有机化学第六章脂环烃41课件

第六章脂环烃有机化学一、脂环烃的分类和命名二、脂环烃的性质三、脂环烃的结构四、脂环烃的主要来源和制法

主要内容1脂环烃的分类和命名§6.1脂环烃的分类和命名一、脂环烃的分类1、根据环上碳原子的饱和程度饱和：环烷烃不饱和：环烯烃环炔烃2、根据环的大小：小环（３～４元）；普通环（５～７元）；中环（８～１２元）和大环（十二碳以上）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。CnH2nCnH2n-2CnH2n-43、根据碳环数目单环脂环烃二环脂环烃多环脂环烃降冰片烷立方烷4、根据环的连接方式联环稠环桥环螺环螺原子两环之间共用一个碳原子两环之间共用一根共价键（共用两个直接相连的碳原子）两环之间共用两个不直接相连的碳原子两环之间用一根共价键相连桥头碳几环？将桥（稠）环烃变为链状化合物时需要断裂的碳链数。如需断裂两次，则为二环化合物，断裂三次则为三环化合物。Someinterestingbridgingcompounds立方烷棱烷金刚烷篮烷脂环烃的构造异构现象比脂肪烃复杂。二、脂环烃的异构

碳架异构体

顺反异构环的大小及侧链长短与位置变化分子式C5H10的环烷烃(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-CH3

CH2CH3同分异构体三、脂环烃的命名以碳环作为母体，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，称为“环

烷”.(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):1,2-二甲基环戊烷甲基环戊烷1-甲基-3-乙基环戊烷1,1,4-三甲基环己烷1-甲基-3-乙基环己烷对复杂的化合物，可把环看为取代基。3-环己基己烷环丙基环己基环戊基环丁基两环相连时环丙基环己烷环丙基环丙烷--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:应使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-甲基环己烯带有侧链的环烯烃命名:1-甲基环己烯CH32135-甲基-1,3-环戊二烯CH312565434带有侧链的环烯烃命名:2,3-二甲基环己烯3，4-二甲基环戊烯CH3（5）对有几何异构的脂环化合物用顺、反表示，相同或相似的原子或基因处于同侧称为顺式，处于异侧称为反式。顺-1，2-二甲基环己烷反-1，2-二甲基环己烷2脂环烃的结构§6.4脂环烃的结构实验事实：环的稳定性：三元环＜四元环＜五元、六元环反映了环的稳定性与环的结构有着密切的联系。假设:1,成环的碳原子均在同一同面上，且呈正多边形2,碳原子采取sp3杂化形式，正常键角应为约109.5度3,为了满足平面正多边形的内角要求，成环的键必须向内或向外“屈挠”，“屈挠”的程度越大，体系越不稳定。一、张力学说当碳原子的键角偏离109.5°时，会产生一种恢复正常键角的力量，这种力就称为张力。键角偏离正常键角越多，张力就越大。60o90o108o120o129o60o90o108o120o129oMoststable?可解释一些体系的稳定性特点，但还有一些体系无法解释。HeatofcombustionperCH2kJ/mol697686664659662658不符合张力学说二、现代结构理论1、环丙烷的结构C-C

键的形成

键轨道的交盖交盖较好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.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.环丁烷中的键折叠式构象环丁烷中四个碳原子不共平面，这样可使部分张力得以缓解。2、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.环戊烷分子中的五个碳原子亦不共平面，而以“信封式”构象存在。3、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.环己烷的椅型构象5.4.4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.环己烷的船型构象(2)船型构象3脂环烃的物理性质§6.2脂环烃的物理性质环烷烃分子较规则，不易自由摇动分子排列紧密熔点、沸点、密度等一般高于相应的直链烷烃4脂环烃的化学性质--在光或热的引发下发生卤代反应.1环烷烃的反应(1)取代反应光光热§6.3脂环烃的化学性质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℃(B)加卤素环戊烷和环己烷不与溴发生反应，因此可用来鉴别环丙烷和环丁烷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.四碳环不易开环，在常温下与卤素，卤化氢不反应。CH3—CH—CH2+HBrCH3CHCH2CH2CH2Br(C)加卤化氢遵守马氏规则环丙烷对氧化剂稳定，在常温下，环烷烃与一般氧化剂(KMnO4,O3)不反应；思考：如何鉴别环丙烷与烯烃?(3)氧化反应:鉴别丙烯、丙烷、环丙烷

CH2CH2COOHCH2CH2COOH

己二酸O2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：130℃，2MPaO290℃，1MPaOOH易发生加氢,加卤素,加卤化氢和加硫酸等反应.例:2环烯烃和环二烯烃的反应(1)