有机化学第四邓苏鲁脂环烃PPT学习教案

1、会计学1有机化学第四邓苏鲁有机化学第四邓苏鲁 脂环烃脂环烃学习目标n了解脂环烃的分类及环烷烃的大小与环的稳定性的关系。n了解环烷烃的构造成异构现象，掌握环烷烃和环烯烃的命名方法。n熟悉环烷烃的化学反应及其应用。第1页/共30页第一节脂环烃的分类和命名脂环烃是指分子中含有碳环结构，而性质和脂肪烃相似的一类碳氢化合物。一、脂环烃的分类根据脂环烃中成环碳原子数的多少可分为三元环、四元环、五元环、六元环等。根据碳环内有无不饱和键，又可分为饱和脂环烃和不饱和脂环烃。本章重点介绍单环饱和脂环烃第2页/共30页 不饱和脂环烃，环上含有不饱和键，含有双键的叫环烯烃，含有三键的叫环炔烃。例如：单环饱和脂环烃亦称

2、环烷烃，环上碳原子彼此单键键相连。例如：CH2CH2H2CH2CH2CCH2CH2CH2CH2CH2H2CH2CA .B .C.环丙烷环丁烷环戊烷D . E .CH2CH2HCCH2CH2HCH2CH2CCH2CH2CH2H2CCC环己烯环辛炔第3页/共30页 为了方便，脂环化合物的构造式，可以用简单的几何图形来表示。上述脂环烃构造式可分别简写为：又如：CH2H2CCHCH2CH3CHCHCH3CH3CH2CH3HCCH2CH2CH2可简写为：可简写为：CH2CH3乙基环丙烷CH3CHCH3CH31甲基4异丙基环己烷A.B.C.D.E.第4页/共30页二、脂环烃的命名n 环烷烃的命名 根据成环

3、碳原子的数目，以相应烷烃的名称冠以“环”字叫环某烷。例如：n 环上的支键作为取代基，若取代基不止一个时，则将成环碳原子编号，选取较小的取代基位次为1，然后将其他取代基位次按尽可能小的方向顺序编号，取代基列出次序由小到大，并将取代基的位次和名称写在”环某烷”之前。CH3CH3CH3甲基环戊烷1，2二甲基环己烷C2H5CH31甲基3乙基环己烷CH3C2H5CH3CH2CH21234561甲基2乙基4正丙基环己烷环丙烷环己烷环辛烷第5页/共30页n 不饱和脂环烃 环上含有不饱和键，含有双键的叫环烯烃，含有三键的叫环炔烃。以不饱和碳环作为母体，环上连的支链作为取代基，环上碳原子的编号顺序应使不饱和键所

4、在位次最小。对于只有一个不饱和键的脂环烃，不饱和键的位置可以不标出来。例如：1234561212345H3C环己烯3甲基环戊烯1，3环己二烯环辛炔第6页/共30页第二节环烷烃的构造异构现象n 环烷烃比相同碳原子数的烷烃少2个氢原子，所以环烷烃的通式为CnH2n ，与烯烃为同一个通式，因此环烷烃与相同碳原子数的烯烃互为构造异构体。例如：丙烯与环丙烷互为构造异构体n=3CH2CH2H2CC3H6 （烯烃）CH3CHCH2 （丙烯）C3H6 （环烷烃）（环丙烷）第7页/共30页n 环烷烃的构造异构现象可因成环碳原子数目的不同，取代基的不同（碳原子的数目和碳链构造不同）以及取代基在环上相对位置的不同都

5、可产生异构现象。例如C5H10 的环烷烃，就有五种异构体。CH3CH3H3CCH3CH3环戊烷甲基环丁烷CH2CH3乙基环丙烷1，1二甲基环丙烷1，2二甲基环丙烷第8页/共30页第三节环烷烃的物理性质名名 称称熔熔 点点/沸沸 点点/密密 度度(20) /(g/Cm3)环丙烷127.632.90.720(79）环丁烷80130.703(0)环戊烷94490.745甲基环戊烷142.4720.779环己烷6.580.80.779甲基环己烷126.5100.80.779环庚烷121180.810环辛烷141490.836表41环烷烃的物理常数 常温下，环丙烷和环丁烷为气体，环戊烷为液体，高级环烷烃

