医用化学 第十二章环烃-第十三章对映异构

第一节脂环烃一、单环脂环烃的命名二、环烷烃的物理性质三、环烷烃的化学性质

第十二章环烃第一节脂环烃第二节芳香烃

脂环烃命名时，单环烷烃按成环碳原子数称为“环某烷”，环上的支链作为取代基，取代基的位置用环上碳原子的编号表示。当环上有多个取代基时，将环上碳原子按最低序列原则编号，给较优基团较大的编号，并使所有取代基编号尽可能小。环烯烃和环炔烃编号时，双键碳原子或三键碳原子的编号为1、2位次。一、单环脂环烃的命名

只含有一个碳环结构的脂环称为单环脂环烃。为了书写简便，常用平面正多边形表示碳环骨架。环丙烷环丁烷环戊烷甲基环己烷1,3-二甲基环己烷1-甲基-2-乙基环己烷4-甲基环己烯二、环烷烃的物理性质

环烷烃的沸点、熔点、密度都比同数碳的烷烃略高。低级环烷烃为气体，从环戊烷开始为液体，高级环烷烃为固体。环烷烃的密度小于

1g·cm－3，比水轻，不溶于水。三、环烷烃的化学性质(一)

取代反应

在紫外光照射或高温下，环烷烃与氯气或溴发生取代反应。紫外光(二)

加成反应1.催化加氢在催化剂存在下，环丙烷、环丁烷和环戊烷与氢气发生开环加成反应，生成烷烃。+H2Ni200℃CH3CH2CH2CH3环己烷及高级环烷烃一般不发生催化加氢反应。2.与卤素加成

环丙烷和环丁烷都能与溴发生开环加成反应，其中环丙烷在室温下即可进行反应，而环丁烷则需在加热下才能进行反应：+Br2△CH2BrCH2CH2CH2Br

烷基环丙烷与卤化氢发生开环加成反应，在连接烷基最多的环碳原子与连接烷基最少的环碳原子之间开环，卤原子加到含氢较少的碳原子上，而氢原子则加到含氢较多的碳原子上。3.与卤化氢加成

环丙烷及其烷基衍生物与卤化氢发生开环加成反应。+HBrCH3CH2CH2Br

环丁烷及其烷基衍生物能与碘化氢发生开环加成反应。四个碳以上的环烷烃及衍生物很难与卤化氢发生开环加成反应。+HBrCH3—CH—CH2—CH3|CH3|Br第二节芳香烃一、芳香烃的分类二、单环芳香烃的构造异构和命名三、苯的结构四、单环芳香烃的物理性质五、单环芳香烃的化学性质一、芳香烃的分类(一)单环芳香烃

分子中只含有一个苯环的芳香烃称为单环芳香烃。单环芳香烃包括苯、苯的同系物和苯取代的不饱和烃。(二)多环芳香烃

分子中含有两个或两个以上苯环的芳香烃称为多环芳香烃。

(1)多苯代脂肪烃：多苯代脂肪烃可看作是脂肪烃分子中的氢原子被苯基取代生成的芳香烃。

通常把含有苯环结构的烃称为芳香烃。而把不含苯环结构又具有苯的特性的烃称为非苯芳香烃。二苯甲烷三苯甲烷(2)联苯类多环芳香烃：联苯类多环芳香烃的结构特点是苯环之间以单键相连接。联苯对三联苯(3)稠环芳香烃：稠环芳香烃是两个或两个以上苯环共用两个相邻碳原子生成的多环芳香烃。萘α-甲基萘蒽二、单环芳香烃的构造异构和命名

苯及其同系物的通式为CnH2n－6(n≥6)。当苯环上的取代基含有三个或三个以上碳原子时，产生构造异构体。(一)单环芳香烃的构造异构

当苯环上有两个或两个以上取代基时，由于取代基在苯环上的相对位置的不同，产生异构现象。(二)单环芳香烃的命名

(1)以苯环为母体，以烃基为取代基，称为“某烃基苯”。当苯环上有两个或两个以上取代基时，可用阿拉伯数字标明其位次。1,3-二甲苯1,2-二甲基-3-乙基苯(2)当苯环上连接复杂烃基或不饱和烃基时，常以苯基为取代基命名。

