第05章脂環(huán)烴ppt課件

1、 脂環(huán)烴的分類命名和異構(gòu)景象脂環(huán)烴的分類命名和異構(gòu)景象 脂環(huán)烴的性質(zhì)脂環(huán)烴的性質(zhì) 脂環(huán)烴的構(gòu)造脂環(huán)烴的構(gòu)造要點內(nèi)容要點內(nèi)容 重點：重點： 環(huán)烷烴的構(gòu)造環(huán)己烷的構(gòu)象及其表示法環(huán)烷烴的構(gòu)造環(huán)己烷的構(gòu)象及其表示法 難點：難點： 橋環(huán)化合物及螺環(huán)化合物的命名橋環(huán)化合物及螺環(huán)化合物的命名 環(huán)己烷的椅式構(gòu)象的書寫方法環(huán)己烷的椅式構(gòu)象的書寫方法 構(gòu)造上具有環(huán)狀碳骨架，而性質(zhì)上與脂肪烴類似的烴，稱為脂環(huán)構(gòu)造上具有環(huán)狀碳骨架，而性質(zhì)上與脂肪烴類似的烴，稱為脂環(huán)烴。烴。 一、分類一、分類 脂環(huán)烴脂環(huán)烴1根據(jù)分子中成環(huán)碳原子數(shù)目，稱為環(huán)某烷。根據(jù)分子中成環(huán)碳原子數(shù)目，稱為環(huán)某烷。2把取代基的稱號寫在環(huán)烷烴的前面。把

2、取代基的稱號寫在環(huán)烷烴的前面。3取代基位次按取代基位次按“次序規(guī)那么次序規(guī)那么 小的優(yōu)先列出。例如：小的優(yōu)先列出。例如：環(huán)烷烴的命名環(huán)烷烴的命名1,1-二甲基二甲基-3-乙基環(huán)已烷乙基環(huán)已烷3-Ethyl-1,1-dimethylcyclohexan 1,2-二甲基二甲基-4-環(huán)丙基環(huán)戊烷環(huán)丙基環(huán)戊烷 1-cyclopropyl -3,4-dimethylcyclopentane 練習：練習：1-甲基甲基-4-異丙基環(huán)己烷異丙基環(huán)己烷 1,3-二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷 反反-1,4-二甲基環(huán)已烷二甲基環(huán)已烷Trans-1,4-dimethylcyclohexane 3-甲基甲基-4-環(huán)丁基庚烷

3、環(huán)丁基庚烷 4-Cyclobutyl-3-methylheptane 順順-1,4-二甲基環(huán)已烷二甲基環(huán)已烷 Cis-1,4-dimethylcyclohexane 1根據(jù)分子中成環(huán)碳原子數(shù)目，稱為環(huán)某烯炔。根據(jù)分子中成環(huán)碳原子數(shù)目，稱為環(huán)某烯炔。2以雙三鍵的位次和取代基的位置最小為原那么。以雙三鍵的位次和取代基的位置最小為原那么。 例如：例如： 練習練習 練習練習環(huán)辛炔環(huán)辛炔 角張力的影響，室溫下能穩(wěn)定存在的最小的環(huán)炔烴是環(huán)角張力的影響，室溫下能穩(wěn)定存在的最小的環(huán)炔烴是環(huán)辛炔。辛炔。 更小的環(huán)庚炔、環(huán)己炔只能作為活性中間體瞬間存在，更小的環(huán)庚炔、環(huán)己炔只能作為活性中間體瞬間存在，未能分別出來

