脂環(huán)烴的分類命名和異構現(xiàn)象

1、第6章 脂環(huán)烴一、 脂環(huán)烴的分類命名和異構現(xiàn)象（一）分類 飽和脂環(huán)烴，環(huán)烷烴如：（ ）1 不飽和脂環(huán)烴環(huán)烯烴如：（）環(huán)炔烴環(huán)的大?。盒…h(huán)（元）；普通環(huán)（元）；中環(huán)（812元）和大環(huán)（12元以上）。環(huán)的多少：單環(huán)；多環(huán)（橋環(huán)，螺環(huán)）（二）命名1. 環(huán)烷烴的命名（）根據(jù)分子中成環(huán)碳原子數(shù)目，稱為環(huán)某烷。（）把取代基的名稱寫在環(huán)烷烴的前面。（） 取代基位次按“最低系列”原則列出，基團順序按“次序規(guī)則”小的優(yōu)先列出。例如：2. 環(huán)烯烴的命名 （1）稱為環(huán)某烯。（2）以雙鍵的位次和取代基的位置最小為原則。 例如：3多環(huán)烴的命名（1） 橋環(huán)烴（二環(huán)、三環(huán)等） 分之中含有兩個或多個碳環(huán)的多環(huán)化合物中，其中兩

2、個環(huán)共用兩個或多個碳原子的化合物稱為橋環(huán)化合物。 編號原則：從橋的一端開始，沿最長橋編至橋的另一端，再沿次長橋至始橋頭，最短的橋最后編號。 命名：根據(jù)成環(huán)碳原子總數(shù)目稱為環(huán)某烷，在環(huán)字后面的方括號中標出除橋頭碳原子外的橋碳原子數(shù)（大的數(shù)目排前，小的排后），（如左圖）。其它同環(huán)烷烴的命名。 例如： 上化合物名為 7，7-二甲基二環(huán)2，2，1庚烷（2）螺環(huán)烴 兩個環(huán)共用一個碳原子的環(huán)烷烴稱為螺環(huán)烴。 編號原則：從較小環(huán)中與螺原子相鄰的一個碳原子開始，途經(jīng)小環(huán)到螺原子，再沿大環(huán)至所有環(huán)碳原子。 命名：根據(jù)成環(huán)碳原子的總數(shù)稱為環(huán)某烷，在方括號中標出各碳環(huán)中除螺碳原子以外的碳原子數(shù)目（小的數(shù)目排，大的排

3、后），其它同烷烴的命名。（三）異構現(xiàn)象脂環(huán)烴的異構有構造異構和順反異構。如C5H10的環(huán)烴的異構有：二、 脂環(huán)烴的性質（一）普通環(huán)的性質普通脂環(huán)烴具有開鏈烴的通性。環(huán)烷烴主要是起自由基取代反應，難被氧化。環(huán)烯烴具有烯烴的通性（二）小環(huán)烷烴的特性反應1加成反應（1） 加氫（2） 加鹵素（3） 加H X, H2SO42氧化反應環(huán)丙烷對氧化劑穩(wěn)定，不被高猛酸鉀、臭氧等氧化劑氧化。例如：故可用高猛酸鉀溶液來區(qū)別烯烴與環(huán)丙烷衍生物。環(huán)烴性質小結：（） 小環(huán)烷烴（3，4元環(huán)）易加成，難氧化，似烷似烯。普通環(huán)以上難加成，難氧化，似烷。（） 環(huán)烯烴、共軛二烯烴，各自具有其相應烯烴的通性。三、 脂環(huán)烴的結構從環(huán)

4、烷烴的化學性質可以看出，環(huán)丙烷最不穩(wěn)定，環(huán)丁烷次之，環(huán)戊烷比較穩(wěn)定，環(huán)己烷以上的大環(huán)都穩(wěn)定，這反映了環(huán)的穩(wěn)定性與環(huán)的結構有著密切的聯(lián)系。（一）環(huán)丙烷的結構與張力學說1 環(huán)丙烷的結構理論上： 1° 飽和烴，C為sp3雜化,鍵角為109.5° 自相 2° 三碳環(huán)，成環(huán)碳原子應共平面，內角為60° 矛盾 故三元環(huán)的結構特殊。 現(xiàn)代物理方法測定，環(huán)丙烷分子中：鍵角 C-C-C = 105.5° H-C-H =114°。 所以環(huán)丙烷分子中碳原子之間的sp3雜化軌道是以彎曲鍵（香蕉鍵）相互交蓋的。 由圖可見，環(huán)丙烷分子中存在著較大的張力（角張力和

