第二章-2 环烷烃.

1一、分类小环烃：C3—C4普通环烃：C5—C7中环烃：C8—C12大环烃：C13以上按环大小分单环烃多环烃第二节环烷烃螺环烃：稠环烃：桥环烃：桥环烃---共用两个或两个以上碳原子的多环脂环烃。螺环烃---仅共用一个碳原子的多环脂环烃。共用的碳原子称为螺原子。2二、命名1.单环烃的命名①按成环碳原子数目称为环某烷。CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2②若环上有多个取代基时，编号从较小的取代基开始，且使取代基的位次最小。（最低系列、次序原则）或123451-甲基-3-乙基环戊烷环丙烷环丁烷环戊烷1-甲基-４-丙基环己烷3③若环烃中有双键时，编号应从双键开始，且使编号的数值最小。1234561,3-环己二烯④若环中有双键也有支链时，编号从双键起，且要使支链编号尽可能最小。CH33-甲基环戊烯123451234561,6-二甲基-环己烯4⑤若复杂长链作母体，则环作取代基。3-甲基-4-环丁基庚烷⑥顺、反环烷烃受环的限制，σ键不能自由旋转。环上取代基在空间的位置不同，产生顺反(几何)异构。顺(cis)：两个取代基在环同侧；反(trans)：两个取代基在环异侧。5顺-1-甲基-4-乙基环己烷双环烃分子的碳架中含有两个碳环的烃。联环桥环螺环稠环反-1-甲基-4-乙基环己烷CH3HC2H5HCH3HHC2H5ABCH3C2H5HHCH3C2H56螺原子：两个碳环共用的碳原子２、螺环烃的命名螺环烃：两个碳环共用一个碳原子的化合物。螺[4.5]癸烷5-甲基-1、确定成环碳原子的数目。7－庚烷，9－壬烷2、从小环中螺原子旁的一个碳原子开始编号，编完小环，再编螺原子，最后编大环。3、螺原子连接的两个环的碳原子的数目，按由小到大的顺序，以方括号标在“螺”字与某烃之间，用下角圆点隔开。辛烷[3.4]螺1234567812345678910螺原子7具有两个或两个以上的碳环公用两个或两个以上的碳原子的化合物。３、桥环烃命名桥头碳原子：两环共用的碳原子。桥路：两个桥头碳原子之间的碳链或一个键。桥头碳桥头碳(1)桥(3)桥(2)桥81.首先确定环数。二环，三环2.确定成环碳原子的数目。8－辛烷，10－癸烷3.按桥头碳原子之间所含碳原子的数目，由多至少一一列出，之间用下角圆点隔开，置于中间的方括号中。环的数目的确定:将环上的键切断，每次切断一根键，使其变成链状化合物，根据所需切断键的最小次数即为该桥环化合物所含的环数。二环[3.2.1]辛烷94.编号规则：2,８,８-三甲基-二环[3.2.1]辛烷1、从一个桥头碳原子开始。2、沿最长的桥编号，到另一个桥头。3、再沿次长的桥路编号，到第一个桥头。4、最短的桥最后编号，并且仍从靠近起始桥碳原子开始编号。5.取代基按次序规则，写在前面。1234567810三.环烷烃的结构与稳定性为什么小环化合物容易开环并且三元环比四元环更容易开环,而五元环、六元环相对稳定？角张力(拜尔张力)：与正常键角偏差而引起的张力。(同平面）49.5o19.5o1.5o与正常键角偏差角度三元环四元环五元环环烷烃但是五元以上的环会不会因环数增大而不稳定？四元环六元环五元环11近代共价键理论解释环的稳定性电子云偏向环平面外侧，容易受等亲电试剂进攻，故似烯烃进行加成反应。弯曲键（香蕉键）共价键的形成是由于原子轨道相互交盖的结果，交盖程度越大，键越稳定。CH2CH3CH3109。28′12比较单位CH2燃烧热(H)kJ/mol环丙烷环丁烷环戊烷环己烷环庚烷环辛烷链状烷烃697.1686.1664.0658.6662.4664.2658.6kJ/mol比烷烃CH2高出的能量：环张力。燃烧热------指化合物燃烧时所放出的热量。（它的大小反映出分子内能的高低）环张力越大，越不稳定。整环张力38.5x3=115.527.5x4=1105.4x5=2713扭船式四.环己烷及其衍生物的构象1.环己烷的构象极端构象：椅式船式1）椅式构象•不存在：空间张力；扭转张力；角张力。HHHHHHHHHHHH123456250pm123456HHHHHHHH14a键：直立键(竖键)(axialbonds)e键：平伏键(横键)(equatorialbonds)构象翻转•a键转变成e键，e键转变成a键；•环上原子或基团的空间关系保持不变。12345612345615先画侧面椅式折线，再交上另一椅式折线，最后画a键和e键，同碳两键指向相反。同类型键：邻位碳指向相反，间位碳指向相同。a键e键环己烷椅式构象的画法162）船式构象•存在：空间张力；扭转张力；稳定性：椅式扭船式船式室温下，平衡有利于椅式构象（优势构象）。123456HHHHHHHHHHHH183pm123456HHHHHHHH氢原子半径79pm17一、五元环以上烃性质与开链烃相似1.游离基取代反应五脂环烃的化学性质Brhr+Br2+Cl2Cl182.室温下不发生氧化反应+KMnO4+KMnO419二、小环烃与烯烃性质相似1.催化加氢+H2CH3CH2CH3Ni800C+H2CH3CH2CH2CH3Ni1200C+H2CH3CH2CH2CH2CH3Pt3000C+H2CH3CH2CH2CH2CH2CH3Pt3000C202.加HX、X2+Br2常温CH2CH2CH2CH2－CH2－CH2BrBr+HBrCH2CH2CH2CH2－CH2－CH2HBr+HBrH3C—CHCH2CH2CH3－CH－CH2－CH2BrH+Br2加热CH2CH2CH2CH2CH2－CH2－CH2－CH2BrBr213.环丙烷对氧化剂稳定环丙烷在光照下也能与卤素发生游离基取代反应：+Br2CH2CH2－CH－BrhvCH2CH2CH2COOHKMnO4/H+