化萘

二、金刚烷 无色晶体

脂环烃的制法 1. 芳香族化合物加氢

2. 分子内偶联

3. Diels-Alder反应: 内型 (主) 外型 (次)

4. 卡宾合成法：

5. 脂环烃之间转化 脂环烃在催化剂作用下发生环的缩小或扩大反应：

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