第五章 脂环烃 答案资料

40 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。但小环环烷烃对氧化剂稳定，不与高锰酸钾或臭氧作用。

41 HBrCH3CH2CH2BrH2, NiCH3CH2CH3Br2BrCH2CH2CH2BrKMnO4X

三.例题解析

【例题1】命名下列化合物

1.

2.

3. ClCl

1-甲基-2-乙基环己烷 双环[2,2,2]辛烷 反-1，3-二氯环丁烷

【例题2】完成下列反应

1. + HClCH3CHCH2CH3Cl

2. + Br2CCl4BrBr

3. + Br2300℃Br

4. + HClCH3CH3Cl

5. +COOEtCOOEtCOOEtCOOEt

6. 冷，OH-KMnO4OHOH

【例题3】画出下列各二元取代环己烷的最稳定构象

1. 顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷 2. 反-1-甲基-3-异丙基环己烷 3. 反-1,4-二乙基环己烷

C(CH3)3HCH3H

CH(CH3)2HCH3H C2H5HC2H5H

4. 顺-1-甲基-2-异丙基环己烷 5. 反-1-叔丁基-4-氯环己烷 6. 顺-1-氯-2-溴环己烷

CH(CH3)2HCH3H C(CH3)3Cl HClBrH

【例题4】请用简便的方法区分丙烷和环丙烷

答：使用溴－四氯化碳溶液。因为环丙烷能使溴－四氯化碳溶液褪色。

【例题5】用指定原料合成下列化合物

42 1.

用乙炔合成CN

CH2H2CH2催化剂CH2CH2CHCHCHCu2Cl2NH4ClCHCHCLindlar

CH2CN △CN＋OHCH2CHCHCHCH2+CHCHHCN

习题A

一.用系统命名法命名下列化合物

1.

2. Br

3. 4.

二环[3.3.0]辛烷

7-溴二环[3.3.0]-2-辛烯 1,1-联环丁烷

螺[3.4]辛烷

5.

6.

7.

8.

反-1,2-二甲基环丙烷 二环[4.1.0]庚烷 1,2-二环丙基丁烷 二环[2.2.1]庚烷

9. Br 10 C2H5 11. CH3CH3 12. CH3CH(CH3)2

5-溴螺[3.4]辛烷 2-乙基二环[4.2.0]辛烷 反-1,2-二甲基环己烷 顺-1-甲基-2-异丙基环己烷

13.

14.

15.

16. Cl

1,6-二甲基螺[4.5]癸烷

1,7-二甲基螺[4.5]癸烷 2,7,7-三甲基二环[2.2.1]庚烷 8-氯二环[3.2.1]辛烷

二.写出下列化合物的结构式

1. 环丙基环丙烷 2. 反-1-甲基-4-叔丁基环己烷 3. 二环［4.2.1］壬烷

CH3(CH)3C

4. 7-溴双环[2.2.1]庚-2-烯 5. 1,2-二甲基-7-溴双环[2.2.1]庚烷 6. 4-氯螺[2.4]庚烷

43 HBr HBr Cl

7. 反-3-甲基环己醇 8. 2,3-二甲基-8-溴螺[4.5]癸烷 9. 4-甲基环己烯

OHCH3 OHCH3

CH3

三.完成下列反应式。

1. +H2Ni80℃

2.

HBrBr

3. +COOCH3COOCH3H3CCOOCH3COOCH3H3C

4. CH2=CHCl+Cl

5.

+OCCH3O

6. KMnO4 HOOC(CH2)3COOH

7. + Cl2500℃Cl

8. +Br2H3CH3CCH2CH3H3CH3CBrCH2BrCH2CH3

9.

