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五.脂环烃 (alicyclic hydrocarbons) 分类和命名 单环烷烃的命名 根据分之中成环碳原子数目，称为环某烷。 编号时使取代基编号依次最小。 脂环烃化学性质 环烷烃的结构与稳定性 e键、a键 一取代环己烷 多取代环己烷 * 脂环烃是指碳原子成环的烃，其性质同开链的饱和及不饱 和烃相似。 脂环烃可分为饱和脂环烃（环烷烃）及不饱和脂环烃（环烯烃、环炔烃）。 1-甲基-2-乙基环戊烷 1，3-二甲基-1-乙基环己烷 环烷烃的顺反异构：假定环中碳原子在一个平面上，以环平面为参考平面，两取代基在同一边的叫顺式（cis-)，否则叫反式（trans-)。 顺-1,4-二甲基环己烷 反-1,4-二甲基环己烷 单环烯（炔）烃的命名 以不饱和碳环为母体，称为环某烯（炔）。 编号时使不饱和键最小。 1,3-环己二烯 1-甲基-1-环己二烯 螺环化合物的命名 根据成环的碳总数，叫螺[ ]某烷。 两环除开共用碳原子外的碳原子数，由小到大，放于[ ]内，并用下角原点隔开。 编号：从小环（连接螺原子的碳原子）开始—共用碳原子（螺原子）—大环（并尽可能使取代基为此小）。 螺[3.4]辛烷 5-甲基螺[2.4]庚烷 5-氯螺[2.5]辛烷 桥环烃（包括稠环烃）的命名 判断环数及总碳数，称几环[ ]某烷。 环数：将桥环烃变为开链化合物需断开C-C键的最小数。 选桥头碳原子（一般为分支最多的碳原子），将桥上碳原子数（不包括桥头碳）由多到少顺序列在[ ]内，并用下角原点隔开（有几个桥就有几个数字）。 编号：从第一个桥头碳开始，从最长的桥编到第二个桥头碳，再沿次长的桥回到第一个桥头碳，最后编最短的桥。（若有取代基，则尽量使其位次较小） 二环[4.2.0]辛烷 2,7,7-三甲基二环[2.2.1]庚烷 练习 1,2,4-三甲基二环[4.3.0]壬烷 7-甲基螺[2.5]-4-辛烯 取代反应 同烷烃相似，光照或加热下环烷烃发生自由基取代反应。 加成反应 不饱和环烃可以发生加成反应 反-1,2-二溴环戊烷 ?-卤代反应 氧化反应 共轭环二烯烃的Diels – Alder 反应 制备双环化合物 特殊的化学性质 环丙烷和环丁烷存在较大的环张力，环不稳定，易开环，具有类似烯烃的性质。 催化加氢 加成卤素和卤化氢 环丙烷和环丁烷及其同系物容易开环，与卤素或卤化氢发生亲电加成反应。 环丙烷与溴在室温下就能反应，使溴的颜色褪去。 环丁烷与溴的加成反应需在加热下进行。 而环戊烷和环己烷由于环比较稳定，在加热下也不易发生加成反应。利用这一性质可以鉴别各种环烷烃。 +HBr 若取代环丙烷发生加成反应时，含氢最多和含氢最少的碳碳键断裂，且加成取向符合马氏加成规则。 Br2 小环化合物的加成活性不如烯烃，同烯烃相比具有抗氧 化性而不被KMnO4氧化。 环丁烷比环丙烷稳定，常温下一般不同X2、HX反应。 练习：用化学方法鉴别化合物 环烷烃可分为: 小环(三、四碳环) 、普通环(五～七碳环)、中环、大环。自然界存在的环状化合物多为五元环和六元环, 其中 六元环最稳定。 不同环烷烃的稳定性次序: 环丙烷 环丁烷 环戊烷 其它环烷烃 环己烷 结构上的原因: 环烷烃中成环碳原子均为 sp3杂化。对小环(环丙烷、环丁烷)而言, 为了成环, 环上C–C键间的夹角要偏离正常的109.5°, 形成弯曲键，轨道重叠的程度较小而不稳定。此外, 环丙烷相邻C–H键都是全重叠式构象, 非键原子间的斥力较大。 105.5° 60° H H H H H H 相邻两个碳原子的两个sp3杂化轨道，在形成C—C键时，其对称轴不在同一条直线上，而是以弯曲方向重叠，形成的C—C键是弯曲的，形似“香蕉”，称为“弯曲键”或“香蕉键”。 这种由键角偏差引起的张力称为角张力。 除了角张力外，另一个使环丙烷有较大张力的因素是扭转张力。环丙烷相邻C–H键都是重叠式构象，这种由于重叠式构象引起的张力叫扭转张力。 从环丁烷开始, 成环碳原子不在同一平面上，轨道重叠的程度有所增大, 非键原子间的斥力有所降低, 使分子内能降低, 稳定性提高。 环烷烃的构象 环己烷存在最稳定的椅式构象, 环上C–C键间的夹角保持109.5°, 所有相邻C–H键都处于较稳定的交叉式构象,环内氢原子之间相距较远, 几乎无张力。 椅式构象 无角张力 椅式构象的纽曼式 无扭转张力 椅式构象可翻转为另一个椅型构象，其中经过半椅式、扭船式和船式构象。 在室温下，由于分子热运动，环迅速翻转，由一种椅式构象转变成另一种椅式构象。 在整个平衡中椅式构象约占99.9%。 六个C分居两个平行平面（两平面相距50pm) 每个C上有两个C-H键，其一为a键（竖键或直立键）——垂直于平面。 另一为e键（横键或平伏键）——约平行于平面。即12个C-H键分为两组