《烷烃与环烷烃》PPT课件.ppt

1、1,环烃又称闭链烃，为碳骨架成环状结构的一类碳氢化合物。根据结构和性质，又可分为：,环烃,脂环烃(alicyclic hydrocarbon),芳香烃(aromatic hydrocarbon),性质似脂肪烃,单脂环烃 多脂环烃,性质似苯,苯型芳香烃 非苯型芳香烃,第二节 环 烷 烃,第二章 烷烃和环烷烃,2,环丙烷,环丁烷,环戊烷,环己烷,环辛烷,以较小数字表示较小基的位次,1-甲基-4-异丙基环己烷,cyclopropane cyclobutane cyclopentane cyclohexane cyclooctane,1. 单脂环烃: 在相应的烃名前加“环”字;英文名加词头cyclo,

2、(一) 命名,1-甲基-3-叔丁基环戊烷,第二章 烷烃和环烷烃 第二节 环烷烃(一、分类命名),3,当环上有复杂取代基时，可将环作为取代基命名。,2-甲基-1-环丙基-5-环戊基戊烷,1-环丙基丁烷 1-cyclopropylbutane,1,3-二环己基丙烷 1,3-dicyclohexylpropane,第二章 烷烃和环烷烃 第二节 环烷烃(一、分类命名),4,二、环烷烃的顺反异构,第二章 烷烃和环烷烃 第二节 环烷烃(二、结构与稳定性),环烷烃的CC单键，因受到环的限制不能自由的旋转，所以当两个碳原子各连一个取代基，可产生顺式异构体（cis-isomer）和反式异构体（trans-iso

3、mer）。,顺-1,3-二甲基环戊烷,反-1,3-二甲基环戊烷,5,二、 环烷烃的结构与稳定性,环烷烃分子中的碳原子采取sp3杂化；除了环丙烷以外，其它环烷烃的碳原子都不在同一平面上。,环丁烷,环戊烷,第二章 烷烃和环烷烃 第二节 环烷烃(二、结构与稳定性),6,键角与轨道的正常夹角有偏差, 造成重叠程度小, 键能下降,产生角张力。,由于几何形状上的限制，环丙烷分子虽是平面结构，但成键的电子云并不沿轴向重叠, 而是形成一种弯曲键。,香蕉键,开链或较大脂环化合物 中轨道可达到最大重叠,环丙烷分子中 轨道部分重叠,第二章 烷烃和环烷烃 第二节 环烷烃(二、结构与稳定性),7,脂环烃的稳定性顺序(由

4、小到大)： 三元环 四元环 五元环六元环及以上的脂环烃,第二章 烷烃和环烷烃 第二节 环烷烃(二、结构与稳定性),8,分子中碳碳之间的键角能够保持或尽可能接近10928。因此除了三、四元环以外，环戊烷及其以上的环烷烃都是稳定的。,环己烷（椅式构象）,第二章 烷烃和环烷烃 第二节 环烷烃(二、结构与稳定性),9,环庚烷 C7H14,环辛烷 C8H16,大环烷烃的结构,第二章 烷烃和环烷烃 第二节 环烷烃(二、结构与稳定性),10,脂环烃的物理性质和化学性质与相应的脂肪烃相似。环烷烃性质似烷烃。,三、环烷烃的性质,但小环的环烷烃不稳定, 容易发生开环加成反应。,(一) 自由基取代反应：,第二章 烷

5、烃和环烷烃 第二节 环烷烃(三、化学性质),11,1. 催化加氢,催化加氢易到难：环丙烷环丁烷环戊烷。6环烷烃更难。,(二) 加成反应：,第二章 烷烃和环烷烃 第二节 环烷烃(三、化学性质),12,2. 加卤素,室温,CCl4,第二章 烷烃和环烷烃 第二节 环烷烃(三、化学性质),13,3. 加卤化氢,环丙烷的烷基取代物与HX开环加成, 环的开裂总是在含最多H和最少H的碳原子间进行, 氢加到含氢多的碳原子上。,20,第二章 烷烃和环烷烃 第二节 环烷烃(三、化学性质),14,(一) 两种典型构象 船式和椅式,船式构象,椅式构象,第二章 烷烃和环烷烃 第二节 环烷烃(四、环烷烃的构象),四、环己

