有机化学课件 第4章 脂环烃

1、脂环烃的分类和命名脂环烃的分类和命名4.1环烷烃的物理性质环烷烃的物理性质(自学自学)4.2脂环烃的化学性质脂环烃的化学性质4.3环烷烃的结构和环的稳定性环烷烃的结构和环的稳定性4.4环己烷及其衍生物的构象环己烷及其衍生物的构象4.5脂环烃的来源和制法脂环烃的来源和制法 4.6烃开链烃(脂肪烃)不饱和烃烯烃炔烃二烯烃环状烃脂环烃(). .芳香烃(CH3). .饱和烃烷烃H2CH2CCH2CH2CH2CH2H2CH2CCH2CH2CH2H2CH2CCH2CH2H2CCH2CH2环丙烷环丁烷环戊烷环己烷 环烷烃的通式为环烷烃的通式为CnH2n环烷烃的通式环烷烃的通式C5H10(环烷烃环烷烃)有有5

2、个环状异构体：个环状异构体： CH3CH2CH3CH3CH3CH3CH3脂环烃脂环烃单环烃单环烃多环烃多环烃小环：小环：C3C4普通环：普通环：C5C7中环：中环：C8C11大环：大环：C12联环烃联环烃螺环烃螺环烃桥环烃桥环烃稠环烃稠环烃脂环烃脂环烃饱和脂肪烃：环烷烃饱和脂肪烃：环烷烃不饱和脂肪烃：环烯烃、环炔烃不饱和脂肪烃：环烯烃、环炔烃环丙基环丁基环戊基环己基4.1.2.1 单环脂环烃单环脂环烃CH(CH3)2异丙基环丙烷CH3CH31231 , 3_二甲基环戊烷CH2CH3CH32311_3_ _甲基乙基环己烷4.1.2.2 二环脂环烃二环脂环烃联二环己烷二环4,4,0癸烷螺4,4壬烷

3、二环2,2,1庚烷(联环烃)(螺环烃)(稠环烃)(桥环烃)(1) 螺环脂环烃螺环脂环烃编号:先小环, 后大环.CH312345CH3CH2CH3CH313575-甲基螺甲基螺 3.5 壬烷壬烷3,7-二甲基二甲基-1-乙基螺乙基螺 4.4 壬烷壬烷(2) 桥环脂环烃桥环脂环烃 双环3.1.1庚烷5-甲基双环2.1.0戊烷76543212-甲基双环2.2.1庚烷7,7-二甲基双环2.2.1庚烷1234567CH31234567CH354321编号:桥头碳最长桥另一个桥头碳次长桥回到桥头碳最短桥CH3CH2CH31.CH3C2H5CH(CH3)22.CH3CH3CH33.CH34. 1甲基3乙基环

4、戊烷 1甲基2乙基3异丙基环己烷 2,7,7三甲基二环4.1.0庚烷 4甲基螺2.4庚烷 练习：命名下列化合物练习：命名下列化合物CH3ClCH3CH3CH3CH35-异丁基螺异丁基螺2.4庚烷庚烷2-甲基螺甲基螺3.5壬烷壬烷6,6-二甲基二环二甲基二环3.1.1庚烷庚烷8-氯二环氯二环3.2.1辛烷辛烷5.6.8.7.练习：命名下列化合物练习：命名下列化合物4.3.1 取代反应取代反应H+ ClClhCl+ HCl环戊烷环戊烷 环戊基氯环戊基氯(93%) 脂环烃的化学性质与开链烃相似，但因为存在环状结构所以脂环烃的化学性质与开链烃相似，但因为存在环状结构所以有些性质比较特殊。小环环烷烃的稳

5、定性比较小，环容易破裂，其有些性质比较特殊。小环环烷烃的稳定性比较小，环容易破裂，其性质与烯烃相似，易发生加成反应而成开链结构的饱和化合物。随性质与烯烃相似，易发生加成反应而成开链结构的饱和化合物。随着环的增大，其反应性能逐渐减弱，大环环烷烃的化学性质与烷烃着环的增大，其反应性能逐渐减弱，大环环烷烃的化学性质与烷烃相似，一般情况下，不与强酸、强碱、强氧化剂等发生反应。相似，一般情况下，不与强酸、强碱、强氧化剂等发生反应。4.3.2.1 催化加氢催化加氢+ H2NiCH3CH2CH2CH3200 C。+ H2Ni80 C。CH3CH2CH3+ H2PtCH3(CH2)3CH3300 C。不易开环

