有机化学脂环烃全面剖析省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第五章 脂环烃4.掌握脂环烃经典构象掌握脂环烃经典构象1.掌握脂环烃分类和命名掌握脂环烃分类和命名2.掌握脂环烃性质掌握脂环烃性质3.了解脂环烃结构及其稳定性解释了解脂环烃结构及其稳定性解释第1页环烃环烃脂环烃脂环烃芳烃芳烃环烷烃环烷烃环烯烃环烯烃环炔烃环炔烃单环烷烃单环烷烃桥环烷烃桥环烷烃螺环烷烃螺环烷烃单环芳烃单环芳烃多环芳烃多环芳烃非苯芳烃非苯芳烃第一节第一节 脂环烃分类和命名脂环烃分类和命名一、脂环烃分类一、脂环烃分类小环小环C3-C4普通环普通环C5-C7中环中环C8-C11大环大环C12以上以上单环环烷烃通式：CnH2n ,与烯烃互为异构体。第2页二、脂环烃命名二、脂环烃命名1.单环脂环烃命名单环脂环烃命名 确定母体确定母体：环某烷（由环中总碳数确定）。编号编号：若环上有取代基，编号尽可能小。若有不一样取代基，要用较小数字，表示较小取代基位置。书写同烷烃。书写同烷烃。规则：1,2-二甲基环戊烷CH3环丙烷环丁烷甲基环丙烷1-甲基-3-乙基环己烷 1,1,4-三甲基环己烷第3页环烷烃异构:环上环上C-C单键不能自由旋转。只要环上有单键不能自由旋转。只要环上有两个碳原子各连有不一样原子或基团，就两个碳原子各连有不一样原子或基团，就有构型不一样顺反异构体。有构型不一样顺反异构体。结构异构顺反异构：例：C5H10环烷烃异构顺-1,2-二甲基环丙烷反-1,2-二甲基环丙烷第4页环烯(炔)烃-脂环烃环上有双键(或叁键).只有一个不饱和键环烯(或炔)烃，双键或叁键位置可不标。命名与开链烃相同：不饱和碳环为母体，侧链为取代基。碳环上编号次序：应是不饱和键所在位置号码最小；环辛炔环戊烯1,3-环己二烯3-甲基-1-环己烯1-甲基-1-环己烯第5页2.多环脂环烃命名多环脂环烃命名(c)在方括号后面标明环碳原子为某烷。当环上有取代基在方括号后面标明环碳原子为某烷。当环上有取代基时，取代基写着名称最前面。时，取代基写着名称最前面。(a)编号编号:先找出桥头碳。先找出桥头碳。先编大桥后编小桥先编大桥后编小桥，从桥，从桥头碳开始编，使取代基位次最小。头碳开始编，使取代基位次最小。(1)桥环烃两个环共用两个或两个以上碳原子烃(b)注明环数：依据环数目，用注明环数：依据环数目，用“二环二环”、“三环三环”等做等做词头，在环后面方括号中用阿拉伯数字注明各桥所含碳词头，在环后面方括号中用阿拉伯数字注明各桥所含碳原子，由多到少列出。无碳原子桥称为键桥，以原子，由多到少列出。无碳原子桥称为键桥，以“0”表示。表示。第6页二环2.1.0戊烷6-甲基二环3.2.2壬烷1,7-二甲基二环3.2.2壬烷8,8-二甲基二环3.2.1辛烷第7页(2)螺环烃和稠环烃两个环共用一个碳原子烃(b)再把连接于螺原子两个环碳原子数(不含螺原子),按由小到大次序写在“螺”和“某烷”之间方括号里,数字用圆点分开.(a)组成环碳原子总数命名为“某烷”,加上词头“螺”.螺原子螺2.4庚烷螺3.4辛烷5-甲基螺2.4庚烷第8页第二节第二节 环烷烃性质环烷烃性质环烷烃分子结构比链烷烃排列紧密，所以，沸点、熔点、密度均比对应烷烃高。物理性质物理性质化学性质化学性质含有环状结构特征1 取代反应取代反应-在光或热引发下发生卤代反应.脂环烃化学性质与对应脂肪烃类似.光光热第9页在常温下，环烷烃与普通氧化剂(KMnO4,O3)不反应；2 氧化反应氧化反应怎样判别环丙烷与烯烃怎样判别环丙烷与烯烃?思索：思索：KMnO4+在加热，强氧化剂作用或催化剂存在时，可用空气氧化成各种氧化产物：+O2钴催化剂100,加压+1/2O2200,加压第10页3 开环反应开环反应-也叫加成反应也叫加成反应(1)催化加氢催化加氢Ni80Ni100Pt300从反应难易程度不一样，说明环稳定性：五元环四元环三元环(2)加卤加卤素素室温+Br2BrCH2CH2CH2Br加热+Br2BrCH2CH2CH2CH2Br三元环不能使高锰酸钾溶液褪色，能使溴水褪色第11页(3)加卤化氢加卤化氢+HBrCH3CH2CH2Br+HBrCH3CHCH2CH3Br环丙烷烷基衍生物与HX加成，环破裂发生在含H最多最多和最最少少两个碳原子之间，且符合马氏符合马氏规律.+HBrCH3C-CHCH3BrCH3CH3第12页易发生加氢易发生加氢,加卤素加卤素,加卤化氢和加硫酸等反应加卤化氢和加硫酸等反应.补充：环烯烃和环二烯烃反应补充：环烯烃和环二烯烃反应(1)环烯烃加成反应环烯烃加成反应第13页 环烯烃双键易被氧化剂环烯烃双键易被氧化剂(KMnO4,O3等等)氧化而断裂成开链氧化而断裂成开链氧化产物氧化产物:(2)环烯烃氧化反应环烯烃氧化反应第14页？