第五章脂環烴（alicyclichydrocarbons）本章重點講解：1.環烷烴的分類---駕馭2.環烷烴的命名---駕馭3.環烷烴的化學性質---了解4.環烷烴的結構---駕馭5.環已烷及其衍生物的構象---理解分子中含有一個或多個碳環（由碳原子首尾相連而成的環狀結構），性質與開鏈脂肪烴相像的碳氫化合物，是脂環烴。自然界中的脂環烴較少，但其衍生物則廣泛存在，而且與生命有極親密的關系。如:樟腦常用驅蟲劑常用中草藥冰片麝香n=115.1脂環烴的分類

按環上碳原子的飽和程度，可分為：環烷烴(通式CnH2n)環烯烴(通式CnH2n-2)環炔烴(通式CnH2n-4)環戊烷環辛炔環己烯脂環烴的構造異構現象比脂肪烴困難。如環烷烴C5H10的構造異構體有：環戊烷1,1-二甲基環丙烷乙基環丙烷甲基環丁烷1,2-二甲基環丙烷依據分子中所含碳環的數目，可分為：單環脂環烴：二環脂環烴：多環脂環烴：環己烷環戊二烯甲基環己烷十氫化萘降冰片烷螺[2,4]庚烷立方烷棱烷籃烷金剛烷5.2脂環烴的命名

5.1.1、單環烴(1)在相應烷烴名稱前加“環”字，稱為“環某烷”；(2)使全部取代基編號盡可能小；甲基環戊烷1,2-二甲基環己烷1-甲基-3-乙基環己烷(3)環烯(或炔)烴編號時，把1,2位留給雙(或三)鍵碳原子。4-乙基環戊烯3,5-二甲基環己烯5-甲基環辛炔4）長鏈作母體，環作取代基。5）順、反環烷烴

受環的限制，σ鍵不能自由旋轉。環上取代基在空間的位置不同，產生順反(幾何)異構。

順(cis)：兩個取代基在環同側；

反(trans)：兩個取代基在環異側。順-1,2-二甲基環丙烷反-1,3-二甲基環戊烷

CH2-CH2-CH2-CH-CH2 CH32-甲基-1-環丙基-5-環戊基戊烷5.1.2、雙環烴

指分子碳架中含有兩個碳環的烴。它又分為：

聯環烴螺環烴(螺烴)橋環烴(橋烴)聯二環己烷螺[4.4]壬烷二環[4.4.0]癸烷(十氫化萘)二環[2.2.1]庚烷(降冰片烷)(1)橋環烷烴橋頭碳原子：兩環共用的碳原子。橋：兩個橋頭碳原子之間的碳鏈或一個鍵。二環[3.2.1]辛烷——

共用兩個或兩個以上碳原子的多環化合物。2,7,7-三甲基二環[2.2.1]庚烷5,7,7-三甲基二環[2.2.1]-2-庚烯二環橋環烷烴命名時，按成環碳原子數稱為二環“某烷”；從橋頭碳開始編，先編大橋后編小橋，使（官能團）雙鍵或取代基位次最小。將各橋碳原子數由大到小用數字表示，用下角圓點分開放在方括號中，將括號放在“二環”和“某烷”中間；將環上取代基位次和名稱放在“二環”之前。命名規則：練習：3,7,7-三甲基二環[4.1.0]庚烷2,8-二甲基-1-乙基二環[3.2.1]辛烷

123415678(2)

螺環烷烴螺[2.4]庚烷

螺原子：兩個碳環共用的碳原子。5-甲基螺[3.4]辛烷螺[5.5]十一烷——單環之間共用一個碳原子的多環烴。

二環螺環烴命名時以“螺”為詞頭,稱“螺某烷”；將各環除螺原子以外的碳原子數由小環到大環用數字表示，用圓點分開放在方括號中，括號放在“螺”和“某烷”中間；編號從較小環與螺原子相鄰的碳開始，沿小環經螺原子到較大的環，使取代基位次最小

