人衛(wèi)有機(jī)化學(xué)5-2第二章__烷烴和環(huán)烷烴doc

1、第二章 烷烴和環(huán)烷烴學(xué)習(xí)目標(biāo) 1. 掌握：烷烴和環(huán)烷烴的定義、通式、同分異構(gòu)現(xiàn)象；烷烴和環(huán)烷烴的系統(tǒng)命名法；烷烴和環(huán)烷烴的主要化學(xué)性質(zhì)； 2. 熟悉：烷烴和環(huán)烷烴空間結(jié)構(gòu)；烷烴和環(huán)烷烴類型；乙烷和環(huán)己烷的優(yōu)勢(shì)構(gòu)象； 直立鍵和平伏鍵；3. 了解：飽和碳原子SP3雜化特點(diǎn)；角張力與環(huán)烷烴穩(wěn)定性關(guān)系；烷烴在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用；烷烴和環(huán)烷烴的物理性質(zhì)。有機(jī)化合物（簡稱有機(jī)物）中有一類數(shù)量眾多，組成上只含碳、氫兩種元素的化合物，稱為碳?xì)浠衔?，簡稱烴（hydrocarbon）。烴分子中的氫原子被其他種類原子或原子團(tuán)替代后，衍生出許多其他類別的有機(jī)物。因此，烴可看成是有機(jī)物的母體，是最簡單的一類有機(jī)物。根據(jù)結(jié)構(gòu)

2、的不同，烴可分為如下若干種類。 不飽和開鏈烴烴飽和開鏈烴烷烴脂環(huán)烴（環(huán)烷烴、環(huán)烯烴等）閉鏈烴(環(huán)烴)開鏈烴(脂肪烴)芳香烴烯烴炔烴烴在自然界中主要存在于天然氣、石油和煤炭中，是古老生物埋藏于地下經(jīng)歷特殊地質(zhì)作用形成的，是不可再生的寶貴資源，是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要能源物質(zhì)，也是合成各類生活用品和臨床藥物的基礎(chǔ)原料。本章討論兩類飽和烴烷烴和環(huán)烷烴。第一節(jié) 烷烴分子中碳原子彼此連接成開放的鏈狀結(jié)構(gòu)的烴稱為開鏈烴，因其結(jié)構(gòu)與人體脂肪酸鏈狀結(jié)構(gòu)相似又稱脂肪烴，具有這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的有機(jī)物統(tǒng)稱脂肪族化合物。分子中原子間均以單鍵連接的開鏈烴稱為飽和開鏈烴，簡稱烷烴（alkane）。一、 烷烴的結(jié)構(gòu)、分類和命名（一

3、）烷烴的結(jié)構(gòu)1.甲烷分子結(jié)構(gòu) 甲烷是家用天然氣的主要成分，也是農(nóng)村沼氣和煤礦瓦斯的主要成分，廣泛存在于自然界中，是最簡單的烷烴。甲烷分子式是CH4，由一個(gè)碳原子與四個(gè)氫原子分別共用一對(duì)電子，以四個(gè)共價(jià)單鍵結(jié)合而成。如下圖2-1（a）所示。圖2-1（a） 圖2-1（b） 圖2-1（c）圖2-1 甲烷分子結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)式并不能反映甲烷分子中的五個(gè)原子在空間的位置關(guān)系。原子的空間位置關(guān)系屬于分子結(jié)構(gòu)的一部分，因而也是決定該物質(zhì)性質(zhì)的重要因素?；瘜W(xué)學(xué)科常借助球棍模型來形象地表示有機(jī)物分子的空間結(jié)構(gòu)（不同顏色和大小的球表示不同原子，小棍表示共價(jià)鍵）。根據(jù)現(xiàn)代物理方法研究結(jié)果表明，甲烷分子空間結(jié)構(gòu)如圖2-

4、1（b）所示。但是球棍模型這種表示書寫起來極不方便，要將甲烷的立體結(jié)構(gòu)在紙平面上表示出來，常通過實(shí) 線和虛線來實(shí)現(xiàn)。如圖2-1（c）所示，虛線表示在紙平面后方，遠(yuǎn)離觀察者，粗實(shí)線（楔形）表示在紙平面前方，靠近觀察者，實(shí)線表示在紙平面上，這種表示方式稱透視式。將甲烷透視式中的每兩個(gè)原子用線連接起來，甲烷在空間形成四面體。根據(jù)現(xiàn)代物理方法測(cè)定，甲烷分子為正四面體結(jié)構(gòu)，碳原子處于四面體中心，四個(gè)氫原子位于四面體四個(gè)頂點(diǎn)。四個(gè)碳?xì)滏I的鍵長都為0.109 nm，鍵能為414.9kJmol-1 ，所有H-C-H的鍵角都是109.5o。碳原子核外價(jià)電子層結(jié)構(gòu)為2s22p2，按照經(jīng)典價(jià)鍵理論，共價(jià)鍵的形成是電

5、子配對(duì)的過程。碳原子價(jià)電子層上只有兩個(gè)單電子，因而碳原子應(yīng)該只能形成兩個(gè)共價(jià)鍵，是二價(jià)原子，但是甲烷中碳原子有四個(gè)共價(jià)鍵，呈四價(jià)。現(xiàn)代價(jià)鍵理論認(rèn)為烷烴中碳原子原子核外價(jià)電子層結(jié)構(gòu)2s22p2中的s軌道上的一個(gè)電子吸收能量激發(fā)到能量稍高的p軌道上，從而形成了2s12p3價(jià)電子層結(jié)構(gòu)，即四個(gè)單電子，解決了烷烴碳原子是四價(jià)的問題。但因s軌道與p軌道能量不同，所以形成的四個(gè)共價(jià)鍵中有一個(gè)應(yīng)該與其他三個(gè)能量不同，鍵長也不同，但是事實(shí)是他們都完全一樣。為了解決這個(gè)困惑，化學(xué)家們提出了雜化軌道理論，該理論認(rèn)為碳原子在與其他四個(gè)原子成鍵時(shí)首先將能量不同的一個(gè)s軌道與三個(gè)p軌道進(jìn)行重新組合，形成四個(gè)能量相同的成

