有機(jī)化學(xué)：第4章 第一節(jié)-脂環(huán)烴

1.掌握脂環(huán)烴的命名；2.掌握脂環(huán)烴的化學(xué)性質(zhì)；3.理解環(huán)的大小與環(huán)張力、穩(wěn)定性的關(guān)系。學(xué)習(xí)目標(biāo)

第四章第一部分脂環(huán)烴第一節(jié)脂環(huán)烴的分類1、根據(jù)形成環(huán)的碳原子數(shù)分類：環(huán)丙烷環(huán)丁烷環(huán)戊烷環(huán)己烷2、按分子中有無(wú)不飽和鍵分類：環(huán)戊烯環(huán)己烯環(huán)己炔1,3－環(huán)己二烯3、另外還有雙環(huán)、多環(huán)脂環(huán)烴：十氫化萘螺［5,5］十一烷二環(huán)［2,2,1］庚烷二環(huán)［2,2,2］辛－2－烯三環(huán)［2,2,1,02,6］庚烷立方烷籃烷金剛烷第二節(jié)脂環(huán)烴的同分異構(gòu)和命名一、脂環(huán)烴的同分異構(gòu)脂環(huán)烴的異構(gòu)有構(gòu)造異構(gòu)和順反異構(gòu)。如C5H10環(huán)烴的異構(gòu)有：簡(jiǎn)單環(huán)烴的命名與相應(yīng)的脂肪烴基本相同，只是在名稱前加一“環(huán)”字。當(dāng)環(huán)上連有取代基時(shí)，則脂環(huán)烴是以環(huán)為母體，將成環(huán)碳原子編號(hào)。編號(hào)使取代基位置編號(hào)盡可能小。當(dāng)環(huán)上有取代基及不飽和鍵時(shí)，不飽鍵以最小的號(hào)數(shù)表示。如：甲基環(huán)戊烷1,2－二甲基環(huán)己烷1－甲基－3－異丙基環(huán)己烷二、脂環(huán)烴的命名1,4－二甲基－1－乙基環(huán)己烷1－甲基－1,3－環(huán)戊二烯乙烯基環(huán)丙烷3,4－二甲基環(huán)己烯環(huán)己基環(huán)己烷環(huán)戊基甲酸環(huán)己酮1－甲基－3－乙烯基環(huán)己烷

編號(hào)原則：從橋的一端開始，沿最長(zhǎng)橋編致橋的另一端，再沿次長(zhǎng)橋致始橋頭，最短的橋最后編號(hào)。命名：根據(jù)成環(huán)碳原子總數(shù)目稱為環(huán)某烷，在環(huán)字后面的方括號(hào)中標(biāo)出除橋頭碳原子外的橋碳原子數(shù)（大的數(shù)目排前，小的排后），（如左圖）。其他同環(huán)烷烴的命名。

