1.有机化学-环烷烃-不同取代基二取代环己烷构象分析

取代环己烷的构象

C1-C2
H H 4
5
H
H2 2 H 4 C 3 H2 C 1 H 5C H2
H H
C4-C5 为全重叠式构象
H
C1-C2, C2-C3 为交叉式
4 1
CH3 H H3C
4
1
4
CH3
1
1, 4-cis 4-
a, ee能量相等
e, aa-
trans-1, 4-二甲基环己烷 H H H3C
4 1
CH3 H
1 4
CH3 H
4
H3C H H
1
CH3
CH3
1, 4-trans 4-
a, aa有1. 3-竖键作用 3-
e, ee优势构象
不同基团二取代环己烷
H
4
H H H H
C H
H H
3
H HH
5
H H
4
H H H H
5
H
6
H
H
H
H
优势构象室温：100％室温：100％
1. 3-竖键作用非常大 3-
2. 二取代环己烷的构象分析
cis-1, 2-二甲基环己烷 CH3
2 1
CH3
2
H CH3 H
1
CH3 CH3
12Leabharlann CH31, 2-cis 2-
e, aa-
C(CH3)3 2 1 H H CH3
大基团总是占据 e键
1, 2-cis 2-
1, 3-竖键作用较大竖键作用较大
C CH3 CH3
H3C H H
H H3C 1
H C(CH3)3 2
2 CH3 1
优势构象

案例3 二取代环己烷的构象分析

案例3 二取代环己烷的构象分析
燃烧热的测定发现，1,2-二甲基环己烷的反式异构体比顺式异构体稳定，而1,3-二甲基环己烷的顺式异构体比反式异构体稳定。

问题：
利用构象分析解释上述现象。

案例分析：
顺-1，2-二甲基环己烷：有ea和ae两个椅式构象，两者能量相等，在平衡体系中各占50%。

两个椅式的相互转变如下图所示：
反-1，2-二甲基环己烷：有ee和aa两个椅式构象，在平衡体系中ee构象占绝对优势。

两种椅式的相互转变和能量差别如下图所示：
对于1,2-二甲基环己烷，由于反式异构体ee 构象比顺式异构体构象势能更低，所以，反-1,2-二甲基环己烷比其顺式异构体稳定。

顺-1,3-二甲基环己烷的两个椅式构象中，ee 构象占绝对优势。

而反-1,3-二甲基环己烷的两个椅式构象能量相等，均为ae 型构象。

故顺-1,3-二甲基环己烷比其反式异构体稳定。

CH 3H 3C
CH 3
CH 3(ee)(aa)
顺-1-3- 二甲基环己烷
CH 3H 3C CH 3
CH 3
(ea)(ae)
反-1-3- 二甲基环己烷
类似地分析可知，反-1,4-二甲基环己烷比其顺式异构体稳定。

二取代环己烷和稠环烃的构象

CH3
a键(直立键)
小结：（1）环己烷多元取代物最稳定构象是e-取代基最多的构象。
（2）环上有不同取代基时，大取代基在e键的构象较稳定。
问题：画出下列各二元取代环己烷最稳定的构象：
（1）顺-1-氯-2-溴环己烷
（2）反-1-氯-4-碘环己烷
（3）顺-1，3-二羟基环己烷
（4）顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷
CH2
2
CH2
10 11
12
3
6
8
3
54
10 CH2 12
1
HC
9 CH2
13 CH2
4 CH2 5 CH2
6
H2C
HC 9
CH2 CH CH
CH2 CH CH2
8
7
6
CH2
4
CH2
CH2
5
H2C
CH
CH2
8
7
三环[3.2.1.02,4]辛烷
三环[5.4.0.02,9]十一烷
三环[5.5.1.0 3,11]十三烷
H
HH
H
H
H
H
H
环丁烷的构象
H
H
H
H
H
HH
H
H
H
H
H
HH
H
H
H H
H
H
H
H
H H
H
H H
H
信封式能垒 2.5KJ/mol 环戊烷构象
半椅式
第四节环己烷的构象
在环己烷分子中，C原子是SP3杂化。六个C不在同一平面，C-C键夹角保持109º28'，因此环很稳定。其有二种极限构象。

