汪小兰有机课件(第四版)脂环烃.ppt

2020 2 2 第五章脂环烃 脂环烃 碳干为环状而性质与开链烃相似的烃类 第一节脂环烃的分类和命名一 分类 2020 2 2 环数 使环状化合物变成开链化合物所需打破的碳碳键的数目 2020 2 2 2 单环烷烃的命名按成环碳原子数命名为环某烷 环丙烷 环戊烷 环丁烷 环己烷 2020 2 2 Structuralformulasofcyclicmolecules Cyclohexane Expandedformula 2020 2 2 Structuralformulasofcyclicmolecules Cyclohexane Condensedformula 2020 2 2 Structuralformulasofcyclicmolecules Cyclohexane Polygonformula 2020 2 2 ExamplesofCyclicMolecules 2020 2 2 Moreexamples 2020 2 2 取代单环烷烃的命名NomenclatureoftheSubstitutedMonocycloalkanes 取代基只有一个不需标出位号Ifthereisonlyonesubstituent donotusethe 1 取代基不只一个标出所有取代基位号Ifthereismorethanonesubstituent youmustuseallnumbers including 1 从取代基位号小的方向给环编号Numberaroundtheringinadirectiontogetfromthefirstsubstituenttothesecondsubstituentbytheshorterpath 在取代程度相同时按字母顺序编号多取代碳编号优先 2020 2 2 1 1 Dimethylcyclohexane 2020 2 2 4 Ethyl 1 1 dimethylcyclohexane 2020 2 2 TwoWaysofNamingThis 1 Isopropyl 2 methylcyclohexane1 Methyl 2 1 methylethyl cyclohexane 2020 2 2 长链作母体 3 Cyclobutyl 3 methylpentane 2020 2 2 环烷烃顺反立构 受环的制约单键不能自由旋转 环上取代基在空间排列方式产生顺反 几何 异构顺cis两个取代基在环同侧反tran两个取代基在环异侧 2020 2 2 环烷基CycloalkylGroups 2020 2 2 单环烯烃的命名NomenclatureofMonocyclkenes 从双键碳原子开始编号使取代基位次尽可能小 2020 2 2 螺环烃 两个环共用一个碳原子 的命名 从小环中与共有碳原子相连的碳原子开始编号 经过共有碳原子 再由较大环回到共有碳原子 尽可能使取代基处在最小的位次母体名称前冠以 螺 后接 方括内注明环中除共有碳原子以外的碳原子数 由小到大 之间用圆点隔开 2020 2 2 桥环的命名桥环两个环共有两个或多个碳原子从桥头碳开始编号 经过最大环到达另一桥头 在经次大环回到第一个桥头 最短的桥最后编号 母体名称前冠以 环数 后接 方括中表明环内除桥头碳原子外的碳原子数目 从大到小排列 之间用圆点分开 2020 2 2 2020 2 2 第二节脂环烃的性质 一 与开链烃相似的反应1 环烷烃的卤代2 环烯烃的加成3 环烯烃的氧化 2020 2 2 二 小环烷烃特有的反应 加氢开环加卤素 加卤化氢开环 2020 2 2 环丁烷在常温下不发生类似反应 环丙烷衍生物与卤化氢的加成 符合MarkovnikovRule 区别 环丙烷对氧化剂 如高锰酸钾 稳定 而烯烃易被氧化 2020 2 2 第三节脂环烃的结构 为什么小环化合物容易开环 三环比四环容易 五 六环相对稳定 一 Baeyer张力学说 1885年 SP3碳原子键角应为109 28 任何与此正常键角的偏差 都会引起分子的张力 这种张力具有力图恢复正常键角的趋势 我们把这种张力叫角张力 2020 2 2 角张力示意图 Baeyer张力学说建立在错误假设 认为环烷烃都是平面结构 的基础上 只对小环适用 2020 2 2 环丙烷 环丙烷为张力环 采取重叠式构象 所以容易破环 此外 环丙烷C C键为弯曲键 有点类似于烯烃的 键 可以发生类似于烯烃的加成反应 2020 2 2 二 环丁烷和环戊烷的构象 平面式 2020 2 2 Cyclobutane puckeredform 蝴蝶式 2020 2 2 Cyclopentane 信封式 2020 2 2 三 燃烧热和非平面结构 环丙烷 平面结构其它环烷烃 非平面结构燃烧热 此处用每个CH2单元的平均燃烧热 与开链烷烃每个CH2单元平均燃烧热的差值 n来表示分子的张力能 2020 2 2 EstimateofAngleStrain 2020 2 2 环己烷 六元环 最稳定 其次是环戊烷 五元环 大环都是稳定的 小环中的环丙烷最不稳定 其次是环丁烷 2020 2 2 四 环己烷的构象 环己烷的2种典型构象 椅式 船式 1 2 3 4 5 6 1 4 2 3 5 6 1 2 3 4 5 6 1 4 6 5 2 3 邻位交叉式 全叠式 2020 2 2 Cyclohexane 椅式构象球棒模型 2020 2 2 Cyclohexane topview nocontact 斯陶特模型 2020 2 2 Cyclohexane boatform bowsprit flagpoleinteraction 船式构象球棒模型 2020 2 2 Cyclohexane topview stericstrain Notice 船式斯陶特模型 2020 2 2 Chair chairInversioninCyclohexane 转环作用中的能量变化 椅式 半椅式 扭船式 船式 2020 2 2 环己烷的椅式构象最稳定 Reasons 角张力为0采取邻位交叉式构象 扭转张力最小1 3 二a键相互作用小 因为H原子范德华半径小 所以范德华张力为0 2020 2 2 Cyclohexane axialbonds 直立键 a键 凡与通过分子中心的假象垂直轴平行的C H键 2020 2 2 Cyclohexane equatorialbonds 凡与垂直轴成109 28 的C H键 2020 2 2 Cyclohexane showingbothaxialandequatorialbonds 直立键 平伏键 2020 2 2 转环作用 a键变e键 2020 2 2 Chair chairInversioninMethylcyclohexane 甲基环己烷 2020 2 2 环己烷衍生物优势构象的判定 环己烷一取代物以取代基处于e 键上的最稳定含相同取代基的环己烷多元取代物最稳定的构象是e 取代基最多的构象 Hassel规则环上又不同取代基时 大的取代基在e 键上的最稳定 Baton规则 2020 2 2 tert Butylcyclohexane equatorial 叔丁基环己烷 2020 2 2 tert Butylcyclohexane space fillingmodel 叔丁基环己烷 2020 2 2 tert Butylcyclohexane axialgroup HUGEstericstrain 叔丁基环己烷1 3 二a键相互作用 2020 2 2 五 脂环化合物的顺反异构 2020 2 2 反式十氢萘比顺式十氢萘稳定 2020 2 2 FormtheCompleteIUPACName trans 1 tert Butyl 4 ch