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第三章 环烃. 主讲：袁琴. 第一节 脂环烃. 脂环烃的分类和命名. 环烷烃的结构、稳定性及化学性质. 环己烷及其衍生物的优势构象. 一、脂环烃的分类和命名. 单环烃. 3- 乙基环戊烯. （不叫 1- 乙基 -2- 环戊烯）. 5- 乙基 -1 ， 3- 环戊二烯. C. H. 3. 编号顺序：较小的环 — 螺原子 — 较大的环. 多环烃. 1. 螺环烃. 两个碳环共用一个碳原子的脂环烃称为螺环烃，构成螺环的共用碳原子特称为螺原子。. 2- 甲基螺 [4.5]-6- 癸烯. 螺 [2 .4 ] 庚烷. - PowerPoint PPT Presentation
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第三章 环烃
主讲：袁琴
第一节 脂环烃
• 脂环烃的分类和命名
• 环烷烃的结构、稳定性及化学性质
• 环己烷及其衍生物的优势构象
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一、脂环烃的分类和命名
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单环烃
1, 3-二甲基环己烷
C2H5
5- 乙基 -1 ， 3- 环戊二烯
(CH2)4CH3
环丁基戊烷
3- 乙基环戊烯
C2H5
（不叫 1- 乙基 -2- 环戊烯）
多环烃1. 螺环烃
两个碳环共用一个碳原子的脂环烃称为螺环烃，构成螺环的共用碳原子特称为螺原子。
CH3
2- 甲基螺 [4.5]-6- 癸烯
螺 [2 .4 ] 庚烷
编号顺序：较小的环—螺原子—较大的环
2 、桥环烃
12
5
87
二环 [3.2.0] 庚烷 1,8- 二甲基 -2- 乙基二环 [3.2.1] 辛烷
具有两个或两个以上的碳环，碳环间共用两个或两个以上碳原子的环烃称为桥环烃。命名时编号顺序：1 个桥头碳原子——较长的桥路——另 1 个桥头碳原子——较短的桥路。
二、环烷烃的结构、稳定性和化学性质H H
H
HH
H
C:sp3 杂化键角： C-C-C 105.5 °
H-C-H 114°
影响环烷烃稳定性的因素 :
张力很大现代理论： C-C 轨道重叠的程度较小而不稳定 . C-C 键易断裂相邻 C–H 键都是全重叠式构象 , H 原子间的斥力较大 . （张力 ）
张力
105.5 °
111.5 °
108°
109.5°
114kJ/mol
108kJ/mol
25kJ/mol
0kJ/mol
总张力键角： C-C-C 稳定性
极不稳定
不稳定
较稳定
稳定
易开环
较易开环
极不稳定
不稳定
较稳定
稳定
易开环
二、环烷烃的化学性质
＋ Br2
室 温 H2CH2C CH2
Br Br
＋ Br2
加 热 H2CH2C
H2C
Br
CH2
Br
＋ Br2
光照Br
＋ Br2
高温 >300ºC Br
取代
取代
开环
开环
CH3
H
CH3
H
CH3
H
H
CH3
三、环烷烃的立体异构
1 、脂环烃的顺反异构
顺 -1,2- 二甲基环丙烷 反 -1,2- 二甲基环丙烷
反 -1,2- 二甲基环己烷 顺 -1,2- 二甲基环己烷
a ：碳环的 C-C 单键不能自由旋转b ：碳环上至少两个 C 原子均带有不同的取代基
产生原因及条件：
环己烷的构象异构
优势构象
船式构象(Boat conformation ）
椅式构象( Chair conformation ）
2 、环烷烃的构象
3
Chair conformation( 椅式构象）
全部交叉
1 2
4
3
56
Boat conformation( 船式构象）
1
2
4
3
56
3
12
45
6
全部重叠
2.51A
1.38A
2.27A
斥力大，能量高
e(equatorial): 横键（平伏键 ) 6个
