环烷烃1

有机化学第三章环烷烃的思维导图，主要内容有环烷经的分类、异构和命名、环烷经的物理性质、环烷烂的化学性质、环丙烷的结构等。

环烷烃

• 环烷烃的分类、异构和命名
  • 分类
    • 脂环烃分为——饱和环烃（饱和脂环烃称为环烷烃） ——不饱和脂环烃（不饱脂环烃又分为环烯烃和环炔烃）。 环烷烃和环烯烃较多见，环炔烃则较少见。依环数多少又可把脂环烃分为单环脂烃和多环脂烃。
    • 环烷烃中只有一个碳环的称为单环烷烃，它的通式为CnH2n，与单烯烃互为同分异构体。单环烷烃可分为大环(环上的碳原子数≥12)、中环(8～11个碳)、普通环(5～7个碳)和小环(3～4个碳)。最常见的是五碳环(环戊烷)和六碳环(环己烷)。
  • 异构
    • 构造异构：分子式相同，分子中原子相互连接的方式和次序不同（碳链异构、官能团异构、官能团位置异构、互变异构）
    • 立体异构：构造式相同，分子中原子在空间的排列方式不同
      • 构象异构，碳碳键旋转的结果
      • 构型异构
        • 顺反异构：环、双建的存在不能使碳碳键旋转造成
        • 对映异构（旋光异构）分子有手性造成的
  • 命名
    • 单环烷烃的命名
      • 确定母体：环某烷（侧链比较简单，以环为母体，链为取代基）(侧链比较复杂，以链为母体，环为取代基
      • 编号要符合最低系列原则
      • 命名
      • 确定构型（取代基在同一边叫顺式）不在同一边叫反式
    • 桥环烃
      • 两个环共用两个或多个碳原子的多环烷烃叫桥环烃：桥头碳：几个碳桥交汇处的2个碳原子
      • a.母体名 双环【n多.n中,n少】某烷
      • b.编号 自桥头碳开始循着最长的环编到另个桥头碳在循着次长的环节编回到起始的桥段，最短环节最后编号，有取代基的环编号要以取代基位置编号最小
      • c.命名 位次-取代基 双环【n多.n中,n少】某烷
    • 螺环烃
      • 两个碳环共用一个碳原子的环烃，螺碳；2个碳环共用的碳原子
      • a.母体名 【n少 n多.】某烷
      • b.编号 从较小的环中与螺碳 相邻的一个碳原子开始，先编较小的环，然后经过螺原子再编第二个环。变好的顺序以取代基位置号码最小为原则
      • c.命名 位次-取代基【n少 n多.】某烷
• 环烷烃的物理性质
  • 沸点
    • 1、直链烷烃，相对分子质量越大，沸点越高。 2、C数相同，支链越少，沸点越高。
  • 熔点
    • 1、直链烷烃，相对分子质量越大，熔点越高。 2、偶数C比奇数C熔点升高多（偶数较对称） 3、C数相同烷烃的不同异构体，对称性越好，熔点越高。
  • 相对密度
    • 烷烃比水轻，相对密度<1 PS:C数相同，上述性质环烷烃>烷烃。
• 环烷烃的化学性质
  • 卤代反应
    • 在光照 \高温\催化剂作用下，烷烃、环烷烃（小环烷烃除外），与卤素反应，脱HX,生成卤代烷。
    • 自由基机理
  • 氧化反应
    • 可用高锰酸钾溶液是否褪色来区别烯烃与环丙烷衍生物
  • 加成反应
    • 加H2
      • 小环环烷烃（环己烷以上难以反应）及其衍生物 金属催化剂(Ni) 氢气 开环
      • 环的活性；三元环>四元环>普通环
    • 加X2
      • 可用溴水是否褪色鉴别小环环烷烃和直链烷烃
    • 加HX
      • （马氏规则）环的断裂发生在连接氢最多和氢最少的碳原子之间，氢加氢多，卤加氢少。
  • 三元环能使溴水褪色，不能使高锰酸钾褪色
• 环丙烷的结构
  • 环烷烃分子中碳原子之间的sp3杂化轨道是以弯曲键相互交盖
  • 环丙烷分子中存在着较大的张力（角张力和扭转力）是一个有张力环，不稳定。且C-C键的重叠程度小，易断开。
  • 角张力；实际键角偏离正常键角而使分子产生的张力 扭转张力；相邻C上的H原子间因距离太近而产生的斥力
• 张力学说
  • 拜尔的张力学说的缺陷
    • 所有成环的碳都在同一平面
  • 当碳原子的键角偏离109度28时，便会产生一种恢复正常键角的力量。这种力就称为张力。键角偏离正常键角越多，张力就越大。张力学说存在缺陷（从偏转角度来看，五元环应最稳定，大于五元环或小于五元环都将越来越不稳定。但实际上，五元，六元和更大的环型化合物都是最稳定的）
• 其他单环环烷烃的构象
  • 十氢化萘
  • 菲烷
    • 多环烃中，含椅式最多的构象为最稳定的构象
  • 金刚烷
    • • 结构高度对称，熔点高
      • 引入一个取代基后，熔点大幅度降低
• 其他单环环烷的构象
  • 环丁烷的构象
  • 环戊烷的构象
• 取代环己烷的构象分析
  • 一元取代环己烷的优势构象
    • 稳定性；e键>a键
    • 一取代环己烷最稳定构象是取代基在e键上
    • 优势构象；取代基体积越大，e取代占的比例越大
  • 二元取代环己烷的优势构象
    • 1，2-二甲基取代
      • 顺式 ae，ae
      • 反式 aa，ee更稳定(优势构象）
    • 1,3-二甲基取代
      • 顺式 aa，ee更稳定(优势构象）
      • 反式 ae，ae 稳定性相同
  • 有相同取代基的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
• 环己烷的构象
  • 椅式构象（优势构象）
    • 范德华张力；原子间由于距离太近（<范德华半径之和）而产生的张力
    • 红色的键我们称之为直立键，也叫e键 黄色的键我们称之为平伏键，也叫a键
    • 对环己烷，由于成环的限制，导致单键的自由旋转被限制，所以在环上面的H即使通过旋转，也只能待在环的上方（下方的只能在下方）】这时会形成环己烷的构象异构体：
  • 船式构象
    • 船式没有椅式构象稳定
  • 扭船式构象半椅式构象
  • 椅式构象的翻转