4、。未能分別出來。 兩個或兩個以上的環(huán)，彼此以單鍵或雙鍵直接相連的，稱為聯(lián)環(huán)烴兩個或兩個以上的環(huán)，彼此以單鍵或雙鍵直接相連的，稱為聯(lián)環(huán)烴 通常由兩個一樣環(huán)組成的聯(lián)環(huán)烴，稱為聯(lián)二某烴。通常由兩個一樣環(huán)組成的聯(lián)環(huán)烴，稱為聯(lián)二某烴。 聯(lián)二環(huán)己烷聯(lián)二環(huán)己烷 命名：命名：根據(jù)成環(huán)碳原子的總數(shù)稱為二螺根據(jù)成環(huán)碳原子的總數(shù)稱為二螺某烷；某烷； 兩個環(huán)共用一個碳原子的環(huán)烷烴稱為螺環(huán)烴。兩個環(huán)共用一個碳原子的環(huán)烷烴稱為螺環(huán)烴。編號原那么：從較小環(huán)中與螺原子相鄰的一個碳原子開場，經(jīng)小環(huán)編號原那么：從較小環(huán)中與螺原子相鄰的一個碳原子開場，經(jīng)小環(huán)到螺原子，再沿大環(huán)致一切環(huán)碳原子；到螺原子，再沿大環(huán)致一切環(huán)碳原子；在在中

5、標出各碳環(huán)中除螺碳原子以外的碳原子數(shù)目小數(shù)在前，大中標出各碳環(huán)中除螺碳原子以外的碳原子數(shù)目小數(shù)在前，大數(shù)在后；數(shù)在后；其它同烷烴的命名。其它同烷烴的命名。螺螺4.5-1,6-4.5-1,6-癸二烯癸二烯 練習：練習： 橋環(huán)烴橋環(huán)烴 bridged hydrocarbon 二環(huán)、三環(huán)等二環(huán)、三環(huán)等 橋環(huán)烴：兩個或多個環(huán)共用兩個以上碳原子的環(huán)烴。橋環(huán)烴：兩個或多個環(huán)共用兩個以上碳原子的環(huán)烴。 命名：命名：123457891066123457123456789104-甲基螺2. 4庚烷4-methylspiro2. 4heptane螺4. 5癸烷spiro4. 5decane 其它同環(huán)烷烴的命名。其

6、它同環(huán)烷烴的命名。 根據(jù)成環(huán)碳原子總數(shù)目稱為幾環(huán)根據(jù)成環(huán)碳原子總數(shù)目稱為幾環(huán) 某烷；某烷； 編號原那么：從橋的一端橋頭碳開場，沿最長橋編至橋的另一端，編號原那么：從橋的一端橋頭碳開場，沿最長橋編至橋的另一端，再沿次長橋至始橋頭，最短的橋最后編號。再沿次長橋至始橋頭，最短的橋最后編號。 在在 中標出除橋頭碳原子外的橋碳原子數(shù)大數(shù)排前，小數(shù)中標出除橋頭碳原子外的橋碳原子數(shù)大數(shù)排前，小數(shù)排后。排后。 實例與練習：實例與練習：二環(huán)二環(huán)3. 2. 1辛烷辛烷bicyclo3. 2. 1octane二環(huán)二環(huán)1. 1. 0丁烷丁烷bicyclo1. 1. 0butane三環(huán)三環(huán)3.3.1.13,7癸烷金癸烷

7、金剛烷剛烷adamantane1234567823419105812346712346758三環(huán)三環(huán)3.2.1.02, 7辛烷辛烷Tricyclo3.2.1.02, 7 octane3, 7, 7-三甲基二環(huán)三甲基二環(huán)4. 1. 0庚烷庚烷 3, 7, 7- trimethylbicyclo4. 1. 0heptane2, 7, 7-三甲基二環(huán)三甲基二環(huán)2. 2. 1庚烷庚烷 2, 7, 7-trimethyl bicyclo2. 2. 1heptane12345671234567 稠環(huán)烴稠環(huán)烴 fused polycyclic hydrocarbon 兩個環(huán)共用兩個相鄰鄰位碳原子的脂環(huán)烴稱為

