環(huán)烴-四川大學

1、第三章 環(huán)烴一、學習要求1 掌握環(huán)烴的分類、命名，環(huán)烷烴的穩(wěn)定性和小環(huán)的加成反應，環(huán)己烷和 取代環(huán)己烷的優(yōu)勢構象。2 掌握芳香烴的分類、命名和苯環(huán)的結構，芳香烴的化學性質：親電取代 反應、定位效應及其解釋。3熟悉稠環(huán)芳烴的結構、命名，萘的化學性質親電取代反應。 4了解苯環(huán)側鏈的自由取代反應和氧化反應。二、本章要點環(huán)烴分為脂環(huán)烴和芳香烴，芳香烴有分為單環(huán)芳香烴和稠環(huán)芳香烴。（一）脂環(huán)烴1 按構成脂環(huán)烴碳原子數(shù)分為三元環(huán)、四元環(huán)、五元環(huán)、六元環(huán)，按 環(huán)的多少脂環(huán)烴可分為單環(huán)、螺環(huán)和橋環(huán)脂烴。2環(huán)脂烴的命名是按成環(huán)碳原子數(shù)的開鏈烴名稱前加“環(huán)”字，取代基、 雙鍵和三鍵處理方法與相應的開鏈烷、烯、炔相

2、同。3單環(huán)烷烴具有烷烴的化學性質。 但由于小環(huán)環(huán)烷烴不穩(wěn)定， 可以和鹵素、 鹵化氫發(fā)生遵守馬氏守則的加成反應。4中環(huán)和大環(huán)環(huán)烷烴中環(huán)上的碳原子屬于 SP3 雜化，因此環(huán)己烷存在有船 式和椅式構象異構。椅式構象為優(yōu)勢構象，由于椅式構象中的a -鍵和e-鍵的空間分布方向的差異，取代環(huán)己烷的優(yōu)勢構象為取代基或大取代基盡量在e-鍵上。（二）芳香烴1芳香烴的分類 芳香烴分為苯型芳香烴和非苯型芳香烴。苯型芳香烴又 分為單環(huán)芳香烴和多環(huán)芳香烴。2芳香烴的命名 單環(huán)芳香烴常以苯為母體。表示取代基的位置：二元取 代常用鄰、對、間； 3 個相同取代基時常用連、偏、對稱，也可以用編號的方法 表示取代基的位置。3.

3、苯的結構 苯環(huán)是由處于同一平面的6個SP2雜化的碳原子構成的一個正 六邊形，6個未參與雜化的P-軌道側面重疊形成一個封閉的大ji -鍵，因此苯環(huán)表現(xiàn)出高度的穩(wěn)定性、難以加成和易于取代的芳香性。4. 苯的化學性質（1）親電取代反應：苯易發(fā)生環(huán)上的鹵代、硝化、磺化和烷基化等親電取 代反應。苯的同系物及衍生物進行親電取代反應時，環(huán)上原有取代基（定位基） 將影響新導入基團的位置和速率， 這種影響稱為定位效應。定位基分為鄰、對位 定位基和間位定位基。二元取代苯發(fā)生親電取代反應導入第三個基團時，新取代基進入的位置遵守如下規(guī)則： 定位基的定位效應有加合性。 定位基類型相同時，取決于定位效應強的定位基，定位基

4、類型不同時， 主要取決于鄰、對位定位基。 就導入的基團一般不進入1,3-二取代苯的2位。（2）苯環(huán)側鏈a -H的反應：側鏈a -H可以發(fā)生自由取代反應和氧化反應， 氧 化產物是將a -C氧化成羧基，無a -H時一般不發(fā)生氧化反應。5. 萘的結構和性質 萘是由兩個苯環(huán)稠合而成。由于兩個苯環(huán)的相互影響， 使萘環(huán)的鍵長和電子云分布都不平均化， 因此萘進行鹵代、硝化和磺化反應比苯 容易，而且反應活性是a -位大于B -位。萘在V2O5存在和咼溫條件下可被氧化 成鄰苯二甲酸酐。三、問題參考答案問題3-1寫出分子式為C7H14，并有兩個3。碳原子的環(huán)烴結構式。- ch?ch3CH3CH問題3-2 寫出1-

5、乙基-2-乙烯基環(huán)丙烷與氫溴酸作用的反應式。解:CfCHCHCHsCH2CHBrCHCHBrCH 3CH3CH3I 3CH3CH2CHCHCHCH3 I I Br BrCHCHjCHBrCHHBra問題3-3分別對1,3-二甲基環(huán)己烷及1,4-二甲基環(huán)己烷進行構象分析。解:1,3-二甲基環(huán)己烷:順式:1反式:1,4-二甲基環(huán)己烷:順式：反式:e,e-1,3-二甲基環(huán)己烷（優(yōu)勢構象）a,a-1,3-二甲基環(huán)己烷a, e-1,3-二甲基環(huán)己烷e, a-1,3-二甲基環(huán)己烷（兩者相同）e, a-1,4-二甲基環(huán)己烷e, e-1,4-二甲基環(huán)己烷（優(yōu)勢構象）a, e-1,4-二甲基環(huán)己烷（兩者相同）4

