第三节 脂环烃

1、 学习脂环烃的基本要求学习脂环烃的基本要求1 1、简述脂环烃的分类；、简述脂环烃的分类；2、掌握单环脂环烃和多环脂环、掌握单环脂环烃和多环脂环 烃的命名方法；烃的命名方法；3、详述单环脂环烃的化学性质；、详述单环脂环烃的化学性质；4、解释环烷烃的结构与稳定性的、解释环烷烃的结构与稳定性的 关系。关系。脂脂 环环 烃烃 的的 分分 类类 1 1、螺环烃、螺环烃 2、稠环烃、稠环烃3 3、桥环烃、桥环烃 多环脂环烃多环脂环烃 单环脂环烃单环脂环烃1、环烷烃、环烷烃2、环烯烃、环烯烃3、环炔烃、环炔烃 （一）单环脂环烃（一）单环脂环烃 的命名的命名1 1、环烷烃的命名法与烷烃基本相同，只是在相、环烷

2、烃的命名法与烷烃基本相同，只是在相应的烷烃名称前加上应的烷烃名称前加上“环环”字，称为环某烷。例字，称为环某烷。例如：如： 环丙烷环丙烷 环丁烷环丁烷 环戊烷环戊烷 环已烷环已烷 脂环烃的命名脂环烃的命名v H2CH2CCH2H2CH2CCH2CH2H2CH2CCH2CH2H2CH2CH2CCH2CH2CH2H2C 2 2、环烯烃、环炔烃、环烯烃、环炔烃 的的命名法与烯烃相似，只命名法与烯烃相似，只是在相应的烯烃或炔烃名称前加上是在相应的烯烃或炔烃名称前加上“环环”字，称字，称为环某烯或环某炔。例如：为环某烯或环某炔。例如： 1,4-1,4-环已二烯环已二烯1,31,3环戊二烯环戊二烯 环已烯

3、环已烯 环辛炔环辛炔 脂环烃的命名脂环烃的命名v 12345612345 ( (二二) )多环脂环烃多环脂环烃 的命名的命名 1 1、螺环烃、螺环烃命名法命名法 按母体烃中碳原子总数称为按母体烃中碳原子总数称为“螺某烷螺某烷”或或“螺螺某烯某烯”，方括号中分别用阿拉伯数字标出小环和，方括号中分别用阿拉伯数字标出小环和大环的碳原子数目，螺原子不算在内。例如：大环的碳原子数目，螺原子不算在内。例如：螺螺2,42,4庚烷庚烷 5-5-甲基甲基- -螺螺3,43,4-1-1-辛烯辛烯 脂环烃的命名脂环烃的命名v H2CCCCH2CH2H2CCH2H212345867CH32 2、稠环烃的命名稠环烃的命

4、名法法 按共用碳原子的环数，称为二环某烷或三环某烷等。按共用碳原子的环数，称为二环某烷或三环某烷等。再把各再把各“桥路桥路”所含碳原子数目，按由大到小的顺序写所含碳原子数目，按由大到小的顺序写在方括号中，数字之间用圆点隔开。例如：在方括号中，数字之间用圆点隔开。例如： 二环二环4.4.04.4.0癸烷二环癸烷二环4.3.04.3.0壬烷壬烷 脂环烃的命名脂环烃的命名v 3 3、桥、桥环烃的命名环烃的命名法法 按共用碳原子的环数，称为二环某烷或三环某烷等。按共用碳原子的环数，称为二环某烷或三环某烷等。再把各再把各“桥路桥路”所含碳原子数目，按由大到小的顺序写所含碳原子数目，按由大到小的顺序写在方

5、括号中，数字之间用圆点隔开。例如：在方括号中，数字之间用圆点隔开。例如： 二环二环3.2.13.2.1辛烷辛烷1,81,8二甲基二甲基2 2乙基二环乙基二环3.2.13.2.1辛烷辛烷 脂环烃的命名脂环烃的命名v 1234675812345678(二)脂环烃的化学性质1 1、开环加成反应、开环加成反应 （1）催化加氢环丙烷与环丁烷容易开环加氢，生成相应的烷烃。例如： 环戊烷和环已烷要发生类似反应，就困难得多，须在300以上加压用铂催化，才能加氢。 二、环烷烃的分子结构(一) 环烷烃的稳定性与环大小的关系 环烷烃的稳定性与环大小有关，三碳环最不稳定，四碳环次之，五碳环和六碳环比较稳定。这与它们成

