环烷烃的结构异构和命名
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第四章环烃1(脂环烃)
H3C H3C
COOH + O C
CH3
可用于区别
CH3
环烷烃和烯烃
加热时用强氧化剂， 加热时用强氧化剂，或在催化剂作用下用空 气直接氧化， 气直接氧化，环烷烃可被氧化成不同的产物
O2，钴催化剂 钴催化剂
140~180℃，1~2.5MPa ℃
OH
O
+
CH2 CH2 COOH CH2 CH2 COOH
CH CH3 + HBr CH2
CH3 C Br
CH CH3
I CH3 + H I CH3CHCH2CH3
3. 氧化反应（小环对氧化剂相当稳定） 氧化反应（小环对氧化剂相当稳定）
O
O2
O +
O
H3C H3C
CH C
CH3 CH3
KMnO4 常温下， 常温下，饱和的环 对氧化剂稳定 H2O
双键对 氧化剂 不稳定
1,7,7-三甲基二环[2.2.1]庚 烷
三环[ 2.2.1.02,6 ]庚烷
环丙烷的结构
环的结构及其稳定性
环丙烷的结构： 环丙烷的结构：
碳原子为 sp3杂化 为缓解角张力 形成弯曲键
Ｃ
105°
Ｃ
Ｃ
具有重叠构象， 氢原子排斥产生 “重叠张力”
Ｃ-Ｃ-Ｃ键角 偏离正常键 角产生角张 力 环丙烷分子具 有较高的内能， 有较高的内能， 不稳定
C2H5
CH3
十氢萘的构象
1. 名称
8 7 6 5 4 1 2 3
7 6 5 8 9 1 2 3 10 4
10 1 9 8 7 6
2 3 4 5
萘 naphthalene
十氢合萘（暜通名） 十氢合萘（暜通名） Decahydronaphthalene
02-环烷烃的命名课件
例3:
5-甲基螺[2.4]庚烷
(B) 双桥环化合物的命名
(a) 都有两个“桥头”碳原子(即两个环共用的碳
原子)和三条连在两个“桥头”上的“桥”.
(b) 组成环的碳原子总数命名为某烷,加词头双环.
(c) 各“桥”所含碳原子数目,按由大到小的次序
写在“双环”和“某烷”之间的方括号里.
例1:
桥头碳
双环[2.2.1]庚烷
环戊烯
环辛炔
A) 若只有一个不饱和碳上有侧链,该不饱和碳编号为1;
(B) 若两个不饱和碳都有侧链或都没有侧链,则碳原子编 号顺序除双键所在位置号码最小外,还要同时以侧链位 置号码的加和数为最小.
CH3
1
6
2
H3C 3 2 1
5
3
4
4
6
5
1-甲基-1-环己烯
3-甲基-1-环己烯
带有侧链的环烯烃命名:
CH3
6 CH3
5
1
4
2
3
1,6-二甲基-1-环己烯
CH3
5
4
1
3
2
5-甲基-1,3-环戊二烯
(3) 双环化合物--分子中含有两个碳环.
• 其中两个碳环共用一个碳原子的叫螺化合物. • 共用两个或以上碳原子的叫桥环化合物.
螺原子
螺[2.4]庚烷
桥桥头头碳碳
双环[2.2.1]庚烷
螺原子桥头碳桥头碳再把连接于螺原子的两个环的碳原子数不含螺原子按由小到大的次序写在螺和某烷之间的方括号里数字用圆点分开
第四章 脂环烃
脂环烃的定义和命名
脂环烃-结构上具有环状碳骨架,而性质上与脂肪烃相 似的烃类,总称脂环烃.
(1) 环烷烃--饱和的脂环烃叫环烷烃.通式CnH2n.
5-甲基螺[2.4]庚烷
(B) 双桥环化合物的命名
(a) 都有两个“桥头”碳原子(即两个环共用的碳
原子)和三条连在两个“桥头”上的“桥”.
(b) 组成环的碳原子总数命名为某烷,加词头双环.
(c) 各“桥”所含碳原子数目,按由大到小的次序
写在“双环”和“某烷”之间的方括号里.
例1:
桥头碳
双环[2.2.1]庚烷
环戊烯
环辛炔
A) 若只有一个不饱和碳上有侧链,该不饱和碳编号为1;
(B) 若两个不饱和碳都有侧链或都没有侧链,则碳原子编 号顺序除双键所在位置号码最小外,还要同时以侧链位 置号码的加和数为最小.
CH3
1
6
2
H3C 3 2 1
5
3
4
4
6
5
1-甲基-1-环己烯
3-甲基-1-环己烯
带有侧链的环烯烃命名:
CH3
6 CH3
5
1
4
2
3
1,6-二甲基-1-环己烯
CH3
5
4
1
3
2
5-甲基-1,3-环戊二烯
(3) 双环化合物--分子中含有两个碳环.
• 其中两个碳环共用一个碳原子的叫螺化合物. • 共用两个或以上碳原子的叫桥环化合物.
螺原子
螺[2.4]庚烷
桥桥头头碳碳
双环[2.2.1]庚烷
螺原子桥头碳桥头碳再把连接于螺原子的两个环的碳原子数不含螺原子按由小到大的次序写在螺和某烷之间的方括号里数字用圆点分开
第四章 脂环烃
脂环烃的定义和命名
脂环烃-结构上具有环状碳骨架,而性质上与脂肪烃相 似的烃类,总称脂环烃.