6、鍵能力更強(qiáng)的新軌道，這個(gè)軌道稱sp3雜化軌道。為了使軌道之間的排斥力最小，四個(gè)軌道只有呈正四面體分布（軌道之間夾角均為109.5o），彼此之間距離最遠(yuǎn)而排斥力最小，如圖2-2（a）。根據(jù)原子間成鍵時(shí)，成鍵軌道重疊越大，所形成的共價(jià)鍵越穩(wěn)定的原理，四個(gè)氫原子只有沿著四個(gè)sp3雜化軌道伸展方向（即沿四面體四個(gè)頂點(diǎn)方向）才能完成最大重疊，形成最穩(wěn)定的四個(gè)碳?xì)滏I，分子內(nèi)任意兩個(gè)共價(jià)鍵之間的夾角仍為109.5o，如圖2-2（b）。因而，甲烷分子呈正四面體結(jié)構(gòu)。圖2-2（a） 圖2-2（b）圖2-2 甲烷分子結(jié)構(gòu)與形成2. 烷烴同系物的結(jié)構(gòu) 烷烴除了甲烷之外，還有含2個(gè)碳的乙烷、3個(gè)碳的丙烷等若干烷烴。他

7、們?cè)诜肿咏M成和結(jié)構(gòu)上都有其規(guī)律。根據(jù)烷烴的定義，將烷烴按碳原子數(shù)目遞增的次序排列，如表2-1所示。表2-1 烷烴同系列名稱分子式結(jié)構(gòu)簡式同系差甲烷CH4CH4CH2乙烷C2H6CH3CH3CH2丙烷C3H8CH3CH2CH3CH2丁烷C4H10CH3CH2CH2CH3CH2戊烷C5H12CH3CH2CH2CH2CH3CH2己烷C6H14CH3CH2(CH2)3CH3 CH2從表格中烷烴的結(jié)構(gòu)簡式，可以發(fā)現(xiàn)相鄰兩個(gè)烷烴在組成上都相差CH2，這樣排列的一系列化合物叫同系列。同系列中的任何兩個(gè)化合物互稱同系物，而相鄰兩個(gè)化合物分子式之差CH2稱為同系差。若烷烴分子中碳原子數(shù)目為n，則氫原子數(shù)目即為2

8、n+2，因此，所有烷烴都可以用CnH2n+2來表示，這個(gè)式子稱為烷烴通式。根據(jù)烷烴組成上的這個(gè)規(guī)律，只要知道烷烴分子中碳原子或氫原子數(shù)目，就能推斷出該烷烴分子式，例如八個(gè)碳原子的辛烷分子式應(yīng)為C8H18。烷烴同系物分子中的碳原子都是飽和碳原子，原子間均以單鍵相連，每個(gè)碳原子與之相連的四個(gè)原子用線連起來都構(gòu)成四面體。且鍵角都接近甲烷的109.5°（這是飽和碳原子形成最穩(wěn)定共價(jià)鍵的角度）。因而，烷烴同系物分子中的碳鏈并非結(jié)構(gòu)式中看到的直線排列，而是在空間形成鋸齒狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)碳原子的四根共價(jià)鍵伸展開都像甲烷分子那樣接近正四面體，這是烷烴同系物分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。圖2-3為幾種烷烴的結(jié)構(gòu)式與球棍

9、模型。圖2-3圖2-3 三種烷烴同系物結(jié)構(gòu)式與球棍模型有機(jī)化合物同分異構(gòu)現(xiàn)象非常普遍，烷烴也不例外，當(dāng)烷烴分子中碳原子在四個(gè)或以上時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生同分異構(gòu)體，例如：C4H10有兩種異構(gòu)體，結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)簡式如下： 正丁烷 異丁烷C5H12有三種異構(gòu)體, 結(jié)構(gòu)式如下： 正戊烷 異戊烷 新戊烷隨著分子中碳原子數(shù)的增多，同分異構(gòu)體的數(shù)目迅速增加。例如：C6H14有5種同分異構(gòu)體，C7H16有9種同分異構(gòu)體，C10H22有75種同分異構(gòu)體。從戊烷三種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)式中，可以看出烷烴分子中的碳原子可以有幾種不同的連接方式。根據(jù)分子中碳原子所連碳原子數(shù)目的不同，可分為伯、仲、叔和季四種類型。只與一個(gè)碳原子直接

10、相連的碳原子稱伯碳，又稱一級(jí)碳原子或1°碳原子；與兩個(gè)碳原子直接相連的碳原子稱仲碳，又稱二級(jí)碳原子或2°碳原子；依次類推與三個(gè)、四個(gè)碳原子相連的碳原子分別稱叔碳（三級(jí)碳原子或3°碳原子）和季碳（四級(jí)碳原子或4°碳原子）。例如：伯碳（1°）： C1、C5、C6、C7、C8仲碳（2°）： C4叔碳（3°）： C3季碳（4°）： C2根據(jù)相連碳原子的類型，氫原子可分為伯、仲、叔三種類型，他們?cè)诨瘜W(xué)變化中表現(xiàn)出不同的反應(yīng)活性。（二）烷烴的分類與命名根據(jù)烷烴分子碳鏈上碳原子數(shù)目多少進(jìn)行分類，將烷烴碳原子數(shù)目較少的烷烴稱為低級(jí)

11、烷烴；而將烷烴碳原子數(shù)目較多的烷烴稱為高級(jí)烷烴。這種分類方法也常用于其他類型有機(jī)化合物。碳原子數(shù)目多少只具有相對(duì)意義，沒有絕對(duì)界限，且對(duì)于不同類型有機(jī)化合物低級(jí)與高級(jí)所對(duì)應(yīng)的碳原子數(shù)也不相同。此外，烷烴還可以根據(jù)碳鏈連接情況進(jìn)行分類，將分子中碳原子依次連接成線狀的烷烴稱為直鏈烷烴；而將分子中碳鏈上帶有分支的烷烴稱為支鏈烷烴。烷烴不僅數(shù)目眾多，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如何給以正確的名稱，不僅能反映出分子組成（即分子所含元素種類和原子數(shù)目），還能進(jìn)一步表示分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)，從而推斷其具有的理化性質(zhì)。而且烷烴的命名法也是學(xué)習(xí)其他類型有機(jī)化合物命名法的基礎(chǔ)。因此，這是學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的重要內(nèi)容之一，也是學(xué)好有機(jī)化學(xué)的一

