第05章脂环烃ppt课件

1、 脂环烃的分类命名和异构景象脂环烃的分类命名和异构景象 脂环烃的性质脂环烃的性质 脂环烃的构造脂环烃的构造要点内容要点内容 重点：重点： 环烷烃的构造环己烷的构象及其表示法环烷烃的构造环己烷的构象及其表示法 难点：难点： 桥环化合物及螺环化合物的命名桥环化合物及螺环化合物的命名 环己烷的椅式构象的书写方法环己烷的椅式构象的书写方法 构造上具有环状碳骨架，而性质上与脂肪烃类似的烃，称为脂环构造上具有环状碳骨架，而性质上与脂肪烃类似的烃，称为脂环烃。烃。 一、分类一、分类 脂环烃脂环烃1根据分子中成环碳原子数目，称为环某烷。根据分子中成环碳原子数目，称为环某烷。2把取代基的称号写在环烷烃的前面。把

2、取代基的称号写在环烷烃的前面。3取代基位次按取代基位次按“次序规那么次序规那么 小的优先列出。例如：小的优先列出。例如：环烷烃的命名环烷烃的命名1,1-二甲基二甲基-3-乙基环已烷乙基环已烷3-Ethyl-1,1-dimethylcyclohexan 1,2-二甲基二甲基-4-环丙基环戊烷环丙基环戊烷 1-cyclopropyl -3,4-dimethylcyclopentane 练习：练习：1-甲基甲基-4-异丙基环己烷异丙基环己烷 1,3-二甲基环己烷二甲基环己烷 反反-1,4-二甲基环已烷二甲基环已烷Trans-1,4-dimethylcyclohexane 3-甲基甲基-4-环丁基庚烷

3、环丁基庚烷 4-Cyclobutyl-3-methylheptane 顺顺-1,4-二甲基环已烷二甲基环已烷 Cis-1,4-dimethylcyclohexane 1根据分子中成环碳原子数目，称为环某烯炔。根据分子中成环碳原子数目，称为环某烯炔。2以双三键的位次和取代基的位置最小为原那么。以双三键的位次和取代基的位置最小为原那么。 例如：例如： 练习练习 练习练习环辛炔环辛炔 角张力的影响，室温下能稳定存在的最小的环炔烃是环角张力的影响，室温下能稳定存在的最小的环炔烃是环辛炔。辛炔。 更小的环庚炔、环己炔只能作为活性中间体瞬间存在，更小的环庚炔、环己炔只能作为活性中间体瞬间存在，未能分别出来

4、。未能分别出来。 两个或两个以上的环，彼此以单键或双键直接相连的，称为联环烃两个或两个以上的环，彼此以单键或双键直接相连的，称为联环烃 通常由两个一样环组成的联环烃，称为联二某烃。通常由两个一样环组成的联环烃，称为联二某烃。 联二环己烷联二环己烷 命名：命名：根据成环碳原子的总数称为二螺根据成环碳原子的总数称为二螺某烷；某烷； 两个环共用一个碳原子的环烷烃称为螺环烃。两个环共用一个碳原子的环烷烃称为螺环烃。编号原那么：从较小环中与螺原子相邻的一个碳原子开场，经小环编号原那么：从较小环中与螺原子相邻的一个碳原子开场，经小环到螺原子，再沿大环致一切环碳原子；到螺原子，再沿大环致一切环碳原子；在在中

5、标出各碳环中除螺碳原子以外的碳原子数目小数在前，大中标出各碳环中除螺碳原子以外的碳原子数目小数在前，大数在后；数在后；其它同烷烃的命名。其它同烷烃的命名。螺螺4.5-1,6-4.5-1,6-癸二烯癸二烯 练习：练习： 桥环烃桥环烃 bridged hydrocarbon 二环、三环等二环、三环等 桥环烃：两个或多个环共用两个以上碳原子的环烃。桥环烃：两个或多个环共用两个以上碳原子的环烃。 命名：命名：123457891066123457123456789104-甲基螺2. 4庚烷4-methylspiro2. 4heptane螺4. 5癸烷spiro4. 5decane 其它同环烷烃的命名。其

6、它同环烷烃的命名。 根据成环碳原子总数目称为几环根据成环碳原子总数目称为几环 某烷；某烷； 编号原那么：从桥的一端桥头碳开场，沿最长桥编至桥的另一端，编号原那么：从桥的一端桥头碳开场，沿最长桥编至桥的另一端，再沿次长桥至始桥头，最短的桥最后编号。再沿次长桥至始桥头，最短的桥最后编号。 在在 中标出除桥头碳原子外的桥碳原子数大数排前，小数中标出除桥头碳原子外的桥碳原子数大数排前，小数排后。排后。 实例与练习：实例与练习：二环二环3. 2. 1辛烷辛烷bicyclo3. 2. 1octane二环二环1. 1. 0丁烷丁烷bicyclo1. 1. 0butane三环三环3.3.1.13,7癸烷金癸烷

