环己烷的构象异构优势构象船式构象

全部交叉
54
3
1
6
2
全部重叠
6 12
54 3
竖键与横键
a(axial) : 竖键（直立键）6个 e(equatorial): 横键（平伏键) 6个
a 6
a5
1
2
a a
a 4
3
a
e
6
e 5
4
e
e1 2
e 3
e
1，3，5位的3个a键朝下， 2，4，6位的 3个a键朝上
1，3，5位的3个e键朝上， 2，4，6位的 3个e键朝下
注：构象翻转后，同一个C上，a键和e键
的位置互换，但相对位置即上下位置不变
当环上带有一个或多个取代基时，取代基处于 何种位置为优势构象？
单取代
CH3
5％ 较不稳定
CH3
95％ 较稳定
0.233nm H
H
C
H
0.255nm
0.255nm
H CH
H
1. a键取代基结构中的非键原子间斥力较大 （因非键原子间的距离小于正常原子键的距离所致）
1
4
3
CH3
2
4 CH3 6
5
3
2
CH3 1
顺（ a e)
顺（ e a)
CH3
CH3
5
6
1
CH3
4
3
2
CH3
顺（ e a)
4
5
6
3H3C 2
1 CH3
顺（ a e)
2
1
CH3
反-1，2-二甲基环己烷
CH3
5
6
1 CH3
4
3 CH3
2
稳定
4 CH3 6
5
3
2
1
CH3
反（e e )
5
CH3
6
1
4 5
4
2、环烷烃的构象
环己烷的构象异构
优
势
构
象
椅式构象
( Chair conformation）
船式构象
(Boat conformation ）
Chair conformation(椅式构象）
2.51A
6
5
4
12
3
3
Boat co8A
1
4
6
5
23
2.27A
斥力大，能量高
H3C
CH3
CH3
CH2 CH3
CH CH2 CH C CH2
CH3
CH3
透视式：
H HC HH
H C
HH
H HC HH
HH
C
H
H HH H H
H
HH H
HH
H H
反叠式
H H
H
H
H H
HH
H
H
H HH
交叉式
第一节 脂环烃
• 脂环烃的分类和命名 • 环烷烃的结构、稳定性及化学性质 • 环己烷及其衍生物的优势构象
一、脂环烃的分类和命名
饱和脂环烃
饱和程度 不饱和脂环烃 分类
单环烃
环的数目 双环烃
小环 3-4 个碳 普通环5-7 个碳 中环 8-11个碳 大环 > 11 个碳
桥环烃 多环烃
螺环烃
单环烃
1,3-二甲基环己烷
CH3
H
C(CH3)3
H
H
C(CH3)3
CH3
CH3
H
大的取代基在e键上构象最稳定。
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(注意取代基在环上的相对位置）。 4. 环上有不同取代基时，大的取代基在e键上
H
H
张力很大
H 键角：C-C-C 105.5 °
H
H-C-H 114°
现代理论： C-C轨道重叠的程度较小而不稳定. C-C键易断裂
相邻C–H键都是全重叠式构象, H原子间
的斥力较大.（张力 ）
影响环烷烃稳定性的因素: 张力
键角：C-C-C 总张力
稳定性
105.5 ° 114kJ/mol 极不稳定
3
3H3C 2
2
CH3
反（e
反（a a ) 比较几种构象的稳定性顺序？
6 CH3 1
e)
3
1
CH3
CH3
CH3
3 1
CH3
5
4 H3C 3
1 6
2
CH3
顺（e e )
5
4
CH3 6
1 CH3
3
2
反（ e a)
双取代(取代基不同时)
画出 1-甲基-3-叔丁基环己烷的优势构象
C(CH3)3
H3C
C(CH3)3
6 12
54 3
每个C原子均为 sp3杂化
每个C上有一个a键和e键,且一个朝上，另一个必向下; 2、4、6位C (上平面): 3个a键朝上，3个e键朝下 1、3、5位C(下平面） 3个a键朝下，3个e键朝上
构象翻转
a e6
a e1 2
ae
a 5e 4 e
3
a
equatorial
12
3
6
4
5
axial
2、桥环烃
具有两个或两个以上的碳环，碳环间共用两个
或两个以上碳原子的环烃称为桥环烃。
命名时编号顺序：
1个桥头碳原子——较长的桥路——另1个桥头 碳原子——较短的桥路。
7 12 8
二环[3.2.0]庚烷
5
1,8-二甲基-2-乙基二环[3.2.1]辛烷
二、环烷烃的结构、稳定性和化学性质
H
H
C:sp3杂化
易开环
111.5 ° 108kJ/mol 不稳定
较易开环
108° 25kJ/mol 较稳定
109.5° 0kJ/mol 稳定
二、环烷烃的化学性质
＋ Br2
极不稳定
＋ Br2
室温 开环 加热 开环
H2C
H2 C
CH2
易开环
Br
H2 H2C C
Br
Br
H2 C CH2
Br
不稳定
光照
＋ Br2
取代
Br
较稳定
＋ Br2 高温>300ºC
Br
取代
稳定
三、环烷烃的立体异构
1、脂环烃的顺反异构 产生原因及条件： a：碳环的C-C单键不能自由旋转 b：碳环上至少两个C原子均带有不同的取代基
H
H
CH3 CH3
顺-1,2-二甲基环丙烷
H
CH3
CH3 H
反-1,2-二甲基环丙烷
反-1,2-二甲基环己烷 顺-1,2-二甲基环己烷
2. 取代基越大e键型构象为主的趋势越明显。
C(CH3)3 99.99% H
C(CH3)3 H
双取代 画出 下列取代环己烷的优势构象
2 1
CH3
CH3
顺-1，2-二甲基环己烷
2
1
CH3
CH3
反-1，2-二甲基环己烷
1
CH3
3
CH3
CH3
3 1
CH3
CH3
CH3
顺-1，2-二甲基环己烷
CH3
5
6
构象最稳定。
[附] 常见官能团命名时作为母体的优先次序:
–COOH、–SO3H > –COOR、–CONH2 > – CHO，－CO– > –OH、–SH > –NH2 >C≡C、 C=C > –Ph > –R > –OR、–X、–NO2 (见 刘庄编《普通有机化学》P167)
练习：写出2，5，5-三甲基-4-乙基庚烷 的结构式：
C2H5
C2H5
3-乙基环戊烯 （不叫1-乙基-2-环戊烯）
(CH2)4CH3
5-乙基-1，3-环戊二烯 环丁基戊烷
多环烃 1.螺环烃
两个碳环共用一个碳原子的脂环烃称为螺 环烃，构成螺环的共用碳原子特称为螺原子。
CH3
螺[2 .4 ]庚烷
2-甲基螺[4.5]-6-癸烯
编号顺序：较小的环—螺原子—较大的环