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?????????? 第三章 环烷烃 环烷烃指碳原子的单键相互连接成环的碳氢化合物，原指环族化合物。P12 将链烃变为环烃，要在分子中增加如C-C单键，同时减少两个氢原子，因此，单环 烷烃的通式为CnH2n 。分子中每增加一个环，就要增加一个C-C键，减少两个氢原 子。如果一个环烷烃的分子式为C10H18=CnH2n-2。这是个几环烷烃？ ?3.1环烷烃的异构和命名 ?3.1.1 环烷烃的异构 ? 环烷烃由于环的大小，侧链的长短及位置的不同而产生构造异构体。例如：C5H10 ????? ?? ???????????????????? ??????????????? ?? ?????? ???????? ??? ??????????? ?? 当分子中，两个甲基可以在环平面的同侧，也可以在环平面 的异侧，形成顺反异构：??? ?????????? ??? 顺反异构体由于环的存在，不能互变（断键）。其物理性质有差异。 ?3.1.2 环烷烃的命名 ?1.单环体系 ?1）根据环中碳原子数目和环某烷。 ?2）有取代基时，编号应使取代基位次尽可能小。 ?3）有不同取代基时，编号从小基团开始。 ?例如：?? ??????????????????????????? ????? 1-甲基-3-异丙基环戊烷 ?4）若取代基为教长碳链，应将环作为取代基全名。 ??????????? ????? 2-甲基-3-环戊基戊烷 ?5）顺反异构体命名时，取代基在环平面同侧称顺式，异侧称反式。 ??????? 顺-1.4-二甲基环己烷 ??????? 反-1.4-二甲基环己烷 ? 为书写方便，环烷烃常用键线式。 ? 例如：顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷 ? 在顺反异构体书写中，常写出完整的取代基，以区别于键线式，增加立体感。 ? 例如：??? 反-1，4-二甲基环辛烷 ??? 补：环上有两个以上的位置各有一个取代基式，则选订其中位次最低者为对照 基因，在其前加r（reference）。其余取代基位次前用顺反来与r-对照。 ? 例如：??? ???????????? ? r-1，顺-3-反-5-氯环己二甲酸 ????? r-1，反-2，顺-4-三氯 戊烷 ?2.多环体系 ?1）螺环： ?? 两环共用一个碳原子的环烷烃。 ?? 根据碳原子数，称螺某烷，在方括号中标出除共用碳以外两环的碳数。编号从 较小环中与共用碳相邻的碳原子开始，从小环经共用碳到大环，并使取代基位数最 小。 ???????? ??? 7-甲基螺[4.5] 烷 ???? ???????????取代基螺[X.Y]某烷 ?2）桥环：两环共用两个以上碳原子的环烃。 ?*以环数为词头，按环上碳总数称某烷。 ?*找出桥头碳，排出长短桥，编号从桥头开始从大桥到小桥，并使取代基位数最小。 ?*方括号内由大到小注明各桥的碳数。 ?取代基-环数[X.Y.Z]母体 ?例如：????? ??????????2-甲基二环[2，2，0]己烷 ?例如：1-甲基-2-乙基-6-氯二环[3.2.1]辛烷 　????????????? ?3.2 环烷烃的性质 ?3.2.1 物理性质 ?? 环烷烃熔.沸点，密度较相应的开链烷烃高。因环烷烃的环状结构，分子较有 序，排列较紧密，分子间作用力较大。而直链烷烃分子自由摇摆，有序度小，分 子间作用力较弱，故mp.bp.d.较小。 ?3.2.2 化学性质 ?? 环烷烃与直链烃结构相似，所表现出的化学性质也相似，常温下，不与强酸.强 碱.强氧化剂.强还原剂起反应，可以起燃烧.热解.卤代等反应。但小环烷烃有一些 特殊的性质，即容易开环生成开链化合物。 ?1.加氢 　 ?环戊烷，环己烷需要在高温.活性催化剂下才开环。 ?2.加溴 　 ?环戊烷以上的烷烃与溴光照起取代反应，不开环。 ?3.加卤代氢 　 ?三员环以上不起反应。 ?开环规则：卤原子加在含氢最少的碳原子上，氢原子加在含氢最多的碳原子上。 ?4.加水 ?5.氧化. ?小环烷烃对氧化剂相当稳定。 　 　 ?若被氧化，角很大，能量升高。 ?3.3 环的张力 ?3.3.1 拜尔张力学说 ?? 由上面化学性质可看出，环的稳定性与环的大小有关。小环不稳定，大环较稳 定。为了解释这一事实拜尔在1885年提出了张力学说。 ?? 要点是：环烷烃中碳原子（饱和，SP3杂化），与其他原子结合时，任何两键 角都是109028，。但环丙烷是三角形，其夹角是60，环丁烷是四方形，夹角是900， 这样环中的C-与-C键角不能是109028，，必须压缩到600，900以适应环的几何形状。 这种由于与正常键角的偏差，引起分子的张力，称角张力。这样的环称张力环。 ?? 张力环为减小张力，有生成更稳定的开链化合物的倾向。与正常键角偏差越大， 环张力越大，越易起开环