有机课件 第三章环烷烃精.ppt
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1、有机课件 第三章环烷烃第1页,本讲稿共51页3.1 环烷烃环烷烃(cycloalkane)的命名的命名l环烷烃的类型(单单单单)环烷烃环烷烃环烷烃环烷烃桥环烃(稠环)桥环烃(稠环)桥环烃(稠环)桥环烃(稠环)桥环烃桥环烃桥环烃桥环烃螺环烃螺环烃螺环烃螺环烃第2页,本讲稿共51页要点复习要点复习1 1、链状化合物系统命名的两个要点、链状化合物系统命名的两个要点、链状化合物系统命名的两个要点、链状化合物系统命名的两个要点选主链、编号选主链、编号选主链、编号选主链、编号选主链:选主链:靠近主官能团;靠近主官能团;最先碰面;最先碰面;先小后大。先小后大。编号:编号:含主官能团最长含主官能团最长C链;链
2、;含尽量多的母体官能团;含尽量多的母体官能团;含尽量多的取代基。含尽量多的取代基。CH3CHCHCHCH2CH3CH3CH(CH3)2C2H51 2 3 45 62,5-2,5-二甲基二甲基二甲基二甲基-3,4-3,4-二乙基己烷二乙基己烷二乙基己烷二乙基己烷举例练习:举例练习:举例练习:举例练习:?第3页,本讲稿共51页2 2、分清常见的几种、分清常见的几种、分清常见的几种、分清常见的几种“基基基基”CH3CHCHCH2CHCH2CH3CH2CHCH3CH3CHCH2CH3CH3CCH3CH3CH3CCH2CH3CH3丙烯基丙烯基烯丙基烯丙基仲丁基仲丁基异丁基异丁基叔丁基叔丁基新戊基新戊基C
3、H3CCH2OHCH3CH3CH3CBrCH3CH3新戊醇新戊醇叔丁基溴叔丁基溴第4页,本讲稿共51页n n 桥环烃(桥环烃(桥环烃(桥环烃(Bridged hydrocarbonBridged hydrocarbon)的命名)的命名)的命名)的命名桥桥 头头 碳:碳:几个环共用的碳原子,几个环共用的碳原子,环的数目:环的数目:断裂二根断裂二根CC键可成链状烷烃为二环;断裂三根键可成链状烷烃为二环;断裂三根CC键键可成链状烷烃为三环可成链状烷烃为三环桥头碳原子数:桥头碳原子数:不包括桥头不包括桥头C,由多到少列出,由多到少列出环的编号方法:环的编号方法:从桥头开始,先长链后短链从桥头开始,先长
4、链后短链桥头碳原子桥头碳原子桥头碳原子桥头碳原子十氢萘十氢萘十氢萘十氢萘二环二环二环二环4.4.04.4.0癸烷癸烷癸烷癸烷bicyclobicyclo4.4.04.4.0decanedecane桥头间的碳原子数桥头间的碳原子数桥头间的碳原子数桥头间的碳原子数 (用用.隔开隔开)环的数目环的数目环的数目环的数目组成桥环的组成桥环的组成桥环的组成桥环的碳原子总数碳原子总数碳原子总数碳原子总数第5页,本讲稿共51页8 8-甲基甲基甲基甲基二环二环二环二环4.3.04.3.0壬烷壬烷壬烷壬烷用用,隔开隔开bicyclo2.2.1heptanebicyclo2.2.1heptane8 8-methyl
5、methylbicyclo4.3.0nonanebicyclo4.3.0nonane三环三环三环三环2.2.1.2.2.1.0 02,62,6 庚烷庚烷庚烷庚烷tricyclo2.2.1.tricyclo2.2.1.0 02,62,6heptaneheptane二环二环二环二环2.2.12.2.1庚烷庚烷庚烷庚烷2,7,72,7,7-三甲基三甲基三甲基三甲基二环二环二环二环2.2.12.2.1庚烷庚烷庚烷庚烷 2,7,72,7,7-trimethyltrimethylbicyclobicyclo 2.2.1heptane 2.2.1heptane第6页,本讲稿共51页根据成环碳原子总数目称为二
6、环某烷;根据成环碳原子总数目称为二环某烷;方括号内,大的数方括号内,大的数在前,小的数在后。在前,小的数在后。碳原子编号碳原子编号:从一个桥头碳原子开始,先编最长碳桥,继从一个桥头碳原子开始,先编最长碳桥,继续编次长碳桥,最后编最短碳桥。续编次长碳桥,最后编最短碳桥。5-甲基二环甲基二环 2.2.2-2-辛烯辛烯 第7页,本讲稿共51页n n 螺环烃(螺环烃(spiro hydrocarbonspiro hydrocarbon)的命名)的命名)的命名)的命名 编号从小环开始编号从小环开始 取代基数目取最小取代基数目取最小螺螺螺螺4.54.5癸烷癸烷癸烷癸烷spirospiro4.5decane