(1) 环烷烃--饱和的脂环烃叫环烷烃.通式CnH2n.
环烷烃
• 12
• 环烷烃的化学性质
加氢
与卤素反应
+ Cl2
hv
+ Br2 300 ℃
Cl + HCl
Br + HBr
与氢卤酸反应
+HI +HI CH3 +HI
CH3CH2CH2I
CH3CH2CH2CH2I I
CH3CHCH2CH3
反应活性次序 ：
• 第三章习题 • 1-1，2，4，5，6 • 3-1，2，5 •5 • 6-1，2，4，5 • 10-1
CH3 CH3
CH3 CH3
优势构象
多取代环己烷有不同取代基时，体积较大 的取代基在e键为优势构象
CH3
CH3
(CH3)2CH
CH(CH3)2
(CH3)2CH
CH3
优势构象
(CH3)2CH
CH3
CH3
(CH3)2CH
优势构象
(CH3)2CH CH3
• 思考题： 写出反-1-甲基-3-叔丁基环己烷的优势构象。
4
315
2
6
a键和e键：
6个a键
6个e键
• a键和e键的转换
H 5H 4H 3
H
H6 1 H2
4 5
3
6
2 1
• 取代环己烷的稳定构象
单取代环己烷一般以取代基在e键的 构象为优势构象
H
5H
4
3
HH
C
H
61
室温
2
4
3
5
2
6
CH3
1
CH3
H
多取代环己烷一般以取代基在e键较多者为 优势构象
CH3 CH3
• 环烷烃的化学性质
加氢
与卤素反应
+ Cl2
hv
+ Br2 300 ℃
Cl + HCl
Br + HBr
与氢卤酸反应
+HI +HI CH3 +HI
CH3CH2CH2I
CH3CH2CH2CH2I I
CH3CHCH2CH3
反应活性次序 ：
• 第三章习题 • 1-1，2，4，5，6 • 3-1，2，5 •5 • 6-1，2，4，5 • 10-1
CH3 CH3
CH3 CH3
优势构象
多取代环己烷有不同取代基时，体积较大 的取代基在e键为优势构象
CH3
CH3
(CH3)2CH
CH(CH3)2
(CH3)2CH
CH3
优势构象
(CH3)2CH
CH3
CH3
(CH3)2CH
优势构象
(CH3)2CH CH3
• 思考题： 写出反-1-甲基-3-叔丁基环己烷的优势构象。
4
315
2
6
a键和e键：
6个a键
6个e键
• a键和e键的转换
H 5H 4H 3
H
H6 1 H2
4 5
3
6
2 1
• 取代环己烷的稳定构象
单取代环己烷一般以取代基在e键的 构象为优势构象
H
5H
4
3
HH
C
H
61
室温
2
4
3
5
2
6
CH3
1
CH3
H
多取代环己烷一般以取代基在e键较多者为 优势构象
CH3 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
a键(axial bonds):与对称轴平行的键 e键(equatorial bonds )：与对称轴成109.5度的键
a键
e键
(3) 相邻两组a键伸展方向相反，一个向上，一个向下，e 键也如此。
a a
e e
e a
a e
e e a a
1
2
3
4
a
e
a 和e键的关系不清晰
5 a 和e 键的关系清晰
3.构象翻转：
Year 1883
Name of scientist Baeyer
1890 H.Sachse 1915-1918 W.M.Mohr
1920
1943 O.Hassel
1950 D.Barton
Point of view
Assumes that six carbon atoms are on the same plane
当环己烷由一种椅式构象翻转为另一种椅式构象时，原
来的a键变成e键，原来的e键变成a键。由于六个碳上连接的 都是氢原子，所以两种椅式构象完全等同。
5
61
43
2
456 3 21
O
O
O
O O O
4O
O1 O
O O
4O O
O O
O
O
O
环上原子或基团的空间关系保持。
O
O O O
O1 O
二. 取代环己烷的构象
3.3 环的张力
一、Bayer’s张力学说
Assumption: 1 成环的碳原子均在同一同面上，且呈正多边形 2 碳原子采取sp3杂化形式，正常键角应为约109.5度 3 为了满足平面正多边形的内角要求，成环的键必须向内或向
a键
e键
(3) 相邻两组a键伸展方向相反，一个向上，一个向下，e 键也如此。
a a
e e
e a
a e
e e a a
1
2
3
4
a
e
a 和e键的关系不清晰
5 a 和e 键的关系清晰
3.构象翻转：
Year 1883
Name of scientist Baeyer
1890 H.Sachse 1915-1918 W.M.Mohr
1920
1943 O.Hassel
1950 D.Barton
Point of view
Assumes that six carbon atoms are on the same plane
当环己烷由一种椅式构象翻转为另一种椅式构象时，原
来的a键变成e键，原来的e键变成a键。由于六个碳上连接的 都是氢原子，所以两种椅式构象完全等同。
5
61
