第五章 脂 环 烃.ppt

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1、第五章脂环烃学习要求1、掌握脂环烃的命名方法和基本结构。2、熟练掌握环烷烃和环烯烃的化学性质。3、熟练掌握环烷烃的顺、反异构现象和环己烷的构象。脂环烃的分类命名和异构现象一、分类单环烷烃的通式：CnH2n单环烷烃的分类：n=3，4小环化合物n=5，6，7普通环化合物n=8，9，10，11中环化合物n≧12大环化合物二、单环烷烃的异构现象C5H10的同分异构体碳架异构体：（1-5）因环大小不同，侧链长短不同，侧链位置不同而引起的。顺反异构：（5和6，5和7）因成环碳原子单键不能自由旋转而引起的。对映异构：（6和7）三、命名１、环烷烃的命名（１）根据分子中成环碳

2、原子数目，称为环某烷。（２）把取代基的名称写在环烷烃的前面。（３）取代基位次按“最低系列”原则列出，基团顺序按“次序规则”小的优先列出。例如：1—甲基—4—异丙基环己烷1,3—二甲基环己烷２、环烯烃的命名（1）称为环某烯。（2）以双键的位次和取代基的位置最小为原则。例如：3．多环烃的命名（1）桥环烃（二环、三环等）分子中含有两个或多个碳环的多环化合物中，其中两个环共用两个或多个碳原子的化合物称为桥环化合物。编号原则：从桥的一端开始，沿最长桥编致桥的另一端，再沿次长桥致始桥头，最短的桥最后编号。命名：根据成环碳原子总数目称为环某烷，在环字后面的方括号中标出除

3、桥头碳原子外的桥碳原子数（大的数目排前，小的排后），其它同环烷烃的命名。7，7-二甲基二环[2，2，1]庚烷例如：（2）螺环烃两个环共用一个碳原子的环烷烃称为螺环烃编号原则：从较小环中与螺原子相邻的一个碳原子开始，途经小环到螺原子，再沿大环至所有环碳原子。命名：根据成环碳原子的总数称为环某烷，在方括号中标出出各碳环中除螺碳原子以外的碳原子数目（小的数目排，大的排后），其它的同烷烃的命名。脂环烃的性质一、普通环的性质普通脂环烃具有开链烃的通性。环烷烃主要是起自由基取代反应，难被氧化。环烯烃具有烯烃的通性：二、小环烷烃的特性反应1、加成反应（1）加氢（2）加卤素

4、（3）加HX,H2SO4加成产物符合马式规则2、氧化反应环丙烷对氧化剂稳定，不被高锰酸钾、臭氧等氧化剂氧化。例如：故可用高锰酸钾溶液来区别烯烃与环丙烷衍生物。环烃性质小结：（１）小环烷烃（3，4元环）易加成，难氧化，似烷似烯。普通环以上难加成，难氧化，似烷。（２）环烯烃、共轭二烯烃，各自具有其相应烯烃的通性。脂环烃的结构从环烷烃的化学性质可以看出，环丙烷最不稳定，环丁烷次之，环戊烷比较稳定，环己烷以上的大环都稳定，这反映了环的稳定性与环的结构有着密切的联系。一、环丙烷的结构与张力学说理论上：1°饱和烃，C为sp3杂化，键角为109.5°自相2°三员环，成环碳

5、原子应共平面，内角为60°矛盾故三元环的结构特殊。现代物理方法测定，环丙烷分子中：键角C-C-C=105.5°;H-C-H=114°所以环丙烷分子中碳原子之间的sp3杂化轨道是以弯曲键（香蕉键）相互交盖的。环丙烷的结构图：由图可见，环丙烷分子中存在着较大的张力（角张力和扭转张力），是一个有张力环，所以易开环，所以易开环，发生加成反应。2、张力学说在环丙烷分子中，电子云的重叠不能沿着sp3轨道轴对称重叠，只能偏离键轴一定的角度以弯曲键侧面重叠，形成弯曲键（香蕉键），其键角为105.5°，因键角要从109.5°压缩到105.5°，故环有一定的张力（角张力）。另外

6、环丙烷分子中还存在着另一种张力——扭转张力（由于环中三个碳位于同一平面，相邻的C-H键互相处于重叠式构象，有旋转成交叉式的趋向，这样的张力称为扭转张力）。环丙烷的总张力能为114KJ/mol。环烷烃的燃烧热烷烃燃烧热：1mol纯烷烃完全燃烧生成CO2和水时放出的热。每个–CH2-的燃烧热应该是相同的，约为58.6KJ·mol-1。在1930年，化学家用热力学方法研究张力能。环烷烃燃烧热的实测数据燃烧热的数据表明，五员和五员以上的环烷烃都是稳定的。26.0027.0110.0115.5105.4与标准的差值662.4658.6664.0686.1697.171

7、1.3每个CH2的燃烧热4636.73951.83320.02744.32091.21422.6分子的燃烧热n=7n=6n=5n=4n=3n=2(CH2)n二、环丁烷和环戊烷的构象1、环丁烷的构象与环丙烷相似，环丁烷分子中存在着张力，但比环丙烷的小，因在环丁烷分子中四个碳原子不在同一平面上，见右图：环丁烷的构象环丁烷分子中C-C-C键角为111.5°，角张力也比环丙烷的小，所以环丁烷比环丙烷要稳定些。总张力能为108KJ/mol。2、环戊烷的构象环戊烷分子中，C-C-C夹角为108°，接近sp3杂化轨道间夹角109.5°，环张力甚微，是比较稳定的环。但若环为

8、平面结构，则其C-H键都相互重叠，会有较大的扭转张力