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附件2教 案2002 2003学年 第 I学期 院（系、所、部）化学与环境学院有机化学研究所 教 研 室 有机化学课 程 名 称 有机化学授 课 对 象 化学教育授 课 教 师 杨定乔 职 称 职 务 教授 教 材 名 称 有机化学2002年 09月 01日 有机化学 课程教案授课题目（教学章节或主题）：第五章脂环烃授课类型理论课授课时间第 6周第 17-22 节教学目标或要求：了解脂环烃的结构，分类和命名以及脂环烃的化学性质。掌握环己烷的构象。教学内容（包括基本内容、重点、难点）： 脂环烃本章难点是环烷烃的结构、环己烷及一取代环己烷的构象、二取代环己烷和稠环烃的构象。 1 环烷烃的结构根据环烷烃的构象分析得知环烷烃除环丙烷不得不处于一个平面外，环丙烷以上的环，成环碳原子都不在一个平面上。环丙烷分子中，相邻两个碳上的两个氢原子彼此成重叠式，具有很大的张力。碳-碳键形成弯键，C-C-C键角为105.5，碳-碳键的电子成分高。而且由于重叠程度较少，使电子云分布在连接两个碳原子的直线的外侧，提供了被亲电试剂（Br2、HBr等）进攻的位置，从而具有一定的烯烃的性质，并易开环。环丁烷的结构与环丙烷相似，碳-碳键也是弯曲的，只是弯曲的程度小一些，且碳原子不都在一个平面上，张力减小，较环丙烷稍稳定些。根据燃烧热数据可看出，从五元环到七元环的化合物在能量上是稳定的。中环环烷烃的成环碳原子都不在一平面内，环是折叠的，分子内由于氢原子较为拥挤，有较大的原子间斥力，因此体系的能量较大环高，稳定性比大环略差一些。2 环己烷及取代环己烷的构象环己烷分子中碳原子是以sp3杂化的，六个碳原子不在同一平面内。环己烷最稳定的构象是椅式，常温下环己烷分子中99%以上为椅式构象。扭船式构象的能量比椅式高23kJmol-1，但比船式构象稳定。一种椅式通常很易转变成另一椅式构象，这时原来的a键就变成了e键。 椅式 扭船式 船式 在一取代环己烷的平衡化合物中，大多数取代基占在平伏键上（如e-甲基构象占95%、e-异丙基构象占97%），这时的体系能量最低。随着烷基取代基体积的增大，e-烷基构象增加，如e-叔丁基环己烷构象已大于99.99%。 (一).环己烷的椅式构象：环己烷的两种典型构象：(1)透视式和投影式: 结构特点：每组平行线段连结的两个碳原子共平面，两外两个碳原子，一个在平面上，一个在平面下；(2) 存在三重对称轴（三点共面）； (3) 六个与三重对称轴平行的C-H键，叫做 直立键（a键，axial），另六个C-H 键与其成10928，叫做平伏键（e键，quatorial）； (4) 相连碳上的氢原子处于交叉式的位置。 模型： 投影式： 2. 转环作用:环己烷分子中，整个环可以发生翻转： 一种构象的a键是另一种构象的e键； 两种构象能量无差别，无法区分，处于动态平衡中。(二)环己烷的船式构象： 1). C1,C2,C4,C5共平面，C3和C6在平面同侧；2). C1与C2，C4与C5上的氢处于重叠式位置； 3). 两个旗杆氢原子之间的距离(d)小于范德华半径之和(r)，d=183pm, r=240pm, 这直接影响到整个环的稳定性。椅式构象是环己烷的优势构象。船式构象与椅式构象相比，其能量高29.7KJ/mol。在椅式构象中，几乎不存在环张力。 (三)取代环己烷的构象： 室温下取代环己烷构象：取代基在a键（a型）在e键（e型）-CH35% 95%-CH(CH3)23% 97%-C(CH3)3- 100% 结论：e型比a型构象稳定（优势构象）；环上有不同取代基时，大基团处于e键稳定。 3 二取代环己烷和稠环烃的构象二取代环己烷的构象中，由于顺反构型的关系，有时则不可能两取代基都占在能量较低的平伏键上。从许多实验事实总结如下：（1）环己烷多元取代物的最稳定的构象是e-取代最多的构象。（2）环上有不同取代基时，大的取代基在e-键的构象最稳定。邻位稠环烃中，只可能有顺式的e，a键稠合或反式的e，e键稠合，不可能有反式的a，a键稠合。如反十氢萘分子中，一个环己烷用两个e键与另一个环连接，因此反十氢萘比顺十氢萘稳定。教学手段与方法：课堂讲授思考题、讨论题、作业：第113面，1，2，3，4，5，6，7，8题)参考资料（含参考书、文献等）：1. Solomons, Organic Chemistry, fifth adition2. Oxford; Organic Chemistry3. 北京大学， 有机化学4南京大学， 有机化学，（上，下）5邢其