第五章脂环烃
一.目的要求
了解环烷烃通式、分类、命名和异构、环烷烃的物理性质。理解环的结构和稳定性，掌握环烷烃的化学性质。
二.本章内容小结
1. 脂环烃的定义
由碳原子连接成环，性质与脂肪烃相似的烃类化合物总成为脂环烃。按照成环特点，一般可将脂环烃分为单环脂环烃和多环脂环烃。
2. 脂环烃的命名
单环脂环烃命名与脂肪烃类似，只是在相应的脂肪烃前加一“环”字。如：
环戊烷，甲基环丁烷
桥环化合物的命名一般采用固定格式：双环[某烃(a≥b≥c)。
先找桥头碳（两环共用的碳原子），从桥头碳开始编号。沿大环编到另一个桥头碳，再从该桥头碳沿着次大环继续编号。分子中含有双键或取代基时，用阿拉伯数字表示其位次。如：
7, 7-二甲基二环[2, 2, 1]庚烷
螺环化合物命名的固定格式为：螺[]某烃(a≤b)。命名时先找螺原子，编号从与螺原子相连的碳开始，沿小环编到大环。如：
螺[]壬烷
3.环烷烃的结构与稳定性
环烷烃的成环碳原子均为sp3型杂化。除环丙烷的成环碳原子在同一个平面上以外，其它环烷烃成环碳原子均不在同一个平面上。在环丙烷分子中由于成环碳原子间成键时sp3型杂化轨道不能沿键轴方向重叠，而是以弯曲方向部分重叠成键，导致环丙烷张力较大，分子能量较高，很不稳定，容易发生开环反应。所以在环烷烃中三元环最不稳定，四元环比三元环稍稳定一点，五元环较稳定，六元环及六元以上的环都较稳定。注意桥头碳原子不稳定。
4. 环己烷以及取代环己烷的稳定构象
环己烷在空间上可以形成多种构象，其中椅式和船式构象为两种极限构象，前者比后者更加稳定。一般说来，取代环己烷的取代基处于椅式构象的平伏键时较为稳定。因此多取代环己烷的最稳定的构象为平伏键取代基最多的构象。如果环上有不同取代基，较大的取代基在平伏键上的构象最稳定。
5. 环烷烃的化学性质
环丙烷和环丁烷的化学性质和烯烃相似，能开环进行加成反应。并且与氢卤酸加成符合马氏规则。但小环环烷烃对氧化剂稳定，不与高锰酸钾或臭氧作用。
HBr CH
3
CH2CH2Br
H, Ni
CH3CH2CH3
2
BrCH2CH2CH2Br
KMnO
X
三.例题解析
【例题1】命名下列化合物
1. 2.
3.
Cl
Cl
1-甲基-2-乙基环己烷双环[2,2,2]辛烷反-1，3-二氯环丁烷
【例题2】完成下列反应
1.
+ HCl CH
32
CH3
Cl
2.+ Br
2
3.
+ Br2
Br
4.+ HCl
CH3CH3
Cl
5.+
COOEt
COOEt
COOEt
COOEt
6.
冷，OH
-
KMnO4
【例题3】画出下列各二元取代环己烷的最稳定构象
1.顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷
2.反-1-甲基-3-异丙基环己烷
3.反-1,4-二乙基环己烷
3
)3
H
CH3
H
CH(CH3)2
H
CH3
H C2H5
H
C2H5
4.顺-1-甲基-2-异丙基环己烷
5.反-1-叔丁基-4-氯环己烷
6.顺-1-氯-2-溴环己烷
CH(CH3)2
H
CH3
H
C(CH3)3
Cl
H
Cl
Br
H
【例题4】请用简便的方法区分丙烷和环丙烷
答：使用溴－四氯化碳溶液。因为环丙烷能使溴－四氯化碳溶液褪色。
【例题5】用指定原料合成下列化合物
CH 2
H 2
2催化剂
CH
2CH 2CH CH CH
2CH
CH C
Lindlar CH 2
CN
△
CN ＋OH
CH 2CH CH CH 2+CH CH
习题A
一.用系统命名法命名下列化合物 1.
2. Br
3.
4.
二环[3.3.0]辛
烷
7-溴二环[3.3.0]-2-辛烯
1,1-联环丁烷
螺[]辛烷 5.
6.
7.
8.
反-1,2-二甲基环丙烷 二环[4.1.0]庚烷
1,2-二环丙基
丁烷
二环[2.2.1]庚烷
9.
Br
10
C 2H 5
11.
3
3
12.
3
3)2
5-溴螺[]辛烷
2-乙基二环[4.2.0]辛烷
反-1,2-二甲基环己烷
顺-1-甲基-2-异丙
基环己烷
13.
14.
15.
16.
Cl
1,6-二甲基螺[]癸烷
1,7-二甲基螺[]
癸烷
2,7,7-三甲基二环[2.2.1]庚烷
8-氯二环[3.2.1]辛
烷
二.写出下列化合物的结构式 1.
环丙基环丙烷 2. 反-1-甲基-4-叔丁基环己烷 3. 二环［4.2.1］壬烷
3
(CH)3
4. 7-溴双环[2.2.1]庚-2-烯
5. 1,2-二甲基-7-溴双环[2.2.1]庚烷
6. 4-氯螺[]庚烷
H Br
H Br
Cl
7. 反-3-甲基环己醇 8. 2,3-二甲基-8-溴螺[]癸烷 9. 4-甲基环己烯
CH
CH
CH 3
三.完成下列反应式。 1.
+
H 2
Ni 80℃
2. HBr
3.
+
COOCH 3
COOCH 3
H 3C
COOCH 3
COOCH 3H 3C
4.
CH 2=CHCl
+
Cl
5.
+
O
C
CH 3
O
6.
KMnO
4
HOOC(CH 2)3COOH
7.
+ Cl 2
Cl
8.
+Br 2
H 3C H 3C
CH 2CH 3H 3C
H 3C Br CH 2Br
CH 2CH 3
9.
H 3C
H 3C
CH 2CH 3
+
HCl
H 3C
H 3C CH 2CH 3
Br
3
10.
HBr o Br
四.选择题
1. 下列甲基环己烷的构象中，能量最低的一个是（ B ）
A.
B.
C.
2. 下列四个构象式比较稳定的是（ C ） CH 3CH 3
(H 3C)3C
CH 3
CH 3
C(CH 3)3
CH 3
CH 3(H 3C)3C
CH 3CH 3
C(CH 3)3
反-1,4-二甲基环己烷的最稳定构象是（ C ）
CH 3H 3C
D. CH 3
H 3C
4. 反-1,4-二氯环己稳定的构象是（ D ）
A.
B.
C. Cl
Cl
D.
Cl
5. 下列化合物的构象中最稳定的是（ B ）
OH
3)2
CH 3
.
OH
(H 3C)2HC
CH 3C. OH 3)2
CH 3
D. OH
3)2
CH 3
6.
下列四种化合物最容易加氢开环的是（ A ）
A.
B.
C.
D.
五.鉴别题
（1）环己烯
环己烷
24
溶液褪色
无现象
（2）
1－戊烯 1,2
－二甲基环丙烷
4+
CO 2
(-)
（3）
1-丁炔
乙基环丙烷
Ag(NH 3)2
+
白色
(-)
（4）丁烷和甲基环丙烷
24
溶液褪色
无现象
（5）1,2－二甲基环丙烷与环戊烷
24
溶液褪色
无现象
（6）环己烯与异丙基环丙烷
4+
(-)
高锰酸钾溶液褪色
六.机理解释
1、螺戊烷在光照条件下与氯气反应是制备氯代螺戊烷的最好方法
。
Cl 2light
Cl
试解释该反应的反应机理。
解:
Cl 2light
Cl
该反应条件下螺戊烷氯化是自由基反应, 形成图示的平面型或近似于平面型的自由基中间体,中心碳原子为sp 2杂化, 未参与杂化的p 轨道只有一个未配对电子,垂直于三个sp 2杂化轨道,并被另一个环丙烷的弯曲键所稳定，活化能低,反应速度快,是制备该化合物有效的方法。· 链引发：
2Cl·Cl 2
链传递：
Cl·
+
·
+
HCl
+Cl 2
·
Cl·+
链终止：
·
Cl 2
·
Cl
Cl·+
2
2、开链的邻二卤代烷在强碱存在下脱卤化氢时，通常得到炔烃。然而当1,2-二溴环己烷脱卤化氢时却只得到1,3-环几二烯，为什么
答：因为C ≡C 中三键的碳为sp 杂化方式，所以要求三键链的四个碳（C-C ≡C-C ）必须是直线型结构，环己烷分子中，由于张力过大，不可能形成四个碳呈直线连接的结
构。所以：
七.合成题
CN
Cl
Cl
1、以四个碳原子及以下烃为原料合成
+
CN
CN
Cl 2
CN
Cl Cl
2、以烯烃为原料合成 Cl
CH 2Cl
Cl
CH 2
Cl ℃
＋
2CH CH 2Cl
Cl 2+CH 3500CH CH 2
Cl
＋CH 2Cl Cl
2
Cl CH 2Cl
3
Br
Br OH
H SO - H 2O
KOH
OH
4、O
CH C-O-OH
O
O
=
OH
5、
+
Cl
Cl
6、以乙炔和丙烯为原料合成CH 2Cl
CH 2
H 2
2催化剂CH
2CH 2CH CH
CH
NH CH
CH C
Lindlar
CH
2CH 22Cl ℃＋CH 2
CH CH CH CH 2Cl
Cl +CH 3500CH CH 2
7、以必要的烯烃为原料合成 CN
CH 2
Na Br CH 2CN CN
NBS
CH CH 2+
CH 3CH CH 2Br CH 2CH 2
CN
CN
2+CH 2CH CH 2
八.
