2016上-有机课件终极版

环烃Cycloalkane1掌握环烷烃的结构特征、分类和命名，小环烷烃的开环反应。2理解环己烷的椅式和船式构象，取代环己烷的稳定性；3.掌握苯的结构特征和苯同系物的命名.4.掌握芳香烃的亲电取代反应及定位效应，

了解其反应机理5.掌握芳香烃侧链氧化的条件并正确书写反应式.本章要求第一节脂环烃一、脂环烃的分类二、脂环烃的命名三、脂环烃的结构及构象的稳定性四、脂环烃的化学性质1、根据有无不饱和键脂环烃饱和脂环烃不饱和脂环烃环烯烃环炔烃第一节脂环烃一、脂环烃的分类、结构和命名（一）脂环烃的分类2、根据环的数目脂环烃单环多环双环3、根据成环的碳原子数脂环烃小环3-4常见环5-6中环大环7-1212以上（二）骨架式的写法C和H都不写出用多边形表示环,每个角代表一个C原子骨架式（三）脂环烃的命名

1、单环脂环烃根据成环的碳原子数，命名为：环“某”烃环“某”烷、环“某”烯、环“某”炔环丙烷环丁烷环戊烷环己烷甲基环丙烷乙基环丙烷甲基环丁烷甲基环己烷甲基环戊烷2、有一个取代基的单环脂环烃以环为母体，母体环前加上取代基的名称和位置，环上碳原子的编号应使取代基的位置数字尽可能小。1,1-二甲基环丙烷1,2-二甲基环丙烷1-甲基-3-乙基环戊烷1-甲基-4-异丙基环己烷3、有两个或两个以上取代基的单环脂环烃以较小取代基的位置为第一位，其余取代基位次较低4、复杂脂环烃分子中含有较长碳链的，一般以环当作取代基，以烷烃的衍生物命名。2-甲基-3-环丙基丁烷2-环己基己烷（四）环烷烃的同分异构1.构造异构C6H12环系、取代基的种类、位置因环大小不同，侧链长短不同，侧链位置不同而引起的2.顺反异构构型异构存在条件环中两个或多个C各自所连两原子(团)不同构型标记顺式－处于同侧反式－分处两侧1,2-二甲基环丙烷比较C所连相同原子(团)的相对位置,以环平面为参照顺-1,3-二甲基环戊烷顺-1,3-二甲基环己烷反-1,3-二甲基环己烷（一）脂环烃的结构当碳原子的键角偏离109°28′时，便会产生一种恢复正常键角的力量。这种力就称为张力。键角偏离正常键角越多，张力就越大。偏转角度=109°28′内角nN=34567偏转角度24°44′9°44′4°4′-5°16′-9°33从偏转角度来看，五员环应最稳定，大于五员环或小于五员环都将越来越不稳定。但实际上，五员、六员环型化合物都是稳定的。这就说明张力学说存在缺陷。二、脂环烃的结构及构象的稳定性1.角张力学说C为sp3杂化弯曲键2、现代价键理论现代理论认为：sp3,键角为109°28`时达到最大重叠

