4第四章 环烃.ppt

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1、第四章环烃脂环烃芳香烃1Ⅰ.脂环烃Alicyclichydrocarbon2主要内容1、脂环烃分类2、单环烃的命名3、环烷烃的结构4、化学性质31、脂环烃分类环烃脂环烃芳烃环烷烃环烯烃环炔烃单环烷烃桥环烷烃螺环烷烃集合环烷烃螺[2.4]庚烷二环[3.2.0]庚烷4集合环烷烃1,1’-联亚环戊烷环戊基环己烷1,1’-联环丙烷定义：两个或两个以上的环系各以一个碳原子用单键或双键直接相连而成的化合物称为集合环烷烃。5单环烷烃的分类和同分异构单环烷烃的分类n=3，4小环化合物n=5，6，7普通环化合物n=8，9，10，1

2、1中环化合物n≧12大环化合物单环烷烃的通式：CnH2n6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。旋光异构（6和7）72、单环烃的命名在相应烷烃名称前加“环”字，称为“环某烷”(2)使所有取代基编号尽可能小；(3)有不饱和键时,以不饱和键的编号最小，称为“环某烯（炔）”甲基环戊烷1,2-二甲基环己烷1-甲基-3-乙基环己烷8环烯烃1,3-环己二烯3-乙基环戊烯（不叫2-乙基环戊烯）

3、9另外,某些情况下,环可作为取代基（称环基）环丙基环己烷3-甲基-4-环丁基庚烷10环烷烃的其它命名方法:Decahydro-naphthalene十氢萘萘naphthalene莰烷2-莰酮（樟脑）camphanecamphor立方烷金刚烷cubaneadamantane按形象命名按衍生物命名111)环的大小与环的稳定性燃烧热: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。由环丙烷到环己烷，随环增大，每个亚甲基单元的燃烧热依次降低；由环戊烷开始，亚甲基单元的燃烧热趋于恒定。3

4、、环烷烃的结构12角张力（anglestrain）：环的角度与sp3轨道夹角差别引起的张力Newman投影式所有C-H键均为重叠式构象，有扭转张力p19弯曲键平面型键角60℃由于角张力和扭转张力作用，使得环丙烷分子稳定性下降，容易发生加成反应使环打开2)环丙烷的结构133)环丁烷的构象若为平面型分子稳定构象角张力扭转张力角张力稍增加,扭转张力明显减小90o重叠式构象扭曲式构象88o1234144)环己烷的结构及构象(重点)如果环己烷的6个碳原子在同一平面上:将有角张力将有扭转张力偏离109.5oC-H重叠环己烷不

5、是平面型分子15环己烷碳架是折叠的，C－C－C键角为109.5°，是无张力环。椅式构象(chairform)船式构象(boatform)C2,C3,C5,C6共平面两者互为构象异构体16船式构象2.27Å2.27Å1.84Å有几组H~H之间距离均小于H的VanderWaal’s半径之和（2.40Å）重叠式（有扭转张力）17椅式构象H~H之间距离均大于H的VanderWaal’s半径之和（2.40Å）2.50Å2.49Å2.49Å交叉式18船型环己烷比椅型能量约高30kJ·mol-1，常温下椅型构象和船型构象可以互

6、相转变。平衡体系主要以稳定的椅型构象存在。19环己烷的其它构象式半椅式(halfchairform)扭船式(twistboatform)椅式船式椅式20半椅式构象5个碳在同一平面上有角张力（C－C键角接近120o）平面碳上的C-H键为重叠式构象（有较大的扭转张力）扭船式构象>1.84Å扭曲式构象21各种环己烷构象的势能图22椅式构象：环己烷中的碳氢键可分为两种类型，每个碳原子上有一个a键和一个e键，在环中上下交替排列。环己烷由一种椅型构象翻转为另一种椅型构象时，原来的a键都变为e键，原来的e键都变为a键。a键,直

7、立键e键,平伏键23环己烷椅式构象的画法（掌握）先画两条平行线，连成环每个碳均有一根C-H键在垂直方向，上平面的向上画，下平面的向下画其它C-H键分别向左（左边的三个）或向右（右边的三个），且上下交替相间的两根键相互平行（Z字形）24椅式构象中C-H键的顺反关系相邻碳上的a键和e键为顺式两个相邻的a键之间（或e键）为反式隔一个碳原子刚好相反25一取代环己烷的取代基在e键上的构象占优势。取代基越大，这种优势越明显。一取代环己烷的构象26甲基环己烷的构象分析CH3与C3为对位交叉优势构象，室温时占95%CH3与C3为

8、邻位交叉27若环上连有不同的取代基，一般是体积大的取代基优先处于e键。顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷33反-1-甲基-4-异丙基环己烷28Hassel规则带有相同基团的多取代环己烷，如果没有其它因素的参与，则在两个构象异构体之间，总是有较多取代基取e键向位的构象为优势构象。Barton规则带有不同基团的多取代环己烷，如果没有其它因素的参与，则其优势构象总是趋向于使作用最强