第五章脂环烃.pptx

第五章脂环烃第五章脂环烃(1)环烷烃环烷烃-饱和得脂环烃叫环烷烃饱和得脂环烃叫环烷烃、通式通式CnH2n、环丙烷环丙烷 CH2-CH2 简写简写:CH2环丁烷环丁烷 CH2-CH2 简写简写:CH2-CH2甲基环丙烷甲基环丙烷 CH2 简写简写:CH-CH3 CH2同分异构体同分异构体CH3(A)以碳环作为母体以碳环作为母体,环上侧链作为取代基命名环上侧链作为取代基命名;侧链侧链不易命名时以环为母体。不易命名时以环为母体。(B)环状母体得名称就是在同碳直链烷烃得名称前环状母体得名称就是在同碳直链烷烃得名称前 加一加一“环环”字字、(C)环上有多个取代基时环上有多个取代基时,应将成环碳原子编号应将成环碳原子编号,标出标出取代基得位号。编号时取代基得位号。编号时,仍遵循仍遵循“最低系列最低系列”原则原则,若有两种符合若有两种符合“最低系列最低系列”得编号得编号,则使则使“顺序规顺序规则则”中中“优先优先”得基团具有较大得位次号。得基团具有较大得位次号。命名命名(与烷烃相似与烷烃相似):1,1,4-三甲基环己烷三甲基环己烷3-甲基甲基-1-乙基环己烷乙基环己烷1,2-二甲基环戊烷二甲基环戊烷 当环上支链不易命名时当环上支链不易命名时,以碳链为母体以碳链为母体,环作为取代基来命名。环作为取代基来命名。2 甲基甲基 4 环己基己烷环己基己烷 由由于于碳碳原原子子连连接接成成环环,环环上上C-C单单键键不不能能自自由由旋旋转转、只只要要环环上上有有两两个个碳碳原原子子各各连连有有不不同同得得原原子子或或基基团团,就有构型不同得顺反异构体、就有构型不同得顺反异构体、顺顺-1,4-二甲基环己烷二甲基环己烷环烷得顺反异构环烷得顺反异构:例例:1,4-二甲基环己烷二甲基环己烷反反-1,4-二甲基环己烷二甲基环己烷 -脂环烃得环上有双键脂环烃得环上有双键(或叁键或叁键)、命名与开链烃相似命名与开链烃相似:以不饱和碳环为母体以不饱和碳环为母体,侧链为取侧链为取代基代基、碳环上得编号顺序碳环上得编号顺序:应就是不饱和键所在得位置号码应就是不饱和键所在得位置号码最小最小、对环上没有取代基对环上没有取代基,且只有一个不饱和键得环烯且只有一个不饱和键得环烯(或或炔炔)烃烃,双键或叁键位置可不标双键或叁键位置可不标、环辛炔环辛炔(2)环烯环烯(炔炔)烃烃环戊烯环戊烯1,3-环己二烯环己二烯(A)若只有一个不饱和碳上有侧链若只有一个不饱和碳上有侧链,该不饱和碳编号为该不饱和碳编号为1;(B)若若两两个个不不饱饱和和碳碳都都有有侧侧链链或或都都没没有有侧侧链链,则则碳碳原原子子编编号号顺顺序序除除双双键键所所在在位位置置号号码码最最小小外外,还还要要同同时时以以侧侧链链位位置号码得加和数为最小置号码得加和数为最小、3-甲基甲基-1-环己烯环己烯带有侧链得环烯烃命名带有侧链得环烯烃命名:1-甲基甲基-1-环己烯环己烯9大家应该也有点累了，稍作休息大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流 CH3 CH31265-甲基甲基-1,3-环戊二烯环戊二烯CH312534534带有侧链得环烯烃命名带有侧链得环烯烃命名:1,6-二甲基二甲基-1-环己烯环己烯2、二环螺环烃二环螺环烃两个碳环共用一个碳原子得烃叫螺环烃。两个碳环共用一个碳原子得烃叫螺环烃。(1)定母体定母体:根据环上碳原子总数叫螺根据环上碳原子总数叫螺 某烷某烷(某烯某烯)。(2)再把连接于螺原子得两个环得碳原子数再把连接于螺原子得两个环得碳原子数(不含螺原子不含螺原子),按由小到大得次序写在按由小到大得次序写在“螺螺”和和“某烷某烷”之间得方括之间得方括号里号里,数字用圆点分开数字用圆点分开、(3)编号编号:从小环邻接于螺原子得碳原子开始。从小环邻接于螺原子得碳原子开始。(4)取代基排列取代基排列(同烷烃同烷烃)。