第五章 脂環(huán)烴 ——環(huán)烷烴

1、exit第第一節(jié)一節(jié) 環(huán)烴的定義和分類環(huán)烴的定義和分類第二節(jié)第二節(jié) 單環(huán)烴的命名法單環(huán)烴的命名法第三第三節(jié)節(jié) 單環(huán)烷烴的分類和異構(gòu)現(xiàn)象單環(huán)烷烴的分類和異構(gòu)現(xiàn)象第四第四節(jié)節(jié) 環(huán)烷烴的物理性質(zhì)環(huán)烷烴的物理性質(zhì)第五第五節(jié)節(jié) 環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)第六第六節(jié)節(jié) 張力學(xué)說(shuō)張力學(xué)說(shuō)第七第七節(jié)節(jié)* 環(huán)己烷的構(gòu)象環(huán)己烷的構(gòu)象第一節(jié)第一節(jié) 環(huán)烴的定義和分類環(huán)烴的定義和分類定義定義脂環(huán)族化合物：烴干是環(huán)狀而性質(zhì)與開鏈烴相脂環(huán)族化合物：烴干是環(huán)狀而性質(zhì)與開鏈烴相 似的一類化合物。似的一類化合物。脂環(huán)烴：只有碳、氫兩種元素組成的脂環(huán)化脂環(huán)烴：只有碳、氫兩種元素組成的脂環(huán)化 合物。合物。例如例如：分類分類環(huán)烴

2、環(huán)烴脂環(huán)烴脂環(huán)烴芳烴芳烴環(huán)烷烴環(huán)烷烴環(huán)烯烴環(huán)烯烴環(huán)炔烴環(huán)炔烴單環(huán)烷烴單環(huán)烷烴橋環(huán)烷烴橋環(huán)烷烴螺環(huán)烷烴螺環(huán)烷烴集合環(huán)烷烴集合環(huán)烷烴單環(huán)芳烴單環(huán)芳烴多環(huán)芳烴多環(huán)芳烴非苯芳烴非苯芳烴多苯代脂烴多苯代脂烴聯(lián)苯聯(lián)苯稠環(huán)芳烴稠環(huán)芳烴定義：只有一個(gè)環(huán)的烴稱為單環(huán)烴。定義：只有一個(gè)環(huán)的烴稱為單環(huán)烴。命命 名名 步步 驟驟 （1）確定母體）確定母體: 沒(méi)有取代基的環(huán)烷烴本身就是母體沒(méi)有取代基的環(huán)烷烴本身就是母體, 命名命名 時(shí)只須在相應(yīng)的烷烴前加時(shí)只須在相應(yīng)的烷烴前加“環(huán)環(huán)”(英文加英文加cyclo), 環(huán)上有環(huán)上有 取代基的環(huán)烷烴以環(huán)為母體還是以鏈為母體視情況而定取代基的環(huán)烷烴以環(huán)為母體還是以鏈為母體視情況而

3、定.（2）編號(hào)要符合最低系列原則）編號(hào)要符合最低系列原則（3）環(huán)烯烴和環(huán)炔烴，則把）環(huán)烯烴和環(huán)炔烴，則把1,2位留給雙鍵和叁鍵碳原子。位留給雙鍵和叁鍵碳原子。（4）按名稱的基本格式要求寫出全名）按名稱的基本格式要求寫出全名第二節(jié)第二節(jié) 單環(huán)烴的命名法單環(huán)烴的命名法實(shí)實(shí) 例例 一一乙基環(huán)己烷乙基環(huán)己烷 ethylcyclohexane2-甲基甲基-4-環(huán)己基己烷環(huán)己基己烷4-cyclohexyl-2-methylhexane側(cè)鏈比較簡(jiǎn)單側(cè)鏈比較簡(jiǎn)單, 以環(huán)為母體以環(huán)為母體, 鏈為取代基鏈為取代基, 側(cè)鏈比較復(fù)雜側(cè)鏈比較復(fù)雜, 以鏈為母體以鏈為母體, 環(huán)為取代基。環(huán)為取代基。CH2CH3CH3CH

