有機(jī)化學(xué)脂環(huán)烴

4脂環(huán)烴（Aliphaticcompounds）返回

環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性；環(huán)己烷及其衍生物的構(gòu)象；脂環(huán)烴的化學(xué)性質(zhì)

重點(diǎn)要求掌握環(huán)己烷及其衍生物的構(gòu)象；小環(huán)的開環(huán)規(guī)律?；緝?nèi)容和重點(diǎn)要求返回4.1脂環(huán)烴的分類和命名4.2環(huán)烷烴的物理性質(zhì)4.3脂環(huán)烴的化學(xué)性質(zhì)4.3脂環(huán)烴的結(jié)構(gòu)4脂環(huán)烴返回按組成環(huán)的碳原子數(shù)目（C3~C4）小環(huán)（C5~C7）普通環(huán)（C8~C11）中環(huán)（C12以上）大環(huán)按環(huán)上是否含有不飽和鍵飽和脂環(huán)烴（環(huán)烷烴）不飽和脂環(huán)烴（環(huán)烯、炔烴）4.1脂環(huán)烴的分類和命名4.1.1分類返回

單環(huán)脂環(huán)烴的命名與烷烴相似，只是將碳原子數(shù)相應(yīng)的鏈烴前面加上一個(gè)“環(huán)”字。環(huán)上的碳原子用阿拉伯?dāng)?shù)字編號(hào)，使雙鍵和取代基有最小位次；在有多個(gè)取代基時(shí)，編號(hào)應(yīng)從較小的取代基開始。4.1脂環(huán)烴的分類和命名4.1.2脂環(huán)烴的命名返回單環(huán)脂環(huán)烴的命名與烷烴相似，只是將碳原子數(shù)相應(yīng)的鏈烴前面加上一個(gè)“環(huán)”字環(huán)上的碳原子用阿拉伯字編號(hào)，使取代基有最小位次環(huán)丙烷1，2-二甲基環(huán)丙烷4.1.2脂環(huán)烴的命名返回在有多個(gè)取代基時(shí)，編號(hào)應(yīng)從較小的取代基開始1-甲基-2-異丙基環(huán)戊烷5-甲基-1,3-環(huán)己二烯環(huán)烯烴的命名雙鍵位次最小返回4.2環(huán)烷烴的物理性質(zhì)

環(huán)烷烴的物理性質(zhì)和遞變規(guī)律與烷烴和烯烴相似，但亦有差別。最顯著的差別是環(huán)烷烴的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)都較含同數(shù)碳原子的烷烴和烯烴高，相對(duì)密度較含同數(shù)碳原子的直鏈烷烴和烯烴大，但仍比水輕。返回4.3脂環(huán)烴的化學(xué)性質(zhì)4.3.1環(huán)烷烴的反應(yīng)4.3.2環(huán)烯烴的反應(yīng)返回（1）取代反應(yīng)與開鏈烷烴的性質(zhì)相似4.3.1環(huán)烷烴的反應(yīng)返回（2）催化加氫易難4.3.1環(huán)烷烴的反應(yīng)返回與烯烴的性質(zhì)相似（3）加鹵素或鹵化氫Br2CCl4HBr四碳及以上環(huán)烷烴室溫下均不能與鹵素或鹵化氫反應(yīng)用于環(huán)丙烷的鑒別4.3.1環(huán)烷烴的反應(yīng)返回取代環(huán)丙烷與鹵化氫的加成符合馬氏規(guī)則：返回140~180℃，1~2.5MPaO2，鈷催化劑HNO3加熱用強(qiáng)氧化劑加熱時(shí)，或在催化劑作用下用空氣直接氧化，環(huán)烷烴可被氧化成不同的產(chǎn)物（4）氧化反應(yīng)4.3.1環(huán)烷烴的反應(yīng)返回KMnO4H2O可用于區(qū)別環(huán)烷烴和烯烴雙鍵對(duì)氧化劑不穩(wěn)定常溫下，飽和的環(huán)對(duì)氧化劑穩(wěn)定返回Br2CCl4O3Zn,H2O