6、环的几何形状有密切关系。v H2CH3CH2CH3Ni+80 H2CH3CH2CH2CH3Ni+200(二)脂环烃的化学性质(2)(2)加卤素和卤化氢加卤素和卤化氢环丙烷在常温下较易与卤素和卤化氢发生开环加成。例环丙烷在常温下较易与卤素和卤化氢发生开环加成。例如：如： v CH2CH2CH2BrBrBr2/CCl4CH3CH2CH2BrHBr/H2O 更高级的环烷烃不能进行加成反应，但在光照下可更高级的环烷烃不能进行加成反应，但在光照下可以产生取代反应。例如：以产生取代反应。例如：Br2HBr+Br光照(二)脂环烃的化学性质 2. 2. 氧化反应氧化反应 环烷烃不易氧化，容易开环的环丙烷，在室

7、温也不被高锰酸钾的稀溶液所氧化，利用这个性质，可以区别环烷烃和烯烃。但在加热时用强氧化剂，或催化剂存在下用空气氧化，可产生含氧化合物。例如： 环已醇环已酮 环烯烃和环炔烃的不饱和键具有一般烯烃和炔烃不饱和键的性质，能使高锰酸钾溶液褪色。 v O2OHO+1401013KPaCo,1、能写出苯的分子式和结构式，详、能写出苯的分子式和结构式，详 述苯环的结构特点；述苯环的结构特点；2、叙述芳香烃的分类和命名；、叙述芳香烃的分类和命名；3、阐述芳香烃的化学性质；、阐述芳香烃的化学性质；4、简述稠环芳烃，了解致癌芳烃。、简述稠环芳烃，了解致癌芳烃。5、解释苯环取代的定位法则、解释苯环取代的定位法则。学

8、习芳香烃的基本要求学习芳香烃的基本要求第四节芳香烃第四节芳香烃v 通常说的通常说的芳香烃芳香烃，一般是指分子中含有苯环结构的烃。，一般是指分子中含有苯环结构的烃。芳香烃都具有特殊的性质：芳香烃都具有特殊的性质：就是一般情况下难加成、难氧化、就是一般情况下难加成、难氧化、易取代反应，这在有机化学上称为易取代反应，这在有机化学上称为“芳香性芳香性”。（一）芳香烃的分类CH2CH3芳香烃（二）单环芳烃的同分异构和命名（二）单环芳烃的同分异构和命名v 1、苯环上只有一个取代基时以苯为母体，烷基作为取代基，称为某基苯，常把“基”字省略，称为某苯。例如： 苯甲苯乙苯2. 苯环上有两个相同取代基时,由于2个

9、烷基的相对位置不同，苯有3种位置异构体。命名时，可用邻、间、对表示（或用o、m、p），例如：CH3CH2CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3 邻二甲苯间二甲苯对二甲苯 o二甲苯 m二甲苯 p二甲苯 1,2二甲苯 1,3二甲苯1,4二甲苯（二）单环芳烃的同分异构和命名（二）单环芳烃的同分异构和命名v 3. 苯环上有三个相同取代基时，有三种异构体，可用连、偏、均表示，也可用阿拉伯数字来标明位置, 如三甲苯。 连三甲苯连三甲苯 偏三甲苯偏三甲苯 均三甲苯均三甲苯 1,21,2，3 3三甲苯三甲苯 1,21,2，4 4三甲苯三甲苯 1,31,3，5 5三甲苯三甲苯 4. 苯环上连接有结构复杂或不

10、饱和碳链时，常把苯环作为取代基来命名。例如：H3CCH3CH3CH3CH3CH3CH3H3CCH3CHCCH2CHCH3CH2CHCHCH3CH3 2-2-甲基甲基-3-3-苯基戊烷苯基戊烷 苯乙烯苯乙烯 苯乙炔苯乙炔（二）单环芳烃的同分异构和命名（二）单环芳烃的同分异构和命名v 5. 5. 苯的其他衍生物的命名苯的其他衍生物的命名, , 只要将取代基的名称冠于只要将取代基的名称冠于“苯苯”字之前即可。例如：字之前即可。例如： 氯苯氯苯 硝基苯硝基苯 邻氯甲苯邻氯甲苯芳香烃化合物的分子中去掉一个氢原子后剩下的基芳香烃化合物的分子中去掉一个氢原子后剩下的基团，称为芳基，常用团，称为芳基，常用Ar

