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－methylcyclobutane
cis －1,2－dimethylcyclopropane
trans －1,2－dimethyllcyclopropane
1,1－dimethylcyclopropane
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
2
Cl
g.
CH 3
CH 3
h.2－chloro －4－nitrotoluene 2,3－dimethyl －1－phenyl －1－pentene cis －1,3－dimethylcyclopentane
3. 完成下列反应：
a.CH 3
HBr
b.+Cl 2
c.
+
Cl 2
d.
CH 2CH 3
+Br 2
FeBr 3
e.
CH(CH 3)2
+
Cl 2
f.
CH 3
3
H 2O
g.
CH 3
h.
+CH 2Cl 2
3
i.
CH 3
+HNO 3
j.
+KMnO 4
+
k.
CH=CH 2
+
Cl 2
答案：
a.
CH 3
HBr
CH 3
Br
b.+Cl 2Cl
c.
+
Cl 2
Cl
Cl
Cl
Cl
+
d.
CH 2CH 3
+Br 2
FeBr 3
C 2H 5Br
+
Br
C 2H 5
e.
CH(CH 3)2
+
Cl 2
3)2
Cl
f.
CH 3
3
H 2O
CHO
O
g.
CH 3
CH 3
OH
h.
+CH 2Cl 2
3
CH 2i.
CH 3
+HNO 3
CH 3
NO 2
+
CH 3
NO 2
j.
+KMnO 4
+
COOH k.
CH=CH 2
+
Cl 2
CH CH 2Cl
Cl
4. 写出反－1－甲基－3－异丙基环己烷及顺－1－甲基－４－异丙基环己烷的
可能椅式构象。指出占优势的构象。
答案：
1.
2
5.二甲苯的几种异构体在进行一元溴代反应时，各能生成几种一溴代产物？写出它们的结构式。
答案：
CH 3
CH 3
CH 3
CH 3
+
Br 2
3
CH 3
CH 3
CH 3
CH 3
+
Br
Br +Br 2
FeBr CH 3
CH 3
CH 3
CH 3
+Br
Br
CH 3
CH 3
+
Br 2
CH 3
CH 3
Br
6. 下列化合物中，哪个可能有芳香性？
a.
b.
c.
d.
答案： b , d 有芳香性
7. 用简单化学方法鉴别下列各组化合物：
a. 1,3－环己二烯，苯和1－己炔
b. 环丙烷和丙烯
答案：
a.
A B C
1,3－环己二烯苯1－己炔
B
B A
b.
A B
环丙烷丙烯
A B
8. 写出下列化合物进行一元卤代的主要产物：
a.
b.
c.
d.
e.
f.
Cl
COOH
NHCOCH 3
CH 3
NO 2
COCH 3
OCH 3
答案：
a.
b.
c.
d.
e.
f.
2
3
3
9. 由苯或甲苯及其它无机试剂制备：
a.
NO 2
b.
NO 2
Br
c.
CH 3
Cl
d.
COOH
e.
COOH
Cl
f.Br
CH 3
Br
2
g.
COOH
NO 2
答案：
a.
Br FeBr 3
Br
NO 2
HNO 3H 2SO 4
Br
b.
HNO3
H2SO4NO2
Br
FeBr3
Br
O2N
c.CH3
2 Cl2
3
CH3
Cl
Cl
d.CH3
+Cl23
CH3
Cl
KMnO
COOH
Cl
e.CH3
KMnO
COOH
2
FeCl3
COOH
Cl
f.
HNO3
H2SO4NO2
CH3
H3C2
3Br
CH3
Br
NO2
g.
