有机化学 教学课件 作者 付建龙 李红 主编第五章 脂环烃.ppt

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1、第五章脂环烃(alicyclichydrocarbon)本章重点：①环烷烃的命名；②环的大小及其稳定性（三元、四元环不稳定，易开环加成；五元、六元环稳定，不易开环加成）；③环丙烷的结构、弯曲键的不稳定性；④环己烷及取代环己烷的稳定构象(椅式构象)；⑤小环烷烃的鉴定方法及加成反应。5.1脂环烃的分类和命名5.1.1脂环烃的分类5.1.2脂环烃的命名(1)单环脂环烃的命名单环烷烃与烷烃相似。以碳环为母体，环上侧链为取代基若侧链烷基为复杂烷基，则以侧链为母体，环烷基为取代基。环烷烃也有顺反异构单环烯（或炔）烃的命名也与相应的开链烯(或炔)烃相似2,3-二甲基环已烯

2、(2)二环环烷烃的命名A.桥环烃的命名固定格式：双环[a.b.c]某烃(a≥b≥c)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：从桥头碳开始，沿最长桥到另一桥头碳，再沿次长桥回到始桥头碳，最短的桥最后编号。命名：根据成环碳原子总数目称为双环（或二环）某烷，在环字后面的方括号中标出除桥头碳原子外的三道桥碳原子数（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B螺环烃的命名两个环共用一个碳原子的环烷烃称为螺环烃。固定格式：螺[a.b]某烃(a≤b)编号原则：从较小环中与螺原

3、子相邻的一个碳原子开始，先经小环到螺原子，再沿大环致所有环碳原子。命名：根据成环碳原子的总数称为螺某烷，在方括号中标出各碳环中除螺碳原子以外的碳原子数目（小的数目排前，大的排后），其它同烷烃的命名。5－甲基螺[2.4]庚烷实验事实：环的稳定性：三元环＜四元环＜五元、六元环为什么？5.2环烷烃的结构5.2.1环丙烷的结构物理方法测得，环丙烷分子中三个碳原子共平面。显然，环丙烷中没有正常的C－C键，而是形成“弯曲键”：由于环丙烷分子中的C－C键不是沿轨道对称轴实现头对头的最大重叠，而重叠较少，张力较大，具有较高的能量。根据结构与性能的关系，环丙烷的化学性质应该活

4、泼，容易开环加成。5.2.2环丁烷的结构：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。111.50∴环丁烷较环丙烷稳定，但仍有相当大的张力，属不稳定环，比较容易开环加成。5.2.3环戊烷的结构：环戊烷分子中的五个碳原子亦不共平面，而是以“信封式”构象存在，使五元环的环张力可进一步得到缓解。1080环戊烷分子中几乎没有什么角张力，故五元环比较稳定，不易开环，环戊烷的性质与开链烷烃相似。5.2.4环己烷的构象环己烷分子中的六个碳不共平面，且六元环是无张力环，键角为109.5°。环己烷有两种典型构象：船式和椅式构

5、象。说明：①两种构象通过C-C单键的旋转，可相互转变；②室温下，环己烷主要以椅型构象存在(99.9%以上)。为什么椅型构象稳定?椅式船式椅式构象稳定的原因：船式构象不稳定的原因：∴重点掌握椅式构象。椅式构象的特点（直立键和平伏键）在椅式构象中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，另外三个向环平面下方伸展）；第二类六个C-H键与直立键形成接近109.5°的夹角，平伏着向环外伸展，叫做平伏键或e键。直立键平伏键对称轴在室温时，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

6、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。三上三下；三左三右。a键变e键，e键变a键，上下关系不变(2)取代环己烷的构象一元取代环己烷中，取代基可占据a键，也可占据e键，但占据e键的构象更稳定。原因：a键取代基结构中的非键原子间斥力比e键取代基的大。取代基越大e键型构象为主的趋势越明显。∴一元取代环己烷中，取代基主要占据e键。即最稳定的构象是取代基占据e键。二元取代或多元取代环己烷的稳定构象规则:最稳定的构象是e键上取代基最多的构象①1,2-二取

7、代②1,3-二取代5.3环烷烃的化学性质5.3.1环烷烃的卤化反应大环环烷烃与烷烃一样,可以与Cl2在光、热或催化剂的作用下发生反应：5.3.2环烷烃的氧化反应环烷烃在常温下与一般的氧化剂（如KMnO4等）不发生反应，但在高温和催化剂的作用下会发生反应5.3.3小环烷烃的加成反应(1)加氢(2)加溴溴褪色常用于鉴别小环烷烃小环烷烃虽然容易发生加成反应，但不容易被氧化，利用这个性质，可以区分小环烷烃和烯烃。(3)加溴化氢规律：烷基取代的环丙烷与溴化氢进行加成反应时，环的断裂发生在连接氢原子最多与连接氢原子最少的两个成环碳原子之间，且溴原子加到含氢少的成环碳原子

8、上，氢原子则加到含氢多的成环碳原子上。5.4环烯烃、