7、金刚烷刚烷adamantane1234567823419105812346712346758三环三环3.2.1.02, 7辛烷辛烷Tricyclo3.2.1.02, 7 octane3, 7, 7-三甲基二环三甲基二环4. 1. 0庚烷庚烷 3, 7, 7- trimethylbicyclo4. 1. 0heptane2, 7, 7-三甲基二环三甲基二环2. 2. 1庚烷庚烷 2, 7, 7-trimethyl bicyclo2. 2. 1heptane12345671234567 稠环烃稠环烃 fused polycyclic hydrocarbon 两个环共用两个相邻邻位碳原子的脂环烃称为

8、稠环脂环烃，两个环共用两个相邻邻位碳原子的脂环烃称为稠环脂环烃，简称稠环烃简称稠环烃(特殊桥环烃特殊桥环烃) 。 命名同桥环烃命名同桥环烃 。二环二环2.2.0戊烷戊烷 二环二环4.4.0癸烷癸烷亦称为十氢化萘亦称为十氢化萘 脂环烃的异构有构造异构和顺反异构。如脂环烃的异构有构造异构和顺反异构。如C5H10的环烃异构的环烃异构有：？有：？一一 、普通环的性质、普通环的性质 普通脂环烃具有开链烃的通性普通脂环烃具有开链烃的通性 环烷烃主要是起自在基取代反响，难被氧化。环烷烃主要是起自在基取代反响，难被氧化。1.加成反响加成反响1 加氢加氢马氏加成马氏加成马氏加成马氏加成 环丙烷对氧化剂稳定，不被

9、高猛酸钾、臭氧等氧化剂氧化。环丙烷对氧化剂稳定，不被高猛酸钾、臭氧等氧化剂氧化。例如：例如： 可用高猛酸钾溶液来区别烯烃与环丙烷衍生物。可用高猛酸钾溶液来区别烯烃与环丙烷衍生物。 环烃性质小结：环烃性质小结：(1)小环烷烃小环烷烃3，4元环易加成，难氧化，似烷似烯。普通环以元环易加成，难氧化，似烷似烯。普通环以上难加成，难氧化，似烷。上难加成，难氧化，似烷。(2)环烯烃、共轭二烯烃，各自具有其相应烯烃的通性。环烯烃、共轭二烯烃，各自具有其相应烯烃的通性。 从环烷烃的化学性质可以看出：从环烷烃的化学性质可以看出： 环丙烷最不稳定，环丁烷次之，环戊烷比较稳定，环己烷以上环丙烷最不稳定，环丁烷次之，

10、环戊烷比较稳定，环己烷以上的大环都稳定，因此环的稳定性与环的构造有着亲密的联络。的大环都稳定，因此环的稳定性与环的构造有着亲密的联络。一、张力学说与环丙烷的构造一、张力学说与环丙烷的构造 1885年年 Von Baeyer A. 提出了张力学说，假定一切成环的碳原提出了张力学说，假定一切成环的碳原子都在同一平面上，且构成正多边形。子都在同一平面上，且构成正多边形。 环中碳原子之间的夹角环中碳原子之间的夹角“偏离偏离109.5时，将产生张力，时，将产生张力，“偏离偏离的程度越大，环的张力越大，环的稳定性越小。的程度越大，环的张力越大，环的稳定性越小。张力实际局限性：张力实际局限性： 不适用于大环

11、：大环碳不会共平面；不适用于大环：大环碳不会共平面； 主适用于主适用于 C3C4环环 。2. 环丙烷的构造：环丙烷的构造： 实际上：实际上： 1 饱和烃，饱和烃，C为为sp3杂化，键角为杂化，键角为109.5。 2 三碳环，成环碳原子应共平面，内角为三碳环，成环碳原子应共平面，内角为60。 两者自相矛盾两者自相矛盾 三元环的构造特殊。三元环的构造特殊。 6 60 0。1 10 09 9. .5 5。2 24 4。4 44 4 随随着着环环的的扩扩大大，张张力力角张力：角张力： 在环丙烷分子中，电子云的重叠不能沿着在环丙烷分子中，电子云的重叠不能沿着sp3轨道轴对称重叠，只轨道轴对称重叠，只能偏