FeBr3
CH3CH3
Br COOH
Br
HNO3
H2SO4
COOH
Br
NO2
10. 分子式为C
8H
14
的A，能被高锰酸钾氧化，并能使溴的四氯化碳溶液褪色，
但在汞盐催化下不与稀硫酸作用。A经臭氧化，再还原水解只得到一种分子
式为C
8H
14
O
2
的不带支链的开链化合物。推测A的结构，并用反应式加简要说
明表示推断过程。答案：
可能为or or or or
or or
……
即环辛烯及环烯双键碳上含非支链取代基的分子式为C8H14O2的各种异构体，例如以上各种异构体。
11. 分子式为C
9
H
12
的芳烃A，以高锰酸钾氧化后得二元羧酸。将A进行硝化，只得到两种一硝基产物。推测A的结构。并用反应式加简要说明表示推断过程。
答案：
H3C C2H5
12. 分子式为C
6
H
4
Br
2
的A，以混酸硝化，只得到一种一硝基产物，推断A的结
Br
Br
A.
13. 溴苯氯代后分离得到两个分子式为C 6H 4ClBr 的异构体A 和B ，将A 溴代得
到几种分子式为C 6H 3ClBr 2的产物，而B 经溴代得到两种分子式为C 6H 3ClBr 2的产物C 和D 。A 溴代后所得产物之一与C 相同，但没有任何一个与D 相同。推测A ，B ，C ，D 的结构式，写出各步反应。
答案：
A.
Br
Cl
Br
Cl Br
Br Cl
Br
Br
Cl
B
C
D
14.将下列结构改写为键线式。
a.
HC C CH
CH C
CH 3
C
H 3C
CH 3
b.H 2C
H 2
C C C CH 3CH 2CH
CHCH 2CH 3
c.
CCH 2CH 2CH 32H 5
CH 3CH
d.
H 2C H 2C
C H
2
C
H C
O
C H 3C CH 3 e.
H 2C
H 2CH C C H CHO
CH 3
C
H 3C
3O
答案：
a.
b.
c.
d.
e.
O
O H
or
（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）
顺反构象异构体 A组 1．二氟二氯（N2F2）分子中的四个原子都在一个平面上， 由于几何形状的不同，它有两种同分异构体，如右图所示。 这种原子排布次序相同，几何形状不同的异构体被称为几 何异构体，在下列化合物中存在着几何异构体的是 A CHCl＝CHCl B CH2＝CCl2 C CH2＝CHCH2CH3 D CH3C≡CH 2．N H2有两种同分异构体，是哪两种？为什么C2H2无同分异构体？ 2 3．因有机物分子中碳碳双键（）不能旋转而产生的同分异构体叫顺反异构体。某些顺反异构体在光的照射下可以相互转化，例如 顺式丁烯二酸反式丁烯二酸 人和高等动物眼睛里的光敏细胞中含有镶嵌在视蛋白中的单顺式视黄醛，在光的作用下可转化为全反式视黄醛： 单顺式视黄醛全反式视黄醛 由于全反式视黄醛分子的侧链是“直”的，导致其脱离视蛋白，并由此引起人和动物的视觉。 （1）视黄醛分子的顺反异构体共有 A 4种 B 8种 C 16种 D 32种 （2）1mol视黄醛分子与H2充分发生加成反应时要消耗mol H2。 （3）将视黄醛链端的－CHO还原为－CH2OH即得维生素A。以下关于维生素A的叙述中正确的是 A 人体缺乏维生素A时易患夜盲症 B 维生素A是易溶于水的醇 B 侧链上的碳原子都在同一平面上 D 所有碳原子都在同一平面上 B组 4．下列化合物中，有顺、反异构体的是 A C6H5CH＝CH2 B C6H5－NH－OH C C6H5CH＝N－OH D C6H5－NH－NH2 5．1，2，3，4，5，6－环己六醇的所有异构体（包括顺反、旋光）共有
