有機化學環(huán)烷烴

第三章環(huán)烷烴主要內容：環(huán)烷烴類型與命名三元和四元環(huán)化合物的反應活性環(huán)丙烷和環(huán)丁烷的構象環(huán)己烷及其取代化合物的構象（椅式、船式、半椅式和扭船式構象）及其相對穩(wěn)定性，a鍵和e鍵山東農業(yè)大學化學學院環(huán)烷烴：碳干為環(huán)狀而性質與開鏈烷烴相似的烴類。3.1環(huán)烷烴的異構和命名一、分類環(huán)烷烴的類型(單)環(huán)烷烴通式：CnH2n（與烯烴通式相同）橋環(huán)烴（稠環(huán)）橋環(huán)烴螺環(huán)烴山東農業(yè)大學化學學院按環(huán)大小34小環(huán)（C、C)普通環(huán)（C5－C7）中環(huán)（C8－C12）大環(huán)（>C12)按環(huán)數單環(huán):

如CH2CH2CH2(環(huán)丙烷）、(環(huán)己烷）多環(huán)：二環(huán)以上。

如金剛烷二環(huán)：如

(十氫萘）又叫二環(huán)[4.4.0]癸烷環(huán)數：使環(huán)狀化合物變成開鏈化合物所需打破的碳碳鍵的數目。按環(huán)的連接方式螺環(huán)：共有1個碳

如橋環(huán)：共有或以上碳原子

如2個山東農業(yè)大學化學學院以環(huán)為母體，名稱用“環(huán)”（英文用“cyclo”）開頭。環(huán)外基團作為環(huán)上的取代基普通環(huán)烷烴的命名環(huán)丙烷cyclopropane環(huán)己烷cyclohexane甲基環(huán)丙烷methyl-cyclopropane1,3-二甲基環(huán)己烷1,3-dimethyl-cyclohexane1-甲基-4-異丙基環(huán)己烷4-isopropyl-1-methylcyclohexane取代基位置數字取最小二、命名：與烷烴命名相似CH31231234山東農業(yè)大學化學學院順反異構用“順”或“反”注明基團相對位置。英文用“cis”和“trans”表示。順-1,3-二甲基環(huán)戊烷(cis-1,3-dimethylcyclopentane)反-1,3-二甲基環(huán)戊烷（兩者為對映異構體）(trans-1,3-dimethylcyclopentane)順反異構體鏡面CH3HCH3HH3CCH3H3CCH3HHCH3HCH3HCH3HCH3HH3CCH3CH3H3C山東農業(yè)大學化學學院環(huán)可作為取代基（稱環(huán)基）相同環(huán)連結時，可用詞頭“聯(lián)”開頭。環(huán)丙基環(huán)己烷cyclopropylcyclohexane3-甲基-4-環(huán)丁基庚烷4-cyclobutyl-3-methylheptane聯(lián)環(huán)丙烷bicyclopropane山東農業(yè)大學化學學院橋環(huán)烴（Bridgedhydrocarbon）的命名橋頭碳：幾個環(huán)共用的碳原子，環(huán)的數目：斷裂二根C—C鍵可成鏈狀烷烴為二環(huán)；斷裂三根C—C

鍵可成鏈狀烷烴為三環(huán)橋頭間碳原子數：不包括橋頭C，由多到少列出環(huán)的編號方法：從橋頭開始，先長鏈后短鏈十氫萘橋頭碳原子二環(huán)[4.4.0]癸烷bicyclo[4.4.0]decane橋頭間的碳原子數

(用"."隔開)環(huán)的數目組成橋環(huán)的碳原子總數橋環(huán)：兩個或兩個以上碳環(huán)共用兩個以上碳原子山東農業(yè)大學化學學院8-甲基二環(huán)[4.3.0]壬烷8-methylbicyclo[4.3.0]nonanebicyclo[2.2.1]heptane二環(huán)[2.2.1]庚烷2,7,7-三甲基二環(huán)[2.2.1]庚烷

2,7,7-trimethylbicyclo[2.2.1]heptane123456712345671234567892,6,6－三甲基二環(huán)[3.1.1]庚烷2,6,6-trimethylbicyclo[3.1.1]heptane126山東農業(yè)大學化學學院用","隔開三環(huán)[2.2.1.02,6]庚烷tricyclo[2.2.1.02,6]heptane1234567山東農業(yè)大學化學學院螺環(huán)烴（spirohydrocarbon）的命名編號從小環(huán)開始取代基數目取最小螺[4.5]癸烷spiro[4.5]decane4-甲基螺[2.4]庚烷4-methylspiro[2.4]heptane除螺C外的碳原子數

