《烷烃和环烷烃》PPT课件

人民卫生电子音像出版社,1,二、环烷烃的结构与稳定性,1885年,Baeyer假定,环烷烃具有平面正多边形的结构：,环上CC之间的键角偏离正常键角10928,就会产生角张力(anglestrain),偏差角越大张力越大,分子越不稳定。结论：三、四元环为张力环(strainedrings)，五元环为无张力环，六元环及其更大的环也是张力环。,第二章烷烃和环烷烃第二节环烷烃(二、结构与稳定性),(一)张力学说,上页,下页,首页,人民卫生电子音像出版社,2,(二)现代理论解释,环烷烃分子中的碳原子采取sp3杂化；除了环丙烷以外，其它环烷烃的碳原子都不在同一平面上。,环丁烷,环戊烷,第二章烷烃和环烷烃第二节环烷烃(二、结构与稳定性),上页,下页,首页,邓健制作张静夏审校,3,分子中碳碳之间的键角能够保持或尽可能接近10928。因此除了三、四元环为张力环以外，环戊烷及其以上的环烷烃都是稳定的。,环己烷（椅式构象）,第二章烷烃和环烷烃第二节环烷烃(二、结构与稳定性),上页,下页,首页,人民卫生电子音像出版社,4,环庚烷C7H14,环辛烷C8H16,大环烷烃的结构,第二章烷烃和环烷烃第二节环烷烃(二、结构与稳定性),上页,下页,首页,邓健制作张静夏审校,5,键角与轨道的正常夹角有偏差,造成重叠程度小,键能下降,产生角张力。,由于几何形状上的限制，环丙烷分子虽是平面结构，但成键的电子云并不沿轴向重叠,而是形成一种弯曲键。,香蕉键,开链或较大脂环化合物中轨道可达到最大重叠,环丙烷分子中轨道部分重叠,第二章烷烃和环烷烃第二节环烷烃(二、结构与稳定性),上页,下页,首页,人民卫生电子音像出版社,6,脂环烃的稳定性顺序(由小到大)：三元环环戊烷。6环烷烃更难。,(二)加成反应：,第二章烷烃和环烷烃第二节环烷烃(三、化学性质),上页,下页,首页,邓健制作张静夏审校,9,2.加卤素,室温,CCl4,第二章烷烃和环烷烃第二节环烷烃(三、化学性质),上页,下页,首页,人民卫生电子音像出版社,10,3.加卤化氢,环丙烷的烷基取代物与HX开环加成,环的开裂总是在含最多H和最少H的碳原子间进行,氢加到含氢多的碳原子上。,20,第二章烷烃和环烷烃第二节环烷烃(三、化学性质),上页,下页,首页,人民卫生电子音像出版社,11,(一)两种典型构象船式和椅式,船式构象,椅式构象,第二章烷烃和环烷烃第二节环烷烃(四、环烷烃的构象),四、环己烷的构象异构,上页,下页,首页,邓健制作张静夏审校,12,动画模拟：船式构象与椅式构象的相互转化,环己烷的椅式构象和船式构象可以通过分子中CC键的扭转互相转化。,椅式,半椅式,椅式,半椅式,扭船式,船式,第二章烷烃和环烷烃第二节环烷烃(四、环烷烃的构象),上页,下页,首页,人民卫生电子音像出版社,13,chairform,boatform,透视式,棒球模型,第二章烷烃和环烷烃第二节环烷烃(四、环烷烃的构象),上页,下页,首页,邓健制作张静夏审校,14,(二)构象异构的能量分析,船式(模型),183pm,重叠式,(扭转张力),空间张力,重叠式的H,透视式,Newman投影式,第二章烷烃和环烷烃第二节环烷烃(四、环烷烃的构象),上页,下页,首页,人民卫生电子音像出版社,15,椅式(模型),第二章烷烃和环烷烃第二节环烷烃(四、环烷烃的构象),250pm,1,3-二竖键的相互作用力,交叉式,交叉式的H,椅式构象99.9%船式构象0.1%,上页,下页,首页,邓健制作张静夏审校,16,(三)椅式构象中的直立键和平伏键,C1C3C5的键下翘C2C4C6的键上翘,C1C3C5的键竖直向上C2C4C6的键垂直向下,与对称轴平行的CH键,叫直立键(a键)，几乎垂直于对称轴的CH键,叫平伏键(e键),第二章烷烃和环烷烃第二节环烷烃(四、环烷烃的构象),上页,下页,首页,人民卫生电子音像出版社,17,翻环作用：通过碳碳单键的转动,环己烷一种椅式构象可以转变成另一种椅式构象。,转环前后，a键变e键，e键变a键。,45.2kJ/mol106/s,动画模拟：椅式环己烷的翻环作用,ea,ae,第二章烷烃和环烷烃第二节环烷烃(四、环烷烃的构象),上页,下页,首页,邓健制作张静夏审校,18,e,a,e,a,怎样画椅式环己烷的构象式?,第二章烷烃和环烷烃第二节环烷烃(四、环烷烃的构象),上页,下页,首页,人民卫生电子音像出版社,19,(四)取代环己烷的构象分析,甲基在a键,7.5kJ/mol,甲基在e键,1,3-二竖键相互作用力,空间张力,弱的引力,5%,95%,1,3-二竖键相互作用产生较强的非键合斥力使甲基位于a键的构象有较高的能量,取代基在e键上构象为优势构象。,第二章烷烃和环烷烃第二节环烷烃(四、环烷烃的构象),上页,下页,首页,邓健制作张静夏审校,20,叔丁基在a键,e,a,空间张力,99.9%(优势构象)R2CH2RCH3;Cl2Br2I2,本,章,要,点,上页,下页,首页,27,第二节环烷烃脂环烃的命名单脂环烃:环某烷;环某基某烃*桥环烃:二环x.y.z某烷(xyz)*螺环烃:螺x.y某烷(xy)2.环烷烃的结构和稳定性三