第六章 脂環(huán)烴

第六章脂環(huán)烴學(xué)習(xí)要求1．掌握脂環(huán)烴的命名。

2．掌握脂環(huán)烴的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，環(huán)的大小與穩(wěn)定性的關(guān)系。

3．掌握脂環(huán)烴的順?lè)串悩?gòu)，環(huán)己烷及取代環(huán)己烷的構(gòu)象分析（船式和椅式、a鍵和e鍵）。

4．理解多環(huán)己環(huán)烴（十氫萘的順?lè)串悩?gòu)）。

5．了解脂環(huán)烴的一般合成方法。?！?.1脂環(huán)烴的分類和命名130頁(yè)脂環(huán)烴指碳干為環(huán)狀而性質(zhì)和開(kāi)鏈烴相似的烴類。小環(huán)（3～4C），普通環(huán)（5～7C），中環(huán)（8～12C），大環(huán)（12C以上）環(huán)烷烴由于環(huán)的大小及側(cè)鏈的長(zhǎng)短及位置不同而產(chǎn)生構(gòu)造異構(gòu)體。

四個(gè)碳原子的環(huán)烷烴有二個(gè)異構(gòu)體：

五個(gè)碳原子環(huán)烷烴有五個(gè)構(gòu)造異構(gòu)體：

構(gòu)造相同，分子中原子在空間的排列方式不同的化合物互稱為立體異構(gòu)體（steroisomers）,順?lè)串悩?gòu)體是立體異構(gòu)體的一類。立體異構(gòu)體的構(gòu)造相同，而分子中原子在空間的排列方式即構(gòu)型（configuration）不同。命名：與烷烴類似，在烷字前加一“環(huán)”字。例：環(huán)丙烷

環(huán)丁烷

環(huán)戊烷

環(huán)己烷環(huán)上取代基的位次盡可能小，有二個(gè)以上不同取代基時(shí)，以含碳原子最少的取代基作為1位，例：

含雙鍵的脂環(huán)烴稱為環(huán)烯：

如取代基為較長(zhǎng)的碳鏈，將環(huán)作為取代基，作為烷烴的衍生物命名：

脂環(huán)烴分子中兩個(gè)碳環(huán)共有一個(gè)碳原子稱為螺環(huán)烴，其命名根據(jù)成環(huán)碳原子的總數(shù)稱為螺某烷，螺字后方括號(hào)用數(shù)字標(biāo)出二個(gè)碳環(huán)上除了共有碳原子外的碳原子數(shù)目，小的數(shù)字排前面，編號(hào)以較小環(huán)中與相鄰C開(kāi)始，數(shù)字用圓點(diǎn)隔開(kāi)，代表碳原子數(shù)。二個(gè)碳環(huán)共有二個(gè)碳原子的稱為稠環(huán)烴。命名可按相應(yīng)芳烴的氫化物或橋環(huán)烴的方法命名：脂環(huán)烴分子中二個(gè)或二個(gè)以上碳環(huán)共有二個(gè)以上碳原子的稱為橋環(huán)烴。命名時(shí)用二環(huán)，三環(huán)等作詞頭，再根據(jù)環(huán)碳原子總數(shù)稱某烷。環(huán)字后面方括號(hào)中用數(shù)字標(biāo)出橋上二個(gè)橋頭碳原子之間的碳原子數(shù)。二環(huán)橋環(huán)烴可看作是二個(gè)橋頭C之間用三道橋聯(lián)結(jié)起來(lái),因此方括號(hào)內(nèi)有三個(gè)數(shù)字,由大到小排列,數(shù)字用圓點(diǎn)隔開(kāi)，編號(hào)從一個(gè)橋頭C順最長(zhǎng)碳環(huán)到次長(zhǎng)碳環(huán)，余類推。

