第三章 环烷烃 §3.1 分类与命名 §3.2 化学性质 §3.3 结构与构象 §3.4 制备与用途.

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1 第三章 环烷烃 §3.1 分类与命名 §3.2 化学性质 §3.3 结构与构象 §3.4 制备与用途

2 §3.1 环烷烃的分类和命名 脂环烃：碳干为环状而性质与开链烃相似的烃。 一、分类

3 环数：使环状化合物变成开链化合物所需打破的碳碳键的数目

4 二. 单环烷烃的命名 按成环碳原子数命名为环某烷 环丙烷 环戊烷 环丁烷 环己烷 2018/12/6

5 取代单环烷烃的命名 取代基只有一个不需标出位号 取代基不只一个标出所有取代基位号 从取代基位号小的方向给环编号
在取代程度相同时按字母顺序编号 多取代碳编号优先

6 例1 甲基环戊烷 3-溴环己烯

7 例2 1,1-Dimethylcyclohexane 4-Ethyl-1,1-dimethylcyclohexane 1,1-二甲基环己烷
1,1-二甲基-4-乙基环己烷 4-Ethyl-1,1-dimethylcyclohexane

8 例3 1-甲基-2-异丙基环己烷 1-甲基-2-(1-甲基乙基)环己烷 3-甲基-3-环丁基环戊烷 (长链作母体)

9 环烷烃顺反异构 受环的制约单键不能自由旋转，环上取代基在空间排列方式产生顺反（几何）异构 顺 cis 两个取代基在环同侧
反 tran 两个取代基在环异侧

10 环烷基

11 单环烯烃的命名 从双键碳原子开始编号 使取代基位次尽可能小

12 螺环烃（两个环共用一个碳原子）的命名 从小环中与共有碳原子相连的碳原子开始编号，经过共有碳原子，再由较大环回到共有碳原子。
尽可能使取代基处在最小的位次 母体名称前冠以“螺”，后接[ ],方括内注明环中除共有碳原子以外的碳原子数，由小到大，之间用圆点隔开。

13 例5 5 6 3 4 2 7 1 8 1-溴-5-甲基螺[3,4]辛烷

14 桥环的命名 桥环 两个环共有两个或多个碳原子 7，7-二甲基二环[2，2，1]庚烷
桥环 两个环共有两个或多个碳原子 从桥头碳开始编号，经过最大环到达另一桥头，在经次大环回到第一个桥头，最短的桥最后编号。 母体名称前冠以“环数”，后接[ ],方括中表明环内 除桥头碳原子外的碳原子数目，从大到小排列，之间用圆点分开。 7，7-二甲基二环[2，2，1]庚烷

15 例6 1 2 4 2 8 1 7 3 5 3 8 3 6 2 6 4 7 6 1 4 5 5 二环[4.2.0]-6-辛烯 2-甲基-5-异丙基二环[3,1,0]己烷 2-乙基-6-氯二环[3,2,1]辛烷

16 §3.2 脂环烃的化学性质 一、与开链烃相似的反应 环烷烃的卤代 甲基环己烷+氯气(光照)→???

17 2. 环烯烃的加成 3. 环烯烃的氧化

18 二、小环烷烃特有的反应 1. 加氢开环 2. 加卤素、加卤化氢开环

19 环丙烷衍生物与卤化氢的加成 环丙烷衍生物与卤化氢的加成，符合Markovnikov Rule.(环丁烷在常温下不发生类似反应)
区别：环丙烷对氧化剂（如高锰酸钾） 稳定，而烯烃易被氧化

20 §3.3 脂环烃的结构 一、Baeyer张力学说（1885年） 小环化合物容易开环 三环比四环容易 五、六环相对稳定
§3.3 脂环烃的结构 小环化合物容易开环 三环比四环容易 五、六环相对稳定 一、Baeyer张力学说（1885年） SP3 碳原子键角应为109。28’, 任何与此正常键角的偏差，都会引起分子的张力，这种张力具有力图恢复正常键角的趋势叫角张力。

21 角张力示意图 Baeyer张力学说建立在错误假设（认为环烷烃都是平面结构）的基础上，只对小环适用。

22 环丙烷 环丙烷为张力环，采取重叠式构象，所以容易破环。 环丙烷C－C键为弯曲键，有点类似于烯烃的键，可 以发生类似于烯烃的加成反应。

23 二、环丁烷和环戊烷的构象 平面式

24 Cyclobutane 蝴蝶式

25 Cyclopentane 信封式

26 三、燃烧热和非平面结构 环丙烷：平面结构 其它环烷烃：非平面结构 燃烧热：用每个CH2单元的平均燃烧热， 与开链烷烃每个CH2单元平均燃
烧热的差值×n来表示分子的张 力能。

27 Estimate of Angle Strain

28 环己烷（六元环）最稳定，其次是环 戊烷（五元环）；大环都是稳定的； 小环中: 环丙烷最不稳定， 其次是环丁烷。
环己烷（六元环）最稳定，其次是环 戊烷（五元环）；大环都是稳定的； 小环中: 环丙烷最不稳定， 其次是环丁烷。

29 四、环己烷的构象 环己烷的2种典型构象 船式 椅式 2 1 1 5 4 6 5 3 6 2 4 3 1 3 3 6 5 2 6 2 5 1
全叠式 邻位交叉式

30 Cyclohexane 椅式构象球棒模型

31 Cyclohexane 斯陶特模型

32 Cyclohexane 船式构象球棒模型

33 Cyclohexane 船式斯陶特模型

34 转环作用中的能量变化 半椅式 船式 扭船式 椅式

35 环己烷的椅式构象最稳定 角张力为0 采取邻位交叉式构象，扭转张力最小 1，3-二a键相互作用小。因为H原子范德华半径小，所以范德华张力为0

36 凡与通过分子中心的假象垂直轴平行的C—H键
直立键『a键』 凡与通过分子中心的假象垂直轴平行的C—H键

37 平伏键『e键』 凡与垂直轴成109。28’的C－H键

38 直立键 平伏键

39 转环作用（a键变 e键）

40 Chair-chair Inversion in Methylcyclohexane

41 环己烷衍生物优势构象的判定 环己烷一取代物以取代基处于e-键上的最稳定
含相同取代基的环己烷多元取代物最稳定的构象是e-取代基最多的构象－Hassel规则 环上又不同取代基时，大的取代基在e-键上的最稳定－Baton规则

42 tert-Butylcyclohexane

43 tert-Butylcyclohexane

44 tert-Butylcyclohexane

45 五、脂环化合物的顺反异构

46 反式十氢萘比顺式十氢萘稳定

47 Form the Complete IUPAC Name
反-1-（1,1-二甲基乙基）-4-氯环己烷 trans-1-tert-Butyl-4-chlorocyclohexane

48 第四节 脂环烃的制法 一、分子内偶联反应 (分子内Wurtz反应)

49 二、Diels-Alder Reaction

50 三、卡宾合成法（以后学到） 四、芳烃还原

51 五、脂环烃之间的转化 催化重整

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