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1、1,第三章 环烷烃, 环己烷的构象（椅式、船式，a键和e键) 一取代环己烷的构象 二取代环己烷的构象,主 要 内 容,2,4. 环己烷的结构及构象,如果环己烷的 6 个碳原子在同一平面上: 将有角张力 将有扭转张力,环己烷不是平面型分子,3,环己烷分子中的六个碳不共平面，且六元环是无张力环，键角为109.5。 环己烷有两种构象：船式和椅式构像。 两种构象通过C-C单键的旋转，可相互转变； 室温下，环己烷主要在椅型构象存在(99.9%以上)。为什么椅型构象稳定?,4,椅式构像： 所有两个相邻的碳原子的碳氢键都处于 交叉式位置； 所有环上氢原子间距离都相距较远，无 非键张力。,船式构像： C2-C
2、3及C5-C6间的碳氢键处于重叠式位 置； 船头和船尾上的两个碳氢键向内伸展，相 距较近，比较拥挤，存在非键张力。,5,环己烷碳架是折叠的,椅式构象,船式构象,C2, C3, C5, C6 共平面,两者互为构象异构体,6,椅式构象,HH之间距离均大于H的Van der Waals半径之和（2.40 ）,交叉式,7,环己烷的椅式构象,8,环己烷椅式构象的书法分3步：,第 1 步： 先画出两条向下倾斜有一定间距的平行线段，示意环己烷中的这4个碳原子共平面。 第 2 步：将结构中最上方的碳原子写在该平面的右上方，互相连接成键。 第 3 步：将结构中最下方的碳原子写在该平面的左下方，注意与最下方碳原子
3、相连的键和与最上方相连的键是平行的。,9,10,注意：,观察环己烷的椅式构象时要切记，写在下方的键指向纸前方而上方的键指向纸的后方。如果不这样约定，就会产生视觉的错误，认为倒过来也是一样的。 为了清楚起见，一般情况下，环己烷均将指向前方（下方）的键线条加重以表示它是靠近读者的。,11,环己烷椅式构象,相间的两根键相互平行（画 Z 字形） 六个碳原子交替分布在两个平面上 每个碳均有一根C-H键在垂直方向，上平面的向上 画，下平面的向下画 其它C-H键分别向左（左边的三个）或向右（右边 的三个），且上下交替,12,两种类型C-H键,a键 : 竖键, 直键, 直立键,e键 : 横键, 平键, 平伏键
4、,13,椅式构象中C-H键的顺反关系,相邻碳上的a键和e键为顺式 两个相邻的a键（或e键）为反式,a键和e键的相互转换,翻转后,原来的a键转变为e键,而e键转变为a键,14,船式构象,有几组HH之间距离均小于H的Van der Waals半径之和（2.40 ）,重叠式 （有扭转张力）,旗杆键,15,环己烷的船式构象,16,环己烷的其它构象式,半椅式,扭船式,椅式,船式,椅式,17,半椅式构象,5个碳在同一平面上 有角张力（CC键角接 近120o） 平面碳上的C-H键为重叠 式构象（有较大的扭转张 力）,扭船式构象,1.84,18,各种环己烷构象的势能图,19,2. 单取代环己烷的构象分析,甲基
5、环己烷的构象,CH3与C3为对位交叉,优势构象，室温时占95%,CH3与C3为邻位交叉,1，3-竖键作用,20,取代环己烷的构象1,21,叔丁基环己烷的构象,1. 3-竖键作用非常大,优势构象 室温：100,22,cis-1, 2-二甲基环己烷,3. 二取代环己烷的构象分析,trans-1, 2-二甲基环己烷,1, 2-cis,能量相等,1, 2-trans,优势构象,e, a-,a, e-,a, a-,e, e-,有1. 3-竖键作用,23,cis-1, 3-二甲基环己烷,trans-1, 3-二甲基环己烷,1, 3-cis,1, 3-trans,e, a-,a, e-,a, a-,e, e
6、-,能量相等,优势构象,有较大的1. 3-竖键作用,24,cis-1, 4-二甲基环己烷,trans-1, 4-二甲基环己烷,能量相等,优势构象,e, a-,a, e-,a, a-,e, e-,1, 4-cis,1, 4-trans,有1. 3-竖键作用,25,不同基团二取代环己烷,大基团总是占据 e键,1, 2-cis,优势构象,1, 3-竖键作用较大,26,cis-1, 4-二叔丁基环己烷的构象,有较大的1, 3-竖键作用,扭船型构象,27,多取代环己烷： （1）环己烷多元取代物的最稳定的构象是e-取代最多的构象； （2）环上有不同取代基是，大的取代基在e-键的构象最稳定。,28,课堂练习
7、：,1、画出1,1-二甲基环己烷的椅式构象，指出直立位甲基和平伏位甲基。,【解析】,画出椅式环己烷的构象，然后将两个甲基写在同一碳原子上。在环的大致平面上的甲基就是平伏位甲基，另一个（指向环平面上方或下方的）就是直立位甲基。,【解答】,29,2、画出溴代环己烷的两种不同椅式构象，标出直立位和平伏位氢原子，两种构象中哪个更稳定？,【解答】,30,3、画出顺-1,2-二氯环己烷的椅式构象，解释为什么必须一个氯在直立位而另一个氯在平伏位。,【解答】,31,4、画出反-1,2-二氯环己烷的椅式构象，解释为什么两个氯必须都在直立位或都在平伏位。,【解答】,32,四、 脂环烃的主要来源和制法,1. 主要来源：石油。 2. 制法： (1)芳香族化合物催化氢化 (2) 分子内关环 (3) 其它方法,33,(2) 分子内关环,(3) 其它方法,(1) 芳香族化合物催化氢化,34,本次课小结和要求 熟悉并学会画环己烷的构象（椅式、船式）， 了解各构象的相对稳定性，掌握椅式的a键和e键及相邻键的顺反关系。 了解并掌握各类取代环己烷的构象，判断其中的优势构象。,