6、21a, a-1,4-二甲基環(huán)己烷問題3-4寫出1,1-二甲基-3-乙基環(huán)己烷的構象異構體。并指出其中穩(wěn)定的構象和不穩(wěn)定的 構象。解:e, a, a-1,1-二甲基-3-乙基環(huán)己烷e, a, e-1, 1-二甲基-3-乙基環(huán)己烷I中3-位乙基為a鍵，穩(wěn)定性較差；n中3位乙基為e鍵，穩(wěn)定性高，為優(yōu)勢構象。問題3-5試寫出異丁基苯和間甲基苯乙烯的結構式。解:1)2)問題3-6試比較苯的溴代反應和烯烴與溴的加成反應有何異同?解：溴的氯代反應及烯烴的親電加成的第一步都生成正碳離子中間體，為相同過程。苯的溴代反應的第二步失去一個質子完成親電取代反應；而烯烴加溴的第二步則是由碳正離子結合1個溴負離子完成親

7、電加成反應。問題3-7 一硝基萘和二硝基萘各有幾種異構體？解：一硝基萘有2種異構體(a、B),二硝基萘有10種異構體(1,2; 1,3; 1,4; 1,5 ;1,6; 1,7; 1,8; 2,3; 2,6; 2,7)四、習題參考答案1 某烴的分子式為 C7H14，只含1個1°碳原子，寫出可能的結構式并命名。解:甲基環(huán)己烷n-丁基環(huán)丙烷n-丙基環(huán)丁烷乙基環(huán)戊烷2 命名下列化合物或寫出其分子結構:(1)(3)(6) 1-甲基環(huán)己烯(7) 1,4-二甲基環(huán)己烷(優(yōu)勢構象)(8) 甲基環(huán)戊烷解：(1) 1-甲基-4-異丙基環(huán)己烷(2) 5-乙烯基-1,3-環(huán)戊二烯(3) 4-環(huán)己基環(huán)己烯(4

8、) 2-甲基-3-環(huán)丁基戊烷(5) 順-1-甲基-2-溴環(huán)戊烷(8)3.完成下列反應式:CHj池眺+ KMnqH+C(CH3)34.+O2(2)+HBrCHCfCBYCHjCfCH(3)(4)Br(5)FeCICH(6)Br(7)+COOHH+COOHKMnO+(8)(1)(3)NQ(4)解：(1)寫出下列芳香烴的名稱或結構。C(Cf)3C(Cf) 3ch(ch)2+ Br2CH3I- CH(Ch3)2Cl +”ClCHsNQ無水AICI 3chch+ Cl 2祖KMnOH+CH CHCHVHCICln廠1KOH/ C2H5OH, _-,1-1Br1Br(5)2, 6-二硝基萘 間-二硝基苯(

9、6)鄰-氯甲苯3-苯基戊烷解：(1)乙苯(2) 4-異丙基甲苯(3)2, 4-二硝基甲苯(4) 1-對甲苯基丙烯CHjn Cl(7)NQ(8)CHCfCHCHCH5 指出下列化合物硝化時硝基進入的位置:(4)(1)BrOH(3)CHO(5)ClOHBrCl6.用化學方法鑒別下列化合(1) 環(huán)丙烷與丙環(huán)烯(3)苯與甲苯(2) 環(huán)丙烷與環(huán)戊烷 (4)苯與1,3-環(huán)己二烯+ KMnOH+解:(1)(3) " .+ KMnQ yt7.（£?褪色F列化合物中，哪一個環(huán)易發(fā)生硝化反應?(1)解：（1） A環(huán)（2） B環(huán)&化合物A的分子式為C6H12，室溫下能使溴水褪色，但不能使

10、KMn°4溶液褪色，與HBr反應得化合物B（ C8Hi3Br ），A氫化得2,3-二甲基丁烷，寫出 A、B的結構式及各步反應式。解：A.CH理CH3 CH CBr CH3Br2CHC- CBr(CH3) 2CHB(2)+ HBr(CH3) 2 CH CBr(CH3)2(3)+ HzNi(CH3)2 CHCH(CH) 2元羧酸，B變?yōu)槎人?成兩種一硝基化合物，而解:A.c3h79有三種化合物 A、B、C,分子式均為C9H12。當用KMn°4的酸性溶液氧化后，A變?yōu)镃變?yōu)槿人帷５?jīng)濃 HNO3和濃H2SO4硝化，A和B分別生C只生成1種一硝基化合物，試寫出 A、B和C的結構