25/1/151第二部分环烷烃南京大学化学化工学院王杰博士、教授第一节脂环烃的分类和命名饱和脂环烃—环烷烃不饱和脂环烃环烯烃环炔烃单环体系小环（3～4个碳）普通环（5～7个碳）中环（8～12个碳）大环（12个碳以上）分类H2CH2CCH2CH2H2CH2CCH2CH2CH2CCH2CH2H2H2CH2CCH2CH2CH2CH2环丙烷环丁烷环戊烷环己烷单环化合物的命名它们的命名法与烷烃相似，只在烷字的前面加上一“环”字，称为环某烷CH2CH2CH2CH2CCH2CH21234567螺[2.4]庚烷螺环烃的命名螺环烃：两个碳环共有一个碳原子的脂环烃根据成环碳原子的总数称为螺某烷Example：CH2H2CH2CCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2十氢萘稠环烃的命名稠环烃：两个碳环共有两个碳原子的脂环烃可当作相应芳烃的氢化物来命名Example：立方烷篮烷棱晶烷金刚烷桥环烃的命名CH2CH2CH2Cl2CH2CH2CHClCH2CH2CH2CH2CH2Br2CH2CH2CH2CH2CHBr+hvHCl++300CHBr+第二节脂环烃脂环烃的反应1.环烷烃----取代反应氯代环丙烷环烷烃与烷烃一样主要起自由基取代反应CH2H2CH2CCHCHCH2Br2CH2H2CH2CCHCHCH2BrBrCH2HCCH2CHCHH3CCH3O32OCHCHCH2CH2CHCH3CHOHO/Zn+2.环烯烃的加成反应3,5-二甲基环戊烯2,4-二甲基1-,5-戊二醛环烯烃与烯烃一样主要起加成反应CH2CH2CH22CH3CH2CH3CH2CH2CH2CH22CH3CH2CH2CH3CH2CH2CH2CH2CH22CH3CH2CH2CH2CH3Ni,H80CNi,H120CPt,H300~310C3.小环的加成反应小环的加成反应比大环更容易进行H2CCH2CH2CH2CH2CH2BrH2CCH2CH2Br2CH2CH2CH2BrBr+HBr+在常温下，小环即可与卤素、氢卤酸发生反应CHCH2CH2CH3CH2CHCH2CH3BrHCH3CH3CCH3CHCH3CH2CH3CCH3CHBr+HBr+HBr环丙烷的烷基衍生物与氢卤酸的加成符合马氏规则CH3CCH3CHCHCH2CH3CCH3CHCOOHCH2CCH3CH3KMnO41,1-二甲基-2-异丁烯基环丙烷2,2-二甲基环丙基甲酸4.小环的稳定性环丙烷对氧化剂较稳定第三节脂环烃的结构张力学说和环丙烷的结构张力学说的提出：环的大小与稳定性的关系张力学说的要点碳与其他四个原子的任意键角均为四面体角(109˚28´)环丙烷的环为三角形，夹角为60˚环丁烷的环为正方形，夹角为90˚角张力当碳环中的碳原子数大于四个时，角张力基本消失环丙烷的结构：CH3CCH3CHCHCH3CH3CCHCOOHCCH3CH2CCCCH2CHCHCHCH2C除虫菊素I小环烃通常不稳定，但当它连有某些取代基的时候却可以形成稳定的化合物Example：键角约111.5°环丁烷的构象信封式半椅式0.05nm环戊烷的构象HHHHHHHHHHHH(a)123456(b)HHHHHHHHHHHH(c)环己烷的构象环己烷的构象对称轴椅式船式椅形中的C－H键分为两类直立键（a键）平伏键（e键）转环作用：两种椅形构象之间的转变互相变换中每一个a键都变成了e键，同时每个e键也变为了a键ClClClClClClClClClClClClβ—异构体γ—异构体多元取代的环己烷中，取代基处于e键状态较多的构象比较稳定两点经验规律：A:环己烷多元取代物最稳定的构象是e-取代基最多的构象B:环上有不同取代基时，大的取代基在e键的构象最稳定环己烷衍生物的构象分析CH3CH395%5%HCHHHHHHCHHHHe-甲基a-甲基HCH(CH3)2C97%3%HCH3CH3HHC(CH3)3C>99.99%H3CCH3CH3HCH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3脂环化合物的顺反异构脂环化合物的顺反异构CH3CH3HHCH3CH3HH顺-1,2-二甲基环丙烷沸点37d℃200.6938nD201.3822cis-反-1,2-二甲基环丙烷沸点29d℃200.6769nD201.3713trans-环的存在使环上的碳碳键不能自由旋转，于是当两个碳原子连接不同的取代基时，就会发生顺反异构Example：OOCH2OBrBrOOCHOCNcis-，烯醚菊酯cis-，烯醚菊酯trans-，溴氰菊酯trans-，溴氰菊酯拟除虫菊酯(Permethrin)拟除虫菊酯(Permethrin)CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3随着环上取代基的增加，顺反异构体的数目也相应增多Example：1,2,3,4,-四甲基环丁烷HHHHeeeeaeea顺式反式十氢萘的顺反异构HHHHHHHHHHHHHHHH金刚烷金刚石的部分结构金刚烷的结构金刚烷的结构
