第3章 环烃 (cyclic hydrocarbons).ppt

1、Chapter 3 环 烃 (Cyclic hydrocarbons）,目的要求： 掌握脂环烃的命名； 环烷烃的稳定性及化学性质； 环己烷的构象。 掌握芳烃的结构； 亲电取代反应及反应机理； 定位规律、休克尔规则。,学时：6h,第一节 脂环烃 （Alcyclic hydrocarbons）,一、分类与命名,1.分类,脂环烃,单环烃,多环烃,小环（34个C） 常见环 中环 大环,桥环烃,螺环烃,5-甲基螺2.4 庚烷,2. 命名,单环,螺环 编号从小环编起螺原子大环 螺 某烷(烯),多环,桥环 从一个桥头碳编起大环另一桥头碳小环 双环 某烷(烯),8，8-二甲基双环 3.2.1 辛烷,5-甲基双

2、环 2.2.1 2-庚烯,练习：命名下列化合物,3，5-二甲基环己烯,5-甲基双环2.2.2-2-辛烯,二、化学性质,1. 卤代反应(Halogenation),与烷烃类似,2.小环烃的加成反应(Addition),与烯烃类似,（5,6元环烷烃不发生加成反应),3.氧化反应(oxidation),环烷烃难于被氧化,不与KMnO4作用; 环烯具有烯烃的通性:,三、环烷烃的结构与稳定性,1. Baeyer张力理论 环碳均为sp3杂化； 环碳在同一平面,若键角偏离109.5,就会产生张力； 张力越大，环越不稳定。,环丙烷分子中的键 “香蕉键”、“弯曲键”,2.顺反异构,1，3-二甲基环己烷,四、环己

3、烷的构象异构,结论:椅式构象是环己烷的优势构象,直立键与平伏键,优势构象分析规律： （1）取代基处在e 键比a 键上稳定； （2）大基团(如叔丁基)处在e 键的构象稳定； （3）e 键上取代基越多，越稳定。,例:,反-1-甲基-2-异丙基环己烷,顺-4-叔丁基环己醇,写出下列化合物的优势构象:,构象分析的意义,解释环己烷及其衍生物的稳定性; 判断反应物、反应产物的稳定性及反应活性。,难消除,(快),小结,脂环烃的命名 小环烃的性质 环己烷的构象,椅式构象与船式构象 a 键与e键 优势构象判断,单环烃 桥环烃 螺环烃,第二节 芳烃 (Aromatic hydrocarbons),含有苯环结构或不

4、含苯环结构性质与苯类似的一类化合物。,芳香性： 难加成、难氧化、易发生亲电取代反应。,一、苯的结构,1. Kekule 结构,电子离域（delocation）电子云完全平均化,2.芳香大 键,ortho meta para,二、异构现象与命名,甲苯,异丙苯,邻-二甲苯,间-二甲苯,对-二甲苯,（1，2-二甲苯）,（1，3-二甲苯）,（1，4-二甲苯）,苯基 Phenyl,苄基 benzyl,苄氯,苄醇,一取代以苯为母体 某烷基苯； 连有不同基团时，简单基团优先编号； 含复杂侧链或不饱和侧链时，将苯当作取代基。,异丙基苯,2-甲基-4-苯基戊烷,3-苯基丙烯,2-甲基-4-硝基苯酚,3-氯苯磺酸

5、,三、化学性质,Substrate Elictrophlie intermediate product,（一）亲电取代反应（Electrophilic Substitution）,反应活性：能使中间体稳定的因素，可提高 反应活性。,1.常见亲电取代反应,卤代反应：,硝化反应：,磺化反应：,酰基化反应,烷基化反应,Friedel-Crafts反应,2. 机理：,-络合物,-络合物,(1).,(2).,磺化,亲电试剂,卤代,硝化,烷基化,酰基化,烷基化特点：易发生异构化、多元取代。,35% 65%,酰基化特点：不发生异构化、多元取代。 活性差的芳烃不发生Friedel-Crafts反应。,致活与致

6、钝,结论：斥电子基团使中间体正电荷分散，反应活性增强； 吸电子基团使中间体正电荷集中，反应活性降低。,G1： release electrones,G2：withdraws electrons,3.定位规律（Orientation rule）,定位效应：芳环上已有基团对新引入基团位置的支配作用,邻对位定位基类定位基,取代基的分类,特点 不含双叁键； 多带有孤对电子； 多数为致活基团（除X外） 新基团主要进入邻、对位。,间位定位基类定位基,特点 带有正电荷或含双（叁）键； 均为致钝基团（亲电活性苯）; 新基团主要进入间位.,定位效应理论解释,小结：邻、对位取代基定位 强者定位,二取代苯定位效应,

7、（1）效应一致：,（2）效应不一致,混酸,选择合成路线,4.应用,比较下列化合物硝化反应的活性,C A B D,预测反应产物,（二）侧链上的反应（-H 的特性）,卤代,注意：无-H的侧链不被氧化； 无论链长短，最终都氧化为COOH。,氧化,四、稠环芳烃,菲,萘,蒽,2-甲基-7-溴萘,萘酚,4-甲基-1-萘甲酸,1.萘的结构,特点： 平面分子，环状共轭体系； 键长不等，稳定性苯，较易氧化； -位易发生亲电取代。,氧化反应,邻苯二甲酸酐,2.萘的反应：,亲电取代反应,H,N,O,3,/,H,2,S,O,4,N,O,2,S,O,3,H,S,O,3,H,1,6,5,O,9,6,%,7275%,79%,85%,加氢反应,四氢化萘,十氢化萘（萘烷）,良好的高沸点溶剂,e，e稠合,e，a稠合,稳定性：反式顺式,五、致癌芳烃,芘 苯并芘,二苯并芘,休克尔规则 在一个环形平面的离域体系中