(用"."隔開)組成螺環(huán)的碳原子總數螺環(huán)：兩個碳環(huán)共有一個碳原子123456789101234567山東農業(yè)大學化學學院環(huán)烷烴的其它命名方法:Decahydro-naphthalene十氫萘萘naphthalene莰烷camphane2-莰酮（樟腦）camphor立方烷金剛烷cubaneadamantane按形象命名按衍生物命名山東農業(yè)大學化學學院3.2環(huán)烷烴的物理性質和化學反應一、物理性質環(huán)烷烴的bp.mp.和相對密度比同碳原子數的直鏈烷烴高。例題：將下列化合物按沸點降低的順序排列：（1）丁烷（2）己烷（3）3-甲基戊烷（4）2-甲基丁烷（5）2，3-二甲基丁烷（6）環(huán)己烷解：（6）（2）（3）（5）（4）（1）山東農業(yè)大學化學學院二、化學性質飽和環(huán)烷烴對強酸、強堿、強氧化劑穩(wěn)定自由基取代反應（普通脂環(huán)烴具有開鏈烴的通性）300℃BrBr2HBr光CH3Cl2CH3ClHCl山東農業(yè)大學化學學院小環(huán)化合物的特殊性質——易開環(huán)加成小環(huán)化合物的催化加氫（打開一根C-C鍵）主要產物支鏈多較穩(wěn)定H2

/

Pt,

120oCor

Ni,

200oCCH3CH2CH2CH3H2

/

Pt,

50oCor

Ni,

80oCCH3CH2CH3CH2CH3H2

/

Pt,

50oCor

Ni,

80oCCH3CHCH2CH3CH3213231H2Pd>300℃

CH3CH2CH2CH2CH3山東農業(yè)大學化學學院小環(huán)化合物與鹵素的反應（離子型）加成反應自由基取代反應注意區(qū)分：CH2CH2CH2BrBrCH2CH2CH2ClClBr2

/

r.t.Cl2

/

FeCl3不反應（難開環(huán)）Br2

/

r.t.山東農業(yè)大學化學學院小環(huán)伯化合榮物與HI或H2O/雹H2SO4的反融應反應餓選擇股性與碳曾正離透子穩(wěn)制定性嬸有關CH2CH2CH2HICH2CH2CH2HOHHIH2SO4H2OCH3HICH2CH2CHHICH3213132山東萌農業(yè)禮大學修化學尿學院氧化壯反應CH=CCH3CH3KMnO4COOHCH3CH3C=O區(qū)別騾：環(huán)丙胞烷對碗氧化威劑（冶如高機錳酸然鉀）住穩(wěn)定運，而凱烯烴護易被曬氧化昆。山東醬農業(yè)趣大學巖化學善學院例題嶼：如漠何將粉丙烷園、丙征烯、辮環(huán)丙跟烷區(qū)底別開惕？1、各第取少孟許上本述三機種溶香液，沈分別哀加入踩高錳哪酸鉀貫的酸竟性溶讓液，將使其點褪色請的是穴丙烯瞞。解：2、另降取剩輔余兩之種溶聯(lián)液，賤分別昌加入閑溴水糧，使療其褪驢色的綿是環(huán)創(chuàng)丙烷導。余逆下的替是丙源烷。例題凳：如卸何將憶環(huán)丙像烷、用環(huán)丁鉤烷和謀環(huán)戊影烷區(qū)懼別開脅？解：各取籃少許周上述上三種端溶液先，分幕別加泰入溴聞水，達使其版褪色昌的是什環(huán)丙禾烷，撲加熱恩后退強色的穴是環(huán)贊丁烷孔，不謠退色府的是瘦環(huán)戊慰烷。山東漁農業(yè)婚大學污化學裕學院3.予4環(huán)的串張力一、Ba搶ey未er張力帖學說唯（18斃85年）山東言農業(yè)尤大學覆化學爛學院sp3碳原盞子鍵忠角應皇為10豬9。28肝’,任何騾與此愚正常駁鍵角炒的偏飲差，負都會裝引起短分子脊的張訪力，蚊這種卡張力抓具有嫂力圖鞠恢復尋正常醬鍵角婦的趨喬勢。糟我們吸把這相種張牌力叫角張沫力。60。90。108。120。角偏差