8、稠環(huán)脂環(huán)烴，兩個環(huán)共用兩個相鄰鄰位碳原子的脂環(huán)烴稱為稠環(huán)脂環(huán)烴，簡稱稠環(huán)烴簡稱稠環(huán)烴(特殊橋環(huán)烴特殊橋環(huán)烴) 。 命名同橋環(huán)烴命名同橋環(huán)烴 。二環(huán)二環(huán)2.2.0戊烷戊烷 二環(huán)二環(huán)4.4.0癸烷癸烷亦稱為十氫化萘亦稱為十氫化萘 脂環(huán)烴的異構(gòu)有構(gòu)造異構(gòu)和順反異構(gòu)。如脂環(huán)烴的異構(gòu)有構(gòu)造異構(gòu)和順反異構(gòu)。如C5H10的環(huán)烴異構(gòu)的環(huán)烴異構(gòu)有：？有：？一一 、普通環(huán)的性質(zhì)、普通環(huán)的性質(zhì) 普通脂環(huán)烴具有開鏈烴的通性普通脂環(huán)烴具有開鏈烴的通性 環(huán)烷烴主要是起自在基取代反響，難被氧化。環(huán)烷烴主要是起自在基取代反響，難被氧化。1.加成反響加成反響1 加氫加氫馬氏加成馬氏加成馬氏加成馬氏加成 環(huán)丙烷對氧化劑穩(wěn)定，不被

9、高猛酸鉀、臭氧等氧化劑氧化。環(huán)丙烷對氧化劑穩(wěn)定，不被高猛酸鉀、臭氧等氧化劑氧化。例如：例如： 可用高猛酸鉀溶液來區(qū)別烯烴與環(huán)丙烷衍生物?？捎酶呙退徕浫芤簛韰^(qū)別烯烴與環(huán)丙烷衍生物。 環(huán)烴性質(zhì)小結(jié)：環(huán)烴性質(zhì)小結(jié)：(1)小環(huán)烷烴小環(huán)烷烴3，4元環(huán)易加成，難氧化，似烷似烯。普通環(huán)以元環(huán)易加成，難氧化，似烷似烯。普通環(huán)以上難加成，難氧化，似烷。上難加成，難氧化，似烷。(2)環(huán)烯烴、共軛二烯烴，各自具有其相應(yīng)烯烴的通性。環(huán)烯烴、共軛二烯烴，各自具有其相應(yīng)烯烴的通性。 從環(huán)烷烴的化學性質(zhì)可以看出：從環(huán)烷烴的化學性質(zhì)可以看出： 環(huán)丙烷最不穩(wěn)定，環(huán)丁烷次之，環(huán)戊烷比較穩(wěn)定，環(huán)己烷以上環(huán)丙烷最不穩(wěn)定，環(huán)丁烷次之，

10、環(huán)戊烷比較穩(wěn)定，環(huán)己烷以上的大環(huán)都穩(wěn)定，因此環(huán)的穩(wěn)定性與環(huán)的構(gòu)造有著親密的聯(lián)絡(luò)。的大環(huán)都穩(wěn)定，因此環(huán)的穩(wěn)定性與環(huán)的構(gòu)造有著親密的聯(lián)絡(luò)。一、張力學說與環(huán)丙烷的構(gòu)造一、張力學說與環(huán)丙烷的構(gòu)造 1885年年 Von Baeyer A. 提出了張力學說，假定一切成環(huán)的碳原提出了張力學說，假定一切成環(huán)的碳原子都在同一平面上，且構(gòu)成正多邊形。子都在同一平面上，且構(gòu)成正多邊形。 環(huán)中碳原子之間的夾角環(huán)中碳原子之間的夾角“偏離偏離109.5時，將產(chǎn)生張力，時，將產(chǎn)生張力，“偏離偏離的程度越大，環(huán)的張力越大，環(huán)的穩(wěn)定性越小。的程度越大，環(huán)的張力越大，環(huán)的穩(wěn)定性越小。張力實際局限性：張力實際局限性： 不適用于大環(huán)

