烃的分类命名和结构精选PPT.ppt

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1、关于烃的分类命名和结构第1页，讲稿共89张，创作于星期二第一节第一节 烃的分类和同分异构烃的分类和同分异构按照不同方式分为不同种类：按照不同方式分为不同种类：1.根据不同的骨架分为开链烃和环状烃。根据不同的骨架分为开链烃和环状烃。按照不同饱和程度分为饱和烃和不饱和烃。按照不同饱和程度分为饱和烃和不饱和烃。饱和烃：烷烃和环烷烃（饱和烃：烷烃和环烷烃（5个碳原子以上）；个碳原子以上）；不饱和烃：烯烃，炔烃，芳香烃不饱和烃：烯烃，炔烃，芳香烃环状烃：环烷烃（或叫脂环烃）芳香烃环状烃：环烷烃（或叫脂环烃）芳香烃不饱和键；不饱和度不饱和键；不饱和度1.1 1.1 1.1 1.1 烃的分类烃的分类烃的分类

2、烃的分类第2页，讲稿共89张，创作于星期二碳架异构体碳架异构体位置异构体位置异构体官能团异构体官能团异构体构象异构体构象异构体几何异构体几何异构体旋光异构体旋光异构体交叉式构象交叉式构象重叠式构象重叠式构象构造异构体构造异构体 同同分分异异构构体体（结结构构异异构构体体）立体异构体立体异构体电子互变异构体电子互变异构体 1.2 1.2 烷烃同分异构烷烃同分异构烷烃同分异构烷烃同分异构*分子式相同分子式相同,结构不同的化合物称为同分异构体结构不同的化合物称为同分异构体构型异构体构型异构体构型异构体构型异构体第3页，讲稿共89张，创作于星期二碳架异构体：因碳架不同而引起的异构体碳架异构体：因碳架不

3、同而引起的异构体;如如:位置异构体：由于官能团在碳链或碳环上的位置不同而产生的位置异构体：由于官能团在碳链或碳环上的位置不同而产生的 异异构体构体;如如:官能团异构体：由于分子中官能团不同而产生的异构体官能团异构体：由于分子中官能团不同而产生的异构体;如如:构造异构体：构造异构体：因分子中因分子中原子的连结次序原子的连结次序不同或不同或 者者键合性质键合性质不同而引起的异构不同而引起的异构第4页，讲稿共89张，创作于星期二蛛网式蛛网式 结构简式结构简式(condensed structural formula)有机化合物结构式的表达方式有机化合物结构式的表达方式 第5页，讲稿共89张，创作于星

4、期二键线式键线式(line-angle formula)第6页，讲稿共89张，创作于星期二 一一 系统命名法：系统命名法：IUPAC CCS(China Chemical Society)CA 1 直链烷烃的命名直链烷烃的命名:含含10个碳原子以内的直链烷烃个碳原子以内的直链烷烃,从从1-10依次用依次用天干名称甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、天干名称甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸加上烷来命名癸加上烷来命名;而含碳原子而含碳原子10个以上的直链烷烃个以上的直链烷烃,用数目加上烷来命名。用数目加上烷来命名。第二节第二节 烃的命名烃的命名第7页，讲稿共89张，创作于星期二（1）碳原子的

5、级碳原子的级1oC 2oC 3oC 4oC(伯伯)(仲仲)(叔叔)(季季)与一个碳原子相连的碳为一级碳原子；与一个碳原子相连的碳为一级碳原子；与二个碳原子相连的碳为二级碳原子；与二个碳原子相连的碳为二级碳原子；与三个碳原子相连的碳为三级碳原子；与三个碳原子相连的碳为三级碳原子；与四个碳原子相连的碳为四级碳原子。与四个碳原子相连的碳为四级碳原子。2 2 支链烷烃的命名支链烷烃的命名第8页，讲稿共89张，创作于星期二正正正正丁基丁基丁基丁基 二级二级二级二级丁基或仲丁基丁基或仲丁基丁基或仲丁基丁基或仲丁基 异异异异丁基丁基丁基丁基 (n n)（secsec or or s s）（isoiso）甲基

