第五章-脂环烃-答案汇总

40第五章脂环烃一.目的要求了解环烷烃通式、分类、命名和异构、环烷烃的物理性质。理解环的结构和稳定性，掌握环烷烃的化学性质。二.本章内容小结1.脂环烃的定义由碳原子连接成环，性质与脂肪烃相似的烃类化合物总成为脂环烃。按照成环特点，一般可将脂环烃分为单环脂环烃和多环脂环烃。2.脂环烃的命名单环脂环烃命名与脂肪烃类似，只是在相应的脂肪烃前加一“环”字。如：环戊烷，甲基环丁烷桥环化合物的命名一般采用固定格式：双环[a.b.c]某烃(a≥b≥c)。先找桥头碳（两环共用的碳原子），从桥头碳开始编号。沿大环编到另一个桥头碳，再从该桥头碳沿着次大环继续编号。分子中含有双键或取代基时，用阿拉伯数字表示其位次。如：7,7-二甲基二环[2,2,1]庚烷螺环化合物命名的固定格式为：螺[a.b]某烃(a≤b)。命名时先找螺原子，编号从与螺原子相连的碳开始，沿小环编到大环。如：螺[4.4]壬烷3.环烷烃的结构与稳定性环烷烃的成环碳原子均为sp3型杂化。除环丙烷的成环碳原子在同一个平面上以外，其它环烷烃成环碳原子均不在同一个平面上。在环丙烷分子中由于成环碳原子间成键时sp3型杂化轨道不能沿键轴方向重叠，而是以弯曲方向部分重叠成键，导致环丙烷张力较大，分子能量较高，很不稳定，容易发生开环反应。所以在环烷烃中三元环最不稳定，四元环比三元环稍稳定一点，五元环较稳定，六元环及六元以上的环都较稳定。注意桥头碳原子不稳定。4.环己烷以及取代环己烷的稳定构象环己烷在空间上可以形成多种构象，其中椅式和船式构象为两种极限构象，前者比后者更加稳定。一般说来，取代环己烷的取代基处于椅式构象的平伏键时较为稳定。因此多取代环己烷的最稳定的构象为平伏键取代基最多的构象。如果环上有不同取代基，较大的取代基在平伏键上的构象最稳定。5.环烷烃的化学性质环丙烷和环丁烷的化学性质和烯烃相似，能开环进行加成反应。并且与氢卤酸加成符合马氏规则。但小环环烷烃对氧化剂稳定，不与高锰酸钾或臭氧作用。41HBrCH3CH2CH2BrH2,NiCH3CH2CH3Br2BrCH2CH2CH2BrKMnO4X三.例题解析【例题1】命名下列化合物1.2.3.ClCl1-甲基-2-乙基环己烷双环[2,2,2]辛烷反-1，3-二氯环丁烷【例题2】完成下列反应1.+HClCH3CHCH2CH3Cl2.+Br2CCl4BrBr3.+Br2300℃Br4.+HClCH3CH3Cl5.+COOEtCOOEtCOOEtCOOEt6.冷，OH-KMnO4OHOH【例题3】画出下列各二元取代环己烷的最稳定构象1.顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷2.反-1-甲基-3-异丙基环己烷3.反-1,4-二乙基环己烷C(CH3)3HCH3HCH(CH3)2HCH3HC2H5HC2H5H4.顺-1-甲基-2-异丙基环己烷5.反-1-叔丁基-4-氯环己烷6.顺-1-氯-2-溴环己烷CH(CH3)2HCH3HC(CH3)3ClHClBrH【例题4】请用简便的方法区分丙烷和环丙烷答：使用溴－四氯化碳溶液。因为环丙烷能使溴－四氯化碳溶液褪色。【例题5】用指定原料合成下列化合物421.用乙炔合成CNCH2H2CH2催化剂CH2CH2CHCHCHCu2Cl2NH4ClCHCHCLindlarCH2CN△CN＋OHCH2CHCHCHCH2+CHCHHCN习题A一.用系统命名法命名下列化合物1.2.Br3.4.二环[3.3.0]辛烷7-溴二环[3.3.0]-2-辛烯1,1-联环丁烷螺[3.4]辛烷5.6.7.8.反-1,2-二甲基环丙烷二环[4.1.0]庚烷1,2-二环丙基丁烷二环[2.2.1]庚烷9.Br10C2H511.CH3CH312.CH3CH(CH3)25-溴螺[3.4]辛烷2-乙基二环[4.2.0]辛烷反-1,2-二甲基环己烷顺-1-甲基-2-异丙基环己烷13.14.15.16.Cl1,6-二甲基螺[4.5]癸烷1,7-二甲基螺[4.5]癸烷2,7,7-三甲基二环[2.2.1]庚烷8-氯二环[3.2.1]辛烷二.