有機化學05PPT課件

1、環(huán)烴環(huán)烴脂環(huán)烴脂環(huán)烴芳烴芳烴環(huán)烷烴環(huán)烷烴環(huán)烯烴環(huán)烯烴環(huán)炔烴環(huán)炔烴單環(huán)烷烴單環(huán)烷烴橋環(huán)烷烴橋環(huán)烷烴螺環(huán)烷烴螺環(huán)烷烴單環(huán)芳單環(huán)芳烴烴多環(huán)芳多環(huán)芳烴烴非苯芳非苯芳烴烴第一節(jié)第一節(jié) 脂環(huán)烴的分類和命名脂環(huán)烴的分類和命名一、脂環(huán)烴的分類一、脂環(huán)烴的分類小環(huán)小環(huán)C3-C4普通環(huán)普通環(huán)C5-C7中環(huán)中環(huán)C8-C11大環(huán)大環(huán)C12以上以上單環(huán)環(huán)烷烴通式：CnH2n , 與烯烴互為異構體。第1頁/共34頁二、脂環(huán)烴的命名二、脂環(huán)烴的命名1. 單環(huán)脂環(huán)烴的命名單環(huán)脂環(huán)烴的命名 確定母體確定母體：環(huán)某烷（由環(huán)中總碳數確定）。 編號編號：若環(huán)上有取代基，編號盡可能小。若有不同取代基，要用較小的數字，表示較小取代基的位

2、置。 書寫同烷烴。書寫同烷烴。規(guī)則：1,2-二甲基環(huán)戊烷CH3CH312345CH3環(huán)丙烷環(huán)丁烷甲基環(huán)丙烷1-甲基-3-乙基環(huán)己烷1,1,4-三甲基環(huán)己烷第2頁/共34頁環(huán)烷烴的異構:環(huán)上環(huán)上C-C單鍵不能自由旋轉。只要環(huán)上有兩個碳原子各單鍵不能自由旋轉。只要環(huán)上有兩個碳原子各連有不同的原子或基團，就有構型不同的順反異構體。連有不同的原子或基團，就有構型不同的順反異構體。構造異構順反異構：CH3H3CHHCH3H3CHH例：C5H10的環(huán)烷烴異構順-1,2-二甲基環(huán)丙烷反-1,2-二甲基環(huán)丙烷第3頁/共34頁環(huán)烯(炔)烴-脂環(huán)烴的環(huán)上有雙鍵(或叁鍵).只有一個不飽和鍵的環(huán)烯(或炔)烴，雙鍵或叁

3、鍵位置可不標。命名與開鏈烴相似：不飽和碳環(huán)為母體，側鏈為取代基。碳環(huán)上的編號順序：應是不飽和鍵所在的位置號碼最小；環(huán)辛炔環(huán)戊烯1,3-環(huán)己二烯CH3123456CH31234563-甲基-1-環(huán)己烯1-甲基-1-環(huán)己烯第4頁/共34頁2.多環(huán)脂環(huán)烴的命名多環(huán)脂環(huán)烴的命名(c) 在方括號的后面標明環(huán)碳原子為某烷。當環(huán)上有取代在方括號的后面標明環(huán)碳原子為某烷。當環(huán)上有取代基時，取代基寫著名稱最前面?；鶗r，取代基寫著名稱最前面。(a) 編號編號:先找出橋頭碳。先找出橋頭碳。先編大橋后編小橋先編大橋后編小橋，從橋頭，從橋頭碳開始編，使取代基位次最小。碳開始編，使取代基位次最小。(1)橋環(huán)烴兩個環(huán)共用兩

4、個或兩個以上碳原子的烴(b) 注明環(huán)數：根據環(huán)的數目，用注明環(huán)數：根據環(huán)的數目，用“二環(huán)二環(huán)” 、“三環(huán)三環(huán)”等等做詞頭，在環(huán)的后面的方括號中用阿拉伯數字注明各橋做詞頭，在環(huán)的后面的方括號中用阿拉伯數字注明各橋所含碳原子，由多到少列出。無碳原子的橋稱為鍵橋，所含碳原子，由多到少列出。無碳原子的橋稱為鍵橋，以以“0”表示。表示。第5頁/共34頁二環(huán)2.1.0戊烷6-甲基二環(huán)3.2.2壬烷1,7-二甲基二環(huán)3.2.2壬烷8,8-二甲基二環(huán)3.2.1辛烷第6頁/共34頁(2)螺環(huán)烴和稠環(huán)烴兩個環(huán)共用一個碳原子的烴(b) 再把連接于螺原子的兩個環(huán)的碳原子數(不含螺原子),按由小到大的次序寫在“螺”和“

