大学有机化学脂环烃课件

1、 脂环烃：结构上具有环状碳骨架,而性质上与开链烃(脂肪烃)相似的烃类,总称脂环烃.根据脂环烃分子中所含碳环的数目，分为单环、二环和多环脂环烃。2.4 脂环烃2.4.1 脂环烃的命名1. 单环脂环烃 单环脂环烃的命名与烃相似：母体名称： “环某烷或环某烯”。环上的支链作为取代基，将其位次号和名称放在环某烷或环某烯之前。(1) 环烷烃-饱和的脂环烃叫环烷烃.通式CnH2n.环丙烷 CH2-CH2 简写: CH2环丁烷 CH2-CH2 简写: CH2-CH2甲基环丙烷 CH2 简写: CH-CH3 CH2同分异构体CH3以碳环作为母体,环上侧链作为取代基命名;环状母体的名称是在同碳直链烷烃的名称前

2、加一“环”字.(C) 环上有多个取代基时，应将成环碳原子编号，标出取代基的位号。编号时，仍遵循“最低系列”原则，若有两种符合“最低系列”的编号，则使“顺序规则”中“优先”的基团具有较大的位次号。命名(与烷烃相似):1,1,4-三甲基环己烷*小取代基为1位.1-甲基-3-乙基环己烷1,2-二甲基环戊烷 当环上支链不易命名时，以碳链为母体，环作为取代基来命名。2 甲基 4 环己基己烷 由于碳原子连接成环,环上C-C单键不能自由旋转.只要环上有两个碳原子各连有不同的原子或基团,就有构型不同的顺反异构体.顺-1,4-二甲基环己烷环烷的顺反异构:例: 1,4-二甲基环己烷反-1,4-二甲基环己烷 -脂环

3、烃的环上有双键(或叁键).命名与开链烃相似:以不饱和碳环为母体,侧链为取代基.碳环上的编号顺序:应是不饱和键所在的位置号码最小.对环上没有取代基，且只有一个不饱和键的环烯(或炔)烃,双键或叁键位置可不标.环辛炔(2) 环烯(炔)烃环戊烯1,3-环己二烯(A) 若只有一个不饱和碳上有侧链,该不饱和碳编号为1;(B) 若两个不饱和碳都有侧链或都没有侧链,则碳原子编号顺序除双键所在位置号码最小外,还要同时以侧链位置号码的加和数为最小.3-甲基-1-环己烯带有侧链的环烯烃命名:1-甲基-1-环己烯 CH3 CH31265-甲基-1,3-环戊二烯CH312534534带有侧链的环烯烃命名:1,6-二甲基

4、-1-环己烯3-甲基-1-环己烯1-甲基-1-环己烯环戊烯环辛炔1,3-环己二烯2. 二环螺环烃两个碳环共用一个碳原子的烃叫螺环烃。(1) 定母体：根据环上碳原子总数叫螺 某烷(某烯)。(2)再把连接于螺原子的两个环的碳原子数(不含螺原子),按由小到大的次序写在“螺”和“某烷”之间的方括号里,数字用圆点分开.(3) 编号：从小环邻接于螺原子的碳原子开始。(4) 取代基排列（同烷烃）。5-甲基螺2.4庚烷螺原子螺2.4庚烷3. 二环桥环烃 两个碳环共用两个或两个以上碳原子的烃叫桥环烃 二环桥环烃都有两个“桥头”碳原子和三条连在“桥头”上的“桥”。(1) 定母体：根据组成环的碳原子总数命名为二环

5、某烷。各“桥”所含碳原子数目,按由大到小的次序写在“二环”和“某烷”之间的方括号里。(2) 编号：从桥头碳开始，先长桥，后短桥。(3) 取代基的排列（同烷烃）。二环2.2.1庚烷二环2.1.0戊烷二环3.1.1庚烷8,8-二甲基二环3.2.1辛烷2.4.2 环烷烃的结构与稳定性 环烷烃随着环的大小不同，其稳定性不尽相同。燃烧热：1 mol 化合物完全燃烧CO2 + H2O放出的热量表 2.2 一些环烷烃的燃烧热分子燃烧热 / kJMol-1-CH2-的平均燃烧热 / kJ Mol-1环丙烷 3 2091 697环丁烷 4 2744 686环戊烷 5 3320 664环己烷 6 3951 659

6、环庚烷 7 4637 662环辛烷 8 5310 664环壬烷 9 5981 665环癸烷 10 6636 664环十五烷 15 9885 660开链烷烃 659 名称环大小与开链烷烃燃烧热的差/ kJMol-138275035651环烷烃的稳定性：环己烷 环戊烷 环丁烷 环丙烷环的张力越小，相应的环烷烃越稳定。 环丙烷的结构： 丙烷及环丙烷分子中碳碳键 原子轨道交盖情况 特点： (1) C：sp3杂化，3个C原子共平面，正三角形。 (2) 弯键,CCC键角105，偏离正常键角。两个相邻的C原子以sp3杂化轨道形成 CC 键时，以弯曲的方式交盖（存在角张力：键角偏离正常键角而产生的张力），从而

7、未能最大程度的交盖。因此，环丙烷不稳定。2.4.3 环己烷的构象 环己烷的碳骨架不是平面结构，CC键角为109.5。通过旋转键和键角的改变，可以得到两种典型构象：椅式 船式 环己烷的椅式和船式构象环己烷椅式构象 环己烷船式构象 环己烷椅式和船式构象的模型 椅式构象和船式构象可以相互转变，但椅式构象比船式构象稳定：船式构象: (1) C1和C4上的CH键存在非键张力 (2) C2与C3和C5与C6之间处于全重叠 式，存在扭转张力椅式构象稳定的原因： 所有相邻C上的键都处于交叉式在椅式构象中，C1、C3、C5 原子在一个平面上；C2、C4、C6 原子在另一个平面上。eaeaeaeeaaaeaaaa

8、aaeeeeee12个CH 键分为两类：6个CH 键处于直立键(a 键)，6个CH 键处于平伏键(e 键)。 环己烷可以由一种椅式构象翻转成另一种椅式构象，原来的a键变为e键，原来的e键变为a键：2.4.4 取代环己烷的构象 在一取代的环己烷分子中，取代基可以处在a 键上，也可以处在e 键上： 当取代基处在a 键时，它与3，5位的H原子存在着非键张力，使得构象不稳定而翻转。 同时，取代基与相邻碳原子上的-CH2-处于邻位交叉，而当取代基处于e 键上时，取代基与相邻碳原子上的-CH2-处于对位交叉取代基处在e 键上稳定,是优势构象。 (优势构象)取代基越大，它处于e 键的构象越稳定：2.4.5 小环环烷烃的化学性质 小环环烷烃存在环张力，易于开环 易发生加成反应1. 加氢随着环的增大，环的稳定性增加，开环的 反应条件增强：环烷烃 反应温度() 产物环丁烷 200 正丁烷环戊烷 300 正戊烷2. 加溴(卤素) 环丙烷及其衍生物与溴分子发生加成反应，开环，生成1,3-二溴代烷。与溴的加成反应，在室温下即可进行：1,3-二溴丙烷 溴与环丁烷的加成反应需在加热的条件下进行。溴与环戊烷、环己烷等大环烷烃在加热条件下不发生加成，而发生