异丙基环己烷顺延安PPT课件

.,1,有机化学,OrganicChemistry,延安大学化工学院有机化学教研室,.,2,.,3,概述：,单环环烷烃通式：CnH2n,与烯烃互为异构体。,环烷烃的性质与烷烃相似。,一.环烷烃的分类、命名和异构(Classification,Nomenclature,IsomerismofCycloalkanes),1.分类,单环体系,小环：34个碳原子。,普通环：57个碳原子。,中环：811个碳原子。,大环：12个以上碳原子。,多环体系,螺环：两个环公用一个碳原子，公用的碳叫螺碳。,桥环：两个环公用两个或两个以上碳原子。,螺碳,桥头碳,.,4,2.异构,包括：,构造异构,顺反异构：,例：C5H10的环烷烃异构,构造式相同，分子中原子在空间的排列方式不同。由于环的存在，使C-C键不能旋转而引起的。,.,5,3.命名,1).单环环烷烃,规则：.确定母体：环某烷（由环中总碳数确定）。,.编号：若环上有取代基，编号尽可能小。若有不同取代基，要用较小的数字，表示较小取代基的位置。,.书写同烷烃。,.,6,例：,.对于顺反异构体：,顺式（cis）：相同基团在平面的同侧。,反式（trans）：相同基团在平面的两侧。,1-甲基-2-乙基环戊烷,1-甲基-4-异丙基环己烷,顺-1,2-二甲基环丙烷,.,7,反-1,3-二甲基环戊烷,反-1-乙基-3-异丙基环戊烷,2).多环烃,螺环烃:.确定母体：螺某烷（由螺环中总碳数确定）。,.编号：先编小环后编大环。从小环中和螺碳相邻的碳开始编号，使取代基位次最小。,.写法：,.,8,位次,取代基位置,用阿拉伯数字，数字间用逗号隔开,（半字线）,取代基名称,相同的取代基合并起来，用一、二、三表示,螺a.b某烷,除螺碳外每个环中的碳原子数。,a为小环中的，b为大环中的。,.,9,螺2.4庚烷,1,2,3,4,5,6,7,1,2,3,4,5,6,7,8,1,6-二甲基螺3.4辛烷,.编号：先编大桥后编小桥，从桥头碳开始编，使取代基位次最小。,.环数的确定：把桥环烃变为链烃，打开几次，就是几元环。,桥环烃：.确定母体：几环某烷（由桥环中总碳数确定）。,.写法：,.,10,位次,取代基位置,用阿拉伯数字，数字间用逗号隔开,（半字线）,取代基名称,相同的取代基合并起来，用一、二、三表示,几环a.b.c某烷,除桥头碳外每个桥中的碳原子数。,由大桥到小桥。,.,11,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1,9-二甲基-3-乙基二环4.2.1壬烷,1,2,3,4,5,6,7,2,7,7-三甲基二环2.2.1庚烷,1,2,3,4,5,6,7,7,7-二氯二环4.1.0庚烷,.,12,二.环烷烃的物理性质和化学反应(PhysicalProperties,ChemicalReactionsofCycloalkanes),1.物理性质（自学）,2.化学反应,1).取代反应,机理：自由基机理,取代反应一般在五、六元环上易发生。,2).加成反应,小环易发生加成反应。,.,13,.加H2,由上面反应条件可以看出，小环发生加成反应活性大。,.加X2,.,14,不发生加成反应,.加HX,（主）,.,15,不对称环丙烷加HX的规律：,.开环位置：在含氢最多与含氢最少的两个碳之间。,.氢加在含氢较多的碳原子上。,（主）,.,16,3).氧化反应,环丙烷与烯烃既类似又有区别，它有抗氧化能力，不使KMnO4水溶液褪色，可用此区别：,.,17,三.环烷烃的稳定性(StabilityofCycloalkanes),为什么三元环不稳定易发生加成？,为什么五元环、六元环较稳定不易发生开环加成，而易发生取代？,1.拜尔（Baeyer）张力学说要点,.形成环的碳原子都在同一平面上，并排成正多边形。,.正常C-C键之间夹角为109.5，环中C-C键之间夹角为了保持109.5，环中的键角要扩张或压缩，从而产生张力。,.,18,.键角变形程度越大，张力越大。,.张力使环的稳定性降低，张力越大，环的反应性越大。,例：,由上面计算可知：a.环戊烷、环己烷偏转角度最小，也最稳定。,.,19,b.环丙烷的键角偏转大于环丁烷，因此环丙烷反应活性大于环丁烷。,拜尔张力学说的不足之处：,由拜尔张力学说，比六元环大的环都有偏转角，并且环越大，偏转角越大，张力越大。这一推论不正确。