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单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,化学工业出版社,结束,化学工业出版社,结束,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,化学工业出版社,结束,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,化学工业出版社,结束,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 脂环烃,学习目标,了解脂环烃的分类及环烷烃的大小与环的稳定性的关系。,了解环烷烃的构造成异构现象，掌握环烷烃和环烯烃的命名方法。,熟悉环烷烃的化学反应及其应用。,第四章 脂环烃学习目标了解脂环烃的分类及环烷烃的,第一节 脂环烃的分类和命名,脂环烃是指分子中含有碳环结构，而性质和脂肪烃相似的一类碳氢化合物。,一、脂环烃的分类,根据脂环烃中成环碳原子数的多少可分为三元环、四元环、五元环、六元环等。,根据碳环内有无不饱和键，又可分为饱和脂环烃和不饱和脂环烃。,本章重点介绍,单环饱和脂环烃,第一节 脂环烃的分类和命名脂环烃是指分子中含有,不饱和脂环烃，环上含有不饱和键，含有双键的叫环烯烃，含有三键的叫环炔烃。例如：,单环饱和脂环烃亦称环烷烃，环上碳原子彼此单键键相连。例如：,CH,2,CH,2,H,2,C,H,2,C,H,2,C,CH,2,CH,2,CH,2,CH,2,CH,2,H,2,C,H,2,C,A.,B.,C.,环丙烷,环丁烷,环戊烷,D.,E.,CH,2,CH,2,HC,CH,2,CH,2,HC,H,2,C,H,2,C,CH,2,CH,2,CH,2,H,2,C,C,C,环己烯,环辛炔,不饱和脂环烃，环上含有不饱和键，含有双键的叫环烯,为了方便，脂环化合物的构造式，可以用简单的几何图形来表示。上述脂环烃构造式可分别简写为：,又如,：,CH,2,H,2,C,CHCH,2,CH,3,CHCHCH,3,CH,3,CH,2,CH,3,HC,CH,2,CH,2,CH,2,可简写为：,可简写为：,CH,2,CH,3,乙基环丙烷,CH,3,CHCH,3,CH,3,1,甲基,4,异丙基,环己烷,A.,B.,C.,D.,E.,为了方便，脂环化合物的构造式，可以用简单的几何,二、,脂环烃的命名,环烷烃的命名 根据成环碳原子的数目，以相应烷烃的名称冠以,“,环,”,字叫环某烷。例如：,环上的支键作为取代基，若取代基不止一个时，则将成环碳原子编号，选取较小的取代基位次为,1，,然后将其他取代基位次按尽可能小的方向顺序编号，取代基列出次序由小到大，并将取代基的位次和名称写在,”,环某烷,”,之前。,CH,3,CH,3,CH,3,甲基环戊烷,1,，,2,二甲基环己烷,C,2,H,5,CH,3,1,甲基,3,乙基环己烷,CH,3,C,2,H,5,CH,3,CH,2,CH,2,1,2,3,4,5,6,1,甲基,2,乙基,4,正丙基环己烷,环丙烷,环己烷,环辛烷,二、脂环烃的命名 环烷烃的命名 根据成环碳原子,不饱和脂环烃 环上含有不饱和键，含有双键的叫环烯烃，含有三键的叫环炔烃。以不饱和碳环作为母体，环上连的支链作为取代基，环上碳原子的编号顺序应使不饱和键所在位次最小。对于只有一个不饱和键的脂环烃，不饱和键的位置可以不标出来。例如：,1,2,3,4,5,6,1,2,1,2,3,4,5,H,3,C,环己烯,3,甲基环戊烯,1，3,环己二烯,环辛炔,不饱和脂环烃 环上含有不饱和键，含有双键的叫环烯,第二节 环烷烃的构造异构现象,环烷烃比相同碳原子数的烷烃少,2,个氢原子，所以环烷烃的通式为,C,n,H,2n,，,与烯烃为同一个通式，因此环烷烃与相同碳原子数的烯烃互为构造异构体。