A 7个 B 8个 C 9个 D 10个 6．下列化合物中哪一个，其偶极短显然不等于零。 A B C D E 7．分子式为C5H10的烃的同分异构体中，属于顺反异构的结构式是，具有对映异构的结构式是。 8．如果不考虑环形化合物，下列分子的构造异构体和几何异构体是多少？ （1）C3H5Cl，（2）C3H4Cl2，（3）C4H7Cl，（4）C5H10？ 9．写出C4H8的所有构造异构体和几何异构体？ 10．下面化学式分别能画出几种构造异构体：（1）C5H12，（2）C3H7Cl，（3）C3H6Cl2，（4）C4H8Cl2，（5）C5H ll Cl，（6）C6H14，（7）C7H16 11．用纽曼投影式面出乙烷的重叠式构象和交叉式构象，并回答下列问题： （1）乙烷的重叠式构象和交叉式构象是乙烷仅有的两种构象吗？ （2）室温下乙烷的优势构象是哪一种？为什么？ （3）温度升高时构象会发生什么变化？ 12．用纽曼投影式画出下列化合物的交叉式构象，并比较其稳定性： （1）CH3CH2－CH2CH3（2）(CH3)2CH－CH2CH3 13．将下列透视式改写成相应的纽曼投影式： 14．下列化合物是否有顺反异构体？若有，试写出它们的顺反异构体。 ①② ③④ 15．下列各对化合物中，哪一对互为异构体？ A 和 B 和 C 和
顺反构象异构体 A组 F2）分子中的四个原子都在一个平面上， i．二氟二氯（N 由于几何形状的不同，它有两种同分异构体，如右图所示。 这种原子排布次序相同，几何形状不同的异构体被称为几 何异构体，在下列化合物中存在着几何异构体的是 A CHCl＝CHCl B CH2＝CCl2 C CH2＝CHCH2CH3 D CH3C≡CH ii．N H2有两种同分异构体，是哪两种？为什么C2H2无同分异构体？ 2 iii．因有机物分子中碳碳双键（）不能旋转而产生的同分异构体叫顺反异构体。某些顺反异构体在光的照射下可以相互转化，例如 顺式丁烯二酸反式丁烯二酸 人和高等动物眼睛里的光敏细胞中含有镶嵌在视蛋白中的单顺式视黄醛，在光的作用下可转化为全反式视黄醛： 单顺式视黄醛全反式视黄醛 由于全反式视黄醛分子的侧链是“直”的，导致其脱离视蛋白，并由此引起人和动物的视觉。 （1）视黄醛分子的顺反异构体共有 A 4种 B 8种 C 16种 D 32种 （2）1mol视黄醛分子与H2充分发生加成反应时要消耗mol H2。 （3）将视黄醛链端的－CHO还原为－CH2OH即得维生素A。以下关于维生素A的叙述中正确的是 A 人体缺乏维生素A时易患夜盲症 B 维生素A是易溶于水的醇 B 侧链上的碳原子都在同一平面上
D 所有碳原子都在同一平面上 B组 iv．下列化合物中，有顺、反异构体的是 A C6H5CH＝CH2 B C6H5－NH－OH C C6H5CH＝N－OH D C6H5－NH－NH2 v．1，2，3，4，5，6－环己六醇的所有异构体（包括顺反、旋光）共有 A 7个 B 8个 C 9个 D 10个 vi．下列化合物中哪一个，其偶极短显然不等于零。 A B C D E vii．分子式为C H10的烃的同分异构体中，属于顺反异构的结构式是，具有对 5 映异构的结构式是。 viii．如果不考虑环形化合物，下列分子的构造异构体和几何异构体是多少？ （1）C3H5Cl，（2）C3H4Cl2，（3）C4H7Cl，（4）C5H10？ ix．写出C H8的所有构造异构体和几何异构体？ 4 x．下面化学式分别能画出几种构造异构体：（1）C H12，（2）C3H7Cl，（3）C3H6Cl2，（4） 5 C4H8Cl2，（5）C5H ll Cl，（6）C6H14，（7）C7H16 xi．用纽曼投影式面出乙烷的重叠式构象和交叉式构象，并回答下列问题： （1）乙烷的重叠式构象和交叉式构象是乙烷仅有的两种构象吗？ （2）室温下乙烷的优势构象是哪一种？为什么？ （3）温度升高时构象会发生什么变化？ xii．用纽曼投影式画出下列化合物的交叉式构象，并比较其稳定性： （1）CH3CH2－CH2CH3（2）(CH3)2CH－CH2CH3 xiii．将下列透视式改写成相应的纽曼投影式： xiv．下列化合物是否有顺反异构体？若有，试写出它们的顺反异构体。
