第六章 脂环烃

第六章脂环烃

营口职业技术学院环境化学工程系脂环烃-结构上具有环状碳骨架,而性质上与脂肪烃相似的烃类,总称脂环烃.(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-CH3CH2CH3同分异构体6.1脂环烃的定义和命名以碳环作为母体,环上侧链作为取代基命名;(B)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.例1:命名(与烷烃相似):1,2-二甲基环戊烷例2:例3:1,1,4-三甲基环己烷**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:例:1,4-二甲基环己烷反-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-1-环己烯73页—1、2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6.2脂环烃的性质(一)物理性质(二)化学性质--在光或热的引发下发生卤代反应.6.2.1环烷烃的反应(1)取代反应光光热思考题1由下列指定化合物合成相应的卤化物，用Cl2还是Br2？为什么？(1)(2)解:(1)用溴化,因溴化反应有选择性,3ºH>2ºH>1ºH；(2)用氯化、溴化均可。反应生成的有支链的化合物稳定：(2)开环反应--也叫加成反应.(A)催化加氢Ni80℃Ni200℃Pt300℃环丙烷的烷基衍生物与HX加成，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.(B)加卤素或卤化氢四碳环不易开环，在常温下与卤素，卤化氢不反应。CH3—CH—CH2+HBrCH3CHCH2CH3CH2Br在常温下，环烷烃与一般氧化剂(KMnO4,O3)不反应；在加热，强氧化剂作用或催化剂存在时，可用空气氧化成各种氧化产物：例:

CH2CH2COOHCH2CH2COOH

HNO3(3)氧化反应:Ba(OH)2思考：如何鉴别环丙烷与烯烃?Δ易发生加氢,加卤素,加卤化氢和加硫酸等反应.例:6.2.2环烯烃和环二烯烃的反应(1)环烯烃的加成反应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:例:(2)环烯烃的氧化反应烷烃每增加一个CH2,燃烧热增值基本一定,平均为658.6kJ/mol.

环烷烃的通式为:每增加一个CH2,燃烧热增加,平均每个CH2

的燃烧热为Hc/n.

--环丙烷的Hc/n

为697.1kJ/mol,比烷烃的每个CH2高38.5kJ/mol.这个差值就是环丙烷分子中每个CH2的张力能.--环丙烷的总张力能38.53=115.5kJ/mol6.3环烷烃的环张力和稳定性张力能总张力能环丙烷的总张力能38.53=115.5kJ/mol环丁烷的总张力能27.64=110.4kJ/mol环戊烷的总张力能5.45=27.0kJ/mol环庚烷的总张力能3.77=25.9kJ/mol环辛烷的总张力能5.08=40.0kJ/mol...................(环丙烷,环丁烷不稳定,容易开环)环己烷和以上的大环化合物的张力能很小或等于零,它们都是稳定的化合物.环己烷的总张力能0环烷烃的张力能越大,能量越高,分子越不稳定.C+的扩环重排！烷烃是sp3杂化,键角109.5°,环烷烃的碳也是sp3杂化,但键角不一定一样.C-C键的形成

键轨道的交盖交盖较好环烷烃的结构★环丙烷的结构交盖较差弯曲键比一般的

键弱,并且具有较高的能量.这种因键角偏离正常键角而引起的张力叫角张力.由于构象是重叠式而引起的张力叫扭转张力.这样的键与一般的键不一样,它的电子云没有轨道轴对称,而是分布在一条曲线上,故常称弯曲键.内角60°内角90°.四个碳原子不在一个平面上.环丁烷中的键环丁烷的构象折叠式构象★环丁烷的结构实际构象:折叠环的形式--“信封式”构象.分子张力不大,因此环戊烷的化学性质比较稳定.不是平面结构.因C-H键的重叠,有较大扭转张力.★

环戊烷的结构环己烷不是平面结构,较为稳定的构象为折叠的椅型构象和船型构象.--稳定(99.9%以上)C-C-C键角基本保持109.5°,任何两个相邻的C-H键都是交叉式的.椅型构象无张力环.纽曼投影式透视式环己烷的椅型构象环己烷的结构(1)椅型构象所有键角也接近109.5°,故也没有角张力.但相邻C-H键却并非全是交叉的.C-2和C-3上的C-H

键,以及C-5和C-6上的C-H键都是重叠式的.C-1和C-4上两个向内伸的H由于距离较近而相互排斥,也使分子的能量有所升高.透视式纽曼投影式环己烷的船型构象(2)船型构象(3)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(4)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°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.(5)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,比较不稳定平衡体系中e键甲基环己烷占95%,a键的占5%同一平面上的比较(6)甲基环己烷椅型构象的翻转若有多个取代基,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.例1:1,2-二甲基环己烷，