第二章　烷烃 
 

 

第二节　环烷烃

环烷烃的分类

环烷烃

单环

多环

小环（3、4元）

正常环（5、6元）

中环（7-11元）

大环（≥12元）

集合环烷烃

螺环烷烃

桥环烷烃

分子通式 
CnH2n

螺原子

桥头原子

很有特色的桥环烷烃

金刚烷 

（Adamentane）

棱烷 

（ Prismane ）

立方烷 

（ Cubane ）

房烷 

（ Housane ）

篮烷 

（ Basketane ）

十二面烷 

（ Dodecahedrane）

环烷烃命名通则

  • 母体选择 
    • 一般以环作为母体 
    •  
  • 母体编号 
    • 编号从环上某原子起始 
    • 某些特殊环系有特殊要求 
    • 满足上述要求的前提下保证特性基团位次最小 
    • 再尽可能使取代基位次最小 

命名：单环烷烃

环丙烷

2

3

4

5

1

1-乙基环戊烷

5

4

3

2

1

1

2

3

4

5

1-叔丁基-3-乙基 
环戊烷

2

3

4

5

1

6

1-异丙基-4-甲基 
环己烷

乙基环戊烷

cyclopropane

ethylcyclopentane

1-(tert-butyl)
-3-ethylcyclopentane

1-isopropyl
-4-methylcyclohexane

命名：单环烷烃

母体

1

2

3

4

5

母体

5-异丙基-6-甲基庚-3-基

(5-异丙基-6-甲基庚-3-基)环丙烷

6

7

(5-isopropyl-6-methylheptan-3-yl)cyclopropane

带侧链单环烷烃，不论侧链情况如何，总以环作为母体

命名：集合环烷烃

相同环直接连接，视为二联环烷烃

1,1’-二联环戊烷

不同环连接，一般取大环作母体

母体

环戊基环己烷

两同环相隔碳链，一般反而取碳链作母体

母体

1,3-二环丙基丙烷

1,1'-bi(cyclopentane)

cyclopentylcyclohexane

1,3-dicyclopropylpropane

命名：螺环

螺[      ]辛烷

3.4

螺碳 
原子

(3)

(4)

1

2

3

4

5

6

7

8

1-乙基-5-甲基螺[3.4]辛烷

1

2

3

4

5

6

7

8

由小环螺碳旁侧原子开始编号 先编小环，再编大环

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

2-乙基-8-异丙基-6-甲基

螺[4.5]癸烷

spiro[3.4]octane

1-ethyl-5-methylspiro[3.4]octane

2-ethyl-8-isopropyl
 -6-methylspiro[4.5]decane

命名：桥环

  • 确定分子内最小基本环(SSSR)数目 
  •  
  •  
  •  
  • 图论计算法 

二环

基本环数 = 边数 – 顶点数 + 1

10 – 9 + 1 = 2

12 – 8 + 1 = 5

命名：桥环

二环[          ]壬烷

桥头碳

(3)

(4)

(0)

4.3.0

1

2

3

4

5

6

7

8

4-叔丁基- 1-乙基-7-甲基

二环[3.2.1]辛烷

由某桥头碳原子开始编号 先编长边，再编短边

1

2

3

4

5

6

7

8

bicyclo[4.3.0]nonane

4-(tert-butyl)-1-ethyl
   -7-methylbicyclo[3.2.1]octane

化学反应：普通环烷烃

  • 自由基卤代 
  •  
  •  
  •  
  • 不易发生氧化等其它反应
  •  

+   CO2

化学反应：小环烷烃

  • 与X2加成

化学反应：小环烷烃

  • 与X2加成

a

b

a

b

1

2

3

1

2

3

1

2

3

主要产物

区域选择性：马氏规则 
连接烷基较多碳原子旁侧断键为主

化学反应：小环烷烃

  • （与X2也可发生自由基卤代）

高温

化学反应：小环烷烃

  • 与HX加成

化学反应：小环烷烃

  • 与HX加成

a

b

a1

b

1

2

3

1

2

3

1

2

3

主要产物

1

2

3

a2

区域选择性：马氏规则 
卤原子与连接烷基较多碳相连

化学反应：小环烷烃

  • 与H2加成

催化氢化 
常用催化剂：Ni、Pd、Pt等

a

b

a

b

1

2

3

1

2

3

1

2

3

小环烷烃的催化氢化区域选择性不明显

小环烷烃的化学反应小结

  • 小环烷烃较不稳定，易发生开环加成 
  • 其它环烷烃稳定性明显强于小环，同样条件下一般不易开环

烷烃

CO2 + H2O

ΔH
燃烧热

“人均”燃烧热 
常作为衡量烃类化合物稳定性的比较依据

燃烧热越高 
烷烃相对能量亦越高

角张力学说

  • Baeyer 1885年提出，解释小环烷烃易开环的特性 

烷烃中C原子sp3杂化 

正常键角109.5o

60o

90o

108o

120o

环烷烃的立体构象

  •  
  • 环丁烷：蝶式 
  • 环戊烷：平面式、信封式 
  •  
  • 环己烷

环己烷的典型构象

 

椅式构象

船式构象

桅杆氢 

距离极近 
斥力较大

优势构象

环己烷构象变化能线图

C:\Documents and Settings\Administrator\My Documents\My Pictures\Image033.tif

环己烷的椅式构象

1

2

3

4

5

6

1

2

3

4

5

6

直立键(a键)

平伏键(e键)

环己烷构象变化能线图

C:\Documents and Settings\Administrator\My Documents\My Pictures\Image033.tif

环己烷椅式构象的翻环

1

2

3

4

5

6

1

2

3

4

5

6

1

2

3

4

5

6

1

4

1

2

3

4

5

6

1

2

3

4

5

6

翻环

翻环过程中，各碳原子上a、e键相互转化

取代环己烷的构象

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2

3

4

5

6

1

2

3

4

5

6

能量较低，优势构象

甲基环己烷

距离较近，斥力较大

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