第5章 脂环烃

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)THF3382%Br2BrBrO H2O/ZnCHOOBrHBrBr2Br Br2BrCH3CH2CH3型。

C C
109.5 。 105.5
C
。
C C
丙 烷 环丙烷
C
因键角偏 离正常键 角而引起 的张力叫 角张力
交盖较好
交盖较差 键轨道的交盖
。 109.5 。 60 。 24 44'
随着环的扩大，张力
90°
108°
环丁烷
环戊烷
基本上无张力
环的扭转张力
•构象是重叠式而引起的张力叫扭转张力.
环碳原子在同一个平面 扭转张力大
(卤代反应、加成反应(H2、HX)、氧化反应、环烯和环二烯反应)
5.3 环烷烃的环张力和稳定性
(非键作用、键长变化、角张力、扭转张力)
5.4 环烷烃的结构
(甲基化反应；制取多一个碳的羧酸；加成反应)
5.5 萜类和甾族化合物
三元环：平面结构 四元环：折叠式结构 五元环：信封式结构 六元还：椅式构象和船式构象
(一) 脂环烃的定义和分类
定义:在结构上具有环状碳骨架， 而性质上和脂肪烃相似的烃类。 分类:
饱和脂环烃 脂环烃 不饱和脂环烃 环烷烃 如
... ... ... ...
如
环烯烃 如 环二烯烃 环炔烃 如
... ... ... ...
也可根据脂环烃分子中所含的碳环数目不同，分为单环、 二环和多环脂环烃。
3，4-=甲基 环己烯 1，3-环戊烯 2-甲基-1，3环己二烯
（3） 多环化合物的命名
联二环己烷 (联环烃)
螺[4,4]壬烷 (螺环烃)
二环[4,4,0]癸烷 (稠环烃)
二环[2,2,1]庚烷 (桥环烃)
• 两环共用一个碳原子双环化合物的叫做螺环化合物； 两环共用两个或更多个碳原子的叫做桥环化合物。

一、脂环烃的定义和分类定义:具有环状碳骨架，而性质上和脂肪烃相似的烃类。

分类:... ...饱和脂环烃环烷烃如脂环烃环烯烃如... ...... ...不饱和脂环烃环二烯烃如也可根据脂环烃分子中所含的碳环数目不同，分为单环、二环和多环脂环烃。

4二、脂环烃的命名１环烷烃的命名（1）环烷烃，也就是饱和碳环。

其通式与烯烃相同（C n H2n），比烷烃少2个H。

用一个“环xx烷即可，把环上的碳数表示出来如环丁烷、环戊烷、环二十烷等。

只有一个取代基的环烷烃编号可以省略，如甲基环丁烷、溴带环戊烷等等。

如果有两个取代基，就需要编号，依然是最小原则，选取一个为1，旋转方向是另一个取代基号码为小，如果都是烷基，给小的烷基优先编号。

2 112534 3 Br环戊烷环丁烷甲基环己烷1-甲基-3-溴环己烷1-甲基-5-溴环己烷not Cl1-氯-2-溴环戊烷邻氯溴环戊烷BrCH3即H CH3即H CH3H3C CHCH3CH3 H CH3 H1-甲基-4-异丙基环己烷反-1,4-二甲基环己烷烷基多时，优先碳数少的烷基编号。

由于环上的碳环不能自由旋转，所以就有顺反式结构，如果给出立体结构，就要标明立体构型。

英文的给编号稍于中文不同，当都是烷基时。

把小号给第一个字母靠前的的取代基！1 Br２ 环烯烃的命名环烯烃的命名类似于烯烃，双键是官能团，所以，双键的两 个碳原子必须是1，2号。

旋转方向依据其他取代基。

若是双 烯烃，则要考虑使两个双键的编号都要较小。

环单烯烃的通式 与炔烃相同（C n H 2n-2 ）。

5 Me 154 3 Me3243262451环戊烯Cl 2 11-甲基环戊烯 not 2-甲基环戊烯3441 Et 3-甲基-1-乙基环己烯Me23Et 5-乙基环戊二烯52-氯环戊二烯56 3-甲基-1-溴-1，4-环己二烯3 多环化合物的命名环类化合物种类非常多，我们主要讲授双环化合物。

双环分为三类：联环、螺环和桥环。

CH2CH3
CH3 CH2CH3

乙基环己烷
H3C
1,4-二甲基-2-乙基环己烷
2.单环烯烃的命名

单环烯烃的命名是根据组成环的碳原子数目称为环某烯。编号时，
把1、2号位次留给双键的碳原子。若有取代基时，取代基的位置数则
以双键为准依次排列。
CH3
3-甲基-1-环己烯
CH3
5-甲 基 -1,3-环 戊 二 烯5—甲基—3—异丙基环己烯
1-溴-5-甲基螺[3,4]辛烷 三环[3,3,1,13,7]癸烷（金刚烷）
第二节 环烷烃的性质
一、环烷烃的物理性质 1.物态 温常压下，环丙烷、环丁烷为气体，环戊烷
至环十一烷是液体，其它高级环烷烃为固体。 2.熔点、沸点 环烷烃的熔点、沸点比相应的烷烃高一些。 3.相对密 相对密度仍小于1。 4.溶解性 常不溶于水，易溶于有机溶剂。
0.745 0.779 0.779 0.769 0.810 0.836
二、环烷烃的化学性质
从化学键的角度来分析，环烷烃与烷烃相似; 但是，由于脂环烃具有环状构造，小环烃会出现 一些特殊的化学性质，主要表现在环的稳定性上， 小环较不稳定，大环则较稳定。
1.取代反应
环戊烷、环己烷和氯气在光照下反应，生 成一氯环烷烃。
与环丙烷相似，环丁烷分子中存在着张力，但比环丙烷的小， 因在环丁烷分子中四个碳原子不在同一平面上，见下图：
环丁烷
环戊烷
环丁烷比环丙烷要稳定些。环戊烷分子（见上图）中， C-C-C夹角为108°，接近sp3杂化轨道间夹角109.5°，环张 力甚微，是比较稳定的环。环戊烷分子中几乎没有什么角张 力，故五元环比较稳定，不易开环，环戊烷的性质与开链烷 烃相似。 在环己烷分子中，六个碳原子不在同一平面内，碳 碳键之间的夹角可以保持109.5°，因此环很稳定。