有机化学第三版全套课件-第04章-环烷烃.ppt
有机化学全套精品课件第四章第四章 环烷烃环烷烃1、掌握环烷烃的同分异构与命名、掌握环烷烃的同分异构与命名2、掌握环烷烃的化学性质、掌握环烷烃的化学性质3、了解环的大小与其稳定性的关系、了解环的大小与其稳定性的关系4、初步掌握环己烷的构像、初步掌握环己烷的构像教学要求：教学要求：第一节第一节 同分异构及命名同分异构及命名1、分类、分类脂环烃环碳原子的饱和程度碳环数目环烷烃 CnH2n 环烯烃环炔烃单环双环多环CnH2n-2CnH2n-4(上）本章主要讨论环烷烃本章主要讨论环烷烃根据环根据环C原子数目常分为小环（原子数目常分为小环（35）、中环（）、中环（613）和大环）和大环2、同分异构、同分异构环烷烃具有环的大小、侧链的长短及位置不同等构造异构环烷烃具有环的大小、侧链的长短及位置不同等构造异构两个及以上支链可以在环平面的同侧，也可以在环平两个及以上支链可以在环平面的同侧，也可以在环平面的异侧，形成顺反异构；顺反异构体由于环的存在，面的异侧，形成顺反异构；顺反异构体由于环的存在，不能互变（断键），其物理性质有差异不能互变（断键），其物理性质有差异 3、命名、命名 1.单环烃单环烃 1）按成环碳原子数目称为环）按成环碳原子数目称为环烷、环烷、环烯，支链作为取烯，支链作为取代基，使其位置号尽可能小代基，使其位置号尽可能小1-甲基甲基-3-乙基环己烷乙基环己烷4-甲基环己烯甲基环己烯2）长链作母体，环作取代基）长链作母体，环作取代基3-甲基甲基-4-环丁基庚烷环丁基庚烷CH2CH21,2-二环己基乙烷二环己基乙烷3）顺、反异构体）顺、反异构体 两个取代基在环同侧两个取代基在环同侧两个取代基在环异侧两个取代基在环异侧顺顺-1, 4-二甲基环己烷二甲基环己烷 反反-1, 4-二甲基环己烷二甲基环己烷H3CHHCH3H3CHHCH3CH3CH3H CH3 H3C H2. 双环烃双环烃 联环联环 桥环桥环 螺环螺环 稠环稠环1）桥环、稠环的命名）桥环、稠环的命名桥头碳：两环共用的相距最远的两个碳原子桥头碳：两环共用的相距最远的两个碳原子桥：两个桥头碳原子之间的碳链或一个键桥：两个桥头碳原子之间的碳链或一个键桥头碳桥头碳桥桥桥(3)(1)(2)a）根据成环）根据成环C原子数称为原子数称为烷、烷、烯，以其作为母体烯，以其作为母体b）用二环、三环等词头注明环的数目）用二环、三环等词头注明环的数目c）在母体与词头间用方括号内的罗马数字注明桥）在母体与词头间用方括号内的罗马数字注明桥C原子数，原子数，数字间用小圆点隔开，桥头直接相连的桥计为数字间用小圆点隔开，桥头直接相连的桥计为0二环二环3.2.1 辛烷辛烷2,7,7-三甲基二环三甲基二环2.2.1 庚烷庚烷环上有取代基或不饱和键时，从靠近取代基或不饱和键环上有取代基或不饱和键时，从靠近取代基或不饱和键的桥头开始编号，沿最长桥编到另一桥头，然后再沿次的桥头开始编号，沿最长桥编到另一桥头，然后再沿次长桥编回到起始桥头，最短桥最后编，有等长桥时尽可长桥编回到起始桥头，最短桥最后编，有等长桥时尽可能使取代基或不饱和键编号较小能使取代基或不饱和键编号较小5,6-二甲基二环二甲基二环2.2.2-2-辛烯辛烯12345672）螺环的命名）螺环的命名 螺原子：两个环共用的碳原子螺原子：两个环共用的碳原子螺 原 子12345678910 螺螺4.5癸烷癸烷5-甲基螺甲基螺3.4辛烷辛烷 螺螺4.5-1,6-癸二烯癸二烯1-甲基螺甲基螺3.5-5-壬烯壬烯根据环根据环C原子数称为原子数称为烷、烷、烯作为母体，以螺为词烯作为母体，以螺为词头，把二个环除螺原子外的头，把二个环除螺原子外的C原子数按由小到大的顺序放原子数按由小到大的顺序放在词头与母体间的方括号内，数字间用小圆点隔开，有取在词头与母体间的方括号内，数字间用小圆点隔开，有取代基或不饱和键时，从与螺原子相邻的小环代基或不饱和键时，从与螺原子相邻的小环C开始编号，开始编号，使取代基或不饱和键的位置号尽可能较小使取代基或不饱和键的位置号尽可能较小第二节第二节 环烷烃的性质环烷烃的性质一、物理性质一、物理性质与相应链烃变化规律相似，熔点、密度等略高于烷烃与相应链烃变化规律相似，熔点、密度等略高于烷烃二、化学性质二、化学性质具有烷烃的类似性质，部分环烷烃还具有烯烃的加成性质具有烷烃的类似性质，部分环烷烃还具有烯烃的加成性质催化加氢：催化加氢：与卤化氢的加成：与卤化氢的加成：CH3CH2CH2BrXHBrCH3CH2CH2CH2BrHBr与卤素的加成：与卤素的加成：Br2300或hvBrCl2/Fe室温Cl2/FeClCH2CH2CH2Cl室温加硫酸：加硫酸：浓H2SO4CH3CH2CH2OHH2O？