推断结构
1、某烃A 的分子式为C 5H 10，它与溴水不发生反应,在紫外光照射下与溴作用只得到一种产物B(C 5H 9Br)。将化合物B 与KOH 的醇溶液作用得到C （C 5H 8），将化合物C 经臭氧化并在锌粉存在下水解得到戊二醛，写出化合物A 、B 、C 的构造式及各步反应式。
A.
B.
Br
C.
Br 2hv
Br
Br
KOH/醇
32+
+
H
H O
O
2、化合物A,分子式C 7H 12，与KMnO 4反应后得到环己酮；A 用酸处理生成B, B 使溴水褪色并生成C, C 与碱性醇溶液共热生成D ，D 臭氧化后可生成丁二醛OHCCH 2CH 2CHO
和丙酮醛CH 3COCHO; B 臭氧化给出CHO
O
请写出化合物A 的结构式，
并用反应式说明推断的结构是正确的。 解:A 的结构式为
, 反应式如下:
O
+
O
+
CO
2
+
2
Br
Br
32CHO
CHO
+
CHO
O
32
3、化合物A 分子式为C 4H 8，它能使溴溶液褪色，但不能使高锰酸钾溶液褪色。1molA 与1molHBr 作用生成B ，B 也可以以A 的同分异构体C 与HBr 作用得到。化合物C 分子式也是C 4H 8，能使溴溶液褪色，也能使高锰酸钾（酸性）溶液褪色。试推测化合物A 、B 、C 的构造式，并写出各步反应式。
A.
CH 3
B.CH 2-CH 2-CH-CH 3
C.CH 2= CHCH 2CH 3 或 CH 3CH = CHCH 3
(1)
CH 3
+ Br 2/CCl 4
CH 3-CH-CH 2-CH 2
(A)
Br
Br
(2)
+ HBr
CH 3-CH-CH 2-CH 3( B )
CH 3
(A)
Br
(3)(C)HBr
CH 2=CHCH 2CH 3CH 3-CH-CH 2-CH 3
( B )
Br
CH 3-CH-CH 2-CH 3( B )Br
(C)CH 3CH=CHCH 3
HBr
习题B
一.用系统命名法命名下列化合物 1.
2.
CH 3CH 2CH 3
3.
CH 3CH 3
4.
双环[2,2,2]辛烷
1-甲基-2-乙基环戊烷
5,6-二甲基二环[2.2.1]庚-2-烯
7-甲基二环[2.2.1]庚烷 5.
C CH
6.
COOH
7.
8.
Cl
环戊基乙炔
环戊基甲酸
双环[4, 4, 0]葵烷
8-氯双环[3, 2, 1]辛烷
9.
Cl
CH 3
CH 3
10.
Cl Cl
11.
CH 3
12.
1-氯-3，4-二甲基双环[4，4，0]-3-癸烯
7,7－二氯二环[4.1.0]庚烷
2-甲基双环[2,2,2]辛-2-烯
环己基环己烷
二.写出下列化合物的结构式 1. 乙基环戊烷 2. 2-甲基螺[]辛烷 3
. 1,2-二环己基乙烷
4. 1,3-二环丙基丁烷
CH 2CH 3
CH 2CH 3
CH 2CH 3
CH 2CH 3
5. 环丙基乙炔
6. 1,3,9-三甲基十氢化萘
7. 顺-3-甲基环己醇
8. 4-环己基-环基烯
CH 2CH 3
CH 2CH 3
H 3
三.完成下列反应式。
CH 3Br
2.
2Cl 2Cl
Cl
Cl
3.
+
H Ni 80℃
C H 2
4.
COOH
+
CO 2
5.
KMnO 4H O
O
6.
HBr
Br
CH 3
7.
+
COOCH 3
COOCH 3
COOCH 3CH 3
COOCH 3
8.
HBr
H 3C H 3C
CH 3
+
H 2C H 2
C CH 3
H 3C H 3C
9.
+
COOCH 3
CH 3OOC
33
10.
+
CO 2CH 3
COOCH 3
四.选择题和判断题
1. 环己烯加氢变为环己烷是哪一种反应（B ）
A 吸热反应
B 放热反应
C 热效应很小
D 不可能发生 2.
与
之间的相互关系是（ D ）
A 对映异构体
B 非对映异构体
C 顺反异构体
D 构象异构体
3. 下列脂环烃每摩尔CH 2的燃烧热值最高的是（A ）最低的是（ D ）
A.
B.
C.
D.
4. 下列脂环烃，最容易与溴发生加成反应的是( A )
A.
B.
C.
D.
五.鉴别与分离
1、用化学方法鉴别下列化合物
（1）2-丁烯、1-丁炔、乙基环丙烷
CH 3CH
CHCH
3
C 2H 5
无现象
无现象
白色
高锰酸钾溶液褪色
无现象
（2）苯乙炔 环己烯 环己烷
加溴水使溴水不褪色的为环己烷，余者加Ag(NH 3)2+有白色沉淀为苯乙炔。 （3）1－戊烯 1,2－二甲基环丙烷 加KMnO 4不褪色的为1,2-二甲基环丙烷。
六.机理解释
1、
Cl
+
+
Cl -
Cl
2、
H +
加热
CH 3
CH(OH)CH 3
CH 3CH CH 3H +
CH 3CH 3
CH 3CH 2CH 3+
2
3CH 3CH 3CH 3
+
+
H
七.合成题
1、以环己醇为原料合成（已二醛）OHC －(CH 2)4－CHO
CHO
(CH 2)4OHC
2、从1-甲基环己烷出发合成反-2-甲基环己醇
Br H 3C
CH 3
+
hv
Br
3
3、从环己烷为原料合成已二醛
+Br 2
Br
KOH/EtOH
O CHO
CHO
4、从环己烷为原料合成已二酸
+Br 2
Br
KOH/EtOH
COOH
COOH KMnO4
5、从环己烷为原料合成3-溴环己烯
+Br 2
hv
Br
KOH/EtOH
NBS
Br
6、以乙炔为原料合成Br
Br
CH 2Br CH 2Br
Br Br
CH 2Br CH 2Br CH 2Br
CH 2Br +
八.推断结构
1.化合物A （C 7H 12）与Br 2反应生成B （C 7H 12Br 12），B 在KOH 的乙醇溶液中加热生成C （C 7H 10），C 与反应得D （C 11H 12
O 3），C 经臭氧化并还原水解得E ，试写出A ，B ，C ，D 和E 的构造式。
H 3C CH CH 3
CH 3
A
B
Br
Br C
D
2、某烃C 3H 6(A)在低温时与氯作用生成C 3H 6Cl 2(B)，在高温时则生成C 3H 5Cl(C)。使(C)与碘化乙基镁作用得C 5H 10(D)，后者与NBS 作用生成C 5H 9Br(E)。使(E)与氢氧化钾的酒精溶液共热，主要生成C 5H 8(F)，后者又可与丁烯二酸酐发生双烯合成得(G)。试推测由(A)到(G)的结构式。
（A ）CH 3CH CH 2； （C ）CH CH 2CH 2Cl ； （D ）
CH 2CH 3CH CH 2CH 2 （B ）CH Cl CH 3CH 2；（E ）CH CH 2CH 3
CH CH 2Br ； （F ）CH CH 3CH CH CH 2；
（G ）
C O C O CH 3
O
3、有(A)，(B)，(C)，(D)四种化合物分子式均为C 6H 12，(A)与臭氧氧化水解后得到丙醛和丙酮，（D ）用臭氧氧化水解后只得到一种产物。（B ）和（C ）与臭氧或催化氢化都不反应，（C ）分子中所有的氢原子均为等价，而（B ）分子中含有一个CH 3—CH< 结构单元。问（A ），（B ），（C ），（D ）可能的结构式
（A ）
；（B ）CH C 2H 5
CH 3Br ；（C ）
CH CH 3CH 3CH 或 C 2H 5CH CH 2 4、化合物A 和B 是组成为C 6H 12 的两个同分异构体，在室温下均能使Br 2-CCl 4 溶液褪色，而不被KMnO 4氧化，其氢化产物也都是3-甲基戊烷；但
A 与HI 反应主要得3-甲基-3-碘戊烷，而
B 则得3-甲基-2-碘戊烷。试推测A 和B 的构造式。
A
B
习题C
一．
命名下列化合物或结构式
（1） 反-6-甲基环己醇 （2） 8-甲基双环［壬烷 （3） 反-1,2-环己二醇 （4） 2-甲基螺[]壬烷 （5） 5-溴螺[]辛烷
（6） 2,7,7-三甲基双环[庚烷 （7） 5-异丙基螺[]庚烷 （8） 9-甲基螺[]癸-6-烯 （9） 5-甲基-1,3-环戊二烯 （10） 2-甲基双环[辛烷 （11） 2-甲基-3-环丙基庚烷 （12） 1,2,4-三甲基双环[癸烷 （13） 1,4-二甲基螺[]庚烷 （14） 螺[]癸-6-烯 （15） 螺[]戊烷 （16） 四甲基双环[庚烷
（17）Cl
Cl
（18）1-甲基-3-环丁基戊烷
（19）反1，4-二甲基环己烷
（20）环丙基环己烷
（21）反-1,2-二甲基环丙烷
（22）3-甲基双环[壬烷
（23）1-烯丙基-2-丙烯基-1,3-环己二烯（24）2,7,7-三氯双环[庚烷
二写出下列化合物结构式最稳定的构象
1.CH3
t-Bu
三．问答题
>B>A>C>D
2.>>
3.