§3-2_构象异构现象解析

注意：
这里讨论是链烷烃的构象，在分析其他类化合物
构象时，在相邻碳原子上连有可形成氢键的基团
时，会改变构象。
例：CH2Cl—CH2OH的稳定构象是邻位交叉式。因为氢键的能量远大于稳定构象的能量。
二、环烷烃的构象
1.环丙烷的构象
环丙烷是三个碳原子的环，只能是平面构象，即它的构型。
尽管只有一种构象，但这个环极不稳定，主要因为： (1)所有C-H键都是重叠构象，扭转张力大。 (2)C原子是不等性杂化或弯曲键，有“角张力” 存在。
① 环己烷的六个碳原子构成两个平面； ②六个a、e键分别为三上三下；
③同一碳原子若a键在上，e键必然在下；
①直立键：每个碳上有一根与轴平行的 C—H 键，
称直立键，也称竖直键（a 键）。有三根向上，三
根向下。 ②平伏键：每个碳上有一根与平行平面成 19°角的C—H 键称平伏键，也称水平键（e 键）。有三根向上偏19°，三根向下偏 19°。 ③直立与平伏键转换：当从一种椅型构象翻转成另一种椅型构象时，平伏键转)
H
部分重叠式 ( 反错式 )
CH3 H H CH3 对位交叉式 ( 反叠式 ) H H H
H CH3 H H
CH3 CH3 H H ( 顺错式 ) H H
CH3
部分重叠式 ( 反错式 )
邻位交叉式
丁烷有四种极限构象，其热力学能及动态平衡中各异构体含量如下：
全重叠式部分交叉式部分重叠式对位交叉式热力学能
变成平伏键。
a → e e → a
a、e 键可以相互转化。
动画
(3) 扭船型和半椅型构象。 ①扭船型构象：将船型构象的碳扭转约30°，变成扭船型：
环己烷的扭船型构象

环烷烃(环丙烷环丁烷环戊烷环己烷)的构象

环烷烃的构象链状化合物的构象是由基团绕C—Cσ键旋转产生的；而环状化合物的构象至少涉及到两个C—Cσ键和其键角的转动和变化，有时还涉及到键长和键角的变化，比较复杂，常称环的翻转。

一、环丙烷的构象环丙烷是三个碳的环，只能是平面构象，即它的构型。

尽管只有一种构象，但这个环极不稳定，主要因为：１、所有C-H键都是重叠构象，扭转张力大。

２、C原子是不等性杂化或弯曲键，有“角张力”存在。

二、环丁烷的构象环丁烷有两种极限构象：动画演示：平面式构象：象环丙烷一样，不稳定，存在扭转张力和“角张力”。

蝶式构象：能缓解扭转张力和角张力，呈蝶式构象。

通过平面式构象，由一种蝶式翻转成为另一种蝶式构象，处于动态平衡。

蝶式是优势构象。

也有扭转能力和角张力存在。

三、环戊烷的构象环戊烷的构象主要是信封式和半椅式构象。

两者处于平衡。

因为平面构象能量较大，一般认为环戊烷采取这种构象可能性很少。

E相对=19kJ/mol 信封式半椅式四、环己烷的构象环己烷的构象经过近百年的努力才建立起来。

Baeyer 1885年提出张力学说，认为环状化合物是平面构型Sachse 1889年质疑张力学说只适合小环，提出环已烷有船式、椅式两种构象。

Hassel 1930年利用偶极矩测定法和电子衍射法研究环已烷构象，∠CCC=109.5°，气相、液相中环已烷几乎全是椅式构象。

Barton 1950年发展了构象理论，以甾族化合物为对象提出构象分析，把构象分析明确地引入有机化学中。

Hassel 和Barton获1969年Nobel化学奖１、椅式和船式构象环已烷保持碳原子的109．5°键角，提出了椅式和船式构象.1）椅式构象：C1、C2、C4、C5在一个平面上，C6和C3分别在平面的下面和平面的上面，很象椅脚和椅背，故称“椅式”。