实际上，在三元环及四元环中，碳碳键并不是沿键轴方向重叠的σ键。而是一种非“正规”的单键，成键的强度较弱，因而容易发生断裂。随着环碳原子数的增加，角张力逐渐减弱环丁烷环戊烷1.环己烷的两种典型的构象（二）环己烷的构象环己烷的结构：环己烷6个杂化的碳原子不是呈平面六角形，而是居于多面上，每个C-C-C键角保持109°，主要有椅式和船式两种排列方式，这两种构象都是很稳定无张力的环。椅式船式船式椅式C四面体构型影响环己烷稳定性的因素有:1.角张力2.扭转张力3.空间张力与正常化学键角109°28′的任何偏差产生与交叉式排列的任何偏差产生非成键的原子或基团间距或小于范德华半径之和产生扭转张力（重叠式构象）TortionalstrainiscausedbyeclipsingC-HbondsonadjacentcarbonsC－C对位交叉无扭转张力C四面体构型无角张力椅式优势构象C－C全重叠有扭转张力船式1265234563241能量高，不稳定构象红色:直立键,a键绿色:平伏键,e键2.椅式构象中碳原子的分布和碳氢键的分布朝向不变每个C上的C－H键,a→e,e→aC的上下相对位置改变1,3,5位上,环同侧者,或同a,或同e3转环作用4含一个取代基的环己烷的构象邻位交叉取代基占据a键对位交叉优势构象取代基占据e键一元取代环己烷中，取代基可占据a键，也可占据e键，但占据e键的构象更稳定。5.二取代环己烷的构象异构二取代环己烷的优势构象：1.较多取代基位于e键的构象2.有不同取代基时，较大基团位于e键为优势构象。1,2-二甲基环己烷顺式反式优势1,3-二甲基环己烷优势顺式反式1,4-二甲基环己烷顺式反式优势顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷优势练习：三、环烷烃的化学性质（一）取代反应

（二）加成反应1与H2的反应2与卤素X2的反应3

与卤化氢HX的反应

马氏规则H加到H多的C上（四）氧化反应芳香烃苯系芳香烃非苯系芳香烃单环芳香烃多环芳香烃苯苯的同系物苯取代不饱和烃多苯代脂肪烃联苯类多环芳香烃稠环芳香烃第二节芳香烃(aromatichydrocarbons,arenes)（一）芳香烃的分类一、芳香烃的分类和命名1.单环芳香烃

①苯②苯的同系物CnH2n－6(烷基苯)③苯取代的不饱和烃2.多环芳香烃①多苯代脂肪烃

②联苯类多环芳香烃

③稠环芳香烃

萘(naphthalene)

蒽(anthracene)

菲(phenanthrene)

芘(pyrene)（二）芳香烃的命名

1.一取代单环芳香烃甲苯异丙苯乙苯2.二取代和多取代的单环芳香烃两个相同取代基之间的位置关系

邻(o-)间(m-)对(p-)邻二甲苯三个相同烃基之间的位置关系

均三甲苯连三甲苯偏三甲苯1,3,5-三甲苯多个不同烷基的取代苯1-乙基-3-丙基苯当苯环上连有两个或两个以上不同烷基时,以苯为母体,烷基按”次序规则”中规定的较优基团后列出后编号，位号总和最小的原则。3.苯环上连有复杂烃基或不饱和烃基以苯为取代基苯乙炔2-甲基-3-苯基戊烷芳香烃基Ar-苯基苄基C6H5－C6H5CH2－PhBz

1芳香性

2一取代产物只有一种3邻位二取代产物只有一种组成C6H6二、苯的结构（一）凯库勒式↔凯库勒式不能完全、正确地反映苯的结构（二）近代物理测定结构

（三）苯分子结构的现代解释C:sp2杂化闭合共轭体系π电子云在分子平面两侧电子离域，键长平均化，稳定(一)反应机理（二）亲电反应的实例

1.卤代反应三苯环上的亲电取代反应及其机理2.硝化反应3.磺化反应苯磺酸是强酸，酸性与硫酸相当，易溶于水磺化反应是可逆反应，磺酸基容易脱去反应机理为：4.傅克烷基化反应5.酰基化反应当引入的烷基为三个碳以上时，引入的烷基会发生碳链异构现象。原因：反应中的活性中间体碳正离子发生重排，产生更稳定的碳正离子后，再进攻苯环形成产物。酰基化反应的特点：产物纯、产量高（因酰基不发生异构化，也不发生多元取代）。四芳烃侧链的反应1.取代反应2.氧化反应苯环本身很稳定。烷基苯（有α-H时）易氧化，氧化侧链不管侧链多长，都变为羧基。当与苯环相连的侧链碳（α-C）上无氢原子（α-H）时，该侧链不能被氧化。五、苯环上亲电取代的定位效应