褪色
-）
CH3(CH2)3C CH
H3CHC CHCH褪色
褪
色
3
（-）
（-
）
O
O
O
（-）
四．完成下列反应式
1．
CH3
Br 2.
CH3
3 3.
OH CH3
CH3 4.NH2
5.C C
H3C H3C CH3
H
C
CH2COOH
CH2CH2COOH
6.H3C CH
Br
CH2CH2CH2CH2Br7.
CH2CH3
Br
8.
OH
9.
Br
Br
10.CH 3CH 2CH 3
11.
H 3CH 2C
CH
CH 3
Br
12. 13.H 2CH 3C
CH Br
CH 2CH 3
.Br B.
O
C.OH
CH 3
D.
CH 3
E.C C
O H
O
CH 3
15.
CH 3
CH 3
. 16.C
H 2CH 2CH 3C Br
3
CH 3
. 17.O
18.CH 3CH 2CH 2CH 2CH 2OH 19.CH
H 3C
Cl CH 2CH 3
20.不会 21.
OH
CH 3
22.
CH
H 3C Br
CH 2CH 3
23.
CH 3(CH 2)5N
CH 3
CH 3
24.
H
H H CH 3
25.
C H 3C
H 3C
Br
H C CH 3
CH 3
五． 选择题
六．机理题 1.Br 2 Br· CH 2Br + 2. CH 2OH H CH 2OH 2 3．OH NH 2 NaNO 2OH N 2+ 2 OH + OH + + O 4. HBr Br H 3C Br H 3 HBr H 3C Br H + Br 5 O 3COOCH 3 OCH 3 CH 3OH O CH 3 COOCH 3 OCH 333 3 CH 3O O CH 3COOCH 3 33 3 CH 3O 33 3 - H 3C COOCH 3 O 6. 33 CH 3迁移重排 H CH 3 CH 3 CH 3 CH 3-H 3C CH 3 -H C H 3C CH 3 H OH CH 3H CH 3 H OH 2CH 3CH 3 7. CH 3 CH 2OH OCH 3 8．H H H H H 2O H H H HO 七．合成题 CH Br 2/hv CH Br Mg 无水醚 CH 3MgBr 2D CH 3 第五章 脂环烃习题参考答案 1、写出分子式C 5H 10的环烷烃的异构体的构造式。（提示：包括五环、四环和三环） 解：共五种结构式，其结构如下： 环五烷 甲基环丁烷 1，1-二甲基环丙烷1，2-二甲基环丙烷 乙基环丙烷 2、写出顺-1-甲基-4-异丙基环己烷的稳定构象式。 解： CH 3 CH(CH 3)2 3、写出下列各对二甲基环己烷的可能的椅型构象，并比较各异构体的稳定性，说明原因。 （1） 顺-1，2- 、反-1，2- （2） 顺-1，3- 、反-1，3- （3） 顺-1，4- 、反-1，4- 解：（1）顺-1，2- 二甲基环己烷 CH 3 H H CH 3CH 3 CH 3 H H CH 3在 键 a,e e,a CH 3在 键 反-1，2-二甲基环己烷 CH 3 H H CH 3CH 3 H H H 3C a,a CH 3在 键 e,e CH 3在 键 稳定性大小顺序为： CH 3 H H H 3C e,e CH 3在 键 CH 3在 键 a,e CH 3 H H CH 3CH 3 H H CH 3a,a CH 3在 键 大的基团处在 键的越多越稳定。因为e （2）顺-1，3-二甲基环己烷 CH 3 H H CH 3CH 3在键a,a CH 3 CH 3 H H CH 3在键 e,e e,a 反-1，3-二甲基环己烷a,e H H CH 3 CH 3在键 CH 3 CH 3H H CH 3在键 H 3C 稳定性大小顺序为：大的基团处在 键的越多越稳定。因为e CH 3H H CH 3CH 3在键 a,a CH 3 CH 3 H H CH 3在键 e,e a,e H H CH 3 CH 3在键 H 3C CH 3 （3）顺-1，4-二甲基环己烷e,a 在键 a,e CH 3在键 H H CH 3CH 3 CH 3 H H CH 3 3 脂环烃问题参考答案 问题1. 命名下列化合物。 3(1) (2) 2H 5 3 3 讨论： （1） 4，4-二甲基螺[]己烷 （2） 反-1- 甲基-4- 乙基环己烷 （3）2，5，5-三甲基双环[己烷 问题2 写出1-甲基-2-乙基环丙烷与溴化氢作用的产物。 讨论： 3 25 3 + 3 问题3 用化学方法区别l-戊烯、1，2-二甲基环丙烷、环戊烷。 讨论： 加溴的四氯化碳溶液不褪色的是环戊烷，剩下的加高锰酸钾溶液，不褪色的是1，2-二甲基环丙烷。 问题4 比较顺式1，2-二甲基环丙烷与反式1，2-二甲基环丙烷的稳定性，并说明理由。 讨论： 反式1，2-二甲基环丙烷更稳定，因为反式1，2-二甲基环丙烷分子中甲基之间的斥力小内能低，较稳定。 问题5 在烷烃和环戊烷或更大的环烷烃中，每一个―CH 2―单位的燃烧热约为·mol -1 。对于环丙烷和环丁烷来说，这个值分别为和。试解释这些值的差别。 讨论： 由于环丙烷和环丁烷分子内存在较大的张力，尤以环丙烷的张力最大，因此它们分子中的CH 2基团的燃烧热较大，环丙烷最不稳定，燃烧热最大。 问题6 写出下列化合物稳定构象的透视式。 (1) 顺-l-甲基-2-异丙基环己烷 (2) 反-1-乙基-3-叔丁基环己烷 讨论： 2 H5 333 问题7 写出1，1-二甲基-3-异丙基环己烷的两种椅式构象异构体。并指出其中稳定的构象和不稳定的构象。 讨论： 32 3 33 稳定不稳定 问题8 写出下列化合物的优势构象。 3 讨论： 3 问题9 比较下列两个化合物的稳定性。 CH3 CH3 (1)(2) 讨论： 稳定性:(2)>(1) 问题10 为什么顺、反十氢化萘不能通过碳碳键旋转而相互转化 讨论： 从构象上可以把十氢化萘视为环己烷的邻二取代物，其中一个环看作是另一环上的两个取代基，在反式异构体中两个取代基都在e键上，属ee 型；而顺式异构体中则一个取代基 第四章 环烃 1. 写出分子式符合C 5H 10的所有脂环烃的异构体（包括顺反异构）并命名。 答案： C 5H 10 不饱和度Π =1 a. 环戊烷 b. c.d. e. 1－甲基环丁烷 顺－1,2－二甲基环丙烷反－1,2－二甲基环丙烷1,1－二甲基环丙烷cyclopentane 1－m ethylcyclobutane cis －1,2－dim ethylcyclopropane trans －1,2－dim ethyllcyclopropane 1,1－dim ethylcyclopropane f. 乙基环丙烷 ethylcyclopropane 2. 命名下列化合物或写出结构式： Cl Cl a. b. CH 3 H 3C c.H 3C CH(CH 3)2 d.H 3C CH(CH 3)2 e. SO 3H Cl f.4－硝基－2－氯甲苯 g.2,3－二甲基－1－苯基－1－戊烯 h. 顺－1,3－二甲基环戊烷 答案： a. 1,1－二氯环庚烷 1,1－dichlorocycloheptane b. 2,6－二甲基萘 2,6－ dimethylnaphthalene c. 1－甲基－４－异丙基－1,4－环己二烯 1－isopropyl ―4－methyl －1,4－cyclohexadiene d. 