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文檔簡介
1、主要知識(shí)要點(diǎn) 2 內(nèi)容 3 典型 4 內(nèi)容總結(jié) 一、分類和命名 1. 分類 1. 物理性質(zhì) 2. 化學(xué)性質(zhì) 主要知識(shí)要點(diǎn) 三、 小環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)及不穩(wěn)定性。 (一)BaeyerBaeyer張力理論 (二)C3C5環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu) 1 1、椅式構(gòu)象和船式構(gòu)象 2 2、椅式環(huán)己烷的平伏鍵與直立鍵 性質(zhì)與開鏈烴相似的環(huán)狀烴(只有C,HC,H 兩種元素組成的脂環(huán)化合物叫脂環(huán)烴) 一、分類和命名 1、 分類 據(jù)碳環(huán)中是否含 有不飽和鍵分為 1)飽和脂環(huán)烴(環(huán)烷烴) 通式:CnHCnH2 2n n 2)不飽和脂環(huán)烴 環(huán)烯烴 環(huán)炔烴 單環(huán)脂環(huán)烴: 二環(huán)脂環(huán)烴: 螺環(huán): :(兩環(huán)共用一個(gè)碳原子) 橋環(huán): :(兩環(huán)共
2、用兩個(gè)不相鄰碳原子) 稠環(huán): :(兩環(huán)共用兩個(gè)相鄰的碳原子) 根據(jù)分子中碳環(huán)的數(shù)目分為: 單環(huán)環(huán)烷烴:命名與烷烴相似。 1 1)以碳環(huán)為母體,側(cè)鏈為取代基,根據(jù) 構(gòu)成環(huán)的碳原子數(shù)稱為環(huán)“某”烷。 2 2)當(dāng)取代基不止一個(gè)時(shí),給環(huán)編號(hào),編 號(hào)時(shí)使取代基位次盡量小。 3 3)命名時(shí),優(yōu)先基團(tuán)后列出。 1,1-二甲基-4-叔戊基環(huán)己烷 CH3 C2H5 CH3 1,1-二甲基-2-乙基環(huán)丙烷 1-甲基-3-乙基環(huán)戊烷 C2H5 CH3 當(dāng)環(huán)上有長的或復(fù)雜的支鏈時(shí),把 環(huán)看作取代基,按照開鏈烴的命名 法命名。 例: CH3 CH3CHCH2CHCH2CH3 4-甲基-2-環(huán)己基己烷 把1 1,2 2位
3、次留給雙鍵或叁鍵,同時(shí)使 取代基的位次盡可能小。 Cl CH3 CH3 5-甲基環(huán)辛炔 3-甲基環(huán)戊烯 5-氯-1,3-環(huán)戊二烯 環(huán)烯烴、環(huán)炔烴: 例: 括號(hào)內(nèi),用數(shù)字標(biāo)出各橋上兩橋頭C C間的C C原子 數(shù)。數(shù)字按由大到小的順序,數(shù)字間用“”隔開。 命名:二(雙)環(huán) x. y. z x. y. z 某烷 編號(hào):從其中一個(gè)橋頭碳原子開始, ,沿著最 長橋到另一橋頭,再沿著次長的橋 回到起始橋頭,最短的橋最后編號(hào)。 且應(yīng)使取代基的位次盡可能的小。 選主鏈:碳環(huán)為母體,據(jù)構(gòu)成環(huán)的碳原子 總數(shù)稱為二環(huán)(雙環(huán))“某”烷 1-1-甲基-2-2-乙基雙環(huán)3.2.13.2.1辛烷 雙環(huán)4.3.0-7-4.3
4、.0-7-壬烯 5 5,6-6-二甲基二環(huán)2.2.2-2-2.2.2-2-辛烯 CH3 CH3 C2H5 CH3 例: 環(huán)的編號(hào)是從較小的環(huán)中鄰接于螺原 子的一個(gè)碳原子開始,編完小環(huán)再編螺原 子和大環(huán)。同時(shí)使取代基的位次盡可能小。 螺2.4庚烷 5-甲基螺3.4辛烷 螺x.y某烷 螺4.4-2-壬烯 螺2.4-5-庚烯 練習(xí): CH 3 CH 3 CH 3 1,3,7-三甲基螺4.4壬烷 例: 環(huán)丁基環(huán)丁烷 環(huán)烷基:從環(huán)烷烴分子中去掉一個(gè)氫原 子后剩下的基團(tuán)。 CH3 C2H5H 2-2-環(huán)丙基丁烷 (1)自由基的取代反應(yīng) (2)親電加成反應(yīng) (3)氧化反應(yīng) 1.物理性質(zhì):mp、bp、d都比同
