二 环烷烃结构和命名,2.1 环烷烃的分类和命名 2.1.1 分类,按碳环的数量分为,稠环烃,桥头碳原子,桥头碳原子,桥头碳原子,2.2.2 命名,根据成环碳原子数称为“环某烷”；,环戊烷,环己烷,连有侧链的环烷烃，命名时以环烷烃为母体，侧链为取代基，称为“某基环某烷”。如果连有多个取代基，从较小取代基开始编号，并使所有取代基位次之和最小。,环丙烷,环丁烷,2，3-二甲基-5-环戊基己烷,乙基环戊烷,环上的侧链很长且复杂,2.2 环烷烃的同分异构现象,2.2.1 构造异构,C4H8,1 碳环骨架异构：含 4 个 C 以上的环烷烃才有。,C5H10,下页,上页,2.2.2 构型异构顺反异构,当有两个或两个以上成环碳原子各连有一个取代基时，此时环烷烃存在顺反异构体。,顺-1，2-二甲基环丙烷,反-1，2-二甲基环丙烷,顺反异构体之间很难转化，其中涉及到共价键的断裂和生成。,2.3.1 环的稳定性,环烷烃张力能数据表,随着成环碳原子数的增大，环的稳定逐渐增大。,2.3 环烷烃的构象,2.3.2 环丙烷的结构,10928,105.5,形成弯曲键的两个轨道交盖较小，因此弯曲键不稳定，易断裂；,角张力：键角偏离10928的平衡状态而产生的分子张力；,扭转张力：相邻碳的C-H键处于重叠位置，它们共价键电子云的相互排斥而产生的分子张力；,下页,上页,2.3.3 环丁烷的构象,环丁烷在空间以“蝶式构象”存在，相邻碳不在一个平面，使相邻C的C-H处于重叠位置的几率减小，因此分子的扭转张力降低，稳定性较环丙烷增大。,它的“弯曲键”的弯曲程度较环丙烷小，即它的C-C键的交盖程度比环丙烷大，因此，比环丙烷稳定。,环丁烷的蝶式构象,环丁烷比环丙烷稳定的原因：,2.3.4 环戊烷的构象,信封式,扭曲式,相邻两个碳原子的轨道几乎沿着两核连线达到最大重叠。,环戊烷的非平面构象减小了分子的扭转张力；,分子中C-C-C键角为108，接近109.5，角张力也很小；,所以，环戊烷的张力能约为25KJ/mol，远远小于环丙烷和环丁烷，环的稳定性增大。,环己烷,2.3.5 环己烷及取代环己烷的构象,椅式构象,船式构象,一 环己烷的椅式构象和船式构象,椅式构象的纽曼投影式,船式构象的纽曼投影式,椅式构象的扭转张力几乎为零；船式构象的扭转张力很大。,下页,上页,椅式构象和船式构象的张力分析,船式构象,非键张力使船式构象的能量增大,稳定性降低,椅式构象,下页,上页,通过上述分析可知,环己烷的椅式构象既无扭转张力也无非键张力,并且,分子中C-C-C键角和H-C-H键角均接近109.5,故角张力也为零。因此,椅式构象是无张力构象,是最稳定的构象。常温时，约99.9%的环己烷以椅式构象存在。,直立键(a键),平伏键(e键),二 环己烷椅式构象的直立键和平伏键,以上两种构想在平衡体系中各占50%,三 取代环己烷的构象,甲基环己烷,1 一取代环己烷,1,3二a键相互作用,稳定构象,对于一元取代的环己烷，取代基处于平伏键的椅式构象是稳定构象。,下页,上页,2 二取代环己烷,1-甲基-2-叔丁基环己烷,比较顺反异构体的稳定性？,顺-1-甲基-2-叔丁基环己烷的椅式构象,在椅式构象中，较大的叔丁基与相邻C所连碳架处于对位交叉式构象，张力小，稳定。,对于二或多元取代的环己烷，较大体积的取代基或较多数量的取代基处于平伏键的椅式构象是稳定构象。,反-1-甲基-2-叔丁基环己烷椅式构象,稳定,稳定,对于1-甲基-2-叔丁基环己烷，反式异构体比顺式异构体稳定。,1-甲基-3-叔丁基环己烷,比较顺反异构体的稳定性？,顺-1-甲基-3-叔丁基环己烷椅式构象,稳定,反-1-甲基-3-叔丁基环己烷椅式构象,稳定,对于1-甲基-3-叔丁基环己烷，顺式异构体比反式异构体稳定。,稳定,1. 椅式构象是无张力构象,是环己烷优势构象;,2. 一元取代的环己烷,取代基处于e键是稳定构象;,3. 多元取代的环己烷,多个取代基或较大体积的取代基处于e键是稳定构象;,小结,3.1 氧化反应,完全氧化反应（燃烧）：,三 脂环烃的化学性质,常温、常压、无催化剂时，烷烃和环烷烃对氧化剂稳定,3.2 卤代反应及机理,氯自由基：活泼,链引发：,H=+243kJ/mol,烷烃卤代反应机理 自由基取代反应机理,均裂,链增长：,甲基自由基：活泼,氯甲基自由基：活泼,H=+6kJ/mol,H=-106kJ/mol,链终止：,H=-243kJ/mol,连锁反应（链反应）：每一步反应均产生一个活性物种（如 自由基），然后它又引发下一步反应，如此这般使反应继续下去。,游离基 取代反应历程,卤素活性：F2 Cl2Br2I2,氯代时叔、仲、伯氢的活性比：5：4：1,反应活性顺序：叔氢 仲氢 伯氢 CH 4,3.3 卤代反应的选择性及自由基的稳定性,溴代时叔、仲、伯氢的活性比：1600：82：1,溴代反应具有较大的选择性,不同C-H离解能,D=+380 kJ/mol,D=+395 kJ/mol,D=+410 kJ/mol,D=+435kJ/mol,不同氢的氯代活性的解释,叔碳自由基,甲基自由基,D=+380 kJ/mol,D=+435kJ/mol,叔碳自由基能量低于甲基自由基，即前者较稳定。,不同自由基的稳定性,D=+380 kJ/mol,D=+395 kJ/mol,D=+410 kJ/mol,D=+435kJ/mol,3.4 小环的开环加成反应,Ni,Ni,Ni,80,200,300,1 催化加氢,2 加卤素,用于环丙烃与其它环烷烃的区分,常温,HBr,3 加卤化氢,