芳香烃分子中去掉一个氢原子后剩余的基团称为芳香基。常见的芳香基有苯基和苄基：2-甲基-3-苯基戊烷苯乙炔3-苯基丙烯苯基苄基(苯甲基)三、苯的结构

苯分子是由六个碳原子和六个氢原子组成的。苯分子的六个碳原子和六个氢原子都在同一平面上，六个碳原子组成一个正六边形碳环，六个碳-碳键的键长相等，所有的键角均为120º。苯分子中的大π键四、单环芳香烃的物理性质

苯及其同系物多数为液体，具有特殊的香味，它们的蒸气具有毒性，能引起肝损伤及损坏造血器官和神经系统，并能导致白血病。苯及其同系物比水轻，不溶于水，而溶于石油醚、醇、醚等有机溶剂。五、单环芳香烃的化学性质1.卤代反应苯在三卤化铁或三卤化铝催化下，与氯气或溴反应，苯分子中的氢原子被氯原子或溴原子取代，生成氯苯或溴苯：(一)

取代反应FeCl3

在催化剂存在下，烷基苯也能与卤素发生苯环上的取代反应，反应比苯容易进行，主要产物是邻位和对位取代物。FeBr325℃55~66℃

在光照、加热或有过氧化物存在下，烷基苯与卤素作用，苯环侧链上的氢原子被卤原子取代。光2.硝化反应苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物作用，苯环上的氢原子被硝基取代，生成硝基苯，这类反应称为硝化反应。浓

H2SO4H2O50~60℃

硝基苯在更高的温度下与发烟硝酸和浓硫酸作用，主要生成间二硝基苯：

烷基苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物作用，也发生苯环上的硝化反应，反应比苯容易进行，主要产物是邻位和对位取代物。浓

H2SO430℃浓

H2SO495℃H2O3.磺化反应苯与浓硫酸或发烟硫酸作用，苯环上的氢原子被磺酸基取代，生成苯磺酸，这类反应称为磺化反应。4.烷基化反应在无水氯化铝等催化剂催化下，苯环上的氢原子被烷基取代的反应称为傅氏烷基化反应，简称烷基化反应。AlCl30~25℃H2O70~80℃(二)加成反应在一定条件下，苯及其同系物也可以发生催化加氢反应。

在紫外光照射下，苯与氯气发生加成反应，生成六氯化苯：紫外光50℃3H2Ni200℃3Cl2(三)氧化反应苯环比较稳定，很难被氧化，但连有侧链的烷基苯则容易被氧化。烷基苯的侧链不论长短，只要有α-

氢原子，均可被高锰酸钾等强氧化剂氧化为苯甲酸。没有α-氢原子的烷基苯，则很难被氧化。演讲完毕

第十三章对映异构第一节对映异构体的旋光性第二节分子的手性和不对称性第三节含有一个手性碳原子的化合物的对映异构第四节构型的标记法第五节含有两个手性碳原子的化合物的对映异构晶轴平面偏振光Nicol棱镜偏振面一、偏振光和旋光性第一节物质的旋光性偏振光可通过偏振光不能通过起偏镜检偏镜旋光性

旋光性:

物质能使偏振光的振动面旋转的性质。手性分子具有旋光性，具有旋光性的分子有手性。旋光仪

右旋物质：“d”or“+”

左旋物质：“l”or“-”

旋光性物质

对映异构体又称为旋光异构体或光学异构体

在溶剂、温度和光的波长一定的条件下，旋光性物质的旋光角与溶液的质量浓度和液层厚度的乘积成正比。α

=αm·ρB·dαm称为质量旋光本领或比旋光本领，它只与旋光物质的结构有关，是光学活性物质的特征常数。二、旋光角和质量旋光本领第二节分子的手性和不对称性一、手性分子和对映异构体二、手性分子的不对称性一、手性分子和对映异构体

