节指环烃PPT学习教案VIP

1、会计学1 节指环烃节指环烃 一、脂环烃的分类和命名一、脂环烃的分类和命名 脂环烃脂环烃 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 集合环烷烃集合环烷烃 1、分类、分类 第1页/共33页 2、命名、命名 （1）单环脂环烃的命名：）单环脂环烃的命名：根据环中碳原子的数目称为”环某烷“。 H2 C H2CCH2 H2C H2CCH2 CH2 H2C H2C C H2 CH2 H2 C H2C H2C C H2 CH2 CH2 H2 C 环丙烷 环丁烷 环戊烷环己烷 碳环可以简写为相同大小的正多边形，每一个顶点代表一个碳环可以简写为相同大小的正多边

2、形，每一个顶点代表一个CH2 第2页/共33页 如环上有取代基时，则在母体环烃名称的前面加上取代基的名称和位次。 环上碳原子的编号，应使取代基的位次尽可能的小。有不同取代基时， 要用较小的位次表示较小的取代基。 H2CCH2 CH CH H2C CH3 CH CH3 CH3 1-甲基甲基2异丙基环戊烷异丙基环戊烷 H2C H2C CH CH2 CH2 CH CH3 CH H3CCH3 1-甲基甲基4异丙基环己烷异丙基环己烷 第3页/共33页 环烯烃的命名，环上碳原子的编号应给双键以最小的位次。环烯烃的命名，环上碳原子的编号应给双键以最小的位次。 3甲基1环己烯 简称：3甲基环己烯 不是2甲基环

3、己烯 5甲基1，3环戊二烯 不是1甲基2，4环戊二烯 CH3 2 3 4 5 6 CH3 2 3 4 5 第4页/共33页 （2）多环脂环烃的命名）多环脂环烃的命名 （i）桥环烃）桥环烃 两个环共用两个或多个碳原子的烃叫桥环烃。 （a）先找到桥头碳，给化合物编号，原则：自桥的一端开始，循着最长 的环节编到桥的另一端，然后循着次长的环节编回到起始桥端，最短环 节最后编号。 H C C H CH2 H C CH2CH2 H2C H2C CH3 桥头碳 桥头碳 2 3 4 5 6 7 8 第5页/共33页 （b）注明环数：视环的数目，用“某环”作词头。在环字后面的方括号 中用阿拉伯数字注上各桥所含的

4、碳原子数，由多到少列出，并用下角 圆点隔开。无碳原子的桥称为键桥，用0表示。 （c）在方括号的后面标明成环碳原子的数为某烷。当环上由取代基时， 将取代基写在“某烷”词头的前面。上述化合物的名称为： 2甲基二环甲基二环3.2.1辛烷辛烷 第6页/共33页 （ii）螺环烃的命名）螺环烃的命名 两个碳环共用一个碳原子的环烃称为螺环烃。 螺环烃的命名是根据成环碳原子的总数称为螺某烷，在螺字后面的方括号中， 用阿拉伯数字标出两个碳环除了共有碳原子以外的碳原子数目。将小的数字 排在前面，编号是从较小的环中与共有碳原子（螺原子）相邻的一个碳原子 开始，经过共有碳原子而得到较大环，数字之间用圆点隔开，数字指示

5、碳原 子数。 2 3 4 5 6 7 H2C H2C C H2 C H2 C CH2 CH2 螺螺2.4庚烷庚烷 第7页/共33页 二、脂环烃的性质二、脂环烃的性质 环烷烃的分子结构比链烷烃排列紧密，所环烷烃的分子结构比链烷烃排列紧密，所 以，沸点、熔点、密度均比链烷烃高。以，沸点、熔点、密度均比链烷烃高。 2、化学性质、化学性质 （1）卤代反应：）卤代反应： + + X2 hv X X X X X = Cl、Br 第8页/共33页 （2） 氧化反应：氧化反应： + + K KM Mn nO O4 4不不反反应应 可可与与烯烯烃烃或或炔炔烃烃区区别别开开来来。 + + O O2 2 C Co

6、o + + + ， P P H HO OO OC C( ( C CH H2 2) )4 4C CO OO OH H + + H H2 2 N Ni i N Ni i P Pt t 8 80 0 C C 。 1 12 20 0 C C 。 3 30 00 0 C C 。 C CH H3 3C CH H2 2C CH H3 3 C CH H3 3C CH H2 2C CH H2 2C CH H3 3 C CH H3 3C CH H2 2C CH H2 2C CH H2 2C CH H3 3 用用N Ni i催催化化难难以以反反应应 （3）加成反应）加成反应 加氢 第9页/共33页 + +B Br

