脂環(huán)烴的定義和命名

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1、脂環(huán)烴的定義和命名本章所要討論的是結(jié)構(gòu)上具有環(huán)狀碳骨架，而性質(zhì)上與脂肪烴相似的烴類，它們總稱為脂環(huán)烴。飽和的脂環(huán)烴叫做環(huán)烷烴。因碳骨架成環(huán)，故比烷烴少兩個氫原子，其通式與烯烴一樣，也是CnH2n。最簡單的環(huán)烷烴含有三個碳原子，是一個三碳環(huán)化合物。它是丙烯的同分異構(gòu)體。含有三個以上碳原子的環(huán)烷烴，除與碳原子數(shù)相同的烯烴互為同分異構(gòu)體外，還有環(huán)狀的同分異構(gòu)體。例如，含有四個碳原子的環(huán)烷烴就有兩種。由于碳原子連成環(huán)，環(huán)上Ｃ—Ｃ單鍵不能自由旋轉(zhuǎn)。因此，在環(huán)烷烴的分子中，只要環(huán)上有兩個碳原子各連有不同的原子或基因，就有構(gòu)型不同的順反異構(gòu)體存在。例如

2、，1,4-二甲基環(huán)己烷就有順反異構(gòu)體。兩個甲基在環(huán)平面同一邊的是順式異構(gòu)體，兩個甲基分布在環(huán)平面兩邊的是反式異構(gòu)體。在書寫環(huán)狀化合物的結(jié)構(gòu)式時，為了表示出環(huán)上碳原子的構(gòu)型，可以把碳環(huán)表示為垂直于紙面〔見上式（I）、（III）〕，將朝向前面（即向著讀者）的三個鍵用粗線或楔形線表示。把碳上的基團(tuán)排布在環(huán)的上邊和下邊（若碳上沒有取代基只有氫原子。也可省略不寫）。或者把碳環(huán)表示為在紙面上［見下式（II）、（IV）］，把碳上的基團(tuán)排布在環(huán)的前方和后方，用實(shí)線表示伸向環(huán)平面前方的鍵，虛線表示伸向后方的鍵。脂環(huán)烴的環(huán)上有雙鍵的叫做環(huán)烯烴。有兩個雙鍵和有

3、一個叁鍵的則分別叫做環(huán)二烯烴和環(huán)炔烴。它們的命名也與相應(yīng)的開鏈烴相似。以不飽和碳環(huán)作為母體，側(cè)鏈作為取代基。環(huán)上碳原子編號順序應(yīng)是不飽和鍵所在位置號碼最小。對于只有一個不飽和鍵的環(huán)烯（或炔）烴，因不飽和鍵總是在Ｃ（１）一Ｃ（２）之間，故雙鍵（或叁鍵）的位置也可以不標(biāo)出來。例如：帶有側(cè)鏈的環(huán)烯烴命名時，若只有一個不飽和碳上有側(cè)鏈，該不飽和碳編號為１；若兩個不飽和碳都有側(cè)鏈，或都沒有側(cè)鏈，則碳原子編號順序除雙鍵所在位置號碼最小外，還要同時以側(cè)鏈位置號碼的加和數(shù)較小為原則。例如：分子中含有兩個碳環(huán)的是雙環(huán)化合物。其中兩個環(huán)共用一個碳原子的叫做螺

4、環(huán)化合物；共用兩個或更多個碳原子的叫做橋環(huán)化合物。例如：螺環(huán)化合物中，兩個環(huán)共用的碳原子叫做螺原子。命名螺環(huán)化合物時，根據(jù)組成環(huán)的碳原子總數(shù)，命名為“某烷”，加上詞頭“螺”。再把連接于螺原子的兩個環(huán)的碳原子數(shù)目，按由小到大的次序?qū)懺凇奥荨焙汀澳惩椤敝g的方括號里，數(shù)字用圓點(diǎn)分開。雙橋環(huán)化合物結(jié)構(gòu)上的共同點(diǎn)是，都有兩個“橋頭”碳原子（即兩個環(huán)共用的碳原子）和三條連在兩個“橋頭”上的“橋”。命名時根據(jù)組成環(huán)的碳原子總數(shù)命名為“某烷”，加上詞頭“雙環(huán)”。再把各“橋”所含碳原子的數(shù)目，按由大到小的次序?qū)懺凇半p環(huán)”和“某烷”之間的方括號里，數(shù)字用圓

