04有机化学第4版教案第四章-脂环烃课件

第五章脂环烃

alicyclichydrocarbons

脂环烃是指碳干为环状而性质和开链烃相似的烃类。§5.1脂环烃的分类和命名Classificationandnomenclatureofalicyclic螺环烃：分子中两个碳环共用一个碳原子。联环烃：分子中两个碳原子用一根碳碳键相连的。不饱和脂环烃（环烯烃、环炔烃）饱和脂环烃（环烷烃）桥环烃：分子中两个碳环共用多个碳原子。单环脂环烃多环脂环烃一、分类：脂环烃二、命名：nomenclature1、单环脂环烃1>、与开链烃相似，用“环”字作前缀。

2>、简单的环连在长链上或同一碳链上连有几个脂环时，环作取代基。如：

CH3CH2CHCH2CH3CH2CH2CH2CH22、螺环烃：1>、编号：从小环到大环，照顾不饱和键和取代基。2>、取名；螺[a·b]某烷。（a≤b：“某”指碳环中碳原子的总数）如：

5-甲基螺[3·5]壬烷9-甲基螺[3·5]-5-壬烯55113、联环烃：与桥环烃相同4、桥环烃：1>、编号：先长桥后短桥；照顾不饱和键和支链。2>、取名：A环[a·b·c……]某烷。（a≥b≥c……，“某”为环中碳原子总数；“A”为环的数目）。如：二环[4·4·0]癸烷1，5，7，7-四甲基二环[4·1·0]庚烷11，3，7，7-四甲基二环[2·2·1]庚烷1,5,6-三甲基二环[2·2·0]-2-辛烯11§5.2脂环烃的性质Propertiesofalicyclichydrocarbons一、脂环烃的物理性质：physicalpropertiesofalicyclic熔、沸点和相对密度比相应的脂肪烃高。原因是比较规整。二、脂环烃的化学性质：chemicalpropertiesofalicyclic1、环烷烃：cycloalkanes1>、在光照或热的引发下发生取代反应（与烷烃相似）+Cl2+Br2ClBr2>、在催化剂的作用下开环加氢+H2+H2+H2NiNiNi80°C120°C300°CC3H8n-C4H10n-C5H12ClCH2CH2CH2Cl3>、容易开环+Br2BrCH2CH2CH2Br+HBrCH3CH2CH2Br+Cl2FeCl3+HBrCH3—C—CH—CH3CH3CH3BrCH3CH2CH2OH①H2SO4②H2OCH≡CCH3和4>、常温下一般氧化剂不与环烷烃反应。例：区别：CH3CH2CH3；CH2=CHCH3

2、环烯烃的性质PropertiesofcycloalkenesBr2Br2低温300~500°C稀KMnO4HBrHBrH2O2BrBrBrBrBrKMnO4HCOO(CH2)4COOHOHHOH+象开链烃一样，主要起亲电的或游离基的加成反应，也能起开环反应和烯丙位的取代反应。冷，碱性§5.3脂环烃的结构Structureofalicyclic一、张力学说和环丙烷的结构1、张力：物体所承受的拉拽的力。2、角张力：有些脂环烃分子中，由于碳碳键的夹角不能成为109028'，分子中就产生了一种力图使碳碳键的夹角成为109028'的力，这种力叫角张力。3、张力学说：1885年Baeyer（拜尔）提出了张力学说，认为环烷烃中的碳是四面体的，如果键角偏离109028'，就会产生张力，偏离越多，张力越大。如，环丙烷中，碳碳键的夹角为适应环的几何形状而成600；环戊烷中，碳碳键的夹角为1080；因此，环丙烷中张力大，环戊烷中张力小。4、弯曲键的概念：环丙烷中，碳为SP3杂化，但碳碳键的形成不是SP3轨道头碰头的重叠，也不是侧面重叠，而是弯曲重叠。电子云有点象π键的电子云，所以易被进攻。见图5-1P106二、环丁烷和环戊烷的构象环丁烷为了减少张力，四个碳原子不在同一平面上，而是呈蝴蝶式构象。环戊烷也为了减小张力，五个碳原子不在同一平面上，而是呈信封式或半椅式。三、燃烧热和非平面结构1、燃烧热：1mol物质完全燃烧时所放出的热量。环烷烃中每个CH2

的燃烧热越小，该环烷烃就越稳定。2、正多边形的边与内角的关系：边345678912内角60090010801200128.50135014401500与1090的差490190101101902603504103、环烷烃每个CH2的燃烧热及总张力能（KJ.mol-1）见P107表5-2碳原子数燃烧热总张力能碳原子数燃烧热总张力能

nHc/nn(Hc/n-659)nHc/nn(Hc/n-659)36971141166344468610812660125664251366013665901465907662211566015866440166601696655417657341066450

