第五章 脂环烃（ alicyclic
hydrocarbons）
本章重点讲解：
? 1,环烷烃的分类与命名 —— 掌握
? 2,环烷烃的结构 —— 理解
? 3,环烷烃的化学性质 —— 掌握
? 4,环烷烃的构象 —— 理解
5.1 脂环烃的分类与命名
脂 环 烃
环 碳 原 子 的 饱 和 程 度
碳 环 数 目
环 烷 烃 C
n
H
2 n
环 烯 烃
环 炔 烃
单 环
双 环
多 环
C
n
H
2 n - 2
C
n
H
2 n - 4( 上 ）
5.1 脂环烃的分类与命名
1.单环烃
1）按成环碳原子数目称为环某烷（烯）。
1-甲基 -3-乙基环己烷 4-甲基环己烯
2）长链作母体，环作取代基。
3-甲基 -4-环丁基庚烷
5.1 脂环烃的分类与命名
3）顺、反环烷烃
受环的限制,σ键不能自由旋转。环上取代基在空
间的位置不同，产生 顺反 (几何 )异构。
顺 (cis),两个取代基在环同侧；
反 (trans),两个取代基在环异侧。
H
C H 3H 3 C
H
H
C H 3
H 3 C
H
C H 3
C H 3
H C H 3
H 3 C H
顺 -1,4-二甲基环己烷 反 -1,4-二甲基环己烷
5.1 脂环烃的分类与命名
联环 桥环 螺环 稠环
1）双环桥环烃命名 桥头碳原子：两环共用的碳原子。桥：两个桥头碳原子之间的碳链或一个键。
桥 头 碳
桥 头 碳 桥
桥
桥
( 3 )
( 1 )
( 2 )
二环 [3.2.1] 辛烷
1
2
3
4
5
6
7
2,双环烃
2,7,7-三甲基二环 [2.2.1] 庚烷
5.1 脂环烃的分类与命名
1
2
3
4
5
6
71
2
3
4
5
6
7
5,7,7-三甲基 二环 [2.2.1]-2-庚烯 3,7,7-三甲基 二环 [4.1.0]庚烷
2,8-二甲基 -1-乙基二环 [3.2.1] 辛烷
5.1 脂环烃的分类与命名
螺 原 子
1
2
3
4
5
6 7
8
91 0
2）螺环烃 螺原子：两个碳环共用的碳原子
螺 [4.5]癸烷 5-甲基螺 [3.4]辛烷
1
2
3
4
56
7
8 9
1
2
3
4
56
7 8
1,6-二甲基 螺 [3,5]壬烷 1,5-二甲基 螺 [3,4]-6-辛烯
5.2 环烷烃的结构与稳定性
4 9, 5 o 1 9, 5 o 1, 5 o与 正 常 键 角 偏 差 角 度
三 元 环 四 元 环 五 元 环环 烷 烃
为什么小环化合物容易开环并且三元环比四元环更容易
开环，而五元环、六元环相对稳定？
角张力 (拜尔张力 )：与正常键角偏差而引起的张力。
比较单位 CH2燃烧热 (?H) kJ/mol
环 丙 烷 环 丁 烷 环 戊 烷 环 己 烷 环 庚 烷 环 辛 烷 链 状 烷 烃
6 9 7, 1 6 8 6, 1 6 6 4, 0 6 5 8, 6 6 6 2, 4 6 6 4, 2 6 5 8, 6 k J / m o l
环张力,比烷烃 CH2高出的能量。
5,3 环烷烃化学性质
r t,
h v
o r 3 0 0 o C
取 代
+ H B r
+ B r 2
B r
r t,
B r B r
+ H I I
加 溴
加 卤 化 氢
+ B r 2
化学性质 (自由基取代, 小环化合物性质特殊 )。
p t / c
5 0 O C
p t / c
2 5 0 O C
加 氢 + H 2
+ H 2
马氏加成
5.4 环己烷及其衍生物的构象
H
H
H
H
HH
H
H
H
H
H
H
1
2
3
4
5
6
2 5 0 p m
1,环己烷的构象
椅式 船式
1）椅式构象
6
H
HH
H
1
2
3
45
H
H
H
H
H
H
H
H
? 不存在：