43
2
456 3 21
O
O
O
O O O
4O
O1 O
O O
4O O
O O
O
O
O
环上原子或基团的空间关系保持。
O
O O O
O1 O
二. 取代环己烷的构象
3.3 环的张力
一、Bayer’s张力学说
Assumption: 1 成环的碳原子均在同一同面上，且呈正多边形 2 碳原子采取sp3杂化形式，正常键角应为约109.5度 3 为了满足平面正多边形的内角要求，成环的键必须向内或向
环烷烃的异构
2、加溴
+ Br2 hv
+ Br2
+ Br2
BrCH2CH2CH2; HBr
+ HBr
H3C
CH3CH2CH2Br
CH3CH2CHCH3
Br
4、氧化
三元环对氧化剂相对稳定，例如，环丙烷不能使高锰 酸钾溶液退色。含三元环的多环化合物氧化时，三元环可 以保持不变。
O
O
O2 +
O
例题：某烃A，分子式为C5H10，不能使Br2-CCl4溶液 褪色，在光照下与Br2 作用，只得到一种产物B，分子式 为C5H9Br，此化合物与KOH-EtOH溶液加热回流得化合物 C（C5H8）。请推测A，B，C的结构式。
(A)
(B)
Br
(C)
第三节 环烷烃的来源和用途（自学）
补充环烷烃的实验室合成：
CH3
CH3
顺 -1,4-二 甲 基 环 己 烷
CH3
CH3
反 -1,4-二 甲 基 环 己 烷
例题：用CCS命名法命名下列化合物：
(A)
CH3
CH3
C(CH3)3 (B)
解 ：(A) 1,1- 二甲基环丙烷 (B) 叔丁基环癸烷
碳环可以简写成相同大小的正多变型，每一个定点 表示一个亚甲基。还上有取代基式，在相应的位置上写 出取代基的编号。
第一节 环烷烃的异构和命名
一、环烷烃的异构
1、构造异构 环烷烃由于环的大小及侧链的长短和位置不同而产生构造
异构体。 最简单的环烷烃含有三个碳原子，它没有异构体；含有四
个碳原子的环烷烃有两个异构体；含五个碳原子的环烷烃有五 个构造异构体。
2、立体异构
构造相同，分子中原子在空间的排列方式不同的化合物互 称为立体异构体。
环烷烃的构造异构和命名.ppt
沸点/℃ -32.9 12 49.3 72 80.8 100.8 118 148
相对密度(d420) 0.720(-79℃) 0.703(0℃)
0.745 0.779 0.779 0.769 0.810 0.836
2.12 环烷烃的化学性质
2.12.1 取代反应
。 + Br2 300 C
+ Cl2 紫外光
6636
664
环己烷 6
3951
659
环十五烷 15
9885
660
环庚烷 7
4637
662
开链烷烃
659
由环丙烷到环戊烷，随环增大，每个亚甲基单元
的燃烧热依次降低；由环己烷开始，亚甲基单元的
燃烧热趋于恒定。
2.9.2 环丙烷的结构
由于角张力作用，使得环丙烷和环丁烷分 子稳定性下降，容易发生加成反应使环打开
第2节 环烷烃
•2.8 环烷烃的构造异构和命名 •2.8.1 环烷烃的构造异构 •2.8.2 环烷烃的的命名 •2.9 环烷烃的结构 •2.9.1 环的大小与环的稳定性 •2.9.2 环丙烷的结构 •2.10 环己烷和一取代环己烷的构象 •2.10.1 环己烷的构象 •2.10.2 一取代环己烷的构象 •2.11 环烷烃的物理性质 •2.12 环烷烃的化学性质
CH3 CH2 CH2 CH3
+ H2 3N00i。C CH3 CH2 CH2 CH2 CH3
2）加卤素
+ Br2 CCl4
CH2 CH2 CH2
Br
Br
不能用溴褪 色的方法来
+ Br2 heat
1,3-二溴丙烷
CH2 CH2 CH2 CH2
环烷烃
120 o
H H H H H H H H H H H H
偏离109.5o
C-H 重叠
环己烷碳架是折叠的
H H
3
H
2
H
1
H H
H H
3
4 2
H H
1
H H
6
H H
4
5 H
6
H H
5
H
H H
H
C2, C3, C5, C6 共平面
H
H
椅式构象 (chair form)
船式构象 (boat form)
（打开一根 C-C 键）
H 2 / Pt, 50 o C
3 1
CH 3
3
CH 2 CH 3
or N i, 80 o C
C H 3 C HC H 2 C H 3
1
支链多 较稳定
主要产物
H 2 / Pt, 120 o C or N i, 200 C
o
CH 3 CH 2 CH 2 C H 3
小环化合物与卤素的反应
3-甲基-4-环丁基庚烷 4-cyclobutyl-3-methylheptane
2 1 1'
2'
环可作为取代基
3'
（称环基） 相同环连结时，可
3
联环丙烷 bicyclopropane
用词头“联”开头。
桥环烃（Bridged hydrocarbon）的命名
桥头间的碳原子数
2 1 3 4 5
小 环
C3 C4 C5 C7
环丙烷 环丁烷
697.1 686.1
中 环 大 环
C8 C11 C12
H H H H H H H H H H H H
偏离109.5o
C-H 重叠
环己烷碳架是折叠的
H H