烷烃中每个CH2

的燃烧热约为654.8kj.mol-1

4、若环烷烃中碳原子共平面，则分子呈正多边形，按张力学说，环戊烷最稳定，环丁烷与环己烷相当，碳原子多于7个的环烷烃中，碳原子越多越不稳定。而事实上，从P107表5-2可知，环己烷最稳定；碳原子多于7个的环烷烃的稳定程度基本相当（7~11）。所以从燃烧热的数值上人们初步判断环烷烃中的碳原子不在同一平面上；现在已经通过物理方法搞清楚了环烷烃的碳原子的确不在同一平面上。四、环己烷的构象conformationofcyclohexane1、范德华张力：非键原子或基团间距离小于范德华半径时，这些原子或基团就互相排斥，这种排斥力叫范德华张力。2、扭转张力：两个相连的四面体碳原子，它们的键处于交叉式时最稳定，与交叉式有偏差时分子中就产生一种力图恢复成交叉式构象的力。这种力叫扭转张力。3、环己烷分子中，碳碳键可以在环不受破裂的范围内旋转。因此，有许多种构象，其中有两种极限构象，船式和椅式。椅式构象船式构象4、船式构象中有两个相邻碳原子的键（2，3和5，6）处于顺叠式的位置，有扭转张力，C1和C4间的距离小，C1和C4上氢原子间的距离更小，范德华张力大，所以不稳定。5、椅式构象：1，3，5-三个碳原子在一个平面上；2，4，6-三个碳原子在一个平面上；两个平面互相平行，距离为0.05nm。相邻碳原子的键都处于顺错式的位置，因此是优势构象。6、转环作用：环己烷的构象中，通过碳碳键的旋转，船式可变为椅式或另一船式，椅式也可以变为船式或另一椅式，这种互变叫转环作用。转环作用中，C-C键未断裂；一个椅式变为另一个椅式时原a键变成e键，原e键变为a键。7、环己烷的一元取代物中，取代基在a键时，由于与3，5碳上的氢原子间距离小，范德华张力大，不稳定；取代基在e键时稳定。同理，多元取代物中，最稳定的构象是e键上取代基最多的构象。环上有不同的取代基时，大的取代基在e键的构象最稳定。五、脂环化合物的顺反异构cis-transisomerismofalicyclic1、单环化合物的顺反异构由于环的存在，碳碳键的旋转受到一定的限制，当环上连有两个不同的原子或基团时，就有顺反异构。两个相同或相似的基团在环的同侧为顺式：如CH3CH3H3CH3C(Z)顺-1，2-二甲基环己烷(E)反-1，3-二甲基环己烷2、十氢萘（二环[4•4•0]癸烷）的顺反异构两个氢原子在环的同侧为顺式：顺式反式一、分子内偶联方法武慈型环合成方法：α,ω-二卤化合物发生偶联反应，可生成环。§5.4脂环烃的制法PreparationofalicycichydrocarbonsCH2CH2CH2Na(Zn)BrBr二、狄尔斯-阿德尔反应++OOOOOO100°CCH3—CH—CH—CH3三、卡宾合成法卡宾又叫碳烯，是二价碳的活泼中间体。能与烯作用，形成三元环。CH2N2CH2+N2￪光或热CH3CH=CHCH3+CH2CH2••••四、脂环烃之间的转化脂环烃在催化剂的作用下能使环缩小或扩大。AlCl3小结：基本概念：脂环烃、螺环烃、联环烃、桥环烃、张力、角张力、范德华张力、扭转张力、燃烧热、转环作用等十个。讲了脂环烃的分类、命名、结构、性质、制备等。注意掌握顺反异构和构象。P1132、4、5、8作业：Thank

you卖油翁下课了，回顾学习一个小故事吧！学习目标1、复述故事，深入理解文章内容，初步把握人物形象。2、学会利用文中关键词句分析人物形象。3、体会文章所揭示的深刻道理。故事发生的时间、地点、人物、事件的起因、经过和结果要复述清楚。看图复述课文内容自学指导(一)1、作者运用哪几种方法去刻画人物的形象？从文中找出具体句子进行分析。并说说你是如何看待这两个人物的。2、从这个故事中你懂得了什么道理？自学指导(二)陈尧咨（善射）卖油翁（善酌）动作神态语言睨之无他，但手熟尔以我酌油知之我亦无他，惟手熟尔汝亦知射乎吾射不亦精乎尔安敢轻吾射释担而立但微颔之取置覆酌沥性格:自矜（骄傲）谦虚对比道理:熟能生巧,即使有什么长处也不必骄傲自满。忿然笑而遣之笑而遣之1、联系生活、学习，说说熟能生巧的事例。

2、你认为一个人应该如何看待自己的长处？又如何看待他人的长处？课外延伸人外有人，天外有天。取人之长，补己之短。自满人十事九空，虚心人万事可成。谦受益，满招损。三人行，必有我师焉。择其善者而从之，其不善者而改之。骄傲自满是我们的一座可怕的陷阱；而且，这个陷阱是我们自己亲手挖掘的。

——

老舍

尺有所短；寸有所长。物有所不足；智有所不明。

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屈原

1、正视自己的长处，扬长避短，2、正视自己的缺点，知错能改，3谦虚使人进步，4、人应有一技之长，5、自信是走向成功的第一步，6强中更有强中手，一山还比一山高，7艺无止境8、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来，刻苦训练才能有所收获，取得成效。9、骄傲自大、不可一世者往往遭人轻视；10、智者超然物外卖油翁下课了，回顾学习一个小故事吧！学习目标1、复述故事，深入理解文章内容，初步把握人物形象。2、学会利用文中关键词句分析人物形象。3、体会文章所揭示的深刻道理。故