11、：大環(huán)碳不會共平面；不適用于大環(huán)：大環(huán)碳不會共平面； 主適用于主適用于 C3C4環(huán)環(huán) 。2. 環(huán)丙烷的構(gòu)造：環(huán)丙烷的構(gòu)造： 實際上：實際上： 1 飽和烴，飽和烴，C為為sp3雜化，鍵角為雜化，鍵角為109.5。 2 三碳環(huán)，成環(huán)碳原子應(yīng)共平面，內(nèi)角為三碳環(huán)，成環(huán)碳原子應(yīng)共平面，內(nèi)角為60。 兩者自相矛盾兩者自相矛盾 三元環(huán)的構(gòu)造特殊。三元環(huán)的構(gòu)造特殊。 6 60 0。1 10 09 9. .5 5。2 24 4。4 44 4 隨隨著著環(huán)環(huán)的的擴擴大大，張張力力角張力：角張力： 在環(huán)丙烷分子中，電子云的重疊不能沿著在環(huán)丙烷分子中，電子云的重疊不能沿著sp3軌道軸對稱重疊，只軌道軸對稱重疊，只能偏

12、離鍵軸一定的角度以彎曲鍵側(cè)面重疊，構(gòu)成彎曲鍵香蕉鍵，能偏離鍵軸一定的角度以彎曲鍵側(cè)面重疊，構(gòu)成彎曲鍵香蕉鍵，其鍵角為其鍵角為 105.5，因鍵角要從，因鍵角要從109.5緊縮到緊縮到105.5，故環(huán)有一，故環(huán)有一定的張力稱為角張力。定的張力稱為角張力。1 10 05 5. .5 5。C CC CC CC CC CC C1 10 09 9. .5 5。丙丙 烷烷環(huán)環(huán)丙丙烷烷由此可見：由此可見： 鍵的重疊程度小，穩(wěn)定性低。鍵的重疊程度小，穩(wěn)定性低。電子云分布在兩核連線的外側(cè)，添加了試劑進攻的能夠性，故具電子云分布在兩核連線的外側(cè)，添加了試劑進攻的能夠性，故具有不飽和烯烴的性質(zhì)。有不飽和烯烴的性質(zhì)。

13、 改動張力：改動張力： 由于環(huán)中三個碳位于同一平面，相鄰的由于環(huán)中三個碳位于同一平面，相鄰的C-H鍵相互處于重疊式構(gòu)鍵相互處于重疊式構(gòu)象，有旋轉(zhuǎn)成交叉式的趨向，這樣的張力稱為改動張力。象，有旋轉(zhuǎn)成交叉式的趨向，這樣的張力稱為改動張力。 環(huán)丙烷的總張力能為環(huán)丙烷的總張力能為114 KJ/mol。1環(huán)丁烷的構(gòu)象環(huán)丁烷的構(gòu)象與環(huán)丙烷類似，環(huán)丁烷分子中存在著張力，但比環(huán)丙烷的小。與環(huán)丙烷類似，環(huán)丁烷分子中存在著張力，但比環(huán)丙烷的小。 環(huán)丁烷是以折疊狀構(gòu)象存在的非平面型構(gòu)造，可以減少環(huán)丁烷是以折疊狀構(gòu)象存在的非平面型構(gòu)造，可以減少C-H的的重疊，使改動張力減小。重疊，使改動張力減小。環(huán)丁烷分子中環(huán)丁烷分

14、子中 C-C-C鍵角為鍵角為 111.5，角張力也比環(huán)丙烷的小，角張力也比環(huán)丙烷的小，總張力能為總張力能為108KJ/mol。 環(huán)戊烷分子中，環(huán)戊烷分子中，C-C-C夾角為夾角為108，接近，接近sp3雜化軌道間夾角雜化軌道間夾角109.5，環(huán)張力甚微，是比較穩(wěn)定的環(huán)。，環(huán)張力甚微，是比較穩(wěn)定的環(huán)。 這種構(gòu)象的張力很小，總張力能這種構(gòu)象的張力很小，總張力能25KJ/mol，改動張力在，改動張力在2.5KJ/mol以下，因此，環(huán)戊烷的化學性質(zhì)穩(wěn)定。以下，因此，環(huán)戊烷的化學性質(zhì)穩(wěn)定。 所以，環(huán)戊烷是以折疊式構(gòu)象存在的，所以，環(huán)戊烷是以折疊式構(gòu)象存在的，為非平面構(gòu)造，呈信封式構(gòu)象。為非平面構(gòu)造，呈信

