第五章环烷烃

第五章-脂环烃-答案第五章脂环烃⼀.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。

第五章脂环烃第一节脂环烃的分类第二节脂环烃的异构现象和命名一、脂环烃的异构现象分子中只有单键的脂环烃叫做环烷烃。

环烷烃一般指的是单环环烷烃，其通式为CnH2n。

环烷烃和烯烃的通式相同，碳原子数相同的环烷烃和烯烃互为官能团异构体。

环烷烃C5H10有以下五种构造异构体：二、单环脂环烃的命名1．环上连有简单的烷基以环为母体，根据成环碳原子数称为“环某烷（或烯等）”，环上的烷基作为取代基。

对于环烷烃，若分子中含有多个取代基时，则需将环上碳原子编号，即选择简单取代基作为第一位，编号顺序遵循“最低系列”原则。

对于环烯烃或其他不饱和脂环烃，编号优先考虑不饱和键，并使取代基的位次尽可能小。

例如：甲基环丙烷1-甲基-2-乙基环戊烷1，3-二甲基-1-乙基环己烷3-甲基环戊烯1，3-环戊二烯5-乙基-1，3-环己二烯2．环上连有复杂的烷基或不饱和烃基以环上的支链为母体，将环作为取代基，称为“环某基”，按支链烃的命名原则命名。

例如：2-甲基-4-环戊基戊烷2-环己基-3-己烯第三节环烷烃的结构与稳定性1．环丙烷的结构在环丙烷分子中，三个碳原子都是sp3杂化的。

相邻两个碳原子的两个sp3杂化轨道，在成键时，其对称轴不在同一条直线上，而是以弯曲方向重叠，形成的C—C 键是弯曲的，形似“香蕉”，称为“弯曲键”或“香蕉键”。

如图5-1所示。

图5-1 环丙烷分子中弯曲键的形成碳碳键便受到扭转而产生张力，这种张力叫做扭转张力。

角张力和扭转张力总称为环张力。

环张力越大，分子的内能就越高，稳定性越差。

环烷烃的环张力大小可以用燃烧热数值加以衡量。

2．稳定性为什么环的稳定性有如此差异呢？不同大小的环的稳定性列表分析如下：化合物结构环张力稳定性角张力扭转张力环丙烷平面型大(109.8°>60°)大很不稳定环丁烷折叠式较大(109.8°>90°)较小不稳定环戊烷信封式较小(109.8°≈108°)较小较稳定环己烷椅式无（正常σ键）无稳定在环烷烃中，除环丙烷的碳原子为平面结构外，其余的成环碳原子都不在同一平面上，这样可以很好的克服环的扭转张力，从而形成稳定的结构。