写出下列化合物的结构式1.环丙基环丙烷2.反-1-甲基-4-叔丁基环己烷3.二环［4.2.1］壬烷CH3(CH)3C4.7-溴双环[2.2.1]庚-2-烯5.1,2-二甲基-7-溴双环[2.2.1]庚烷6.4-氯螺[2.4]庚烷43HBrHBrCl7.反-3-甲基环己醇8.2,3-二甲基-8-溴螺[4.5]癸烷9.4-甲基环己烯OHCH3OHCH3CH3三.完成下列反应式。1.+H2Ni80℃2.HBrBr3.+COOCH3COOCH3H3CCOOCH3COOCH3H3C4.CH2=CHCl+Cl5.+OCCH3O6.KMnO4HOOC(CH2)3COOH7.+Cl2500℃Cl8.+Br2H3CH3CCH2CH3H3CH3CBrCH2BrCH2CH39.H3CH3CCH2CH3+HClH3CH3CCH2CH3BrCH310.HBr0oCBr四.选择题1.下列甲基环己烷的构象中，能量最低的一个是（B）44A.B.C.D.2.下列四个构象式比较稳定的是（C）A.CH3CH3(H3C)3CB.CH3CH3C(CH3)3C.CH3CH3(H3C)3CD.CH3CH3C(CH3)33.反-1,4-二甲基环己烷的最稳定构象是（C）A.B.C.CH3H3CD.CH3H3C4.反-1,4-二氯环己稳定的构象是（D）A.ClClB.ClClC.ClClD.ClCl5.下列化合物的构象中最稳定的是（B）A.OHCH(CH3)2CH3B.OH(H3C)2HCCH3C.OHCH(CH3)2CH3D.OHCH(CH3)2CH36.下列四种化合物最容易加氢开环的是（A）A.B.C.D.五.鉴别题（1）环己烯环己烷Br2CCl4溶液褪色无现象（2）1－戊烯1,2－二甲基环丙烷KMnO4/H+CO2(-)（3）1-丁炔乙基环丙烷Ag(NH3)2+白色(-)45（4）丁烷和甲基环丙烷Br2CCl4溶液褪色无现象（5）1,2－二甲基环丙烷与环戊烷Br2CCl4溶液褪色无现象（6）环己烯与异丙基环丙烷KMnO4/H+(-)高锰酸钾溶液褪色六.机理解释1、螺戊烷在光照条件下与氯气反应是制备氯代螺戊烷的最好方法。Cl2lightCl试解释该反应的反应机理。解:Cl2lightCl该反应条件下螺戊烷氯化是自由基反应,形成图示的平面型或近似于平面型的自由基中间体,中心碳原子为sp2杂化,未参与杂化的p轨道只有一个未配对电子,垂直于三个sp2杂化轨道,并被另一个环丙烷的弯曲键所稳定，活化能低,反应速度快,是制备该化合物有效的方法。·链引发：2Cl·Cl2光照链传递：Cl·+·+HCl+Cl2·ClCl·+链终止：462Cl··Cl2·ClCl·+22、开链的邻二卤代烷在强碱存在下脱卤化氢时，通常得到炔烃。然而当1,2-二溴环己烷脱卤化氢时却只得到1,3-环几二烯，为什么？答：因为C≡C中三键的碳为sp杂化方式，所以要求三键链的四个碳（C-C≡C-C）必须是直线型结构，环己烷分子中，由于张力过大，不可能形成四个碳呈直线连接的结构。所以：BrBr2HBr×七.合成题CNClCl1、以四个碳原子及以下烃为原料合成+CNCNCl2CNClCl2、以烯烃为原料合成ClCH2ClClCH2△Cl℃＋CH2CHCH2ClCl2+CH3500CHCH2△Cl＋CH2ClCl2ClCH2ClOH3、BrBrOHH2SO4-H2OBr2KOH醇47OH4、OCH3C-O-OHOO=OH5、Cl+ClCl6、以乙炔和丙烯为原料合成CH2ClCH2H2CH2催化剂CH2CH2CHCHCHCu2Cl2NH4ClCHCHCLindlarCH2CH2CH2△Cl℃＋CH2CHCHCHCH2ClCl2+CH3500CHCH27、以必要的烯烃为原料合成CNCH2NaBr2CH2CNCNNBSCHCH2+CH3CHCH2BrCH2CHCH2CN△CNCH2+CH2CHCH2八.