6、为固体。环烷烃的沸点、熔点和密度都比含相同数目碳原子的烷烃高。第9页/共30页第四节环烷烃的化学反应及应用l 环的大小与稳定性：稳定性： 普通环中环小环l 环的大小与化学性质的关系：五元以上环烷烃性质相似烷烃，较稳定，只能发生取代及氧化反应Cl2/hrH2/Pt催化加氢H2/Ni催化加氢Cl不反应不反应小环烷烃不稳定易发生开环反应第10页/共30页n 开环加成反应l 催化加氢更高温度+ HHNi80 CH3CH2CH3较高温度+ HHNi200 CH3CH2CH2CH3+ HHNi300 以上CH3CH2CH2CH2CH3第11页/共30页l加卤素小环与溴发生加成反应后，溴的红棕色消失现象明显

7、，可用来鉴别三元环、四元环与烷烃。环戊烷、环己烷在加热下也不易与溴发生加成反应。+ BrBr CH2CH2CH2BrBrCCl4室温1，3二溴丙烷+ BrBr CH2CH2CH2CH2BrBr1，4二溴丁烷第12页/共30页 烷基环丙烷与卤化氢进行加成反应时。环的破裂发生在含氢最多和含氢最少的两个碳原子之间。例如：H3C+ HBr CH3CHCH2CH3Br2溴丁烷H3CH3CCH3HHH+ HBr CH3CCHCH3 CH3BrH3C2，3二甲基2溴丁烷l 加卤化氢第13页/共30页n 取代反应+ Br2Br紫外光或300+ HBr溴代环戊烷+ Cl2Cl紫外光或热+ HCl氯代环己烷第14

8、页/共30页 综上所述，环烷烃既像烷烃又像烯烃。环戊烷和环己烷等较大的环比较稳定像烷烃，主要进行取代和氧化反应，而环丙烷和环丁烷等小环容易开环与烯烃相似，易进行开环加成反应。环丙烷既可使溴 水褪色（与烷烃区别），又不能使高锰酸钾水溶液褪色（与烯烃区别）。 环烯烃、环炔烃的性质与相应的烯烃、炔烃性质相似。n 氧化反应KMnO4水溶液室温不能与环丙烷等环烷烃反应，但在室温下可以用高锰酸钾水溶液来鉴别环烷烃和烯烃。 当环丙烷含有微量丙烯时，也可用高锰酸钾水溶液洗涤除去丙烯。 在加热下利用强氧化剂或在催化剂存在下利用空气或氧气进行氧化，则环烷烃也可被氧化。例如：OH空气，环烷酸钴（锰）125165 ，

9、0.81.5MPa+ 环己醇O环己酮第15页/共30页第五节重要的环烷烃 环己烷 脂环烃及其衍生物广泛存在于自然界中，我们所熟悉的松节油、樟脑、薄荷、麝香及高效、低毒农药除虫工菊素等都属于脂环烃及其衍生物。石油是环烷烃的主要来源。石油中所含的环烷烃主要是环戊烷、环己烷及它们的烷基衍生物。环己烷是最重要的环烷烃。 环己烷为无色液体，沸点80.8、密度0.779g/Cm3，比水轻，易挥发和易燃烧，不溶于水而溶于有机溶剂。 工业上生产环己烷主要采取石油镏分分离法和苯催化加氢法，其中苯催化加氢法是目前普遍采用的方法，以镍为催化剂，在180250进行苯的加氢生成环己烷。 此反应产率很高，而且产品纯度也高

10、。 环己烷是重要的化工原料，主要用于合成尼龙纤维。也是大量使用的工业溶剂，如用于塑料工业中，溶解导线涂层的树脂，还用作油漆的脱漆剂等。+ 3H2Ni180250 第16页/共30页第六节不饱和度及其应用一、不饱和度 不饱和度又名缺氢指数，用希腊字母表示，它是反映有机分子不饱和和度的量化标志，由于烷烃分子饱和和度最大，规定其=0，烃分子中每增加一个双键盘或一个饱和脂环，氢原子就减少两个，其不饱和度就增加1。烃及其衍生物的不饱和度的计算公式为：2C+2HX+N2 式中：C、H、X、N分别代表分子中碳、氢、卤素、氮的原子数。一个单位的不饱和度相当于一个双键和一个饱和脂环结构，对于含氧化合物，不饱和度

