第四章 环烃

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1、第四章环烃脂环烃环烃芳香烃Ⅰ脂环烃综述1、范围环烷:CnH2n环烯:CnH2n-2环炔:CnH2n-42、命名与开链脂肪烃类似,前面加“环”3、补:桥环化合物:由两个碳环共用两个或两个以上碳原子构成螺环化合物:由两个碳环共用一个碳原子构成。(1)桥环化合物命名:按成环碳原子总数称某烷,方括号中由大到小以数字表明桥碳原子数(两个桥头碳不计)编号由桥头碳原子开始,先大环再小环。(2)螺环化合物命名:按成环碳原子总数称某烷,方括号中由小到大以数字表明螺环原子数,编号由小环中与螺环碳相连的碳原子开始。§4-1环烷烃结构1、环丙烷CCC(60)〈轨道

2、角109.5)角张力不稳定2、环丁烷非平面角张力蝶式构象3、环戊烷非平面 角张力小 多种构象4、环己烷非平面无角张力极限构象:椅式、船式§4-2环己烷及其衍生物构象1、环己烷椅式构象全交叉竖键:a键平伏键:e键2、环己烷船式构象船头两碳上氢距离小0.183nm,斥力大 其它四碳中C2与C3,C5与C6处于重叠式 稳定性:椅式>船式3、一元取代环己烷烷基在e键稳定4、二元取代环己烷根据顺反结构e键多者稳定同样e键数目情况下,大烷基在e键者稳定§4-3脂环烃化学性质1、催化加氢适用三元、四元环2、加溴,加氯适用三元、四元环五元环以上需光照3、加H

3、X(HBr,HCl)适用三元环符合马氏规则4、加水(补)适用三元环Ⅱ芳香烃定义:含有苯环的烃§4-4分类及命名分类:单环、多环1、单环芳烃(1)邻二甲苯(1,2-二甲苯;o-二甲苯);对二甲苯(1,4-二甲苯;p-二甲苯).o,m,p:邻,间,对.(2)苯乙烯;苯乙炔;2-苯基庚烷命名:(1)以苯环为母体。某某苯。(2)苯环为取代基,苯某某。2、多环芳烃(1)连苯:4,4‘-二甲基连苯(2)多苯代脂肪烃:(3)稠环芳烃:§4-5苯的结构1、平面结构键角120O碳-碳键长0.14nm>烯烃(0.134nm)<烷烃(0.153nm)2、苯的Kek

4、ule表达式优点:能解析许多现象缺点:单双键之分3、分子杂化轨道理论SP2杂化六个SP2-SP2C-C键六个SP2-SP2C-H键六个P轨道构成П66§4-6物理性质自学§4-7化学性质芳香性:难氧化;难亲电加成;易亲电取代。休克尔规则:环状共轭体系中电子数符合4n+2(包括杂环)。举例:1、取代反应“四大取代反应”属于亲电取代(1)卤代反应Cl2,Br2*催化剂:FeorFeCl3orFeBr3例:(2)硝化*混酸:硫酸-硝酸*反应活性:烷基苯>苯>硝基苯(3)磺化反应活性:烷基苯>苯>苯磺酸可逆反应:与水共热脱磺基(4)傅氏(Fride

5、lCrafts)反应1、烷基化反应RX/AlCl3;ROH/AlCl3;ROH/H+;烯烃/H+。烷基异构化可逆反应2、酰化反应RCOCl/AlCl3;RCOOCOR/AlCl3硝基苯、芳酮不反应(包括烷基化)2、加成反应(1)催化加氢(2)加氯3、氧化反应(1)KMnO4氧化(2)V2O5氧化4、烷基苯侧链卤代*自由基反应*光照hv或高温*适用:氯、溴§4-8亲电反应历程第一步:产生正离子或带部分正电荷的分子1、卤代:2、硝化:4、傅氏反应3、磺化第二步:先形成-络合物再形成-络合物第三步:脱质子H+§4-9苯环上取代基的定位规律解析:

6、苯环上已经有一个取代基,当引入第二个取代基时,可以在不同位置2、间位定位基*由强到弱次序*第二基团主要进入以上基团的间位1、邻、对位定位基:由强到弱次序:*第二基团主要进入以上基团的邻、对位3、邻、对位定位基除卤素外,都是致活基团。间位定位基致钝。4、定位效应是相对的。5、二取代苯的定位规则*已经有两个取代基,引入第三个基团时所进入的位置(1)原二基团定位作用一致时(2)原二基团定位作用不一致时,若是同类定位基,由强者决定;若是不同类定位基,由邻、对位定位基决定§4-10定位规律与电子效应不同基团对苯环产生致活、致钝、不同定位效应。原因:基团

7、的电负性(基团的给电性或吸电性)使苯环上不同位置的电子密度不同。电子效应:电子密度的改变对物质性质的影响叫-----电子效应分为:诱导效应和共轭效应。1、诱导效应I定义:一个键的极性可以通过静电作用力沿着相邻的键传递下去。(1)给电诱导效应+I电负性小于H者,如烷基、邻对位基(除卤素)?。使苯环电子密度增加,致活。(2)亲电诱导效应-I电负性大于H者,如卤素及间位定位基。使苯环电子密度降低,致钝。2、共轭效应C共轭效应是由相邻P轨道重叠产生的苯胺类(及与苯直接相连的带未共用电子对的其它化合物)N电负性>H,诱导效应致钝;但P-共轭使苯环电子

8、密度增高,致活,后者大于前者,所以致活.卤苯:Cl电负性>H诱导效应致钝;P-共轭使苯环电子密度增高,致活,但前者大于后者,所以致钝.二、稠环芳烃特点:与苯共性:

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