H3CH3CCH2CH3+HClH3CH3CCH2CH3BrCH3

10. HBr0oCBr

四.选择题

1. 下列甲基环己烷的构象中，能量最低的一个是（ B ）

44 A. B. C. D.

2. 下列四个构象式比较稳定的是（ C ）

A.CH3CH3(H3C)3CB.CH3CH3C(CH3)3C.CH3CH3(H3C)3CD.CH3CH3C(CH3)3

3. 反-1,4-二甲基环己烷的最稳定构象是（ C ）

A.B.C. CH3H3C D. CH3H3C

4. 反-1,4-二氯环己稳定的构象是（ D ）

A. ClCl B. ClClC. ClClD. ClCl

5. 下列化合物的构象中最稳定的是（ B ）

A.OHCH(CH3)2CH3B. OH(H3C)2HCCH3C. OHCH(CH3)2CH3D. OHCH(CH3)2CH3

6.

下列四种化合物最容易加氢开环的是（ A ）

A. B. C. D.

五.鉴别题

（1）环己烯

环己烷

Br2CCl4溶液褪色无现象

（2）1－戊烯 1,2－二甲基环丙烷

KMnO4/H+CO2(-)

（3）1-丁炔

乙基环丙烷

Ag(NH3)2+白色(-)

45 （4）丁烷和甲基环丙烷

Br2CCl4溶液褪色无现象

（5）1,2－二甲基环丙烷与环戊烷

Br2CCl4溶液褪色无现象

（6）环己烯与异丙基环丙烷

KMnO4/H+(-)高锰酸钾溶液褪色

六.机理解释

1、螺戊烷在光照条件下与氯气反应是制备氯代螺戊烷的最好方法。Cl2lightCl试解释该反应的反应机理。

解:

Cl2lightCl

该反应条件下螺戊烷氯化是自由基反应, 形成图示的平面型或近似于平面型的自由基中间体,中心碳原子为sp2杂化, 未参与杂化的p轨道只有一个未配对电子,垂直于三个sp2杂化轨道,并被另一个环丙烷的弯曲键所稳定，活化能低,反应速度快,是制备该化合物有效的方法。·

链引发：

2Cl·Cl2光照

链传递：

Cl·+·+HCl+Cl2·ClCl·+

链终止：

46 2Cl··Cl2·ClCl·+2

2、开链的邻二卤代烷在强碱存在下脱卤化氢时，通常得到炔烃。然而当1,2-二溴环己烷脱卤化氢时却只得到1,3-环几二烯，为什么？

答：因为C≡C中三键的碳为sp杂化方式，所以要求三键链的四个碳（C-C≡C-C）必须是直线型结构，环己烷分子中，由于张力过大，不可能形成四个碳呈直线连接的结构。所以：BrBr2HBr×

七.合成题

CNClCl1、以四个碳原子及以下烃为原料合成

+CNCNCl2CNClCl

2、以烯烃为原料合成 ClCH2ClCl

CH2 △Cl℃＋CH2CHCH2ClCl2+CH3500CHCH2

△Cl＋CH2ClCl2ClCH2Cl

OH3、

BrBrOHH2SO4- H2OBr2KOH醇

47 OH4、O

CH3C-O-OHOO=

OH5、Cl

+ClCl

6、以乙炔和丙烯为原料合成CH2Cl

CH2H2CH2催化剂CH2CH2CHCHCHCu2Cl2NH4ClCHCHCLindlar

CH2CH2CH2 △Cl℃＋CH2CHCHCHCH2ClCl2+CH3500CHCH2

7、以必要的烯烃为原料合成 CNCH2

NaBr2CH2CNCNNBSCHCH2+CH3CHCH2BrCH2CHCH2

CN △CNCH2+CH2CHCH2

八.推断结构

1、某烃A的分子式为C5H10，它与溴水不发生反应,在紫外光照射下与溴作用只得到一种产物B(C5H9Br)。将化合物B与KOH的醇溶液作用得到C（C5H8），将化合物C经臭氧化并在锌粉存在下水解得到戊二醛，写出化合物A、B、C的构造式及各步反应式。

A.B.BrC.