第二章環(huán)烷烴

1、環(huán)烷烴環(huán)烷烴(通式通式CnH2n),如環(huán)己烷如環(huán)己烷C6H12 脂環(huán)烴的構造異構現(xiàn)象比脂肪烴復雜，如環(huán)烷烴脂環(huán)烴的構造異構現(xiàn)象比脂肪烴復雜，如環(huán)烷烴C5H10的構造異構體有：的構造異構體有：第二節(jié)第二節(jié) 環(huán)烷烴環(huán)烷烴CH3CH2CH3CH3CH3CH3CH3環(huán)戊烷環(huán)戊烷1,1-二甲基環(huán)丙烷二甲基環(huán)丙烷乙基環(huán)丙烷乙基環(huán)丙烷甲基環(huán)丁烷甲基環(huán)丁烷1,2-二甲基環(huán)丙烷二甲基環(huán)丙烷1按分子中有無不飽和鍵可分為：按分子中有無不飽和鍵可分為： (1)飽和脂環(huán)烴飽和脂環(huán)烴環(huán)烷烴如環(huán)己烷。環(huán)烷烴如環(huán)己烷。 (2)不飽和脂環(huán)烴不飽和脂環(huán)烴環(huán)烯烴如環(huán)己烯。環(huán)烯烴如環(huán)己烯。2.按分子中碳環(huán)數(shù)目可分為：小環(huán)按分子中碳環(huán)

2、數(shù)目可分為：小環(huán)( C3-C4)、普通、普通環(huán)環(huán)(C5-C7)、中環(huán)、中環(huán)( C8-C11)和大環(huán)和大環(huán)C12以上）。以上）。3.按環(huán)的多少可分為：單環(huán)、雙環(huán)和多環(huán)。按環(huán)的多少可分為：單環(huán)、雙環(huán)和多環(huán)。4.按環(huán)的結合方式可分為：螺環(huán)、稠環(huán)和橋環(huán)。按環(huán)的結合方式可分為：螺環(huán)、稠環(huán)和橋環(huán)。分類分類一、分類和命名一、分類和命名環(huán)烷烴的命名環(huán)烷烴的命名環(huán)丙烷環(huán)丙烷 環(huán)丁烷環(huán)丁烷 環(huán)戊烷環(huán)戊烷 環(huán)己烷環(huán)己烷 15 2 4 31-乙基乙基-3-異丙基環(huán)戊烷異丙基環(huán)戊烷 單環(huán)脂環(huán)烴單環(huán)脂環(huán)烴(1) 在相應烷烴名稱前加在相應烷烴名稱前加“環(huán)環(huán)”字，稱為字，稱為“環(huán)某烷環(huán)某烷”(2) 使所有取代基編號盡可能小；

3、使所有取代基編號盡可能??；CH3CH3CH3654321CH3CH2CH3654321甲基環(huán)戊烷甲基環(huán)戊烷1,2-二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷1-甲基甲基-3-乙基環(huán)己烷乙基環(huán)己烷CH3CH3CH31,1,2-三甲基環(huán)丙烷三甲基環(huán)丙烷CH2CH2CH3CH(CH3)21-丙基丙基-3-異丙基環(huán)戊烷異丙基環(huán)戊烷 23 1 1 5 2 4 3多環(huán)脂環(huán)烴的命名多環(huán)脂環(huán)烴的命名（1）橋環(huán)烴）橋環(huán)烴 兩個環(huán)共用兩個或兩個以上兩個環(huán)共用兩個或兩個以上 碳原子的烴叫橋環(huán)烴。碳原子的烴叫橋環(huán)烴。二環(huán)二環(huán)X.X.X某烷某烷 2-甲基甲基-7,7-二氯二環(huán)二氯二環(huán)2.2.1庚烷庚烷6-甲基二環(huán)甲基二環(huán)3.2.1辛烷辛

4、烷811223346455677（2）螺環(huán)烴）螺環(huán)烴 兩個碳環(huán)共用一個碳原子兩個碳環(huán)共用一個碳原子 的烴叫螺環(huán)烴。的烴叫螺環(huán)烴。螺螺X.X某烷某烷 CH3CH36 7 2 35 4 1 8 9 37 4 2 6 5 11-甲基螺甲基螺2.4庚烷庚烷6-甲基螺甲基螺3.5壬烷壬烷1、環(huán)烷烴在光照或加熱下能與鹵素起鹵代反應、環(huán)烷烴在光照或加熱下能與鹵素起鹵代反應+ Cl2 + HClhvCl + Br2 + HBr300oCBr 四、環(huán)烷烴的化學性質(zhì)二、環(huán)烷烴的制法（參書）二、環(huán)烷烴的制法（參書）三、環(huán)烷烴的物理性質(zhì)（參書）三、環(huán)烷烴的物理性質(zhì)（參書）2、環(huán)烷烴的開環(huán)反應、環(huán)烷烴的開環(huán)反應環(huán)丙烷環(huán)

