有机化学-课件thjie-05脂环烃

第五章脂环烃第五章脂环烃

学习要求1．掌握脂环烃的命名。

2．掌握脂环烃的结构和性质，环的大小与稳定性的关系。

3．掌握脂环烃的顺反异构，环己烷及取代环己烷的构象分析（船式和椅式、a键和e键）。

4．理解多环己环烃（十氢萘的顺反异构）。

作业P1091，5，6，9一、脂环烃的分类、异构和命名脂环烃指碳骨架为环状而性质和开链烃相似的烃类。按饱和程度分类环烷烃环烯烃环炔烃小环：C3—C4常见环：C5—C6中等环：C7—C12大环：C12以上单环双环多环螺环桥环1、分类按环的大小分类按环数分类2、异构一、脂环烃的分类、异构和命名构造异构：环的大小、侧链的长短及位置不同C4C5立体异构：顺反异构顺-1，4-二甲基环己烷反-1，4-二甲基环己烷以取代基相对于环平面的位置判别一、脂环烃的分类、异构和命名3、命名A.单环1）简单环烃的命名与相应的脂肪烃相同，只是在名称前加“环”字2）环上有两个或两个取代基时，按照取代基位号和最小的原则给环编号；取代基不同时，给较优的基团以较大的编号

环丙烷环丁烷环戊烷环己烷1,1,4-三甲基环己烷1-甲基-4-异丙基环己烷A.单环3）环上有取代基及不饱和键时，给不饱和键以最小的编号,同时给不饱和键上取代基尽可能小的编号4）简单的环上连有碳链较长或较复杂的取代基时，可将环做为取代基编号1234566543211-甲基-1-环己烯1,6-二甲基-1-环己烯1325462,3-二甲基-1,3-环己二烯65432172-甲基-5-环己基庚烷一、脂环烃的分类、异构和命名B.双环（螺环及桥环）脂环烃分子中两个碳环共有一个碳原子称为螺环烃，其命名根据成环碳原子的总数称为螺某烷，螺字后方括号用数字标出两个碳环上除了共有碳原子外的碳原子数目，小的数字排前面；编号以较小环中与螺原子相邻C开始，经过螺原子再编第二个环；数字用圆点隔开，代表碳原子数。螺原子螺原子154321651098764321734798610645257Ⅰ)螺环4-甲基螺[2.4]庚烷2-乙基螺[4.5]-7-癸烯一、脂环烃的分类、异构和命名B.双环（螺环及桥环）Ⅱ)桥环两个碳环共用二个及以上碳原子的称为桥环化合物。双桥环化合物的命名：根据成环碳原子总数称为双环某烷；将各桥的碳原子数从大到小写在方括号里，用圆点分开。编号从一个桥头碳开始，按从大到小编各桥；编号顺序以取代基的位置和最小为原则。11217242876538双环[4.1.0]-3-庚烯6543376544-甲基双环[3.2.1]-2-辛烯1,8-二甲基-2-乙基-6-氯双环[3.2.1]辛烷一、脂环烃的分类、异构和命名用系统命名法命名下列化合物或写出结构式(1)反-1-氯-2-溴环丁烷(2)顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷(3)(4)(5)1,1-二甲基-3-异丙基环戊烷2-甲基-3-环丙基庚烷5,7,7-三甲基双环[2.2.1]-2-庚烯二、脂环烃的性质物理性质小环气态，常见环为液态，中环和大环为固态；环烷烃的熔、沸点及密度>开链饱和烃（环的对称性及刚性）化合物沸点/℃熔点/℃相对密度丙烷-42.2-187.10.5824环丙烷-34.5-127.60.688己烷68.7-94.00.6594环己烷80.76.60.7786化学性质环烷烃与烷烃相似，可发生游离基取代，常温下不被KMnO4氧化；但小环具有某些不同与烷烃的反应活性（加成）。环烯烃与烯烃相似，可发生加成、氧化及α－H卤代反应化学性质（环烷烃）1.卤代反应2.与卤素的加成反应游离基过程小环易于开环环丙烷较环丁烷活泼化学性质（环烷烃）3.与氢卤酸的加成反应含氢最多和最少的C—C键之间的键断裂产物符合马氏规则4.加氢反应80℃

200℃

300℃

化学性质5.氧化反应环烷烃有部分双键的性质，但不能为KMnO4氧化问题用简单的方法鉴别环丙烷、丙烷、丙烯试剂环丙烷丙烯丙烷①

溴水褪色褪色无变化②

KMnO4无变化褪色化学性质（环烯烃）A.加成B.氧化C.双烯合成三、环烷烃的稳定性与结构1.稳定性环己烷>环戊烷(稳定)>环丁烷>环丙烷(不稳定)易于制备不易制备，易于开环三种理论解释A.Bayer张力学说碳是正四面体的（sp3杂化）,且成环后所有碳原子都在同一平面，为正多边形碳原子的夹角偏离109.5°,产生张力偏角＋44－516oll偏角+2244+944ooll无法解释为什么环己烷>环戊烷B.燃烧热环烷烃的稳定性1mol有机化合物完全生成CO2和H2O时放出的热量称为燃烧热，其大小反映了分子内能高低，进而反映了分子的相对稳定性。环烷烃每个CH2的平均燃烧热(kJ/mol)总张力能

(kJ/mol)环丙烷环丁烷环戊烷环己烷环庚烷环辛烷环壬烷环癸烷环十五烷正烷烃697.1686.2664.0658.6662.3663.6664.4663.6658.6658.6115.5110.427.0025.940.052.250.00—C.现代分子结构理论原子轨道重叠的程度；成环的原子并不是整齐的排列在同一平面上2.结构三、环烷烃的稳定性与结构与烷烃相同，环烷烃的碳原子也是SP3杂化，共价键类型为σ键。但为了成环，碳原子的键角不一定是109.5°。2.1环丙烷弯曲键2.结构2.2环丁烷和环戊烷构象A.环丁烷C—C键（弯曲键），非平面分子B.环戊烷信封式半椅式蝶式2.结构2.3环己烷在环己烷分子中，C原子是SP3杂化。六个C不在同一平面，C-C键夹角保持109º28',因此环很稳定。二种极限构象：

椅式船式优势构象竖直键：a键（6个）平伏键：e键（6个）C—H键的类型21123456C1、C3、C5共平面C2、C4、C6共平面C—H键的位置：6个在平面上，6个在平面下0.25nm0.18nm椅式船式2.3环己烷椅式构象有2种，并可经过船式进行转化a键→e键e键→a键99.9%0.1%232346.2E(kJ/mol)反应进程06.72.3环己烷椅式半椅式扭船式船式扭船式半椅式椅式2.3环己烷A.

一取代环己烷95%5%16543212345626312631?1,3-二竖键作用无1,3-二竖键作用取代基位于e键的椅式构象稳定

----优势构象B.

多取代环己烷2.3环己烷试比较顺式和反式1,4-二甲基环己烷的稳定性。ea键型ee键型aa键型

甲基ee键型异构体比甲基ea键型异构体稳定。2.3环己烷B.

多取代环己烷a.指出下列构象异构体中哪一个是优势构象。大基团位于e键氢键的形成12.3环己烷B.

多取代环己烷1,3-二竖键作用多取代的环己烷，处于e键的取代基越多，构象越稳定，且大取代基优先处于e键;能形成氢键的例外。示例1ae型2.3环己烷B.

多取代环己烷示例2示例32.3环己烷