3
H
2
H
1
H H
H H
3
4 2
H H
1
H H
6
H H
4
5 H
6
H H
5
H
H H
H
C2, C3, C5, C6 共平面
H
H
椅式构象 (chair form)
船式构象 (boat form)
（打开一根 C-C 键）
H 2 / Pt, 50 o C
3 1
CH 3
3
CH 2 CH 3
or N i, 80 o C
C H 3 C HC H 2 C H 3
1
支链多 较稳定
主要产物
H 2 / Pt, 120 o C or N i, 200 C
o
CH 3 CH 2 CH 2 C H 3
小环化合物与卤素的反应
3-甲基-4-环丁基庚烷 4-cyclobutyl-3-methylheptane
2 1 1'
2'
环可作为取代基
3'
（称环基） 相同环连结时，可
3
联环丙烷 bicyclopropane
用词头“联”开头。
桥环烃（Bridged hydrocarbon）的命名
桥头间的碳原子数
2 1 3 4 5
小 环
C3 C4 C5 C7
环丙烷 环丁烷
697.1 686.1
中 环 大 环
C8 C11 C12
有机化学环烷烃
总 张力能
n(Hc/n-659) 114 108 25 0 21 40 54 50 44 12 13 0 15 16
24
从上表数据可以看出: C3～C4 员 环：不稳定 C5、C7～C11员环：较稳定（稳定性相近） ≥C12 员 环：很稳定 C6 员 环：最稳定
拜耳的张力学说对六员以上的环失 去了预见性,原因是它的基本假定:成环 碳原子都在同一个平面上(除三员环外) 是错误的。
椅型
船型
31
环己烷椅型构象
环己烷船型构象
32
所有的键处于交叉式 椅式构象稳定的原因：
H H H H
5
H H
3
6
H
2
H
1
H H
H
4
H
H H
H
6 5
H
CH2 CH2
4
1
H
2 3
H
H H
在船式构象中，所有的C－H键处于重叠式。
H HH
4 5 6
H H H
1
H H
6 5
CH2 CH2
4
1
2 3
H H
H H 3 H
1
环 烷 烃
第一节：环烷烃的分类、命名及同分异构 第二节：环烷烃的化学性质 第三节：环烷烃的结构 第四节：环己烷的构象 第五节：取代环己烷的构象 第六节：十氢化萘的构象
2
第一节 分类、命名与同分异构
一、分类：
单环烃
3-4 员 5-7 员 8-11员 小环 普通环 中环 大环
饱和脂环烃
12 员
多环烃
(1).单螺环的命名
1、靠近螺C开始编号（不含螺C）， 2、先小环后大环，方括号内先小后大 3、 环除螺原子外的环碳原子个数，数字间用
有机化学 第3环烷烃
第二节 环烷烃
环烷烃
• 环烷烃是环状的烷烃。环烷烃分子中碳原子相互以单键联结成闭合碳 环，其余的价全部与氢原子连接。 • 要将链状烷烃变为环状，需将链端两个碳原子上的氢原子去掉，因此 单环烷烃的通式为CnH2n。 • 多环烷烃中每成一个环，氢原子将减少两个，所以双环烷烃的通式为 CnH2n-2。 • 可想而知，环烷烃和烷烃的大多数性质相似。 • 许多有机化合物具有环状结构。
桥环化合物编号时，从一个桥头开始，循最长的桥编到另一个桥头， 然后再循次长桥编回起始桥头，最后从紧挨着起始桥头的碳原子循最 短桥完成全部编号（桥头原子不重复编号）。 两个桥头原子中的任意一个都可以作为编号起点。如果一个桥头有 取代基时，有取代基的编“1”号。两个桥头都有取代基时，取代基小 的编“1”号。 桥链上同时有不饱和键和取代基时，先按最长、次长、最短桥顺序 考虑，再考虑使不饱和键给予最小编号，最后考虑将取代基尽可能给 予最小编号。 4 CH CH
五、环烷烃的结构与稳定性
环的稳定性 与环的大小 有关
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
环稳 定性
环大小
（Aldolf von Baeyer）
1885年拜尔
张力 学说
张力学说假定成环碳原子处于同一平面，并形成等边多 边形:
109.5° 49.5° 60° 109.5° 19.5° 90° 108° 1.5° 109.5°
CH3
2 3 4 1 5 6
7
CH3
6 4 8 1 5 3 2
CH3
Br
5-甲基-1-溴螺[3, 4]辛烷2,6-二甲基螺[4.5]癸烷
我们将桥环和螺环双环烷烃的名称写成公式：
l
m
环烷烃
• 环烷烃是环状的烷烃。环烷烃分子中碳原子相互以单键联结成闭合碳 环，其余的价全部与氢原子连接。 • 要将链状烷烃变为环状，需将链端两个碳原子上的氢原子去掉，因此 单环烷烃的通式为CnH2n。 • 多环烷烃中每成一个环，氢原子将减少两个，所以双环烷烃的通式为 CnH2n-2。 • 可想而知，环烷烃和烷烃的大多数性质相似。 • 许多有机化合物具有环状结构。