12、項(xiàng)重要基本功。1普通命名法 普通命名法適用于結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單的烷烴。我國的化學(xué)工作者結(jié)合漢字的特點(diǎn)，制訂如下命名規(guī)則：（1）分子中碳原子數(shù)目從一到十，分別對(duì)應(yīng)用天干（甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸）表示，命名為“某烷”，碳原子超過十個(gè)時(shí)用中文數(shù)字十一、十二等表示。例如：CH4 甲烷 C2H6 乙烷 C12H26 十二烷（2）當(dāng)烷烴存在同分異構(gòu)體時(shí)，用“正”、“異”、“新”加以區(qū)分。直鏈烷烴稱“正某烷”（常省略“正”字）；碳鏈一端第二位碳原子上連有一個(gè)甲基，此外無其他支鏈的烷烴，據(jù)碳原子總數(shù)稱“異某烷”；若碳鏈一端第二位碳原子上連有兩個(gè)甲基，此外無其他支鏈的烷烴，據(jù)碳原子總數(shù)稱“新某烷”。例

13、如C5H12的三種異構(gòu)體的名稱： 正戊烷 異戊烷 新戊烷很顯然，普通命名法只適用于結(jié)構(gòu)比較簡單的烷烴，要命名復(fù)雜的烷烴，需要具有普遍適用性的系統(tǒng)命名法。2系統(tǒng)命名法 要掌握烷烴的系統(tǒng)命名法，首先應(yīng)熟悉一些常見基團(tuán)的結(jié)構(gòu)和名稱。烷烴分子形式上去掉一個(gè)氫原子后剩下的原子團(tuán)稱為烷基，通常用“R-”表示。簡單烷基的命名是將其對(duì)應(yīng)的烷烴名稱中的“烷”字改為“基”字。甲烷 CH4 -CH3 甲基乙烷 CH3-CH3 -CH2-CH3 乙基丙烷 CH3-CH2-CH3-CH2-CH2-CH3 正丙基（丙基） 異丙基CH3-CH2-CH2-CH3 丁烷 正丁基 仲丁基 異丁烷 異丁基 叔丁基系統(tǒng)命名法以普通命

14、名法為基礎(chǔ)，主要步驟和原則如下：（1）選主鏈：選擇含碳原子數(shù)最多的碳鏈作主鏈，據(jù)主鏈所含碳原子數(shù)稱“某烷”?！澳场弊值挠梅ê推胀ㄏ嗤?，主鏈以外的碳鏈作支鏈（取代基）。若有多條等長主鏈，則選擇含支鏈最多的那條作主鏈。 2-甲基丁烷 2,2,4-三甲基-3-乙基戊烷（2）編號(hào)碼：從靠近支鏈最近的一端開始，用阿拉伯?dāng)?shù)字給主鏈碳原子依次編號(hào)，以確定支鏈的位置。編號(hào)應(yīng)使支鏈位次之和最小。若有多個(gè)不同支鏈位次之和相同時(shí)，則應(yīng)使較小支鏈取盡可能小的編號(hào)。 2,2,4-三甲基戊烷 3-甲基-4-乙基己烷（3）定名稱：先寫取代基位次(用阿拉伯?dāng)?shù)字)，后用“-”隔開，再寫取代基名稱，最后寫主鏈中確定的“某烷

15、”。當(dāng)主鏈上連有多個(gè)取代基時(shí)，采用同類歸并、先簡后繁的原則。相同取代基要合并起來，將其位次由小到大分別寫到前面，中間用“，”隔開，用漢字二、三等數(shù)字表示相同取代基的數(shù)目。 2,3-二甲基丁烷 2,2-二甲基丁烷若取代基不同，則基團(tuán)命名的先后順序要遵循先簡后繁的原則，即次序規(guī)則。根據(jù)基團(tuán)直接與主鏈碳相連的原子的原子序數(shù)大小確定先后，先書寫原子序數(shù)越小的基團(tuán)，后書寫序數(shù)大的基團(tuán)。若與主鏈碳原子相連的原子相同，則再比較它們各自連接的原子的原子序數(shù)大小，直到比出大小為止。如：2-甲基-3-氯丁烷2-甲基-3-氯丁烷中兩基團(tuán)與主鏈直接相連的原子是碳和氯，碳的原子序數(shù)小，氯的原子序數(shù)大，因而在書寫時(shí)先寫甲

16、基，后寫氯原子。 2-甲基-3-乙基戊烷2-甲基-3-乙基戊烷中兩基團(tuán)與主鏈直接相連的原子都是碳，需進(jìn)行第二次比較，甲基和乙基中碳原子均與二個(gè)氫原子連接，但第三根鍵甲基連氫，而乙基則是碳。因此，先寫甲基，后寫乙基。常見烷基由簡到繁順序?yàn)椋?CH3-CH2CH3-CH2CH2CH3-CH(CH3)2二、 烷烴的物理性質(zhì)有機(jī)化合物的物理性質(zhì)通常包括物質(zhì)的存在狀態(tài)、顏色、氣味、相對(duì)密度、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和溶解度等。對(duì)于一種純凈有機(jī)化合物來說，在一定條件下，這些物理常數(shù)有固定的數(shù)值，因此是判定該化合物的重要參考數(shù)據(jù)。甲烷常溫是一種無色、無味、難溶于水、密度比空氣輕的氣體，甲烷的同系物與甲烷結(jié)構(gòu)相似，但同系物

17、之間又有差異，總體呈現(xiàn)隨相對(duì)分子質(zhì)量的遞增而有規(guī)律地變化。表2-2列出了正烷烴的一些物理常數(shù)。表2-2 幾種烷烴的物理性質(zhì)（常溫常壓）名稱分子式結(jié)構(gòu)簡式常溫下狀態(tài)熔點(diǎn)（）沸點(diǎn)（）甲烷CH4CH4氣-182.5-164.0乙烷C2H6CH3CH3氣-183.3-88.63丙烷C3H8CH3CH2CH3氣-189.7-42.07丁烷C4H10CH3(CH2)2CH3氣-183.4-0.5戊烷C5H12CH3(CH2)3CH3液-129.736.07庚烷C7H16CH3(CH2)5CH3液-90.6198.42辛烷C8H18CH3(CH2)6CH3液-56.79125.7癸烷C10H22CH3(CH