扭转张力；
角张力。
5.4 环己烷及其衍生物的构象
a 键 e 键
a键,直立键 (竖键 ) e键,平伏键 (横键 )
构
象
翻
转
a键转变成 e键,e键转变成 a键；
环上原子或基团的空间关系保持。
5.4 环己烷及其衍生物的构象
H
H
H H
H
H
H H H
H
H
H
1 8 3 p m
1 2
3
45
6
6
1 2
3
4
5
H
H
H
H
H H
2）船式构象
? 存在：
扭转张力；
稳定性：椅式构象环己烷 > 船式构象环己烷
室温下，平衡有利于 椅式构象（优势构象）。
2,取代环己烷的构象
1）一取代环
己烷的构象
C H 3
C H 3
a
e
5 % 9 5 %
E = 7, 1 k J / m o l
平衡有利于 -CH3处于 e键的构象 (优势构象 )。
5.4 环己烷及其衍生物的构象
C H 3
C H 3
E = 1 0, 4 k J / m o l
C H 3
C H 3
H 3 C C H 3
H 3 C
C H 3
C H 3
C H 3
e
a
C H 3
C H 3
a
e
2) 二取代环
己烷的构象
试比较顺式和反式 1,4-二甲基环己烷的稳定性。
C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
e
e
a
a
ea键型
ee键型
甲基 ee键型异构体比甲基 ea键型异构体稳定 。
5.4 环己烷及其衍生物的构象
C H 3
( C H 3 ) 3 C
C ( C H 3 ) 3
C H 3
2, 写 出 化 合 物 的 优 势 构 象
O H
C H 3
[讨论 ]
1,指出下列构象异构体中哪一个是优势构象。
C H 3
O H
C H 3
O H
本章作业：
? P85~86 第一题（ 1），（ 2），（ 3），
（ 4），（ 6）
? 第二题，第三题
hydrocarbons）
本章重点讲解：
? 1,环烷烃的分类与命名 —— 掌握
? 2,环烷烃的结构 —— 理解
? 3,环烷烃的化学性质 —— 掌握
? 4,环烷烃的构象 —— 理解
5.1 脂环烃的分类与命名
脂 环 烃
环 碳 原 子 的 饱 和 程 度
碳 环 数 目
环 烷 烃 C
n
H
2 n
环 烯 烃
环 炔 烃
单 环
双 环
多 环
C
n
H
2 n - 2
C
n
H
2 n - 4( 上 ）
5.1 脂环烃的分类与命名
1.单环烃
1）按成环碳原子数目称为环某烷（烯）。
1-甲基 -3-乙基环己烷 4-甲基环己烯
2）长链作母体，环作取代基。
3-甲基 -4-环丁基庚烷
5.1 脂环烃的分类与命名
3）顺、反环烷烃
受环的限制,σ键不能自由旋转。环上取代基在空
间的位置不同，产生 顺反 (几何 )异构。
顺 (cis),两个取代基在环同侧；
反 (trans),两个取代基在环异侧。
H
C H 3H 3 C
H
H
C H 3
H 3 C
H
C H 3
C H 3
H C H 3
H 3 C H
顺 -1,4-二甲基环己烷 反 -1,4-二甲基环己烷
5.1 脂环烃的分类与命名
联环 桥环 螺环 稠环
1）双环桥环烃命名 桥头碳原子：两环共用的碳原子。桥：两个桥头碳原子之间的碳链或一个键。
桥 头 碳
桥 头 碳 桥
桥
桥
( 3 )
( 1 )
( 2 )
二环 [3.2.1] 辛烷
1
2
3
4
5
6
7
2,双环烃
2,7,7-三甲基二环 [2.2.1] 庚烷
5.1 脂环烃的分类与命名
1
2
3
4
5
6
71
2
3
4
5
6
7
5,7,7-三甲基 二环 [2.2.1]-2-庚烯 3,7,7-三甲基 二环 [4.1.0]庚烷
2,8-二甲基 -1-乙基二环 [3.2.1] 辛烷