第15页与一些不饱和化合物发生双烯合成反应与一些不饱和化合物发生双烯合成反应.(3)共轭环二烯烃双烯合成反应共轭环二烯烃双烯合成反应第16页第三节第三节 环烷烃结构与稳定性环烷烃结构与稳定性烷烃是sp3杂化,键角109.5,环烷烃碳也是sp3杂化,但键角不一定一样.C-C键形成 键轨道交盖交盖很好交盖较差这么键与普通键不一样,它电子云没有轨道轴对称,而是分布在一条曲线上,故常称弯曲键.第17页弯曲键比普通 键弱,而且含有较高能量.这种因键角偏离正常键角而引发张力叫角张力.环丙烷采取重合式构象，轻易破环。环丁烷 C-C键也是弯曲。键角115.构象：四个C原子不在同一平面。第18页环戊烷 键角：108,靠近109.5比较稳定.构象:五个C原子也不在同一平面。燃烧热：1mol化合物完全燃烧生成CO2和水时放出热。碳原子数n3456789101112l每个CH2燃烧热l(kJ/mol)697686664659662664665664663660燃烧热大小反应分子内能高低。第19页环戊烷 键角：108,靠近109.5比较稳定.构象:五个C原子也不在同一平面。燃烧热：1mol化合物完全燃烧生成CO2和水时放出热。碳原子数n3456789101112l每个CH2燃烧热l(kJ/mol)697686664659662664665664663660燃烧热大小反应分子内能高低。第20页第四节第四节 环己烷构象环己烷构象一、环己烷构象一、环己烷构象环己烷不是平面结构,较为稳定构象为折叠椅型构象和船型构象.椅型构象船型构象123456第21页123456(1)椅型椅型 透视式CH2CH2561234HHHHHHHH纽曼投影式C3三重对称轴。即绕此轴旋120或其倍数，得到构型与原来构型一样。C3椅式C-H键分类：6个直立键：3个朝上，3个朝下。都叫a键。平行于C3轴。250pm第22页6个平伏键：3个朝上，3个朝下。都叫e键，与直立键成10928/。椅式构象中任何两个相邻椅式构象中任何两个相邻C-H键都是键都是交叉式交叉式,无张力环无张力环,是是环己烷最稳定构象，平衡混合物中，椅式占环己烷最稳定构象，平衡混合物中，椅式占99.9%。室温下，经过碳碳单键转动，环己烷一个椅式构象能够转室温下，经过碳碳单键转动，环己烷一个椅式构象能够转变成另一个椅式构象，这种构象互变，叫转环作用。变成另一个椅式构象，这种构象互变，叫转环作用。转环前后，转环前后，a a键变键变e键，键，e键变键变a a键。键。123456123456第23页1234564CH2CH213265HHHHHHHH碳2、3、5、6在同一平面上碳1、4在平面同侧。183pmC2和C3及C5和C6上基团都处于重合式，C1和C4上两个C-H离得较近，相互排斥，使得内能较高，不稳定。(2)船型船型 (3)半椅式半椅式 内能最高，5个碳原子在一个平面上。第24页(4)扭船式扭船式 234561123456将船式构象扭动，使1、4两个碳错开，C1和C4上两个C-H相距较远，斥力减小，所以扭船式能量低于船式，但比椅式高。第25页环己烷构象位能关系第26页二、取代环己烷构象二、取代环己烷构象1.一元取代环己烷构象一元取代环己烷构象两种椅型构象是两种两种椅型构象是两种不一样结构不一样结构分子分子.甲基连在甲基连在a键上构象含有较高能量键上构象含有较高能量,比较不稳定比较不稳定平衡体系中平衡体系中e键甲基环己烷占键甲基环己烷占95%,a键占键占5%第27页97%3%99.9%CH(CH3)2CH(CH3)2C(CH3)3C(CH3)3取代基体积越大，取代基体积越大，e取代占百分比越大。取代占百分比越大。第28页CH3HCH3HCH3HCH3Ha,ae,eCH3CH3CH3CH3CH3HCH3HCH3HCH3He,a2.二元取代环己烷构象二元取代环己烷构象二取代环已烷：二取代环已烷：e 键取代基多构象是稳定。键取代基多构象是稳定。第29页第30页环有不一样取代基时，大取代基在环有不一样取代基时，大取代基在e 键构象最稳定。键构象最稳定。若有多个取代基若有多个取代基,往往是往往是 e 键取代基最多构象最稳定键取代基最多构象最稳定.若环上有不一样取代基若环上有不一样取代基,则体积大取代基在则体积大取代基在 e键上构象键上构象最稳定最稳定.第31页第五节第五节 多多 环环 烃烃十氢化萘构象十氢化萘构象 eaee顺式顺式反式反式第32页章章章章点点点点学学学学习习习习本本本本重重重重环烷烃取代反应和加成反应环烷烃取代反应和加成反应环己烷构象及取代环己烷构象环己烷构象及取代环己烷构象第33页