人的左手和右手是不能同向重合的，其手指的排列正好相反。将左手对着镜子，所得的镜像恰好与右手相同。像这种左右手互为实物与镜像的关系，并且彼此又不能完全重合的特性，称为手性或手征性。左手和右手不能重合左右手互为镜像手性分子：凡与自身镜象不能重合的分子。手性分子(chiralmolecule)

对映(异构)体：两种互为镜象、但不能重合的构型。2-氯丁烷对映体球棍模型图COOHOHCH3HCCOHH**COOHOHH3CCH*[定义]连有四个不同的原子或基团的碳原子。[标示]“C*

”手性碳原子含一个C*

的分子一定是手性分子，含一个以上C*的分子则不一定是手性分子二、手性分子的不对称性

分子的对称性又与对称因素密不可分。常见的对称因素有对称面和对称中心。

(1)

对称面：设想分子中有一平面，它可以把分子分为互为镜像的两个部分，这个平面称为该分子的对称面。分子对称面示意图(2)对称中心：设想分子中有一个点，从分子中任何一个原子或基团出发，向该点引一直线并延长等距离而遇到相同原子或基团，这个点称为分子的对称中心。

分子对称中心示意图手性与分子的对称因素

对称因素(对称面、对称中心)无有有无手性有无旋光性第三节含有一个手性碳原子的

化合物的对映异构

含有一个手性碳原子的化合物都是手性分子，具有旋光性，有一对对映体。两种乳酸分子的球棍模型及费歇尔投影式①横前竖后；C*用“十”字的交叉来表示。②标准Fischer投影式：主碳链直立，编号小的居上。123费歇尔(Fischer)投影式COOHOHCH3H相当于

构型还可用透视式表示。透视式是按透视原理画出的，假定手性碳原子在纸面上，楔形实线表示伸向纸面前，虚线表示伸向纸面后，一般实线表示处于纸面上。乳酸的对映体用透视式可以表示如下：第四节构型的标记法一、D、L构型命名法

为了使旋光性物质的旋光性与其构型对应起来，选择甘油醛作为构型标准来规定对映异构体的构型。其方法是：规定(+)–甘油醛分子中的手性碳原子上的—OH投影在右边者为D

构型异构体；它的对映体为L构型异构体。D-(+)-甘油醛L-(-)-甘油醛CHOHOH||——CH2OHCHOHHO||——CH2OH

其他化合物的构型，可以通过化学反应与甘油醛联系起来加以确定。D-(-)-甘油酸L-(+)-甘油酸D-(-)–乳酸L-(+)–乳酸HOHO

这种以甘油醛为标准来确定的化合物构型，具有相对意义，称为相对构型。

D、L表示的只是化合物的构型，并不表示其旋光方向，而旋光方向则需通过旋光仪测定。

光学活性物质的构型与旋光方向之间没有固定关系。（1）确定C*相连的四个原子(团)的优先次序:a>b>c>d（2）最小基团远离观察者二、R、S

构型命名法观察构型的方法费歇尔投影式:最小基在竖向：顺时针→R；逆时针→S最小基在横向：顺时针→S；逆时针→R“小上下，同向；小左右，反向”“上下同，左右反”横，逆，R-型竖，顺，R-型123ClCH2CH3HH3C213

总结：R/S与D/L是两种构型表示方法，而且均与“+”和“-”无关，旋光方向是用旋光仪测出来的。R/S构型适用于所有的旋光异构体。

R、S

构型命名法是按照原子或基团在空间的实际排列而命名的，称为绝对构型。用费歇尔投影式表示的乳酸分子，可用R、S

标记法标记如下：(R)-(-)-乳酸

(S)-(+)-乳酸COOHHOH||——CH3COOHHHO||——CH3第五节含有两个手性碳原子的

化合物的对映异构一、含有两个不同手性碳原子的化合物的对映异构Ⅰ(2