有机化学课课件 第五章 脂环烃

1、 第五章 脂环烃有机化学精品课课件也可根据脂环烃分子中所含的碳环数目不同，分为单环、二环和多环脂环烃。 1. 定义: 在结构上具有环状碳骨架， 而性质上和脂肪烃相似的烃类。2.分类:5.1 脂环烃的定义和命名(1) 环烷烃以碳环作为母体,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 加一“环”字.(C) 取代基较多时,命名时应把取代基的位置标出.(D) 环上碳原子编号,以取代基所在位置的号码最 小为原则.3. 命名(与烷烃相似):1,2-二甲基环戊烷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 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

2、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烃的顺反异构:反-1,4-二甲基环己烷 -脂环烃的环上有双键(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.对于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满足最低系列原则.3-甲基-1-环己烯带有侧链的环烯烃命名:1-甲

3、基-1-环己烯 CH3 CH31265-甲基-1,3-环戊二烯CH3125345341,6-二甲基-1-环己烯(3) 双环化合物-分子中含有两个碳环.螺原子双环化合物：分子中含有两个碳环的化合物。螺环化合物：其中两个碳环共用一个碳原子。桥环化合物：共用两个或以上碳原子.(a) 组成环的碳原子总数命名为“某烷”,加上词头“螺”.(b) 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.螺2.4庚烷(A) 螺环化合物的命名:螺3.4辛烷 固定格式： 螺a.b某烃 (ab) 螺环上的编号,从连接螺原子(不含满足最低系列原则.5-甲

4、基螺2.4庚烷(c) 带支链的螺烷双环2.2.1庚烷(B) 桥环化合物的命名(a) 都有两个“桥头”碳原子(即两个环共用的碳 原子)和三条连在两个“桥头”上的“桥”.(b) 组成环的碳原子总数命名为某烷,加词头双环.(c) 各“桥”所含碳原子数目,按由大到小的次序 写在“双环”和“某烷”之间的方括号里.固定格式：双环某烃 (a b c) 双环2.1.0戊烷双环3.1.1庚烷(d) 环上碳原子编号:从一个桥头碳原子(含)开始,先编最长的桥至第二个桥头,再编余下的较长的桥,回到第一个桥头;最后编最短的桥.(e) 编号的顺序以取代基位置号码满足最低系列原则.6-甲基双环3.2.2壬烷1,7-二甲基双

5、环3.2.2壬烷8,8-二甲基双环3.2.1辛烷双环2.2.2-2,5,7-辛三烯环烷烃的熔点和沸点都比相应的烷烃要高一些.相对密度也比相应的烷烃高,但比水轻.脂环烃的化学性质与相应的脂肪烃类似.具有环状结构的特性5.2 脂环烃的性质(一) 物理性质(二) 化学性质(1) 取代反应 5.2 脂环烃的性质1.环烷烃的反应(2) 氧化反应 在常温下，环烷烃与一般氧化剂都不起反应 思考题1:思考题2:如何鉴别丙烷、环丙烷、丙烯？(3) 加成反应 加氢 加卤素 加成反应 加卤化氢 思考题:环的破裂发生在含H最多和最少的两个碳原子之间，且符合马氏规律.2. 环烯烃的反应环烯烃的性质与开链烯烃类似，易加成

6、、氧化等环烯烃的双键易被氧化剂(KMnO4,O3等)氧化而断裂成开链的氧化产物:环烯烃的氧化反应？思考题23. 环状二烯烃的反应 1,2 加成 和 1,4 加成Diels-Alder双烯合成环烷烃的燃烧热如下所示：5.3 环烷烃的环张力和稳定性烷烃每增加一个CH2,燃烧热增值基本一定,平均为658.6 kJ/mol. 环烷烃:每增加一个 CH2,燃烧热增加,平均每个 CH2 的燃烧热为Hc/n. 总张力能3=115.5 kJ/mol 每个CH2的燃烧热越大，环张力越大。 张力能-环丙烷的 Hc/n 为697.1 kJ/mol,比烷烃的每 个 CH2高38.5 kJ/mol.这个差值就是环丙烷分

7、 子中每个 CH2的张力能. 环的稳定性：三元环四元环五元 环 六元环 因键角偏离正常键角而引起的张力叫角张力5.4 环烷烃的结构 键轨道的交盖交盖较好交盖较差一、环丙烷烷烃是sp3杂化,键角109.5,环烷烃的碳也是sp3杂化,但键角不一样.内角90.四个碳原子不在一个平面上.折叠式构象二、 环丁烷的结构分子张力不大,因此环戊烷的化学性质比较稳定.C-H键的重叠,有较大扭转张力.三、 环戊烷的结构实际构象:折叠环的形式-“信封式”构象.四、环己烷的构象 在环己烷分子中，六个碳原子不在同一平面内，碳碳键之间的夹角可以保持109.5因此环很稳定。椅式环己烷的结构和构象船式环己烷的结构和构象1.

8、两种极限构象椅式和船式椅式构象稳定的原因：纽曼投影式透视式船式构象不稳定的原因： 透视式纽曼投影式2. 环己烷椅型构象中碳原子的空间分布AA线为构象的对称轴3. 平伏键（e键）与直立键（a键） 在椅式构象中C-H键分为两类。第一类六个C-H键与分子的对称轴平行，叫做直立键或a键（其中三个向环平面上方伸展，另外三个相换环平面下方伸展）；第二类六个C-H键与直立键形成接近109.5的夹角，平伏着向环外伸展，叫做平伏键或e键。如下图： 椅型构象中的两种 C-H 键 a键 (直立键) e键 (平伏键)与对称轴成 109.5 在室温时，环己烷的椅式构象可通过C-C键的转动（而不经过碳碳键的断裂），由一种

9、椅式构象变为另一种椅式构象，在互相转变中，原来的a键变成了e键，而原来的e键变成了a键。 当六个碳原子上连的都是氢时，两种构象是同一构象；连有不同基团时，则构象不同。 通过C-C键的不断扭动,一种椅型翻转为另一种椅型 为 a键 为e键椅型构象的翻转两种椅型构象是等同的分子.4. 取代环己烷的构象1）一元取代环己烷的构象 一元取代环己烷中，取代基可占据a键， 也可占据e键，但占据e键的构象更稳定。 例如： 原因：a键取代基结构中的非键原子间斥力比e键取代基的大（因非键原子间的距离小于正常原子键的距离所致）。从下图中原子在空间的距离数据可清楚看出。取代基越大e键型构象为主的趋势越明显。 同一平面上的比较甲基环己烷椅型构象的翻转两种椅型构象是两种不同结构的分子.甲基连在a键上的构象具有较高的能量,比较不稳定若有多个取代基,往往是 e 键取代基最多的构象最稳定.若环上有不同取代基,则体积大的取代基连在 e键上的构象最稳定.取代基在e键上的构象较稳定.同一平面上的比较.在同侧为顺, a,e在异侧为反.a,a;e,e.2） 二元取代环己烷的构象（1）1，2-二取代（2）1，3-二取代 （3）1，4-二取代 ？小结：1环己烷有两种极限构象（椅式和船式），椅式 为优势构象。 2一元取代基主要以e键和环相连。 3多元取代环己烷最稳定的构象是e键上取代基 最多的构象。 4环上有不同