5、碳數(shù)的 直鏈烷烴高。 2.化學(xué)性質(zhì): Cl+HCl + HBr Br + Cl2 光照 或 + Br2 五元、六元環(huán)烷烴較穩(wěn)定,化學(xué)性質(zhì) 與烷烴相似,易發(fā)生取代反應(yīng)。 三元、四元環(huán)烷烴不穩(wěn)定,易開環(huán)。 (2)加成反應(yīng): 催化加氫: + + H2 H2 CH3-CH2-CH3 CH3-CH2-CH2-CH3 越來越難 + H2CH3CH2CH2CH2CH3 加成鹵素: Br2 Br2 + + Br-CH2CH2CH2-Br Br-CH2CH2CH2CH2-Br 用以鑒定環(huán)丙烷 思考:如何區(qū)別環(huán)丙烷和烯烴? 帶有取代基的環(huán)烷烴加成HX/BrHX/Br2時(shí), 環(huán)的斷裂發(fā)生于取代基最多與最少的 兩個(gè)環(huán)
6、碳原子之間, ,且H H原子加到含H H較 多的環(huán)碳原子上。 加成鹵化氫: HBr+Br-CH2CH2CH3 + HBr CH3 CH3 CH3 CH3-CH-C-CH3 CH3CH3 Br l ll HBr+ CH3 Br-CHCH2CH3 CH3 l 例: 環(huán)烷酸鈷 140180 1-2.5MPa + 室溫下, ,環(huán)烷烴即使較活潑的環(huán)丙烷, , 也不能被KMnOKMnO4 4等氧化劑氧化。因此, +O2 (air) OH O 但在強(qiáng)烈條件下,環(huán)烷烴也能被氧化. . KMnOKMnO4 4溶液鑒別環(huán)丙烷與不飽和烴。 60%HNO3 90-120 1.5MPa 環(huán)烯烴的反應(yīng)類開鏈烯烴。 總之:
7、 三元環(huán)的穩(wěn)定性最小,最易開環(huán); 四元環(huán)的穩(wěn)定性次之; 五元、六元環(huán)等,較穩(wěn)定性。 CH2-CH2-COOH CH2-CH2-COOH l (一)BaeyerBaeyer張力理論環(huán)大小和穩(wěn)定性。 BaeyerBaeyer假定: 環(huán)中所有碳原子處于一個(gè)平面上, 成正多邊形,環(huán)中夾角并不恰好是 109.5109.5。 角張力: 由于鍵角“偏離”正常的四面體鍵 角(109.5109.5), 使每個(gè)環(huán)都有產(chǎn)生恢 復(fù)正常鍵角的力。 三、 小環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)及不穩(wěn)定性 P105 內(nèi)角偏離 環(huán)丙烷 6049.5 環(huán)丁烷9019.5 環(huán)戊烷 108 1.5 環(huán)己烷 120-10.5 環(huán)庚烷 穩(wěn)定性減小 偏離程度越
8、大,角張力越大,環(huán) 的穩(wěn)定性越小。 穩(wěn)定性增大 實(shí)際上:六元環(huán)、十二元環(huán)是穩(wěn)定。 從以上數(shù)據(jù)知:三、四元環(huán)不穩(wěn)定, 五、六元環(huán)最穩(wěn)定,七元環(huán)以上的也不 穩(wěn)定。這與實(shí)際不符。 拜爾的假設(shè)組成環(huán)的碳原子在同 一平面上是不正確的. .實(shí)際上只有環(huán)丙烷 的三個(gè)碳原子為共平面。 與實(shí)際不符的原因: (二)C3C5環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu) P106 三元環(huán): 平面型 彎曲鍵(香蕉鍵); 存在角張力; C-HC-H鍵呈全疊式,存在扭轉(zhuǎn)張力。 所以不穩(wěn)定。 105.5 四元環(huán)(蝶式) 四元環(huán)(蝶式) ( (通過平面構(gòu)象相互轉(zhuǎn)化) ) 非平面型; C-HC-H鍵不再全重疊,扭轉(zhuǎn)張力減?。?角張力也較小。 所以比環(huán)丙烷穩(wěn)定。
