?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院第三章環(huán)烷烴主要內(nèi)容：環(huán)烷烴類型與命名三元和四元環(huán)化合物的反應(yīng)活性環(huán)丙烷和環(huán)丁烷的構(gòu)象環(huán)己烷及其取代化合物的構(gòu)象（椅式、船式、半椅式和扭船式構(gòu)象）及其相對穩(wěn)定性，a鍵和e鍵2023最新整理收集do

something?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院環(huán)烷烴：碳干為環(huán)狀而性質(zhì)與開鏈烷烴相似的烴類。3.1環(huán)烷烴的異構(gòu)和命名一、分類環(huán)烷烴的類型(單)環(huán)烷烴通式：CnH2n（與烯烴通式相同）橋環(huán)烴（稠環(huán)）橋環(huán)烴螺環(huán)烴?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院按環(huán)大小34小環(huán)（C、C)普通環(huán)（C5－C7）中環(huán)（C8－C12）大環(huán)（>C12)按環(huán)數(shù)單環(huán):

如CH2CH2CH2(環(huán)丙烷）、(環(huán)己烷）多環(huán)：二環(huán)以上。

如金剛烷二環(huán)：如

(十氫萘）又叫二環(huán)[4.4.0]癸烷環(huán)數(shù)：使環(huán)狀化合物變成開鏈化合物所需打破的碳碳鍵的數(shù)目。按環(huán)的連接方式螺環(huán)：共有1個碳

如橋環(huán)：共有或以上碳原子

如2個?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院以環(huán)為母體，名稱用“環(huán)”（英文用“cyclo”）開頭。環(huán)外基團(tuán)作為環(huán)上的取代基普通環(huán)烷烴的命名環(huán)丙烷cyclopropane環(huán)己烷cyclohexane甲基環(huán)丙烷methyl-cyclopropane1,3-二甲基環(huán)己烷1,3-dimethyl-cyclohexane1-甲基-4-異丙基環(huán)己烷4-isopropyl-1-methylcyclohexane取代基位置數(shù)字取最小二、命名：與烷烴命名相似CH31231234?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院順反異構(gòu)用“順”或“反”注明基團(tuán)相對位置。英文用“cis”和“trans”表示。順-1,3-二甲基環(huán)戊烷(cis-1,3-dimethylcyclopentane)反-1,3-二甲基環(huán)戊烷（兩者為對映異構(gòu)體）(trans-1,3-dimethylcyclopentane)順反異構(gòu)體鏡面CH3HCH3HH3CCH3H3CCH3HHCH3HCH3HCH3HCH3HH3CCH3CH3H3C?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院環(huán)可作為取代基（稱環(huán)

基）相同環(huán)連結(jié)時，可用詞頭“聯(lián)”開頭。環(huán)丙基環(huán)己烷cyclopropylcyclohexane3-甲基-4-環(huán)丁基庚烷4-cyclobutyl-3-methylheptane聯(lián)環(huán)丙烷bicyclopropane?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院橋環(huán)烴（Bridgedhydrocarbon）的命名橋頭碳：幾個環(huán)共用的碳原子，環(huán)的數(shù)目：斷裂二根C—C鍵可成鏈狀烷烴為二環(huán)；斷裂三根C—C

鍵可成鏈狀烷烴為三環(huán)橋頭間碳原子數(shù)：不包括橋頭C，由多到少列出環(huán)的編號方法：從橋頭開始，先長鏈后短鏈?zhǔn)畾漭翗蝾^碳原子二環(huán)[4.4.0]癸烷bicyclo[4.4.0]decane橋頭間的碳原子數(shù)

(用"."隔開)環(huán)的數(shù)目組成橋環(huán)的碳原子總數(shù)橋環(huán)：兩個或兩個以上碳環(huán)共用兩個以上碳原子?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院8-甲基二環(huán)[4.3.0]壬烷8-methylbicyclo[4.3.0]nonanebicyclo[2.2.1]heptane二環(huán)[2.2.1]庚烷2,7,7-三甲基二環(huán)[2.2.1]庚烷

2,7,7-trimethylbicyclo[2.2.1]heptane123456712345671234567892,6,6－三甲基二環(huán)[3.1.1]庚烷2,6,6-trimethylbicyclo[3.1.1]heptane126?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院用","隔開三環(huán)[2.2.1.02,6]庚烷tricyclo[2.2.1.02,6]heptane1234567?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院螺環(huán)烴（spirohydrocarbon）的命名編號從小環(huán)開始取代基數(shù)目取最小螺[4.5]癸烷spiro[4.5]decane4-甲基螺[2.4]庚烷4-methylspiro[2.4]heptane除螺C外的碳原子數(shù)