2）船式构象：C1、C2、C4、C5在一个平面上，C3和C6在平面上面。

形状象只船，C3和C6相当船头和船尾，故称“船式”。

有机化学第三章环烷烃

※ 在不同的环烃中键角大于或小于 109o28’，而正常的 SP3 杂化轨道之间的夹角为 109°28′ 即 C － C 之间的电子云没有达到最大程度的重叠。
1 （109° 28′－60° ）＝ 24° 64′ 2 1 （109° 28′－90° ）＝ 9° 44′ 2 1 （109° 28′－108° ）＝ 0° 44′ 2 1 （109° 28′－120° ）＝ -5° 16′ 2
两个环共用两个或两个以上碳原子的化合物称桥环化合物。
3、环戊烷的结构
C：sp3杂化，轨道夹角109.5o，五边形内角为108o角张力： 109.5-108＝1.5o 可见，环戊烷分子中几乎没有什么角张力，故五元比较稳定，不易开环，环戊烷的性质与开链烷烃相似。
事实上，环戊烷分子中的五个碳原子亦不共平面，而主要是以“信封式”构象存在，使五元环的环张力可进一步得到缓解。
二、化学性质
结构分析：C-C, C-H σ键牢固，化性稳定，似烷烃；
但C3—C4环易破，环可以加成，似烯烃。
1、取代反应
+ Cl2 光照 + HCl Cl Cl + HCl
+ Cl2
加热 300oC
反应条件加强, 反应程度减弱。
2、加成反应
小环烷烃，特别是环丙烷，和一些试剂作用时易发生开环。 A: 加氢（随碳原子数增加，环的稳定性增加；加氢反应条件也愈苛刻）
7 6 5 4 3
9 1 2 8
10
1 2 5
7
6
5 4
3 2 1 CH3
7 CH3
6
4
3
8
9
螺[2, 4]庚烷
7-甲基螺[4, 5]癸烷
1－甲基螺［3，5］－5－壬烯

《取代环己烷的构象》课件

未来研究的方向和展望
深入研究取代基对环己烷构象的影响：未来研究可以进一步探讨不同取代基对环己烷构象的影响，以及取代基与环己烷构象之间的相互作用机制。
发展新的理论和方法：随着计算化学的不断发展，未来可以发展更精确的理论和方法来研究取代环己烷的构象，提高预测的准确性和可靠性。
探索取代环己烷在生物体内的构象变化：环己烷在生物体内可能存在构象变化，未来研究可以关注取代环己烷在生物体内的代谢过程和构象变化，为药物设计和生物活性分子的研究提供帮助。
核磁共振波谱法是通过分析原子核的磁性和化学环境来推断分子的构象。在取代环己烷中，可以通过分析氢核磁共振（1H NMR）和碳核磁共振（13C NMR）数据，确定取代基的取向和构象。
核磁共振波谱法具有较高的灵敏度和分辨率，可以提供较为准确的信息。但是，对于一些复杂的分子，可能需要结合其他谱学方法进行分析。
02
取代环己烷的构象类型
椅型构象
总结词
最常见的构象类型
详细描述
椅型构象是取代环己烷中最常见的构象类型，其中取代基在环平面的上方或下方，整个分子呈现出椅子的形状。
空间位阻
稳定性
在椅型构象中，取代基之间的空间位阻较小，有利于取代基之间的相互作用。
椅型构象相对稳定，因为其具有较低的能量状态。
船型构象
05
取代环己烷的构象在化学工业中的应用
作为溶剂和反应介质
取代环己烷的构象具有稳定的化学性质和良好的溶解性能，使其成为一种理想的溶剂和反应介质。在化学工业中，取代环己烷可以用于溶解和提取各种有机化合物，促进化学反应的进行。
VS
取代环己烷的构象具有较低的蒸气压和较高的沸点，使其在高温和低压力条件下仍能保持较高的溶解能力，有利于提高化学反应的效率和产率。