例如：,丙烯与环丙烷互为构造异构体,n=3,CH,2,CH,2,H,2,C,C,3,H,6,（,烯烃）,CH,3,CH,CH,2,（,丙烯）,C,3,H,6,（,环烷烃）,（环丙烷）,第二节 环烷烃的构造异构现象 环烷烃比相同碳原子,环烷烃的构造异构现象可因成环碳原子数目的不同，取代基的不同（碳原子的数目和碳链构造不同）以及取代基在环上相对位置的不同都可产生异构现象。例如,C,5,H,10,的环烷烃，就有五种异构体。,CH,3,CH,3,H,3,C,CH,3,CH,3,环戊烷,甲基环丁烷,CH,2,CH,3,乙基环丙烷,1，1,二甲基环丙烷,1，2,二甲基环丙烷,环烷烃的构造异构现象可因成环碳原子数目的不同，取代基的,第三节 环烷烃的物理性质,名 称,熔 点,/,沸 点,/,密 度,(20),/(g/Cm,3,),环丙烷,127.6,32.9,0.720(79）,环丁烷,80,13,0.703(0),环戊烷,94,49,0.745,甲基环戊烷,142.4,72,0.779,环己烷,6.5,80.8,0.779,甲基环己烷,126.5,100.8,0.779,环庚烷,12,118,0.810,环辛烷,14,149,0.836,表41环烷烃的物理常数,常温下，环丙烷和环丁烷为气体，环戊烷为液体，高级环烷烃为固体。环烷烃的沸点、熔点和密度都比含相同数目碳原子的烷烃高。,第三节 环烷烃的物理性质名 称熔 点,第四节 环烷烃的化学反应及应用,环的大小与稳定性：,稳定性：,普通环中环小环,环的大小与化学性质的关系：,五元以上环烷烃,性质相似,烷烃，较稳定，只能发生取代及氧化反应,小环烷烃,不稳定易发生开环反应,第四节 环烷烃的化学反应及应用 环的大小与稳,开环加成反应,催化加氢,更高温度,+H,H,Ni,80,CH,3,CH,2,CH,3,较高温度,+H,H,Ni,200,CH,3,CH,2,CH,2,CH,3,+H,H,Ni,300,以上,CH,3,CH,2,CH,2,CH,2,CH,3,开环加成反应 催化加氢更高温度+HHNi80,加卤素,小环与溴发生加成反应后，溴的红棕色消失现象明显，可用来鉴别三元环、四元环与烷烃。,环戊烷、环己烷在加热下也不易与溴发生加成反应。,+,BrBr CH,2,CH,2,CH,2,Br,Br,CCl,4,室温,1，3,二溴丙烷,+,BrBr CH,2,CH,2,CH,2,CH,2,Br,Br,1，4,二溴丁烷,加卤素小环与溴发生加成反应后，溴的红棕色消失现象明显，可用来,烷基环丙烷与卤化氢进行加成反应时。环的破裂发生在含氢最多和含氢最少的两个碳原子之间。例如：,H,3,C,+,HBr CH,3,CHCH,2,CH,3,Br,2,溴丁烷,H,3,C,H,3,C,CH,3,H,H,H,+HBr CH,3,CCHCH,3,CH,3,Br,H,3,C,2，3,二甲基,2,溴丁烷,加卤化氢,烷基环丙烷与卤化氢进行加成反应时。环的破裂发生在,取代反应,+Br,2,Br,紫外光,或,300,+HBr,溴代环戊烷,+Cl,2,Cl,紫外光,或热,+HCl,氯代环己烷,取代反应+Br2Br紫外光或300+H,综上所述，环烷烃既像烷烃又像烯烃。环戊烷和环己烷等较大的环比较稳定像烷烃，主要进行取代和氧化反应，而环丙烷和环丁烷等小环容易开环与烯烃相似，易进行开环加成反应。环丙烷既可使溴 水褪色（与烷烃区别），又不能使高锰酸钾水溶液褪色（与烯烃区别）。,环烯烃、环炔烃的性质与相应的烯烃、炔烃性质相似。,氧化反应,KMnO,4,水溶液,室温,不能与环丙烷等环烷烃反应，但在室温下可以用高锰酸钾水溶液来鉴别环烷烃和烯烃。,当环丙烷含有微量丙烯时，也可用高锰酸钾水溶液洗涤除去丙烯。,在加热下利用强氧化剂或在催化剂存在下利用空气或氧气进行氧化，则环烷烃也可被氧化。例如：,OH,空气，环烷酸钴（锰）,125165 ，0.81.5MPa,+,环己醇,O,环己酮,综上所述，环烷烃既像烷烃又像烯烃。环戊烷和环己,第五节 重要的环烷烃,环己烷,脂环烃及其衍生物广泛存在于自然界中，我们所熟悉的松节油、樟脑、薄荷、麝香及高效、低毒农药除虫工菊素等都属于脂环烃及其衍生物。石油是环烷烃的主要来源。石油中所含的环烷烃主要是环戊烷、环己烷及它们的烷基衍生物。环己烷是最重要的环烷烃。