環(huán)烯烴的雙鍵和開鏈烯烴一樣很容易發(fā)生加成和氧化（或臭氧化）反應(yīng)。加成臭氧化4.3.2環(huán)烯烴的反應(yīng)（1）加成和氧化反應(yīng)返回符合馬氏規(guī)則環(huán)戊二烯加一分子溴時(shí)僅發(fā)生1，4-加成3，5-二溴-1-環(huán)戊烯（1mol）返回（2）狄爾斯-阿爾德（Diels-Aider）反應(yīng)4.3.2環(huán)烯烴的反應(yīng)二環(huán)[2.2.1]-5-庚烯-2-羧酸甲酯二環(huán)[2.2.1]-2,5-庚二烯返回4.3.1脂環(huán)化合物的順反異構(gòu)4.3.2環(huán)的結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性4.3.3環(huán)己烷及其衍生物的構(gòu)象4.3脂環(huán)烴的結(jié)構(gòu)返回

脂環(huán)化合物由于環(huán)的限制，環(huán)上所連接的原子或基團(tuán)，如同連接在碳碳雙鍵上一樣，不能自由旋轉(zhuǎn)。如果環(huán)上有兩個(gè)或兩個(gè)以上的碳原子各自連有不同的原子或基團(tuán)時(shí)，便產(chǎn)生順反異構(gòu)。4.3.1脂環(huán)化合物的順反異構(gòu)返回例：順-1，2-二甲基環(huán)丙烷反-1，2-二甲基環(huán)丙烷取代基在環(huán)的同側(cè)為順式取代基在環(huán)的不同側(cè)為反式返回順-1，4-二甲基環(huán)己烷反-1，4-二甲基環(huán)己烷返回（1）環(huán)丙烷的結(jié)構(gòu)：105°ＣＣＣ碳原子為sp3雜化為緩解角張力形成彎曲鍵具有重疊構(gòu)象，氫原子排斥產(chǎn)生“重疊張力”Ｃ-Ｃ-Ｃ鍵角偏離正常鍵角產(chǎn)生角張力環(huán)丙烷分子具有較高的內(nèi)能，不穩(wěn)定4.3.2環(huán)的結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性返回環(huán)丙烷的結(jié)構(gòu)返回動(dòng)畫30o30o環(huán)丁烷的C－C鍵與環(huán)丙烷類似也呈彎曲鍵，也易開環(huán)。但它的碳原子雜化軌道重疊程度比環(huán)丙烷大，而且四個(gè)碳原子不在同一個(gè)平面內(nèi)，主要以“蝶式”構(gòu)象存在（約與平面成30o角）使張力有所降低，故比環(huán)丙烷穩(wěn)定。4.3.2環(huán)的結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性（2）環(huán)丁烷的結(jié)構(gòu)：返回環(huán)丁烷的結(jié)構(gòu)返回動(dòng)畫

環(huán)己烷6個(gè)雜化的碳原子不是呈平面六角形，而是居于多面上，每個(gè)C-C-C鍵角保持109°，主要有椅式和船式兩種排列方式，這兩種構(gòu)象都是很穩(wěn)定無張力的環(huán)。4.3.2環(huán)的結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性椅式構(gòu)象船式構(gòu)象（3）環(huán)己烷的結(jié)構(gòu)：返回環(huán)己烷的結(jié)構(gòu)返回動(dòng)畫環(huán)烷烴的張力能環(huán)烷烴每個(gè)CH2的張力能/kJ·mol-1環(huán)丙烷38.5環(huán)丁烷27.6環(huán)戊烷5.4環(huán)己烷0環(huán)庚烷3.7環(huán)辛烷5.0環(huán)壬烷5.8環(huán)癸烷5.0環(huán)十五烷0

