有机化学课件(贺红举)第三章脂环烃

1、 第三章第三章 脂环烃脂环烃1.可根据脂环烃分子中所含的碳环数目不同，分为可根据脂环烃分子中所含的碳环数目不同，分为单环、二环和多环脂环烃。单环、二环和多环脂环烃。 2.根据分子中组成环的碳原子数目分类根据分子中组成环的碳原子数目分类定义定义: 在结构上具有环状碳骨架，在结构上具有环状碳骨架， 而性质上和开链脂而性质上和开链脂肪烃相似的烃类。肪烃相似的烃类。一一.脂环烃的分类脂环烃的分类:第一节第一节 脂环烃的分类、异构和命名脂环烃的分类、异构和命名双环双环2.1.0戊烷戊烷3.根据碳环中是否有含有双键和三键来分类脂环烃不饱和脂环烃环烯烃环二烯烃 环炔烃饱和脂环烃环烷烃如如如如. . . .

2、.二、脂环烃的异构现象 单环烷烃通式CnH2n ，与开链单烯烃为同分异构体 最简单的环烷烃是环丙烷，没有环状异构体 由于碳原子连接成环由于碳原子连接成环,环上环上C-C单键不能自由旋转单键不能自由旋转.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就有构型不同的顺反异构体.顺顺-1,4-二甲基环己烷二甲基环己烷环烷烃的顺反异构环烷烃的顺反异构:反反-1,4-二甲基环己烷二甲基环己烷1.单环烷烃的命名单环烷烃的命名(与烷烃相似)(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;(B) 环状母体的名称

3、是在同碳直链烷烃的名称前环状母体的名称是在同碳直链烷烃的名称前 加一加一“环环”字字.(C) 取代基较多时取代基较多时,命名时应把取代基的位置标出命名时应把取代基的位置标出.(D) 环上碳原子编号环上碳原子编号,以取代基所在位置的号码最以取代基所在位置的号码最 小为原则小为原则.三、脂环烃的命名三、脂环烃的命名:CH3CH3123451,2-二甲基环戊烷二甲基环戊烷1,1,4-三甲基环己烷三甲基环己烷*小取代基为小取代基为1位位.1-甲基甲基-3-乙基环己烷乙基环己烷 -脂环烃的环上有双键脂环烃的环上有双键(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

4、体,侧链为取侧链为取代基代基. 碳环上的编号顺序碳环上的编号顺序:应是应是不饱和键所在的位置号码最不饱和键所在的位置号码最小小. 对于只有一个不饱和键的环烯对于只有一个不饱和键的环烯(或炔或炔)烃烃,双键或叁键双键或叁键位置可不标位置可不标.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) 若两个不饱和碳都有侧链或都没有侧链若两个不饱和碳都有侧链或都没有侧链,则碳原子编则碳原子编号顺序除双键所在位置号码最小外号顺序除双键所在位置号码最小外,还要同时以侧链位还要同时以

5、侧链位置号码满足最低系列原则置号码满足最低系列原则.3-甲基甲基-1-环己烯环己烯带有侧链的环烯烃命名带有侧链的环烯烃命名:1-甲基甲基-1-环己烯环己烯CH3123456CH3123456 CH3 CH31265-甲基甲基-1,3-环戊二烯环戊二烯CH3125345341,6-二甲基二甲基-1-环己烯环己烯C3 C4 环烷烃为气体环烷烃为气体C5 C11 环烷烃为液体环烷烃为液体二、熔点、沸点二、熔点、沸点 环烷烃的熔点和沸点都比相应的烷烃要高环烷烃的熔点和沸点都比相应的烷烃要高一些一些.三、相对密度三、相对密度 相对密度也比相应的烷烃高相对密度也比相应的烷烃高,但比水轻但比水轻.四、溶解性

6、四、溶解性第二节脂环烃的物理性质第二节脂环烃的物理性质一、物态一、物态 香精油主要成分是萜类化合物（具有香精油主要成分是萜类化合物（具有( (C C5 5H H8 8) )n n通式以及其含氧和不同饱和程度通式以及其含氧和不同饱和程度的衍生物的衍生物, ,可以看成是由异戊二烯或异戊可以看成是由异戊二烯或异戊烷以各种方式连结而成的一类天然化合烷以各种方式连结而成的一类天然化合物）是天然植物香料最主要的商品形态物）是天然植物香料最主要的商品形态之一，是以香料植物的之一，是以香料植物的花卉花卉、根根、叶叶、茎茎、枝枝、木木、皮皮、籽或分泌物为原料，籽或分泌物为原料，经蒸馏、干馏、萃取、压榨等工艺提取

