第04章、环烃.ppt

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1、第四章、环烃学习要求1、掌握脂环烃的命名方法和基本性质。2、掌握芳香烃及其衍生物的命名。3、理解苯环的结构特征，能用价键理论声明苯的结构。4、掌握苯及其同系物的化学性质。5、熟悉苯环上亲电取代反应历程，能熟练应用取代基定位规律。6、熟悉萘的结构与性质，了解几种多环芳烃。7、掌握休克尔规则，会判断非苯芳烃。脂环烃一、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、异构现象脂环烃的异构有构造异构和顺反异构

2、。如C5H10的环烃的异构有：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）三、命名１．环烷烃的命名（１）根据分子中成环碳原子数目，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：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：环烷的结

3、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。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

4、（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。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

5、烧热烷烃燃烧热：1mol纯完全燃烧生成CO2和水时放出的热。每个–CH2-的燃烧热应该是相同的，约为658.6KJ·mol-1。1930年，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662.4658.6664.0686.1697.1711.3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(CH

6、2)n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。但若环为平面结构，则其C-H键都相互重叠，会有较大的扭转张力，所以，环戊烷是以折叠构象存在的，为非平

7、面结构，见右图:为信封式构象。这种构象的张力很小,总张力能25KJ/mol，扭转张力在2.5KJ/mol以下，因此，环戊烷化学性质稳定。环己烷的构象对拜尔张力学说提出,1890年H.Sachse提出异议。1918年，E.Mohr提出非平面、无张力环学说。指出用碳的四面体模型可以组成两种环己烷模型。在环己烷分子中，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°因此环很稳定。1．两种极限构象——椅式和船式椅式构象稳定的原因：船式构象不稳定的原因：2．平伏键（e键）与直立键（a键）在椅式

8、构象中C-H键分为两类。第一类六个C-H键与分子的对称轴平行，叫做直立键或a键（其中三个向环平面上方伸展，另外三个相换环平面下方伸展）；第二类六个C-H键与直立键形成接近109.5°的夹角，平伏着相环外伸展，叫做平伏键或e键。如下图：在室温时，环己烷的椅式构象可通过C-C键的转动（而不经过碳碳键的断裂），由一种椅式构象变为另一种椅式构象，在互相转变中，原来的a键变成了e键，而原来的e键变成了a键当六个碳原子上连的都是氢时，两种构象是同一构象。连有不同基团时，则构象不同。小结：1°环