CH3CHCH2C CH3CH3HBrCH3CHCH3C CH3CH3Br第三节第三节 环烷烃的稳定性环烷烃的稳定性一、环烷烃的燃烧热及稳定性一、环烷烃的燃烧热及稳定性环丙烷 环丁烷 环戊烷 环己烷 环庚烷 环辛烷 链状烷烃 697.1 686.1 664.0 658.6 662.4 664.2 658.6kJ/mol每一个每一个CH2单元的燃烧热：单元的燃烧热：从燃烧热以及前面环烷烃的化学性质都可以看出，环的从燃烧热以及前面环烷烃的化学性质都可以看出，环的大小与稳定性呈现如下关系：大小与稳定性呈现如下关系：三元环三元环 四元环四元环 五元环五元环 二、拜尔张力（角张力）学说二、拜尔张力（角张力）学说几何原因等引起正常键角的变形（扩张或压缩）将使体系几何原因等引起正常键角的变形（扩张或压缩）将使体系产生张力，常称为拜尔张力或角张力，变形程度越大，张产生张力，常称为拜尔张力或角张力，变形程度越大，张力越大，体系内能越高，体系越不稳定力越大，体系内能越高，体系越不稳定稳定性顺序：稳定性顺序：三元环三元环 四元环四元环 六元环六元环 七元环七元环 与实际情况有误差，原因是六元环以上并不是平面结构与实际情况有误差，原因是六元环以上并不是平面结构三、弯键学说三、弯键学说C、C之间之间SP3轨道的重叠不是轨道的重叠不是“头头碰头碰头”的方式，而是侧面重叠，键的方式，而是侧面重叠，键的强度较弱；形成的的强度较弱；形成的键形如弯曲键形如弯曲状，状，成键电子位于核间连线的外成键电子位于核间连线的外测，易受到试剂的进攻测，易受到试剂的进攻第四节第四节 环烷烃的构像环烷烃的构像一、一、 环丙烷等的构像环丙烷等的构像二、二、 环己烷的构像环己烷的构像通过碳原子不在同一平面可以使通过碳原子不在同一平面可以使C保持正常四面体键角构保持正常四面体键角构成六元环，现代物理方法证明环己烷有两种极端构像：成六元环，现代物理方法证明环己烷有两种极端构像：椅式构像椅式构像船式构像船式构像HHHHHHHHHHHH123456250pm6HHHH12345HHHHHHHHHHHHHHHHHHHH183pm123456612345HHHHHH 稳定性：椅式构象环己烷稳定性：椅式构象环己烷 船式构象环己烷船式构象环己烷室温下，平衡有利于椅式构象（优势构象），约占室温下，平衡有利于椅式构象（优势构象），约占99.9H原子的范德华半径为原子的范德华半径为120pm椅式半椅式船式扭船式a 键e 键a键键：直立键：直立键(竖键竖键) (axial bonds)e键键：平伏键：平伏键(横键横键)(equatorial bonds) a键转变成键转变成e键，键，e键转变成键转变成a键键 环上原子的空间关系保持环上原子的空间关系保持三、一取代环己烷的构像三、一取代环己烷的构像椅式还是船式？椅式还是船式？椅式中取代基处于椅式中取代基处于e键还是键还是a键？键？CH3CH3a e 5% 95% E=7.1kJ/mol随着取代基的增大，椅式构像的比例增加，椅式中取随着取代基的增大，椅式构像的比例增加，椅式中取代基处于代基处于e键的构像增加键的构像增加R=(CH3)2CH 97R=(CH3)3C 99.99四、二取代环己烷的构像四、二取代环己烷的构像二取代环己烷分邻二取代、间二取代和对二取代三种类二取代环己烷分邻二取代、间二取代和对二取代三种类型，每一种类型又分顺式和反式两种构型型，每一种类型又分顺式和反式两种构型顺式邻二取代：顺式邻二取代：反式邻二取代：反式邻二取代：顺式对二取代：顺式对二取代：反式对二取代：反式对二取代：HCH3C(CH3)3HCH3HC(CH3)3H反式反式-1-甲基甲基-3-叔丁基环己烷的最稳定构像是怎样的？叔丁基环己烷的最稳定构像是怎样的？最大基团尽可能处于最大基团尽可能处于e键键五、特殊化合物的构像五、特殊化合物的构像反反-1,4环己二醇的最稳定构象是怎样的？环己二醇的最稳定构象是怎样的？HOOHHHOHH1414HOH六、环烷烃构像的表示方法六、环烷烃构像的表示方法除特别要求外，通常可用平面多边形表示；有多个取代除特别要求外，通常可用平面多边形表示；有多个取代基但无明确要求时也用平面方法表示基但无明确要求时也用平面方法表示1,2-二甲基环己烷二甲基环己烷反反-1,2-二甲基环己烷二甲基环己烷2. 写出化合物 的优势构象OHCH33,7,7-三甲基二环三甲基二环4.1.0庚烷庚烷5-甲基螺甲基螺3.4辛烷辛烷作作 业业1.写名称或结构写名称或结构
