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2014-8-24
环烷烃的结构
（1）一元取代物，取代基在ｅ键上的为优势构象。 （2）多元取代物，往往是ｅ键取代基最多的为优势 构象。 （3）如果环上有不同的取代基，则体积大的取代基 连作ｅ键上的为优势构象。 例如，1,2-二甲基环己烷有顺式和反式两种异构 体。在顺式异构体分子中，两个甲基只可能一个 在ａ键上，另一个在ｅ键上。 在反式异构体分子中，两个甲基或者都在ａ键上， 或者都在ｅ链上，都在ｅ键上的构象要比都在ａ 键上的稳定得多。所以反-1,2-二甲基环己烷是 以两个甲基都在ｅ键上的构象存在的。
7

CH3
2-甲基双环[3.2.1] -6-辛烯
6
2 5 4 3
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2014-8-24
脂环烃的命名
螺环的命名


两个碳环共用一个碳原子，这种脂环叫螺环。共用 的碳原子叫螺原子。 1. 命名加词头“螺[X.X]· · · · · · ”。 按环中碳数叫“X烷”或“X烯”。 螺环编号与桥环正相反，是“先编小环，后编大 环”，从与螺原子相邻的碳开始，经最小环，并通
CH2 CH3 CH C ( CH2 ) n
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冰片
O
H OH
常 用 中 草 药
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2014-8-24
脂环烃的定义、同系列
分类 脂环烃的分类主要是根 据其分子结构上的特点 来分类的。 脂环烃按分子中： 是否含有不饱和键 分子中碳环数的多少 可有两种分类方法。
CH3
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2014-8-24
环烷烃的结构
环烷烃的结构特点: （1）在环烷烃分子中，碳原子是以sp3杂化 方式成键的。原子间都是键。 （2）在两个SP3杂化轨道形成C-C 键时，不 是沿着两个碳原子的原子核方向重叠，而是在 C-C连线的外侧重叠成键，这种键叫弯曲键。 （ 3 ）弯曲键与正常 键相比，轨道重叠程度 小，键的稳定性差，分子体系内能高不稳定。 环丙烷： C-C 键键能：230KJ/mol 一般烷烃： C-C 键键能：343KJ/mol
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脂环烃的定义、同系列

螺环 两个碳环共用一个碳原子所形成的脂环 称螺环化合物。如：
螺 原 子

特殊环 具有特殊结构的脂环，命名亦常以其 特殊的结构来命名。如：
立 方 烷
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棱 晶 烷
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2014-8-24
环烷烃的命名
命名： (1)环烷烃： a.以环为母体，环上侧链为取代基，按母体环 的碳原子数称为环某烷。 b.表示环上取代基的位次要尽可能最小，由两 个以上不同取代基时，以含碳原子数最少的 取代基作为1位。

1,5-二甲基-2,3-二乙基环己烷
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脂环烃的命名

桥环的命名 两个以上的碳环，共用两个（或2个以上）碳 原子的脂环化合物，叫做桥环化合物。
桥 原 子

桥头碳
此结构好象是过河的桥，两岸各有一个桥头， 即两个共用碳原子，也叫桥头碳。其余可看作 是不同方式的桥，这样的原子叫桥原子。
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2014-8-24
环烷烃的命名
5 6 4
3 2
1,1,4－三甲基环己烷
1 1
6
2 3 1－甲基－4－异丙基环己烷
5
4
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2014-8-24
环烷烃的命名

顺反异构的命名 在脂环烃中，由于环中碳原子互相连接，不能自 由扭转，导致脂环烃中出现构型的不同，并由此 导致了顺反异构体的产生。 脂环烃中顺反异构体的命名与烯烃中顺反异构体 的命名大致相同。
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2014-8-24
环烷烃的结构
顺-1,2-二甲基环己烷只能有一个甲基在ｅ键上。 所以1,2-二甲基环己烷的顺、反两种异构体中， 反式的比顺式的稳定。
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2014-8-24
环烷烃的结构
又如，顺-4-叔丁基环己醇的两种椅型构象中， 叔丁基在ｅ键上的构象要比在ａ键上的另一种构 象稳定得多。
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在环丙烷分子中，三个碳原子形成一个正三角 形。sp3杂化轨道的夹角是109.5°，而正三角 形的内角是60°。因此，在环丙烷分子中，碳 原子形成Ｃ—Ｃσ键时，sp3杂化轨道不可能沿 轨道对称轴实现最大的交盖。 其Ｃ—Ｃ—Ｃ键角 （104°）虽然比 109.5°小，但还 是比60°大。 其 分子中存在着角张 力。
第四章 环 烃