,环己烷为无色液体，沸点,80.8,、,密度,0.779g/Cm,3,，,比水轻，易挥发和易燃烧，不溶于水而溶于有机溶剂。,工业上生产环己烷主要采取石油镏分分离法和苯催化加氢法，其中苯催化加氢法是目前普遍采用的方法，以镍为催化剂，在,180250,进行苯的加氢生成环己烷。,此反应产率很高，而且产品纯度也高。,环己烷是重要的化工原料，主要用于合成尼龙纤维。也是大量使用的工业溶剂，如用于塑料工业中，溶解导线涂层的树脂，还用作油漆的脱漆剂等。,+3H,2,Ni,180250,第五节 重要的环烷烃 环己烷 脂,第六节 不饱和度及其应用,一、不饱和度,不饱和度又名缺氢指数，用希腊字母表示，它是反映有机分子不饱和和度的量化标志，由于烷烃分子饱和和度最大，规定其=0，烃分子中每增加一个双键盘或一个饱和脂环，氢原子就减少两个，其不饱和度就增加1。烃及其衍生物的不饱和度的计算公式为：,2C+2HX+N,2,式中：C、H、X、N分别代表分子中碳、氢、卤素、氮的原子数。一个单位的不饱和度相当于一个双键和一个饱和脂环结构，对于含氧化合物，不饱和度与氧无关。,第六节 不饱和度及其应用一、不饱和度,二、不饱和度的应用,可以辅助判断同分异构体。本方法适用于结构复杂的有机物，若两种有机物互为同分异构体，其分子式必相同，则其不饱和度也必然相等。也就是说，若两个有机物的分子式相同，构造式不同，当其不饱和度相等时，两个有机物一定互为同分异构体，,可以辅助推测有机物的构造。根据化学性质推测有机物的构造，通常解题思路是先确定分子式，根据分子式确定其不饱和度，以此来初步推测分子,中是否含有饱和脂环、苯环（苯环的,4）、,、（,2),、（,1）,及其他不饱和烃，然后根据各步化学性质推出其各种可能的构造，推出可能的构造后，再从前后逐步验证。,CC,C,C,CO,二、不饱和度的应用 可以辅助判断同分异构体。本方,例 题,【,例,41】,化合物,A,和,B,的分子式均为,C,4,H,6，,室温下它们都能使溴的,CCl,4,溶液褪色，当使用等物质的量的样品与溴反应时；,B,所需溴的量是,A,的二倍；它们都能与,HBr,反应，而得到,C,4,H,7,Br,的,C,和,D；B,能与硝酸银的氨溶液作用生成白色沉淀。试推测,A,和,B,的构造式，并写出有关化学反应式。,24,6,2,2,解 由,A,和,B,的分子式,C,4,H,8,可以算出它的不饱和度,2,，,A,和,B,分子中可能含有两个,C,C,或一个,C,或一个环烯烃构造,它们,在室温下都能使溴的,CCl,4,溶液褪色，当使用等物质的量的样品与溴反应时，,B,所需的量是,A,的二倍，它们都与,HBr,反应，但得到,C,4,H,7,Br,的,C,和,D，,说明,A,分子是只含一个子,C,C,双键的环烯烃，,A,的构造式可能是 ，,B,分子,中可能含有一个,或两个,C,C,双键。,C,例 题【例41】化合物A和B的分子式,又根据,B,能与硝酸银的氨溶液作用生成白色沉淀，说明分子中含有,构造，推测,B,的构造式可能为,CH,3,CH,2,，,各步化学反应式如下：,C,CH,C,CH,+Br,Br,2,CCl,4,Br,Br,A,CH,3,CH,2,C,CH,Br,2,CCl,4,CH,3,CH,2,CCH,Br,Br,Br,2,CCl,4,CH,3,CH,2,CCH,Br,Br,Br,Br,B,+HBr,H,Br,C,CH,3,CH,2,C,CH,CH,3,CH,2,C,CH,2,Br,D,+HBr,又根据B能与硝酸银的氨溶液作用生成白色沉淀，说明分子中含有,根据以上化学反应验证，A、B的构造 分别为：,A：,B：,CH,3,CH,2,C,CH,CH,3,CH,2,C,CH,+Ag（NH,3,）NO,3,2,CH,3,CH,2,C,CAg,+NH,4,NO,3,+NH,3,（白色）,B,根据以上化学反应验证，A、B的构造 分别为：A：B：CH3C,本 章 小 结,环烷烃的通式为,C,n,H,2n,，,与
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