4、CH2CHCH2CH3CH31,4-二甲基二甲基-2-乙基環(huán)己烷乙基環(huán)己烷2-ethyl -1,4-dimethylcyclohexane實(shí)實(shí)例例二二CH2CH3CH3H3C1,3-二甲基二甲基-5-乙基環(huán)己烷乙基環(huán)己烷3、5-二甲基二甲基-1-乙基環(huán)己烷乙基環(huán)己烷實(shí)實(shí) 例例 三三用最低系列原用最低系列原則無(wú)法確定選則無(wú)法確定選哪一種編號(hào)時(shí)哪一種編號(hào)時(shí), 則用下面方法則用下面方法確定編號(hào)。確定編號(hào)。中中文文, 讓順序規(guī)讓順序規(guī)則中順序較小則中順序較小的基團(tuán)位次盡的基團(tuán)位次盡可能小。可能小。CH3H3CCH2CH3135CH3H3CCH2CH3135實(shí)實(shí)例例四四3-異丁基環(huán)己烯異丁基環(huán)己烯CH2

5、CHCH3CH3123456第三節(jié)第三節(jié) 單環(huán)烷烴的分類和同分異構(gòu)單環(huán)烷烴的分類和同分異構(gòu) 單環(huán)烷烴的分類單環(huán)烷烴的分類n=3，4 小環(huán)化合物小環(huán)化合物n=5，6，7 普通環(huán)化合物普通環(huán)化合物n=8，9，10，11 中環(huán)化合物中環(huán)化合物n12 大環(huán)化合物大環(huán)化合物單環(huán)烷烴的通式：?jiǎn)苇h(huán)烷烴的通式：CnH2n單環(huán)烷烴的異構(gòu)現(xiàn)象單環(huán)烷烴的異構(gòu)現(xiàn)象45HCH2CH3CH3CH3CH3CH3HHH3CCH3HHCH3CH3HH12367 C5H10的同分異構(gòu)體的同分異構(gòu)體 碳架異構(gòu)體碳架異構(gòu)體（1-5）因環(huán)大小不同，側(cè)因環(huán)大小不同，側(cè)鏈長(zhǎng)短不同，側(cè)鏈鏈長(zhǎng)短不同，側(cè)鏈位置不同而引起的。位置不同而引起的。

6、順?lè)串悩?gòu)順?lè)串悩?gòu)（5和和6，5和和7）因成環(huán)碳原）因成環(huán)碳原子單鍵不能自由旋子單鍵不能自由旋轉(zhuǎn)而引起的。轉(zhuǎn)而引起的。 環(huán)烷烴的分子結(jié)構(gòu)比鏈烷烴環(huán)烷烴的分子結(jié)構(gòu)比鏈烷烴排列緊密，所以，沸點(diǎn)、熔點(diǎn)、排列緊密，所以，沸點(diǎn)、熔點(diǎn)、密度均比鏈烷烴高。密度均比鏈烷烴高。第四節(jié)第四節(jié) 環(huán)烷烴的物理性質(zhì)環(huán)烷烴的物理性質(zhì)第五節(jié)第五節(jié) 環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)一一 與氫反應(yīng)與氫反應(yīng)小環(huán)和普通環(huán)化合物的性質(zhì)對(duì)比如下：小環(huán)和普通環(huán)化合物的性質(zhì)對(duì)比如下：CH3CH2CH2CH3 + H2 CH3CH2CH2CH3200oC Ni120oC Pt / CCH3CH2CH3 + H2 CH3CH2CH380oC N