推断结构1、某烃A的分子式为C5H10，它与溴水不发生反应,在紫外光照射下与溴作用只得到一种产物B(C5H9Br)。将化合物B与KOH的醇溶液作用得到C（C5H8），将化合物C经臭氧化并在锌粉存在下水解得到戊二醛，写出化合物A、B、C的构造式及各步反应式。A.B.BrC.48Br2hvBrBrKOH/醇(1)O3(2)Zn2+/H+HHOO2、化合物A,分子式C7H12，与KMnO4反应后得到环己酮；A用酸处理生成B,B使溴水褪色并生成C,C与碱性醇溶液共热生成D，D臭氧化后可生成丁二醛OHCCH2CH2CHO和丙酮醛CH3COCHO;B臭氧化给出CHOO请写出化合物A的结构式，并用反应式说明推断的结构是正确的。解:A的结构式为,反应式如下:CHOOKMnO4/H+O+CO2H+Br2BrBrKOH/醇加热1.O32.Zn/H2OCHOCHO+CHOO1.O32.Zn/H2O3、化合物A分子式为C4H8，它能使溴溶液褪色，但不能使高锰酸钾溶液褪色。1molA与1molHBr作用生成B，B也可以以A的同分异构体C与HBr作用得到。化合物C分子式也是C4H8，能使溴溶液褪色，也能使高锰酸钾（酸性）溶液褪色。试推测化合物A、B、C的构造式，并写出各步反应式。A.CH3B.CH2-CH2-CH-CH3BrC.CH2=CHCH2CH3或CH3CH=CHCH3(1)CH3+Br2/CCl4CH3-CH-CH2-CH2(A)BrBr(2)+HBrCH3-CH-CH2-CH3(B)CH3(A)Br(3)(C)HBrCH2=CHCH2CH3CH3-CH-CH2-CH3(B)BrCH3-CH-CH2-CH3(B)Br(C)CH3CH=CHCH3HBr49习题B一.用系统命名法命名下列化合物1.2.CH3CH2CH33.CH3CH34.双环[2,2,2]辛烷1-甲基-2-乙基环戊烷5,6-二甲基二环[2.2.1]庚-2-烯7-甲基二环[2.2.1]庚烷5.CCH6.COOH7.8.Cl环戊基乙炔环戊基甲酸双环[4,4,0]葵烷8-氯双环[3,2,1]辛烷9.ClCH3CH310.ClCl11.CH312.1-氯-3，4-二甲基双环[4，4，0]-3-癸烯7,7－二氯二环[4.1.0]庚烷2-甲基双环[2,2,2]辛-2-烯环己基环己烷二.写出下列化合物的结构式1.乙基环戊烷2.2-甲基螺[3.4]辛烷3.1,2-二环己基乙烷4.1,3-二环丙基丁烷CH2CH3CH2CH3CH2CH3CH2CH35.环丙基乙炔6.1,3,9-三甲基十氢化萘7.顺-3-甲基环己醇8.4-环己基-环基烯CH2CH3CH2CH3H3COH三.完成下列反应式。1.HBrCH3Br2.2Cl2ClClClCl3.+H2Ni80℃CH24.KMnO4H+COOH+CO2505.KMnO4H+OO6.HBrBrCH37.+COOCH3COOCH3COOCH3CH3COOCH38.HBrH3CH3CCH3+H2CH2CCH3H3CH3CBr9.△+COOCH3CH3OOCCOOCH3COOCH310.△+CO2CH3COOCH3四.选择题和判断题1.环己烯加氢变为环己烷是哪一种反应（B）A吸热反应B放热反应C热效应很小D不可能发生2.与之间的相互关系是（D）A对映异构体B非对映异构体C顺反异构体D构象异构体3.下列脂环烃每摩尔CH2的燃烧热值最高的是（A）最低的是（D）A.B.C.D.4.下列脂环烃，最容易与溴发生加成反应的是(A)A.B.C.D.五.鉴别与分离1、用化学方法鉴别下列化合物（1）2-丁烯、1-丁炔、乙基环丙烷51CH3CHCHCH3C2H5Ag(NH3)2NO3无现象无现象白色KMnO4/H+高锰酸钾溶液褪色无现象（2）苯乙炔环己烯环己烷加溴水使溴水不褪色的为环己烷，余者加Ag(NH3)2+有白色沉淀为苯乙炔。（3）1－戊烯1,2－二甲基环丙烷加KMnO4不褪色的为1,2-二甲基环丙烷。六.机理解释1、HClClH+++H+Cl-Cl2、H+加热CH3CH(OH)CH3