6、烷的构象异构,15,动画模拟： 船式构象与椅式构象的相互转化,环己烷的椅式构象和船式构象可以通过分子中CC 键的扭转互相转化。,椅式,半椅式,椅式,半椅式,扭船式,船式,第二章 烷烃和环烷烃 第二节 环烷烃(四、环烷烃的构象),16,chair form,boat form,透视式,棒球模型,第二章 烷烃和环烷烃 第二节 环烷烃(四、环烷烃的构象),17,(二) 构象异构的能量分析,船式(模型),183pm,重叠式,(扭转张力),空间张力,重叠式的H,透视式,Newman 投影式,第二章 烷烃和环烷烃 第二节 环烷烃(四、环烷烃的构象),18,椅式(模型),第二章 烷烃和环烷烃 第二节 环烷烃

7、(四、环烷烃的构象),230pm,1,3-二竖键的相互作用力,交叉式,交叉式的 H,椅式构象 99.9% 船式构象 0.1%,19,(三) 椅式构象中的竖键和横键,C1 C3 C5的键下翘 C2 C4 C6的键上翘,C1 C3 C5的键竖直向上 C2 C4 C6的键垂直向下,与对称轴平行的CH键, 叫竖键(直立键，a键)， 几乎垂直于对称轴的CH键,叫横键(平伏键，e键),第二章 烷烃和环烷烃 第二节 环烷烃(四、环烷烃的构象),20,翻环作用：通过碳碳单键的转动,环己烷一种椅式构象可以转变成另一种椅式构象。,转环前后，a键变e键，e键变a键。,45.2kJ/mol 106 /s,动画模拟：椅

8、式环己烷的翻环作用,e a,a e,第二章 烷烃和环烷烃 第二节 环烷烃(四、环烷烃的构象),21,e,a,e,a,怎样画椅式环己烷的构象式?,第二章 烷烃和环烷烃 第二节 环烷烃(四、环烷烃的构象),22,(四) 取代环己烷的构象分析,甲基在a键,7.5kJ/mol,甲基在e键,1,3-二竖键相互作用力,空间张力,弱的引力,5%,95%,1,3-二竖键相互作用产生较强的非键合斥力使甲基位于a键的构象有较高的能量, 取代基在e键上构象为优势构象。,第二章 烷烃和环烷烃 第二节 环烷烃(四、环烷烃的构象),23,叔丁基在a键,e,a,空间张力, 99.9% (优势构象) 0.1%,叔丁基环己烷的

9、优势构象,叔丁基在e键,第二章 烷烃和环烷烃 第二节 环烷烃(四、环烷烃的构象),24,二取代环己烷的构象分析,(a,a),(e,e ),(a,e),(a,e),第二章 烷烃和环烷烃 第二节 环烷烃(四、环烷烃的构象),25,(a,e),(a,e),课堂练习: 画出cis-1,3-二甲基环己烷的优势构象 。,第二章 烷烃和环烷烃 第二节 环烷烃(四、环烷烃的构象),26,ee,aa,反-1,2-二甲基环己烷,实验测定, 反式异构体比顺式异构体稳定7.8kJmol-1。,(优势构象),第二章 烷烃和环烷烃 第二节 环烷烃(四、环烷烃的构象),27,(t-Bu,e; Me,a),trans-1-甲

10、基-3-叔丁基环己烷 trans-1-tert-Butyl-3-methylcyclohexane,优势构象,有不同取代基时，大基团处于e键的构象为优势构象。,(t-Bu,a; Me,e),第二章 烷烃和环烷烃 第二节 环烷烃(四、环烷烃的构象),28,通过对以上各种构象异构的讨论，可总结出以下规律：,1. 环己烷的椅式构象为最稳定的构象； 2. 多取代环己烷的优势构象是e 键取代基最多的构象; 3. 有不同取代基时, 大基团处于e 键为优势构象。,第二章 烷烃和环烷烃 第二节 环烷烃(四、环烷烃的构象),29,第一节 烷 烃 1. 烷烃的结构 碳原子sp3杂化，四面体构型 2. 烷烃的命名 系统命名法：选主链编号配基 3. 烷烃的异构 构象异构：透视式，Newman投影式 4. 烷烃的性质 游离基取代: 链引发链增长链终止 卤代活性: R3CH R2CH2 RCH3 ; F2 Cl2 Br2 I2,本,章,要,点