1.定位规律甲基使苯环上的取代比苯容易，使进攻试剂进入其邻位和对位硝基使苯环上的取代比苯困难，使进攻试剂进入其间位任何连结在苯环上的基团都将:①影响环的反应活性②决定反应的位置(定位效应)定位效应：苯环上原有基团可影响另一个取代基

进入苯环的位置的作用

致活基团（使苯环易发生取代反应）都是邻对位定位基间位定位基都是致钝基团卤素属于邻对位定位基，是致钝基团邻对位定位基间位定位基(2)取代基对反应位置的影响——定位效应2.定位效应的解释（1）电子效应苯环上π电子的高度离域，电子云密度是完全平均分布的，有取代基后，环上的电子云分布发生变化，出现电子云密度较大与较小的交替现象，于是，进行亲电取代反应的难易程度就不同，进入的位置也不同。影响苯环上电子云的密度对邻、对位基的解释诱导效应+I和共轭效应+C都使苯环上电子云密度增加，邻对位增加的更多.故甲基使苯环活化，亲电取代反应比苯容易，主要发生在邻、对位上甲基具有给电子的诱导效应(+I)和给电子的共轭效应(+C)甲苯电负性O˃C，具有吸电子诱导效应（-I)；氧上的电子对与苯形成p-π共轭效应,具有给电子的共轭效应（+C）

由于+C>-I，所以苯环上的电荷密度增大，且邻、对位增加的更多些，故为邻对位定位基。苯酚电负性Cl>C，所以具有

–I效应氯上的孤对电子与苯环形成p-π共轭，具有+C效应由于+C<-I，所以苯环上的电荷密度降低，且邻、对位降低的少些，故为邻对位定位基。氯苯间位基（以硝基苯为例）A由于电负性O˃N˃C,因此硝基为强吸电子基，具有吸电子诱导效应（-I),苯环钝化；B硝基的π键与苯环大π键形成共轭，因硝基的吸电子作用，使电子向硝基转移，形成吸电子诱导效应（-C）。苯环上的电荷密度减小，故为间位定位基。（2）空间效应59%37%4%55%45%12%80%8%3.二取代苯的定位效应（1）两个取代基定位效应一致：共同决定（2）原有两个取代基同类，而定位效应不一致，则主要由强的定位基指定新导入基进入苯环的位置。例如：（3)原有两个取代基不同类，且定位效应不一致时，新导入基进入苯环的位置由邻对位定位基指定。例如：同时注意空间效应(4)两个定位基作用相近时，得到混合物4.定位效应在有机合成上的应用(1)预测反应产物(2)选择合成路线萘蒽菲萘、蒽、菲的性质与苯相似，具有芳香性。但是由于它们的π电子体系中电子云分配不象苯分子那样均匀，因此在环上的不同位置反应活性不同，一般为γ位<β位<α位。六、稠环芳香烃α电子云密度较高，β次之，9、10号最低

结构决定萘的化学性质(一）萘1、亲电取代反应（1）卤代反应（2）硝化反应（3）磺化反应2、加成反应比苯容易四氢化萘十氢化萘一元取代萘进行亲电取代反应时，第二个基团进入哪个环及哪个位置同样取决于原有基团的性质。（二）蒽和菲分子式均为:C14H109-溴代蒽9,10-蒽醌9,10-菲醌（三）致癌稠环芳烃芘苯并芘1,2,3,4-二苯并菲七、非苯芳香烃和Hückel规则

芳香性某些不具有苯环结构的烃类化合物，也具有一定的芳香性，这类化合物称为非苯芳香烃。4n+2规则休克尔提出，单环多烯烃要有芳香性，必须满足三个条件。成环原子共平面或接近于平面环状闭合共轭体系;(3)环上π电子数为4n+2(n=0、1、2、3……