03-2环烷烃.ppt

1、1,第三章 饱和烃 环 烷 烃,2,环 烷 烃,第一节：环烷烃的分类、命名及同分异构 第二节：环烷烃的化学性质 第三节：环烷烃的结构 第四节：环己烷的构象 第五节：取代环己烷的构象 第六节：十氢化萘的构象,3,第一节 分类、命名与同分异构,一、分类：,4,5,2、顺反异构,二、单环烃的异构现象,具有构造异构和顺反异构.以C5H10为例:,1、构造异构,对映异构,6,1.单环烃:,三、命名,取代基编号最小，取代基先简单后复杂,环上C数称环某烷,取代基同侧为顺（cis-）异侧为反(trans-),1甲基3乙基环己烷,1,1二甲基3异丙基 环戊烷,7,命名中要使得母体烯烃的编号尽可能小.,8,某些情

2、况下，如当简单的环上连有较长的碳链时，也可将环当作取代基，如：,2-甲基-4-环丙基戊烷,顺反异构,9,2、多环烃,(1).单螺环的命名,1、靠近螺C开始编号（不含螺C），,3、 环除螺原子外的环碳原子个数，数字间用“” 隔开。,取代基名称+ 螺 小 大母体名称,2、先小环后大环，方括号内先小后大,10,11,(2) 桥环烃的命名:,1、将环断键为直链，断键次数为环数，从桥头C开始编号，先大环后小环。,2、环上的C数（不含桥头C）先大环后小环写在方括号内，方括号外称某烷（含桥头C）。,桥：连接桥头碳C的碳链或键叫做桥,桥头C：两个或多个环连接处的碳原子叫桥头C。,3、取代基编号，先简单后复杂。

3、,取代基名称+ 环数大 小母体名称,12,13,第二节 脂环烃的化学性质,学习脂环烃的化学性质,应有意识地 将其与烷烃和烯烃的化学性质进行比较:,烷烃:主要进行自由基取代反应.,烯烃:主要进行亲电加成反应.,脂环烃的性质可主要总结如下:,一、大环似烷,小环似烯,14,(一)取代反应,（二）开环加成,15,1、催化氢化,16,2、与X2加成,17,3、与HX或H2SO4加成,遵循马氏规则,18,（三）氧化反应,鉴别环烷烃与不饱和烃,19,第三节 环烷烃的结构,一、拜耳(Baeyer)的张力学说,背景: 1879年以前:只有五、六员环是已知的.,1879年:马尔科夫尼科夫合成了四员环.,1882年

4、:佛瑞德合成了三员环. 七员的环还是未知的 三、四员环不稳定易破裂 五、六员环较稳定.,1885年A. Baeyer提出了张力学说.,20,基本假定:所有的环碳原子都具有四面体的结 构,都在同一个平面上,且排列成 正多边形.,张力学说:任何与10928正常键角的偏离都 会使分子产生恢复正常键角的作用 力,这种作用力就称为角张力.与正 常键角的偏差越大,张力就越大.,如:环丙烷的内角是60度,为了适应成键的需 要,10928的正常键角必须分别向内压 缩2444才能成键.,21,22,化合物 碳环内角 价键偏转角度,600 24044 900 9044 1080 0044 1200 -5016 ,

5、从偏转角度来看,五员环应最稳定，小环和大环都是不稳定的，因在当时C7员的环还是未知的，由于拜耳的假说解释了为什么三、四员环不稳定,五、六员环稳定,这种假说就被人们接受了。,23,二、衡量环稳定性的标度：,环上每molCH2的燃烧热值及其张力能,HC: 环烷烃分子的燃烧热值(KJ/mol) HC/n: 环上每molCH2的燃烧热值 环上每molCH2的张力能： 指环上每molCH2的燃烧热值与开链烷烃 每molCH2的燃烧热值（659KJ/mol)之差。,燃烧热越大，说明分子的能量越高，分子越不稳定。,24,25,拜耳的张力学说对六员以上的环失去了预见性,原因是它的基本假定:成环碳原子都在同一个

6、平面上(除三员环外)是错误的。,26,1.角张力: 任何与正常键角的偏差,都会使 分子产生恢复正常键角的作用力, 这种力叫角张力。,三、影响环稳定性的因素,2.扭转张力:任何与最稳定的交叉式构象的偏 差都会使分子产生恢复最稳定构 象的趋势,这种趋势叫扭转张力。,3.范德华张力:相互邻近的原子或基团,当它们 之间的距离小于其范德华半径 之和时所产生的排斥力叫范德 华张力。,27,四、环烷烃的构象与构象分析,成键方式:轨道在轴线(两核连线）之外头碰头、斜 侧式重迭,重迭程度较小,形成的键比通常 的-键弱，比-键强，称香蕉键。,1、环丙烷,28,斜侧式重叠,头碰头重叠,角 张 力:键角105.5偏差

7、40，具有角张力。 扭转张力:相邻碳上的H均为重叠式构象，具 有扭转张力。 范氏张力:相邻碳上两个H之间的距离小于其 范氏半径之和，具有范氏张力。,29,环丁烷的构象 （球棒模型）,2、环丁烷,成键方式:轨道也为斜侧式重叠,但斜侧程 度小.形成的键也是香蕉键。,斜侧式重叠,30,环丁烷的构象蝶式,环戊烷的构象信封式,31,第四节 环己烷的构象,环己烷的碳骨架不是平面结构，C-键角为109.5。通过旋转键和键角的改变，可以得到两种构象：,椅型,船型,32,环己烷椅型构象,环己烷船型构象,33,在船式构象中，所有的CH键处于重叠式。,34,在椅型构象中，C1、C3、C5 原子在一个 平面上；C2、

8、C4、C6 原子在另一个平面上。,12个CH 键分为两类：6个CH 键处于 直立键(a键)，6个CH 键处于平伏键(e键)。,35,环已烷的椅式构象的画法,六个a键六个e键；画法：3左3右，3上3下。,36,环己烷可以由一种椅型构象翻转成另一 种椅型构象，原来的a键变为e键，原来的e键 变为a键：,一种椅型构象经半椅型、纽船型、船型翻转 成另一种椅型构象。在能量上：,椅型构象 纽船型构象 船型构象 半椅型构象,37,图2.16 环己烷的构象翻转,38,第五节 取代环己烷的构象,一、一取代环己烷,5 能量差:7.1KJ/mol 95,39,1.具有一个取代基的环己烷,取代基在e键 上时为稳定构象.,2.具有多个相同取代基的环己烷,取代基 在e键上越多,构象越稳定.,3.环上有不同取代基时,大基团在e键上的 构象是稳定构象.,规律:,体积大小：RXH,40,练习 写出下列化合物最稳定的构象式.,41,42,第六节 十氢化萘的构象（自学）,十