7、经蒸馏、干馏、萃取、压榨等工艺提取的具有香味的精油物质。的具有香味的精油物质。 类固醇是广泛分布于生物界的一大类类固醇是广泛分布于生物界的一大类环戊稠全氢化菲（环戊稠全氢化菲（由由 3 3个六碳环己烷和一个五碳环组成的稠合四环化合物个六碳环己烷和一个五碳环组成的稠合四环化合物）衍生物的总称。又称类甾醇、甾族化合物。类固醇包）衍生物的总称。又称类甾醇、甾族化合物。类固醇包括固醇（如胆固醇、羊毛固醇、谷甾醇、豆甾醇、麦角括固醇（如胆固醇、羊毛固醇、谷甾醇、豆甾醇、麦角甾醇），胆汁酸和胆汁醇，类固醇激素（如肾上腺皮质甾醇），胆汁酸和胆汁醇，类固醇激素（如肾上腺皮质激素、雄激素、雌激素），昆虫的蜕皮激

8、素，强心苷和激素、雄激素、雌激素），昆虫的蜕皮激素，强心苷和皂角苷配基以及蟾蜍毒等。此外还有人工合成的类固醇皂角苷配基以及蟾蜍毒等。此外还有人工合成的类固醇药物如抗炎剂（氢化泼尼松、地塞米松），促进蛋白质药物如抗炎剂（氢化泼尼松、地塞米松），促进蛋白质合成的类固醇药物和口服避孕药等。类固醇化合物不含合成的类固醇药物和口服避孕药等。类固醇化合物不含结合的脂肪酸，是非皂化性脂质；这类化合物属于类异结合的脂肪酸，是非皂化性脂质；这类化合物属于类异戊二烯物质，是由三萜环化再经分子内部重组和化学修戊二烯物质，是由三萜环化再经分子内部重组和化学修饰而生成的。饰而生成的。 脂环烃的化学性质与相应的脂肪烃类似

9、脂环烃的化学性质与相应的脂肪烃类似. 具有环状结构的特性具有环状结构的特性 小环似烯小环似烯 大环似烷大环似烷第三节第三节 环烷烃的化学性质环烷烃的化学性质一、氧化反应一、氧化反应 CH2=CH2KMnO4紫色退去不退色在常温下，环烷烃与一般氧化剂都不起反应在常温下，环烷烃与一般氧化剂都不起反应 催化剂用空气氧化 得环己醇或环己酮加热用强氧化剂HNO3COOHCOOH二、取代反应（小了易开环）二、取代反应（小了易开环） CH3Cl2Br2300光ClBrCH3HClHBr+Cl2Cl+HCl不褪色不褪色褪色褪色褪色褪色KMnOKMnO4溶液溶液不褪色不褪色褪色褪色CHCH3CHCH2CHCH3

10、CHCH2=CHCH=CHCH3BrBr2/CCl/CCl4C CH HC CC CH H3 3C CH H3 3K KM Mn nO O4H H+ +? ?C CO OO OH HO O C CC CH H3 3C CH H3 3+ + 思考题思考题1:思考题思考题2:如何鉴别丙烷、环丙烷、丙烯？如何鉴别丙烷、环丙烷、丙烯？三、加成反应三、加成反应 1.催化加氢催化加氢 + H2NiCH3CH2CH2CH3200 C。+ H2Ni80 C。CH3CH2CH3+ H2PtCH3(CH2)3CH3300 C。不易开环2.加卤素加卤素 Br2/CCl4CH2-CH2-CH2BrBrCH3CH3CH

11、3Br2/CCl4C-CH-CH2BrCH3BrCH3CH3Br2/CCl4CH2-CH2-CH2-CH2BrBrBr2/CCl4溴褪色可用于鉴别环烷烃不起加成，而是取代反应加成反应加成反应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+ +B Br rH H? ?C CH H3 3C CC CH H2 2C CH H3 3BrBrC CH H3 3思考题思考题:环的破裂发生在含环的破裂发生在含H最多最多和和最少最少的两个碳的两个碳原子之间，且原子之间，且符合马氏符合马氏规律规律.第四节第四节 环烷烃的来源制法及重要的脂环烃环烷烃的来

