第三章环烃

第三章环烃 主讲：袁琴

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

单环烃 3-乙基环戊烯（不叫1-乙基-2-环戊烯） 5-乙基-1，3-环戊二烯

C H 3 编号顺序：较小的环—螺原子—较大的环多环烃 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。 2-甲基螺[4.5]-6-癸烯螺[2 .4 ]庚烷

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。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。 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：二环[3.2.0]庚烷 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 C:sp3杂化键角：C-C-C 105.5 ° H-C-H 114° 张力很大现代理论： 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 114kJ/mol 105.5 ° 111.5 ° 108kJ/mol 108° 25kJ/mol 0kJ/mol 109.5° 极不稳定易开环不稳定较易开环较稳定稳定

二、环烷烃的化学性质 极不稳定开环开环不稳定取代较稳定稳定取代室温易开环＋ Br2 加热＋ Br2 光照＋ Br2 高温>300ºC ＋ Br2

三、环烷烃的立体异构 产生原因及条件： 1、脂环烃的顺反异构 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顺-1,2-二甲基环丙烷反-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、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 ）

3 4 5 1 2 6 Chair conformation(椅式构象）全部交叉 Boat conformation(船式构象）全部重叠斥力大，能量高

竖键与横键 a(axial) : 竖键（直立键）6个 e(equatorial): 横键（平伏键) 6个 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

为什么？ 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 3个a键朝下，3个e键朝上 1、3、5位C(下平面）

构象翻转 a a e a e e e a e a 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 5％ 95％较稳定较不稳定 • 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） • 2. 取代基越大e键型构象为主的趋势越明显。

双取代 画出下列取代环己烷的优势构象 3 2 1 1 顺-1，2-二甲基环己烷 2 3 1 1 反-1，2-二甲基环己烷

顺（ a e) 顺（ e a) 顺（ e a) 顺（ a e) 顺-1，2-二甲基环己烷

2 1 反-1，2-二甲基环己烷稳定反（e e ) 反（e e ) 反（a a ) 比较几种构象的稳定性顺序？

顺（e e ) 反（ e a) 3 1 3 1

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大的取代基在e键上构象最稳定。

小结： • 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：练习：写出2，5，5-三甲基-4-乙基庚烷的结构式：

透视式： 反叠式交叉式

第三章 环烃