1、第五章 脂環(huán)烴一.目的要求了解環(huán)烷烴通式、分類、命名和異構(gòu)、環(huán)烷烴的物理性質(zhì)。理解環(huán)的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，掌握環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)。二.本章內(nèi)容小結(jié)1. 脂環(huán)烴的定義由碳原子連接成環(huán)，性質(zhì)與脂肪烴相似的烴類化合物總成為脂環(huán)烴。按照成環(huán)特點，一般可將脂環(huán)烴分為單環(huán)脂環(huán)烴和多環(huán)脂環(huán)烴。2. 脂環(huán)烴的命名單環(huán)脂環(huán)烴命名與脂肪烴類似，只是在相應(yīng)的脂肪烴前加一“環(huán)”字。如： 環(huán)戊烷， 甲基環(huán)丁烷橋環(huán)化合物的命名一般采用固定格式：雙環(huán)a.b.c某烴(abc)。先找橋頭碳（兩環(huán)共用的碳原子），從橋頭碳開始編號。沿大環(huán)編到另一個橋頭碳，再從該橋頭碳沿著次大環(huán)繼續(xù)編號。分子中含有雙鍵或取代基時，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示其位次。如

2、：7, 7-二甲基二環(huán)2, 2, 1庚烷螺環(huán)化合物命名的固定格式為：螺a.b某烴(ab)。命名時先找螺原子，編號從與螺原子相連的碳開始，沿小環(huán)編到大環(huán)。如：螺4.4壬烷3.環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性環(huán)烷烴的成環(huán)碳原子均為sp3型雜化。除環(huán)丙烷的成環(huán)碳原子在同一個平面上以外，其它環(huán)烷烴成環(huán)碳原子均不在同一個平面上。在環(huán)丙烷分子中由于成環(huán)碳原子間成鍵時sp3型雜化軌道不能沿鍵軸方向重疊，而是以彎曲方向部分重疊成鍵，導(dǎo)致環(huán)丙烷張力較大，分子能量較高，很不穩(wěn)定，容易發(fā)生開環(huán)反應(yīng)。所以在環(huán)烷烴中三元環(huán)最不穩(wěn)定，四元環(huán)比三元環(huán)稍穩(wěn)定一點，五元環(huán)較穩(wěn)定，六元環(huán)及六元以上的環(huán)都較穩(wěn)定。注意橋頭碳原子不穩(wěn)定。4. 環(huán)

3、己烷以及取代環(huán)己烷的穩(wěn)定構(gòu)象環(huán)己烷在空間上可以形成多種構(gòu)象，其中椅式和船式構(gòu)象為兩種極限構(gòu)象，前者比后者更加穩(wěn)定。一般說來，取代環(huán)己烷的取代基處于椅式構(gòu)象的平伏鍵時較為穩(wěn)定。因此多取代環(huán)己烷的最穩(wěn)定的構(gòu)象為平伏鍵取代基最多的構(gòu)象。如果環(huán)上有不同取代基，較大的取代基在平伏鍵上的構(gòu)象最穩(wěn)定。5. 環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)環(huán)丙烷和環(huán)丁烷的化學(xué)性質(zhì)和烯烴相似，能開環(huán)進(jìn)行加成反應(yīng)。并且與氫鹵酸加成符合馬氏規(guī)則。但小環(huán)環(huán)烷烴對氧化劑穩(wěn)定，不與高錳酸鉀或臭氧作用。三.例題解析【例題1】命名下列化合物1.2.3.1-甲基-2-乙基環(huán)己烷雙環(huán)2,2,2辛烷反-1，3-二氯環(huán)丁烷【例題2】完成下列反應(yīng)1.2.3.4.5.

4、6.【例題3】畫出下列各二元取代環(huán)己烷的最穩(wěn)定構(gòu)象1.順-1-甲基-4-叔丁基環(huán)己烷2.反-1-甲基-3-異丙基環(huán)己烷3.反-1,4-二乙基環(huán)己烷4.順-1-甲基-2-異丙基環(huán)己烷5.反-1-叔丁基-4-氯環(huán)己烷6.順-1-氯-2-溴環(huán)己烷【例題4】請用簡便的方法區(qū)分丙烷和環(huán)丙烷答：使用溴四氯化碳溶液。因為環(huán)丙烷能使溴四氯化碳溶液褪色?！纠}5】用指定原料合成下列化合物1.用乙炔合成習(xí)題A一.用系統(tǒng)命名法命名下列化合物1.2.3.4.二環(huán)3.3.0辛烷7-溴二環(huán)3.3.0-2-辛烯1,1-聯(lián)環(huán)丁烷螺3.4辛烷5.6.7.8.反-1,2-二甲基環(huán)丙烷二環(huán)4.1.0庚烷1,2-二環(huán)丙基丁烷二環(huán)2.