环烷烃(环丙烷、环丁烷、环戊烷、环己烷)的构象

环烷烃的构象链状化合物的构象是由基团绕C—Cσ键旋转产生的；而环状化合物的构象至少涉及到两个C—Cσ键和其键角的转动和变化，有时还涉及到键长和键角的变化，比较复杂，常称环的翻转。

一、环丙烷的构象环丙烷是三个碳的环，只能是平面构象，即它的构型。

尽管只有一种构象，但这个环极不稳定，主要因为：１、所有C-H键都是重叠构象，扭转张力大。

２、C原子是不等性杂化或弯曲键，有“角张力”存在。

二、环丁烷的构象环丁烷有两种极限构象：动画演示：平面式构象：象环丙烷一样，不稳定，存在扭转张力和“角张力”。

蝶式构象：能缓解扭转张力和角张力，呈蝶式构象。

通过平面式构象，由一种蝶式翻转成为另一种蝶式构象，处于动态平衡。

蝶式是优势构象。

也有扭转能力和角张力存在。

三、环戊烷的构象环戊烷的构象主要是信封式和半椅式构象。

两者处于平衡。

因为平面构象能量较大，一般认为环戊烷采取这种构象可能性很少。

E相对=19kJ/mol 信封式半椅式四、环己烷的构象环己烷的构象经过近百年的努力才建立起来。

Baeyer 1885年提出张力学说，认为环状化合物是平面构型Sachse 1889年质疑张力学说只适合小环，提出环已烷有船式、椅式两种构象。

Hassel 1930年利用偶极矩测定法和电子衍射法研究环已烷构象，∠CCC=109.5°，气相、液相中环已烷几乎全是椅式构象。

Barton 1950年发展了构象理论，以甾族化合物为对象提出构象分析，把构象分析明确地引入有机化学中。

Hassel 和Barton获1969年Nobel化学奖１、椅式和船式构象环已烷保持碳原子的109．5°键角，提出了椅式和船式构象.1）椅式构象：C1、C2、C4、C5在一个平面上，C6和C3分别在平面的下面和平面的上面，很象椅脚和椅背，故称“椅式”。

2）船式构象：C1、C2、C4、C5在一个平面上，C3和C6在平面上面。

形状象只船，C3和C6相当船头和船尾，故称“船式”。

第2章饱和烃：烷烃和环烷烃

第二章饱和烃：烷烃和环烷烃一、本章知识结构及知识要点本章知识结构：知识要点1、通式和构造异构（1）烃、烷烃和环烷烃：只含有碳和氢两种元素的有机化合物统称为烃；烃分子中碳原子以单键相连，碳骨架为开链结构称为烷烃；烃分子中碳原子以单键相连，碳骨架为环状结构称为环烷烃。

（2）通式：烷烃的通式为C n H 2n+2，环烷烃的通式为C n H 2n 。

（3）同系列和同系物：具有同一通式，组成上相差CH 2及其整倍数的一系列化合烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃的通式和构造异构烷烃和环烷烃的构造异构烷烃和环烷烃的命名烷基和环烷基烷烃和环烷烃的结构σ键的形成及其特征环烷烃的结构与环的稳定性乙烷的构象烷烃和环烷烃的主要来源和制法自由基取代反应氧化反应丁烷的构象烷烃和环烷烃的物理性质烷烃和环烷烃的化学性质烷烃的命名环烷烃的命名烷烃和环烷烃的构象环己烷的构象取代环己烷的构象异构化反应裂化反应小环环烷烃的加成反应烷烃和环烷烃的通式伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子物称为同系列。

同系列中的各化合物互为同系物。

（3）构造异构：分子中原子的连接顺序不同形成的异构体叫构造异构。

2、命名（1）烷烃的命名普通命名法：用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸十个字分别表示十个以下碳原子的数目，十个以上的碳原子用汉字数字（十一、十二、十三……）表示，用正、异、等前缀区别同分异构体。