二環(huán)[4.1.0]庚烷

1,8-二甲基-2-乙基-6-氯二環(huán)[3.2.1]辛烷

三環(huán)[3.3.1.13,7]癸烷（金剛烷）（右上角的3，7表示環(huán)中橋接的位次）

三環(huán)[3.2.1.02,4]辛烷

三環(huán)[5.5.1.03,11]十三烷

三環(huán)[5.4.0.02,9]十一烷

PolycyclicHydrocarbonsName

Structure

Prismane（棱烷）

Cubane（立方烷）

Housane（房烷）

Basketane（籃烷）

Adamentane（金剛烷）mp.314℃

Dodecahedrane（十二面烷）mp.〉450℃

問(wèn)題：用系統(tǒng)命名法命名下列化合物：6-甲基螺[3.4]辛烷2，7，7-三甲基二環(huán)[2.2.1]庚烷二環(huán)[2.2.0]己烷§6.2脂環(huán)烴的性質(zhì)

脂環(huán)烴能進(jìn)行與開(kāi)鏈烴一樣的化學(xué)反應(yīng)，例：

(雙鍵被氧化，而環(huán)丙烷不受影響，籍以區(qū)別二者)例如：§5.3脂環(huán)的結(jié)構(gòu)1885年Bagyer提出了張力學(xué)說(shuō)。

60°90°108°120°+24°441+9°441+0°441-5°1611．環(huán)丙烷環(huán)中C-C鍵形成一種彎鍵結(jié)構(gòu),碳環(huán)鍵角為105.5o,H-C-H鍵角114o：2．環(huán)丁烷和環(huán)戊烷的構(gòu)象環(huán)丁烷與環(huán)丙烷相似，C-C鍵也是彎曲的，C-C-C鍵角約111.5o，其中四個(gè)C不在同一平面。

環(huán)丁烷的構(gòu)象

信封式

能壘2.5KJ/mol

半椅式

環(huán)戊烷構(gòu)象3．環(huán)己烷的構(gòu)象

在環(huán)己烷分子中，C原子是SP3雜化。六個(gè)C不在同一平面，C-C鍵夾角保持109o281,因此環(huán)很穩(wěn)定。其有二種極限構(gòu)象：

Chairandboatconformationsofcyclohexane.Hydrogenatomsomittedforclarity.

Newmanprojectionofchaircyclohexane.

Chairandboatconformationsofcyclohexane.Hydrogenatomsomittedforclarity.

Newmanprojectionofchaircyclohexane.

Chairandboatconformationsofcyclohexane.Hydrogenatomsomittedforclarity.

Newmanprojectionofchaircyclohexane.

Chairandboatconformationsofcyclohexane.Hydrogenatomsomittedforclarity.

Newmanprojectionofchaircyclohexane.

Newmanprojectionofchaircyclohexane.

a鍵：直立鍵(豎鍵)(axialbonds)e鍵：平伏鍵(橫鍵)(equatorialbonds)構(gòu)象翻轉(zhuǎn)

a鍵轉(zhuǎn)變成e鍵，e鍵轉(zhuǎn)變成a鍵；環(huán)上原子或基團(tuán)的空間關(guān)系保持。試比較順式和反式1,4-二甲基環(huán)己烷的穩(wěn)定性。

ea鍵型ee鍵型aa鍵型甲基ee鍵型異構(gòu)體比甲基ea鍵型異構(gòu)體穩(wěn)定。單取代環(huán)己烷：

平衡有利于-CH3處于e鍵的構(gòu)象(優(yōu)勢(shì)構(gòu)象)。[構(gòu)象分析]非鍵連作用鄰交叉型對(duì)交叉型平伏鍵甲基環(huán)己烷比直立鍵甲基環(huán)己烷穩(wěn)定：7.1kJ/mol2)二取代環(huán)己烷的構(gòu)象試比較順式和反式1,4-二甲基環(huán)己烷的穩(wěn)定性。

ea鍵型ee鍵型aa鍵型甲基ee鍵型異構(gòu)體比甲基ea鍵型異構(gòu)體穩(wěn)定。[討論]1.指出下列構(gòu)象異構(gòu)體中哪一個(gè)是優(yōu)勢(shì)構(gòu)象。優(yōu)勢(shì)構(gòu)象

多取代環(huán)己烷：

順-1，2-二甲基環(huán)己烷