桥环化合物编号时，从一个桥头开始，循最长的桥编到另一个桥头， 然后再循次长桥编回起始桥头，最后从紧挨着起始桥头的碳原子循最 短桥完成全部编号（桥头原子不重复编号）。 两个桥头原子中的任意一个都可以作为编号起点。如果一个桥头有 取代基时，有取代基的编“1”号。两个桥头都有取代基时，取代基小 的编“1”号。 桥链上同时有不饱和键和取代基时，先按最长、次长、最短桥顺序 考虑，再考虑使不饱和键给予最小编号，最后考虑将取代基尽可能给 予最小编号。 4 CH CH
五、环烷烃的结构与稳定性
环的稳定性 与环的大小 有关
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
环稳 定性
环大小
（Aldolf von Baeyer）
1885年拜尔
张力 学说
张力学说假定成环碳原子处于同一平面，并形成等边多 边形:
109.5° 49.5° 60° 109.5° 19.5° 90° 108° 1.5° 109.5°
CH3
2 3 4 1 5 6
7
CH3
6 4 8 1 5 3 2
CH3
Br
5-甲基-1-溴螺[3, 4]辛烷2,6-二甲基螺[4.5]癸烷
我们将桥环和螺环双环烷烃的名称写成公式：
l
m
第二节 环烷烃
第二节环烷烃2．1环烷烃的定义和命名分子中具有碳环结构的烷烃称为环烷烃，单环烷烃的通式为C n H2n，与单烯烃互为同分异构体。
环烷烃可按分子中碳环的数目大致分为单环烷烃和多环烷烃两大类型。
1．单环烷烃最简单的环烷烃是环丙烷，从含四个碳的环烷烃开始，除具有相应的烯烃同分异构体外，还有碳环异构体，如分子式为C5H10的环烷烃具有五种碳环异构体。
为了书写方便，上述结构式可分别简化为：当环上有两个以上取代基时，还有立体异构。
单环烷烃的命名与烷烃基本相同，只是在“某烷”前加一“环”字，环烷烃若有取代基时，它所在位置的编号仍遵循最低系列原则。
只有一个取代基时“1”字可省略。
当简单的环上连有较长的碳链时，可将环当作取代基。
如：2．多环烷烃含有两个或多个碳环的环烷烃属于多环烷烃。
多环烷烃又按环的结构、位置分为桥环、螺环等。
（1）桥环两个或两个以上碳环共用两个以上碳原子的称为桥环烃，两个或两个以上环共用的叔碳原子称为“桥头碳原子”，从一个桥头到另一个桥头的碳链称为“桥”。
桥环化合物命名时，从一个桥头开始，沿最长的桥编到另一个桥头，再沿次长的桥编回到起始桥头，最短的桥最后编号。
命名时以二环、三环作词头，然后根据母体烃中碳原子总数称为某烷。
在词头“环”字后面的方括号中，由多到少写出各桥所含碳原子数(桥头碳原子不计入)，同时各数字间用下角圆点隔开，有取代基时，应使取代基编号较小。
例如：1，2，7-三甲基-双环[2.2.1]庚烷双环[4.4.0]癸烷双环[2.2.1]庚烷（2）螺环脂环烃分子中两个碳环共用一个碳原子的称为螺环烃，共用的碳原子为螺原子。
命名时根据成环的碳原子总数称为螺某烷，编号从小环开始，经过螺原子编至大环，在“螺”字之后的方括号中，注明各螺环所含的碳原子数(螺原子除外)，先小环再大环，数字间用下角圆点隔开。
有取代基的要使其编号较小。
例如：5-甲基螺[3.4]辛烷 1，6-二甲基螺[3.5]壬烷2．2环烷烃的物理性质在常温常压下，环丙烷与环丁烷为气体，环戊烷、环己烷为液体。
环烷烃
H
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
2 5
重叠式 （有扭转张力）
H 1 H
6
H 4 C3-C2 H
3
H H
H H
4 3 2
1 5
6
HH
H C5-C6
H H
H H
1.84Å
H H
H H
旗杆键
H H H H H
H H H H
优势构象
2 CH3 1
结论：
（1）环己烷多元取代物的最稳定的构 象是e-取代最多的构象。
（2）环上有不同取代基时，大的取代
基在e-键的构象最稳定。
顺或反十氢萘的构象
H H
H
H
trans 较稳定
cis
H
反式十氢萘的构象
H
H
6 5 8 9 1 2 10 4 3
H H H H
C2-C3
H
8 10 1 9 5 4
直立键（a键）
平伏键（e键）
翻环
H
3
H
5
H
2 6
H
1
翻转
H H
H
4
H
3 5
H H
6 2
H
4
H
H
H H
H
H
H H 1 H
H H
H
翻转后,原来的a键转变 为e键,而e键转变为a键
3、取代环己烷的优势构象
一取代环己烷平伏键与直立键构象 间的位能差（范德华斥力 strain ） 基团 位能差 基团 位能差 .1 .0 7 1 CH3 F .1 .5 Cl 2 C2H5 7 .1 .8 2 Br （CH3）CH 8 2 .2 HO 4 （CH3）C 21 3 CN 0.8 C6H5 13 .3 .9 6 H2N COOH 5
有机化学 第三章 环烷烃
环烷烃的张力是四者之和。
环丙烷的结构:
弯曲键
纽蔓投影式
环丁烷和环戊烷的构象:
折 叠 式 构 象
信 封 式 构 象
扭 曲 式 构 象
3.3.2 环己烷的构象 椅式构象和船式构象：
椅式构象是无张力环,稳定
船式构象存在扭转张力 和非键张力,不稳定
直立键 (a键) 和平伏键(e键)
直立键
平伏键
直 立 键 『 键 』
顺反异构:
——当环上有两个碳原子各连有不同的原子或 基团时就存在顺反异构.