对异丙基甲苯 p －isopropyltoluene e. ２－氯苯磺酸 ２－chlorobenzenesulfonic acid f. CH 3 NO 2 Cl g. CH 3 CH 3 h.2－chloro －4－nitrotoluene 2,3－dim ethyl －1－phenyl －1－pentene cis －1,3－dim ethylcyclopentane 3. 完成下列反应： 3 脂环烃习题参考答案 1、用系统命名法命名或写出结构式 CH 3 (1) (2) 3 （1）反-1，3-二甲基环己烷 （2） 2-甲基-5-环丙基庚烷 （3） 2-甲基-8-氯二环[3.2.1]辛烷 3 (5) (4) (6) 3 （4）7，7-二甲基-2-氯二环[2.2.1]庚烷 （5）1，4-二甲基-7-溴螺[2.4]庚烷 （6）1，6-二甲基-8-乙基螺[3.5]壬烷 （7） （8） 2、写出符合C 5H 10的所有脂环烃的异构体（包括顺反异构体），并命名。 3 H 3H 3环戊烷 甲基环丁烷1，1-二甲基环丙烷 顺-1，2-二甲基环丙烷反-1，2-二甲基环丙烷 乙基环丙烷 3、试指出下列化合物哪些是顺式?哪些是反式?并指出构象的类型（ea 型、ee 型等）。 CH 3 (1) (2) (3) (4) 3 3 3 3 顺式 ea 型 反式 ee 型 顺式 ea 型 反式 ae 型 4、根据题意回答下列各题 （1）写出下列化合物的最稳定的构象式。 (CH 3)3 3)2 3 3 A B (CH 3)3 （2）下列化合物中最稳定的构象是（ C ）。 (CH 3)3C 3 25 (CH 3)3C (CH 3)3C (CH 3)3 A. B. C. D.3 33255 5 （3）分别写出顺 -1-甲基-3-异丙基环己烷和反-1-甲基-3-异丙基环己烷的稳定的构象式。 32 3 3 3 2 顺-1-甲基-3-异丙基环己烷反-1-甲基-3-异丙基环己烷 (4) 画出反－1－叔丁基－4－氯环己烷的优势构象。 3)3 (5) 下列脂环烃每摩尔CH 2的燃烧热值最高的是（ D ）最低的是（ A ）。 A. B. C. D. 40第五章脂环烃 一.目的要求 了解环烷烃通式、分类、命名和异构、环烷烃的物理性质。理解环的结构和稳定性，掌握环烷烃的化学性质。 二.本章内容小结 1.脂环烃的定义 由碳原子连接成环，性质与脂肪烃相似的烃类化合物总成为脂环烃。按照成环特点，一般可将脂环烃分为单环脂环烃和多环脂环烃。 2.脂环烃的命名 单环脂环烃命名与脂肪烃类似，只是在相应的脂肪烃前加一“环”字。如： 环戊烷，甲基环丁烷 桥环化合物的命名一般采用固定格式：双环[a.b.c]某烃(a ≥b ≥c )。 先找桥头碳（两环共用的碳原子），从桥头碳开始编号。沿大环编到另一个桥头碳，再从该桥头碳沿着次大环继续编号。分子中含有双键或取代基时，用阿拉伯数字表示其位次。 如： 7,7-二甲基二环[2,2,1]庚烷 螺环化合物命名的固定格式为：螺[a.b]某烃(a ≤b)。命名时先找螺原子，编号从与螺原子 相连的碳开始，沿小环编到大环。如： 螺[4.4]壬烷 3.环烷烃的结构与稳定性 环烷烃的成环碳原子均为sp 3型杂化。除环丙烷的成环碳原子在同一个平面上以外，其它环烷烃成环碳原子均不在同一个平面上。在环丙烷分子中由于成环碳原子间成键时sp 3型杂化轨道不能沿键轴方向重叠，而是以弯曲方向部分重叠成键，导致环丙烷张力较大，分子能量较高，很不稳定，容易发生开环反应。所以在环烷烃中三元环最不稳定，四元环比三元环稍稳定一点，五元环较稳定，六元环及六元以上的环都较稳定。注意桥头碳原子不稳定。 4.环己烷以及取代环己烷的稳定构象 环己烷在空间上可以形成多种构象，其中椅式和船式构象为两种极限构象，前者比后者更加稳定。一般说来，取代环己烷的取代基处于椅式构象的平伏键时较为稳定。因此多取代环己烷的最稳定的构象为平伏键取代基最多的构象。如果环上有不同取代基，较大的取代基在平伏键上的构象最稳定。 5.环烷烃的化学性质 环丙烷和环丁烷的化学性质和烯烃相似，能开环进行加成反应。并且与氢卤酸加成符合马氏规则。但小环环烷烃对氧化剂稳定，不与高锰酸钾或臭氧作用。 脂肪族化合物aliphatic compounds 链状烃类(开链烃类)及除芳香族化合物以外的环状烃类及其衍生物的总称。 属于脂肪族的碳环化合物又称脂环族化合物。因天然油脂具有类似的开链结构而得名。广泛存在于自然界。 石油和天然气是脂肪烃和脂环烃及其衍生物的主要来源。来自动植物的胆甾醇、萜类等天然产物也属于脂肪族化合物，它们或用作香料或作为药物。 根据结构和性质，又可分为饱和化合物，如甲烷、环己烷及其衍生物；不饱和化合物，如乙烯、乙炔、环戊二烯及其衍生物等。 有机化学中，碳氢化合物被划分为两类：脂肪族化合物和芳香族化合物。芳香族化合物指含有苯环或其它芳香环的化合物，而脂肪族化合物则与其相对。[1]脂肪族化合物中，碳原子以直链、支链或环状排列，分别称为直链脂肪烃、支链脂肪烃及脂环烃。脂肪族化合物可以是烷烃、烯烃或炔烃。除氢之外，其它的原子也可存在，比如氧、氮、硫和氯。 最简单的脂肪族化合物是甲烷（CH4）。 大多数脂肪族化合物都可燃，有些可作为燃料，比如本生灯中的甲烷和电焊气中的乙炔。例子[编辑] ? 乙烷 ? 异丁烷 ? 乙炔 有机化合物数目庞大，为了研究方便，通常有以下2种分类方法：按碳链分类、按官能团分类。按碳链分类，有机化合物又可以分为3大族类：开链化合物、碳环族化合物和杂环族化合物。本词条脂肪族化合物（aliphatic compounds ）是按碳链分类的一种，其包括开链化合物和碳环化合物中的脂环化合物。具体解释如下： 脂肪族化合物是链状烃类(开链烃类)及除芳香族化合物以外的环状烃类及其衍生物的总称。属于脂肪族的碳环化合物又称脂环族化合物。 脂肪族化合物涵盖有机化合物的所有品种，如烯类、烷烃类、醇类、醚类、酮类、醛类、酯类等。石油和天然气是脂肪烃和脂环烃及其衍生物的主要来源。来自动植物的胆甾醇、萜类等天然产物也属于脂肪族化合物，它们或用作香料或作为药物。 根据结构和性质，又可分为饱和化合物和不饱和化合物。饱和化合物如甲烷、环己烷及其衍生物；不饱和化合物如乙烯、乙炔、环戊二烯及其衍生物等。 脂肪烃编辑 具有脂肪族化合物基本属性的碳氢化合物叫做脂肪烃(aliphatic hydrocarbons )。分子中碳原子间连结成链状的碳架，两端张开而不成环的烃，叫做开链烃，简称链烃。因为脂肪具有这种结构，所以也叫做脂链烃。有些环烃在性质上不同于芳香烃，而十分类似脂链烃，这类环烃叫脂环烃。这样，脂肪烃便成为除芳香烃以外的所有烃的总称。脂链烃和它的衍生物与脂环烃及它的衍生物总称脂肪族化合物。自然界中的脂肪烃较少，但其衍生物则广泛存在，而且与生命有极密切的关系。如：樟脑常用驱虫剂、麝香常用中草药和冰片。 中文名 脂肪烃 外文名 aliphatic hydrocarbons 释义 有脂肪族化合物的碳氢化合物 解释 碳干为环状而性质和开链烃相似 特点 含有碳和氢两种元素 用途 石油及天然气的重要成分 目录 1定义 2解释 3特点 4用途 5物理性质 6化学性质 7分类方法 1定义编辑 具有脂肪族化合物基本属性的碳氢化合物叫做脂肪烃。[1] 2解释编辑 脂环烃是碳干为环状而性质和开链烃相似的烃类。由于环的存在限制了碳碳单键的自由旋转，脂肪烃中存在几何异构现象。脂肪烃的化学性质基本上就是开链烷烃和开链烯烃的化学性质。 [2] 3特点编辑 分子中只含有碳和氢两种元素，碳原子彼此相连成链，可以形成环又可以不形成环状的一类化合物。[3] 4用途编辑 脂肪烃一般都是石油及天然气的重要成分。C1～C5低碳脂肪烃为石油化工的基本原料，尤其是乙烯和丙烯和C4、C5共轭烯烃，在石油化工中应用最多、最广。