对应异构:两种物质互为镜像，就跟人的左右手间的关系一样，外形相似但不能重合。 我们知道，生命是由碳元素组成的，碳原子在形成有机分子的时候，4个原子或基团可以 通过4根共价键形成三维的空间结构。由于相连的原子或基团不同，它会形成两种分子结构。这两种分子拥有完全一样的物理、化学性质。比如它们的沸点一样，溶解度和光谱也 一样。但是从分子的组成形状来看，它们依然是两种分子。这种情形像是镜子里和镜子外 的物体那样，看上去互为对应。由于是三维结构，它们不管怎样旋转都不会重合，就像我 们的左手和右手那样，所以又叫手性分子。 定义立体异构的一种，由于双键不能自由旋转引起的，一般指烯烃的双键，也有C=N 双键，N=N双键及环状等化合物的顺反异构。 顺式异构体：两个相同原子或基团在双键同一侧的为顺式异构体，也用 cis- 来表示。 反式异构体：两个相同原子或基团分别在双键两侧的为反式异构体，也用 trans- 来表示。 图中Pt（NH3)2Cl2应该没有顺反异构 2产生条件 ⑴分子不能自由旋转（否则将变成另外一种分子） ⑵双键上同一碳上不能有相同的基团；注：同分异构是分子式相同,结构式不同，顺 反异构是空间构象不同。但顺反异构属于同分异构。若双键上两个碳原子上连有四个 完全不同的原子或基团，按“顺序规则”分别比较每个碳原子上连接的两个原子或基团，若两个较优基团在π键平面同侧者为Z型异构体，在异侧者为E型异构体。 顺反异构体的性质 顺反异构体，原子或原子团的连接顺序以及双键的位置相同，只是空间排列方式不同。因此化学性质基本相同，但在生物体内的生物活性不同，物理性质有一定的差异：一般，反式有较高的熔点，较低的溶解度，且较为稳定。
习题 下列化合物有无顺反异构体若有，写出其构型式并命名。(P119) (1) 1,3-戊二烯 CH 2=CH CH=CHCH 3 解：有2个顺反异构体! C=C CH 3 H CH 2=CH H C=C H CH 3 CH 2=CH H (Z)- 1,3-戊二烯 (E)- 1,3-戊二烯 (2) 2,4,6-辛三烯 CH 3CH=CH CH=CH CH=CHCH 3 解：有6个顺反异构体! C=C C=C H C=C H H CH 3H H CH 3 H C=C C=C H C=C H CH 3H H H CH 3 H C=C C=C H C=C H CH 3H CH 3H H H (Z,Z,Z)- 2,4,6-辛三烯 (Z,Z,E)- 2,4,6-辛三烯 (E,Z,E)- 2,4,6-辛三烯 C=C C=C C=C H H H H CH 3 CH 3 H H C=C C=C C=C H H CH 3H H H H CH 3C=C C=C C=C H H CH 3H H CH 3 H H (E,E,E)- 2,4,6-辛三烯 (E,E,Z)- 2,4,6-辛三烯 (Z,E,Z)- 2,4,6- 辛三烯 习题 下列各组化合物或碳正离子或自由基哪个较稳定为什么(P126) (1) 3-甲基-2,5-庚二烯 和 5-甲基-2,4-庚二烯√ CH 3CH=CCH 2CH=CHCH 3 CH 3 CH 3CH=CHCH=CCH 2CH 3 CH 3 π-π共轭 无π-π共轭 有