18、2)8CH3液-29.7174.1十六烷C16H34CH3(CH2)14CH3液18.1286.5十七烷C17H36CH3(CH2)15CH3固22.0301.8十九烷C19H40CH3(CH2)17CH3固32.0330.0烷烴隨分子中碳原子的增加，物理性質(zhì)呈現(xiàn)規(guī)律性的變化。主要規(guī)律歸納如下：1. 常溫常壓下，C1C4的直鏈烷烴是氣體，C5C16是液體，C17以上是固體；2. 烷烴沸點(diǎn)主要與分子間作用力有關(guān)（范德華引力）。分子量越大，分子間范德華引力越強(qiáng)，則沸點(diǎn)越高。對(duì)于分子量相同的同分異構(gòu)體的沸點(diǎn)，則是支鏈越多，分子間接觸面越小，范德華引力越小，因而沸點(diǎn)越低。例如：正戊烷 沸點(diǎn) 36 熔點(diǎn)

19、 129 異戊烷 沸點(diǎn) 25 熔點(diǎn) 159 新戊烷 沸點(diǎn) 9 熔點(diǎn) 18 熔點(diǎn)雖然也隨烷烴分子量增加而升高，但是不完全一致，這主要因?yàn)槲镔|(zhì)熔點(diǎn)除與分子量有關(guān)之外，還與該物質(zhì)在晶體中排列緊密程度密切相關(guān)。對(duì)于同分異構(gòu)體，則對(duì)稱性高的物質(zhì)熔點(diǎn)相對(duì)較高。如新戊烷高于正戊烷和異戊烷。3. 烷烴的極性很小，不溶于極性大的水中，易溶于非極性或者弱極性的有機(jī)溶劑如四氯化碳、乙醚、苯等，這符合“相似相溶”經(jīng)驗(yàn)規(guī)則。同樣液態(tài)的烷烴也常被用作有機(jī)溶劑溶解某些有機(jī)化合物。例如戊烷和己烷的混合物（也稱石油醚）常用來提取中草藥中的活性成分。4. 烷烴的相對(duì)密度也隨著碳原子數(shù)的增加而增大，但增加的幅度很小，始終都小于水（

20、1 kg/L）。三、 烷烴的化學(xué)性質(zhì)烷烴分子中，原子間都是以比較穩(wěn)定的鍵連接（碳碳鍵和碳?xì)滏I），常溫下，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑、強(qiáng)還原劑等均不起反應(yīng)。例如與高錳酸鉀、重鉻酸鉀和溴水等都不反應(yīng)。但烷烴的穩(wěn)定性是相對(duì)的，在特定條件下，如光照、加熱、催化劑的影響下，也能發(fā)生一些化學(xué)反應(yīng)。1. 取代反應(yīng) 烷烴在光照、高溫或催化劑的作用下，可與鹵素單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。例如，甲烷與氯氣在光照下發(fā)生反應(yīng)：CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + HClCH2Cl2 + Cl2 CHCl3+ HClCHCl3 + Cl2 CCl4 + HCl甲烷分子中的氫

21、原子可逐一被氯原子所替代，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷（又稱氯仿）和四氯甲烷（又稱四氯化碳）。這種有機(jī)物分子中某個(gè)原子或基團(tuán)被其他原子或基團(tuán)替代的反應(yīng)稱為取代反應(yīng)。若是被鹵素原子替代則稱鹵代反應(yīng)，產(chǎn)物為鹵代烴，是烴的一類衍生物。烷烴的鹵代反應(yīng)屬于自由基反應(yīng)，具體反應(yīng)歷程如下：（1） 鏈的引發(fā)： 反應(yīng)第一階段，開始產(chǎn)生自由基的過程Cl Cl 2Cl（氯原子自由基）氯氣分子首先在光照下獲得能量，共價(jià)鍵發(fā)生異裂，分解生成氯自由基（即氯原子）?；顫姷穆茸杂苫購募淄榉肿又袏Z取一個(gè)氫原子，生成新的自由基，進(jìn)而促使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。（2） 鏈的增長： 反應(yīng)第二階段，不斷產(chǎn)生新自由基的過程Cl + CH4H

22、Cl + CH3（甲基自由基）CH3 + Cl2Cl + CH3Cl（一氯甲烷）Cl + CH3ClHCl + CH2Cl（一氯甲烷自由基）CH2Cl + Cl2Cl + CH2Cl2（二氯甲烷）活潑的氯自由基從甲烷分子中奪取一個(gè)氫原子，生成新的活潑的甲基自由基，甲基自由基又從氯氣分子奪取一個(gè)氯原子，生成一個(gè)新的氯自由基，新的氯自由基可以重復(fù)上述反應(yīng)，也可以與剛形成的一氯甲烷反應(yīng)，生成二氯甲烷，反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，會(huì)生成三氯甲烷和四氯甲烷。 甲烷氯代反應(yīng)的每一步會(huì)消耗掉一個(gè)自由基，同時(shí)又會(huì)為下一步反應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)新的自由基。從而使反應(yīng)能夠連續(xù)不斷的持續(xù)下去，這樣的反應(yīng)又稱為鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。（3） 鏈的終止：

23、反應(yīng)第三階段，自由基互相結(jié)合消亡的過程Cl + CH3CH3Cl Cl + ClCl2CH3 + CH3CH3CH3 隨著反應(yīng)的進(jìn)行，體系中自由基逐漸增多，自由基互相結(jié)合的機(jī)會(huì)也逐漸增多，同時(shí)反應(yīng)體系中的雜質(zhì)或者反應(yīng)容器也會(huì)消耗部分自由基，隨著自由基的消亡殆盡，反應(yīng)也隨即終止。從上述烷烴鹵代反應(yīng)可以看出，反應(yīng)一旦觸發(fā)，就會(huì)產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，直到自由基消耗完為止。例如爆炸、燃燒多屬于這類反應(yīng)。2. 氧化反應(yīng) 烷烴在常溫下，不與氧化劑反應(yīng)，但都可以在空氣中燃燒，徹底氧化為二氧化碳和水，同時(shí)放出大量的熱能。例如天然氣中甲烷的燃燒：CH4 + 2O2 CO2 + 2 H2O + 熱能若氧氣不足，則會(huì)生成有