[3] 试题库（习题） 第四章 脂环烃 一、命名下列化合物 1． 2. 1－甲基－2－异丙基环戊烷 1,6－二甲基螺[4.5]癸烷 3. CH 3 C 2H 5 4. 1－甲基－2－乙基环戊烷 螺[3.4]辛烷 5. 6. CH 3 CH 3 二环[2.2.1]庚烷 反－1,2－二甲基环丙烷 7. CH(CH 3)2 8. Br 异丙基环丙烷 5-溴螺[3.4]辛烷 9. 3)23 10. 顺－1－甲基－2－异丙基环己烷 2,7,7－三甲基二环[2.2.1]庚烷 11. CH 3 12. Cl Cl 6－甲基螺[2.5]辛烷 7,7－二氯二环[4.1.0]庚烷 二、写出下列化合物的结构式 1、环戊基甲酸 2、4－甲基环己烯 COOH CH 3 3、二环[4.1.0]庚烷 4、反－1－甲基－4－叔丁基环己烷 (CH 3)3CH 3 5、3－甲基环戊烯 6、5,6－二甲基二环[2.2.1]庚－2－烯 CH 3 CH 3CH 3 7、7-溴双环[2.2.1]庚－2－烯 8、2,3-二甲基-8-溴螺[4.5]癸烷 H Br CH 3CH 3 Br 9、4-氯螺[2.4]庚烷 10、反－3－甲基环己醇 Cl CH 11、8-氯二环[3.2.1]辛烷 12、1,2-二甲基-7-溴双环[2.2.1]庚烷 Cl CH 3 H CH 3 Br 二、完成下列反应式 1．+ CH 3 O 2． + CH 2 CHCl C O CH 3 3．CH 3 CH CH 2CH 2 + HBr 4． + COOEt COOEt CH CH 2CH 3 CH 3Br COOEt COOEt 5．CH 3CH CH 2CH 2 + HCl 6． CH 3 + COOCH 3 COOCH 3 Cl CH CH 2CH 3CH 3 COOCH 3CH 3 COOCH 3 7．CH 3 + CH 3 COOCH 3 COOCH 3 8. H 3C H 3C CH 2CH 3Cl 2 + COOCH 3CH 3 CH 3 COOCH 3 C 2H 5Cl C CH 2CH CH 3Cl CH 3 9． + O CH 3 10. HBr H 3C H 3C CH 2CH 3+ C O CH 3 CH 3 CH 3 CH C CH CH 3 Br 第五章脂环烃 一. 基本内容 1．定义和分类 脂环烃是碳架为环状的烃分子。根据分子中所含碳环的数目及碳、氢比例的不同，可分为单环脂环烃（环烷烃、环烯烃、环炔烃）和多环脂环烃（螺环脂环烃、稠环脂环烃、桥环脂环烃）。 （1）环烷烃：分子中碳原子以单键互相连接成闭合碳环的脂环烃，单环脂环烷烃的通式为C n H2n，如：环丁烷、环戊烷等。 （2）环烯烃：分子中碳原子之间有以双键互相连接成闭合碳环的脂环烃。如：环戊烯、环戊二烯等。 （3）螺环脂环烃：分子中两个碳环共用一个碳原子的脂环烃。例如： 5-甲基螺[3.4]辛烷 （4）桥环脂环烃：`两个环共用两个或以上碳原子的多环烃。例如： 7，7-二甲基二环[2.2.1]庚烷 （5）稠环脂环烃：两个碳环间共用两个碳原子的脂环烃，是桥环脂环烃的一种。如： 十氢化萘菲烷 2．反应 （1）环烷烃 环烷烃的反应与非环烷烃的性质相似。含三元环和四元环的小环化合物有一些特殊的性质，它们容易开环生成开链化合物。 （ⅰ）加氢：环丙烷在较低的温度和镍催化下加氢开环生成丙烷；环丁烷在较高 温度下也可以加氢开环生成丁烷；环戊烷、环己烷等要用活性高的催化剂在更高温度下才能开环生成烷烃。 （ⅱ）加溴：溴在室温下即能使环丙烷开环，生成1，3 -二溴丙烷，而环丁烷、环戊烷等与溴的反应与烷烃相似，即起取代反应。 （ⅲ）加溴化氢：溴化氢也能使环丙烷开环，产物为1-溴丙烷，取代环丙烷与溴化氢的反应符合马尔科夫尼科夫规则，环的断裂在取代基最多和取代基最少的碳碳键 之间发生；环丁烷、环戊烷等不易与溴化氢反应。 （ⅳ）氧化反应：高锰酸钾溶液不能使环丙烷退色。 （2）环烯烃 环烯烃与烯烃一样主要起加成反应和氧化反应： 3．制备 脂环烃的合成方法可分为两大类，一类是把链状化合物的两端连接成环；另一类是由环状化合物改变其官能团而得。 （1）分子内偶联 α、ω-二卤化合物的武慈型环合法： 此方法合成五元以上的环，产率很低。可用格氏试剂合成四到七元环： （2）狄尔斯-阿德耳反应 狄尔斯-阿德耳反应是顺式加成，加成产物仍保持共轭二烯和亲双烯体原来的构Br Br Na(Zn) THF 33 82% Br2Br Br O H2O/Zn CHO O Br HBr Br 2Br Br2 Br CH3CH2CH3 第五章脂环烃 一.目的要求 了解环烷烃通式、分类、命名和异构、环烷烃的物理性质。理解环的结构和稳定性，掌握环烷烃的化学性质。 二.本章内容小结 1. 脂环烃的定义 由碳原子连接成环，性质与脂肪烃相似的烃类化合物总成为脂环烃。按照成环特点，一般可将脂环烃分为单环脂环烃和多环脂环烃。 2. 脂环烃的命名 单环脂环烃命名与脂肪烃类似，只是在相应的脂肪烃前加一“环”字。如： 环戊烷，甲基环丁烷 桥环化合物的命名一般采用固定格式：双环[某烃(a≥b≥c)。 先找桥头碳（两环共用的碳原子），从桥头碳开始编号。沿大环编到另一个桥头碳，再从该桥头碳沿着次大环继续编号。分子中含有双键或取代基时，用阿拉伯数字表示其位次。如： 7, 7-二甲基二环[2, 2, 1]庚烷 螺环化合物命名的固定格式为：螺[]某烃(a≤b)。命名时先找螺原子，编号从与螺原子相连的碳开始，沿小环编到大环。如： 螺[]壬烷 3.环烷烃的结构与稳定性 环烷烃的成环碳原子均为sp3型杂化。除环丙烷的成环碳原子在同一个平面上以外，其它环烷烃成环碳原子均不在同一个平面上。在环丙烷分子中由于成环碳原子间成键时sp3型杂化轨道不能沿键轴方向重叠，而是以弯曲方向部分重叠成键，导致环丙烷张力较大，分子能量较高，很不稳定，容易发生开环反应。所以在环烷烃中三元环最不稳定，四元环比三元环稍稳定一点，五元环较稳定，六元环及六元以上的环都较稳定。注意桥头碳原子不稳定。 4. 环己烷以及取代环己烷的稳定构象 环己烷在空间上可以形成多种构象，其中椅式和船式构象为两种极限构象，前者比后者更加稳定。一般说来，取代环己烷的取代基处于椅式构象的平伏键时较为稳定。因此多取代环己烷的最稳定的构象为平伏键取代基最多的构象。如果环上有不同取代基，较大的取代基在平伏键上的构象最稳定。 5. 环烷烃的化学性质 环丙烷和环丁烷的化学性质和烯烃相似，能开环进行加成反应。并且与氢卤酸加成符合马氏规则。但小环环烷烃对氧化剂稳定，不与高锰酸钾或臭氧作用。 三.例题解析 【例题1】命名下列化合物 1. 2. 3. 1-甲基-2-乙基环己双环[2,2,2]辛反-1，3-二氯环丁烷 2021年1月“八省联考”考前猜题 化学 本卷满分100分，考试时间75分钟。 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 可能用到的相对原子质量：H-1C-12N-14O-16S-32Ca-40Cr-52Mn-55Fe-56Cd-112 第Ⅰ卷（选择题共44分） 一、选择题：本题共16小题，共44分；1~10小题，每小题2分；11~16小题，每小题4分。每小题只有 一项符合题目要求。 1．化学合成材料在防控新型冠状病毒传播中发挥了重要作用。下列说法正确的是 A．一次性医用口罩用酒精消毒后重复使用不影响效果 B．塑料、橡胶和纤维都是以石油、煤和天然气为原料生产的合成材料 C．医用口罩和防护服的主要原材料是聚丙烯（PP），它与聚乙烯互为同系物 D．