(2) (CH 3)2C=CHCH 2CH 3CH=CHCH 2CH 2=CHCH 2、和 (CH 3)2C=CHCH 2CH 3CH=CHCH 2CH 2=CHCH 26个超共轭σ-H 3个超共轭 σ-H 0个超共轭σ-H 稳定性：＞＞ (3) (CH 3)2CHCHCH=CH 2(CH 3)2CCH 2CH=CH 2(CH 3)2CCH 2CH 3、和 (CH 3)2CHCHCH=CH 2(CH 3)2CCH 2CH=CH 2 (CH 3)2CCH 2CH 3稳定性：＞＞有p -π 共轭p -π共轭无p -π共轭无给电子性：CH 3CH=CH 2 ＞ (4) 、和CH 2CH=CHCH=CH 2CH 2CH=CHCH 2CH 3CH 3CHCH 2CH=CH 2 稳定性：＞＞有π-π共轭CH 2CH=CHCH=CH 2CH 2CH=CHCH 2CH 3CH 3CHCH 2CH=CH 2 p -π有共轭π-π无共轭 π-π无共轭p -π有共轭p -π共轭 无 (5) CH 3 , (CH 3)2CHCH 2 , CH 3CHCH 2CH 3 和 (CH 3)3C 甲基自由基 一级自由基 二级自由基 三级自由基 (6) (CH 2CH=CH)2CH ， CH 2=CHCH 2 和 CH 3CH=CH 5个sp 2杂化碳共轭 3个sp 2杂化碳共轭 成单电子不在p 轨道上， 不参与共轭 共轭程度更大共轭程度相对较小 习题 解释下列事实：(P126) (1) CH 3CH 2CH=CHCH 3 CH 3CH 2CH 2CHCH 3CH 3CH 2CHCH 2CH 3 HCl +(主) (次) 稳定性：＞CH 3CH 2CHCH 2CH 3CH 3CH 2CH 2CHCH 3
三、烯烃的同分异构现象 ( 一 ) 位置异构 烯烃由于存在双键使它的划构体数目比相应的烷烃多。如丁烷只有两种分异构体，而丁烯不仅有碳链异构 (I) 和 (II) ，还因为分子中双键位置的不同所引起的位置异构 (III) 。 (II) 和 (III) 即互为位置异构体。 ( 二 ) 顺反异构 由于 C C 不能自由旋转，致使与 C C 上碳原子直接相连的原子或基团在空间的相对位置就被固定下来。如 2- 丁烯就有下列两种异构体： 虽然顺反异构现象在烯烃中普遍存在，但并非所有具有 C C 的化合物都存在顺反异构现象。产生顺反异构现象的条件是： (1) 分子中存在着限制原子自由旋转的因素，如双键、脂环等结构。 (2) 在不能自由旋转的 C C 两端的碳原子上，必须各自连接两个不同的原子或基团。如： 顺反异构现象不仅存在于含的烯烃中，而且其它的双键化合物中也存在顺反异构现 象。例如，含有键的化合物也存在顺反异构。 ( 三 )Z 、 E 构型命名法 用顺式或反式来命名顺反异构体时，如果双键碳原子上连接的 4 个原子或基团都不相同，则命名就很困难。为了解决这个问题，国际系统命名法规定以符号 Z 和 E 为词头来表示顺反异构体的构型。Z “在一起”的意思； E 是“相反”的意思。确定异构体是 Z 构型或 E 构型，可根据顺序法则，优先基团在双键同侧的为 Z 构型，在双键异侧的为 E 构型。 顺序法则的主要内容是： (1) 由双键碳上直接相连的两个原子的原子序数的大小来决定，原子序数大者为优。若原子序数相同时，则比较相对原子质量数大小。 (2) 若与双键碳原子直接相连的第一个原子相同，要依次比较第二个甚至第三个原子，依此类推，直到比较出优先顺序为止。例如： (3) 当与双键碳原子连接的基团具有重键时，则其中双键或三键所连接的原子可视作是单键的重复，