5、2.1庚烷9.1011.12.5-溴螺3.4辛烷2-乙基二環(huán)4.2.0辛烷反-1,2-二甲基環(huán)己烷順-1-甲基-2-異丙基環(huán)己烷13.14.15.16.1,6-二甲基螺4.5癸烷1,7-二甲基螺4.5癸烷2,7,7-三甲基二環(huán)2.2.1庚烷8-氯二環(huán)3.2.1辛烷二.寫出下列化合物的結(jié)構(gòu)式1.環(huán)丙基環(huán)丙烷2.反-1-甲基-4-叔丁基環(huán)己烷3.二環(huán)4.2.1壬烷4.7-溴雙環(huán)2.2.1庚-2-烯5.1,2-二甲基-7-溴雙環(huán)2.2.1庚烷6.4-氯螺2.4庚烷7.反-3-甲基環(huán)己醇8.2,3-二甲基-8-溴螺4.5癸烷9.4-甲基環(huán)己烯三.完成下列反應(yīng)式。1.2.3.4.5.6. HOOC(CH

6、2)3COOH7.8.9.10.四.選擇題1.下列甲基環(huán)己烷的構(gòu)象中，能量最低的一個是（ B ）A. B. C. D. 2.下列四個構(gòu)象式比較穩(wěn)定的是（ C ）A.B.C.D.3.反-1,4-二甲基環(huán)己烷的最穩(wěn)定構(gòu)象是（ C ）A.B.C. D. 4.反-1,4-二氯環(huán)己穩(wěn)定的構(gòu)象是（ D ）A. B. C. D. 5.下列化合物的構(gòu)象中最穩(wěn)定的是（ B ）A.B. C. D. 6.下列四種化合物最容易加氫開環(huán)的是（ A ）A. B. C. D. 五.鑒別題（1）環(huán)己烯 環(huán)己烷 （2）1戊烯 1,2二甲基環(huán)丙烷（3）1-丁炔 乙基環(huán)丙烷（4）丁烷和甲基環(huán)丙烷（5）1,2二甲基環(huán)丙烷與環(huán)戊烷（6

7、）環(huán)己烯與異丙基環(huán)丙烷六.機理解釋1、螺戊烷在光照條件下與氯氣反應(yīng)是制備氯代螺戊烷的最好方法。試解釋該反應(yīng)的反應(yīng)機理。解:該反應(yīng)條件下螺戊烷氯化是自由基反應(yīng), 形成圖示的平面型或近似于平面型的自由基中間體,中心碳原子為sp2雜化, 未參與雜化的p軌道只有一個未配對電子,垂直于三個sp2雜化軌道,并被另一個環(huán)丙烷的彎曲鍵所穩(wěn)定，活化能低,反應(yīng)速度快,是制備該化合物有效的方法。鏈引發(fā)：鏈傳遞：鏈終止：2、開鏈的鄰二鹵代烷在強堿存在下脫鹵化氫時，通常得到炔烴。然而當(dāng)1,2-二溴環(huán)己烷脫鹵化氫時卻只得到1,3-環(huán)幾二烯，為什么？答：因為CC中三鍵的碳為sp雜化方式，所以要求三鍵鏈的四個碳（C-CC-C

8、）必須是直線型結(jié)構(gòu)，環(huán)己烷分子中，由于張力過大，不可能形成四個碳呈直線連接的結(jié)構(gòu)。所以：七.合成題2、以烯烴為原料合成 6、以乙炔和丙烯為原料合成7、以必要的烯烴為原料合成 八.推斷結(jié)構(gòu)1、某烴A的分子式為C5H10，它與溴水不發(fā)生反應(yīng),在紫外光照射下與溴作用只得到一種產(chǎn)物B(C5H9Br)。將化合物B與KOH的醇溶液作用得到C（C5H8），將化合物C經(jīng)臭氧化并在鋅粉存在下水解得到戊二醛，寫出化合物A、B、C的構(gòu)造式及各步反應(yīng)式。2、化合物A,分子式C7H12，與KMnO4反應(yīng)后得到環(huán)己酮；A用酸處理生成B, B使溴水褪色并生成C, C與堿性醇溶液共熱生成D，D臭氧化后可生成丁二醛OHCCH2

