理学第五章脂环烃PPT学习教案

1、会计学1 理学第五章脂环烃理学第五章脂环烃 第一节脂环烃的分类和命名第一节脂环烃的分类和命名 一、脂环烃的分类一、脂环烃的分类 1 1、视饱和程度可分为：饱和脂环烃（环烷烃）和、视饱和程度可分为：饱和脂环烃（环烷烃）和 不饱和脂环烃（环烯烃）不饱和脂环烃（环烯烃） 第1页/共45页 大大 环（环（1212个以上个以上C C原子的环）原子的环） 3 3、按分子中碳环的数目分类：、按分子中碳环的数目分类： 单单 环环 第2页/共45页 桥环（共用两个以上桥环（共用两个以上C原子）原子） 螺环（共用一个螺环（共用一个C原子）原子） 稠环（共用两个稠环（共用两个C原子）原子） 4 4、按环的连接方式可

2、分为：、按环的连接方式可分为： 第3页/共45页 C5H10 Et 立体异构：顺反异构、对映异构和构象异构立体异构：顺反异构、对映异构和构象异构 顺反对映体 第4页/共45页 第5页/共45页 CH3 CH3 1 2 3 1 , 3 _ 二甲基环戊烷 CH2CH3 CH3 2 3 1 1 _ 3 _ _ 甲基乙基环己烷 第6页/共45页 CH3CH2CHCH2CH3 3-环已基戊烷 CH3 4-甲基环已烯 环戊二烯 含不饱和键的脂环烃，从双键开始编号含不饱和键的脂环烃，从双键开始编号 脂环烃有顺反异构体脂环烃有顺反异构体, ,用顺、反标明用顺、反标明 顺-1，4-环己烷 反-1，4-环己烷 第

3、7页/共45页 第8页/共45页 桥头碳 桥原子 二环2.2.1庚烷 3 . 3 . 0 二环辛烷 第9页/共45页 5 6 1 4 3 7 8 H2C HCC H CH2 H CC HC CH3 CH2CH3 CH3 CH2 Cl 2 5 6 1 4 3 7 CH3 CH2CH3 CH3 Cl 2 8 6-氯-1，8-二甲基-2-乙基二环3.2.1辛烷 第10页/共45页 第11页/共45页 CH3 1 2 3 4 5 5 _ 甲基螺 3 . 4 壬烷 CH3 CH2CH3 CH3 1 35 7 3 , 7 _ _ 1二甲基乙基螺 4 , 4 壬烷 第12页/共45页 化学性质化学性质: :

4、 1.1.取代反应取代反应 在光照或加热下发生自由基取代在光照或加热下发生自由基取代 Cl Cl2 HCl 光照 第13页/共45页 Cl Cl2 HCl 光照 Br2 Br HBr 300 CHC(CH3)2 KMnO4 COOH + H3C C=O H3C 第14页/共45页 + O2 200 加压 OH + O2 环烷酸钴 100加压 CH2CH2COOH CH2CH2COOH (空气) 3.3.加成反应加成反应( (开环反应开环反应) ) 与氢气、卤素和卤化氢加成环破裂与氢气、卤素和卤化氢加成环破裂 第15页/共45页 H2 Ni, 80 CH3CH2CH3 H2 Ni, 200 CH

5、3CH2CH2CH3 H2 Ni, 300 CH3CH2CH2CH2CH3 易 难 环己烷以上不发生加成环己烷以上不发生加成 第16页/共45页 室温 Br2 BrCH2CH2CH2Br BrCH2CH2CH2CH2Br Br2 环戊烷以上主要发生取代反应环戊烷以上主要发生取代反应 （3 3）加卤化氢）加卤化氢 仅环丙烷及其衍生可发生仅环丙烷及其衍生可发生 第17页/共45页 BrCH2CH2CH3 HBr CH3CHCH2CH3 HBr CH3 Br 产物符合马氏规则：产物符合马氏规则：溴加在含氢最少的碳上，氢溴加在含氢最少的碳上，氢 加在含氢最多的碳原子上。即环破裂发生在取代加在含氢最多的