这是由于张力学说前提不合理，即环中碳原子在同一平面内不合理。,拜尔张力学说存在于小环中。,2.燃烧热与环烷烃的稳定性,燃烧热纯粹的化合物完全燃烧所放出的热。,化合物的燃烧热越大，化合物越不稳定。,.,20,从有机化学高等教育出版社（第二版）胡宏纹主编上册P50表3.2单环环烷烃(CH2)n的燃烧热kJmol-1(298K),可看出：小环：三元、四元环张力很大。,普通环：五、六、七环张力很小。,中环：811环，张力较普通环大。,大环：n12，几乎无张力。,.,21,3.张力和张力能,有机分子中能产生张力的因素有4种：,非键作用,键长变化,键角变化,扭转角变化,非键合张力能Enb,角张力能E,扭转角张力能E,键张力能El,以范德华半径为准，当两个原子或原,子团相互靠近的距离小于两者的范德,华半径之和时，产生的张力。,两个用化学键连接的原子核之间的距,离等于平衡键长时，能量最低。分子,中由于几何原因，必须使某一个键伸,长或缩短，能量都随之升高。,分子中由于几何原因要使键角的大小,偏离平衡位置时，所引起的张力。,分子中由于扭转角变化所引起的张力。,.,22,例：顺交叉式丁烷构象，由于两个甲基的非键作用，相互排斥，不稳定。,例：三元环、四元环由于键角变为60、90，所以有一种角张力，不稳定，易发生加成反应。,例：扭转角变化时，C-C键、C-H键相互靠近，有一种扭转角张力。,.,23,四.环烷烃的构象(ConformationofCycloalkanes),1.环己烷的构象,.,24,.,25,.,26,.,27,1).椅式,1,2,3,4,5,6,碳1、2、4、5在同一平面上，是椅座。,碳1、5、6在同一平面上，是椅背。,碳2、3、4在同一平面上，是椅腿。,C3：三重对称轴。即绕此轴旋转120或其倍数，得到的构型与原来的构型一样。,椅式C-H键的分类：,6个直立键：3个朝上，3个朝下。都叫a键。平行于C3轴。,.,28,6个平伏键：3个朝上，3个朝下。都叫e键，与直立键成10928/。,.椅式是环己烷的最稳定的构象，在各种构象的平衡混合物中，椅式占99.9%。,结论：,因为在椅式构象中，相邻两个碳原子上C-H键都处于交叉式。四种张力能为零。,.,29,.室温下环己烷分子由于热运动，可以从一个椅式经过环的翻转，成为另一个椅式构象。,.椅式构象用纽曼投影式表示(从C3朝C4看，C1朝C6看）。,.,30,2).船式,碳1、2、4、5在同一平面上,碳3、6在平面的同侧。,C1和C2及C4和C5上的基团都处于重叠式E0,C3和C6上的两个C-H离得较近，互相排斥，使得Enb0、El0、E0，所以内能高，不稳定。,3).扭船式,将船式构象扭动，使3、6两个碳错开，C3和C6上的两个C-H斥力减小，因此扭船式能量低于船式，但比椅式高。,.,31,4).半椅式,1,2,3,4,5,6,内能最高，5个碳原子在一个平面上。,5).环己烷四种典型构象的能量关系图,.,32,2.取代环己烷的构象,1).一取代环己烷的构象,结论：一取代环己烷最稳定构象是取代基在e键上。,例：,95%,5%,.,33,97%,3%,99.9%,从上述三个实验事实可看出：取代基体积越大，e取代占的比例越大。,.,34,2).多取代环己烷的构象,结论：.多取代环己烷，e取代基最多的构象最稳定。,.多取代环己烷，体积较大的取代基为e型的构象最稳定。,例1：写出顺-1,2-二甲基环己烷的最稳定构象。,（ae）,（ae）,（ee）,（aa）,稳定,例2：写出反-1,2-二甲基环己烷的最稳定构象。,.,35,从例1和例2可看出：对于1,2取代反式较顺式稳定。,例3：写出顺-1,3-二甲基环己烷的最稳定构象。,例4：写出反-1,3-二甲基环己烷的最稳定构象。,ee,ae,从例3和例4可看出：对于1,3取代顺式较反式稳定。,同理可推出：对于1,4取代反式较顺式稳定。,.,36,写出顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷的最稳定构象。,.,37,写出,最稳定构象。,写出1-甲基-4-叔丁基环己烷的最稳定构象。,.,38,五.多环烃的构象(PolycyclicCycloalkanes),1.十氢萘,有两种异构体：,或,或,顺十氢萘,反十氢萘,.,39,稳定构象：,（ae）,（ae）,顺十氢萘,反十氢萘,不能翻转,（ee）,十氢萘最稳定的构象是反