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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,环烷烃,分子中碳原子以单键互相连接成闭合的碳环，剩余的价完全与氢原子相连的烃类环烷烃,(cycloalkane),通式同烯烃,碳环一般用多边形表示：,or,樟脑,一、环烷烃的命名和异构,环烷烃,单环,双环,多环,螺环,桥环,螺环烃：,两个碳环共有一个碳原子。,螺,3,.,4,辛烷,稠环,桥环烃：,两个及两个以上碳环共有两个及以上碳原子。,命名,：（,1,）,根据成环碳原子的总数称螺某烷,（,2,）在螺字后面的方括号中，用阿拉伯数字标出除 螺原子外两个碳环的碳原子数目，,小的数字在前,（,3,）编号从,小环,中紧连螺原子的碳原子开始，经过螺原子到达,大环,，同时使得位次之和最小。,螺,原子（共有碳原子）,1,2,3,4,5,6,7,螺,2,.,4,庚烷,7-,甲基螺,4,.,5,癸烷,桥环烃：,两个及两个以上碳环共有两个及以上碳原子。,命名,：（,1,）用二环、三环等做词头，,根据成环碳原子的总 数称某烷,。,（,2,）在环字后面的方括号中，用阿拉伯数字标出通过,两个桥头碳原子,的碳链中的碳原子数目，,大的数字在前。,桥头碳,二环,4,.,1,.,0,庚烷,二环,4,.,4,.,0,癸烷,十氢萘,8,二环,2,.,2,.,1,庚烷,1,2,3,4,5,6,7,1,2,3,4,5,6,7,6-,氯二环,3,.,2,.,1,辛烷,降,冰片烷,（,3,）编号从一个桥头碳原子开始，经过最长的碳桥到达另一个桥头碳，再沿着次长桥回到第一个桥头碳，最短的桥上的碳原子最后编号。,单环的命名方法基本上与开链烃的命名法相同,取代基的位次之和要最小；,有不同的取代基时，用较小的数字表示较小取代基的位置,1-,甲基,-3-,乙基环戊烷,1-,甲基,-4-,异丙基环己烷,含,双键的脂环烃称为环烯,1,2,3,4,5,6,4-,甲基,-1-,环己烯,1-,甲基,-4-,异丙烯基环己烯,苧烯,如,取代基为较长的碳链，将环作为取代基：,3-,环己基己烷,环烷烃的异构,环的,大小、侧链的长短及位置不同而产生构造异构体,4 C,5 C,重点观察,1,2-,二甲基环丙烷分子,它们的互相转变会引起共价键的断裂，需要较高的能量，在室温下不能实现,。,顺式,反式,环,平面为参考平面,注意：此处不能用,Z,、,E,来表示,（,cis,）,（,trans,）,反,-1,2-,二甲基环己烷,顺,-1,2-,二甲基环己烷,顺,-1,2-,二甲基环己烷,二、环烷烃的结构,碳原子成键的正常键角是,109.5,受环的,几何形状的限制,不能以正常键角成键；,要偏离一定角度,轨道的交盖也不在原子核的连线上；,因此成的键重叠程度小，,没有正常的 键稳定，易开环。,上面所成的键是,弯键,，常称为,香蕉键,1885,年,Baeyer,提出了张力学说,:,环中碳碳键角的变形会产生,张力（力图恢复为正常键角的趋势，以追求稳定）,，键角变形得越大，张力越大，环越不稳定，反应活性也越强。也称,角张力,。,偏转角度,=,2,N=3 4 5 6 7,偏转角度,2444,944,44,-516,-933,当碳原子的键角偏离,10928,时，便会产生一种恢复正常键角的力量。这种力就称为张力。键角偏离正常键角越多，张力就越大。,10928,内角,从偏转角度来看，五员环应最稳定，大于五员环或小于五员环都将越来越不稳定。但实际上，五员，六员和更大的环型化合物都是稳定的。这就说明张力学说存在缺陷。,实际上，环烷烃（除三元环外）并不是一个平面结构，这就使张力学说失去了存在的基础。那么，如何解释小环的不稳定性呢？,实际上，在三元环及四元环中，碳碳键并不是沿键轴方向重叠的,键。而是一种非“正规”的单键，成键的强度较弱，因而容易发生断裂。,由此可见：,（,1,）键的重叠程度小，稳定性下降。,（,2,）电子云分布在两核连线的外侧，增加了试,剂进攻的可能性，故具有不饱和烯烃的性质。