例如:上化合物命名為:7，7-二甲基二環(huán)[2.2.1]庚烷

兩個(gè)環(huán)共用一個(gè)碳原子的環(huán)烷烴稱為螺環(huán)烴。編號(hào)原則：從較小環(huán)中與螺原子相鄰的一個(gè)碳原子開始，徒經(jīng)小環(huán)到螺原子，再沿大環(huán)致所有環(huán)碳原子。命名：根據(jù)成環(huán)碳原子的總數(shù)稱為環(huán)某烷，在方括號(hào)中標(biāo)出各碳環(huán)中除螺碳原子以外的碳原子數(shù)目（小的數(shù)目排前，大的排后），其他同烷烴的命名。(2)螺環(huán)烴第三節(jié)環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性根據(jù)烷烴碳原子的sp3雜化，sp3雜化軌道之間的夾角為109.5°來(lái)判斷形成環(huán)后鍵角的變化，確定其穩(wěn)定性。環(huán)丙烷分子中三個(gè)碳原子必然要在一個(gè)平面上，這樣C—C—C鍵角就應(yīng)該是60°。環(huán)烷烴中的碳也是sp3雜化的，而正常的sp3雜化軌道之間的夾角為109.5°，因此在環(huán)丙烷中碳原子核之間的連線與正常的sp3雜化軌道之間角度偏差的結(jié)果是C—C之間的電子云不可能在原子核連線的方向上重疊，也就是沒有達(dá)到最大程度的重疊，這樣形成的鍵就沒有正常的σ鍵穩(wěn)定。所以環(huán)丙烷的穩(wěn)定性比烷烴要差得多，通常叫做分子內(nèi)存在著張力。分子內(nèi)這種張力是由于鍵角的偏差引起的，所以叫做角張力。環(huán)丁烷的情況與環(huán)丙烷相似，分子中也存在著張力，但比環(huán)丙烷穩(wěn)定。三元以上的環(huán)，成環(huán)的原子可以不在一個(gè)平面內(nèi)。環(huán)丁烷環(huán)戊烷環(huán)己烷(椅式)環(huán)己烷(船式)環(huán)己烷(扭船式)環(huán)丙烷的立體圖環(huán)丁烷的立體圖環(huán)戊烷的立體圖環(huán)己烷椅型的立體圖環(huán)己烷船型的立體圖環(huán)己烷扭船型的立體圖環(huán)庚烷的立體圖環(huán)辛烷的立體圖環(huán)壬烷的立體圖環(huán)癸烷的立體圖結(jié)論：小環(huán)（三元環(huán)、四元環(huán)）不穩(wěn)定；大環(huán)（五元環(huán)、六元環(huán)、……）較穩(wěn)定。金剛烷環(huán)癸烷環(huán)烷烴的燃燒熱與穩(wěn)定性對(duì)大量化合物的數(shù)據(jù)的調(diào)查說(shuō)明：一個(gè)脂肪烴的燃燒熱，與得自假定每一個(gè)結(jié)構(gòu)單元有一定特征燃燒熱而進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果相當(dāng)接近。對(duì)于一個(gè)亞甲基（－CH2－）所貢獻(xiàn)的燃燒熱非常接近于657.9kJ/mol。環(huán)的大小每一個(gè)亞甲基的燃燒熱，kJ/mol環(huán)的大小每一個(gè)亞甲基的燃燒熱，kJ/mol3696.47661.74685.58662.95663.49663.86657.910662.9開鏈：657.9kJ/mol我們注意到：環(huán)丙烷中的每一個(gè)亞甲基（－CH2－）的燃燒熱比開鏈數(shù)值的657.9kJ/mol大38.5kJ；環(huán)丁烷中的則比開鏈數(shù)值大27.6kJ。不管－CH2－基團(tuán)在什么化合物中，它燃燒時(shí)都生成同樣的產(chǎn)物：CO2+H2O如果環(huán)丙烷及環(huán)丁烷的每一個(gè)－CH2－基團(tuán)釋放出的能量大于開鏈化合物的每一個(gè)－CH2－，這意味著它們的每一個(gè)亞甲基－CH2－含有較大的能量。因此環(huán)丙烷及環(huán)丁烷比開鏈化合物不穩(wěn)定。結(jié)論：小環(huán)（三元環(huán)、四元環(huán)）不穩(wěn)定；大環(huán)（五元環(huán)、六元環(huán)、……）較穩(wěn)定。第四節(jié)環(huán)烷烴的性質(zhì)一、物理性質(zhì)

脂環(huán)烴的物理性質(zhì)與開鏈烷烴相似。環(huán)丙烷和環(huán)丁烷在常溫下是氣體，環(huán)戊烷是液體，高級(jí)環(huán)烷烴是固體，如環(huán)三十烷的熔點(diǎn)為56℃。環(huán)烷烴的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和相對(duì)密度都比含同數(shù)碳原子的烷烴為高（表4-1）,原因是環(huán)烷烴排列比開鏈烷烴緊密一些。1。取代反應(yīng)對(duì)于穩(wěn)定的環(huán)烷烴，在高溫或光照下發(fā)生取代反應(yīng)。二、化學(xué)性質(zhì)（一）環(huán)烷烴的反應(yīng)2。加成反應(yīng)取代環(huán)烷烴的加成反應(yīng)3。氧化反應(yīng)環(huán)狀化合物與一般的氧化劑不反應(yīng)，但在強(qiáng)烈條件下還是能發(fā)生反應(yīng)的。（二）環(huán)烯烴和環(huán)二烯的反應(yīng)1．環(huán)烯烴的加成反應(yīng)2．氧化反應(yīng)雙鍵很容易被高錳酸鉀、臭氧等氧化劑氧化，可用高錳酸鉀溶液來(lái)區(qū)別烯烴與環(huán)丙烷衍生物。3．雙烯烴的雙烯合成反應(yīng)【課堂練習(xí)】◆從化合物A分子式為C4H8，它能使溴溶液褪色，但不能使稀的高錳酸鉀溶液褪色。一摩爾A與1molHBr作用生成B，B也可以從A的同分異構(gòu)體C與HBr作用得到，C分子式也是