a(axial) : 竖键（直立键） 6个
竖键与横键
1 2
4
3
56
a a
a
a
a
a
1 2
4
3
56
e
e
e
e
e
e
1 ， 3 ， 5 位的 3 个 a 键朝下，2 ， 4 ， 6 位的 3 个 a 键朝上1 ， 3 ， 5 位的 3 个 e 键朝上， 2 ， 4 ， 6 位的 3 个e 键朝下
1 2
4
3
56
2 、 4 、 6 位 C ( 上平面 ):
1 、 3 、 5 位 C( 下平面）
1 2
4
3
56
3 个 a 键朝上， 3 个 e 键朝下
3 个 a 键朝下， 3 个 e 键朝上
每个 C 上有一个 a 键和 e 键 , 且一个朝上，另一个必向下 ;
每个 C 原子均为 sp3 杂化
1 2
4
3
561 2
4
3
56
axial
equatorial
a
a
a a
a
e
ee
e
e
构象翻转
当环上带有一个或多个取代基时，取代基处于
何种位置为优势构象？
注：构象翻转后，同一个 C 上， a 键和 e 键
的位置互换，但相对位置即上下位置不变
CH3
CH3
较不稳定
1. a 键取代基结构中的非键原子间斥力较大 （因非键原子间的距离小于正常原子键的距离所
致）2. 取代基越大 e 键型构象为主的趋势越明显。
单取代
95 ％5 ％较稳定
C
HH
H0.233nm
0.255nm
0.255nm
C H
H
H
H
C(CH3)3 H
C(CH3)3
99.99%
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
画出 下列取代环己烷的优势构象双取代
13
13
顺 -1 ， 2- 二甲基环己烷
反 -1 ， 2- 二甲基环己烷
1
12
2
CH3
CH31
23
4
56
CH3
1
6
23
45
H3C
CH3
CH3
1
6
23
4
5
CH3
CH3
1
23
4
56
CH3
CH3
顺 -1 ， 2- 二甲基环己烷
顺（ a e) 顺（ e a)
顺（ e a) 顺（ a e)
CH3
CH3
比较几种构象的稳定性顺序？
反 -1 ， 2- 二甲基环己烷
反（ e e )
CH3
CH31
2
34
56
反（ a a )
稳定
CH3
CH3
1
2
CH3
CH3
1
2
34
56
反（ e e )
CH3
CH3
1
6
23
4
5
CH3
H3C 1
6
23
4
5
CH3
CH3
CH3
CH3
13
1
3CH3
H3C
16
234
5
顺（ e e )
CH3
CH3
16
23
4
5
反（ e a)
画出 1- 甲基 -3- 叔丁基环己烷的优势构象
H
C(CH3)3
CH3
H
H
C(CH3)3H3C
H
CH3
C(CH3)3
CH3
C(CH3)3
双取代 ( 取代基不同时 )
大的取代基在 e 键上构象最稳定。
小结：1. 环己烷有两种极限构象（椅式和船式），
椅式为优势构象。
2. 一元取代基主要以 e 键和环相连。 3. 多元取代环己烷最稳定的构象是 e 键上取代基 最多的构象 ( 注意取代基在环上的相对位置）。4. 环上有不同取代基时，大的取代基在 e 键上 构象最稳定。
[ 附 ] 常见官能团命名时作为母体的优先次序 :
–COOH 、– SO3H > –COOR 、– CONH2 > –
CHO ，－ CO– > –OH 、– SH > –NH2 >C≡C 、C=C > –Ph > –R > –OR 、– X 、– NO2
( 见 刘庄编《普通有机化学》 P167)
练习：练习：写出写出 22 ，， 55 ，， 5-5- 三甲基三甲基 -4--4- 乙基乙基庚烷的结构式：庚烷的结构式：
CH3 CH CH2 CH C CH2 CH3
CH3
CH3
CH2
CH3
CH3
透视式：
反叠式
交叉式
HHHHH H
H
HC C
H
H
HH
H HH
H
HHHH
HHH
HH
HC H
HH
H
HH
HHHH
HC
H
HH