5、丙烷和和環(huán)丁烷環(huán)丁烷與與烯烴烯烴相似，易開環(huán)進行加成。相似，易開環(huán)進行加成。 1）催化加氫）催化加氫+ H2CH3CH2CH3+ H2CH3CH2CH2CH3+H2Ni300。CCH3CH2CH2CH2CH3 2）加鹵素）加鹵素+Br2CCl4CH2CH2CH2BrBr+ Br2heat不能用溴褪不能用溴褪色的方法來色的方法來區(qū)別環(huán)烷烴區(qū)別環(huán)烷烴與烯烴！與烯烴！1,4-二溴丁烷二溴丁烷1,3-二溴丙烷二溴丙烷CH2CH2CH2CH2BrBrNi80OC Ni200OC 3）加鹵化氫）加鹵化氫+HBrCH2CH2CH2BrH+ HBrCH3CHCH2CH2CHCH2CH2CH3CH3CH3+HB

6、rCH3CBrCH3CH CH2HCH3 斷鍵的位置斷鍵的位置在取代基最少與取代基最多的在取代基最少與取代基最多的C-C鍵，鍵，H加在含加在含H較多的較多的C(或取代基較少的或取代基較少的C)上。上。3、氧化反應、氧化反應CH4 2O2+燃燒 適當條件下可部分氧化為醇、醛、酮、羧酸等含氧化合物。適當條件下可部分氧化為醇、醛、酮、羧酸等含氧化合物。+ O2CO2 + 2H2O + O2環(huán)烷酸鈷環(huán)烷酸鈷100C，1MPa185200C14MPaCH2CH2COOHCH2CH2COOHOH五、環(huán)的穩(wěn)定性五、環(huán)的穩(wěn)定性環(huán)越小穩(wěn)定性越差，環(huán)己烷穩(wěn)定性幾乎與鏈烷烴一樣，環(huán)戊環(huán)越小穩(wěn)定性越差，環(huán)己烷穩(wěn)定性幾

7、乎與鏈烷烴一樣，環(huán)戊烷與環(huán)己烷近似。烷與環(huán)己烷近似。每個每個CH2的燃燒的燃燒 (KJ/mol) 每個每個CH2的燃燒熱的燃燒熱 (KJ/mol)小小環(huán)環(huán)C3C4環(huán)丙烷環(huán)丙烷 697.1環(huán)丁烷環(huán)丁烷 686.1中中環(huán)環(huán)C8 C11環(huán)辛烷環(huán)辛烷 663.8環(huán)壬烷環(huán)壬烷 664.6環(huán)癸烷環(huán)癸烷 663.6普普通通環(huán)環(huán)C5 C7環(huán)戊烷環(huán)戊烷 664.0環(huán)己烷環(huán)己烷 658.6環(huán)庚烷環(huán)庚烷 662.4大大環(huán)環(huán)C12 環(huán)十四烷環(huán)十四烷 658.6環(huán)十五烷環(huán)十五烷 659.0開鏈烷烴每個開鏈烷烴每個的燃燒熱：的燃燒熱：658.6 KJ/mol穩(wěn)定性穩(wěn)定性小環(huán)小環(huán)普通環(huán)普通環(huán)中環(huán)中環(huán)角張力（角張力（angl

8、e strain）：）： 環(huán)的角度與環(huán)的角度與sp3軌道夾軌道夾角差別引起的張力角差別引起的張力CCCHHHHHH104o鍵角鍵角60軌道夾角軌道夾角105. 5不等性不等性sp3雜化雜化:形成形成C-C鍵鍵sp3雜化軌道具有較多雜化軌道具有較多p成分。成分。由于角張力作用，使得環(huán)丙烷和由于角張力作用，使得環(huán)丙烷和環(huán)丁烷分子穩(wěn)定性下降，容易發(fā)環(huán)丁烷分子穩(wěn)定性下降，容易發(fā)生加成反應使環(huán)打開生加成反應使環(huán)打開蝴蝶型蝴蝶型(環(huán)丁烷環(huán)丁烷)扭曲型扭曲型環(huán)戊烷環(huán)戊烷從環(huán)丁烷開始，成環(huán)碳原子均不在同一平面上。從環(huán)丁烷開始，成環(huán)碳原子均不在同一平面上。 環(huán)己烷分子中無張力；而七到十二個碳原環(huán)己烷分子中無張力

