5-脂环烃.ppt

1、有机化学,第五章 脂环烃 Alicyclic Hydrocarbon,脂肪烃：分子中只含有碳和氢两种元素，碳原子彼此相连成链，而不形成环的一类化合物。,脂环烃：性质与脂肪烃相似的环烃。 环烃：由碳和氢两种元素组成的环状化合物，分为脂环烃和芳香烃两类。,第一节 脂环烃的分类和命名,按分子中碳环数目 （1）单环脂环烃 （C3C4） 小环 （C5C7） 普通环 （C8C11） 中环 （C12以上）大环 (2) 二环和多环烃,按环上是否含有不饱和键 饱和脂环烃 (环烷烃) 不饱和脂环烃 (环烯烃),一、脂环烃的分类,脂 环 烃脂环烃的命名,单环脂环烃的命名 单环脂环烃的命名与开链烃相似，只是将碳原子数

2、相应的链烃前面加上一个“环”字。,脂 环 烃脂环烃的命名,单环脂环烃的命名与烷烃相似，只是将碳原子数相应的链烃前面加上一个“环”字,环上的碳原子用阿拉伯字编号，使取代基有最小位次,环 丙 烷,1，2-二甲基环丙烷,脂 环 烃脂环烃的命名,1-甲基-2-异丙基环戊烷,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,在有多个取代基时，编号应从较小的取代基开始,脂 环 烃脂环烃的命名,5-甲基-1,3-环己二烯,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,环烯烃的命名双键位次最小,7,7-二甲基二环2.2.1庚烷,2,8-二甲基-1-乙基二环3.2.1辛烷,（）螺环烃的命名,a. 根据成环碳原子总数称为

3、螺某烷，,第二节环烷烃的性质,环烷烃的物理性质和递变规律与烷烃和烯烃相似，但亦有差别。最显著的差别是环烷烃的熔点、沸点都较含同数碳原子的烷烃和烯烃高，相对密度较含同数碳原子的直链烷烃和烯烃大，但仍比水轻。,1. 取代反应,日光,日光,紫外光,与开链烷烃的性质相似, 环烷烃的反应,自由基取代反应,2. 氧化反应,KMnO4,H2O, H+,可用于区别 环烷烃和烯烃,常温下，饱和的环对氧化剂稳定,双键对氧化剂不稳定, 环烷烃的反应,O2，钴催化剂,200，加压,加热时用强氧化剂，或在催化剂作用下用空气直接氧化，环烷烃可被氧化成不同的产物,氧化反应,100，加压,O2,3. 加成反应,Ni,Ni,P

4、t,80,100,300,（1）催化加氢,易,难, 环烷烃的反应,(2) 加卤素或卤化氢,四碳及以上环烷烃室温下均不能与卤素或卤化氢反应,用于环丙烷的鉴别,3. 加成反应,环丁烷需要在 下与溴加成。,加热,取代环丙烷与卤化氢的加成符合马氏规则 ：,2. 加成反应,Br2,CCl4,O3,Zn, H2O,己二醛,环烯烃的双键和开链烯烃一样很容易发生加成和氧化反应。,加成,氧化, 环烯烃的反应,3，5-二溴-1-环戊烯,符合马氏规则,环戊二烯加一分子溴时仅发生1，4-加成,(1mol), 环烯烃的反应,第三节 环烷烃的结构与稳定性,脂环化合物的顺反异构 脂环化合物由于环的限制，环上所连接的原子或基

5、团，如同连接在碳碳双键上一样，不能自由旋转。如果环上有两个或两个以上的碳原子各自连有不同的原子或基团时，便产生顺反异构。,例：,顺-1，2-二甲基环丙烷,反-1，2-二甲基环丙烷,取代基在环的同侧为顺式,取代基在环的不同侧为反式,脂环化合物的顺反异构,顺-1，4-二甲基环己烷,反-1，4-二甲基环己烷,脂环化合物的顺反异构,环丙烷的结构：,碳原子为sp3杂化,为缓解角张力形成弯曲键,-键角偏离正常键角产生角张力,105,环丙烷分子具有较高的内能，不稳定,脂 环 烃环的结构及其稳定性,环丙烷的结构,脂 环 烃环的结构及其稳定性,环丁烷的结构：环丁烷的CC键与环丙烷类似也呈弯曲键，也易开环。但它的

6、碳原子杂化轨道重叠程度比环丙烷大，而且四个碳原子不在同一个平面内，主要以“蝶式”构象存在（约与平面成30角）使张力有所降低，故比环丙烷稳定。,环丁烷的结构,环己烷的结构：环己烷6个杂化的碳原子不是呈平面六角形，而是居于多面上，每个C-C-C键角保持109.5，主要有椅式和船式两种排列方式，这两种构象都是很稳定无张力的环。,环己烷的椅式和船式构象 (不在一个平面上，键角为：109.28),椅式,船式,第四节 环己烷的构象,一、环己烷的构象,椅式构象,船式构象(侧面),船式构象,椅式构象(正面),船式构象(正面),环己烷呈椅式构象时，相邻两个碳原子上的CH键都是出于交叉式的位置，能量较低；而当它呈

7、船式构象时，C2与C3之间及C5与C6之间的4个CH键则是处于两两重叠的位置,环己烷的椅式构象和船式构象,椅式构象,船式构象,稳定性:,船式构象中船头和船尾的两个CH键相距较近时也产生一定的张力,环己烷的椅式构象和船式构象,椅式构象,船式构象,每个碳原子上都有一个a键和一个e键，在环中上下交替排列。如图：垂直于C1,3,5 或 C2,4,6形成的平面,叫直立键(a键),如果大体平行叫平伏键(e键),环己烷及其衍生物的构象,1,3,4,2,5,6,当环己烷由一种椅式构象翻转为另一种椅式构象时，原来的a键变成e键，原来的e键变成a键。由于六个碳上连接的都是氢原子，所以两种椅式构象完全等同。,环己烷

8、及其衍生物的构象,二、取代环己烷的构象,取代基占据 a键,取代基占据 e键,e取代构象较为稳定,1. 一元取代环己烷,在顺式异构中两个取代基分别占据a键和e键，这种情况下，总是大的叔丁基占据空间有利和张力最小的键，因此（）是主要构象。,（）,（）,（顺式）,2. 二元取代环己烷,H,H,H,H,H,H,同理，反式异构的主要构象为（）式，因为这种方式的两个基团都可以占据空间有利和能量最低的e键。,（）,（）,（反式）,环己烷及其衍生物的构象,较稳定,H,H,H,H,H,H,当环上两个取代基相同时，则以同时占据e键的最为稳定，其次是一个占据e键，另一个占据a键；最不稳定的是都占据a键的构象。如：,（反式）,环己烷及其衍生物的构象,较稳定,H,H,H,H