有机化学05PPT课件

1、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单环芳烃烃多环芳多环芳烃烃非苯芳非苯芳烃烃第一节第一节 脂环烃的分类和命名脂环烃的分类和命名一、脂环烃的分类一、脂环烃的分类小环小环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1页/共34页二、脂环烃的命名二、脂环烃的命名1. 单环脂环烃的命名单环脂环烃的命名 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。若有不同取代基，要用较小的数字，表示较小取代基的位

2、置。 书写同烷烃。书写同烷烃。规则：1,2-二甲基环戊烷CH3CH312345CH3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2页/共34页环烷烃的异构:环上环上C-C单键不能自由旋转。只要环上有两个碳原子各单键不能自由旋转。只要环上有两个碳原子各连有不同的原子或基团，就有构型不同的顺反异构体。连有不同的原子或基团，就有构型不同的顺反异构体。构造异构顺反异构：CH3H3CHHCH3H3CHH例：C5H10的环烷烃异构顺-1,2-二甲基环丙烷反-1,2-二甲基环丙烷第3页/共34页环烯(炔)烃-脂环烃的环上有双键(或叁键).只有一个不饱和键的环烯(或炔)烃，双键或叁

3、键位置可不标。命名与开链烃相似：不饱和碳环为母体，侧链为取代基。碳环上的编号顺序：应是不饱和键所在的位置号码最小；环辛炔环戊烯1,3-环己二烯CH3123456CH31234563-甲基-1-环己烯1-甲基-1-环己烯第4页/共34页2.多环脂环烃的命名多环脂环烃的命名(c) 在方括号的后面标明环碳原子为某烷。当环上有取代在方括号的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。基时，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，从桥头，从桥头碳开始编，使取代基位次最小。碳开始编，使取代基位次最小。(1)桥环烃两个环共用两

4、个或两个以上碳原子的烃(b) 注明环数：根据环的数目，用注明环数：根据环的数目，用“二环二环” 、“三环三环”等等做词头，在环的后面的方括号中用阿拉伯数字注明各桥做词头，在环的后面的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。无碳原子的桥称为键桥，所含碳原子，由多到少列出。无碳原子的桥称为键桥，以以“0”表示。表示。第5页/共34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6页/共34页(2)螺环烃和稠环烃两个环共用一个碳原子的烃(b) 再把连接于螺原子的两个环的碳原子数(不含螺原子),按由小到大的次序写在“螺”和“

5、某烷”之间的方括号里,数字用圆点分开.(a) 组成环的碳原子总数命名为“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7页/共34页第二节第二节 环烷烃的性质环烷烃的性质环烷烃的分子结构比链烷烃排列紧密，所以，沸点、熔点、密度均比相应的烷烃高。物理性质物理性质化学性质化学性质具有环状结构的特性1 取代反应取代反应-在光或热的引发下发生卤代反应.脂环烃的化学性质与相应的脂肪烃类似.+Cl2Cl+HCl光+Cl2Cl+HCl光+Br2Br+HBr热第8页/共34页在常温下，环烷烃与一般氧化剂(KMnO4,O3)不反应；2 氧化反应氧化反应如何鉴别环丙烷与烯烃如何鉴别环

6、丙烷与烯烃? ?思考：思考：CH CCH3CH3COOHCCH3CH3OKMnO4+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：CH2CH2COOHCH2CH2COOH+O2钴催化剂100,加压OH+1/2O2200,加压第9页/共34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+H2CH3CH2CH3Ni80+H2CH3CH2CH2CH3Ni100+H2CH3CH2CH2CH2CH3Pt300从反应的难易程度不同，说明环的稳定性：五元环四元环三元环(2) 加卤素室温+ Br2BrCH2CH2CH2Br加热+ Br2BrCH2CH2CH2CH2Br三元环