聚碳酸酯（）是一种用于防护镜的主要材料之一，它是由缩聚反应制得的 2．下列除杂试剂选用正确且除杂过程不涉及氧化还原反应的是 物质（括号内为杂质）除杂试剂 A FeCl3溶液（CuCl2）CuO B CO2（HCl）饱和Na2CO3溶液 C乙烯（SO2）碱石灰 D Cu粉（CuO）稀硝酸 3．用下列图示装置进行实验，操作正确且能达到实验目的的是 2021年1月2021届“八省联考”新高考考前猜题考试理科综合化学试卷 A ．配制一定物质的量浓度的溶液时，按图甲所示定容 B ．排出碱式滴定管中的气泡，用图乙所示操作 C ．制备少量乙酸乙酯时，用图丙所示装置 D ．观察钾的焰色时，用图丁所示方法 4．下列说法不正确的是 A ．按有机物系统命名法，某有机物的名称为：3，3－二乙基戊烷 B ．石蜡油蒸气通过炽热的碎瓷片后，将生成气体直接通入酸性高锰酸钾溶液，溶液褪色说明蒸气中有乙烯 C ．用酸性高锰酸钾溶液可鉴别乙酸、苯、乙醇和溴苯四种无色液体 D ．两个碳环共用两个或两个以上碳原子的一类多环脂环烃称为“桥环烃”，如 ，该烃的二氯代物有4种 5．用A N 表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A ．用稀盐酸溶解5.6g 表面锈蚀的铁钉，转移电子数目小于A 0.2N B ．标准状况下，2.24L 甲醇中含有共价键的数目为A 0.5N C ．16g 甲烷燃烧，一定能生成A N 个2 CO D ．500mL0.1mol/L NaHS 溶液中含有-HS 、2-S 的总数为A 0.05N 6．下列说法正确的是 A ．某化学反应的能量变化为热能形式，反应过程中若不放出热量则吸收热量 B ．某化合物不属于强电解质，则其属于在水溶液中部分发生电离的弱电解质 C ．某盐在水溶液中电离出的离子发生水解，则其在水溶液中不能完全电离 D ．等温、等压及除体积功不做其他功时，ΔH －T ΔS ＜0的反应能够进行完全7．对下列现象或事实的解释错误的是现象或事实解释2021年1月2021届“八省联考”新高考考前猜题考试理科综合化学试卷 第四章 脂环烃和芳香烃 4.1 写出分子式符合C 5H 10的所有脂环烃的异构体（包括顺反异构）并命名。 答案： C 5H 10 不饱和度Π =1 a.环戊烷 b. c.d. e. 1－甲基环丁烷 顺－1,2－二甲基环丙烷反－1,2－二甲基环丙烷1,1－二甲基环丙烷cyclopentane 1－methylcyclobutane cis －1,2－dimethylcyclopropane trans －1,2－dimethyllcyclopropane 1,1－dimethylcyclopropane f. 乙基环丙烷 ethylcyclopropane 4.3 命名下列化合物或写出结构式： Cl Cl a. b. CH 3 H 3C c.H 3C CH(CH 3)2 d.H 3C CH(CH 3)2 e. SO 3H Cl f.4－硝基－2－氯甲苯 g.2,3－二甲基－1－苯基－1－戊烯 h. 顺－1,3－二甲基环戊烷 答案： a. 1,1－二氯环庚烷 1,1－dichlorocycloheptane b. 2,6－二甲基萘 2,6－ dimethylnaphthalene c. 1－甲基－４－异丙基－1,4－环己二烯 1－isopropyl ―4－methyl －1,4－cyclohexadiene d. 对异丙基甲苯 p －isopropyltoluene e. ２－氯苯磺酸 ２－chlorobenzenesulfonic acid f. CH 3 NO 2 Cl g. CH 3 CH 3 h.2－chloro －4－nitrotoluene 2,3－dimethyl －1－phenyl －1－pentene cis －1,3－dimethylcyclopentane 4.4 完成下列反应： 第五章脂环烃(cycloalkane) 内容提要 本章学习脂环烃的结构、命名、性质，其中环烷烃的顺反异构、对映异构、构象分析是本章的难点；掌握这类化合物的化学性质及其制备方法；同时与前面所学的脂肪烃作比较，从反应机理上理解它们化学性质的异同点。 5.1 脂环烃的分类、命名和异构 环烷烃是指碳干为环状而性质和开链烃相似的烃类化合物。单环烷烃的通式为C n H2n，双环烷烃的通式为C n H2n-2。 5.1.1 脂环烃的分类 脂环烃按其成环特点可分为三类：单环烃、螺环烃及桥环烃(见表3.1)。 的数目而确定。需要断开几个C—C键就是几环。例如金刚烷(见右图)，C10H16是三环。桥环化合物中，碳环共用的两个碳原子叫桥头碳原子。双 环化合物可以看成是三条连在两个桥头上的桥所构成的。 5.1.2 脂环烃的命名 5.1.2.1 单环化合物的命名 根据饱和脂环烃环中碳原子的数目叫环某烷。当环上有取代基 时，在母体环烃名称的前面加上取代基的名称和位置。环上碳原子的编号，应使表示取代基位置的数字尽可能小。取代基的顺序与烷烃命名相同。含有C=C双键的脂环烃叫环某烯，编号从双键碳原子开始，并考虑取代基位置。 5.1.2.2 桥环化合物的命名 饱和桥环化合物命名时，首先根据环的数目确定双环或者三环等，叫“几环”，然后把与桥头碳原子相连的各桥所含碳原子的数目按由大到小的顺序写在方括号里(每个数目之间用点隔开)，放在“几环”的后面；再根据组成所有环的碳原子 金刚烷 总数命名为“某烷”，放在方括号的后面。从桥头碳原子开始，由大环到小环，依次编号。对于相同大小的环，以取代基位置较小为佳。将取代基的位置及名称写在最前面。若环上含有双键，叫“某烯”，从桥头碳原子开始，由大环到小环依次编号，对于相同大小的环，以双键位置较小为宜，并标出双键位置。 5.1.2.3 螺环化合物的命名 螺环化合物的命名，根据组成环的碳原子总数，命名为某烷，加上词头螺。再把连接于螺原子的两个环的碳原子数目，按由小到大的次序写在螺与某烷之间的方括号里，数字用点分开。螺环烃环上碳原子的编号，从连接在螺原子上的一个碳原子开始，先编较小的环，然后经过螺原子再编第二个环。 5.1.3 脂环烃的顺反异构和命名 脂环烃中，由于碳环的限制，碳碳单键也不能自由旋转。因此，环烷烃既存在取代基位置异构，又存在像烯烃一样的顺反异构(cis-，trans-)。 脂环烃的命名原则如下： 1·根据母体环上碳原子数叫“环某烷”。 2·从取代基优先次序最小者所连碳原子开始编号。 3·对所有取代基编号并命名。 4·根据取代基在空间相对位置，在名称最前面写上“顺—”或“反—”。两个取代基在环的同侧，记为“顺—”，反之记为“反—”。当环上有多个取代基时，选择定位次最低者为对照基团，其位次前加“r”(reference)表示，其余取代基位次前用“顺—”或“反—”表示其与对照基团的立体关系。“顺—”字有时可略去。 [例3.1] 阻燃剂分类介绍 以树脂和橡胶为基体的复合材料含有大量的有机化合物，具有一定的可燃性。阻燃剂是一类能阻止聚合物材料引燃或抑制火焰传插的添加剂。最常用的和最重要的是阻燃剂是磷、溴、氯、锑和铝的化合物。阻燃剂根据使用方法可分为添加型和反应型两大类。添加型阻燃剂主要包括磷酸酯、卤代烃及氧化锑等，它们是在复合材料加工过程中掺合于复合材料里面，使用方便，适应面大但对复合材料的性能有影响。反应型阻燃剂是在聚合物制备过程中作为一种单体原料加入聚合体系，使之通过化学反应复合到聚合物分子链上，因此对复合材料的性能影响较小，且阻燃性持久。反应型阻燃剂主要包括含磷多元醇及卤代酸酐等。 