例如：n=5时单环烷烃的构造异构
单环烷烃命名:
① “环”字 ② 取代基的位次和最小 ③ 小的号码表示小的取代基
顺反异构的命名：
双环烷烃：
通式CnH2n-2 根据两个碳环的位置关系分为：
命名：
隔离型双环烷烃: 联环烷烃:
立体透视式
锯架式
例：1,2-二甲基环己烷
顺式：
a,e
反式：
e,e
a,a
稳 定
反式
顺式
顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷
稳 定
优势构象
顺-4-叔丁基环己醇
稳 定
优势构象
顺-1-甲基-3-氯环己烷
多取代环己烷:
全顺式-1,2,4-三甲基环己烷
十氢化萘的结构:
稳 定
第三章
环烷烃
环烷烃的定义、分类、异构和命名 环烷烃的性质 环烷烃的环张力和稳定性 环己烷的构象
3.1 脂环烃的定义、分类、异构和命名
脂环烃——具有环状碳骨架,而性质上与脂肪
烃相似的烃类。分为饱和脂环烃和不饱和脂环烃.
环烷烃——饱和脂环烃
环烷烃分类: 单环烷烃 双环烷烃 多环烷烃
环丙烷的结构:
弯曲键
纽蔓投影式
环丁烷和环戊烷的构象:
折 叠 式 构 象
信 封 式 构 象
扭 曲 式 构 象
3.3.2 环己烷的构象 椅式构象和船式构象：
椅式构象是无张力环,稳定
船式构象存在扭转张力 和非键张力,不稳定
直立键 (a键) 和平伏键(e键)
直立键
平伏键
直 立 键 『 键 』
顺反异构:
——当环上有两个碳原子各连有不同的原子或 基团时就存在顺反异构.
例如：n=5时单环烷烃的构造异构
单环烷烃命名:
① “环”字 ② 取代基的位次和最小 ③ 小的号码表示小的取代基
顺反异构的命名：
双环烷烃：
通式CnH2n-2 根据两个碳环的位置关系分为：
命名：
隔离型双环烷烃: 联环烷烃:
立体透视式
锯架式
例：1,2-二甲基环己烷
顺式：
a,e
反式：
e,e
a,a
稳 定
反式
顺式
顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷
稳 定
优势构象
顺-4-叔丁基环己醇
稳 定
优势构象
顺-1-甲基-3-氯环己烷
多取代环己烷:
全顺式-1,2,4-三甲基环己烷
十氢化萘的结构:
稳 定
第三章
环烷烃
环烷烃的定义、分类、异构和命名 环烷烃的性质 环烷烃的环张力和稳定性 环己烷的构象
3.1 脂环烃的定义、分类、异构和命名
脂环烃——具有环状碳骨架,而性质上与脂肪
烃相似的烃类。分为饱和脂环烃和不饱和脂环烃.
环烷烃——饱和脂环烃
环烷烃分类: 单环烷烃 双环烷烃 多环烷烃
环烷烃
一、环烷烃的命名环烷烃的命名与烷烃相似，只是在同数碳原子的链环烷烃的名称前加“环”字。
环丙烷环丁烷环己烷成环碳原子的编号，应使环上取代基的位次最小。
甲基环戊烷1-甲基-3-乙基己烷当环上有复杂取代基时，可将环作为取代基命名。
CH2CH2CH2CH3CH2CH2CH2CH21-环丁基丁烷1，4-二环戊基丁烷二、环烷的结构与稳定性环烷烃的稳定性与其环的几何形状和角张力有关，分子键角越接近正四面体角（109°28′），分子越稳定，反之，偏差越大角张力越大，环越不稳定。
………一、稳定性：烷烃具有高度的化学稳定性，常用作溶剂的药物基质。
烷烃在适宜的反应条件下，也能进行一些反应，主要有卤代反应。
二、卤代反应：有机化合物分子中的氢原子（或其他原子）或基团被另一原子或基团取代的化学反应称为取代反应。
烷烃分子中的氢原子被卤素原子取代的反应称为卤代反应。
1、甲烷的卤代反应条件：紫外光照射或加热至250~400℃产物：一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷（氯仿）和四氯甲烷（四氯化碳）的混合物一般较难限定取代在一元取代的产物（CH3Cl）的阶段CH4+Cl22、烷烃卤代反应的取向含有不同类型氢原子的烷烃，发生自由基氯取代反应，生成多种氯代烷异构体的混合物。
CH3CH2CH33CH2CH2Cl+CH3CHCH3Cl1-氯丙烷（43%）2-氯丙烷（57%）CH3CH3CH3CH3CHCH3+Cl23CHCH2-Cl + CH3CCH3Cl2-甲基-1-氯丙烷（37%）2-甲基-2氯丙烷（63%）由于氯的活泼性较大，选择性较差，在氯代反应中，各种产物间的相对比例相差不大；溴的活泼性较小，选择性较强，总是以一种产物占优势。
CH3CH2CH3CH3CH2CH2Br+CH3CHCH3Br1-溴丙烷（3%）2-氯丙烷（97%）CH3CH3CH3CH3CHCH3+Br3CHCH2-Br + CH3CCH3Br卤代反应活性：叔氢＞仲氢＞伯氢F 2＞Cl 2＞Br 2＞I 2不同类型的C-H 键离解能不同，离解能越小，生成的自由基稳定性越大。