15、封式構(gòu)象。 在環(huán)己烷分子中，六個碳原子不在同一平面內(nèi)，碳碳鍵之間的夾在環(huán)己烷分子中，六個碳原子不在同一平面內(nèi)，碳碳鍵之間的夾角可以堅持角可以堅持109.5因此環(huán)很穩(wěn)定。因此環(huán)很穩(wěn)定。1.兩種極限構(gòu)象兩種極限構(gòu)象椅式和船式椅式和船式 椅式構(gòu)象中椅式構(gòu)象中C-H鍵分為兩類：鍵分為兩類： 直立鍵直立鍵a鍵：鍵：6個與分子的對稱軸平行的個與分子的對稱軸平行的C-H 鍵伸展方向：鍵伸展方向：3上，上，3下，且上下交替；下，且上下交替； 平伏鍵平伏鍵e鍵：鍵：6個與直立鍵構(gòu)成接近個與直立鍵構(gòu)成接近109.5的夾角的的夾角的C-H鍵鍵平伏著向環(huán)外伸展。如以下圖：平伏著向環(huán)外伸展。如以下圖： C3在室溫時，環(huán)

16、己烷的椅式構(gòu)象可經(jīng)過在室溫時，環(huán)己烷的椅式構(gòu)象可經(jīng)過C-C鍵的轉(zhuǎn)動而不經(jīng)過碳碳鍵的轉(zhuǎn)動而不經(jīng)過碳碳鍵的斷裂，由一種椅式構(gòu)象變?yōu)榱硪环N椅式構(gòu)象，在相互轉(zhuǎn)變中，鍵的斷裂，由一種椅式構(gòu)象變?yōu)榱硪环N椅式構(gòu)象，在相互轉(zhuǎn)變中，原來的原來的a鍵變成了鍵變成了e鍵，而原來的鍵，而原來的e鍵變成了鍵變成了a鍵。鍵。 當六個碳原子上連的都是氫時，兩種構(gòu)象是同一構(gòu)象。連有不同基當六個碳原子上連的都是氫時，兩種構(gòu)象是同一構(gòu)象。連有不同基團時，那么構(gòu)象不同。團時，那么構(gòu)象不同。 112266一、一元取代環(huán)己烷的構(gòu)象一、一元取代環(huán)己烷的構(gòu)象 一元取代環(huán)己烷中，取代基可占據(jù)一元取代環(huán)己烷中，取代基可占據(jù)a鍵，也可占據(jù)鍵，也可占據(jù)e鍵，鍵，但占據(jù)但占據(jù)e鍵的構(gòu)象更穩(wěn)定。例如：鍵的構(gòu)象更穩(wěn)定。例如：CHHHHHHHHCH3HHH室溫793（內(nèi)能較a型少75.3 KJ / mol） 緣由：緣由： a鍵取代基構(gòu)造中的非鍵原子間斥力鍵取代基構(gòu)造中的非鍵原子間斥力比比e鍵取代基的大因非鍵原子間的間鍵取代基的大因非鍵原子間的間隔小于正常原子鍵的間隔所致。隔小于正常原子鍵的間隔所致。HHHHHHHHHHHHHHHHHH11，2-二取代？CH3CH3 小結(jié)：小結(jié)：1環(huán)己烷有兩種極限構(gòu)象椅式和船式，椅式為優(yōu)勢構(gòu)象。環(huán)己烷有兩種極限