有机化学 第三章 环烷烃
CH3
实 例 二
CH2CH3 H3C
1,4-二甲基 乙基环己烷 二甲基-2-乙基环己烷 二甲基 2-ethyl -1,4-dimethylcyclohexane
有机化学 第三章 环烷烃
CH3
1 3 5
实 例 三
H 3C
CH2CH3
,
1,3-二甲基 乙基环己烷 二甲基-5-乙基环己烷 二甲基
有机化学 第三章 环烷烃
第一节 环烷烃的分类和异构现象 一 环烃的分类 单环烷烃√ 单环烷烃 桥环烷烃√ 桥环烷烃 环烷烃 螺环烷烃 螺环烷烃√ 集合环烷烃 脂环烃 环烯烃 环炔烃 环烃 芳烃 单环芳烃 多环芳烃 非苯芳烃
有机化学 第三章 环烷烃
二 单环烷烃的分类 单 环 烷 烃 的 分 类 单环烷烃的通式： 单环烷烃的通式：CnH2n n=3，4 ， n=5，6，7 ， ， n=8，9，10，11 ， ， ， n≧12 ≧ 小环化合物 普通环化合物 中环化合物 大环化合物
1.丙烷与环丙烷 丙烷与环丙烷 2. 丙烯、 二甲基环丙烷、 丙烯、1,2-二甲基环丙烷、环戊烷 二甲基环丙烷
有机化学 第三章 环烷烃
第五节 张力学说 strain theory
1880年以前，只知道有五元环，六元环。 1880年以前，只知道有五元环，六元环。 年以前 1883年 W.H.Perkin合成了三元环 四元环。 合成了三元环， 1883年，佩金 W.H.Perkin合成了三元环，四元环。 1885年 A.Baeyer提出了张力学说 提出了张力学说。 1885年，拜尔 A.Baeyer提出了张力学说。
有机化学 第三章 环烷烃
与氢溴酸、 三 与氢溴酸、氢碘酸反应★
Br
~
C H3 + HBr
开环
C H3CHCH2CH3
I CH 3CHCH2CH3
CH3 + H I
此反应是离子型机理，极性大的键易打开； 此反应是离子型机理，极性大的键易打开；三元环 离子型机理 比四元环易发生此反应，其它环不发生此反应。 比四元环易发生此反应，其它环不发生此反应。 氢总是加在含氢多的碳上, 氢总是加在含氢多的碳上,卤原子加在含氢少的 碳上.符合马氏规则.四碳环不易开环， 碳上.符合马氏规则.四碳环不易开环，在常温下与 卤素，卤化氢不反应。 卤素，卤化氢不反应。
2,7,7-trimethylbicyclo [2.2.1] heptane 6-methylbicyclo [3.2.1] octane
有机化学 第三章 环烷烃
第三节 环烷烃的物理性质 环烷烃的分子结构比链烷烃排列紧 所以，沸点、熔点、 密，所以，沸点、熔点、密度均比链 烷烃高。 烷烃高。
有机化学 第三章 环烷烃
第四节 环烷烃的化学性质
大环，中环化合物的化学性质与链烷烃相似。 大环，中环化合物的化学性质与链烷烃相似。 小环易发生开环加成反应. 小环易发生开环加成反应. 小环与普通环化合物的性质对比如下： 小环与普通环化合物的性质对比如下：
一 与氢加成
40℃ 80oC
CH3CH2CH3 Ni
200oC 100℃ Ni
有机化学 第三章 环烷烃
CH3
实 例 一
环
CH2CH3
CH3CHCH2CHCH2CH3
烷
2-
-4-环 环
烷
ethylcyclohexane
4-cyclohexyl-2-methylhexane
侧链比较简单, 以环为母体, 链为取代基, 侧链比较简单, 以环为母体, 链为取代基, 侧链比较复杂, 以链为母体, 环为取代基。 侧链比较复杂, 以链为母体, 环为取代基。
有机化学 第三章 环烷烃
止 环烷烃 厚 第三章 于cycloalkanes 德 至 善 博 学
exit exit
有机化学 第三章 环烷烃
环烷烃提纲
第一节 第一节 第二节 第二节 第三节 第三节 第四节 第四节 第五节 第五节 第六节 第六节 单环烷烃的分类和异构现象 环烷烃的命名 环烷烃的物理性质 环烷烃的化学性质★ 环张力学说 环己烷的构象 环己烷的构象★
+ H2
50oC Pt / C
120oC Pt / C
CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
+ H2
CH3CH2CH2CH3
有机化学 第三章 环烷烃
二 与氯和溴反应
Cl
hν
取代
+ Cl2
Br
FeCl3
开环
ClCH2CH2CH2Cl
hν
取代
Br2
开环
Br
+ Cl2 Br2
Cl Br
取代反应： 各种环相似） 取代反应：自由基机理 （各种环相似） 开环反应：离子型机理， 开环反应：离子型机理，极性条件有利于开环反应的发生 。 环的活性: 三元环>四元环> >普通环 环的活性: 三元环>四元环> >普通环