24、毒的一氧化碳和水。因而在使用天然氣時(shí)，應(yīng)保持室內(nèi)通風(fēng)，以免發(fā)生一氧化碳中毒。人體內(nèi)也在不斷地發(fā)生燃燒氧化反應(yīng)，產(chǎn)生的能量供給細(xì)胞，不過體內(nèi)的氧化反應(yīng)非常緩和，不像甲烷燃燒那樣劇烈。另外，為人體提供能量的不是甲烷，也并非其他烷烴，而是烴的衍生物糖類和脂肪。烷烴除了在點(diǎn)燃或者高溫情況下能夠發(fā)生燃燒氧化之外，也能在催化劑作用下被空氣氧化。如石蠟等高級(jí)烷烴在高錳酸鉀催化下，被空氣中的氧氣氧化生成多種脂肪酸。 中學(xué)和大學(xué)無機(jī)化學(xué)從電子得失和電子偏移的角度介紹過氧化還原反應(yīng)，但是有機(jī)化合物均為共價(jià)化合物，電子的得失和偏移都不太容易判斷。因而，有機(jī)化學(xué)常從得氧失氧和得氫失氫的角度來判定氧化還原反應(yīng)。得氧或失

25、氫的反應(yīng)稱為氧化反應(yīng)；失氧或得氫的反應(yīng)稱為還原反應(yīng)。氧化還原反應(yīng)也是常見且重要的有機(jī)反應(yīng)類型。烷烴同系物的結(jié)構(gòu)與甲烷相似，根據(jù)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，由上面甲烷的性質(zhì)可以推測(cè)其他烷烴的性質(zhì)。這是學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的重要方法，也是學(xué)好有機(jī)化學(xué)的思維模式。基于烷烴在物理和化學(xué)性質(zhì)上的特點(diǎn)，也有一些在醫(yī)藥上的應(yīng)用。最常見的有液體石蠟，液體石蠟是十八個(gè)碳到二十四個(gè)碳原子的烷烴混合物，常溫是無色透明的液體，不溶于水和醇，溶于醚和氯仿。醫(yī)藥上用作緩瀉劑；也常作基質(zhì)，用于滴鼻劑或噴霧劑的配制。其次是固體石蠟，它是二十五個(gè)碳到三十四個(gè)碳原子的烷烴混合物，常溫是白色蠟狀固體。醫(yī)藥上用于蠟療和調(diào)節(jié)軟膏的硬度；也是制造蠟燭的原

26、料。另外還有液體石蠟和固體石蠟的混合物凡士林，常含色素而呈黃色，是呈軟膏狀半固體，不溶于水，溶于乙醚和石油醚。因不被皮膚吸收，且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不與藥物起反應(yīng)。因此，常用作軟膏的基質(zhì)。第二節(jié) 環(huán)烷烴分子中原子間以單鍵連接，且碳原子首尾連接成環(huán)狀的烴稱環(huán)烷烴(cycloalkanes)。環(huán)烷烴因其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與烷烴相似，又稱脂環(huán)烴。一、環(huán)烷烴的分類、命名與結(jié)構(gòu)（一） 環(huán)烷烴的分類根據(jù)環(huán)烷烴分子中碳環(huán)的數(shù)目多少分類，只含一個(gè)碳環(huán)的稱單環(huán)烷烴，含兩個(gè)或以上的稱為多環(huán)烷烴。 單環(huán) 多環(huán)單環(huán)烷烴根據(jù)成環(huán)碳原子數(shù)目的不同，又可分為3碳、4碳的小環(huán)；5碳、6碳的中環(huán)和7碳以上的大環(huán)。其中5碳和6碳的環(huán)烷烴最為穩(wěn)

27、定，也最為重要和常見。小環(huán)： 中環(huán)： 大環(huán)： 多環(huán)烷烴又可以根據(jù)環(huán)與環(huán)之間的連接形式不同進(jìn)行分類。環(huán)與環(huán)之間共用一個(gè)碳原子的多環(huán)烷烴稱為螺環(huán)烷烴；環(huán)與環(huán)之間共用兩個(gè)及以上碳原子的多環(huán)烷烴稱為橋環(huán)烷烴。 螺環(huán) 橋環(huán)（二） 環(huán)烷烴的命名1. 單環(huán)烷烴的命名 單環(huán)烷烴組成上比相應(yīng)的開鏈烷烴少兩個(gè)氫原子，通式為CnH2n。命名也與開鏈烷烴相似，將名稱前冠以“環(huán)”字即可。如環(huán)戊烷、環(huán)己烷等。 環(huán)丙烷 環(huán)戊烷 環(huán)己烷若環(huán)上有取代基，則以環(huán)烷烴為母體，取代基作支鏈，以最簡單取代基連接的環(huán)碳開始給碳環(huán)編號(hào)，確定取代基的位次，稱為“某基環(huán)某烷”。 甲基環(huán)己烷 1,4-二甲基環(huán)己烷（對(duì)二甲基環(huán)己烷）1-甲基-4-

28、異丙基環(huán)己烷2. 螺環(huán)烴與橋環(huán)烴的命名 螺環(huán)烴是指環(huán)與環(huán)之間共用一個(gè)碳原子的多環(huán)烴，共用的碳原子稱為螺原子。螺2.4庚烷螺環(huán)烴的命名則是根據(jù)環(huán)上碳原子的總數(shù)稱為螺某烷，在螺與某烷之間加一方括號(hào)，其中用阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)明除螺原子外的每個(gè)環(huán)上碳原子的數(shù)目，按照由小到大的順序排列，數(shù)字與數(shù)字之間用下角圓點(diǎn)隔開。當(dāng)螺環(huán)烴上帶有取代基時(shí)，則從螺原子的鄰位碳原子開始，先給小環(huán)編號(hào)，經(jīng)過螺原子后再給大環(huán)編號(hào)，以確定螺環(huán)烴上的取代基位次。2-甲基螺4.5癸烷橋環(huán)烴是指環(huán)與環(huán)之間共用兩個(gè)及以上碳原子的多環(huán)烴。共用的碳原子稱為橋頭（或稱橋墩）碳原子，從橋頭一端到另一端的碳鏈稱為橋路。二環(huán)2.2.1庚烷名稱中的二環(huán)表示