7、i50oC Pt / C大環(huán)，中環(huán)化合物的化學(xué)性質(zhì)與鏈烷烴相似。大環(huán)，中環(huán)化合物的化學(xué)性質(zhì)與鏈烷烴相似。環(huán)己烷環(huán)己烷 環(huán)戊烷環(huán)戊烷 環(huán)丁烷環(huán)丁烷 環(huán)丙烷環(huán)丙烷 環(huán)烷烴的穩(wěn)定性環(huán)烷烴的穩(wěn)定性結(jié)論結(jié)論取代反應(yīng)：取代反應(yīng)：自由基機(jī)理自由基機(jī)理 （各種環(huán)相似）（各種環(huán)相似）開環(huán)反應(yīng)：開環(huán)反應(yīng)：離子型機(jī)理，極性條件有利于開環(huán)反應(yīng)的發(fā)生離子型機(jī)理，極性條件有利于開環(huán)反應(yīng)的發(fā)生 。 （三員環(huán)（三員環(huán)四員環(huán)四員環(huán)普通環(huán)）普通環(huán)） 二二 與氯、溴反應(yīng)與氯、溴反應(yīng)+ Cl2FeCl3ClCH2CH2CH2ClCl+ Cl2ClBr2BrBr2BrBrhh取代取代取代取代開環(huán)開環(huán)開環(huán)開環(huán)三三 與氫碘酸反應(yīng)與氫碘酸反

8、應(yīng)開環(huán)開環(huán) 此反應(yīng)是離子型機(jī)理，極性大的鍵易此反應(yīng)是離子型機(jī)理，極性大的鍵易打開；三元環(huán)比四元環(huán)易發(fā)生此反應(yīng)，其打開；三元環(huán)比四元環(huán)易發(fā)生此反應(yīng)，其它環(huán)不發(fā)生此反應(yīng)。它環(huán)不發(fā)生此反應(yīng)。四四 氧化反應(yīng)（小環(huán)對(duì)氧化劑相當(dāng)穩(wěn)定）氧化反應(yīng)（小環(huán)對(duì)氧化劑相當(dāng)穩(wěn)定） 即使是不穩(wěn)定的環(huán)丙烷和環(huán)丁即使是不穩(wěn)定的環(huán)丙烷和環(huán)丁烷的常溫時(shí)與高錳酸鉀溶液不反應(yīng)，烷的常溫時(shí)與高錳酸鉀溶液不反應(yīng)，該性質(zhì)用于鑒別烯烴和環(huán)烷烴。該性質(zhì)用于鑒別烯烴和環(huán)烷烴。第六節(jié)第六節(jié) 張力學(xué)說(shuō)張力學(xué)說(shuō)張力學(xué)說(shuō)提出的基礎(chǔ)張力學(xué)說(shuō)提出的基礎(chǔ)所有的碳都應(yīng)有正四面體結(jié)構(gòu)。所有的碳都應(yīng)有正四面體結(jié)構(gòu)。碳原子成環(huán)后，所有成環(huán)的碳原子都處在同一平面上碳原

9、子成環(huán)后，所有成環(huán)的碳原子都處在同一平面上（當(dāng)環(huán)碳原子大于（當(dāng)環(huán)碳原子大于4時(shí)，這一點(diǎn)是不正確的）。時(shí)，這一點(diǎn)是不正確的）。18801880年以前，只知道有五元環(huán)，六元環(huán)。年以前，只知道有五元環(huán)，六元環(huán)。18831883年，年，W.H.PerkinW.H.Perkin合成了三元環(huán)，四元環(huán)。合成了三元環(huán)，四元環(huán)。18851885年，年，A.BaeyerA.Baeyer提出了張力學(xué)說(shuō)。提出了張力學(xué)說(shuō)。 1930年，用熱力學(xué)方法研究張力能。年，用熱力學(xué)方法研究張力能。 燃燒熱：燃燒熱：1mol純烷烴完全燃燒生成純烷烴完全燃燒生成CO2和水時(shí)放出的熱。和水時(shí)放出的熱。 每個(gè)每個(gè) CH2-的燃燒熱應(yīng)該是相同的，約為的燃燒熱應(yīng)該是相同的，約為658.6KJmol-1。環(huán)烷烴的燃燒熱環(huán)烷烴的燃燒熱26.0027.0110.0115.5105.4與標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)的差值的差值662.4658.6664.0686.1697.1711.3每個(gè)每個(gè)CH2的的燃燒熱燃燒熱4636.739