；命名規則：1,6-二甲基螺[3.5]壬烷1,5-二甲基螺[3.4]-6-辛烯練習：寫出3-甲基二環[4.2.0]辛烷的結構練習：5.3環烷烴化學性質(1)取代反應(2)加成反應a.加氫小環易發生加成反應。取代反應一般在五、六元環上易發生。b.加鹵素不能用溴褪色的方法來區分環烷烴與烯烴！1,4-二溴丁烷1,3-二溴丙烷c.加鹵化氫取代環丙烷加成符合馬氏規則！不對稱環丙烷加HX的規律：①.開環位置：在含氫最多與含氫最少的兩個碳之間。②.氫加在含氫較多的碳原子上。HBr（主）5.4環烷烴的結構與穩定性為什么小環化合物簡潔開環并且三元環比四元環更簡潔開環，而五元環、六元環相對穩定？拜爾張力學說（1885年）①.形成環的碳原子都在同一平面上，并排成正多邊形。②.正常C-C鍵之間夾角為109.5°，環中C-C鍵之間夾角為了保持109.5°，環中的鍵角要擴張或壓縮，從而產生張力。③.鍵角變形程度越大，張力越大。④.張力使環的穩定性降低，張力越大，環的反應性越大。要點：例：由上面計算可知：a.環戊烷、環己烷偏轉角度最小，也最穩定。60°90°108°120°?(109°28′-60°)＝24°44′?(109°28′-90°)＝9°44′?(109°28′-108°)＝0°44′?(109°28′-120°)＝-5°16′環內鍵之間的夾角偏轉角度b.環丙烷的鍵角偏轉大于環丁烷，因此環丙烷反應活性大于環丁烷。拜爾張力學說的不足之處：由拜爾張力學說，比六元環大的環都有偏轉角，并且環越大，偏轉角越大，張力越大，這一推論不正確。這是由于張力學說前提不合理，即環中碳原子在同一平面內不合理。拜爾張力學說適用于三元、四元小環中。2.燃燒熱和環烷烴的穩定性燃燒熱—純粹的化合物完全燃燒所放出的熱量。化合物的燃燒熱越大，化合物越不穩定。環己烷（六元環）最穩定，其次是環戊烷（五元環）；大環都是穩定的；小環中的環丙烷最不穩定，其次是環丁烷。5.5環己烷及其衍生物的構象1.環己烷的構象：

環己烷的六個成環碳原子不共平面，C－C－C鍵角為109.5°，是無張力環。環己烷有椅型和船型兩種極限構象：椅型構象和船型構象可以相互轉變。船型環己烷比椅型能量高30kJ·mol-1，常溫下平衡體系主要以穩定的椅型構象存在。船型分子中存在扭轉張力和氫原子之間的非鍵張力。

環己烷中的碳氫鍵可分為兩種類型，每個碳原子上有一個a鍵和一個e鍵，在環中上下交替排列。

環己烷由一種椅型構象翻轉為另一種椅型構象時，原來的a鍵都變為e鍵，原來的e鍵都變為a鍵。a鍵：直立鍵(豎鍵)

e鍵：平伏鍵(橫鍵)構象翻轉2.取代環己烷的構象1）一取代環己烷的構象：一取代環己烷的取代基在e鍵上的構象占優勢。取代基越大，這種優勢越明顯。R=CH3時，95%處于e鍵；R=(CH3)3時，99.9%處于e鍵優勢構象2）二取代環己烷的構象：HHCH3CH3HHCH3CH3HHeeaa反-1,2-二甲基環己烷(優勢構象)Heaae順-1,2-二甲基環己烷HCH3CH3HCH3CH3HH試驗測定,反式異構體比順式異構體穩定7.8kJ·mol-1。CH3C(CH3)3大基團在e鍵(優勢構象)順-1-甲基-4-叔丁基環己烷CH3(CH3)3C取代環己烷的優勢構象為：(1)e鍵取代基最多的構象。(2)有不同取代基時，大基團處于e鍵的構象。練習：1、寫出最穩定構象。2、寫出最穩定構象。3、寫出最穩定構象。本章要點THEEND1.脂環烴的命名單脂環烴:環某烷/烯/炔;環某基某烴橋環烴:二環[x.y.z]某烷/烯(