環(huán)烷烴的張力越大，能量愈高，分子愈不穩(wěn)定。環(huán)丙烷和環(huán)丁烷的張力能比其他的環(huán)烷烴都大很多，因此它們最不穩(wěn)定，容易開環(huán)。環(huán)戊烷和環(huán)庚烷等的張力能不太大，因此比較穩(wěn)定。環(huán)己烷和C12以上的大環(huán)化合物的張力能很小或等于零，因此它們都是很穩(wěn)定的化合物。返回

環(huán)己烷呈椅式構(gòu)象時(shí)，相鄰兩個(gè)碳原子上的C－H鍵都是處于交叉式的位置，能量較低；而當(dāng)它呈船式構(gòu)象時(shí)，C2與C3之間及C5與C6之間的4個(gè)C－H鍵則是處于兩兩相互重疊的位置。椅式構(gòu)象船式構(gòu)象4.3.3環(huán)己烷及其衍生物的構(gòu)象返回

船式構(gòu)象中船頭和船尾的兩個(gè)C－H鍵相距較近時(shí)也產(chǎn)生一定的張力。椅式構(gòu)象船式構(gòu)象返回椅式構(gòu)象返回下頁退出上頁椅式構(gòu)象返回下頁退出上頁椅式構(gòu)象椅式構(gòu)象返回下頁退出上頁船式構(gòu)象返回下頁退出上頁船式構(gòu)象返回下頁退出上頁船式構(gòu)象返回下頁退出上頁環(huán)己烷椅式構(gòu)象中每個(gè)碳原子上都有一個(gè)a鍵和一個(gè)e鍵，在環(huán)中上下交替排列。如圖：返回

當(dāng)環(huán)己烷由一種椅式構(gòu)象翻轉(zhuǎn)為另一種椅式構(gòu)象時(shí)，原來的a鍵變成e鍵，原來的e鍵變成a鍵。由于六個(gè)碳上連接的都是氫原子，所以兩種椅式構(gòu)象完全等同。返回

取代環(huán)己烷由一種椅式構(gòu)象翻轉(zhuǎn)為另一種椅式構(gòu)象時(shí)，翻轉(zhuǎn)前后的兩種構(gòu)象可能是不同的。一取代環(huán)己烷取代基占據(jù)a鍵取代基占據(jù)e鍵返回R處于鄰位交叉位R處于對(duì)位交叉位較穩(wěn)定返回

其穩(wěn)定構(gòu)象一般為椅式構(gòu)象，較大基團(tuán)處于e鍵，另外一個(gè)基團(tuán)則按幾何構(gòu)型要求處于a鍵或e鍵。（Ⅰ）（Ⅱ）（順式）二取代環(huán)己烷返回（Ⅰ）是主要構(gòu)象（反式）（Ⅳ）（Ⅲ）較穩(wěn)定二取代環(huán)己烷返回（Ⅲ）是主要構(gòu)象當(dāng)環(huán)上兩個(gè)取代基相同時(shí)，則以同時(shí)占據(jù)e鍵的最為穩(wěn)定，其次是一個(gè)占據(jù)e鍵，另一個(gè)占據(jù)a鍵；最不穩(wěn)定的是都占據(jù)鍵a的構(gòu)象。（反式）較穩(wěn)定二取代環(huán)己烷返回（順式）二取代環(huán)己烷返回

如果環(huán)上同時(shí)有多個(gè)取代基時(shí)，則e鍵取代最多的一般都是最穩(wěn)定的構(gòu)象。較穩(wěn)定多取代環(huán)己烷返回小結(jié)：一取代環(huán)已烷取代基在e鍵時(shí)，構(gòu)象較穩(wěn)定；二元取代的環(huán)己烷兩個(gè)取代基都占據(jù)e鍵時(shí)，構(gòu)象較穩(wěn)定；當(dāng)兩個(gè)取代基不同時(shí)，較大體積的取