5-甲基螺甲基螺2、4庚烷庚烷螺原子螺原子螺螺2、4庚烷庚烷3、二环桥环烃二环桥环烃 两个碳环共用两个或两个以上碳原子得烃叫两个碳环共用两个或两个以上碳原子得烃叫桥环烃桥环烃 二环桥环烃都有两个二环桥环烃都有两个“桥头桥头”碳原子和三条碳原子和三条连在连在“桥头桥头”上得上得“桥桥”。(1)定母体定母体:根据组成环得碳原子总数命名为二环根据组成环得碳原子总数命名为二环 某烷某烷(某烯某烯)。各。各“桥桥”所含碳原子数目所含碳原子数目,按由按由大到小得次序写在大到小得次序写在“二环二环”和和“某烷某烷”之间得之间得方括号里。方括号里。(2)编号编号:从桥头碳开始从桥头碳开始,先长桥先长桥,后短桥。后短桥。(3)取代基得排列取代基得排列(同烷烃同烷烃)。二环二环2、2、1庚庚烷烷二环二环2、1、0戊戊烷烷二环二环3、1、1庚庚烷烷8,8-二甲基二环二甲基二环3、2、1辛辛烷烷4、1、2 环烷烃得结构与稳定性环烷烃得结构与稳定性 环烷烃随着环得大小不同环烷烃随着环得大小不同,其稳定性其稳定性不尽相同。不尽相同。燃烧热燃烧热:1 mol 化合物化合物 完全燃烧完全燃烧CO2+H2O放出得热量放出得热量表表 2.2 一些环烷烃的燃烧热一些环烷烃的燃烧热分子燃烧热分子燃烧热/kJMol-1-CH2-的的平均燃烧热平均燃烧热/kJ Mol-1环丙烷环丙烷 3 2091 697环丁烷环丁烷 4 2744 686环戊烷环戊烷 5 3320 664环己烷环己烷 6 3951 659环庚烷环庚烷 7 4637 662环辛烷环辛烷 8 5310 664环壬烷环壬烷 9 5981 665环癸烷环癸烷 10 6636 664环十五烷环十五烷 15 9885 660开链烷烃开链烷烃 659 名称名称环大小环大小与开链烷烃与开链烷烃燃烧热的差燃烧热的差/kJMol-138275035651环烷烃的稳定性：环烷烃的稳定性：环己烷环己烷 环戊烷环戊烷 环丁烷环丁烷 环丙烷环丙烷环的张力越小，相应的环烷烃越稳定环的张力越小，相应的环烷烃越稳定。环丙烷的结构：环丙烷的结构：丙烷及环丙烷分子中碳碳键丙烷及环丙烷分子中碳碳键 原子轨道交盖情况原子轨道交盖情况 特点特点:(1)C:sp3杂化杂化,3个个C原子共平面原子共平面,正三角形。正三角形。(2)弯键弯键,CCC键角键角105,偏偏离正常键角。离正常键角。两个相邻得两个相邻得C原子以原子以spsp3 3杂杂化轨道形成化轨道形成 CC 键时键时,以弯曲得方以弯曲得方式交盖式交盖(存在角张力存在角张力:键角偏离正常键角键角偏离正常键角而产生得张力而产生得张力),),从而未能最大程度得交从而未能最大程度得交盖。因此盖。因此,环丙烷不稳定。环丙烷不稳定。5、1、3 环烷烃得构象环烷烃得构象 环己烷得碳骨架不就是平面结构环己烷得碳骨架不就是平面结构,CC键角键角109109、55。通过旋转通过旋转键和键角得改变键和键角得改变,可以得到两种典型构象可以得到两种典型构象:椅式椅式 船式船式 环己烷的椅式和船式构象环己烷的椅式和船式构象1、环己烷得构象环己烷得构象环己烷椅式构象环己烷椅式构象 环己烷船式构象环己烷船式构象 环己烷椅式和船式构象得模型环己烷椅式和船式构象得模型 椅式构象和船式构象可以相互转变椅式构象和船式构象可以相互转变,但椅式构象比船式构象稳定但椅式构象比船式构象稳定:船式构象船式构象:(1)C1和和C4上得上得CH键存在非键张力键存在非键张力 (2)C2与与C3和和C5与与C6之间处于全重叠之间处于全重叠 式式,存在扭转张力存在扭转张力椅式构象稳定的原因：椅式构象稳定的原因：所有相邻所有相邻C上的键都处上的键都处于交叉式于交叉式在椅式构象中在椅式构象中,C1、C3、C5 原子在一个原子在一个平面上平面上;C2、C4、C6 原子在另一个平面上。原子在另一个平面上。eaeaeaeeaaaeaaaaaaeeeeee环己烷环己烷椅式构象中得两类椅式构象中得两类CH 键键:a 键和键和e 键键6个个CH 键处于直立键键处于直立键(a 键键),6个个CH 键处于平伏键键处于平伏键(e 键键)。