29、橋環(huán)烴中環(huán)的數(shù)目，庚烷表示橋環(huán)烴中環(huán)上所有碳原子數(shù)目，方括號(hào)中的數(shù)字表示除兩橋頭碳原子之外各橋路上的碳原子數(shù)，按從大到小順序排列，各數(shù)字之間用下角圓點(diǎn)隔開。當(dāng)橋環(huán)烴上帶有取代基時(shí)，則按先大環(huán)后小環(huán)的順序編號(hào)。從一個(gè)橋頭碳原子開始沿最長橋路到另一橋頭碳原子，再沿次長橋路回到第一個(gè)橋頭碳原子，最短的橋路最后編號(hào)。2,5-二甲基二環(huán)2.2.2辛烷（三）環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)1. 環(huán)烷烴的順反異構(gòu) 環(huán)烷烴分子中，環(huán)上碳碳鍵受環(huán)的限制，無法像烷烴中那樣自由旋轉(zhuǎn)，因此，當(dāng)環(huán)上有二個(gè)或以上取代基時(shí)，這些取代基在空間可以形成不同的排列方式，形成同分異構(gòu)體。如1,4-二甲基環(huán)己烷。若將環(huán)己烷視為一平面，則二個(gè)甲基在環(huán)平面

30、同側(cè)稱為順式；在環(huán)平面異側(cè)稱為反式，分別在其名稱前冠以“順”或“反”字。 順-1,4-二甲基環(huán)己烷 反-1,4-二甲基環(huán)己烷在1,4-二甲基環(huán)己烷的順反兩種異構(gòu)中，分子中原子間的連接順序和結(jié)合方式完全相同，只是兩個(gè)甲基在空間的排列方式不同。像這種因分子中碳碳鍵不能自由旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致分子中的原子或原子團(tuán)在空間形成不同排列產(chǎn)生的同分異構(gòu)稱為順反異構(gòu)。順反異構(gòu)屬于立體異構(gòu)中的構(gòu)型異構(gòu)。2. 環(huán)烷烴的穩(wěn)定性 實(shí)驗(yàn)事實(shí)說明環(huán)的穩(wěn)定性與環(huán)的大小有關(guān)，三碳環(huán)最不穩(wěn)定，四碳環(huán)比三碳環(huán)稍穩(wěn)定一些，五碳和六碳環(huán)比較穩(wěn)定。為了從結(jié)構(gòu)上對(duì)這一事實(shí)給出較為合理的解釋，1885年Baeyer提出了張力學(xué)說。他假定成環(huán)碳原子都

31、在同一平面上，且成環(huán)后形成特定的鍵角。環(huán)丙烷分子呈正三角形，鍵角為60°，環(huán)丁烷是正四邊形，鍵角為90°，環(huán)戊烷為正五邊形，鍵角為108°，環(huán)己烷是正六邊形，鍵角是120°。120°108°90°60° 環(huán)丙烷 環(huán)丁烷 環(huán)戊烷 環(huán)己烷 根據(jù)飽和碳原子sp3雜化軌道成鍵后正常鍵角應(yīng)為109.5°，環(huán)烷烴的鍵角與正常鍵角比較，均存在一定的角度偏差，環(huán)烷烴分子的鍵角有恢復(fù)到正常鍵角的傾向，因而環(huán)產(chǎn)生了張力，這個(gè)張力稱為角張力。環(huán)的鍵角偏離正常鍵角109.5°越大，則環(huán)中張力越大，環(huán)越不穩(wěn)定，所以環(huán)丙烷

32、不如環(huán)丁烷穩(wěn)定，環(huán)戊烷和環(huán)己烷比較穩(wěn)定。Baeyer張力學(xué)說比較直觀的說明了環(huán)的穩(wěn)定性與環(huán)大小的關(guān)系，對(duì)于初學(xué)者認(rèn)識(shí)環(huán)烷烴性質(zhì)很有幫助。但Baeyer張力學(xué)說是建立在成環(huán)碳原子都在同一平面這一假定基礎(chǔ)上的，與實(shí)際情況并不完全相符。圖2-4圖2-4環(huán)丙烷分子中的彎曲鍵示意圖根據(jù)現(xiàn)代價(jià)鍵理論的觀點(diǎn)，成鍵原子之間要形成化學(xué)鍵，必須使成鍵兩原子各自的成鍵軌道處于最大重疊的位置，才能形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵。環(huán)烷烴的飽和碳原子sp3雜化軌道成鍵后鍵角應(yīng)為109.5°，但是環(huán)丙烷分子中任兩個(gè)碳原子的sp3雜化軌道不可能在兩原子直線方向上成60°角完成最大重疊。根據(jù)現(xiàn)代物理儀器研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)丙烷分

33、子中的sp3雜化軌道在兩碳原子連線之外發(fā)生了部分重疊，形成彎曲狀重疊的彎曲鍵，見圖2-4。該鍵比烷烴中的鍵弱，容易受外界電場(chǎng)作用，而發(fā)生斷鍵，因而環(huán)丙烷化學(xué)性質(zhì)最不穩(wěn)定。隨著環(huán)的增大，環(huán)內(nèi)部角度逐漸增大，且除環(huán)丙烷之外，成環(huán)碳原子并不都在同一平面上，這更使得環(huán)烷烴分子內(nèi)的鍵角逐漸與正常鍵角109.5°靠近。因而，環(huán)戊烷和環(huán)己烷比較穩(wěn)定。 環(huán)戊烷 環(huán)己烷二、單環(huán)烷烴的物理性質(zhì)單環(huán)烷烴不溶于水，熔沸點(diǎn)也隨分子中碳原子數(shù)的增加而逐漸增大，分子對(duì)稱性和分子之間的接觸面均比烷烴要高和大，因而熔沸點(diǎn)比相同碳原子數(shù)的烷烴要高。密度也比相應(yīng)的烷烴要高一些。部分單環(huán)烷烴的物理常數(shù)見表2-3。表2-3

34、幾種單環(huán)烷烴的物理常數(shù)（常溫常壓）名稱分子式常溫下狀態(tài)熔點(diǎn)（）沸點(diǎn)（）環(huán)丙烷C3H6氣-127.4-32.9環(huán)丁烷C4H8氣-5012環(huán)戊烷C5H10液-93.849.3環(huán)己烷C6H12液6.580.7環(huán)庚烷C7H14液-12118.5三、單環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)單環(huán)烷烴與烷烴相比，分子內(nèi)原子間均以單鍵結(jié)合，所以化學(xué)性質(zhì)非常相似，但單環(huán)烷烴由于碳鏈成環(huán)，結(jié)構(gòu)與烷烴不完全相同，因而化學(xué)性質(zhì)也有不同于烷烴之處?？傮w上單環(huán)烷烴較為穩(wěn)定，一般與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑等試劑均不反應(yīng)。（一）取代反應(yīng)環(huán)戊烷和環(huán)己烷等因結(jié)構(gòu)與烷烴更為相似，較容易發(fā)生取代反應(yīng)。例如環(huán)己烷與溴，在高溫或光照下能發(fā)生鹵代反應(yīng)，生成鹵代環(huán)烷