9、CH2CHO和丙酮醛CH3COCHO; B臭氧化給出 請寫出化合物A的結(jié)構(gòu)式，并用反應(yīng)式說明推斷的結(jié)構(gòu)是正確的。解:A的結(jié)構(gòu)式為, 反應(yīng)式如下:3、化合物A分子式為C4H8，它能使溴溶液褪色，但不能使高錳酸鉀溶液褪色。1molA與1molHBr作用生成B，B也可以以A的同分異構(gòu)體C與HBr作用得到?；衔顲分子式也是C4H8，能使溴溶液褪色，也能使高錳酸鉀（酸性）溶液褪色。試推測化合物A、B、C的構(gòu)造式，并寫出各步反應(yīng)式。 習(xí)題B一.用系統(tǒng)命名法命名下列化合物1.2.3.4.雙環(huán)2,2,2辛烷1-甲基-2-乙基環(huán)戊烷5,6-二甲基二環(huán)2.2.1庚-2-烯7-甲基二環(huán)2.2.1庚烷5.6.7.8

10、.環(huán)戊基乙炔環(huán)戊基甲酸雙環(huán)4, 4, 0葵烷8-氯雙環(huán)3, 2, 1辛烷9.10.11.12.1-氯-3，4-二甲基雙環(huán)4，4，0-3-癸烯7,7二氯二環(huán)4.1.0庚烷2-甲基雙環(huán)2,2,2辛-2-烯環(huán)己基環(huán)己烷二.寫出下列化合物的結(jié)構(gòu)式1.乙基環(huán)戊烷2.2-甲基螺3.4辛烷3.1,2-二環(huán)己基乙烷4.1,3-二環(huán)丙基丁烷5.環(huán)丙基乙炔6.1,3,9-三甲基十氫化萘7.順-3-甲基環(huán)己醇8.4-環(huán)己基-環(huán)基烯三.完成下列反應(yīng)式。1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.四.選擇題和判斷題1.環(huán)己烯加氫變?yōu)榄h(huán)己烷是哪一種反應(yīng)（B ）A 吸熱反應(yīng) B 放熱反應(yīng) C熱效應(yīng)很小 D不可能發(fā)生2.與之間

11、的相互關(guān)系是（ D ）A對映異構(gòu)體 B非對映異構(gòu)體 C順反異構(gòu)體 D構(gòu)象異構(gòu)體3.下列脂環(huán)烴每摩爾CH2的燃燒熱值最高的是（A ）最低的是（ D ）A. B. C. D. 4.下列脂環(huán)烴，最容易與溴發(fā)生加成反應(yīng)的是( A )A. B. C. D. 五.鑒別與分離1、用化學(xué)方法鑒別下列化合物（1）2-丁烯、1-丁炔、乙基環(huán)丙烷 （2）苯乙炔 環(huán)己烯 環(huán)己烷加溴水使溴水不褪色的為環(huán)己烷，余者加Ag(NH3)2+有白色沉淀為苯乙炔。（3）1戊烯 1,2二甲基環(huán)丙烷加KMnO4不褪色的為1,2-二甲基環(huán)丙烷。六.機理解釋1、2、七.合成題1、以環(huán)己醇為原料合成（已二醛）OHC(CH2)4CHO2、從1

12、-甲基環(huán)己烷出發(fā)合成反-2-甲基環(huán)己醇3、從環(huán)己烷為原料合成已二醛4、從環(huán)己烷為原料合成已二酸5、從環(huán)己烷為原料合成3-溴環(huán)己烯6、以乙炔為原料合成八.推斷結(jié)構(gòu)1.化合物A（C7H12）與Br2反應(yīng)生成B（C7H12Br12），B在KOH的乙醇溶液中加熱生成C（C7H10），C與反應(yīng)得D（C11H12O3），C經(jīng)臭氧化并還原水解得E，試寫出A，B，C，D和E的構(gòu)造式。2、某烴C3H6(A)在低溫時與氯作用生成C3H6Cl2(B)，在高溫時則生成C3H5Cl(C)。使(C)與碘化乙基鎂作用得C5H10(D)，后者與NBS作用生成C5H9Br(E)。使(E)與氫氧化鉀的酒精溶液共熱，主要生成C5H8(F)，后者又可與丁烯二酸酐發(fā)生雙烯合成得(G)。試推測由(A)到(G)的結(jié)構(gòu)式。（A）； （C）； （D）（B）；（E）； （F）；（G）3、有(A)，(B)，(C)，(D)四種化合物分子式均為C6H12，(A)與臭氧氧化水解后得到丙醛和丙酮，（D）用臭氧氧化水解后只得到一種產(chǎn)物。（B）和（C）與臭氧或催化氫化都不反應(yīng)，（C）分子中所有的氫原子均為等價，而（B）分