第三节 脂环烃的结构 ——一、 环丙烷的结构与张力学说
1885年 Von Baeyer A提出了张力学说：假定 所有成环的碳原子都在同一平面上，且形成正多 边形；环中碳原子之间的夹角“偏离”109.5°时， 将产生张力；“偏离”的程度越大，环的张力越 大，环的稳定性越小。
第三节 脂环烃的结构 ——一、 环丙烷的结构与张力学说 正常键角= 109°28＇ 键角与正常键角偏转程度 =(109°28＇－ 键角)
第三节 脂环烃的结构 ——二、环丁烷和环戊烷的构象
1．环丁烷的构象
H
H
H
H
H
H
H
这种非平面型结构 可以减少C-H的重叠，使 扭转张力减小。环丁烷 分 子 中 C-C-C 键 角 为 111.5°，角张力也比环 丙烷的小，所以环丁烷 比环丙烷要稳定些。总 张力能环丁烷的构象为 108KJ/mol。
第三节 脂环烃的结构 ——二、环丁烷和环戊烷的构象
第五章 脂环烃 §5-1 脂环烃的分类和命名
§5-2 脂环烃的性质 §5-3 脂环烃的结构 §5-4 脂环烃的制备
第一节 脂环烃的分类和命名
一、分类 二、命名 三、异构现象
第一节 脂环烃的分类和命名——一、分类
第一节 脂环烃的分类和命名——二、命名
第一节 脂环烃的分类和命名——二、命名 当环状化合物上有支链时，支链不大，以环
／2
环中碳原子之间的夹角“偏离”109.5°时，将 产生张力，“偏离” 的程度越大，环的张力越大， 环的稳定性越小。
第三节 脂环烃的结构 ——一、 环丙烷的结构与张力学说
张力理论局限性： 不适用于大环：大环碳不会共平面； 只适用于 C3～C4环。 目前已知，只有三元环的碳原子在同一平面上，其 它环都不是。六元及更大的环，由于非平面结构，无张 力而稳定，且已合成出来。故Baeyer张力学说现已不用， 但由于此学说是说明成环分子中碳碳夹角的张力，因此 这种角张力也称Baeyer（角）张力。
2．环戊烷的构象
0.05nm
这种构象的张力 很小，总张力能 25KJ/mol，扭转张力在 2.5KJ/mol 以 下 ， 因此 ， 环戊烷的化环戊烷的构 象学性质稳定。
第三节 脂环烃的结构 ——三、环己烷的构象 1．两种极限构象——椅式和船
第三节 脂环烃的结构 ——三、环己烷的构象
第三节 脂环烃的结构 ——三、环己烷的构象
脂环烃的异构有构造异构和顺反异构。如C5H10的 环烃的异构有：
第二节 脂环烃的性质
一 、普通环的性质 二、小环烷烃的特性反应
第二节 脂环烃的性质 ——一 、普通环的性质
普通脂环烃具有开链烃的通性，环烷烃主要 是起自由基取代反应，难被氧化。
300℃ Br2
CH3
光
Cl2
Br
CH3 Cl
HBr HCl
1．加成反应
H2
Ni 80℃
H2
Ni 200℃
Pd H2 >300℃
CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH3
第二节 脂环烃的性质 ——二、小环烷烃的特性反应
Br2/CCl4
CH3 CH3 CH3
Br2/CCl4
Br2/CCl4
CH2-CH2-CH2
Br
Br
CH3 CH3
2．平伏键（e键）与直立键（a键）
对称轴
H
H
H
H
H H
H
H H
H H
H
环己烷的直立键和平伏键
直立键 平伏键
第三节 脂环烃的结构 ——三、环己烷的构象
在室温时，环己烷的椅式构象可通过C-C键的转动 （而不经过碳碳键的断裂），由一种椅式构象变为另一 种椅式构象，在互相转变中，原来的a键变成了e键，而 原来的e键变成了a键。
作为母体化合物命名；支链较大，环作为取代基 而命名。
3－甲基－4－环丁基庚烷
第一节 脂环烃的分类和命名——二、命名 有大、小环，以大环为母体化合物命名。
1,2－二甲基－4－环丙基环戊烷
第一节 脂环烃的分类和命名——二、命名 反－1,4－二甲基环已烷
顺－1,4－二甲基环已烷
第一节 脂环烃的分类和命名——三、异构现象
CH3 KMnO4 CH=C
CH3
COOH
CH3 C=O CH3
故可用高猛酸钾溶液来区别烯烃与环丙烷衍生物。
第三节 脂环烃的结构
从环烷烃的化学性质可以看出，环丙烷 最不稳定，环丁烷次之，环戊烷比较稳定， 环己烷以上的大环都稳定，这反映了环的稳 定性与环的结构有着密切的联系。
第三节 脂环烃的结构
一、 环丙烷的结构与张力学说 二、环丁烷和环戊烷的构象 三、环己烷的构象 四、脂环化合物的顺反异构
第三节 脂环烃的结构 ——一、 环丙烷的结构与张力学说
第三节 脂环烃的结构 ——一、 环丙烷的结构与张力学说
另外环丙烷分子中还存在着另一种张力—— 扭转张力：由于环中三个碳位于同一平面，相邻 的C-H键互相处于重叠式构象，有旋转成交叉式 的趋向，这样的张力称为扭转张力。环丙烷的总 张力能为114KJ/mol。
第三节 脂环烃的结构 ——三、环己烷的构象 3．一元取代环己烷的构象
第三节 脂环烃的结构 ——三、环己烷的构象
4、二元取代环己烷的构象
CH3 C-CH-CH2 Br Br
CH2-CH2-CH2-CH2
Br
Br
溴褪反应
第二节 脂环烃的性质 ——二、小环烷烃的特性反应
HBr H2SO4
CH3 CH3
CH3 C CH CH3 Br
CH3
CH3 CH3 C CH CH3
H2O
OSO3H
CH3 CH3
CH3 C CH CH3 OH
烷基取代环丙烷开环规律： 环断裂发生在与氢连接最多及最少的两个成环碳上。 环烷烃反应活性： C3 环 > C4 环> C5～C7 环
第二节 脂环烃的性质 ——二、小环烷烃的特性反应
第二节 脂环烃的性质 ——二、小环烷烃的特性反应
2．氧化反应
环丙烷对氧化剂稳定，不被高猛酸钾、臭氧等氧 化剂氧化。例如：
第二节 脂环烃的性质 ——一 、普通环的性质
Br
Br2/CCl4
环烯烃具有烯烃的通
Br 性
CH3 O3
H2O/Zn
O CH3-C-CH2CH2CH2CHO
CH3
500℃ 1mol Cl2
CH3 Cl
主
Cl
CH3
次
CH3 HCl
CH3
Cl （主）1，4-加成
CH3 Cl
1，2-加成
第二节 脂环烃的性质 ——二、小环烷烃的特性反应