12、源制法及重要的脂环烃石油是环烷烃的主要来源之一石油是环烷烃的主要来源之一一、环己烷一、环己烷主要物理性质：无色液体，沸点主要物理性质：无色液体，沸点80.8，易挥发，不，易挥发，不溶于水，可溶于许多有机溶剂。溶于水，可溶于许多有机溶剂。工业制法：苯催化加氢工业制法：苯催化加氢用途：合成尼龙，制造己二酸等用途：合成尼龙，制造己二酸等 二、环戊二烯二、环戊二烯主要物理性质：无色液体，沸点主要物理性质：无色液体，沸点41.5，易燃、易挥，易燃、易挥发，不溶于水，易溶于许多有机溶剂。发，不溶于水，易溶于许多有机溶剂。工业制法：石油裂解、环戊烷或环戊烯催化脱氢制得工业制法：石油裂解、环戊烷或环戊烯催化脱

13、氢制得用途：药物合成橡胶用途：药物合成橡胶一、环己烷一、环己烷 在环己烷分子中，六个碳原子不在同一平面内，在环己烷分子中，六个碳原子不在同一平面内，碳碳键之间的夹角可以保持碳碳键之间的夹角可以保持109.5因此环很稳定。因此环很稳定。 无色液体，沸点无色液体，沸点80.8，易挥发，不溶于水，易溶，易挥发，不溶于水，易溶于有机溶剂于有机溶剂 以苯为原料催化加氢制得以苯为原料催化加氢制得 合成尼龙纤维，制造己二醇己二胺等合成尼龙纤维，制造己二醇己二胺等二、环戊二烯二、环戊二烯 无色液体，沸点无色液体，沸点41.5，易燃，易挥发，易燃，易挥发，不溶于水，易溶于有机溶剂不溶于水，易溶于有机溶剂 石油裂

14、解中分离，恶客有环戊烷或环戊烯石油裂解中分离，恶客有环戊烷或环戊烯催化脱氢制得催化脱氢制得 合成农药、橡胶、高能燃料等合成农药、橡胶、高能燃料等环烷烃的性质环烷烃的性质1.1.取代反应：在光和热的引发下，环烷烃与烷烃一样可发生自由基取代反应。例如发生卤取代反应：在光和热的引发下，环烷烃与烷烃一样可发生自由基取代反应。例如发生卤代反应，生成相应的卤代物。代反应，生成相应的卤代物。2.2.开环反应开环反应加成反应：环烷烃中、小环却和烷烃不同，表现出一种特殊的化学性质加成反应：环烷烃中、小环却和烷烃不同，表现出一种特殊的化学性质容易开环而发生加成反应。容易开环而发生加成反应。(1)(1)加氢：在催化

15、剂铂，钯或雷尼镍的作用下，环丙烷和环丁烷与氢发生开环加成反应。加氢：在催化剂铂，钯或雷尼镍的作用下，环丙烷和环丁烷与氢发生开环加成反应。 例如环丙烷在镍和例如环丙烷在镍和8080的条件下发生开环加成反应，生成正丙烷。（环丙烷易加氢，环丁的条件下发生开环加成反应，生成正丙烷。（环丙烷易加氢，环丁烷则需要在较高的温度下才能加氢。而环戊烷和环己烷必须在更为强烈的条件下方能加氢烷则需要在较高的温度下才能加氢。而环戊烷和环己烷必须在更为强烈的条件下方能加氢）（2 2）加卤素：小环烷烃还与卤素发生开环加成反应，例如环丙烷还与溴单质在常温下发生）加卤素：小环烷烃还与卤素发生开环加成反应，例如环丙烷还与溴单质

16、在常温下发生开环反应，生成开环反应，生成1 1，33二溴丙烷。二溴丙烷。（3 3）加卤化氢）加卤化氢 ：环丙烷还可以与溴化氢发生开环加成反应，生成相应的卤代烷（需要注：环丙烷还可以与溴化氢发生开环加成反应，生成相应的卤代烷（需要注意的是，环丙烷的烷基衍生物在与卤化氢发生加成开环反应时，环的破裂发生在含氢最多意的是，环丙烷的烷基衍生物在与卤化氢发生加成开环反应时，环的破裂发生在含氢最多和最少的两个碳原子之间，同时遵循马氏加成规则）和最少的两个碳原子之间，同时遵循马氏加成规则）总之，四元环不如三元环那么容易开环，在常温下与卤素和卤化氢不发生开环反应，环戊总之，四元环不如三元环那么容易开环，在常温下与卤素和卤化氢不发生开环反应，环戊烷和环己烷也是如此。烷和环己烷也是如此。3.3.氧化反应：在常温下，环戊烷与一般的氧化剂不起反应。但在加热时与强氧化剂或催化氧化反应：在常温下，环戊烷与一般的氧化剂不