7、不能使高锰酸钾溶液褪色，能使溴水褪色第10页/共34页(3) 加卤化氢+ HBrCH3CH2CH2Br+ HBrCH3CHCH2CH3CH3Br环丙烷的烷基衍生物与HX加成，环的破裂发生在含H最多和最少的两个碳原子之间，且符合马氏规律.+ HBrH3CCH3CH3CH3C-CHCH3Br CH3CH3第11页/共34页易发生加氢,加卤素,加卤化氢和加硫酸等反应.补充：环烯烃和环二烯烃的反应(1) 环烯烃的加成反应+Br2CCl4BrBr+HCH3ICH3I第12页/共34页 环烯烃的双键易被氧化剂(KMnO4,O3等)氧化而断裂成开链的氧化产物:(2) 环烯烃的氧化反应KMnO4CH3CHCH

8、2COOHCH2CH2COOHO3CH2CH2CHOCH2CH2CHOZn, H2O第13页/共34页O3Zn/H2OCHOCHOO3Zn + HH2O+？OO第14页/共34页与某些不饱和化合物发生双烯合成反应.(3) 共轭环二烯烃的双烯合成反应第15页/共34页第三节第三节 环烷烃的结构与稳定性环烷烃的结构与稳定性烷烃是sp3杂化,键角109.5,环烷烃的碳也是sp3杂化,但键角不一定一样.C-C键的形成 键轨道的交盖交盖较好交盖较差这样的键与一般的键不一样,它的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16页/共34页环丙烷HOMO-4的轨道图第17页/共34页弯曲键比

9、一般的 键弱,并且具有较高的能量.这种因键角偏离正常键角而引起的张力叫角张力.环丙烷采取重叠式构象，容易破环。环丁烷 C-C键也是弯曲的。键角115. 构象：四个C原子不在同一平面。第18页/共34页环戊烷 键角：108,接近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和水时放出的热。碳原子数n3456789101112每个CH2的燃烧热(kJ/mol)697 686664659662664665664663660燃烧热的大小反映分子内能的高低。第19页/共34页环戊烷 键角：108,接近109.5比较稳定. 构象:五个C原子也不在同一平面。

10、 燃烧热：1mol化合物完全燃烧生成CO2和水时放出的热。碳原子数n3456789101112每个CH2的燃烧热(kJ/mol)697 686664659662664665664663660燃烧热的大小反映分子内能的高低。第20页/共34页第四节第四节 环己烷的构象环己烷的构象一、环己烷的构象一、环己烷的构象环己烷不是平面结构,较为稳定的构象为折叠的椅型构象和船型构象.椅型构象船型构象123456第21页/共34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，得到的构型与原来的构型一样。C3椅式C-H键的分类：6

11、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/共34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的椅式构象中任何两个相邻的C-H键都是键都是交叉式交叉式,无张力环无张力环,是环己烷的最稳定的是环己烷的最稳定的构象，平衡混合物中，椅式占构象，平衡混合物中，椅式占99.9%。室温下，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室温下，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，这种构象的互变，叫转环作用。象，这种构象的互变，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

12、a a键。键。123456123456第23页/共34页1234564CH2CH213265HHHHHHHH碳2、3、5、6在同一平面上碳1、4在平面的同侧。183pmC2和C3及C5和C6上的基团都处于重叠式，C1和C4上的两个C-H离得较近，互相排斥，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/共34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上的两个C-H相距较远，斥力减小，因此扭船式能量低于船式，但比椅式高。第25页/共34页环己烷构象的位能关系第26页/共34页二、取代环

13、己烷的构象二、取代环己烷的构象1. 一元取代环己烷的构象一元取代环己烷的构象两种椅型构象是两种两种椅型构象是两种不同结构不同结构的分子的分子.甲基连在甲基连在a键上的构象具有较高的能量键上的构象具有较高的能量,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键的占键的占5%第27页/共34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取代占的比例越大。取代占的比例越大。第28页/共34页CH3HCH3HCH3HCH3Ha,ae,eCH3CH3CH3CH3CH3HCH3HCH3HCH3He,a2. 二元取代环己烷的构象二元取代环己烷的构象二取代环已烷：二取代环已烷：e 键取代基多的构象是稳定的。键取代基多的构象是稳定的。第29页/共34页第30页/共34页环有不同取代基时，大的取代基在环有不同取代基时，大的取代基在e 键的构象最稳定。键的构象最稳定。CH3CMe3CMe3CH3的稳定构象是顺式CMe3CMe3的稳定构象是OHOH若有多个取代基若有多个取代基,往往是往往是 e 键取代基最多的构