系统命名法：（a）选主链：在分子中选择一条最长的碳链作主链，根据主链的碳原子数叫某烷，将主链以外的其他烷基看作是主链上的取代基。

烷基是由烷烃分子除去一个或几个氢原子剩下的部分，通常用R-表示。

（b）编号：从靠近取代基的一端开始编号，使取代基编号位次最小。

（c）取代基的排列次序：用阿拉伯数字表示取代基位置，用汉字（一、二、三……）表示相同取代基个数，写在取代基名称前面，若含有不同的取代基，则优先级别低的写在前面，优先级别高的写在后面。

（2）环烷烃的命名（a）单环环烷烃：在相应的烷烃名称之前加“环”字，称为“环某烷”。

有机化学-环烷烃

➢ 环外基团作为环上的取代基
1
1
2
2 3
➢ 取代基位置数字取最小
3 4
1, 3-二甲基环己烷
1, 3-dimethylcyclohexane
1-甲基-4-异丙基环己烷
4-isopropyl-1methylcyclohexane
CH3
CH3
H
H
H3C H
CH3 H
H3C
CH3
顺-1,3-二甲基环戊烷 (cis-1, 3-dimethylcyclopentane)
桥头碳原子
10 2
9
1
3
8
6
4
7
5
十氢萘
环的数目
桥头间的碳原子数
(用"."隔开)
二环[4. 4. 0]癸烷
bicyclo[4. 4. 0]decane
组成桥环的碳原子总数
✓桥头碳：几个环共用的碳原子， ✓环的数目：断裂二根C—C键可成链状烷烃为二环；断裂三根C—C
键可成链状烷烃为三环 ✓桥头间碳原子数：不包括桥头C，由多到少列出 ✓环的编号方法：从桥头开始，先长链后短链
椅式构象
H
H
3
H
H
2
1
H H4
56
H H
H
H
H
H
H H3
4
H H
H
5
1H
6
2H
H
C4-C3
C6-C1
交叉式
2.50nm
H
H
HH
H~H之间距离均大于
HH H
H H
H
2.49nm
H
H的Van der Waal’s半