7、4.5decane4 4-甲基甲基甲基甲基螺螺螺螺2.42.4庚烷庚烷庚烷庚烷4 4-methylmethylspirospiro2.4heptane2.4heptane除螺除螺除螺除螺C C外的碳原子数外的碳原子数外的碳原子数外的碳原子数 (用用.隔开隔开)组成桥环的碳组成桥环的碳组成桥环的碳组成桥环的碳原子总数原子总数原子总数原子总数第8页,本讲稿共51页10-甲基螺甲基螺 4.5-6-癸烯癸烯 螺螺 4.5-1,6-癸二烯癸二烯 碳原子编号碳原子编号:从较小的环中与螺原子相邻的碳原子从较小的环中与螺原子相邻的碳原子开始,通过螺原子后,再继续为较大环上碳原子编开始,通过螺原子后,再继续为较
8、大环上碳原子编号。号。第9页,本讲稿共51页n n 环烷烃的其它命名方法环烷烃的其它命名方法环烷烃的其它命名方法环烷烃的其它命名方法:DecahydroDecahydro-naphthalenenaphthalene十氢十氢十氢十氢萘萘萘萘萘萘萘萘naphthalenenaphthalene莰莰莰莰烷烷烷烷2-2-莰莰莰莰酮(樟脑)酮(樟脑)酮(樟脑)酮(樟脑)camphcamphaneanecamphcamphoror立方烷立方烷立方烷立方烷金刚烷金刚烷金刚烷金刚烷cubanecubaneadamantaneadamantane按形象命名按形象命名按衍生物命名按衍生物命名第10页,本讲稿共5
9、1页3、环烷烃的顺反异构和命名、环烷烃的顺反异构和命名C环是限制旋转的因素。环是限制旋转的因素。环中至少有两个环中至少有两个C分别连不同的基团。分别连不同的基团。顺顺-1,2-二甲二甲基环丙烷基环丙烷1,2,3-1,2,3-三氯环戊烷三氯环戊烷三氯环戊烷三氯环戊烷反反反反-1,2-1,2-二甲二甲二甲二甲基环丙烷基环丙烷基环丙烷基环丙烷反反反反-r-r-若多于两个基团,选择若多于两个基团,选择位次最小者位次最小者位次最小者位次最小者作为标准作为标准(r)CH3CH3CH3CH31,2-1,2-二氯二氯二氯二氯-1-1-环戊烷甲酸环戊烷甲酸环戊烷甲酸环戊烷甲酸r-顺顺-COOHClClHClCl
10、Cl顺顺顺顺-213第11页,本讲稿共51页 2,4-二甲基二甲基 1,3-环丁二醇环丁二醇CH3CH3OHOH1 12 22次序规则次序规则顺式比反式优先顺式比反式优先Z比比E优先优先R比比S优先优先顺顺顺顺-反反反反-r-r-反反反反-ClCH3OHCH3反反-2,顺顺-5-二甲基二甲基-顺顺顺顺-3-氯氯-r-r-环戊醇环戊醇1 12 223-3-甲基甲基甲基甲基-1-1-乙基乙基乙基乙基-3-3-氯氯氯氯 环戊醇环戊醇环戊醇环戊醇-r-顺顺顺顺-123ClCH3OHC2H55-氯氯 1,3-环己烷二甲酸环己烷二甲酸-r-反反-COOHCOOHCl顺顺-123第12页,本讲稿共51页练习
11、练习3:写出下列化合物的顺反异构体:写出下列化合物的顺反异构体1-1-甲基甲基甲基甲基-3-3-乙基环丁烷乙基环丁烷乙基环丁烷乙基环丁烷3,4-3,4-二甲基二甲基二甲基二甲基-3-3-己烯己烯己烯己烯1-1-氯氯氯氯-4-4-溴环己烷溴环己烷溴环己烷溴环己烷C=CCH3H3CH5C2C2H5C=CC2H5H3CH5C2CH3顺顺反反CH3C2H5CH3C2H5顺顺反反ClBrClBr顺顺反反第13页,本讲稿共51页4、含、含C=N键化合物的顺反异构键化合物的顺反异构C=N键是限制旋转的因素,键是限制旋转的因素,孤对电子在次序规则中排最后孤对电子在次序规则中排最后一般了解一般了解ZE5、含、含
12、N=N化合物的顺反异构化合物的顺反异构一般了解一般了解ZE第14页,本讲稿共51页3.2 环烷烃的物理性质和化学反应l物理性质1.常温常压下,环丙烷和环丁烷为气体,常温常压下,环丙烷和环丁烷为气体,C5C11的环烷烃为的环烷烃为液体,高级同系物为固体。液体,高级同系物为固体。2.环烷烃比相应的链状烷烃具有较高的熔点、沸点和密度,环烷烃比相应的链状烷烃具有较高的熔点、沸点和密度,这是因为环烷烃的结构对称,分子排列紧密,分子间的这是因为环烷烃的结构对称,分子排列紧密,分子间的力大。力大。3.环烷烃与烷烃一样,难溶于水,易溶于有机溶剂。环烷烃与烷烃一样,难溶于水,易溶于有机溶剂。第15页,本讲稿共5
