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1、第四章 脂环烃,包括：脂环烃和芳香烃,4.1 脂环烃,脂环烃是一类性质类似于开链烃的环状烃.,4.1.1 脂环烃的分类和命名,4.1.1.1 分类:,饱和脂环烃 环烷烃 不饱和脂环烃 环烯（炔）烃,1、按照饱和程度,2 据成环C原子数目,单环烃 双环烃 多环烃,3 按环的个数,螺环烃：两个环之间共用一个碳原子。 桥环烃：两环共用两个或多个碳原子。,例1：,例2：,小环 环上含34个C 常见环 含5 6个C 中环 含7 12个C 大环 含12个C以上,按其结合方式分为：,螺环烃,桥环烃,4.1.1.2 命名,1、单环烃,选母体：根据成环碳原子的个数称为环某烷或环某烯。例如：,环丙烷,环己烷,环戊
2、烯,1,3-环戊二烯,编号：有取代基的环烷烃,按照“次序规则”,以连有最小基团的环上碳原子为1编号,并使所有取代基的位次之和最小。例如：,1-甲基-5-丙基-2- 异丙基环己烷,1,2,3,4,5,6,环上连有复杂基团时，将环作为取代基来命名。 例如：,4-甲基- 1-环戊基己烷,对于有取代基的环烯烃和环炔烃，应以不饱和键的位次(之和)为最小；并使取代基的位次之和最小。例如：,2,5-二甲基-1,3-环戊二烯,命名练习,1,5,5,6-四甲基-1,3-环己二烯,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,2、桥环烃,桥环烷烃,选母体： 以环的个数作为词头， 按成环碳原子
3、的总数称为“某烷”。各桥的碳原子数由大到小置于词头后的方括号内，数字之间用“.”分开。记作：,注：两环连接处的碳原子为桥头碳原子，桥上的C 称为桥碳原子。,二环3.3.0辛烷,二环4.3.2十一烷,（取代基）位次-取代基某环 a . b . c 某烷,除桥头碳外每个 桥上的C原子数。,例如：,2,3,4,1,5,6,7,8,1,2,3,4,5,6,7,8,11,10,9,编号：从桥头碳开始编号；先编大环，再编次大环，最短的桥最后编；有取代基时，编号应使各取代基的位次最小。,3,7,7-三甲基二环4.1.0庚烷,1,8,8-三甲基二环3.2.1辛烷,1,8-二甲基-2-乙基-6-氯 二环3.2.
4、1辛烷,螺环烷烃,二环螺环烷烃命名时，以“螺”字为词头，按成环碳原子总数称为“某烷”。 方括号内标明两个环除螺碳原子以外的碳原子数目,书写顺序是由小环到大环。小环中与螺原子相邻的碳原子编号为“1”，沿小环通过螺原子到大环。 有取代基的，编号使其最小。,螺2.4庚烷,螺3.3庚烷,1,7二甲基螺4.5癸烷,4.1.2 环烷烃的结构与稳定性,与烷烃分子一样环烷烃分子中的碳原子也是sp3杂化。,两个sp3杂化轨道的对称轴不可能在一条直线上重叠，只能以弯曲的形式形成键 弯曲键的原子轨道有一种要达到最大重叠的倾向，这种倾向称为“张力”。因键角的偏差而产生的张力又称“角张力”。 环丙烷分子不稳定，能量高，
5、易发生开环反应。,从环丁烷开始，组成环的碳原子均不在同一平面上。,环丁烷分子结构图,环戊烷分子结构图,环丁烷成键原子轨道重叠程度比环丙烷大，角张力小，分子较环丙烷稳定，较难发生开环反应。,环戊烷分子中成键轨道几乎在其对称轴方向上重叠，C-C-C键角为108o。角张力很小，分子较稳定，难于发生开环反应。,环己烷、环庚烷及大环化合物的分子中，已不存在弯曲键，C-C-C键角为10928，无环张力，分子很稳定。性质类似于开链烷烃。自然界中以六元环化合物存在的居多，其次是五元环。,4.1.3 环烷烃的立体结构,4.1.3.1 顺反异构,环的存在限制了 键的自由旋转，当环上有两个或两个以上碳原子各连接不同
6、的原子或基团时，与烯烃相似，也产生顺反异构。例如：,反-1, 3-二甲基环戊烷 顺-1, 3-二甲基环戊烷,顺-1, 3-二甲基环丁烷 反-1, 3-二甲基环丁烷,请命名:,4.1.3.2 环己烷及其衍生物的构象异构,与烷烃相比，由于环的存在，限制了相邻C-C单键相对旋转，但在环不开裂的范围内，只要成环的所有碳原子不在同一平面上,彼此间仍可扭转，也存在构象异构。 环己烷是无张力环，六个碳原子不共平面，通过键的旋转和键角的扭动，可以得到椅式和船式两种不同的极限构象。,反-1, 2-二甲基环己烷 顺-1, 2-二甲基环己烷,椅式构象 船式构象,透视式,1、环己烷的构象,(1) 椅式构象,纽曼投影式
7、, 椅式构象是环己烷最稳定的构象。 原因：所有的键都处于交叉式,室温下，由于分子热运动，椅式构象可以翻转。 结果：原来a 键变为e 键，而e 键变为a 键。,（2）船式构象,透视式,纽曼投影式,在船式构象中，C1 与C4 上相对的两个H 靠得很近，C2 与C3 、C5 与C6 上的CH键处在重叠式位置，船式结构中，非键斥力大，能量高，不稳定。,练习写环己烷的椅式构象,a 键,e 键,2、环己烷衍生物的构象,（A） (5%),（B） (95%),稳定性 (A) (B),例如：室温下,对于一元取代的环己烷，取代基在e 键上的构象稳定； 对于多元取代，e 键取代基（尤其是大基团）越多，其椅式构象越稳
8、定。,练习：1. 1-甲基-1-异丙基环己烷的优势构象,CH3,2. 顺-1-甲基-2-乙基环己烷的优势构象,3. 反-1-甲基-2-乙基环己烷的优势构象,思考：1,3-二甲基环己烷 、1,4-二甲基环己烷优势构象是顺式还是反式？,顺式,反式,1、开环反应(p106),氢解,4.1.4 化学性质,卤解,酸解,酸解反应规律,环丙烷极其衍生物在室温下能与氢卤酸反应。该反应亦符合马氏规则。即： 开环位置：总是在含H 最多与最少之间； 加成位置：H+加在含H 最多的C上。,2、取代反应,与开链烷烃一样，环烷烃在高温或光照下也能发生游离基取代反应。,练习：,灰白 无 无,褪色 无,1,2,a b c,/H+,用化学方法鉴别下列化合物,