7、r2 2 C CC Cl l4 4 室室 温温 B Br rC CH H2 2C CH H2 2C CH H2 2B Br r 可可与与烷烷烃烃区区别别开开来来 + + B Br r2 2 C CC Cl l4 4 B Br rC CH H2 2C CH H2 2C CH H2 2C CH H2 2B Br r 加溴加溴 C CH H3 3C CH HC CH H2 2 C CH H2 2 + +H HB Br r 室室 温温 C CH H3 3C CH HC CH H2 2C CH H3 3 B Br r + +H HB Br r C CH H3 3C CH H2 2C CH H2 2B B

8、r r 加卤化氢加卤化氢 加成符合马氏规则，氢原子加在含氢较多的碳原子上。加成符合马氏规则，氢原子加在含氢较多的碳原子上。 第10页/共33页 三、脂环烃的结构与稳定性三、脂环烃的结构与稳定性 环烷烃的燃烧热与环的稳定性有关。环烷烃的燃烧热与环的稳定性有关。 燃烧热燃烧热( (H Hc c) )测定数据表明：链状烷烃分测定数据表明：链状烷烃分 子每增加一个子每增加一个CHCH2 2，其燃烧热数值的增加基，其燃烧热数值的增加基 本上是一个定值本上是一个定值658.6 kJmol658.6 kJmol-1 -1。 。 第11页/共33页 名 称 分子燃烧热 ( kj.mol-1) CH2的平均燃

9、烧热( kj.mol-1) CH2的 ( kj.mol-1) 每个 张力 整个环的张力 ( kj.mol-1) 环丙烷 环丁烷 环戊烷 环己烷 环庚烷 环辛烷 环壬烷 环癸烷 开链烷烃 2091 2744 3320 3951 4637 5310 5981 6636 697.1 686.2 664.0 658.6 662.4 663.6 664.1 663.6 658.6 38.5 27.4 5.4 0 3.8 5.0 5.5 5.0 0 115.5 109.6 27.0 0 26.6 40.0 49.5 50.9 0 一些环烷烃的燃烧热一些环烷烃的燃烧热 从环丙烷到环己烷，每个从环丙烷到环己烷

10、，每个CH2的燃烧热量逐渐降低，说明环愈小的燃烧热量逐渐降低，说明环愈小 内能愈大，故不稳定。内能愈大，故不稳定。 第12页/共33页 当碳原子的键角偏离当碳原子的键角偏离10928时，便会产生一种恢复正常键角时，便会产生一种恢复正常键角 的力量。这种力就称为张力。键角偏离正常键角越多，张力就越大的力量。这种力就称为张力。键角偏离正常键角越多，张力就越大 。 张力学说的内容张力学说的内容 1 10 05 5. .5 5。 。 C C C CC C C C C C C C 1 10 09 9. .5 5 。 丙丙 烷烷环环丙丙烷烷 a： 键的重叠程度小，稳定性下降键的重叠程度小，稳定性下降 。

11、b：电子云分布在两核连线的外侧，增加了试剂进攻的可能性，：电子云分布在两核连线的外侧，增加了试剂进攻的可能性， 故具有不饱和烯烃的性质。故具有不饱和烯烃的性质。 第13页/共33页 四、环己烷的构象四、环己烷的构象 环己烷分子中，碳原子是以环己烷分子中，碳原子是以sp3杂化的，六个碳原子不在同一个平面内，杂化的，六个碳原子不在同一个平面内， 碳碳键之间的夹角可以保持碳碳键之间的夹角可以保持109.28，因此环很稳定。，因此环很稳定。 1 2 3 4 5 6 H H H H H H HH H H H 1 2 3 4 5 6 H H H H H H H H H H H H 锯架式锯架式 纽曼式纽曼

12、式 1、环己烷的椅式构象、环己烷的椅式构象 第14页/共33页 1 2 3 4 5 6 2.51A 2.49A H H H H H H H H H H H H 2.50A 1. 有有6个个a (axial) 键，有键，有6个个e (equatorial)键。键。 2.有有C3对称轴。（过中心，垂直于对称轴。（过中心，垂直于1,3,5平面和平面和2,4,6平平 面，两平面间距面，两平面间距50pm） 3. 有构象转换异构体有构象转换异构体 。（。（K=104-105/秒）秒） 环己烷椅式构象的特点环己烷椅式构象的特点 4. 环中相邻两个碳原子均为邻交叉。环中相邻两个碳原子均为邻交叉。 a 键 e

13、 键 第15页/共33页 a a a aa a b b b b b b b b b b b b a aa a a a a键转变成键转变成e键，键，e键转变成键转变成a键；环上原子或基团的空间关系保持。键；环上原子或基团的空间关系保持。 第16页/共33页 2、环己烷的船式构象、环己烷的船式构象 1 2 3 4 5 6 H HH HH H H H H H H 12 3 45 6 H HH H H H H H H HH 1.83A 2.27A 2.50A锯架式锯架式 纽曼式纽曼式 第17页/共33页 1、1,2,4,5四个碳原子在同一平面内，四个碳原子在同一平面内，3,6碳原子在这一碳原子在这一