6、甲基 乙基乙基 正正丙基丙基 异异丙基丙基（2）取代基（取代基（烷基，烷基，alkyl）:第9页，讲稿共89张，创作于星期二 三级三级三级三级戊基戊基戊基戊基 三级三级三级三级丁基或叔丁基丁基或叔丁基丁基或叔丁基丁基或叔丁基 新新新新戊基戊基戊基戊基 （terttert or or t t）(tert or t-butyltert or t-butyl)（neoneo）第10页，讲稿共89张，创作于星期二第一条第一条规则规则：将各种取代基的连接原子，按原子序数的大小排列，原子序将各种取代基的连接原子，按原子序数的大小排列，原子序数大的顺序在前。若为同位素，则质量数高的顺序在前。数大的顺序在前。

7、若为同位素，则质量数高的顺序在前。(3)(3)次序规则次序规则不同原子按原子序数排列不同原子按原子序数排列同位素按质量数同位素按质量数由高到低的顺序由高到低的顺序排列排列各种原子或取代基按先后次序排列的各种原子或取代基按先后次序排列的规则称为次序规则。规则称为次序规则。第11页，讲稿共89张，创作于星期二第二条规则第二条规则若多原子基团的第一个连接原子相若多原子基团的第一个连接原子相同，则比较与它相连的其它原子，先同，则比较与它相连的其它原子，先比较原子序数最大的原子，再比较第比较原子序数最大的原子，再比较第二大的，依次类推。若第二层次的原二大的，依次类推。若第二层次的原子仍相同，则沿取代链依

8、次相比，直子仍相同，则沿取代链依次相比，直至比出大小为至。至比出大小为至。1 2 3 第12页，讲稿共89张，创作于星期二第三条规则第三条规则含不饱和键时排列顺序大小的规则：连有双键或叁键含不饱和键时排列顺序大小的规则：连有双键或叁键的原子可以认为连有两个或三个相同的原子。的原子可以认为连有两个或三个相同的原子。第13页，讲稿共89张，创作于星期二第四条规则第四条规则当含有官能团时当含有官能团时:1）以含有官能团）以含有官能团(functional group)的最长的最长链为主链；链为主链；2)编号时，首先考虑使官能团编号最小，再编号时，首先考虑使官能团编号最小，再 考虑取代基。考虑取代基。

9、第14页，讲稿共89张，创作于星期二构型构型 +取代基取代基 +母体母体R,S;Z,E;顺顺,反反取代基位置号取代基位置号+个数个数+名称名称(有多个取代基时，中文按次序序有多个取代基时，中文按次序序规则确定次序规则确定次序,小的在前。英文按小的在前。英文按英文字母顺序排列英文字母顺序排列)官能团位置号官能团位置号+名称名称(没有官能团不没有官能团不涉及位置号涉及位置号)iso,neoiso,neo 参加比较参加比较参加比较参加比较 i i（异）（异）（异）（异）,n n-（正）（正）（正）（正）,secsec（二级）（二级）（二级）（二级）,terttert（三级）（三级）（三级）（三级）,

10、ciscis（顺）（顺）（顺）（顺）,transtrans（反）（反）（反）（反）,di,di（二个）（二个）（二个）（二个）,tri,tri（三个）（三个）（三个）（三个）,tetra,tetra（四个）不参加比较（四个）不参加比较（四个）不参加比较（四个）不参加比较 。（4 4）有机化合物系统命名书写格式有机化合物系统命名书写格式第15页，讲稿共89张，创作于星期二（A）确定主链：确定主链：链的长短链的长短（长的优先长的优先），），侧链数目侧链数目（多的优先多的优先),侧链位侧链位次大小次大小（小的优先小的优先），），各侧链碳原子数各侧链碳原子数（多的优先多的优先），），侧侧分支的多少分支

11、的多少（少的优先少的优先）。）。（B）编号：按编号：按最低系列原则最低系列原则编号。编号。最低系列原则：使取代基的位置号码尽可能小。若有多最低系列原则：使取代基的位置号码尽可能小。若有多个取代基，逐个比较，直至比出高底为止。个取代基，逐个比较，直至比出高底为止。（C）按名称基本格式写出全名。按名称基本格式写出全名。（5）命名步骤命名步骤第16页，讲稿共89张，创作于星期二3.命命 名名:中文名称：中文名称：2,3,5-三甲基己烷三甲基己烷 英文名称：英文名称：2,3,5-trimethylhexane实实例例一一2 编编 号号:第一行第一行 取代基编号为取代基编号为2,4,5;第二行第二行 取