49。28'

19。28'

1。28'

10。32'Ba液ey蓋er張力幅學說久建立盡在錯四誤假學設（車認為撐環(huán)烷掛烴都快是平酸面結幼構）俊的基要礎上倡，只態(tài)對小鄉(xiāng)豐環(huán)適更用。山東扣農業(yè)步大學寄化學描學院二、乒化學義鍵的剛觀點1、電問子云雅并非瓣沿對周稱軸烏重疊艘，所贈以形五成彎暈曲鍵弟。2、電圍子云販重疊習程度緒小，截所以懂鍵不勢穩(wěn)定廈，易蹄斷裂慎。3、成缺鍵的始電子孩云分機布在波兩原折子的倚外側網，易西受親嗓電試認劑的桿進攻窮，而潛發(fā)生鑼親電騰加成毅。穩(wěn)定權性的煉順序伴：環(huán)丙勤烷＜仍環(huán)丁補烷＜字環(huán)戊準烷＜基環(huán)己虧烷山東侵農業(yè)蜘大學瞇化學蛙學院環(huán)丙帶烷的源結構角張茶力（an跨gl獵e怕st享ra錫in）：環(huán)的雕角度你與sp3軌道秀夾角粒差別漫引起膜的張乳力Ne圈wm爆an投影竭式所有C-咐H鍵均捐為重數疊式傾構象慶，有扭繳轉張桌力平面型環(huán)丙博烷為別張力某環(huán)，垮采取巾重疊市式構增象，誤所以牧容易短破環(huán)擱。此楊外，據環(huán)丙屢烷C－C鍵為被彎曲挨鍵，溜有點鳥類似捐于烯南烴的鍵，恢可以撫發(fā)生怪類似蘋于烯迫烴的萌加成汁反應蹄。三、滴環(huán)烷惡烴的乘結構山東鑒農業(yè)領大學廢化學艷學院環(huán)丁適烷的辮構象若為儉平面布型分歡子穩(wěn)定豬構象角張禾力扭轉躲張力角張蔽力稍終增加,扭轉秘張力弟明顯屈減小90o重疊胸式構均象扭曲式構象HHHHH2C123H2C488oHHHHHHHH1234C1-C2山東畫農業(yè)窗大學蟻化學劣學院三、模燃燒貴熱和溝非平組面結源構燃燒次熱：舅此處傳用每緒個CH2單元名的平陶均燃趁燒熱蹄，與嬸開鏈譯烷烴鴨每個CH2單元居平均缺燃燒恒熱的壟差值×n來表混示分護子的胃張力衣能。環(huán)丙陳烷：晚平面鏈結構其它底環(huán)烷弓烴：態(tài)非平勾面結搜構山東熟農業(yè)顧大學啦化學疾學院對比推：開鏈承烷烴原每個CH2的燃浙燒熱車：65沙8.老6淘KJ狹/m北ol環(huán)十四烷658.6環(huán)十五烷659.0環(huán)辛烷663.8環(huán)壬烷664.6環(huán)癸烷663.6環(huán)戊烷664.0環(huán)己烷658.6環(huán)庚烷662.4環(huán)丙烷697.1環(huán)丁烷686.1C5C7C12C8C11C3C4大環(huán)普通環(huán)中環(huán)小環(huán)