35、烴及鹵化氫。與烷烴鹵代反應(yīng)一樣，環(huán)烷烴的鹵代也屬于自由基取代反應(yīng)。（二）開環(huán)加成含四個(gè)碳原子以下的環(huán)烷烴因分子中存在彎曲幅度較大的單鍵，很容易受外界電場(chǎng)作用而斷裂，發(fā)生加成反應(yīng)（加成反應(yīng)在后面不飽和烴章節(jié)中會(huì)有進(jìn)一步介紹）。1. 與氫氣加成 環(huán)丙烷和環(huán)丁烷在催化劑作用下，能與氫氣發(fā)生開環(huán)加成生成相應(yīng)的烷烴。80200從反應(yīng)形式上看，氫氣中兩個(gè)氫原子分別連接到被打開的碳環(huán)兩端碳原子上，產(chǎn)物轉(zhuǎn)變?yōu)殚_鏈化合物，這類反應(yīng)稱為開環(huán)加成反應(yīng)。環(huán)戊烷和環(huán)己烷等則較難發(fā)生開環(huán)反應(yīng)。2. 與鹵素和鹵化氫加成 環(huán)丙烷常溫下就能與溴、碘化氫發(fā)生開環(huán)加成反應(yīng)。 1,3-二溴丙烷1-碘丙烷環(huán)丁烷只有在加熱時(shí)才能與溴、碘

36、化氫發(fā)生開環(huán)加成。例如： 1,4-二溴丁烷 1-碘丁烷同樣，環(huán)戊烷和環(huán)己烷等環(huán)烷烴也很難與鹵素、鹵化氫發(fā)生開環(huán)加成反應(yīng)。從上述反應(yīng)不難看出，環(huán)丙烷和環(huán)丁烷最為活潑，容易發(fā)生開環(huán)加成；環(huán)戊烷和環(huán)己烷等相對(duì)穩(wěn)定，較難開環(huán)，容易發(fā)生取代。但是兩類環(huán)烷烴都難發(fā)生氧化，即便是最活潑的環(huán)丙烷也不能被高錳酸鉀氧化。第三節(jié) 構(gòu)象烷烴分子中的單鍵特點(diǎn)是成鍵原子可以圍繞鍵軸任意旋轉(zhuǎn)。例如在乙烷分子中，碳碳單鍵可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，假定固定其中一個(gè)碳原子，另一個(gè)碳原子圍繞碳碳單鍵旋轉(zhuǎn)，則每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，乙烷分子中原子在空間就會(huì)形成一個(gè)排列形式，因此，乙烷在空間會(huì)形成若干不同排列形式，每個(gè)排列形式叫做乙烷的一個(gè)構(gòu)象(cycl

37、oalkanes)，不同構(gòu)象之間互稱構(gòu)象異構(gòu)體，屬于立體異構(gòu)的一種。一、乙烷和丁烷的構(gòu)象（一）構(gòu)象表示在紙平面上將烷烴的空間構(gòu)象以及構(gòu)象異構(gòu)體之間的差異表示出來，常用兩種表示方式，一種是鋸架式（也稱透視式），一種是紐曼投影式。鋸架式是在分子球棍模型基礎(chǔ)上，用實(shí)線表示分子中各原子或基團(tuán)在空間的相對(duì)位置關(guān)系的一種表示形式。鋸架式比較直觀，分子中所有原子和鍵都能看見，但畫起來有些難度。 乙烷鋸架式 乙烷紐曼投影式紐曼投影式是在分子球棍模型基礎(chǔ)上，將視線放在碳碳鍵鍵軸上，距離觀察者較近的一個(gè)碳原子用一圓圈表示，從圓圈中心開始畫三條實(shí)線，表示該碳原子上所連的三個(gè)原子或原子團(tuán)，距離觀察者較遠(yuǎn)的碳原子因被較

38、近碳原子遮擋，因而不畫出，只從圓圈邊線開始畫三條實(shí)線，表示較遠(yuǎn)碳原子上所連的三個(gè)原子或者原子團(tuán)。紐曼投影式書寫方便，且在表示分子空間結(jié)構(gòu)時(shí)比較直觀。（二）乙烷和丁烷的構(gòu)象由于碳碳單鍵的自由旋轉(zhuǎn)，乙烷可以有無數(shù)個(gè)構(gòu)象，但在這些構(gòu)象中，交叉式和重疊式最為典型，其他構(gòu)象處于兩者之間的狀態(tài)。 鋸架式 乙烷交叉式構(gòu)象 乙烷重疊式構(gòu)象 紐曼投影式 乙烷交叉式構(gòu)象 乙烷重疊式構(gòu)象在乙烷交叉式構(gòu)象中，一個(gè)碳原子上的碳?xì)滏I處于另一個(gè)碳原子上兩個(gè)碳?xì)滏I中間位置。此時(shí)，兩個(gè)碳原子上連接的氫原子相距最遠(yuǎn)，相互之間的斥力最小，因而分子內(nèi)能最小，也最穩(wěn)定，這種構(gòu)象稱為優(yōu)勢(shì)構(gòu)象。在乙烷重疊式中，兩個(gè)碳原子上的碳?xì)滏I兩兩重疊