(用"."隔開)組成螺環(huán)的碳原子總數(shù)螺環(huán)：兩個碳環(huán)共有一個碳原子123456789101234567?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院環(huán)烷烴的其它命名方法:Decahydro-naphthalene十氫萘萘naphthalene莰烷camphane2-莰酮（樟腦）camphor立方烷金剛烷cubaneadamantane按形象命名按衍生物命名?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院3.2環(huán)烷烴的物理性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)一、物理性質(zhì)環(huán)烷烴的bp.mp.和相對密度比同碳原子數(shù)的直鏈烷烴高。例題：將下列化合物按沸點(diǎn)降低的順序排列：（1）丁烷（2）己烷（3）3-甲基戊烷（4）2-甲基丁烷（5）2，3-二甲基丁烷（6）環(huán)己烷解：（6）（2）（3）（5）（4）（1）?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院二、化學(xué)性質(zhì)飽和環(huán)烷烴對強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑穩(wěn)定自由基取代反應(yīng)（普通脂環(huán)烴具有開鏈烴的通性）300℃BrBr2HBr光CH3Cl2CH3ClHCl?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院小環(huán)化合物的特殊性質(zhì)——易開環(huán)加成小環(huán)化合物的催化加氫（打開一根C-C鍵）主要產(chǎn)物支鏈多較穩(wěn)定H2

/

Pt,

120oCor

Ni,

200oCCH3CH2CH2CH3H2

/

Pt,

50oCor

Ni,

80oCCH3CH2CH3CH2CH3H2

/

Pt,

50oCor

Ni,

80oCCH3CHCH2CH3CH3213231H2Pd>300℃

CH3CH2CH2CH2CH3?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院小環(huán)化合物與鹵素的反應(yīng)（離子型）加成反應(yīng)自由基取代反應(yīng)注意區(qū)分：CH2CH2CH2BrBrCH2CH2CH2ClClBr2

/

r.t.Cl2

/

FeCl3不反應(yīng)（難開環(huán)）Br2

/

r.t.?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院小環(huán)化合物與HI或H2O/H2SO4的反應(yīng)反應(yīng)選擇性與碳正離子穩(wěn)定性有關(guān)CH2CH2CH2HICH2CH2CH2HOHHIH2SO4H2OCH3HICH2CH2CHHICH3213132?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院氧化反應(yīng)CH=CCH3CH3KMnO4COOHCH3CH3C=O區(qū)別：環(huán)丙烷對氧化劑（如高錳酸鉀）穩(wěn)定，而烯烴易被氧化。?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院例題：如何將丙烷、丙烯、環(huán)丙烷區(qū)別開？1、各取少許上述三種溶液，分別加入高錳酸鉀的酸性溶液，使其褪色的是丙烯。解：2、另取剩余兩種溶液，分別加入溴水，使其褪色的是環(huán)丙烷。余下的是丙烷。例題：如何將環(huán)丙烷、環(huán)丁烷和環(huán)戊烷區(qū)別開？解：各取少許上述三種溶液，分別加入溴水，使其褪色的是環(huán)丙烷，加熱后退色的是環(huán)丁烷，不退色的是環(huán)戊烷。?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院3.4環(huán)的張力一、Baeyer張力學(xué)說（1885年）?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院

sp3

碳原子鍵角應(yīng)為109。28’,任何與此正常鍵角的偏差，都會引起分子的張力，這種張力具有力圖恢復(fù)正常鍵角的趨勢。我們把這種張力叫角張力。60。90。108。120。角偏差

49。28'

19。28'

1。28'

10。32'Baeyer張力學(xué)說建立在錯誤假設(shè)（認(rèn)為環(huán)烷烴都是平面結(jié)構(gòu)）的基礎(chǔ)上，只對小環(huán)適用。?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院二、化學(xué)鍵的觀點(diǎn)1、電子云并非沿對稱軸重疊，所以形成彎曲鍵。2、電子云重疊程度小，所以鍵不穩(wěn)定，易斷裂。3、成鍵的電子云分布在兩原子的外側(cè)，易受親電試劑的進(jìn)攻，而發(fā)生親電加成。穩(wěn)定性的順序：環(huán)丙烷＜環(huán)丁烷＜環(huán)戊烷＜環(huán)己烷?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院環(huán)丙烷的結(jié)構(gòu)角張力（anglestrain）：環(huán)的角度與sp3軌道夾角差別引起的張力Newman投影式所有C-H鍵均為重疊式構(gòu)象，有扭轉(zhuǎn)張力平面型環(huán)丙烷為張力環(huán)，采取重疊式構(gòu)象，所以容易破環(huán)。此外，環(huán)丙烷C－C鍵為彎曲鍵，有點(diǎn)類似于烯烴的

