脂环烃教学案

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1、第五章脂环烃教学要点：掌握脂环烃的命名、结构、性质、制备；了解张力学说和环烷烃的立体化学。教学时数：4学时教学方法：教师讲授、教学手段：多媒体、自制模型脂环烃是指碳干为环状而性质和开链烃相似的烃类。第一节 脂环烃的分类及命名一．分类　二．单环烃的命名：①环烷烃的命名与烷烃相似，只在烷字的前面加上一“环”字，称为环某烷编号时，当环上有取代基时，取代基小时用环作为母体。有两个以上不同的取代基时，以含碳最少的取代基作为1位。使环上取代基的位次尽可能最小环丙烷1-甲基-3-乙基环己烷4-甲基-5-乙基环己烯当环与长碳链相连时，用碳链作为母体。把环作为取代基。环丙基环己烷3-

2、甲基-4-环戊基庚烷②环烯的命名在相应的烯烃名称前面加一“环”字第二节脂环烃的性质1.物理性质环烷烃的熔点、沸点、和比重都较含同数碳原子的开链烷烃高。可以看到结构对它们所起的作用。链状化合物可以比较自由的摇动，分子间“拉”得不紧，容易挥发，所以沸点低一些。由于这种摇动，它比较难以在晶格内作有次序的排列，所以它的熔点也低一些。环烷烃排列得紧密一些，所以密度高一些，比重就高一些。2.化学性质大环环烷烃和链状烷烃的化学性质很相像，对一般试剂表现得不活泼。(1)小环烷烃与烯烃相像----与H2、X2、HX反应。它与氢、卤素、卤化氢都可以发生开环作用，因此小环可以比作一个双键

3、。不过，随着环的增大，它的反应性能就逐渐减弱，五元、六元环烷烃，即使在相当强烈的条件下也不开环。①催化氢化在Ni催化剂进行催化加氢，乙烯在40℃发生反应；环丙烷在120℃时发生反应，产生丙烷；环丁烷在180℃时发生反应，产生正丁烷；环己烷和环庚灶在300℃时不发生反应。② 与卤素反应。         ③与卤化氢反应        对取代环丙烷，加成反应发生在环的哪个C-C键上？ 一般说来，加成反应主要发生在含氢最多和含氢最少的两个碳原子的C-C键上，象卤化氢这种极性试剂，带部分正电荷的H原子加到含氢较多的碳原子上。与烯烃的不对称加成规律一致（见F3节）。    （

4、2）环丙烷不同于烯烃—对氧化剂较稳定环丙烷不与KmnO4水溶液或臭氧作用可用KmnO4溶液来区别烯烃和环丙烷类化合物。 环丙烷部分不受影响，反应发生在环的α位。第三节脂环的结构一．环丙烷的结构   环的稳定性与环的大小有关，三碳环最不稳定，四碳环比三碳环稍稳定一点，五碳环较稳定，六碳环及六碳以上的环都较稳定，如何解释这一事实？ 根据现代共价键概念.若以sp3轨道成键，其夹角要求应是109.5°。在环丙烷中，三原子在同一平面上，夹角为60°，但是C为sp3杂化正常的键角应为109.5°，故C-C键电子云重叠方向不可能是沿两原子连线方向，必然有一定的偏离，即未达到最大重

5、叠，环碳之间只得形成一个弯曲的键（香蕉键），这种键的σ电子云突出在三角形的外边。使整个分子像拉紧弓一样。因此，有"角张力"存在，环不稳定（角张力：由于键角的偏移引起的张力，称为角张力。）。容易开环，发生加成反应。    　弯曲键（香蕉键）正常的σ键二．环己烷的构象　在环己烷分子中，碳原子是以sp3杂化，六个碳原子不在同一平面内，碳碳键之间的夹角可以保持１０９．５°，因此很稳定．(1)环己烷的两种极限构象 ①一种像椅子故叫椅式．  六个碳原子排列在两个平面内，若碳原子１，３，５排列在上面的平面，碳原子２，４，６则排列在下面的平面，两个平面的距离为０．０５nm．图中的对

6、称轴是穿过分子画一直线，分子以它为轴旋转一定角度后，可以获得与原来分子那样的形象，此直线即为该分子的对称轴。②另一种像船叫船式　环己烷的C-C键可在环不受破裂的范围内旋转，在放置中，船式、椅式可以相互转变。 （2）物理方法测出船式环己烷比椅式能量高２６.7KJ/mol,故在常温下环己烷几乎完全以较稳定的椅式构象存在。　在椅式中相邻碳原子的键都处于交叉式的位置，稳定。　在船式中碳原子的键（２，３和５，６）处于全重叠式的位置。由于重叠的氢原子间有斥力（位阻）作用，且船头船尾距离较近，斥力较大．Vandewaals张力也较大．在重迭式中，前后两根C-C键之间有电子云的斥力

7、，倾向于叉开．因此重迭式的内能较高，交叉式的内能较低，它们之间的内能差是由于键扭转而产生的，故称为扭转张力．（3）直立键（a键）、平伏键（e键）与分子的对称轴平行的键叫直立键或a键（axialbond）与直立键形成接近１０９．５°夹角的键，叫平伏键或e键（equatirialbond）  我们将环己烷中六个碳原子所处的空间看作是一个较厚的平面的话，那么六根C-H键是竖立在它的上下，称为直立键，也叫a键．另外六根C-H键横卧在它的四周，称为平伏键，也叫e键．（4）环己烷各构象之间的能量关系。由椅式转换成另一种椅式，所经过的各种构象椅式能量最低，半椅式的能量最高。