第四章 环烃.ppt

第四章环烃 脂环烃环烃芳香烃 脂环烃 综述1 范围环烷 CnH2n环烯 CnH2n 2环炔 CnH2n 4 2 命名与开链脂肪烃类似 前面加 环 3 补 桥环化合物 由两个碳环共用两个或两个以上碳原子构成螺环化合物 由两个碳环共用一个碳原子构成 1 桥环化合物命名 按成环碳原子总数称某烷 方括号中由大到小以数字表明桥碳原子数 两个桥头碳不计 编号由桥头碳原子开始 先大环再小环 2 螺环化合物命名 按成环碳原子总数称某烷 方括号中由小到大以数字表明螺环原子数 编号由小环中与螺环碳相连的碳原子开始 4 1环烷烃结构 1 环丙烷 CCC 60 轨道角109 5 角张力不稳定 2 环丁烷非平面角张力蝶式构象 3 环戊烷非平面角张力小多种构象 4 环己烷非平面无角张力极限构象 椅式 船式 4 2环己烷及其衍生物构象 1 环己烷椅式构象全交叉竖键 a键平伏键 e键 2 环己烷船式构象船头两碳上氢距离小0 183nm 斥力大其它四碳中C2与C3 C5与C6处于重叠式稳定性 椅式 船式 3 一元取代环己烷烷基在e键稳定 4 二元取代环己烷根据顺反结构e键多者稳定同样e键数目情况下 大烷基在e键者稳定 4 3脂环烃化学性质 1 催化加氢适用三元 四元环 2 加溴 加氯适用三元 四元环五元环以上需光照 3 加HX HBr HCl 适用三元环符合马氏规则 4 加水 补 适用三元环 芳香烃 定义 含有苯环的烃 4 4分类及命名 分类 单环 多环 1 单环芳烃 1 邻二甲苯 1 2 二甲苯 o 二甲苯 对二甲苯 1 4 二甲苯 p 二甲苯 o m p 邻 间 对 2 苯乙烯 苯乙炔 2 苯基庚烷 命名 1 以苯环为母体 某某苯 2 苯环为取代基 苯某某 2 多环芳烃 1 连苯 4 4 二甲基连苯 2 多苯代脂肪烃 3 稠环芳烃 4 5苯的结构 1 平面结构键角120O碳 碳键长0 14nm 烯烃 0 134nm 烷烃 0 153nm 2 苯的Kekule表达式优点 能解析许多现象缺点 单双键之分 3 分子杂化轨道理论SP2杂化六个SP2 SP2C C键六个SP2 SP2C H键六个P轨道构成 66 4 6物理性质 自学 4 7化学性质 芳香性 难氧化 难亲电加成 易亲电取代 休克尔规则 环状共轭体系中 电子数符合4n 2 包括杂环 举例 1 取代反应 四大取代反应 属于亲电取代 1 卤代反应 Cl2 Br2 催化剂 FeorFeCl3orFeBr3 例 2 硝化 混酸 硫酸 硝酸 反应活性 烷基苯 苯 硝基苯 3 磺化 反应活性 烷基苯 苯 苯磺酸可逆反应 与水共热脱磺基 4 傅氏 FridelCrafts 反应 1 烷基化反应RX AlCl3 ROH AlCl3 ROH H 烯烃 H 烷基异构化可逆反应 2 酰化反应RCOCl AlCl3 RCOOCOR AlCl3硝基苯 芳酮不反应 包括烷基化 2 加成反应 1 催化加氢 2 加氯 3 氧化反应 1 KMnO4氧化 2 V2O5氧化 4 烷基苯侧链卤代 自由基反应 光照hv或高温 适用 氯 溴 4 8亲电反应历程 第一步 产生正离子或带部分正电荷的分子 1 卤代 2 硝化 4 傅氏反应 3 磺化 第二步 先形成 络合物再形成 络合物 第三步 脱质子H 4 9苯环上取代基的定位规律 解析 苯环上已经有一个取代基 当引入第二个取代基时 可以在不同位置 2 间位定位基 由强到弱次序 第二基团主要进入以上基团的间位 1 邻 对位定位基 由强到弱次序 第二基团主要进入以上基团的邻 对位 3 邻 对位定位基除卤素外 都是致活基团 间位定位基致钝 4 定位效应是相对的 5 二取代苯的定位规则 已经有两个取代基 引入第三个基团时所进入的位置 1 原二基团定位作用一致时 2 原二基团定位作用不一致时 若是同类定位基 由强者决定 若是不同类定位基 由邻 对位定位基决定 4 10定位规律与电子效应 不同基团对苯环产生致活 致钝 不同定位效应 原因 基团的电负性 基团的给电性或吸电性 使苯环上不同位置的电子密度不同 电子效应 电子密度的改变对物质性质的影响叫 电子效应分为 诱导效应和共轭效应 1 诱导效应I 定义 一个键的极性可以通过静电作用力沿着相邻的键传递下去 1 给电诱导效应 I电负性小于H者 如烷基 邻对位基 除卤素 使苯环电子密度增加 致活 2 亲电诱导效应 I电负性大于H者 如卤素及间位定位基 使苯环电子密度降低 致钝 2 共轭效应C 共轭效应是由相邻P轨道重叠产生的 苯胺类 及与苯直接相连的带未共用电子对的其它化合物 N电负性 H 诱导效应致钝 但P 共轭使苯环电子密度增高 致活 后者大于前者 所以致活 卤苯 Cl电负性 H诱导效应致钝 P 共轭使苯环电子密度增高 致活 但前者大于后者 所以致钝 二 稠环芳烃 特点 与苯共性 大 键 共轭 芳香性 亲电取代反应及氧化 与苯异性 各键长不等长 电子云密度未平均化 计算结果 萘中 1 4 位最高 蒽中9 10位最高 4 11萘 1 命名 举例 2 亲电取代反应与苯类似四大取代反应 位 位都可以 与条件有关萘环已经有一个邻 对为定位基 第二基团上同环 若