脂环烃

这是一篇关于脂环烃的思维导图，包括：分类与命名、环烷经的结构、环烷经的立体异构、物理性质、化学性质、环己烷的构象。

脂环烃

• 分类与命名
  • 分类
    • 按环上碳原子的饱和程度
    • 按环的大小
      • 小环3-4C，普通环5-7C，中环8-11C，大环>12C
    • 按照分子中所含碳环的数目
      • 单环脂环烃
      • 二环脂环烃
      • 多环脂环烃
  • 命名
    • 单环脂环烃
      • 选母体化合物
        • 在相应脂环烃烃名称前加“环”字，称为“环某烷”；“环某烯”；“环某炔”
      • 定编号
        • 使所有取代基编号尽可能小
      • 分子中有不饱和碳碳键，命名时应使不饱和键上的碳编号最小
    • 二环烃
      • 桥环烃（词头[桥的表示]母体）
        • 在脂环烃分子中,两个碳环共用两个或多个碳原子时,称为桥环化合物
        • 命名
          • 词头 定环数。断几个C-C可成开链化合物，即为几环
          • 桥的表示 用阿拉伯数字表明每桥所含桥原子数目(桥头碳不包括在内), 按由大到小的顺序排列, 数 字之间用小圆点分开,放在方括号中
          • 母体 按成环碳原子总数称为 “某烷”
          • 定编号 编号从一个桥头开始，沿最长桥到另一桥头碳,再沿次长桥回到起始桥头碳,最后是最短桥的碳原子
          • 写取代基 将取代基位次和名称放在“二环”之前即可
      • 螺环烃(词头[二环碳原子数目表示]母体）
        • 两个碳环共用一个碳原子的脂环烃
        • 命名
          • 词头 螺 spiro
          • 二环碳原子数目表示 由小环到大环，用圆点分开，编号从较小环与螺原子相邻的碳开始，沿小环经螺原子到较大的环
          • 母体 按成环碳原子总数称为 “某烷”
      • 联环烃
• 环烷烃的结构
  • 环丙烷的结构
    • 是sp3杂化，但键角不一定一样=105.5°
      • • 因键角偏离正常键角而引起的张力叫角张力。
    • 环丙烷分子相邻碳上的碳氢键都是重叠式构象
      • 扭转张力：试图恢复交叉式构象的力
  • 其他环烷烃
    • 环戊烷分子中,碳碳键的夹角为108° ,接近sp3杂化轨道间夹角，角张力很小，是比较稳定的环
    • 环己烷分子中6个碳原子不在同一平面上，碳原子之间的键角为109°28′,分子中没有张力
    • 大环原子在不同的平面内，键角接近正常的键角，为无张力环
  • 燃烧热与环的稳定性
    • 燃烧热测定数据表明：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。
    • 环烷烃单元CH2的燃烧热增大，则稳定性降低
• 环烷烃的立体异构
  • 顺反异构
    • 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
• 物理性质
  • 在室温和常压下，环丙烷和环丁烷为气体，环 戊烷到环十一烷为液体，环十二烷以上为固体
  • 环烷烃的熔点、沸点、相对密度都比含同数目 碳原子的直链烷烃高
  • 脂环烃均不溶于水，脂环烃的密度在0.688~0.853之间
• 化学性质
  • 取代反应
    • C-C,C-Hσ键牢固，化学性质稳定，似烷烃
  • 氧化反应
    • 在室温下环烷烃难以氧化，和一般的氧化剂不起反应，可用高锰酸钾溶液来区别烯烃和环丙烷衍生物
  • 加成反应
    • 加氢
    • 加卤素
    • 加卤化氢
    • 开环反应
      • 断键：断含氢最多和含氢最少的碳原子之间的键。 加氢：氢加到含氢多的碳上
      • 三元环在常温下与X2，HX即可发生开环反应：环加热后，方可反应：五六元环难发生加成反应
• 环己烷的构象
  • 椅式构象和船式构象
    • 六个碳原子均为sp 3杂化，在保持键角109°28′不变的情况下，能以两种不同的空间形式组成六元环
    • 优势构象—椅式构象
      • 特点 C2 ,C3 ,C5 ,C6在一个平面上，C1 ,C4分别处于平面的两侧，每个c-c上的基团呈邻位交叉式
    • 不稳定—船式构象
      • 特点 C2 ,C3 ,C5 ,C6在一个平面上，C1 ,C4都处于平面的同侧，相邻原子重叠式
    • 椅式构象稳定原因
      • 船式构象中相邻碳上的碳氢键全部为重叠式构象，存在扭转张力，而椅式构象中相邻碳上的碳氢键全部为交叉式构象，没有扭转张力
      • 船式构象中船头碳原子C1和C4上的氢原子距离较近，斥力较大。而椅式构象中C1和C4上的氢原子距离较远，斥力较小
  • 直立键和平伏键
    • 直立键
      • 椅式构象中的碳氢键可以分为两类，6个碳氢键与分子的对称轴平行，叫做直立键或a键。
    • 平伏键
      • 另外6个碳氢键指向环外，与直立键成109°28′的角，平伏着向环外伸展，叫做平伏键或e键
  • 转环作用
    • 一个椅式构象的环己烷，可以通过碳碳单键的旋转变成另一种椅式构象，叫做转环作用。在室温下就能迅速转环，在转环的过程中，原来的a键全都变成e键，原来的e键全都变成a键
  • 取代环己烷的构象
    • C原子是SP3杂化。 六个C不在同一平面， C-C键夹角保持109º28′ , 因此环很稳定
    • 一元取代环己烷中取代基占据e键的构象更稳定
    • 二元取代环己烷中稳定的构象是e键上取代基最多的构象，若取代基不同时，大的取代基在e键上的构象最稳定
    • 如果取代基多于两个，e键上取代基最多的构象最稳定，若取代基不同时，大的取代基在e键上的构象最稳定