顺反异构现象 分子的构造相同，由于原子或基团在空间排列方式不同产生的异构现象，称为构型异构现象。 分子的构造相同，原子或基团在π键平面或环状分子平面两边排列方式不同产生的异构现象，称为顺反异构现象。顺反异构是构型异构中的一种。 一、含双键化合物的顺反异构 形成双键>C=C< 、>C=N- 和-N=N-的原子都是SP2杂化，未杂化的P轨道形成π键，阻碍了形成双键的原子绕两原子轴线旋转，使两原子上连的不同原子或基团出现了不同空间排列，即出现了顺反异构。C原子上是两个原子或基团，而N上是一个原子或基团，另一个SP2轨道中是孤对电子，在顺序规则中视为原子序数为零的“假想原子”。 1．含>C=C< 键化合物的顺反异构 1）在双键两端各连有不同的两个原子或基团时，有两种排列方式；相同的原子或基团在π键的同侧为顺式异构体；相同的原子或基团在π键的两侧为反式异构体，命名时，在名称前标记“顺”或“反”。 2）当双键上连有四个不同原子或基团时，也有两种排列，出现两个异构体：
这时用“顺序规则”来区分a、b、d、e原子或基团。连在同一个碳上的两个基团相比较，如果两个碳连的“较优”基团在π键平面的同侧者称为Z-异构体，用Z表示（德文Zusammen 字首“同”的意思）；如果两个“较优”基团在π键的两侧者称为E-异构体，用E表示（德文Entgegen 字首，“相反”的意思）。命名时，Z、E放到括号中，放到名称前面。用“↑”表示顺序方向，箭头指向“较优”基团。 顺/反，Z/E是两种命名方法，后者包括前者，但顺式不完全是Z式，反式也不完全是E式 3）在分子中存在多于一个双键时，分别判断每个双键的Z、E-构型。命名时，低位号者写在前，高位号者写在后，中间用逗号隔开，放括号中，写在名称之前。 (2E,4Z)-3-甲基-2,4-己二烯酸(3Z,5E)-3-[(E)-1-氯-1-丙烯基]-3,5-庚二烯酸在含双键主链的编号遵守“双键的位次号尽可能小”的原则外，若有选择时，编号由Z 型双键开始（Z优于E）：
顺反异构（英文：Cis-trans isomerism），也称几何异构，[1]是存在于某些双键化合物和环状化合物中的一种立体异构现象。由于存在双键或环，这些分子的自由旋转受阻，产生两个互不相同的异构体，分别称为顺式（cis）和反式（trans）异构体。 顺反异构现象 教学重点：含有一个双键的开链、含有两个取代基的环状化合物的顺反异构体的标识 分子的构造相同，由于原子或基团在空间排列方式不同产生的异构现象，称为构型异构现 象。 分子的构造相同，原子或基团在π键平面或环状分子平面两边排列方式不同产生的异构现 象，称为顺反异构现象。顺反异构是构型异构中的一种。 一、含双键化合物的顺反异构 形成双键>C=C< 、>C=N- 和-N=N-的原子都是SP2杂化，未杂化的P轨道形成π键，阻碍了形成双键的原子绕两原子轴线旋转，使两原子上连的不同原子或基团出现了不同空间排列，即出现了顺反异构。C原子上是两个原子或基团，而N上是一个原子或基团，另一个SP2轨道中是孤对电子，在顺序规则中视为原子序数为零的“假想原子”。
1．含>C=C< 键化合物的顺反异构 1）在双键两端各连有不同的两个原子或基团时，有两种排列方式；相同的原子或基团在π键的同侧为顺式异构体；相同的原子或基团在π键的两侧为反式异构体，命名时，在名称前标记“顺”或“反”。 2）当双键上连有四个不同原子或基团时，也有两种排列，出现两个异构体： 这时用“顺序规则”来区分a、b、d、e原子或基团。连在同一个碳上的两个基团相比较，如果两个碳连的“较优”基团在π键平面的同侧者称为Z-异构体，用Z表示（德文Zusammen 字首“同”的意思）；如果两个“较优”基团在π键的两侧者称为E-异构体，用E表示（德文Entgegen 字首，“相反”的意思）。命名时，Z、E放到括号中，放到名称前面。用“↑”表示顺序方向，箭头指向“较优”基团。 顺/反，Z/E是两种命名方法，后者包括前者，但顺式不完全是Z式，反式也不完全是E式