6、4.3.2.2 加卤素加卤素 室温+ Br2BrCH2CH2CH2BrCCl4不易开环易开环+ Br2取代产物取代产物+ Br2Br(CH2)4Br+ Br2(常温下不反应! )4.3.2.3 加卤化氢加卤化氢+ HBrCH3CH2CH2BrH2O易开环+ HBr不反应不反应+ HBr不易开环H3CCHCH2CH2+ HBrCH3CHCH2CH2BrHCnH2n+2+O2燃烧nCO2 + ( n+1) H2O + 热量3n+12CH4 + 2O2CO2 + 2H2O + 891 kJ/ mol燃烧+ 9O26CO2 + 6H2O + 3954 kJ/ mol燃烧用途：内燃机，汽油，柴油等发生热

7、能的基本反用途：内燃机，汽油，柴油等发生热能的基本反 应，热源利用（沼气等）应，热源利用（沼气等）环烯烃的双键也容易被氧化剂如高锰酸钾、臭氧等氧化而环烯烃的双键也容易被氧化剂如高锰酸钾、臭氧等氧化而断裂生成开链的氧化产物。例如：断裂生成开链的氧化产物。例如： 物理方法测得，环丙烷分子为平面结构，形成物理方法测得，环丙烷分子为平面结构，形成“弯曲键弯曲键”。 1 10 05 5. .5 5。C CC CC CC CC CC C1 10 09 9. .5 5。丙丙 烷烷环环丙丙烷烷由于环丙烷分子中的CC键不是头对头的最大重叠，而重叠较少，张力较大，具有较高的能量。根据结构与性能的关系，环丙烷的化学

8、性质应该活泼，容易开环加成。 1 环丙烷烃的结构：环丙烷烃的结构：2. 环丁烷的结构：环丁烷的结构：C：sp3杂化，杂化， 轨道夹角轨道夹角109.5 正五边形内角为正五边形内角为108 角张力：角张力：109.51081.5 可见，环戊烷分子中几乎没有什么角张力，故五元环比较稳定，不易开可见，环戊烷分子中几乎没有什么角张力，故五元环比较稳定，不易开环，环戊烷的性质与开链烷烃相似。环，环戊烷的性质与开链烷烃相似。 事实上，环戊烷分子中的五个碳原子亦不共平面，而是以“信封式”构象存在，使五元环的环张力可进一步得到缓解。 3. 环戊烷的结构：环戊烷的结构： 椅型船型稳定不稳定65432112345

9、6123456123456HH 椅式构象的特点椅式构象的特点六个碳原子分布在相互平行的两个平面上(上三，下三)：十二个碳氢键分为两种类型：a键(直立键)和e键(平伏键)，每个碳原子上都有一个a键和和一个e键： 键ae键由一种椅型构象可翻转为另一种椅象。同时，a、e键互换 HRRHHRRHa键取代，R与 CH2处于顺位交叉e键取代，R与 CH2处于对位交叉能量较低，含量较高能量较高，含量较低优势构象非优势构象 取代环己烷的构象中，由于顺反构型的关系，有时不可能两取代环己烷的构象中，由于顺反构型的关系，有时不可能两取代基都占在能量较低的平伏键取代基都占在能量较低的平伏键e键上。因此从许多实验事实总结如键上。因此从许多实验事实总结如下：下：（1）环己烷的稳定构象为椅式构象。）环己烷的稳定构象为椅式构象。（2）取代基在）取代基在e键上的构象比较稳定，并且占键上的构象比较稳定，并且占e键越多构象越稳定。键越多构象越稳定。（3）环上有不同取代基时，体积较大的取代基在）环上有不同取代基时，体积较大的取代基在e键的构象最稳定。键的构象最稳定。+ H2Pd-Ti50 C。OHOH+ 3H2NiP（1）催化氢化）催化氢化（2）Wurtz反应反应BrCH2CH2CH2Br +