12、离键轴一定的角度以弯曲键侧面重叠，构成弯曲键香蕉键，能偏离键轴一定的角度以弯曲键侧面重叠，构成弯曲键香蕉键，其键角为其键角为 105.5，因键角要从，因键角要从109.5紧缩到紧缩到105.5，故环有一，故环有一定的张力称为角张力。定的张力称为角张力。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此可见：由此可见： 键的重叠程度小，稳定性低。键的重叠程度小，稳定性低。电子云分布在两核连线的外侧，添加了试剂进攻的能够性，故具电子云分布在两核连线的外侧，添加了试剂进攻的能够性，故具有不饱和烯烃的性质。有不饱和烯烃的性质。

13、 改动张力：改动张力： 由于环中三个碳位于同一平面，相邻的由于环中三个碳位于同一平面，相邻的C-H键相互处于重叠式构键相互处于重叠式构象，有旋转成交叉式的趋向，这样的张力称为改动张力。象，有旋转成交叉式的趋向，这样的张力称为改动张力。 环丙烷的总张力能为环丙烷的总张力能为114 KJ/mol。1环丁烷的构象环丁烷的构象与环丙烷类似，环丁烷分子中存在着张力，但比环丙烷的小。与环丙烷类似，环丁烷分子中存在着张力，但比环丙烷的小。 环丁烷是以折叠状构象存在的非平面型构造，可以减少环丁烷是以折叠状构象存在的非平面型构造，可以减少C-H的的重叠，使改动张力减小。重叠，使改动张力减小。环丁烷分子中环丁烷分

14、子中 C-C-C键角为键角为 111.5，角张力也比环丙烷的小，角张力也比环丙烷的小，总张力能为总张力能为108KJ/mol。 环戊烷分子中，环戊烷分子中，C-C-C夹角为夹角为108，接近，接近sp3杂化轨道间夹角杂化轨道间夹角109.5，环张力甚微，是比较稳定的环。，环张力甚微，是比较稳定的环。 这种构象的张力很小，总张力能这种构象的张力很小，总张力能25KJ/mol，改动张力在，改动张力在2.5KJ/mol以下，因此，环戊烷的化学性质稳定。以下，因此，环戊烷的化学性质稳定。 所以，环戊烷是以折叠式构象存在的，所以，环戊烷是以折叠式构象存在的，为非平面构造，呈信封式构象。为非平面构造，呈信

15、封式构象。 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坚持角可以坚持109.5因此环很稳定。因此环很稳定。1.两种极限构象两种极限构象椅式和船式椅式和船式 椅式构象中椅式构象中C-H键分为两类：键分为两类： 直立键直立键a键：键：6个与分子的对称轴平行的个与分子的对称轴平行的C-H 键伸展方向：键伸展方向：3上，上，3下，且上下交替；下，且上下交替； 平伏键平伏键e键：键：6个与直立键构成接近个与直立键构成接近109.5的夹角的的夹角的C-H键键平伏着向环外伸展。如以下图：平伏着向环外伸展。如以下图： C3在室温时，环

16、己烷的椅式构象可经过在室温时，环己烷的椅式构象可经过C-C键的转动而不经过碳碳键的转动而不经过碳碳键的断裂，由一种椅式构象变为另一种椅式构象，在相互转变中，键的断裂，由一种椅式构象变为另一种椅式构象，在相互转变中，原来的原来的a键变成了键变成了e键，而原来的键，而原来的e键变成了键变成了a键。键。 当六个碳原子上连的都是氢时，两种构象是同一构象。连有不同基当六个碳原子上连的都是氢时，两种构象是同一构象。连有不同基团时，那么构象不同。团时，那么构象不同。 112266一、一元取代环己烷的构象一、一元取代环己烷的构象 一元取代环己烷中，取代基可占据一元取代环己烷中，取代基可占据a键，也可占据键，也可占据e键，键，但占据但占据e键的构象更稳定。例如：键的构象更稳定。例如：CHHHHHHHHCH3HHH室温793（内能较a型少75.3 KJ / mol） 缘由：缘由： a键取代基构造中的非键原子间斥力键取代基构造中的非键原子间斥力比比e键取代基的大因非键原子间的间键取代基的大因非键原子间的间隔小于正常原子键的间隔所致。隔小于正常原子键的间隔所致。HHHHHHHHHHHHHHHHHH11，2-二取代？CH3CH3 小结：小结：1环己烷有两种极限构象椅式和船式，椅式为优势构象。环己烷有两种极限