环己烷的取代基朝内朝外和其a键、e键的关系

环己烷的取代基朝内朝外和其a键、e键的关系1. 环己烷的结构和特性环己烷是一种六元环脂环烷烃，由六个碳原子和十二个氢原子组成。

它是一种无色液体，在常温下具有特殊的结构和性质。

环己烷中的每一个碳原子都连接着两个氢原子，并且形成了一个稳定的六元环结构。

2. 取代基的朝内朝外规则在有机化学中，取代基的朝内朝外规则是描述取代基在环烷烃中的取向规律。

当环烷烃上有多个取代基时，它们会按照一定的规律朝内或朝外取向。

对于环己烷来说，朝内取向意味着取代基指向环内，而朝外取向则是指取代基指向环外。

3. 环己烷的a键和e键环己烷分子中的碳原子可以根据它们的位置分为两种不同的碳原子，即a键和e键。

a键是位于环的内部的碳原子，而e键是位于环的外部的碳原子。

取代基的朝内朝外规则和a键、e键的位置有着密切的关系。

4. 取代基朝内朝外规则和a键、e键的关系在环己烷分子中，取代基朝内或朝外取向与其相邻的a键和e键的位置密切相关。

当取代基朝内时，它更倾向于与e键相邻，而朝外时则更倾向于与a键相邻。

这种规律是由于环己烷分子结构的稳定性和立体位阻效应所决定的。

5. 个人观点和理解在有机化学中，理解取代基朝内朝外规则和a键、e键的关系对于理解环烷烃化合物的性质和反应机理至关重要。

通过深入研究这些规律，我们可以更好地预测分子的构象和化学行为，并且为有机合成和药物设计提供重要的指导。

总结环己烷的取代基朝内朝外和其a键、e键的关系是有机化学中的重要概念之一。

通过对这一规律的深入理解，我们可以更好地掌握环烷烃化合物的性质和行为，为化学领域的研究和发展提供重要的参考。

希望通过本文的介绍，你能对这一主题有更深入和全面的理解。

环己烷是一种重要的有机化合物，它的结构和性质对于有机化学研究和应用具有重要意义。

在环己烷分子中，有机化学家们发现了取代基朝内朝外规则和a键、e键的关系，这一规律对于理解环烷烃化合物的构象和化学行为至关重要。

在本文中，我们将进一步深入探讨环己烷的结构特性、取代基的朝内朝外规则以及a键、e键的关系，以期更好地理解这一有机化学领域的重要概念。

环己烷的构象

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。
一、环丙烷的结构与张力学说
1．环丙烷的结构理论上： 1° 饱和烃，C为sp3杂化,键角为109.5° 2° 三碳环，成环碳原子应共平面，内角为60° （两者自相矛盾）
2.环烯烃的命名
（1）称为环某烯。（2）以双键的位次和取代基的位置最小为原则。例如：
3.多环烃的命名
（1）桥环烃（二环、三环等）
分子中含有两个或多个碳环的多环化合物中，其中两个环共用两个或多个碳原子的化合物称为桥环化合物。编号原则：从桥的一端开始，沿最长桥编至桥的另一端，再沿次长桥至始桥头，最短的桥最后编号。命名：根据成环碳原子总数目称为环某烷，在环字后面的方括号中标出除桥头碳原子外的桥碳原子数（大的数目排前，小的排后），（如左图）。其它同环烷烃的命名。
当六个碳原子上连的都是氢时，两种构象是同一构象。连有不同基团时，则构象不同。
3.取代环己烷的构象
一、一元取代环己烷的构象
一元取代环己烷中，取代基可占据a键，也可占据e键，但据e键的构象更稳定。例如：
原因：a键取代基结构中的非键原子间斥力比e键取代基的大（因非键原子间的距离小于正常原子键的距离所致）。从下图中原子在空间的距离数据可清楚看出。取代基越大e键型构象为主的趋势越明显。
二、二元取代环己烷的构象
（1）1，2-二取代
（2）1，3-二取代
其他二元、三元等取代环己烷的稳定构象，可用上述同样方法得知。小结：1°环己烷有两种极限构象（椅式和船式），椅式为优势构象。 2°一元取代基主要以e键和环相连。 3°多元取代环己烷最稳定的构象是e键上取代基最多的构象。 4°环上有不同取代基时，大的取代基在e键上构象最稳定。

有机化学烷烃和环烷烃

2.2 烷烃和环烷烃的命名
练习: 1) 5-丙基-4-异丙基壬烷 4-isopropyl-5-propylnonane
8
6
4
9
7
5
2
3
1
CH3
2) CH3CH2CHCH2CHCH2CH3
CH3CHCH3
2,5-二甲基-3-乙基庚烷 3-Ethyl-2,5-dimethylheptane
思考：为什么不是3-甲基-5-异丙基庚烷？
再沿次长桥回到“桥头”碳，最短的桥最后编号。
9
8
4
5
H3C CH3
4 5
6 CH3
6
3
21
3
CH3 7 CH3
2
1
7
(稠环烷烃同二环命名)
1,7-二甲基二环 [3.2.2]壬烷
8, 8-二甲基二环[3.2.1]辛烷
6-甲基二环[3.2.0]庚烷
2.2 烷烃和环烷烃的命名
（B）螺环烷烃——两个环共用一个碳原子的多环烷烃.
2.2 烷烃和环烷烃的命名
(D)支链上有取代基，从和主链相连的碳原子开始将支链碳原子依次编号，并将取代基位号、名称连同支链名写在括号内。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
CH3CHCH2CH2CHCH2CH2CH2CH2CH3 CH3 CH3—C1—' C2'H2—C3'H3 CH3
2-甲基 -5-（1,1 – 二甲基丙基）癸烷或 2-甲基 -5-1’,1’ – 二甲基丙基癸烷
2.3 烷烃和环烷烃的结构
2.3.1 烷烃的结构 (1)甲烷结构
正四面体，所有C—H键长和 H-C-H键角均相等。
sp3杂化

3_环烷烃(2)