用于复合材料的阻燃剂应具备以下性能：①阻燃效率高，能赋予复合材料良好的自熄性或难燃性；②具有良好的互容性，能与复合材料很好的相容且易分散；③具有适宜的分解温度，即在复合材料的加工温度下不分解，但是在复合材料受热分解时又能急速分解以发挥阻燃的效果；④无毒或低毒、无臭、不污染，在阻燃过程中不产生有毒气体；⑤与复合材料并用时，不降低复合材料的力学性能、电性能、耐候性及热变形温度等；⑥耐久性好，能长期保留在复合材料的制品中，发挥其阻燃作用；⑦来源广泛价格低廉。 （1）溴系阻燃剂含溴阻燃剂包括脂肪族、脂环族、芳香族及芳香-脂肪族的含溴化合物，这类阻燃剂阻燃效率高，其阻燃效果是氯阻燃剂的两倍，相对用量少，对复合材料的力学性能几乎没有影响，并能显著降低燃气中卤化氢的含量，而且该类阻燃剂与基体树脂互容性好，即使再苛刻的条件下也无喷出现象。 （2）氯系阻燃剂氯系阻燃剂由于其便宜，目前仍是大量使用的阻燃剂。氯含量最高的氯化石蜡是工业上重要的阻燃剂，由于热稳定性差，仅适用于加工温度低于200℃的复合材料，氯化脂环烃和四氯邻苯二甲酸酐热稳定性较高，常用作不饱和树脂的阻燃剂。 （3）磷系阻燃剂、有机磷化物是添加型阻燃剂该类阻燃剂燃烧时生成的偏磷酸可形成稳定的多聚体，覆盖于复合材料表面隔绝氧和可燃物，起到阻燃作用，其阻燃效果优于溴化物，要达到同样的阻燃效果，溴化物用量为磷化物的4～7倍。该类阻燃剂主要有磷（膦）酸酯和含卤磷酸酯及卤化磷等，广泛地用于环氧树脂、酚醛树脂、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、ABS等。 （4）无机阻燃剂无机阻燃剂是根据其化学结构习惯分出的一类阻燃剂，包括氧化锑、氢氧化铝、氢氧化镁及硼酸锌等。 阻燃剂分类 01）、三氧化二锑：高纯≥99.8％、超细0.4-1.1um、白度98以上（添加型阻燃协效剂）02）、三（2，3-二溴丙基）异三聚氰酸酯：TBC 、总溴量：≥64.5%、熔点范围：100～110℃（添加型无毒阻燃剂） 03）、三聚氰胺氰尿酸盐：MCA 、含量：≥99 %、分解温度：440～450℃（反应型无毒阻燃剂） 04）、三溴苯酚：TBP、含量：≥ 98.5 % 、熔点：≥ 92 ℃（反应型阻燃剂） 05）、三聚磷酸铝：A TP、APW、APZ 、用于生产膨胀型防火涂料、重防腐涂料（添加型无毒阻燃剂） 06）、四溴双酚A：TBBA 、溴含量：≥ 58.5 %、熔点：180 ℃（添加、反应型阻燃剂）07）、四溴苯酐：TBPA （添加型阻燃剂） 08）、五溴甲苯：PBT（FR-5）、总溴量：＞80%、熔点：275～284℃（添加型阻燃剂）09）、五溴联苯醚：PBDPO、溴含量：62-70（添加型阻燃剂） 10）、六溴环十二烷：HBCD (CD-75P)、总溴量：＞73.5%、熔点：185～195℃（添加型阻燃剂） 脂环烃的命名 脂环烃可分为单环脂环烃和双环脂环烃等。 单环脂环烃 分为饱和脂环烃（环烷烃）和不饱和脂环烃（环烯烃和环炔烃）。 环烷烃、环烯烃和环炔烃的命名，是在相应的链烃名称前面加上词头“环”字，称为环某烷、环某烯和环某炔。例如： 环己烷 1-甲基-3-乙基环戊烷 环己烯 1，3-环戊二烯 环辛炔 双环脂环烃 它包括螺环和桥环两类。 螺环：双环脂环烃分子中的两个碳环共有一个碳原子时叫做螺环。共有的碳原子叫做螺原子。 螺环的命名，是在相同碳原子总数的开链烃名称前面加上“螺”字，再把与螺原子相连的两环的碳原子数（不计螺原子）按小的在前，大的在后的次序写在方括号中，中间用圆点分开，放在螺字之后，烃名之前来命名。例如： 螺[3.4]辛烷 螺环的编号是从较小环中邻接于螺原子的一个碳原子开始，编完小环再编螺原子和大环。若有取代基和不饱和键，编号时，饶环的方向应使不饱和键及取代基的编号尽可能小。例如： 1-甲基-5-乙基螺[3.5]壬烷 1-甲基螺[3.5]壬-5-烯 桥环：双环脂环烃分子中共有两个碳原子或共有两个以上碳原子的，称为桥环烃。 桥环的命名，是根据环中碳原子总数称为二环某烃。两个桥头碳原子之间所有桥的碳原子数（扣除桥头碳原子），从大到小写在方括号中，中间用圆点分开，放在“二环”之后，烃名之前。例如： 二环[2.2.1]庚烷 编号时，从一个桥头碳原子开始，沿着最长的桥到另一个桥头碳原子，然后再沿着次长的桥回到开始的那个桥头碳原子，最短的桥上的碳原子最后编号。若有不饱和键或取代基，编号时，从最长桥靠近不饱和键或取代基的桥头碳原子开始。例如： 课时授课方案 课程名称：有机化学课次：19 授课时间年月日第周星期第至节班 新课内容：第四章脂环烃 §4-1脂环烃的分类和命名 §4-2环烷烃的构造异构现象 §4-3环烷烃的物理性质 脂环烃的命名习题 新课目的 1.掌握脂环烃的分类和命名、结构特征及通式 要求 2.了解环烷烃的构造异构现象和物理性质； 教学重点：各类脂环烃的命名规则 难点： 课型：讲授 教具名称： 数量： 智能培养培养学生的空间想象能力、理解记忆的能力及联系和综合应用知识的能力，发展内容：学生在科学探索中的兴趣。 总结新课 1. 脂环烃的分类和命名 内容：2. 环烷烃的构造异构现象和物理性质 布置作业：P50-1、2 课后记： 详 案 <Ⅰ>复习提问 1. 烷烃、烯烃、二烯烃以及炔烃这些有机化合物有哪些共同点？ 2.什么是烃？ 3.有机化合物按碳架分为哪几类 <Ⅱ>引课： 我们前面学习过按碳架将有机化合物分类，知道有机化合物中除开链化合物外还有脂环族化合物、芳香族化合物以及杂环化合物。下面我们就开始学习脂环族类化合物中的烃——脂环烃。 <Ⅲ>讲授新课： 第四章脂环烃 脂环烃：分子中含有碳环结构，而性质与脂肪烃相似的一类碳氢化合物。 §4-1脂环烃的分类和命名 一、 分类 1.根据脂环烃中成环碳原子数的多少 三元环 四元环 五元环 2.根据碳环的数目 单环脂环烃 二环脂环烃 多环脂环烃 2. 根据碳环内有无不饱和键 饱和脂环烃 不饱和脂环烃 其中 单环饱和脂环烃——环烷烃 环上含有不饱和键的脂环烃——不饱和脂环烃 含有双键的——环烯烃 含有三键的——环炔烃 回顾有机化合物分类知识及已学习过的几类有机化合物共同点，在比照中引出脂环烃的概念。 留出部分时间给学生思考，并给于适当引导。 （板书课题） 引出脂环烃的概念 （多媒体呈现概念内容） 通过教师讲述引入第一部分内容 （板书小标题） （板书） （多媒体演示） 直观形象的向学生演示脂环烃的各分类情况，并辅以适当说明——向学生讲解各分类的特点及例子。 补充说明学习有机化合物按碳架分类时学习的，用简单的多边形表示脂环烃的方法——多边形顶点代表碳原子，多边形的边代表共价键。 提出特殊分类引出学习重点。 （多媒体演示） Pd催化剂的含义、应用与回收价值 摘要：介绍了钯催化剂的含义与应用，以及金属钯的回收技术方法。指出若能把钯实现回收，可降低企业的成本。 关键词：钯催化剂含义应用回收价值 1、钯催化剂的含义 以钯为主要活性组分的催化剂，使用钯黑或钯载于氧化铝、沸石等载体上。 2、钯催化剂的应用 钯催化剂为化工中最常用和最重要的品种之一，用于加氢，可使不饱和烯烃、炔烃变成饱和烷烃；使不跑和醇、醛、酮、酸变成饱和有机化合物；使液态的油脂加氢后变成固态。依据含钯催化剂的实际应用状况，可简略分为催化加氢型、脱氢反应型及催化氧化型三类。该三类皆为石油化工的基本工艺，生产意义重大。 例如：以钠、镉、铅等的盐为助催化剂。用于烯烃除炔、脂环烃脱氢、氧化、裂化、聚合等。 含钯催化剂的种类很多，大多应用于石油化工中的催化加氢和催化氧化等反应过程中，如制备乙醛、吡啶衍生物、乙酸乙烯酯及多种化工产品的反应过程。