5、點(diǎn)分開。例如：環(huán)上有取代基或不飽和鍵時，需要把它們的位置表示出來。螺環(huán)烴的環(huán)上碳原子的編號，從連接在螺原子上的一個碳原子開始，先編較小的環(huán)，然后經(jīng)過螺原子再編第二個環(huán)。橋環(huán)烴的環(huán)上碳原子編號則從一個橋頭碳原子開始，先編最長的橋至第二個橋頭；再編余下的較長的橋，回到第一個橋頭；最后編最短的橋。而編號的順序，以取代基位置號碼加和數(shù)較小為原則。例如：?環(huán)烷烴的命名環(huán)烷烴的命名與烷烴相似。以碳環(huán)作為母體，環(huán)上側(cè)鏈作為取代基命名。環(huán)狀母體的名稱是在同碳直鏈烷烴的名稱之前加一個“環(huán)”字。例如，上列三個環(huán)烷烴就分別叫做環(huán)丙烷、環(huán)丁烷和甲基環(huán)丙烷。若環(huán)上

6、有兩個或更多的取代基，命名時應(yīng)把取代基的位置標(biāo)出。環(huán)上碳原子編號順序，以取代基所在位置的號碼最小為原則。例如：?脂環(huán)烴的性質(zhì)環(huán)烷烴的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)都比相應(yīng)的烷烴高一些，相對密度也比相應(yīng)烷烴高但仍比水輕。常見環(huán)烷烴的物理常數(shù)見下表。環(huán)烷烴的物理常數(shù)名稱沸點(diǎn)/℃熔點(diǎn)/℃相對密度(d420)環(huán)丙烷-33-1270.689環(huán)丁烷13-800.689環(huán)戊烷49-940.746環(huán)己烷816.50.778環(huán)庚烷118-120.810環(huán)辛烷151150.830脂環(huán)烴的化學(xué)性質(zhì)與相應(yīng)的脂肪烴類似。但由于具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且環(huán)有大有小，故還有一些環(huán)狀結(jié)構(gòu)的特性。取代

7、反應(yīng)環(huán)烷烴與烷烴一樣，也是飽和烴。在光或熱的引發(fā)下環(huán)烷烴可以發(fā)生鹵代反應(yīng)，生成相應(yīng)的鹵代物。例如：開環(huán)反應(yīng)開環(huán)反應(yīng)——加成反應(yīng)環(huán)烷烴中的小環(huán)化合物，特別是三碳環(huán)化合物，和一些試劑作用時容易發(fā)生環(huán)破裂而與試劑相結(jié)合的反應(yīng)。這些反應(yīng)常叫做開環(huán)反應(yīng)，有時也叫做加成反應(yīng)。（Ａ）催化加氫環(huán)烷烴在催化劑存在下與氫作用，可以開環(huán)而與兩個氫原子相結(jié)合生成烷烴。但由于環(huán)的大小不同，催化加氫的難易不同。環(huán)丙烷很容易加氫，環(huán)丁烷需要在較高的溫度下加氫，而環(huán)戊烷和環(huán)己燒則必須在更強(qiáng)烈的條件下，例如在300℃以上用鉑催化，才能加氫。由催化加氫可以看出，三碳環(huán)和四碳

8、環(huán)都比較容易開環(huán)，它們都不太穩(wěn)定。Ｂ）加鹵素或鹵化氫三碳環(huán)容易與鹵素、鹵化氫等加成，生成相應(yīng)的鹵代烴。例如：環(huán)丙烷的烷基衍生物與鹵化氫加成時，環(huán)的破裂發(fā)生在含氫最多和含氫最少的兩個碳原子之間，