第二节 环烷烃
偏转角度= 偏转角度= 2
N = 3 偏转角度
24° 24°44’
4
9°44’
5
4°4’
6
-5°16’
7
-9°33’
从偏转角度来看，五员环应最稳定， 从偏转角度来看，五员环应最稳定，大于五员环或小于五 员环都将越来越不稳定。但实际上，五员， 员环都将越来越不稳定。但实际上，五员，六员和更大的环型 化合物都是稳定的。这就说明张力学说存在缺陷。 化合物都是稳定的。这就说明张力学说存在缺陷。
CH 3 H最 多 和 含 H最 少 的 两个碳原子之间。 加成规律： 遵循不对称加成规律。
17/77
2、取代反应
hν
+ X2 X = Cl、Br X X
3、氧化反应： 氧化反应：
+ KMnO4 不反应
可与烯烃或炔烃区别开来。
+
O2
Co+ + ， P
1.2 环烷烃
环烷烃的分类、 一 、环烷烃的分类、异构和命名 环烷烃 脂环烃 环烃 环烯烃 环炔烃 单环芳烃 芳 烃 多环芳烃 非苯芳烃
1/77
单环烷烃 桥环烷烃 螺环烷烃 集合环烷烃
单环烷烃的通式： 单环烷烃的通式：CnH2n
单 环 烷
n = 3， 4 3， n = 5， 6 5，
小
环
常见环 中 环
反-1-甲基-3甲基乙基环己烷
注：当环上有复杂的取代基时，碳环作为取代基 当环上有复杂的取代基时，
CH2CH2CH2CHCH2CH3
4-甲基-1-环丙基己烷 甲基CH3
7/77
CH3 C 2H 5
2
CH3
1 5
CH3
1 6 5
C2H5
03-第三章-环烷烃
1. 化学反应 1). 取代反应
+ Br2 hν
Br + HBr
机理：自由基机理 取代反应一般在五、六元环上易发生。 2). 加成反应 小环易发生加成反应。
12
①. 加 H2
+ H2
Ni 40℃ C3 H C2 H CH3
+ H2
Ni 100℃
C3 H C2 H CH2C3 H
+ H2
Pt 300℃
角张力能Eθ 分偏 子离 中平 由衡 于位 几置 何时 原， 因所 要引 使起 键的 角张 的力 大。 小
扭转角变化
扭转角张力能Eφ
分
子
中
由
于
扭
转
角
变
化
所
引
起
的
张
力
。
22
例：顺交叉式丁烷构象，由于两个甲基的非键作用，相互排 斥，不稳定。
例：三元环、四元环由于键角变为60°、 90°，所以有一种 角张力，不稳定，易发生加成反应。
6 5
1
27
1). 椅式
4
6
5
3
2
1
C3
碳1、2、4、5是椅座。 碳1、5、6 是椅背。 碳2、3、4 是椅腿。
28
椅式C-H键的分类：
6个直立键：3个朝上，3个朝下。 都叫a键。平行于C3轴。 C3
6个平伏键：3个朝上，3个朝下。 都叫e键，与直立键成109°28/。 C3
29
结论：
①. 椅式是环己烷的最稳定的构象，在各种构象的平衡混合 物中，椅式占99.9%。 因为在椅式构象中，相邻两个碳原子上C-H键都处于交 叉式。四种张力能为零。
CH 3
第四章 环烃
CH3 CH3 CH3 (连三甲苯) 1,2,3-三甲苯 1,2,3-trimethylbenzene CH3 CH3 CH3 (偏三甲苯) 1,2,4-三甲苯 H3C CH3 CH3
(均三甲苯) 1.3.5-三甲苯
1,2,4-trimethylbenzene 1,3,5-trimethylbenzene
第 四 章
环
烃
由碳氢两种元素组成的具有环状结构的 烃类化合物称为环烃。根据碳环的结构不
同，环烃可分为脂环烃和芳香烃两大类。
第一节 命名
脂环烃
（1）环烷烃的命名：
以环烷烃为母体，在与成环碳原子总数
相应的烷烃名称前冠以“环”字，称为环某
烷。 环丙烷 （cyclopropane）
环烷烃上若有取代基时：
① 若只有一个取代基，则将取代基的名称
置于母体环烷烃名称前，不需要给取代
基编号。
② 若环上连有多个取代基，从优先顺序较
小的基团所连的碳原子开始编号，并使
其他取代基具有较小的位次。
CH3 CH2CH3
1－甲基－2－乙基环戊烷
（2）不饱和的脂环烃的命名：
母体为“环某烯”或者“环某炔”。
① 含有一个不饱和键时，从不饱和键开
共轭效应方向是 一致的。硝
NO 2
基苯取代比苯难并主要在间位。
+
-
（1） 第一类定位基（邻对位定位基）
NR2, NH2, OH, OR, NHCOR, O COR, 定位效应减弱 CH3 ( R ), Ar, X (Cl ,Br,I )
钝化基
活化基
结构特点：与苯环相连的原子不含有双键或 叁键、多数具有未共用电子对。