13、1页环的大小与稳定性环的大小与稳定性环烷烃的燃烧热数据环烷烃的燃烧热数据环烷烃的燃烧热数据环烷烃的燃烧热数据稳定性稳定性小环小环普通环普通环中环中环 每个每个CH2的燃烧热的燃烧热 (KJ/mol)小小环环C3C4环丙烷环丙烷 697.1环丁烷环丁烷 686.1中中环环C8C11环辛烷环辛烷 663.8环壬烷环壬烷 664.6环癸烷环癸烷 663.6普普通通环环C5 C7环戊烷环戊烷 664.0环己烷环己烷 658.6环庚烷环庚烷 662.4大大环环C12环十四烷环十四烷 658.6环十五烷环十五烷 659.0对比:对比:对比:对比:开链烷烃每个开链烷烃每个CHCH2 2的燃烧热:的燃烧热:6
14、58.6 KJ/mol第16页,本讲稿共51页v现代物理方法测定,环丙烷分子中的键角为:现代物理方法测定,环丙烷分子中的键角为:114105.5n角张力:分子内部试图恢复正常键角的力。角张力:分子内部试图恢复正常键角的力。60n碳原子的碳原子的sp3杂化轨道互相重叠成键时,由于它们的对称轴不在一条直线上,因此重叠较少,杂化轨道互相重叠成键时,由于它们的对称轴不在一条直线上,因此重叠较少,形成形成弯键弯键。第17页,本讲稿共51页v环丙烷分子相邻碳上的碳氢键都是环丙烷分子相邻碳上的碳氢键都是重叠式构象重叠式构象。n键处于交叉式构象时最稳定,当偏离交叉式时就会产生一种试图恢复交叉式构象的力。键处于
15、交叉式构象时最稳定,当偏离交叉式时就会产生一种试图恢复交叉式构象的力。n扭转张力:试图恢复交叉式构象的力。扭转张力:试图恢复交叉式构象的力。第18页,本讲稿共51页2 其他环烷烃其他环烷烃 v环丁烷:也存在角张力,但比环丙烷的小。环丁烷:也存在角张力,但比环丙烷的小。n为了避免扭转张力,四个碳原子不在一个平面上,但碳氢键仍不能达到交叉式构象,为了避免扭转张力,四个碳原子不在一个平面上,但碳氢键仍不能达到交叉式构象,所以还存在扭转张力。所以还存在扭转张力。第19页,本讲稿共51页v环戊烷:碳碳键的夹角为环戊烷:碳碳键的夹角为108,接近,接近sp3杂化轨道间夹角,角张力很小。杂化轨道间夹角,角张
16、力很小。n为避免扭转张力,以折叠式构象存在。为避免扭转张力,以折叠式构象存在。n这种构象的张力很小,化学性质较稳定。这种构象的张力很小,化学性质较稳定。第20页,本讲稿共51页v环己烷分子中环己烷分子中6个碳原子不在同一平面上,碳原子之间的键角为个碳原子不在同一平面上,碳原子之间的键角为10928,分子中,分子中没有角没有角张力张力。椅型构象椅型构象船型船型构象构象v大环的碳原子在不同平面内,键角接近正常的键角,大环的碳原子在不同平面内,键角接近正常的键角,分子中没有角张力。分子中没有角张力。第21页,本讲稿共51页n中环,中环,8C11C的环,不是平面结构,没有键角的变形。的环,不是平面结构
17、,没有键角的变形。r但但CH键上的氢指向环内,不同边上的氢距离太近键上的氢指向环内,不同边上的氢距离太近互相排斥,产生张力。互相排斥,产生张力。环癸烷环癸烷r这种张力称为这种张力称为Vanderwaals张力张力。第22页,本讲稿共51页n大环,大环,12C以上的环,原子在不同的平面内,键角接近以上的环,原子在不同的平面内,键角接近正常的键角。正常的键角。r环内氢离得较远,键参数接近正常值,几乎没有张力。环内氢离得较远,键参数接近正常值,几乎没有张力。环环二二十十烷烷第23页,本讲稿共51页n n 环的大小与化学性质环的大小与化学性质环的大小与化学性质环的大小与化学性质五元以上五元以上五元以上
18、五元以上环烷烃环烷烃环烷烃环烷烃链状烷烃链状烷烃链状烷烃链状烷烃性质相似性质相似性质相似性质相似小环环烷烃小环环烷烃小环环烷烃小环环烷烃活泼,易开环活泼,易开环活泼,易开环活泼,易开环!第24页,本讲稿共51页环烷烃的化学性质环烷烃的化学性质 697.1686.2664.0658.6662.3658.6 环环 丙丙 烷烷环环 丁丁 烷烷环环 戊戊 烷烷环环 已已 烷烷环环 庚庚 烷烷环十五烷环十五烷 每个每个CH2的燃烧热的燃烧热名名 称称 1、环烷烃的燃烧热、环烷烃的燃烧热2、环烷烃的开环反应、环烷烃的开环反应(1)催化加氢)催化加氢CH3CH2CH3CH3(CH2)2CH3CH3(CH2)
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