每個CH2的燃燒熱(KJ/mol)每個CH2的燃燒(KJ/mol)環(huán)烷烴的燃燒熱數據環(huán)的遵大小補與穩(wěn)貌定性穩(wěn)定性小環(huán)普通環(huán)中環(huán)>>山東爸農業(yè)扯大學魚化學慘學院3.昌5環(huán)己眼烷的干結構魔及構竄象如果家環(huán)己五烷的6個碳旨原子汗在同鍛一平乏面上:將有券角張忍力將有待扭轉虧張力偏離109.5oC-H重疊環(huán)己惑烷不疤是平賀面型雕分子山東痰農業(yè)泄大學碰化學車學院環(huán)己耳烷碳煌架是透折疊魯的椅式腿構象(c至ha濱ir推f康or養(yǎng)m)船式細構象(b熔oa紫t叉fo崗rm芳)C2應,劍C3急,水C5善,寒C6共平鍋面兩者漁互為裹構象柏異構替體山東舊農業(yè)芹大學懇化學董學院山東晶農業(yè)彎大學倘化學告學院山東勾農業(yè)墊大學形化學厭學院椅式讀構象H~裙H之間術距離怖均大于H的Va么n黃de輩r區(qū)Wa波al立’s半徑孫之和猾（2.轟40剝nm）2.50nm2.49nm2.49nm交叉式山東晉農業(yè)福大學駛化學感學院環(huán)己趕烷椅怕式構洪象的旋畫法相間們的兩徐根鍵稼相互傅平行（畫Z字形金）六個撐碳原賠子交醉替分中布在懇兩個奴平面勻上每個惡碳均綿有一少根C-去H鍵在隨垂直艇方向炭，上平蠶面的滿向上畫，斜下平耍面的究向下耳畫其它C-隨H鍵分什別向駁左（恭左邊拆的三病個）墳或向皆右（牙右邊的三辛個）耽，且啦上下娛交替山東漸農業(yè)妻大學將化學閃學院船式輛構象有幾軋組H~極H之間福距離休均小于H的Va念n版de循r泡Wa捕al棒’s半徑省之和釀（2.按40丟nm）重疊遭式（有掙扭轉移張力扇）HHHHHHHHHHHH123456C3-C2C5-C6HHHHHHHH1654232.27nm2.27nm1.84nm旗桿鍵HHHHHHHHHHHH山東旨農業(yè)育大學伴化學振學院Cy義cl愿oh升ex遠an耗e(彩ax描ia盡l刊bo愧nd痰s)直立肅鍵『a鍵』兩種存不同豬類型沃的H鍵凡與妙通過尚分子隸中心吵的假步想垂揮直軸捎平行著的C—工H鍵HHHHHH

0.252nm山東糟農業(yè)涼大學俱化學刻學院平伏監(jiān)鍵[e鍵]Cy獻cl春oh敞ex積an你e霉(e釘qu稻at鏡or樓ia向l跡bo貍nd背s)凡與蒙垂直芬軸成10漏9。28餅’的C－H鍵e鍵HHHHHH山東釣農業(yè)叫大學得化學訂學院兩種瓣類型C-彈H鍵a鍵

(axialbond)豎鍵,直鍵,直立鍵e鍵

(equatorialbond)橫鍵,平鍵,平伏鍵山東年農業(yè)些大學漫化學敗學院轉環(huán)眠作用一個目椅式鑄構象疊通過C-庭C鍵的服轉動糕變?yōu)榧硗庾粋€井椅式誤構象,這種胡構象微的互儀變,叫轉棵環(huán)作羅用。山東封農業(yè)逆大學蘇化學誤學院椅式典構象優(yōu)中C-免H鍵的更順反姑關系相鄰分碳上處的a鍵和e鍵為逗順式兩個負相鄰調的a鍵（氣或e鍵）我為反嶺式a鍵和e鍵的染相互商轉換翻轉話后,原來莊的a鍵轉染變?yōu)閑鍵,而e鍵轉慎變?yōu)閍鍵山東藝農業(yè)勵大學酸化學徐學院各種徹環(huán)己良烷構餓象的聚勢能騎圖山東絞農業(yè)迎大學漿化學竿學院3.氧6環(huán)己扶烷衍伏生物疫優(yōu)勢姿構象炮的判妙定環(huán)己刮烷一米取代彩物以潮取代況基處命于e-鍵上坦的最透穩(wěn)定含相嘴同取輝代基眉的環(huán)帳己烷蠟多元溝取代叔物最禿穩(wěn)定仆的構點象是e-取代俗基最靈多的早構象掙－Ha吊ss讀el規(guī)則環(huán)上洞有不于同取肅代基潮時，蹲大的喊取代敢基在e-鍵上明的最病穩(wěn)定鋤－Ba期to塘n規(guī)則山東趙農業(yè)租大學暢化學臂學院一元呆取代犯環(huán)已問烷的悔優(yōu)勢要構象CH3HHCH3HH不穩(wěn)斃定掙優(yōu)勢件構象室溫傍：5%丘95休%山東領農業(yè)閘大學魚化學朗學院山東休農業(yè)巷大學繩化學聞學院多元闊取代馬環(huán)己罩烷的節(jié)穩(wěn)定材構象取代爹基在e鍵上反居多貧時的泡構象總最穩(wěn)壁定，顧取代病基不鍬同時洋，大域取代