加氢反应常用钯催化剂，汽车排气净化常以氧化铝载铂．钯或铂一铑一钯为催化剂，硝酸生产氨氧化反应常用含钯的铂网催化剂，松香加氢及歧化用钯／炭催化剂。 国内生产的钯催化剂主要有黎明化工研究院生产的双氧水用 Pd/A203催化剂和用于气体净化的钯催化剂，大连第一有机化工厂生产的含钯质量分数≥59％型号为Q 1060．84的加氢用氯化钯催化剂，大连化学物理研究所生产的钯／炭催化剂，上海石油化工总厂生产的钯／炭催化剂和氯化钯催化剂，中科院兰州化物所生产的铂一钯系列DH 型脱氢催化剂、CH 消氢催化剂和DO 型高效脱氧剂等…… 3、含钯催化剂的应用进展 至近年含钯催化剂的实用已取得一定进展。据CA118：38771介绍将Pd∕C催化剂用于农药、医药中间体。以三氟甲基苯制备为例：向含有缚酸剂NaOH水溶液及含Pd∕C催化剂的高压釜中加入2-三氟甲基氯甲基苯原料，搅拌下升温至75℃，通入H2，釜内压力升至7.85×105Pa，维持反应3h，可获得产物，收率达93.3%。产品制备难度较高。 青岛化工学院与齐鲁石化公司合作多年研制出用于石油廉直加工过程的纳米钯CO催化剂并于2000年6月20通过鉴定。采取氢电（极）弧等离子法及机械方法制出该剂，不用酸碱盐，无三废排放，该剂性能稳定，已经在齐鲁公司胜利炼油厂催化裂化装置上（较）长期工业化试用。 4、废钯催化剂的回收价值 目前金属钯市场价为12万~14万元∕Kg，国内资源有限，回收意义重大。 利用Pa、Cu在盐酸溶解度差异而还原分离。又有利用盐酸做侵出剂，液固比1：3，3~6mol∕L HCL，以双氧水为氧化剂，使侵出 脂环烃精选题及其解 1．用系统命名法命名下列化合物： 解 （1）反-1-甲基-4-异丙基环己烷 （2）反-1，2-二甲基环丙烷 （3）r-1，反-2，顺-3-三甲基环己烷 （4）6-甲基螺[3.4]辛烷 （5）2，7，7-三甲基-二环[2.2.1]庚烷 （6）二环[2.2.0]己烷 2．下列化合物有可能存在吗？ 解 （1）不存在。反式环己烯的张力过大，只有当成环原子数扩大到八或以上时才能形成稳定的反式环烯烃。化合物（3）便能形成稳定的环烯烃。 （2）不存在。三键要求四个碳原子保持直线型，这样的单元是不能只用两个碳去连接成环的；但可以用四个或以上的碳原子去连接成稳定的环炔烃。如：（7）。 （4）不存在。sp 2杂化碳原子要求和它相连的三个原子具有同处一个平面的结构，分子中桥碳原子至少有一个而又不甚多的情况下，这样的桥头碳原子不可能是sp 2杂化态的。 （5）是稳定的。因为烯碳原子能容易地使用sp 2杂化态成键。 （6）是稳定的。因为螺碳原子可用sp 3杂化态成键。 3．回答下列问题： （1）顺-1，2-二甲基环己烷和反-1，2-二甲基环己烷的燃烧热分别为5226.4和5220.1 kJ ·mol -1。试回答哪一个化合物更稳定？并说明理由。 （2）在烷烃和环己烷或更大的环烷烃中，每个亚甲基单位的燃烧热约为658 kJ ·mol -1。对于环丙烷和环丁烷来说，这个值分别为697.1 kJ ·mol -1和686.2 kJ ·mol -1。解释这些值的差别。 （3）多于6个碳原子的环烷烃难于用分子内成环反应来合成，然而它们却是稳定的。另一方面，环丙烷类是用这种方法合成的，然而它们却是最不稳定的环烷烃。这些事实是否矛盾？说明理由。 （4）利用分子内的取代反应以合成六个碳原子以上的环是在极稀的浓度下才有效，为什么？ H H H H (1). (2). (5). (6). (7). (3). (4). 官能团是决定有机化合物的化学性质的原子或原子团。 常见的官能团对应关系如： 卤代烃：卤原子(-X)，X代表卤族元素（F，CL，Br，I）；在碱性条件下可以水解生成羟基 醇、酚：羟基(-OH)；伯醇羟基可以消去生成碳碳双键，酚羟基可以和NaOH反应生成水，与Na2CO3反应生成NaHCO3，二者都可以和金属钠反应生成氢气 醛：醛基(-CHO)；可以发生银镜反应，可以和斐林试剂反应氧化成羧基。与氢气加成生成羟基。 酮：羰基(＞C=O)；可以与氢气加成生成羟基 羧酸：羧基(-COOH)；酸性，与NaOH反应生成水，与NaHCO3、Na2CO3反应生成二氧化碳 硝基化合物：硝基(-NO2)； 胺：氨基(-NH2). 弱碱性 烯烃：双键（＞C=C＜）加成反应。 炔烃：三键（-C≡C-）加成反应 醚：醚键（-O-）可以由醇羟基脱水形成 磺酸：磺基（-SO3H）酸性，可由浓硫酸取代生成 腈：氰基（-CN） 酯: 酯 (-COO-) 水解生成羧基与羟基，醇、酚与羧酸反应生成 注: 苯环不是官能团，但在芳香烃中，苯基(C6H5-)具有官能团的性质。苯基是过去的提法，现在都不认为苯基是官能团 1。卤化烃：官能团，卤原子 在碱的溶液中发生“水解反应”，生成醇 在碱的醇溶液中发生“消去反应”，得到不饱和烃 2。醇：官能团，醇羟基 能与钠反应，产生氢气 能发生消去得到不饱和烃（与羟基相连的碳直接相连的碳原子上如果没有氢原子，不能发生消去） 能与羧酸发生酯化反应 能被催化氧化成醛（伯醇氧化成醛，仲醇氧化成酮，叔醇不能被催化氧化）3。醛：官能团，醛基 能与银氨溶液发生银镜反应 能与新制的氢氧化铜溶液反应生成红色沉淀 能被氧化成羧酸 能被加氢还原成醇 4。酚，官能团，酚羟基 具有酸性 能钠反应得到氢气 酚羟基使苯环性质更活泼，苯环上易发生取代，酚羟基在苯环上是邻对位定位基能与羧酸发生酯化 5。羧酸，官能团，羧基 具有酸性（一般酸性强于碳酸） 能与钠反应得到氢气 脂肪烃（aliphatic hydrocarbons） 具有脂肪族化合物基本属性的碳氢化合物叫做脂肪烃。分子中碳原子间连结成链状的碳架，两端张开而不成环的烃，叫做开链烃，简称链烃。因为脂肪具有这种结构，所以也叫做脂链烃。有些环烃在性质上不同于芳香烃，而十分类似脂链烃，这类环烃叫脂环烃。这样，脂肪烃便成为除芳香烃以外的所有烃的总称。脂链烃和它的衍生物总称为脂肪族化合物，脂环烃及它的衍生物总称脂环族化合物[1]。自然界中的脂肪烃较少，但其衍生物则广泛存在，而且与生命有极密切的关系。如：樟脑常用驱虫剂、麝香常用中草药和冰片。 根据碳原子间键的种类——单键、双键、叁键，可分为烷烃或石蜡烃、烯烃、二烯烃、炔烃。含有双键或三键的叫作不饱和烃。碳链是直的叫作直链烃，有侧链的叫作侧链烃。烷烃的分子通式为C n H2n+2、烯烃为C n H2n、炔烃和二烯烃为C n H2n-2。 脂肪烃的物理性质，例如沸点、熔点、相对密度等，随分子中碳原子数的递增而呈现出有规律的变化，常温下的状态则由气态逐渐变成液态、固态。 主要化学性质为碳原子上的氢原子被其他活泼原子的置换反应、高温下断链、脱氢生成较低碳数的烷烃，烯烃的裂解反应。C6～C8直链烷烃可经脱氢环化生成苯系芳烃的反应。烯烃、二烯烃、炔烃的化学性质活泼，可以进行加成、置换、齐聚、共聚、聚合、氧化等多种反应，工业上最有用的是加成反应及聚合反应。 脂肪烃一般都是石油和天然气的重要成分。C1～C5低碳脂肪烃是石油化工的基本原料，尤其是乙烯、丙烯和C4、C5共轭烯烃，在石油化工中应用最多、最广。 分类方法。 ①饱和脂肪烃分子中无不饱和的键，碳原子间以碳碳单键相连，通式C n H2n+2。 ②不饱和脂肪烃分子中有不饱和键存在。按不饱和键的不同又分为： 烯烃含有碳碳双键通式：有x个碳碳双键，C n H2n+2-2x 炔烃含有碳碳叁键通式：有x个碳碳三键，CnH2n+2-4x第五章 脂环烃习题参考答案
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