9、；而七到十二個碳原子組成的環(huán)烷烴，環(huán)內(nèi)氫原子間的扭轉(zhuǎn)張力使子組成的環(huán)烷烴，環(huán)內(nèi)氫原子間的扭轉(zhuǎn)張力使它們的穩(wěn)定性略有下降。它們的穩(wěn)定性略有下降。 當環(huán)進一步增大時當環(huán)進一步增大時, 穩(wěn)定性與環(huán)己烷相似。穩(wěn)定性與環(huán)己烷相似。如環(huán)二十二烷就是無張力環(huán)：如環(huán)二十二烷就是無張力環(huán)：環(huán)二十二烷環(huán)二十二烷環(huán)己烷有椅型和船型排列環(huán)己烷有椅型和船型排列六、環(huán)烷烴的立體化學六、環(huán)烷烴的立體化學1.順反異構順反異構(參書參書)椅型椅型船型船型 環(huán)己烷的構象環(huán)己烷的構象（1） 環(huán)己烷的構象環(huán)己烷的構象 環(huán)己烷的六個成環(huán)碳原子不共平面，環(huán)己烷的六個成環(huán)碳原子不共平面，CCC鍵角為鍵角為109.5，是無張力環(huán)。，是無張力

10、環(huán)。 環(huán)己烷有椅型和船型兩種極限構象：環(huán)己烷有椅型和船型兩種極限構象： 椅型構象和船型構象可以互相轉(zhuǎn)變。船型環(huán)己椅型構象和船型構象可以互相轉(zhuǎn)變。船型環(huán)己烷比椅型能量高烷比椅型能量高29.7kJmol-1，常溫下平衡體系主要，常溫下平衡體系主要以穩(wěn)定的椅型構象存在。以穩(wěn)定的椅型構象存在。1234560.25nm1234560.18nmHHHHHHHHHHHH654321HHHHHHHHHHHH654321船型分子中船型分子中存在扭轉(zhuǎn)張存在扭轉(zhuǎn)張力和氫原子力和氫原子之間的非鍵之間的非鍵張力張力 環(huán)己烷中的碳氫鍵可分為兩種類型，每個碳原子環(huán)己烷中的碳氫鍵可分為兩種類型，每個碳原子上有一個上有一個a鍵

11、和一個鍵和一個e鍵，在環(huán)中上下交替排列。鍵，在環(huán)中上下交替排列。 環(huán)己烷由一種椅型構象翻轉(zhuǎn)為另一種椅型構象環(huán)己烷由一種椅型構象翻轉(zhuǎn)為另一種椅型構象時，原來的時，原來的a鍵都變?yōu)殒I都變?yōu)閑鍵，原來的鍵，原來的e鍵都變?yōu)殒I都變?yōu)閍鍵。鍵。aeaeeaaeeaeayaaaaaaeeeeee（2）取代環(huán)己烷的構象）取代環(huán)己烷的構象 （a）一取代環(huán)己烷的構象）一取代環(huán)己烷的構象 一取代環(huán)己烷的一取代環(huán)己烷的取代基在取代基在e鍵上的構象占優(yōu)勢。取代基越大，這種優(yōu)勢鍵上的構象占優(yōu)勢。取代基越大，這種優(yōu)勢越明顯。越明顯。R21R21R=CH3時，時，95%處處于于e鍵；鍵；R=(CH3)3時，時，99.9%處

12、于處于 e鍵鍵（a a）二取代環(huán)己烷的構象）二取代環(huán)己烷的構象HHCH3H3CCH3HHCH3順順-1,2-1,2-二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷反反-1,2-1,2-二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷構型式構型式CH3HCH3HHHCH3H3CHCH3HCH3HHCH3CH3e,a型型a,e型型e,e型型a,a型型穩(wěn)定性穩(wěn)定性: e,e型型e,a型型a,a型型HHCH3H3CCH3HHCH3順順-1,3-1,3-二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷反反-1,3-1,3-二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷構型式構型式HCH3HCH3CH3HHHCH3HCH3e, e型型a, a型型e, a型型CH3HCH3Ha, e型型CH3HHCH3H3CCH3HHCH3順順-1,4-1,4-二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷反反-1,4-1,4-二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷CH3HCH3HHHCH3H3CH3CHHCH3HHCH3CH3e,a型型a,e型型e,e型型a,a型型HHCH3H3CCH3HHCH3順順-1,4-1,4-二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷反反-1,4-1,4-二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷反反 e, e