14、平平 面的上方。面的上方。 2、1,2和和4,5之间有两个正丁烷似的全重叠之间有两个正丁烷似的全重叠, 1,6、5,6、2,3、 3,4之间有四个正丁烷似的邻位交叉。之间有四个正丁烷似的邻位交叉。 环己烷船式构象的特点环己烷船式构象的特点: : 船式与椅式的能量差：船式与椅式的能量差： 29.7 KJ/mol 构象分布：环己烷椅式构象构象分布：环己烷椅式构象: 环己烷扭船式构象环己烷扭船式构象 = 10000 : 1 第18页/共33页 3、环己烷的扭船式构象、环己烷的扭船式构象 H H H H H H H H H H H H 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5

15、 6 1 2 3 4 5 6 在扭船式构象中，所有的扭转角都是在扭船式构象中，所有的扭转角都是30o。 第19页/共33页 4、环己烷的半椅式构象、环己烷的半椅式构象 1 2 3 4 5 6 三个全重叠三个全重叠 三个邻交叉三个邻交叉 四个全重叠四个全重叠 两个邻交叉两个邻交叉 半椅式构象是用分子力学计算过渡态的几何形象时提出的。半椅式构象是用分子力学计算过渡态的几何形象时提出的。 第20页/共33页 椅式 半椅式 船式 扭船式 环己烷构象的位能关系图环己烷构象的位能关系图 第21页/共33页 （）一取代环己烷的构象（）一取代环己烷的构象 （95%) (5%) CH3与与 C2-C3键、键、

16、C5-C6键为对交叉键为对交叉 CH3与与 C2-C3键、键、 C5-C6键为邻交叉键为邻交叉 E = 3.8KJ /mol-1 2 = 7.6 KJ /mol-1 CH3与与C3-H、C5-H有相互排斥有相互排斥 力，这称为力，这称为1,3-二直立键作用二直立键作用 。每个。每个H与与CH3的的1,3-二直立二直立 键作用相当于键作用相当于1个邻交叉。个邻交叉。 CH3 CH3 H H 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 56 、取代环己烷的构象、取代环己烷的构象 第22页/共33页 （）二取代环己烷的构象（）二取代环己烷的构象 1,2-二甲基环己烷的平面表示法二甲基环己烷的平面表示法

17、CH3 CH3CH3 CH3CH3 CH3CH3 CH3 1,2-二甲基环己烷二甲基环己烷 第23页/共33页 CH3 H3C CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 顺式顺式 反式反式 稳定性相同稳定性相同 更稳定更稳定 第24页/共33页 1,3-1,3-二甲基环己烷二甲基环己烷 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 顺式顺式 反反 式式 稳定性相同稳定性相同 更稳定更稳定 练习：自己写出练习：自己写出1，4二甲基环己烷的构象二甲基环己烷的构象 第25页/共33页 顺顺-1,4-1,4-二（三级丁基）环己烷二（三级丁基）环己烷 扭扭 船船 式式 太大的取代

18、太大的取代 基要尽量避基要尽量避 免取免取a键。键。 HH (CH3)3CC(CH3)3C(CH3)3C(CH3)3 第26页/共33页 CH3 Cl Cl CH3 CH3 CH(CH3)2 CH3 (CH3)2CH 反反-1-甲基甲基-4-异丁基环己烷异丁基环己烷 较大基团在较大基团在e键最为稳定键最为稳定 顺顺-1-甲基甲基-4-氯环己烷氯环己烷 H 形成分子内氢键形成分子内氢键 第27页/共33页 Hassel规则规则 带有相同基团的多取代环己烷，如果没有其它因素带有相同基团的多取代环己烷，如果没有其它因素 的参与，那末在两个构象异构体之间，总是有较多取代基的参与，那末在两个构象异构体之间，总是有较多取代基 取取e键向位的构象为优势构象。键向位的构象为优势构象。 Barton规则规则 带有不同基团的多取代环己烷，如果没有其它因素的带有不同基团的多取代环己烷，如果没有其它因素的 参与，那末其优势构象总是趋向于使作用最强的和较强的参与，那末其优势构象总是趋向于使作用最强的和较强的 基团尽可能多地取基团尽可能多地取e键的向位。键的向位。 两个规则两个规则 第28页/共33页 五、多环烃五、多环烃 1、十氢化萘、十氢化萘 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 十氢合萘（暜通名）十氢合萘（暜通名） 二环二