5、某烷”之間的方括號里,數字用圓點分開.(a) 組成環(huán)的碳原子總數命名為“某烷”,加上詞頭“螺”.螺原子螺2.4庚烷螺3.4辛烷5-甲基螺2.4庚烷第7頁/共34頁第二節(jié)第二節(jié) 環(huán)烷烴的性質環(huán)烷烴的性質環(huán)烷烴的分子結構比鏈烷烴排列緊密，所以，沸點、熔點、密度均比相應的烷烴高。物理性質物理性質化學性質化學性質具有環(huán)狀結構的特性1 取代反應取代反應-在光或熱的引發(fā)下發(fā)生鹵代反應.脂環(huán)烴的化學性質與相應的脂肪烴類似.+Cl2Cl+HCl光+Cl2Cl+HCl光+Br2Br+HBr熱第8頁/共34頁在常溫下，環(huán)烷烴與一般氧化劑(KMnO4,O3)不反應；2 氧化反應氧化反應如何鑒別環(huán)丙烷與烯烴如何鑒別環(huán)

6、丙烷與烯烴? ?思考：思考：CH CCH3CH3COOHCCH3CH3OKMnO4+在加熱，強氧化劑作用或催化劑存在時，可用空氣氧化成各種氧化產物：CH2CH2COOHCH2CH2COOH+O2鈷催化劑100,加壓OH+1/2O2200,加壓第9頁/共34頁3 開環(huán)反應開環(huán)反應-也叫加成反應也叫加成反應(1) 催化加氫+H2CH3CH2CH3Ni80+H2CH3CH2CH2CH3Ni100+H2CH3CH2CH2CH2CH3Pt300從反應的難易程度不同，說明環(huán)的穩(wěn)定性：五元環(huán)四元環(huán)三元環(huán)(2) 加鹵素室溫+ Br2BrCH2CH2CH2Br加熱+ Br2BrCH2CH2CH2CH2Br三元環(huán)

7、不能使高錳酸鉀溶液褪色，能使溴水褪色第10頁/共34頁(3) 加鹵化氫+ HBrCH3CH2CH2Br+ HBrCH3CHCH2CH3CH3Br環(huán)丙烷的烷基衍生物與HX加成，環(huán)的破裂發(fā)生在含H最多和最少的兩個碳原子之間，且符合馬氏規(guī)律.+ HBrH3CCH3CH3CH3C-CHCH3Br CH3CH3第11頁/共34頁易發(fā)生加氫,加鹵素,加鹵化氫和加硫酸等反應.補充：環(huán)烯烴和環(huán)二烯烴的反應(1) 環(huán)烯烴的加成反應+Br2CCl4BrBr+HCH3ICH3I第12頁/共34頁 環(huán)烯烴的雙鍵易被氧化劑(KMnO4,O3等)氧化而斷裂成開鏈的氧化產物:(2) 環(huán)烯烴的氧化反應KMnO4CH3CHCH

8、2COOHCH2CH2COOHO3CH2CH2CHOCH2CH2CHOZn, H2O第13頁/共34頁O3Zn/H2OCHOCHOO3Zn + HH2O+？OO第14頁/共34頁與某些不飽和化合物發(fā)生雙烯合成反應.(3) 共軛環(huán)二烯烴的雙烯合成反應第15頁/共34頁第三節(jié)第三節(jié) 環(huán)烷烴的結構與穩(wěn)定性環(huán)烷烴的結構與穩(wěn)定性烷烴是sp3雜化,鍵角109.5,環(huán)烷烴的碳也是sp3雜化,但鍵角不一定一樣.C-C鍵的形成 鍵軌道的交蓋交蓋較好交蓋較差這樣的鍵與一般的鍵不一樣,它的電子云沒有軌道軸對稱,而是分布在一條曲線上,故常稱彎曲鍵.第16頁/共34頁環(huán)丙烷HOMO-4的軌道圖第17頁/共34頁彎曲鍵比

9、一般的 鍵弱,并且具有較高的能量.這種因鍵角偏離正常鍵角而引起的張力叫角張力.環(huán)丙烷采取重疊式構象，容易破環(huán)。環(huán)丁烷 C-C鍵也是彎曲的。鍵角115. 構象：四個C原子不在同一平面。第18頁/共34頁環(huán)戊烷 鍵角：108,接近109.5比較穩(wěn)定. 構象:五個C原子也不在同一平面。 燃燒熱：1mol化合物完全燃燒生成CO2和水時放出的熱。碳原子數n3456789101112每個CH2的燃燒熱(kJ/mol)697 686664659662664665664663660燃燒熱的大小反映分子內能的高低。第19頁/共34頁環(huán)戊烷 鍵角：108,接近109.5比較穩(wěn)定. 構象:五個C原子也不在同一平面。