5.1 脂环烃的分类与命名
螺 原 子
1
2
3
4
5
6 7
8
91 0
2）螺环烃 螺原子：两个碳环共用的碳原子
螺 [4.5]癸烷 5-甲基螺 [3.4]辛烷
1
2
3
4
56
7
8 9
1
2
3
4
56
7 8
1,6-二甲基 螺 [3,5]壬烷 1,5-二甲基 螺 [3,4]-6-辛烯
5.2 环烷烃的结构与稳定性
4 9, 5 o 1 9, 5 o 1, 5 o与 正 常 键 角 偏 差 角 度
三 元 环 四 元 环 五 元 环环 烷 烃
为什么小环化合物容易开环并且三元环比四元环更容易
开环，而五元环、六元环相对稳定？
角张力 (拜尔张力 )：与正常键角偏差而引起的张力。
比较单位 CH2燃烧热 (?H) kJ/mol
环 丙 烷 环 丁 烷 环 戊 烷 环 己 烷 环 庚 烷 环 辛 烷 链 状 烷 烃
6 9 7, 1 6 8 6, 1 6 6 4, 0 6 5 8, 6 6 6 2, 4 6 6 4, 2 6 5 8, 6 k J / m o l
环张力,比烷烃 CH2高出的能量。
5,3 环烷烃化学性质
r t,
h v
o r 3 0 0 o C
取 代
+ H B r
+ B r 2
B r
r t,
B r B r
+ H I I
加 溴
加 卤 化 氢
+ B r 2
化学性质 (自由基取代, 小环化合物性质特殊 )。
p t / c
5 0 O C
p t / c
2 5 0 O C
加 氢 + H 2
+ H 2
马氏加成
5.4 环己烷及其衍生物的构象
H
H
H
H
HH
H
H
H
H
H
H
1
2
3
4
5
6
2 5 0 p m
1,环己烷的构象
椅式 船式
1）椅式构象
6
H
HH
H
1
2
3
45
H
H
H
H
H
H
H
H
? 不存在：
扭转张力；
角张力。
5.4 环己烷及其衍生物的构象
a 键 e 键
a键,直立键 (竖键 ) e键,平伏键 (横键 )
构
象
翻
转
a键转变成 e键,e键转变成 a键；
环上原子或基团的空间关系保持。
5.4 环己烷及其衍生物的构象
H
H
H H
H
H
H H H
H
H
H
1 8 3 p m
1 2
3
45
6
6
1 2
3
4
5
H
H
H
H
H H
2）船式构象
? 存在：
扭转张力；
稳定性：椅式构象环己烷 > 船式构象环己烷
室温下，平衡有利于 椅式构象（优势构象）。
2,取代环己烷的构象
1）一取代环
己烷的构象
C H 3
C H 3
a
e
5 % 9 5 %
E = 7, 1 k J / m o l
平衡有利于 -CH3处于 e键的构象 (优势构象 )。
5.4 环己烷及其衍生物的构象
C H 3
C H 3
E = 1 0, 4 k J / m o l
C H 3
C H 3
H 3 C C H 3
H 3 C
C H 3
C H 3
C H 3
e
a
C H 3
C H 3
a
e
2) 二取代环
己烷的构象
试比较顺式和反式 1,4-二甲基环己烷的稳定性。
C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
e
e
a
a
ea键型
ee键型
甲基 ee键型异构体比甲基 ea键型异构体稳定 。
5.4 环己烷及其衍生物的构象
C H 3
( C H 3 ) 3 C
C ( C H 3 ) 3
C H 3
2, 写 出 化 合 物 的 优 势 构 象
O H
C H 3
[讨论 ]
1,指出下列构象异构体中哪一个是优势构象。
C H 3
O H
C H 3
O H
本章作业：
? P85~86 第一题（ 1），（ 2），（ 3），
（ 4），（ 6）
? 第二题，第三题