6、碳原子上。即环破裂发生在取代 基最多和最少的两碳原子之间基最多和最少的两碳原子之间 HBr CH3 H3C H3C H3C C H3C CHCH3 Br CH3 第18页/共45页 环丙烷分子中环丙烷分子中成环碳原子都是成环碳原子都是spsp3 3杂化杂化 ，三个碳碳键在同一平面，三个碳碳键在同一平面，CCC键角键角 为为105.5，H-C-H键角为键角为114 环丙烷的结构环丙烷的结构 第19页/共45页 CH3C C H H H H H H 114 105.5 23 1 10 05 5. .5 5 。 C C C CC C 环环丙丙烷烷 第20页/共45页 第21页/共45页 环丁烷环丁烷

7、也存在着角张力，但比环丙烷小些，同时也存在着角张力，但比环丙烷小些，同时 四个碳原子不在同一平面上，形如蝴蝶，比环丙四个碳原子不在同一平面上，形如蝴蝶，比环丙 烷稳定烷稳定 第22页/共45页 环己烷：环己烷：碳原子以碳原子以sp3sp3杂化，六个碳原子不在同一杂化，六个碳原子不在同一 平面内，碳碳键间夹角平面内，碳碳键间夹角109.5109.5无角张力，很稳定无角张力，很稳定 第23页/共45页 大环化合物都较稳定（大环化合物都较稳定（1212个个C C以上的环）：以上的环）：分子呈皱分子呈皱 折状，折状，C C原子间的键角接近正常的四面角，无张力原子间的键角接近正常的四面角，无张力 第24

8、页/共45页 椅式构象椅式构象 环己烷有椅式（环己烷有椅式（chair formchair form）和船式）和船式(boat form)(boat form) 两种极限构象两种极限构象 第25页/共45页 1 2 3 4 5 6 H H H H H H H H H H H H e e 键键 第26页/共45页 0.250nm 1 4 26 Newman投影式投影式 第27页/共45页 0.18 nm 1 23 4 5 6 0.183nm 第28页/共45页 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 H H H H H H H H H HH HH HH H Newman投影式投影式 第2

9、9页/共45页 椅式船式29.7 KJ/mol 99.9%0.1% - 第30页/共45页 O H H 对称轴 对称轴 第31页/共45页 a a a a a a ee e e e e 第32页/共45页 1 2 3 4 5 6 a a、e e 键可以相互转化键可以相互转化 第33页/共45页 H H H H H H C CH H3 3 H H H H H H C CH H3 3 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5 6 6 6 6 非非键键张张力力大大 第34页/共45页 H H H H H H C C H H H HH H 1 1 2 2 3 34

10、 4 5 5 6 6 H H H H 0.255nm 0.250nm 0.233nm 第35页/共45页 CH3 CH3 a e 95% 5% 结论结论: :取代基在取代基在e e键上构象稳定键上构象稳定; ;取代基越大取代基越大,e,e键构键构 ，象越稳定，象越稳定, ,相对含量越多，例如相对含量越多，例如: :叔丁基环己烷叔丁基环己烷e e 键构象占键构象占99.9%99.9% 第36页/共45页 H H C CH H3 3 H H C CH H3 3 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 H H C CH H3 3 C CH H3 3 H H 顺顺 式式 ： a a、e e键

11、键 a a、e e键 键 第37页/共45页 H H C CH H3 3 H H C CH H3 3 1 1 2 3 3 4 4 5 5 6 6 H H C CH H3 3 C CH H3 3 1 1 2 3 3 4 4 5 5 6 6 H H H H C CH H3 3 C CH H3 3 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 H H C CH H3 3 C CH H3 3C CH H3 3C CH H3 3 反反 式式 ： a a、a a键 键e e、e e键 键 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 H3C CH3 反式e,e 顺式e,a 反式a,a 第38页/共45

12、页 H H C CH H3 3 H H C CH H3 3 1 1 2 3 4 5 5 6 6 H H C CH H3 3 H H C CH H3 3 1 1 2 3 4 5 5 6 6 H H H H C CH H3 3 H H C CH H3 3 1 1 2 2 3 34 45 5 6 6 H H C CH H3 3 C CH H3 3C CH H3 3C CH H3 3 反反 式式 ： a a、e e键 键 a a、e e键 键 第39页/共45页 H H C CH H3 3 H H C CH H3 3 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 H H C CH H3 3 C CH H3 3 H H 顺顺 式式 ： a a、a a键 键e e、e e键 键 CH3 CH3 CH3 H3C H3C H3C H3C CH3 顺式e,e 反式e,a 顺式a,a 第40页/共45页 第41页/共45页 顺 式 H H H H 反 式 H H 第42页/共45页 顺 式 反 式 a a ee e e e H H H H e 反式（反