5、扭轉張力），是一個有張力環(huán)，所以易 開環(huán)，發(fā)生加成反應。 環(huán)丙烷的結構圖2張力學說 在環(huán)丙烷分子中，電子云的重疊不能沿著sp3軌道軸對稱重疊，只能偏離鍵軸一定的角度以彎曲鍵側面重疊，形成彎曲鍵（香蕉鍵），其鍵角為 105.5°，因鍵角要從109.5°壓縮到105.5°，故環(huán)有一定的張力（角張力）。另外環(huán)丙烷分子中還存在著另一種張力扭轉張力（由于環(huán)中三個碳位于同一平面，相鄰的C-H鍵互相處于重疊式構象，有旋轉成交叉式的趨向，這樣的張力稱為扭轉張力）。環(huán)丙烷的總張力能為114KJ/mol。（二）環(huán)丁烷和環(huán)戊烷的構象1環(huán)丁烷的構象與環(huán)丙烷相似，環(huán)丁烷分子中存在著張力，但

6、比環(huán)丙烷的小，因在環(huán)丁烷分子中四個碳原子不在同一平面上，見右圖：根據(jù)結晶學和光譜學的證明，環(huán)丁烷是以折疊狀構象存在的，這種非平面型結構可以減少C-H的重疊，使扭轉張力減小。環(huán)丁烷分子中 C-C-C鍵角為 111.5°，角張力也比環(huán)丙烷的小，所以環(huán)丁烷比環(huán)丙烷要穩(wěn)定些。總張力能 環(huán)丁烷的構象為108KJ/mol。2環(huán)戊烷的構象環(huán)戊烷分子中，C-C-C夾角為108°，接近sp3雜化軌道間夾角109.5°，環(huán)張力甚微，是比較穩(wěn)定的環(huán)。但若環(huán)為平面結構，則其C-H鍵都相互重疊，會有較大的扭轉張力，所以，環(huán)戊烷是以折疊式構象存在的，為非平面結構，見右圖，其中有四個碳原子在同

7、一平面，另外一個碳原子在這個平面之外，成信封式構象。這種構象的張力很小，總張力能25KJ/mol，扭轉張力在2.5KJ/mol以下，因此，環(huán)戊烷的化 環(huán)戊烷的構象學性質穩(wěn)定。（三）環(huán)己烷的構象在環(huán)己烷分子中，六個碳原子不在同一平面內，碳碳鍵之間的夾角可以保持109.5°因此環(huán)很穩(wěn)定。1兩種極限構象椅式和船式椅式構象穩(wěn)定的原因：船式構象不穩(wěn)定的原因：2平伏鍵（e鍵）與直立鍵（a鍵）在椅式構象中C-H鍵分為兩類。第一類六個C-H鍵與分子的對稱軸平行，叫做直立鍵或a鍵（其中三個向環(huán)平面上方伸展，另外三個相換環(huán)平面下方伸展）；第二類六個C-H鍵與直立鍵形成接近109.5°的夾角，平

8、伏著向環(huán)外伸展，叫做平伏鍵或e鍵。如下圖：在室溫時，環(huán)己烷的椅式構象可通過C-C鍵的轉動（而不經(jīng)過C-C鍵的斷裂），由一種椅式構象變?yōu)榱硪环N椅式構象，在互相轉變中，原來的a鍵變成了e鍵，而原來的e鍵變成了a鍵。 當六個碳原子上連的都是氫時，兩種構象是同一構象。連有不同基團時，則構象不同。3取代環(huán)己烷的構象（1）一元取代環(huán)己烷的構象 一元取代環(huán)己烷中，取代基可占據(jù)a鍵，也可占據(jù)e鍵，但占據(jù)e鍵的構象更穩(wěn)定。例如： 原因：a鍵取代基結構中的非鍵原子間斥力比e鍵取代基的大（因非鍵原子間的距離小于正常原子鍵的距離所致）。從下圖中原子在空間的距離數(shù)據(jù)可清楚看出。取代基越大e鍵型構象為主的趨勢越明顯。（2）二元取代環(huán)己烷的構象1，2-二取代 1，3-二取代 其他 二元、三元等取代環(huán)己烷的穩(wěn)定構象，可用上述同樣方法得知。小結：1°