39、，兩個(gè)碳原子上連接的氫原子相距最近，相互之間的斥力最大，分子內(nèi)能最大，最不穩(wěn)定。其他構(gòu)象的內(nèi)能和穩(wěn)定性介于兩者之間。盡管乙烷構(gòu)象之間內(nèi)能不同，但差異較小，常溫下分子間的碰撞就足以使不同構(gòu)象之間快速轉(zhuǎn)變，無法分離出某個(gè)構(gòu)象，因而乙烷實(shí)質(zhì)上是交叉式和重疊式以及介于兩者之間若干構(gòu)象異構(gòu)體的平衡混合物。交叉式最穩(wěn)定，在平衡混合物中占有最高比例，所以一般情況下用交叉式表示乙烷。丁烷分子中有三個(gè)碳碳單鍵，每個(gè)碳碳單鍵都可以通過自由旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生若干構(gòu)象異構(gòu)體。若固定丁烷兩端碳原子，旋轉(zhuǎn)中間兩碳原子的單鍵，也會(huì)產(chǎn)生無數(shù)個(gè)構(gòu)象，每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)60°就得到一個(gè)典型構(gòu)象，這樣一共得到四種代表性構(gòu)象。如下所示： 全

40、重疊式 鄰位交叉式 部分重疊式 對(duì)位交叉式在全重疊式中，體積最大的兩個(gè)甲基處于重疊狀態(tài)，距離最小，分子內(nèi)斥力最大，能量最高，最不穩(wěn)定；在對(duì)位交叉式中，體積最大的兩個(gè)甲基距離最遠(yuǎn)，分子內(nèi)斥力最小，能量最低，最穩(wěn)定。四種構(gòu)象內(nèi)能高低順序?yàn)椋喝丿B式部分重疊式鄰位交叉式對(duì)位交叉式盡管丁烷不同構(gòu)象之間存在內(nèi)能差，但同樣不能分離出單個(gè)構(gòu)象異構(gòu)體，和乙烷一樣，丁烷也是若干構(gòu)象的平衡混合體，其中對(duì)位交叉式是優(yōu)勢(shì)構(gòu)象，是丁烷主要存在形式。二、環(huán)丙烷、環(huán)丁烷和環(huán)戊烷的構(gòu)象烷烴通過碳碳單鍵的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生不同構(gòu)象，環(huán)烷烴分子中碳碳單鍵的旋轉(zhuǎn)因環(huán)的存在而受阻，但若兩個(gè)或以上碳碳單鍵協(xié)同轉(zhuǎn)動(dòng)，則也會(huì)產(chǎn)生若干不同構(gòu)象，且伴有

41、鍵角的轉(zhuǎn)動(dòng)和變化。（一）環(huán)丙烷構(gòu)象環(huán)丙烷分子中三個(gè)碳原子只能同處一平面，因而只有一種平面式構(gòu)象。環(huán)丙烷平面構(gòu)象環(huán)丙烷分子內(nèi)存在較大角張力，且環(huán)丙烷平面式構(gòu)象中，所有碳?xì)滏I都處于重疊狀態(tài)，分子內(nèi)存在較大斥力。因而，環(huán)丙烷是極不穩(wěn)定的環(huán)烷烴。（二）環(huán)丁烷構(gòu)象環(huán)丁烷存在兩種典型構(gòu)象，一種是四個(gè)碳原子位于同一平面的平面式構(gòu)象，與環(huán)丙烷相似，分子內(nèi)存在較大角張力，且碳原子上的碳?xì)滏I處于重疊狀態(tài)，分子內(nèi)斥力較大，因而平面式構(gòu)象是環(huán)丁烷最不穩(wěn)定的構(gòu)象；另一種則是平面式構(gòu)象中的一個(gè)碳原子沿平面向上或向下翻轉(zhuǎn)形成的蝶式構(gòu)象，環(huán)內(nèi)碳碳鍵雖仍是彎曲鍵，但鍵角更接近109.5°，且相連碳原子上的氫原子處于交

42、叉式，分子內(nèi)角張力和斥力達(dá)到最小，因而蝶式構(gòu)象是環(huán)丁烷的優(yōu)勢(shì)構(gòu)象。 平面式構(gòu)象 蝶式構(gòu)象（三）環(huán)戊烷構(gòu)象環(huán)戊烷也存在兩種典型構(gòu)象，一種是四個(gè)碳原子位于同一平面，另外一個(gè)碳原子沿平面向上或向下翻轉(zhuǎn)形成的信封式構(gòu)象；另一種是三個(gè)碳原子位于同一平面，另外二個(gè)碳原子分別位于平面上下方的半椅式構(gòu)象。在這兩種典型構(gòu)象中碳碳鍵鍵角比環(huán)丙烷構(gòu)象中碳碳鍵鍵角更接近109.5°，環(huán)也更穩(wěn)定，但在信封式構(gòu)象中，平面碳原子上的碳?xì)滏I處于重疊式狀態(tài)，斥力較大，內(nèi)能相對(duì)半椅式構(gòu)象較高，因而半椅式構(gòu)象是環(huán)戊烷的優(yōu)勢(shì)構(gòu)象。 信封式構(gòu)象 半椅式構(gòu)象環(huán)戊烷的衍生物是自然界生物體內(nèi)廣泛存在的結(jié)構(gòu)，如生命體遺傳基因中的核糖

43、中，以及臨床許多藥物結(jié)構(gòu)之中。為了書寫的方便，一般用正五邊形表示五元環(huán)，環(huán)上的原子或基團(tuán)寫在環(huán)的上下方，如下所示。環(huán)戊烷三、環(huán)己烷的構(gòu)象（一）椅式與船式構(gòu)象環(huán)己烷分子存在椅式和船式兩種典型構(gòu)象。在這兩種構(gòu)象中，環(huán)內(nèi)所有碳碳鍵鍵角均接近飽和碳四面體鍵角，幾乎沒有角張力。在船式構(gòu)象中，C1和C4上的兩個(gè)氫原子相距較近，相互之間斥力較大，而在椅式構(gòu)象中則相距較遠(yuǎn)，不產(chǎn)生斥力。 椅式 船式另外從環(huán)己烷紐曼投影式分析，分別沿著椅式構(gòu)象中的C5、C6和C2、C3之間的鍵軸可以看出，相連碳原子上的氫原子都處于交叉式狀態(tài)，而在船式構(gòu)象中則處于重疊式。所以椅式比船式內(nèi)能更低，是最穩(wěn)定的一種構(gòu)象，即環(huán)己烷的優(yōu)勢(shì)構(gòu)象。 椅式 船式環(huán)己烷的衍生物也是自然界生物體內(nèi)廣泛存在的結(jié)構(gòu)單元，為了書寫的方便，一般用正六邊形表示六元環(huán)，環(huán)上的原子或基團(tuán)寫在環(huán)的上下方，有時(shí)為了表示環(huán)上原子或基團(tuán)