11、Ar- -表示。最常见的芳基有：表示。最常见的芳基有： 苯基苄基苯基苄基ClNO2H3CBrH2C 二、苯的结构 苯环的碳原子均采取苯环的碳原子均采取spsp2 2杂化。杂化。6 6个碳原子结合成个碳原子结合成一个平面的等边六角形的环。苯环上每个碳原子还有一个平面的等边六角形的环。苯环上每个碳原子还有1 1个未参加杂化的个未参加杂化的p p轨道，均垂直于碳环的平面，轨道，均垂直于碳环的平面，6 6个个p p轨轨道彼此平行重叠形成道彼此平行重叠形成1 1个环形的大个环形的大键，整个苯环构成键，整个苯环构成1 1个闭合的共轭体系个闭合的共轭体系. . 苯的分子结构苯的分子结构 四、化学性质四、化学

12、性质苯及其同系物的化学性质主要发生在苯环上，通常难加成和氧化，容易取代，即有芳香性。难加成和氧化，容易取代，即有芳香性。1、取代反应、取代反应取代反应是芳香烃苯环上最主要的化学反应，比较重要的取代反应有卤代、硝化和磺化等反应。（1）卤代反应）卤代反应在卤化铁或铁粉作催化剂的条件下，苯与卤素作用，苯环上的氢原子被卤原子取代，生成卤代苯。例如： Cl2HClCl+Fe 或 FeCl3Br2HBrBr+Fe 或FeBr 3 卤素的反应活性顺序是：F2Cl2Br2I2。 （2 2）硝化反应）硝化反应苯环上的氢原子被硝基（苯环上的氢原子被硝基（NONO2 2）取代的反应，）取代的反应，称为硝化反应（在苯

13、环上引入了称为硝化反应（在苯环上引入了NONO2 2）。例如：）。例如： 硝基苯 若过量的浓硝酸与浓硫酸的混酸，在较高的温度下，继续若过量的浓硝酸与浓硫酸的混酸，在较高的温度下，继续与硝基苯反应，则生成二硝基苯，且主要产物是间位取代物：与硝基苯反应，则生成二硝基苯，且主要产物是间位取代物： HONO2H2ONO2+()H2SO460+HONO2H2ONO2NO2NO2+()H2SO4110+1,3二硝基苯 （3 3）磺化反应）磺化反应苯在加热条件下与浓硫酸反应，苯环上的氢原子被磺酸基取代，生成苯磺酸。像这样在苯环上引入磺酸基的反应称为磺化反应。HO SO3HH2OSO3H+()80+苯磺酸（4

14、 4）烷基苯的取代反应）烷基苯的取代反应烷基苯的取代反应活性比苯强，且取代反应主要发生在邻、对位。例如： 2Cl2CH3CH3CH3ClCl2HCl+2+Fe 或FeCl 3NO2H2OCH3CH32HONO2NO2+( )H2SO42+2CH3（5 5）傅克反应）傅克反应在无水三氯化铝等催化剂作用下，苯环上引入烷基或酰基的反应，称为傅克烷基化反应或傅克酰化反应。例如：HClCH2CH3CH3CH2Cl+无水三氯化铝HClCH3H3CCOClCO+无水三氯化铝 2. 氧化反应氧化反应苯环不易被氧化，但它的同系物含-H的侧链烷基可以被强氧化剂氧化，而且不论烷基长短，都氧化成苯甲酸。例如：COOH

15、CH3KMnO4+H2SO4COOHH2OCH(CH3)2KMnO4+H2SO4CO2+ 如果苯环侧链没有-H，例如： ,就难以被氧化。 3. 3. 加成反应加成反应苯的分子结构是一个闭合的共轭体系，由于共轭效应，使它的环系非常稳定，难以发生加成反应，但是在一定条件下，苯也能与氢或氯等进行加成反应。例如：C(CH3)33H2Ni+200 四、苯环亲电取代反应的定位法则四、苯环亲电取代反应的定位法则 苯环上原有基团对进一步亲电取代反应的活性，以及新导入基团进入苯环的位置，具有支配作用，称为定位定位法则法则，也叫定位效应定位效应。 根据它们不同的定位效应，可把定位基分为两大类：1. 1. 邻、对位定位基邻、对位定位基这类基团能支配新引入的取代基进入邻、对位，同时使苯环活化（卤原子除外）。邻、对位定位基有：二甲氨基氨基羟基甲氧基甲基乙基 卤素羧甲基NH2CH3(CH3)2NOHC2H5OCH3XCH2COOH2. 2. 间位定位基间位定位基 这类基团能支配新引入的取代基进入间位，并使苯环电子云密度降低，从而钝化苯环。间位定位基有