两种类型C 两种类型C−H键
a键 : 键竖键, 直键, 竖键直键直立键
H H H H H H H
H
H H H
H H H H
H H H H
H
e键 : 键横键, 平键, 横键平键平伏键
a键和键的相互转换键和e键的相互转换键和
H
3
翻转后,原来的键转变翻转后原来的a键转变原来的键转变为a键为e键,而e键转变为键键而键转变为
4、画出反-1,2-二氯环己烷的椅式构象，解释为什么两个氯必须都在画出反-1,2-二氯环己烷的椅式构象，
直立位或都在平伏位。直立位或都在平伏位。
【解答】解答】
H H H H H H H H H Cle Cle H 环翻转 H H H H H H Cla H Cla H H
课堂练习：课堂练习：
H
交叉式
C6-C1
2.50Å 2.50Å
H H H H H H H H H
H H
2.49Å 2.49Å
H
H~H之间距离均大之间距离均大之间距离均于H的Van der 的 Waal’s半径之和半径之和（2.40Å ）
2.49Å 2.49Å
环己烷的椅式构象
环己烷椅式构象的书法分3 环己烷椅式构象的书法分3步：
3 1
CH3
3
CH3 CH3 H
1
H3C
1
3
a, ee-
能量相等
e, aa-
CH3
1, 3-trans 3-
cis-1, 4-二甲基环己烷 CH3 H3C H3C H
4 1
CH3 H H3C
4
1
4
CH3

掌握环烷烃的构造异构和顺反异构及其命名方法;

掌握环烷烃的构造异构和顺反异构及其命名方法;第三章环烷烃教学目的与要求:1. 掌握环烷烃的构造异构和顺反异构及其命名方法;2. 了解环烷烃的物理性质，掌握环烷烃的化学性质;3. 理解环的张力;4. 掌握环己烷和取代环己烷的的构像;5. 了解多环烃命名方法。

教学重点、难点:环烷烃的化学性质;环己烷和取代环己烷的的构像。

环烷烃是指分子中碳原子以单键互相连接成闭合的碳环，剩余的价完全与氢原子相连。

将链烃变为环烃，要在分子中增加一个碳-碳单键，同时减少两个氢原子，因此，单环烷烃的通式为CH。

n2n ? 3.1环烷烃的异构和命名3.1.1 环烷烃的异构1. 构造异构:环烷烃由于环的大小，侧链的长短及位置的不同而产生构造异构体。

CH 无构造异构 36CH 48CH 5102. 顺反异构1，4-二甲基环己烷分子中，两个甲基可以在环平面的同侧，也可以在环平面的异侧，形成顺反异构:HCHHH3CHCH33CH3H顺反异构体由于环的存在，不能互变(断键)。

其物理性质有差异。

13.1.2 环烷烃的命名1.单环体系1)根据环中碳原子数目叫做环某烷。

2)有取代基时，编号应使取代基位次尽可能小。

3)有不同取代基时，编号从小基团开始。

CH3CHCH3CHCHCH2331-甲基-3-乙基环戊烷 1-甲基-4-异丙基环己烷 2. 顺反异构体命名时，取代基在环平面同侧称顺式(cis-)，异侧称反式(trans-)。

HCHHH3CHCH33CH3H顺-1.4-二甲基环己烷反-1.4-二甲基环己烷为书写方便，环烷烃常用键线式:戊烷 3-环己基己烷?3.2 环烷烃的物理性质和化学反应3.2.1 环烷烃的物理性质环烷烃的熔点、沸点和比重都较相应的开链烷烃高。

因环烷烃的环状结构，分子较有序，排列较紧密，分子间作用力较大。

而直链烷烃分子自由摇摆，有序度小，分子间作用力较弱，故熔点、沸点和比重较小。

3.2.2 环烷烃的反应环烷烃与直链烃结构相似，所表现出的化学性质也相似(常温下，不与强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂起反应，可以起燃烧、热解、卤代等反应)。