鍵，可以發(fā)生類似于烯烴的加成反應(yīng)。三、環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院環(huán)丁烷的構(gòu)象若為平面型分子穩(wěn)定構(gòu)象角張力扭轉(zhuǎn)張力角張力稍增加,扭轉(zhuǎn)張力明顯減小90o重疊式構(gòu)象扭曲式構(gòu)象HHHHH2C123H2C488oHHHHHHHH1234C1-C2?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院三、燃燒熱和非平面結(jié)構(gòu)燃燒熱：此處用每個CH2單元的平均燃燒熱，與開鏈烷烴每個CH2單元平均燃燒熱的差值×n來表示分子的張力能。環(huán)丙烷：平面結(jié)構(gòu)其它環(huán)烷烴：非平面結(jié)構(gòu)?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院對比：開鏈烷烴每個CH2的燃燒熱：658.6KJ/mol環(huán)十四烷658.6環(huán)十五烷659.0環(huán)辛烷663.8環(huán)壬烷664.6環(huán)癸烷663.6環(huán)戊烷664.0環(huán)己烷658.6環(huán)庚烷662.4環(huán)丙烷697.1環(huán)丁烷686.1C5

C7C12

C8

C11C3C4大環(huán)普通環(huán)中環(huán)小環(huán)

每個CH2的燃燒熱(KJ/mol)每個CH2的燃燒(KJ/mol)環(huán)烷烴的燃燒熱數(shù)據(jù)環(huán)的大小與穩(wěn)定性穩(wěn)定性小環(huán)普通環(huán)中環(huán)>>?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院3.5環(huán)己烷的結(jié)構(gòu)及構(gòu)象如果環(huán)己烷的6個碳原子在同一平面上:

將有角張力

將有扭轉(zhuǎn)張力偏離109.5oC-H重疊環(huán)己烷不是平面型分子?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院環(huán)己烷碳架是折疊的椅式構(gòu)象(chairform)船式構(gòu)象(boatform)C2,C3,C5,C6共平面兩者互為構(gòu)象異構(gòu)體?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院椅式構(gòu)象H~H之間距離均大于H的VanderWaal’s半徑之和（2.40nm）2.50nm2.49nm2.49nm交叉式?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院環(huán)己烷椅式構(gòu)象的畫法相間的兩根鍵相互平行（畫Z字形）六個碳原子交替分布在兩個平面上每個碳均有一根C-H鍵在垂直方向，上平面的向上畫，下平面的向下畫其它C-H鍵分別向左（左邊的三個）或向右（右邊的三個），且上下交替?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院船式構(gòu)象有幾組H~H之間距離均小于H的VanderWaal’s半徑之和（2.40nm）重疊式（有扭轉(zhuǎn)張力）HHHHHHHHHHHH123456C3-C2C5-C6HHHHHHHH1654232.27nm2.27nm1.84nm旗桿鍵HHHHHHHHHHHH?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院Cyclohexane(axialbonds)直立鍵『a鍵』兩種不同類型的H鍵凡與通過分子中心的假想垂直軸平行的C—H鍵HHHHHH

0.252nm?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院平伏鍵[e鍵]Cyclohexane(equatorialbonds)凡與垂直軸成109。28’的C－H鍵e鍵HHHHHH?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院兩種類型C-H鍵a鍵

(axialbond)豎鍵,直鍵,直立鍵e鍵

(equatorialbond)橫鍵,平鍵,平伏鍵?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院轉(zhuǎn)環(huán)作用一個椅式構(gòu)象通過C-C鍵的轉(zhuǎn)動變?yōu)榱硗庖粋€椅式構(gòu)象,這種構(gòu)象的互變,叫轉(zhuǎn)環(huán)作用。?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院椅式構(gòu)象中C-H鍵的順反關(guān)系相鄰碳上的a鍵和e鍵為順式兩個相鄰的a鍵（或e鍵）為反式a鍵和e鍵的相互轉(zhuǎn)換翻轉(zhuǎn)后,原來的a鍵轉(zhuǎn)變?yōu)閑鍵,而e鍵轉(zhuǎn)變?yōu)閍鍵?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院各種環(huán)己烷構(gòu)象的勢能圖?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院3.6環(huán)己烷衍生物優(yōu)勢構(gòu)象的判定環(huán)己烷一取代物以取代基處于e-鍵上的最穩(wěn)定含相同取代基的環(huán)己烷多元取代物最穩(wěn)定的構(gòu)象是e-取代基最多的構(gòu)象－Hassel規(guī)則環(huán)上有不同取代基時，大的取代基在e-鍵上的最穩(wěn)定－Baton規(guī)則?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院一元取代環(huán)已烷的優(yōu)勢構(gòu)象

CH3HHCH3HH

不穩(wěn)定優(yōu)勢構(gòu)象室溫：5%95%?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院?山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院多元取代環(huán)己烷的穩(wěn)定構(gòu)象取代基在e鍵上居多時的構(gòu)象最穩(wěn)定，取代