教学目的和要求：掌握脂环烃的系统命名法；掌 握脂环烃的主要物理性质和化学性质，了解其重 要用途和制备方法。
教学重点和难点：系统命名法；脂环烃的命名； 取代反应，加成反应。

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2014-8-24
学习要求
1． 掌握芳香烃及其衍生物的命名。 2． 理解苯环的结构特征。 3． 掌握苯及其同系物的化学性质。 4． 了解苯环上亲电取代反应历程，能熟练应用取 代基定位规律。 5． 了解芳烃的制备和来源。
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2014-8-24
脂环烃的定义、同系列

② 多环脂环烃 分子中有两个以上碳环。 按各自特点又可分为桥环、螺环和特殊环。 桥环 两个以上碳环共用两个以上碳原子形成 的脂环，称桥环化合物。如：
共 用 碳 原 子 桥 头 碳 原 子
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2014-8-24
环烷烃的结构
由于键角偏离正常键角而引起的张力叫做角张力。 除角张力外，环丙烷的张力比较大的另一个因素 是扭转张力。环丙烷的三个碳原子在同一个平面 上，相邻两个碳上的Ｃ—Ｈ键都是重叠式的，因 此也具有较高的能量。这种由于构象是重叠式而 引起的张力。叫做扭转张力。
过螺原子后，再编大环。

[X.X]中数是去掉螺原子后的各环中碳数。
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2014-8-24
脂环烃的命名
4 5 6

1 3 2 7
螺[2.4]庚烷
螺[4.5]癸烷
2.环中含有官能团或取代基时，需在不违反螺 环编号原则的前提下，使官能团或取代基的位 置尽可能的小（双键与取代基，优先双键）。 10-甲基-螺[4.5]-6-癸烯
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2014-8-24
环烷烃的结构
环己烷有 12个Ｃ—Ｈ键。在椅型构象中，它们 可分成两种；一种与对称轴平行，叫做直立键或 ａ键；另一种与对称轴成109.5°的倾斜角，叫 做平伏键或ｅ键。
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2014-8-24
环烷烃的结构
环己烷分子并不是静止的，通过Ｃ—Ｃ键的不断 扭动，它可以由一种椅型翻转为另一种椅型。构 象翻转后，原来的ａ键变成ｅ键，原来的ｅ键变 成ａ键。



环炔烃
含有碳碳叁键，通式CnH2n-4
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2014-8-24
脂环烃的定义、同系列
分子中碳环的多少 ① 单环脂环烃 分子中只有一个碳环，按成碳原子数又可分 为小环、普通环、中环、大环四种。


小环
普通环 中环 大环
C3~C4
C5~C6 C7~C11 C12~

小结
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2014-8-24
脂环烃的定义、同系列


分子中含有一个或多个碳环（由碳原子首尾相 连而成的环状结构） ，性质与开链脂肪烃相似 的碳氢化合物，是脂环烃。 自然界中的脂环烃较少，但其衍生物则广泛存 在，而且与生命有极密切的关系。如
樟脑
常 用 O驱 虫 剂
麝香 n=11

CH3 H
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CH3 H
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CH3 H
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H
CH3
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顺-1,3-二甲基环丁烷
反-1,4-二甲基环己烷
练习
CH3CH2

CH3
1-甲基-4-乙基-1,3-环戊二烯
CH3
CH3CH2

CH2CH3 CH2CH3
CH3
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CH3
1-甲基-4-乙基环己烷
CH CH 2 CH 2 2 CH CH2 2 CH CH 2 CH 2 2 CH 2 CH2
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脂环烃的命名

桥环命名 1. 分子中有两个环，则用词头“双环 [X.X.X]· · · · · · ”，分子中有叁个环，则用词头“叁环 [X.X.X]· · · · · · ”。并按环中所有碳原子（包括两个桥 头碳）数，叫“ 某烷 ” ，方括号中的X，分别表 示各桥的碳原子数（不包括桥头碳），次序是 “ 先编大环，后编小环 ”。例：
因为六个碳上连的都是氢原子，所以这两种椅型 构象是等同的分子。
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2014-8-24
环烷烃的结构
例如甲基环己烷，如果原来甲基连在ｅ键上，构 象翻转后，甲基就连在ａ键上了。也就是说，构 象翻转的前后是两种结构不同的分子。
ｅ键甲基环己烷占95％，ａ键甲基环己烷只占５%。
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