实 例 五
H3C H H CH3
H3C H H CH3
(1S,2S)
-1,2-
环
烷
(1R,2R)
-1,2-
环
烷
(1S,2S)-1,2-dimethylcyclopropane (1R,2R)-1,2-dimethylcyclopropane
练习问题3.1 练习问题3.1 ，3.2
有机化学 第三章 环烷烃
张力学说提出的基础
•所有的碳都应有正四面体结构。 所有的碳都应有正四面体结构。 所有的碳都应有正四面体结构 •碳原子成环后，所有成环的碳原子都处在同一平面上 碳原子成环后， 同一平面上 碳原子成环后 所有成环的碳原子都处在同一平面 当环碳原子大于4 这一点是不正确的）。 （当环碳原子大于4时，这一点是不正确的）。
有机化学 第三章 环烷烃
(A) 螺化合物的命名 螺化合物的命名: (a) 组成环的碳原子总数命名为“某烷”,加上词头“螺”. 组成环的碳原子总数命名为“某烷” 加上词头“ 再把连接于螺原子的两个环的碳原子数(不含螺原子), (b) 再把连接于螺原子的两个环的碳原子数(不含螺原子), 按由小到大的次序写在“ 小到大的次序写在 某烷”之间的方括 按由小到大的次序写在“螺”和“某烷”之间的方括 号里,数字用圆点分开. 数字用圆点分开. 圆点分开 螺原子 例1:
螺[2.4]庚烷 [2.4]庚烷
有机化学 第三章 环烷烃
例2: 螺[3.4]辛烷 [3.4]辛烷
带支链的螺烷★ --螺环上的编号 从连接螺原子( (c) 带支链的螺烷★ --螺环上的编号,从连接螺原子(不 螺环上的编号, 上的一个碳开始, 先编较小的环, 含 ) 上的一个碳开始 , 先编较小的环 , 然后经过螺原子 再编第二个环.编号的顺序以取代基位置号码加和数 再编第二个环.编号的顺序以取代基位置号码加和数 最小为原则. 最小为原则. 例3:
ห้องสมุดไป่ตู้
6-甲基二环[3.2.2]壬烷 甲基二环[3.2.2]壬烷 [3.2.2]
1,7-二甲基二环[3.2.2]壬烷 1,7-二甲基二环[3.2.2]壬烷 [3.2.2]
有机化学 第三章 环烷烃
例6:
8,8-二甲基二环[3.2.1]辛烷 8,8-二甲基二环[3.2.1]辛烷 [3.2.1]
例7: 二环[2.2.2]-2,5,7二环[2.2.2]-2,5,7-辛三烯 [2.2.2]
有机化学 第三章 环烷烃
练习题
二环[2.2.0]己烷 己烷 二环 二环[1.1.0]丁烷 丁烷 二环
bicyclo [2.2.0] hexane
bicyclo [1.1.0] butane
2,7,7-三甲基二环 三甲基二环[2.2.1]庚烷 三甲基二环 庚烷
6-甲基二环[3.2.1]辛烷 甲基二环 甲基二环 辛烷
(B) 双桥环化合物的命名 B)
有机化学 第三章 环烷烃
都有两个 桥头”碳原子( 两个“ (a) 都有两个“桥头”碳原子(即两个环共用的碳 原子) 三条连在两个 桥头”上的“ 连在两个“ 原子)和三条连在两个“桥头”上的“桥”. 组成环的碳原子总数命名为某烷 加词头二 某烷, (b) 组成环的碳原子总数命名为某烷,加词头二（双）环. 含碳原子数目,按由大到小 大到小的次序 (c) 各“桥”所含碳原子数目,按由大到小的次序 写在“二环” 某烷”之间的方括号里. 写在“二环”和“某烷”之间的方括号里.
二 双环化合物的命名 • 其中两个碳环共用一个碳原子的叫螺环化合物. 其中两个碳环共用一个碳原子的叫螺环化合物 螺环化合物. • 共用两个或以上碳原子的叫桥环化合物. 共用两个或以上碳原子的叫桥环化合物. 桥环化合物
螺原子
螺[2.4]庚烷 [2.4]庚烷
桥头碳 桥头碳
二环[2.2.1]庚烷 二环[2.2.1]庚烷 [2.2.1]
有机化学 第三章 环烷烃
三 单环烷烃的异构现象
C5H10的同分异构体 CH 2CH3
CH 3 CH 3
4
H
1 2 3
CH 3 CH 3 H
5
CH 3 H H
6
H H 3C
7
CH 3 H
H
CH 3
碳架异构体（ ） 顺反异构cis-trans碳架异构体（1-5） 顺反异构 因环大小不同， 因环大小不同，侧 isomerism（5和6，5 （ 和 ， 链长短不同， 链长短不同，侧链 和7）因成环碳原子 ） 位置不同而引起的。 位置不同而引起的。 单键不能自由旋转而 引起的。 引起的。
5-甲基螺[2.4]庚烷 甲基螺[2.4]庚烷 [2.4]
有机化学 第三章 环烷烃
命名格式 取代基+ 取代基+ 螺 + 带数字的方括号 + 母体烃的名称
例 4