,三、（小环）环烷烃的化学性质,环烷烃的反应和烷烃相似（,2,个方面）,三元环、四元环不稳定，易开环，生成开链化合物,1,、氢解,Ni,40,常压,100,常压,Ni,环丁烷在较高温度下反应：,Pt,环戊烷、环己烷等要用活性高的铂催化剂在高温下开环：,300,常压,2,、加溴,1,3-,二溴丙烷,常温,环,丁烷、环戊烷常温下,不,和溴起加成反应,高温或者光照下发生,取代反应,3,、加,HBr,常温下环丁烷、环戊烷不与,HBr,反应,2-,溴丁烷,（键断裂的位置是在含氢最多和含氢最少的碳原子之间）,所以：环,的,稳定性,4,氧化反应：,环,丁烷的,C-C-C,键角,111.5,碳碳键也是弯曲键,四个碳原子,不,在同一平面上,这种非平面结构在能量上更有利,信封式,C-C-C,键角,108,环丁烷键角变形较小，较稳定；环戊烷接近正常键角，很稳定,四、环己烷的构象和构象分析,环,己烷的几种典型构象：,椅式,(chair form),船式,(boat form),扭船式,(twist-boat form),半椅式,(half-chair form),碳,采取,SP,3,杂化，,6,个,C,原子,不,在同一平面内,（,1,）,椅式构象,相邻两个碳原子的,C-H,键都处在,交叉式,的位置,透视式,丁烷的邻位交叉式,1,、,3,、,5,碳在同一平面上,2,、,4,、,6,碳在另一平面上,两个平面相互平行,C,3,轴对称,纽曼式,（,2,）船式构象,1,2,3,4,5,6,2,、,3,、,5,、,6,碳在同一平面上,1,、,4,碳在平面的上方,丁烷的全重叠式,2,、,3,和,5,、,6,碳上的,C-H,键都处于,全重叠,的位置；,1,、,2,和,3,、,4,和,4,、,5,及,1,、,6,碳之间的,C-C,键也处在,重叠,的位置,船式,构象能量高，不稳定,常温下主要以椅式存在（,1000,：,1,）,H,原子相距较,远,，斥力较,小,H,原子相距较,近,，斥力较,大,C-H,键,直立键、竖键,a,键,(axial bond),平伏键、横键,e,键,(equatorial bond),H-C-H,夹角,109.5,环的翻转,室温下，分子热运动（两种椅式构象）,（,3,）取代环己烷的构象分析,一,取代环己烷：,翻转,95%,5%,e,键取代较为稳定，能量较低，优势构象。,a,甲基,受到环同一边,3,，,5,位上,a,氢的排斥,位能较高，相对不稳定,与,邻近的,H,原子相距较远,斥力较小，较稳定,e,甲基,异丙基环己烷中,97,叔丁基环己烷中几乎完全以一种构象存在,99.99%,二取代环己烷：,用构象表示二甲基环己烷的同分异构体？,（考虑顺反构型）,先写出透视式：,1,2-,二甲基环己烷,顺,-1,2-,二甲基环己烷,反,-1,2-,二甲基环己烷,翻转,反式稳定,1,3-,二甲基环己烷,反,-1,3-,二甲基环己烷,顺,-1,3-,二甲基环己烷,翻转,顺式稳定,1,4-,二甲基环己烷,翻转,顺,-1,4-,二甲基环己烷,反,-1,4-,二甲基环己烷,反式稳定,环己烷多元取代物中，,e,取代基最多的构象最稳定,写出顺,-1-,甲基,-2-,叔丁基环己烷最稳定的构象？,稳定,环己烷多元取代物中，体积大的取代基在,e,位的构象较稳定,Hassel,规则,带有相同基团的多取代环己烷，如果没有其它因素的参与，那末在两个构象异构体之间，总是有较多取代基取,e,键向位的构象为优势构象。,Barton,规则,带有不同基团的多取代环己烷，如果没有其它因素的参与，那末其优势构象总是趋向于使作用最强的和较强的基团尽可能多地取,e,键的向位。,两个规则,萘 十氢合萘（暜通名）二环,4.4.0,癸烷（学名,）,naphthalene,Decahydronaphthalene,五、十氢萘的构象,两个环己烷稠合而成,顺十氢合萘平面表示法,反十氢合萘平面表示法,或,顺十氢萘,反十氢萘,A,B,A,B,a e,稠合,e e,稠合,
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