环烷烃的结构环戊烷的构象

Br
Br
CH3 CH3
CH3 C-CH-CH2 Br Br
CH2-CH2-CH2-CH2
Br
Br
溴褪色可用于鉴别环烷烃
Br2/CCl4
不起加成，而是取代反应
Ⅰ、脂环烃〉三、脂环烃的性质
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。
300℃ Br2
CH3
光
Cl2
Br HBr
CH3
Ⅰ、脂环烃〉一、环烷烃的结构
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。
Ⅰ、脂环烃〉一、环烷烃的结构正常键角= 109°28‘，键角与正常键角偏转程度 =(109°28＇－键角)／2
Cl
+ HCl
Br
+ HBr
Cl
+
Cl Cl
50%
Cl
+ 2HCl
45%
Ⅱ、芳香烃 > 一、单环芳香烃
（2）硝化反应
浓HNO3
浓H2SO4 55~60℃
NO2
H2O
硝基本（98%）
浅黄色液体，很毒，能与血液中的血红素作用。
浓H2SO4的作用——促使+NO2离子（硝基正离子）的生成。
HNO3
水中 H2SO4中
H
120°
H
0.1397nm
H
120°
0.1397nm
H
H
0.110nm H
正六边形结构所有的原子共平面 C-C 键长均为 0.1397nm C-H 键长均为 0.110nm 所有键角都为 120°

环烷烃的结构及环的稳定性

5.5.3 脂环烃的性质
环烷烃的沸点、熔点和相对密度都较含同
数碳原子的开链脂肪烃为高。
表5-2 一些环烷烃的物理常数
名称环丙烷
熔点/℃)
-32.9
0.720(-79℃)
环丁烷
-80
12
0.703(0℃)
环戊烷
-93
49.3
0.745
甲基环戊烷 -142.4
5
1
6
0.18nm
1
4
5
6
4
3
2
3
2
——环己烷及其衍生物的构象——
（3）直立键a、平伏键e与稳定构象
（A）何为a、e
键
ay
ea
a e
e
a
e a
a
e
e
a
a
a
e
e
a
a
e
e e
e
a
书写时右面三个e键向右
伸，左面三个e键向左伸。
——环己烷及其衍生物的构象——
H H
H H
H H
H H
H H H H
红色键为直立键(a键)，蓝色键为平伏键（e键）。
环己烷及其衍生物的构象从左图左面看时的构象环己烷及其衍生物的构象135三个a键上的氢之间无范德华张力侧视俯视环己烷及其衍生物的构象环己烷船式构象不稳定重叠构象有扭转张力环己烷及其衍生物的构象从左图左面看时的构象环己烷及其衍生物的构象两个旗杆氢之间有范德华张力侧视俯视环己烷及其衍生物的构象
5.5 脂环烃
有下降.
当环进一步增大时, 稳定性与环
己烷相似。如环二十二烷就是无张力环.
环二十二烷
——环烷烃的结构与稳定性——

第四课烷烃环烷烃的构象

60o
部分重叠式（反错式）较不稳定
邻位交叉式（顺错式）较稳定
CH3 CH3
60o
CH3 H H H CH3 H
……
H H H H 全重叠式（顺叠式）
甲基间距离最近（最不稳定）
邻位交叉式（顺错式）

丁烷构象转换与势能关系图
CH3 CH3 H CH3 H CH3 H H H H CH3
potential energy (KJ/mol)
H H
2.49Å
H
2.49Å
H~H之间距离均大于H的Van der Waal’s半径之和（2.40Å ）

船式构象
H 4 C3-C2 H
3
H
2 5
H 1 H
6
H H
H H
4 3 2
1 5
6
HH
H C5-C6
H H
H H
H H
H H
旗杆键
1.84Å
重叠式（有扭转张力）有几组H~H之间距离均小于H的Van der Waal’s半径之和（2.40Å ），有排斥力（非键张力）
甲烷
乙烷

烷烃的结构
1.09 Å 键(sp3-s)
H
109.5o
C H H H
H C H H
109.3o
H H
1.10 Å 键(sp3-s)
C H
1.54 Å 键(sp3-sp3)
C:
sp3
杂化，成键
Ball and Stick Model 球棒模型
Space Filling Model 比例模型
H H
……
potential energy (KJ/mol)

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