《医学有机化学教学课件》第三章环烃(脂环烃031).ppt

药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学第三章第三章 环环 烃烃药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学第一节第一节 脂环烃脂环烃Aliphatic Cyclic Hydrocarbonv具有具有链烃性质链烃性质的的环烃环烃。v脂环烃及其衍生物广泛存在于自然界中脂环烃及其衍生物广泛存在于自然界中v石油中的环烷烃石油中的环烷烃v植物中的挥发油，大多是环烯烃及其含氧植物中的挥发油，大多是环烯烃及其含氧衍生物。衍生物。v甾族化合物等都是脂环烃的衍生物甾族化合物等都是脂环烃的衍生物药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学脂脂环环烃烃单环单环脂环烃脂环烃多环多环脂环烃脂环烃饱和饱和脂环烃脂环烃不饱和不饱和脂环烃脂环烃螺环烃螺环烃桥环烃桥环烃环烯烃环烯烃环炔烃环炔烃环烷烃环烷烃（一）脂环烃的分类：（一）脂环烃的分类：v脂环烃还可分为脂环烃还可分为小环小环（34个碳）、个碳）、常见环常见环（56个碳）、个碳）、中环中环（712个碳）和个碳）和大环大环（12个碳）个碳）。一、一、脂环烃的分类和命名脂环烃的分类和命名药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学（二）脂环烃的命名（二）脂环烃的命名环戊烷环戊烷v简单环烷烃简单环烷烃：称：称“环某烷环某烷”1,2,4-三三甲基环己烷甲基环己烷1-甲基甲基-4-异丙基异丙基环己烷环己烷1.单环脂环烃的命名单环脂环烃的命名v 若支链复杂若支链复杂，则把，则把环当取代基环当取代基。3-环己基己烷环己基己烷药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学v环烯烃环烯烃环烯烃环烯烃(C Cn nHH2n-22n-2)，与二烯烃互为同分异构体。，与二烯烃互为同分异构体。，与二烯烃互为同分异构体。，与二烯烃互为同分异构体。v称环某烯，双键位次为最小（称环某烯，双键位次为最小（称环某烯，双键位次为最小（称环某烯，双键位次为最小（1,21,2位位位位）4-甲基甲基-1-环己烯环己烯3-甲基甲基-1-环己烯环己烯正确正确错误错误1,6-二二甲基甲基-1-环己烯环己烯2,3-二二甲基甲基-1-环己烯环己烯正确正确错误错误药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学2.双环脂环烃的命名双环脂环烃的命名v两个环共用的碳原子称为两个环共用的碳原子称为两个环共用的碳原子称为两个环共用的碳原子称为螺原子螺原子螺原子螺原子。称为。称为。称为。称为螺烃螺烃螺烃螺烃。v编号：编号：编号：编号：螺原子相邻的碳螺原子相邻的碳螺原子相邻的碳螺原子相邻的碳v根据成环的碳原子总数称为根据成环的碳原子总数称为“螺螺 某烃某烃”小环小环螺原子螺原子大环大环不饱和键和取代基编号最小。不饱和键和取代基编号最小。（1）螺环烃的命名）螺环烃的命名v方括号方括号 内内标明螺环上碳原子数目（标明螺环上碳原子数目（不包括螺不包括螺原子原子），先），先小环小环，再，再大环大环，中间用，中间用下角圆点下角圆点隔开。隔开。药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学1,5-二甲基螺二甲基螺2.4庚烷庚烷螺螺3.5壬烷壬烷1-甲基螺甲基螺3.5-5-壬烯壬烯药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学（2）桥环烃的命名）桥环烃的命名v两环共用的碳原子称为两环共用的碳原子称为两环共用的碳原子称为两环共用的碳原子称为桥头碳桥头碳桥头碳桥头碳原子，其余的称为原子，其余的称为原子，其余的称为原子，其余的称为桥（链）碳原子，称为桥（链）碳原子，称为桥（链）碳原子，称为桥（链）碳原子，称为二环烃二环烃二环烃二环烃。v编号：编号：编号：编号：一个桥头碳一个桥头碳一个桥头碳一个桥头碳 v根据成环碳原子的总数称为根据成环碳原子的总数称为“二环二环 某烃某烃”最长桥最长桥另一个桥头碳另一个桥头碳次长桥次长桥最短桥。最短桥。不饱和键和取代基编号最小。不饱和键和取代基编号最小。v方括号方括号 内内标明桥环上碳原子数目（标明桥环上碳原子数目（不包括桥头不包括桥头碳碳），从），从大大到到小小，中间用，中间用下角圆点下角圆点隔开。隔开。药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学二环二环4.2.0辛烷辛烷2,9-二甲基二环二甲基二环4.4.0癸烷癸烷2,7,7-三甲基二环三甲基二环2.2.1庚烷庚烷药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学v环丙烷环丙烷环丙烷环丙烷 C-C-C C-C-C 键角键角键角键角 105.5105.5 二、环烷烃的结构（二、环烷烃的结构（p38）v三个碳原子在一个三个碳原子在一个平面平面v部分重叠部分重叠，“弯曲键弯曲键”，与正常的与正常的键相比，键相比，存在存在张力张力（达到最大重叠（达到最大重叠 的倾向），因此的倾向），因此内能较高，内能较高，环环不稳定不稳定v化学性质活泼化学性质活泼：电子云分布在两个原子连线外侧，：电子云分布在两个原子连线外侧，易受亲电试剂的进攻易受亲电试剂的进攻，如卤素、卤化氢，如卤素、卤化氢药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学v环丁烷环丁烷环丁烷环丁烷C-C-CC-C-C键角约键角约键角约键角约111.5111.5，四个四个四个四个C C不在同一平面。