04脂环烃(1).ppt

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1、第四章脂环烃教学目的∶1.掌握脂环烃的命名；2.掌握脂环烃的结构，环的大小与稳定性的关系；3.掌握脂环烃的性质；4.掌握脂环烃的顺反异构、环己烷及取代环己烷的构象分析；5.理解多环脂环烃。本章内容第一节环烷烃的异构和命名第二节环烷烃的性质第三节环己烷的构象小结第一节环烷烃的异构和命名一.环烷烃的分类二.环烷烃的异构三.环烷烃的命名一.环烷烃的分类脂环烃：碳干为环状而性质与开链烃相似的烃类。是由碳和氢两种元素组成的一类碳环化合物。（1）按环上碳原子的饱和程度，可分为：环烷烃(通式CnH2n)环烯烃(通式CnH2n-2)环炔烃(通式CnH2n-4)环戊烷环辛炔环

2、己烯（2）按照分子中所含碳环的数目，可分为：环己烷环戊二烯甲基环己烷a.单环脂环烃：单环脂环烃：十氢化萘降冰片烷螺[2,4]庚烷立方烷棱烷篮烷金刚烷b.二环脂环烃c.多环脂环烃二.环烷烃的异构1.构造异构体环烷烃由于环的大小及侧链的长短和位置不同而产生构造异构体。最简单的环烷烃含有三个碳原子，它没有异构体。含四个碳原子的环烷烃有两个异构体，含五个碳C5H10的环烷烃有五个构造异构体：环戊烷1,1-二甲基环丙烷乙基环丙烷甲基环丁烷1,2-二甲基环丙烷2.顺反异构1，4-二甲基环己烷分子中，两个甲基可以都在环平面的一边，也可以各在一边：顺-1,4-二甲基环己烷反

3、-1,4-二甲基环己烷它们的互相转变会引起共价键的断裂，这需要较高的能量，在室温下不能实现，因此，它们是具有不同物理性质的异构体。这种异构现象称为顺反异构。构造相同，分子中原子在空间的排列方式不同的化合物互称为立体异构体。顺反异构体是立体异构体中的一类，立体异构体的构造相同，而分子中原子在空间的排列方式，即构型不同。构象也属于立体异构，构象和构型的区别将在以后讨论。三.环烷烃的命名1.单环脂环烃(1)在相应烷烃名称前加“环”字，称为“环某烷”；环丙烷环丁烷环戊烷(2)使所有取代基编号尽可能小；甲基环戊烷1,2-二甲基环己烷1-甲基-3-乙基环己烷4-Ethy

4、l-1,1-dimethylcyclohexane1,1-Dimethylcyclohexane4-乙基-1,1-二甲基环己烷1,1-二甲基环己烷(3)环烯(或炔)烃编号时，把1,2位留给双(或三)键碳原子，使取代基位次尽可能小。4-乙基环戊烯3,5-二甲基环己烯5-甲基环辛炔3-Bromocyclohexene3-溴环己烯4-甲基环己烯2.但如简单的环上连接有很长的碳链，或在同一碳链上连接有几个脂环时，则将环作为取代基来命名。例如：3-甲基-3-环丁基戊烷3.顺反异构体的命名假定环中碳原子在一个平面上，把它作为参考平面(或以环平面为参考平面)，两个取代基在

5、同一边的叫做顺式(cis-)，不在同一边的叫做反式(trans-)。反-1,3-二甲基环丁烷顺-1,4-二甲基环己烷反-1,4-二甲基环己烷顺-1,3-二甲基环丁烷第二节环烷烃的性质环烷烃的结构与稳定性燃烧热:指1mol化合物完全燃烧生成二氧化碳和水所放出的能量，其大小反映了分子能量的高低。由环丙烷到环戊烷，随环增大，每个亚甲基单元的燃烧热依次降低；由环己烷开始，亚甲基单元的燃烧热趋于恒定。Baeyer张力学说（1885年）SP3碳原子键角应为109。28’,任何与此正常键角的偏差，都会引起分子的张力，这种张力具有力图恢复正常键角的趋势。我们把这种张力叫角张

6、力。Baeyer张力学说建立在错误假设（认为环烷烃都是平面结构）的基础上，只对小环适用。环丙烷环丙烷为张力环，采取重叠式构象，所以容易破环。此外，环丙烷C－C键为弯曲键，有点类似于烯烃的键，可以发生类似于烯烃的加成反应。键角60℃键长0.1524nm轨道夹角105.5℃不等性sp3杂化:形成C-C键sp3杂化轨道具有较多p成分。环丙烷分子轨道图Themolecularorbitalofcyclopropane环丁烷和环戊烷的构象从环丁烷开始，成环碳原子均不在同一平面上。蝴蝶型(环丁烷)信封型扭曲型环戊烷环己烷分子中无张力；而七到十二个碳原子组成的环烷烃，环

7、内氢原子间的扭转张力使它们的稳定性略有下降。当环进一步增大时,稳定性与环己烷相似。如环二十二烷就是无张力环：环二十二烷由于角张力作用，使得环丙烷和环丁烷分子稳定性下降，容易发生加成反应使环打开。二.环烷烃的物理性质环烷烃的沸点、熔点和相对密度都较含同数碳原子的开链脂肪烃为高。环烷烃和烷烃一样，不溶于水。一些环烷烃的物理常数三.环烷烃的化学性质脂环烃的化学性质与脂肪烃相似，可发生卤化和氧化反应等。(1)取代反应(2)氧化反应环己醇环己酮环十二烷环十二醇环十二酮区别：环丙烷对氧化剂（如高锰酸钾）稳定，而烯烃易被氧化(3)加成反应环丙烷和环丁烷与烯烃相似，易开环进

8、行加成。（甲）加氢（乙）加卤素不能用溴褪色的方法来区