10、 燃燒熱：1mol化合物完全燃燒生成CO2和水時放出的熱。碳原子數n3456789101112每個CH2的燃燒熱(kJ/mol)697 686664659662664665664663660燃燒熱的大小反映分子內能的高低。第20頁/共34頁第四節(jié)第四節(jié) 環(huán)己烷的構象環(huán)己烷的構象一、環(huán)己烷的構象一、環(huán)己烷的構象環(huán)己烷不是平面結構,較為穩(wěn)定的構象為折疊的椅型構象和船型構象.椅型構象船型構象123456第21頁/共34頁123456(1) 椅型椅型 透視式CH2CH2561234HHHHHHHH紐曼投影式C3三重對稱軸。即繞此軸旋120或其倍數，得到的構型與原來的構型一樣。C3椅式C-H鍵的分類：6

11、個直立鍵：3個朝上，3個朝下。都叫a鍵。平行于C3軸。250pm第22頁/共34頁6個平伏鍵：3個朝上，3個朝下。都叫e鍵，與直立鍵成10928/。椅式構象中任何兩個相鄰的椅式構象中任何兩個相鄰的C-H鍵都是鍵都是交叉式交叉式,無張力環(huán)無張力環(huán),是環(huán)己烷的最穩(wěn)定的是環(huán)己烷的最穩(wěn)定的構象，平衡混合物中，椅式占構象，平衡混合物中，椅式占99.9%。室溫下，通過碳碳單鍵的轉動，環(huán)己烷一種椅式構象可以轉變成另一種椅式構室溫下，通過碳碳單鍵的轉動，環(huán)己烷一種椅式構象可以轉變成另一種椅式構象，這種構象的互變，叫轉環(huán)作用。象，這種構象的互變，叫轉環(huán)作用。轉環(huán)前后，轉環(huán)前后，a a鍵變鍵變e鍵，鍵，e鍵變鍵變

12、a a鍵。鍵。123456123456第23頁/共34頁1234564CH2CH213265HHHHHHHH碳2、3、5、6在同一平面上碳1、4在平面的同側。183pmC2和C3及C5和C6上的基團都處于重疊式，C1和C4上的兩個C-H離得較近，互相排斥，使得內能較高，不穩(wěn)定。(2) 船型船型 (3) 半椅式半椅式 內能最高，5個碳原子在一個平面上。第24頁/共34頁(4) 扭船式扭船式 234561123456將船式構象扭動，使1、4兩個碳錯開， C1和C4上的兩個C-H相距較遠，斥力減小，因此扭船式能量低于船式，但比椅式高。第25頁/共34頁環(huán)己烷構象的位能關系第26頁/共34頁二、取代環(huán)

13、己烷的構象二、取代環(huán)己烷的構象1. 一元取代環(huán)己烷的構象一元取代環(huán)己烷的構象兩種椅型構象是兩種兩種椅型構象是兩種不同結構不同結構的分子的分子.甲基連在甲基連在a鍵上的構象具有較高的能量鍵上的構象具有較高的能量,比較不穩(wěn)定比較不穩(wěn)定平衡體系中平衡體系中e鍵甲基環(huán)己烷占鍵甲基環(huán)己烷占95%,a鍵的占鍵的占5%第27頁/共34頁97%3% 99.9%CH(CH3)2CH(CH3)2C (CH3)3C (CH3)3取代基體積越大，取代基體積越大， e取代占的比例越大。取代占的比例越大。第28頁/共34頁CH3HCH3HCH3HCH3Ha,ae,eCH3CH3CH3CH3CH3HCH3HCH3HCH3He,a2. 二元取代環(huán)己烷的構象二元取代環(huán)己烷的構象二取代環(huán)已烷：二取代環(huán)已烷：e 鍵取代基多的構象是穩(wěn)定的。鍵取代基多的構象是穩(wěn)定的。第29頁/共34頁第30頁/共34頁環(huán)有不同取代基時，大的取代基在環(huán)有不同取代基時，大的取代基在e 鍵的構象最穩(wěn)定。鍵的構象最穩(wěn)定。CH3CMe3CMe3CH3的穩(wěn)定構象是順式CMe3CMe3的穩(wěn)定構象是OHOH若有多個取代基若有多個取代基,往往是往往是 e 鍵取代基最多的構