9、 五元環(huán) ( (西式信封狀) ) v非平面型; v角張力、扭轉(zhuǎn)張力都較??; v較穩(wěn)定. . 1、椅式構(gòu)象和船式構(gòu)象 A.A.鍵角109.5(109.5(無角張力) ) B.B.相鄰的碳原子呈順交 叉( (無扭轉(zhuǎn)張力) ) C.C.非鍵合兩個(gè)H H原子間矩 0.25nm(0.25nm(無立體張力).). 1,31,3二直鍵相互作用 A.A.鍵角109.5(109.5(無角張力) ) B.CB.C3 3C C4 4,C C1 1C C6 6兩對 原子呈重疊式( (有扭 轉(zhuǎn)張力) ) C.C.船頭、尾兩個(gè)C-HC-H鍵 上的H H間距0.183nm0.183nm ( (存在立體張力) ) (其半徑之
10、和0.24nm0.24nm) 2 5 其紐曼投影式: 椅式船式 直立鍵(a(a鍵) ) ( (與對稱軸平行) ) 平伏鍵(e(e鍵) ) ( (與a a鍵成109.5109.5) ) 2、椅式環(huán)己烷的平伏鍵與直立鍵 說明: 同一個(gè)碳上有一個(gè)a a鍵,一個(gè)e e鍵,且指 向不同;相鄰兩碳上的同一類型的鍵取 向相反。 室溫下發(fā)生構(gòu)象翻轉(zhuǎn)。(看動(dòng)畫演示) 六個(gè)碳原子分布于兩個(gè)平面上。 一元取代環(huán)己烷: R R CH2 C H2 R 若取代基在e 鍵上 CH2 C H2 R 若取代基在a鍵上 例: 可見:取代基處于e鍵上的構(gòu)象穩(wěn)定 寫出 1、甲基環(huán)己烷的穩(wěn)定構(gòu)象 2 2、叔丁基環(huán)己烷的構(gòu)象 CH3 C
11、(CH3)3 1)1)取代基盡可能多地處于e e鍵上 2)2)有大小兩取代基時(shí), ,大體積的占e e鍵 多元取代環(huán)己烷: 穩(wěn)定構(gòu)象: 順-1,2-1,2-二甲基環(huán)己烷 順-1-1-甲基-4-4-異丙基環(huán)己烷 順-1-1-甲基-3-3-乙基環(huán)己烷 反-1-1-甲基-3-3-乙基環(huán)己烷 例:寫出下列穩(wěn)定構(gòu)象 CH3 C2H5 CH3 C2H5 CH3 (CH3)2CH CH3 CH3 再例: 寫出 OHCH3 Cl 的穩(wěn)定構(gòu)象 OH Cl CH3 (1)十氫萘 順十氫萘 反十氫萘(較穩(wěn)定) H H H H H H . . . 金剛烷的分子結(jié)構(gòu)可以看成金剛石的一 部分, ,因此得名. .金剛烷可以看
12、成椅型構(gòu)象 的環(huán)己烷的同平面上三個(gè)碳上的a a鍵氫被叔 丁烷的三個(gè)甲基取代的產(chǎn)物. . H H H H 熔點(diǎn)特別高 270 1 1、環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu) 2 2、角張力、扭轉(zhuǎn)張力、立體張力 3 3、環(huán)己烷及取代環(huán)己烷的穩(wěn)定構(gòu)象 4 4、環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì) 取代反應(yīng)五元、六元環(huán) 加成反應(yīng)三元、四元環(huán) 尤其是取代環(huán)丙烷的加成 氧化反應(yīng) 5 5、環(huán)丙烷的鑒別 與溴作用,用于區(qū)別其他烷烴 不易氧化,用于區(qū)別于烯烴 典型習(xí)題 1,1-二甲基-4-叔戊基環(huán)己烷 1-甲基-3-乙基環(huán)戊烷 C2H5 CH3 Cl CH3 CH3 5-甲基環(huán)辛炔 3-甲基環(huán)戊烯 5-氯-1,3-環(huán)戊二烯 螺4.4-2-壬烯 螺2.4-5-庚烯 CH 3 CH 3
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