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环烷烃的命名和构造异构环烷烃的结构环烷烃的物理及化学性质第二节环烷烃1脂环烃的分类、命名和异构现象脂环烃环碳原子的饱和程度碳环数目环烷烃CnH2n环烯烃环炔烃单环双环多环CnH2n-2CnH2n-4(上）脂环烃的分类环的大小：小环（３～４元）；普通环（５～７元）；中环（（８～１２元）和大环（十二碳以上）。2环烷烃的异构有构造异构和顺反异构。如C5H10的环烃的异构有：构造异构2.8环烷烃的命名和构造异构31、根据分子中成环碳原子数目，称为环某烷。2、把取代基的名称写在环烷烃的前面。3、取代基位次按“最低系列”原则列出，基团顺序按“次序规则”小的优先列出。例如：命名42.9.1环烷烃的环张力和稳定性环烷烃的燃烧热与环的稳定性燃烧热(△Hc)测定数据表明：烷烃分子每增加一个—CH2—，其燃烧热数值的增加基本上是一个定值——658.6kJ·mol-1。环烷烃可以看作是数量不等的—CH2—单元连接起来的化合物。但不同环烷烃中的单元—CH2—的燃烧热却因环的大小有着明显的差异2.9环烷烃的结构5一些环烷烃的燃烧热名称分子燃烧热(kj.mol-1)CH2的平均燃烧热(kj.mol-1)CH2的(kj.mol-1)每个张力整个环的张力(kj.mol-1)环丙烷环丁烷环戊烷环己烷环庚烷环辛烷环壬烷环癸烷开链烷烃20912744332039514637531059816636697.1686.2664.0658.6662.4663.6664.1663.6658.638.527.45.403.85.05.55.00115.5109.627.0026.640.049.550.90*小环(C3～C4)；普通环(C5～C7)；中环(C8～C11)；大环(≥C12)。6环张力：比烷烃CH2高出的能量。热力学数据表明：小环(环丙烷)普通环(环己烷)697.1658.6依次每个CH2依次环的稳定性：小环(环丙烷)普通环(环己烷)单元CH2的燃烧热↑，环的稳定性↓。故：为什么小环化合物不稳定？7Baeyer理论——张力学说（1885年提出）：60。109.5。24。44'随着环的扩大，张力角张力(拜尔张力)：与正常键角偏差而引起的张力。49.5o19.5o1.5o与正常键角偏差角度三元环四元环五元环环烷烃2.9.2环丙烷的结构8现代物理方法测定，环丙烷分子中：键角C-C-C=105.5°;H-C-H=114°。所以环丙烷分子中碳原子之间的sp3杂化轨道是以弯曲键（香蕉键）相互交盖的。105.5。CCCCCC109.5。丙烷环丙烷9由此可见：(1)键的重叠程度小，稳定性小。(2)电子云分布在两核连线的外侧，增加了试剂进攻的可能性，故具有不饱和烯烃的性质。CCHHHHHH23°114°105.5°102.9.3环己烷的构象在环己烷分子中，六个碳原子不在同一平面内，碳碳键之间的夹角可以保持109.5°因此环很稳定。1．两种极限构象——椅式和船式椅式船式无角张力无C-H键间的扭转张力无张力环常温下99%无角张力有C-H键间的扭转张力有张力环1%109.5°稳定性：椅式构象环己烷船式构象环己烷11椅式构象稳定的原因：HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH0.250nm234561123456相邻碳上的C-H键全部为交叉式•不存在：非键连作用；扭转张力；角张力。12船式构象不稳定的原因：HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH2345611234560.183nm相邻碳上的C-H全部为重叠式•存在：非键连作用；扭转张力；132．平伏键（e键）与直立键（a键）在椅式构象中C-H键分为两类。第一类六个C-H键与分子的对称轴平行，叫做直立键或a键（其中三个向环平面上方伸展，另外三个相反，向环平面下方伸展）；第二类六个C-H键与直立键形成接近109.5°的夹角，平伏着向环外伸展，叫做平伏键或e键。如下图：HHHHHHHHHHHH环己烷的直立键和平伏键平伏键直立键对称轴14在室温时，环己烷的椅式构象可通过C-C键的转动（而不经过碳碳键的断裂），由一种椅式构象变为另一种椅式构象，在互相转变中，原来的a键变成了e键，而原来的e键变成了a键。HHHHHH对称轴HHHHHHHHHHHHHHHHHHae对称轴ae键键键键两个椅式构象的互相转变当六个碳原子上连的都是氢时，两种构象是同一构象。连有不同基团时，则构象不同。3、环己烷的椅式构象的翻转15一元取代环己烷的构象一元取代环己烷中，取代基可占据a键，也可占据e键，但占据e键的构象更稳定。例如：HHCH3HHHCH3H室温93%内能比a型少75.3KJ/mol7%16原因：a键取代基结构中的非键原子间斥力比e键取代基的大（因非键原子间的距离小于正常原子键的距离所致）。从下图中原子在空间的距离数据可清楚看出。取代基越大e键型构象为主的趋势越明显。HCHHHH0.255nm0.233nmHH0.255nm甲基环己烷原子间的距离HCHCH3HHCH3CH3CCH3CH3CH3室温0.1%99.9%17小结：1°环己烷有两种极限构象（椅式和船式），椅式为优势构象2°一元取代基主要以e键和环相连。3°多元取代环己烷最稳定的构象是e键上取代基最多的构象。4°环上有不同取代基时，大的取代基在e键上构象最稳定。18[讨论]指出下列构象异构体中哪一个是优势构象。CH3(CH3)3CC(CH3)3CH3192.10环烷烃的性质物理性质：环烷烃的熔点、沸点和密度都比相应的烷烃高一些，但仍比水轻。化学性质：普通环烷烃具有开链烃的通性环烷烃主要是起自由基取代反应，难被氧化。CH3Br2Cl2300℃光BrClCH3HBrHCl小环似烯、大环似烷2021氧化反应小环烷烃的特性反应加成反应1）加氢H2Ni80℃CH3CH2CH3H2Ni200℃CH3CH2CH2CH3H2Pd300℃CH3CH2CH2CH2CH3222）加卤素Br2/CCl4CH2-CH2-CH2BrBrCH3CH3CH3Br2/CCl4C-CH-CH2BrCH3BrCH3CH3Br2/CCl4CH2-CH2-CH2-CH2BrBrBr2/CCl4溴褪色可用于鉴别环烷烃不起加成，而是取代反应233）加HX,H2SO4HBrH2SO4CCHCH3CH3CH3BrCH3CCHCH3CH3CH3OSO3HCH3H2OCCHCH3CH3CH3OHCH324学习要求1、掌握环烷烃的命名、构造异构现象；2、掌握环烷烃的结构和主要化学性质，并了解碳环的大小与其稳定性的关系；3、掌握环己烷的构象，椅式、船式和扭船式、a键和e键，了解它们的能量关系。4、掌握一元取代环己烷的构象。5、掌握下列概念或术语：船式和椅式构象、直立键和平伏键本章重点和难点:环烷烃的结构、环己烷及一元取代环己烷的构象。25作业:书上29页除第七题外所有题26