苯的烷基化反应(Alkylation reaction)
(均三甲苯) 1.3.5-三甲苯
1,2,4-trimethylbenzene 1,3,5-trimethylbenzene
第 四 章
环
烃
由碳氢两种元素组成的具有环状结构的 烃类化合物称为环烃。根据碳环的结构不
同，环烃可分为脂环烃和芳香烃两大类。
第一节 命名
脂环烃
（1）环烷烃的命名：
以环烷烃为母体，在与成环碳原子总数
相应的烷烃名称前冠以“环”字，称为环某
烷。 环丙烷 （cyclopropane）
环烷烃上若有取代基时：
① 若只有一个取代基，则将取代基的名称
置于母体环烷烃名称前，不需要给取代
基编号。
② 若环上连有多个取代基，从优先顺序较
小的基团所连的碳原子开始编号，并使
其他取代基具有较小的位次。
CH3 CH2CH3
1－甲基－2－乙基环戊烷
（2）不饱和的脂环烃的命名：
母体为“环某烯”或者“环某炔”。
① 含有一个不饱和键时，从不饱和键开
共轭效应方向是 一致的。硝
NO 2
基苯取代比苯难并主要在间位。
+
-
（1） 第一类定位基（邻对位定位基）
NR2, NH2, OH, OR, NHCOR, O COR, 定位效应减弱 CH3 ( R ), Ar, X (Cl ,Br,I )
钝化基
活化基
结构特点：与苯环相连的原子不含有双键或 叁键、多数具有未共用电子对。
苯的烷基化反应(Alkylation reaction)
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• (3)、熔点 • 烷烃的熔点基本上也是随分子中碳原子数目的增加而升高。 其中含偶数碳原子烷烃的熔点比相邻含奇数碳原子烷烃的熔 点升高多一些。这样，就使中级以下烷烃构成了两条熔点曲 线，偶数碳原子烷烃的熔点在上，奇数碳原子烷烃的熔点在 下，如图4-1-4所示。
图4-1-4 直链烷烃的熔点曲线
(4)、溶解性 烷烃分子没有极性或极性很弱，因此难溶于水，易溶于有 机溶剂。
• 碳原子的类型
（4）烷烃的命名
• 普通命名法
• 系统命名法
系统命名法
（二）环烷烃的异构和命名
（二）环烷烃的异构和命名
（二）环烷烃的异构和命名
• （1）环烷烃的异构现象
• （1）环烷烃的异构现象
• （2）单环烷烃的命名方法
4.1.2 烷烃、环烷烃的性质
• （1）烷烃的物理性质
(5)、折射率 折射率是液体有机化合物纯度的标志。液态烷烃的折射率 随 分子中碳原子数目的增加而缓慢增大。
(6)、相对密度 烷烃的相对密度都小于 1，比水轻。随分子中碳原子数目 增加而逐渐增大，支链烷烃的密度比直链烷烃略低些。
（2）烷烃的化学性质
烷烃的化学性质
• A:卤代反应
• B: 氧化反应
• （1）环烷烃的物理性质
（2）环烷烃的化学性质
• 1、取代反应
（2）环烷烃的化学性质
（2）环烷烃的化学性质
（2）环烷烃的化学性质
• （3）氧化反应
（2）环烷烃的化学性质
4.1.3 烷烃的来源ห้องสมุดไป่ตู้制法和用途
• （一）烷烃的来源
• （二）烷烃的制法
• （三）烷烃的用途
项目四 学习石油化工常见化学品 知识一 烷烃、环烷烃
• 4.1.1 烷烃、环烷烃的结构、异构和命名 • 4.1.2 烷烃、环烷烃的性质
• 4.1.3 烷烃的来源、制法和用途
知识一 烷烃、环烷烃
4.1.1 烷烃、环烷烃的结构、异构和命名
• （一）烷烃的结构、异构和命名 • （1）烷烃的结构
（一）烷烃的结构、异构和命名
• （1）烷烃的结构
烷烃分子中的碳原子都采取SP3杂 化, 烷烃中的碳氢键和碳碳键都是σ单 键, 烷烃分子中的碳原子都具有四面体 的结构特征. 当烷烃中的碳原子数大于 3的时候, 碳链就形成锯齿形状.
（2）烷烃的通式和同系列
• 烷烃的通式
• 烷烃的同系列
（3）烷烃的同分异构现象
（4）烷烃的命名
物质的物理性质通常是指它们的状态、颜色、气味、熔点、 沸点、相对密度、折射率和溶解度等。 (1)、物态 常温常压下，C1～C4 的烷烃为气体；C5～C16 的烷烃为液 体；C17 以上的烷烃为固体。 (2)．沸点 直链烷烃的沸点随分子中碳原子数的增加而升高。 在碳原子数目相同的烷烃异构体中，直链烷烃的沸点较高， 支链烷烃的沸点较低，支链越多，沸点越低。
• C: 裂化反应
D:异构化反应
由一种异构体转化为另一种异构体的反应称为异构化反 应。例如，正丁烷在酸性催化剂存在下可转变为异丁烷：
异构化反应在石油加工中占有重要的位置。烷烃的异构化 反应主要用于石油加工工业中将直链烷烃转变成支链烷烃， 可以提高汽油的辛烷值及润滑油的质量。
(二) 环烷烃的性质