11、与氧无关。第17页/共30页二、不饱和度的应用n 可以辅助判断同分异构体。 本方法适用于结构复杂的有机物，若两种有机物互为同分异构体，其分子式必相同，则其不饱和度也必然相等。也就是说，若两个有机物的分子式相同，构造式不同，当其不饱和度相等时，两个有机物一定互为同分异构体，n可以辅助推测有机物的构造。 根据化学性质推测有机物的构造，通常解题思路是先确定分子式，根据分子式确定其不饱和度，以此来初步推测分子中是否含有饱和脂环、苯环（苯环的4）、 、 （ 2 )、 （ 1）及其他不饱和烃，然后根据各步化学性质推出其各种可能的构造，推出可能的构造后，再从前后逐步验证。CCCCCO第18页/共30页例 题

12、【例41】 化合物A和B的分子式均为C4H6，室温下它们都能使溴的CCl4溶液褪色，当使用等物质的量的样品与溴反应时；B所需溴的量是A的二倍；它们都能与HBr反应，而得到C4H7Br的C和D；B能与硝酸银的氨溶液作用生成白色沉淀。试推测A和B的构造式，并写出有关化学反应式。24622解 由A和B的分子式C4H8可以算出它的不饱和度 2，A和B分子中可能含有两个 CC 或一个 C或一个环烯烃构造,它们在室温下都能使溴的CCl4溶液褪色，当使用等物质的量的样品与溴反应时，B所需的量是A的二倍，它们都与HBr反应，但得到C4H7Br的C和D，说明A分子是只含一个子 CC 双键的环烯烃，A的构造式可能

13、是 ，B分子中可能含有一个 或两个 CC 双键。C第19页/共30页又根据B能与硝酸银的氨溶液作用生成白色沉淀，说明分子中含有 构造，推测B的构造式可能为CH3CH2 ，各步化学反应式如下：CCHCCH+ Br Br2CCl4BrBrACH3CH2 CCHBr2CCl4CH3CH2 CCHBrBrBr2CCl4CH3CH2 CCHBrBrBrBrB+ HBr HBrCCH3CH2 CCHCH3CH2 CCH2BrD+ HBr 第20页/共30页根据以上化学反应验证，A、B的构造 分别为：A：B：CH3CH2 CCHCH3CH2 CCH + Ag（NH3）NO32CH3CH2 CCAg + NH

14、4NO3 + NH3（白色）B第21页/共30页本 章 小 结n 环烷烃的通式为CnH2n ，与烯烃相同,因此，环烷烃与相同碳原子数的烯烃互为同分异构体。n 环烷烃的构造异构：可因成环碳原子的数目不同，取代基的不同以及取代基在环上位置的不同产生构造异构体。n 环烷烃和单环环烯烃的命名与相应的烷烃和烯烃相似，命名时在相应的烷烃和烯烃名称前加一”环”字。第22页/共30页n 环烷烃的化学反应催化剂H2加成反应加氢CH3CH2CH3催化剂H2CH3CH2CH2CH3加卤素CH2CH2CH2BrBrBr2室温CH2CH2CH2CH2BrBrBr2加溴化氢CH3 CH3CHCH2CH3BrHBrHBr

15、CH3CH2CH2Br加氢碘酸HI CH3CHCH2CH2I第23页/共30页取代反应氧化反应溴代+ Br2Br紫外光或加热+ HBr氯代+ Cl2Cl紫外光或加热+ HClOH空气，催化剂加热 ，加压+ O第24页/共30页习 题 给下列化合物命名：CH2CH3CH3CH3CHCH3CH2CH3CH3CH CHCH3CH2CH3C2H5第25页/共30页 写出下列化合物的构造式：1-甲基-4-异丙基环己烷1，1-二甲基环丁烷3-异丙基环己烯环戊基环戊烷1，3-环己二烯1，3-二乙基环戊烷 完成下列化学反应：+ Cl2紫外光？CH3 +H2 ，NiBr2HCl？+ Br2？CH3CH3CH3+ HBr ？第26页/共30页CH3H2 ，Ni？Br2 ，CCl4室温？HI？H+H2O ，？ 用化学方法鉴别下列各组化合物：丙烷、丙烯、环丙烯、丙炔 环戊烷、环戊烯、甲基环丁烷 环丙烷中含有微量丙烯，如何用化学方法除去杂质丙烯？第27页/共30页 化合物A和B，分子式都是C4H8 ，室温下它们