环己烷可以由一种椅式构象翻转成另一种椅式环己烷可以由一种椅式构象翻转成另一种椅式构象构象,原来得原来得a a键变为键变为e e键键,原来得原来得e e键变为键变为a a键键:2、环己烷衍生物得构象环己烷衍生物得构象 在一取代得环己烷分子中在一取代得环己烷分子中,取代基可以处在取代基可以处在a a 键上键上,也可以处在也可以处在e e 键上键上:当取代基处在当取代基处在a a 键时键时,她与她与1,31,3位得位得H H原子存在着原子存在着非键张力非键张力,使得构象不稳定而翻转。使得构象不稳定而翻转。同时同时,取代基与相邻碳原子上得取代基与相邻碳原子上得-CH-CH2 2-处于邻位交处于邻位交叉叉,而当取代基处于而当取代基处于e e 键上时键上时,取代基与相邻碳原子上取代基与相邻碳原子上得得-CH-CH2 2-处于对位交叉处于对位交叉(较稳定较稳定)。取代基处在取代基处在e 键上稳定键上稳定,就是优势构象。就是优势构象。(优势构象优势构象)取代基越大取代基越大,她处于她处于e e 键得构象越稳定键得构象越稳定:若有多个取代基若有多个取代基,往往就是往往就是 e 键取代基最多得构象最稳定键取代基最多得构象最稳定、顺顺-4-叔丁基环己醇得两种构象叔丁基环己醇得两种构象若环上有不同取代基若环上有不同取代基,则体积则体积较大取代基在较大取代基在e 键上得构象最稳定键上得构象最稳定,为优势构象为优势构象优势构象优势构象小结小结:环己烷环己烷:椅式构象为优势构象椅式构象为优势构象一取代环己烷一取代环己烷:取代基在取代基在e 键上得构象就是优势构象。键上得构象就是优势构象。多取代多取代环己烷环己烷:e 键上取代基最多得构象最稳定键上取代基最多得构象最稳定、若环上有不同取代基若环上有不同取代基,则体积则体积较大取代基在较大取代基在e 键上键上得构象最稳定得构象最稳定,为优势构象。为优势构象。就是双环就是双环4、4、0癸烷得习惯名称癸烷得习惯名称、顺十氢化萘顺十氢化萘反十氢化萘反十氢化萘(1)平面结平面结构式构式(2)构象构象3、十氢化萘得结构十氢化萘得结构优势构象优势构象1、环烷烃得化学性质环烷烃得化学性质 小环环烷烃小环环烷烃存在环张力存在环张力,易于开环易于开环 易发生加成反应易发生加成反应(1)开环反应开环反应-也叫加成反应也叫加成反应、(A)氢解氢解(催化加氢催化加氢)Ni80Ni200Pt3005、1、4 脂环烃得化学性质脂环烃得化学性质 环丙烷及其衍生物与溴分子发生加成环丙烷及其衍生物与溴分子发生加成反应反应,开环开环,生成生成1,3-1,3-二溴代烷。二溴代烷。与溴得加成反应与溴得加成反应,在室温下即可进行在室温下即可进行:1,3-二溴丙烷二溴丙烷 溴与环丁烷得加成反应需在加热得条件下溴与环丁烷得加成反应需在加热得条件下进行。溴与环戊烷、环己烷等大环烷烃在加热进行。溴与环戊烷、环己烷等大环烷烃在加热条件下不发生加成条件下不发生加成,而发生取代。而发生取代。如何区别丙烷和环丙烷？如何区别丙烷和环丙烷？(B)卤解卤解(加卤素加卤素)同样同样,环丙烷及其衍生物也容易与溴化氢环丙烷及其衍生物也容易与溴化氢发生加成反应发生加成反应,开环生成一溴代烷。开环生成一溴代烷。开环得方向开环得方向:氢原子连到氢原子较多得一端氢原子连到氢原子较多得一端,卤原子连到氢原子较少得一端。卤原子连到氢原子较少得一端。(C)酸解酸解(加卤化氢加卤化氢)-在光或热得引发下发生卤代反应在光或热得引发下发生卤代反应、(2)取代反应取代反应光光光光热热 由由下下列列指指定定化化合合物物合合成成相相应应得得卤卤化化物物,用用Cl2还就是还就是Br2？为什么？为什么？(1)(2)解解:(1)用溴化用溴化,因溴化反应有选择性因溴化反应有选择性,3H 2H 1H;(2)用氯化、溴化均可。用氯化、溴化均可。