分子不在同一平面。分子不在同一平面。分子不在同一平面。分子中也存在着张力，但中也存在着张力，但中也存在着张力，但中也存在着张力，但比环丙比环丙比环丙比环丙烷要稳定得多烷要稳定得多烷要稳定得多烷要稳定得多。v环戊烷环戊烷C-C-C键角为键角为109 28左右左右。四个碳在同一个平面，。四个碳在同一个平面，另一个碳在平面外，另一个碳在平面外，较稳定较稳定。药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学v环己烷环己烷环己烷环己烷的六个成环碳原子不共平面，的六个成环碳原子不共平面，的六个成环碳原子不共平面，的六个成环碳原子不共平面，C-C-CC-C-C键角键角键角键角保持正常键角保持正常键角保持正常键角保持正常键角109109 28 28，很稳定很稳定很稳定很稳定。通过键的扭动可。通过键的扭动可。通过键的扭动可。通过键的扭动可以得到以得到以得到以得到椅式椅式椅式椅式和和和和船式船式船式船式两种不同的排列方式（构象）。两种不同的排列方式（构象）。两种不同的排列方式（构象）。两种不同的排列方式（构象）。椅式椅式船式船式药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学燃烧热燃烧热v链烷烃的每个链烷烃的每个链烷烃的每个链烷烃的每个-CH-CH2 2-的平均燃烧焓是的平均燃烧焓是的平均燃烧焓是的平均燃烧焓是 658.6 KJ.mol658.6 KJ.mol-1-1。3456789-Hc Hc/n/n697.0686.2664.0658.6662.3664.2664.4某些环烷烃的燃烧热某些环烷烃的燃烧热（单位：（单位：kJ.mol-1，298K)v燃烧热说明，小环分子能量高，不稳定，燃烧热说明，小环分子能量高，不稳定，环越小，环越小，能量越高能量越高，三元环是最不稳定的。，三元环是最不稳定的。v稳定性稳定性：环己烷环己烷环戊烷环戊烷环丁烷环丁烷环丙烷环丙烷药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学三、脂环烃的性质三、脂环烃的性质v与开链烃类似与开链烃类似，比水轻，不溶于水，比水轻，不溶于水。v常温下，环丙烷、环丙烯、环丁烷常温下，环丙烷、环丙烯、环丁烷和和环丁环丁烯是气体，环戊烷、环戊烯是液体，高级烯是气体，环戊烷、环戊烯是液体，高级脂环烃是固体。脂环烃是固体。（一）脂环烃的物理性质（一）脂环烃的物理性质药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学v通性通性与开链烃相似。与开链烃相似。环烷烃与烷烃相环烷烃与烷烃相似；环烯烃和环炔烃分别与烯烃和炔烃似；环烯烃和环炔烃分别与烯烃和炔烃相似。相似。v特性特性环烷烃的加成反应。环烷烃的加成反应。环状构造使环状构造使小环烃出现的一些特殊的化学性质。主小环烃出现的一些特殊的化学性质。主要表现在环的稳定性上，要表现在环的稳定性上，小环小环较较不稳定不稳定，大环大环则则较稳定较稳定。（二）脂环烃的化学性质（二）脂环烃的化学性质药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学v环烷烃与烷烃一样，与卤素进行环烷烃与烷烃一样，与卤素进行游离基游离基取代反应取代反应。1、通性、通性与开链烃相似与开链烃相似药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学v环烯烃与烯烃一样，主要发生双键上的环烯烃与烯烃一样，主要发生双键上的加成和氧化反应加成和氧化反应。v加成加成v氧化氧化药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学2.特性特性环烷烃的加成反应环烷烃的加成反应v环烷烃可进行催化氢化反应生成链状的烷烃。环烷烃可进行催化氢化反应生成链状的烷烃。环烷烃可进行催化氢化反应生成链状的烷烃。环烷烃可进行催化氢化反应生成链状的烷烃。v环的大小环的大小环的大小环的大小不同，反应的不同，反应的不同，反应的不同，反应的难易程度难易程度难易程度难易程度也不一样。也不一样。也不一样。也不一样。（1）催化加氢）催化加氢药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学（2）加卤素（）加卤素（亲电加成亲电加成）v小环环烷烃（小环环烷烃（小环环烷烃（小环环烷烃（3,43,4元环元环元环元环)开环加成反应，开环加成反应，开环加成反应，开环加成反应，环戊烷环戊烷环戊烷环戊烷以以以以上不反应。上不反应。上不反应。上不反应。药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学（3）加卤化氢（）加卤化氢（亲电加成亲电加成）v环丙烷环丙烷环丙烷环丙烷常温时可与卤化氢加成常温时可与卤化氢加成常温时可与卤化氢加成常温时可与卤化氢加成,环丁烷环丁烷环丁烷环丁烷常温时不反应，常温时不反应，常温时不反应，常温时不反应，环戊烷环戊烷环戊烷环戊烷以上不反应。以上不反应。以上不反应。以上不反应。v环丙烷衍生物环丙烷衍生物的加成符合的加成符合马尔科夫尼科夫规则。马尔科夫尼科夫规则。（断裂在含氢最多和含氢最少的两个碳之间）（断裂在含氢最多和含氢最少的两个碳之间）v环烷烃环烷烃不容易不容易发生氧化反应，可以鉴别环丙烷和烯烃发生氧化反应，可以鉴别环丙烷和烯烃v鉴别小环环烷烃、烯烃、烷烃可用鉴别小环环烷烃、烯烃、烷烃可用溴水和高锰酸钾溴水和高锰酸钾