12、代基编号为取代基编号为2,3,5;根据最低系列原则根据最低系列原则,用第二行编号。用第二行编号。1 确定主链确定主链:最长链为主链。最长链为主链。第17页，讲稿共89张，创作于星期二1 确定主链：确定主链：有两个等长的最长链。有两个等长的最长链。比侧链数比侧链数:一长链有四个侧链，另一长链有一长链有四个侧链，另一长链有二个二个 侧链侧链，多的优先。，多的优先。2 编编 号：号：第二行取代基编号第二行取代基编号2,3,4,5;第一行第一行取代基编号取代基编号 4,5,6,7。根据最低系列原则根据最低系列原则,选第二行编号选第二行编号3 命命 名：名：中文名称：中文名称：2,3,5-三甲基三甲基-

13、4-丙基辛烷丙基辛烷 英文名称：英文名称：2,3,5-trimethyl-4-n-propyloctane实实例例二二第18页，讲稿共89张，创作于星期二1 确定主链：有两根等长的主链，侧链数均为三个。确定主链：有两根等长的主链，侧链数均为三个。一长链侧链位次为一长链侧链位次为2,4,5;而另一长链而另一长链侧链位次侧链位次 为为3,4,6,小的优先。小的优先。2 编编 号：黑色编号侧链位次号：黑色编号侧链位次2,4,5;蓝色编号侧链位次蓝色编号侧链位次3,4,6。按最按最低低系列原系列原 则选黑则选黑 色编号。色编号。3命名：中文命名命名：中文命名:2,5-二甲基二甲基-4-异丁基庚烷异丁基

14、庚烷;或或 2,5-二甲基二甲基-4-(2-甲丙基甲丙基)庚烷庚烷 英文命名英文命名:4-isobutyl-2,5-dimethylheptane;或或 2,5-dimethyl-4-(2-methylpropyl)heptane实实例例三三第19页，讲稿共89张，创作于星期二命名规则：命名规则：1)1)以含有官能团以含有官能团(functional group)(functional group)的最长链为主链的最长链为主链2)2)编号时，首先考虑使双键编号最小，再编号时，首先考虑使双键编号最小，再 考虑取代基。考虑取代基。3)3)有顺反异构时，标明几何构型有顺反异构时，标明几何构型(Z/E

15、)，同时，同时 写出构型编号。写出构型编号。二二 烯烃的命名烯烃的命名第20页，讲稿共89张，创作于星期二例一例一（E）-5-乙基乙基-3-丙基丙基-2-庚烯庚烯 (E)-5-ethyl-3-propyl-2-heptene 烯烃命名实例烯烃命名实例烯烃命名实例烯烃命名实例例二例二 (Z)-1,2-二氯二氯-1-溴乙烯溴乙烯（Z)-1-bromo-1,2-dichloroethylene第21页，讲稿共89张，创作于星期二二二 烯及多烯的命名烯及多烯的命名1,3-丁二烯丁二烯1,3-butadiene1,3,5-己三己三烯烯1,3,5-hexatrieneCHCH2 2=CHCH=CHCH2

16、2CHCH2 2CH=CHCH=CH2 2 1,5-1,5-己二烯己二烯己二烯己二烯第22页，讲稿共89张，创作于星期二 三三 炔烃炔烃(alkyne)的命名的命名2-戊炔戊炔命名与烯烃类似，母体将命名与烯烃类似，母体将“烯烯”改成改成“炔炔”。当既有双键，又有叁键时注意主链的选取、编号和书写。当既有双键，又有叁键时注意主链的选取、编号和书写。对含有双键和叁键的化合物对含有双键和叁键的化合物,按编号之和最小的为准，如果编号之和按编号之和最小的为准，如果编号之和相同，优先使双键编号最小。相同，优先使双键编号最小。第23页，讲稿共89张，创作于星期二几个实例几个实例CH3CH=CHC CH3-戊烯

17、戊烯-1-炔炔3-penten-1-yneCH CCH2CH=CH21-戊烯戊烯-4-炔炔1-penten-4-yneCH CCH2CH=CHCH2CH2CH=CH24,8-壬二烯壬二烯-1-炔炔4,8-nonadien-1-yne(S)-7-甲基环辛烯甲基环辛烯-3-炔炔(S)-7-methylcycloocten-3-yne *若分子中同时含有双键和叁键，可用烯炔作词尾，给双键和叁键若分子中同时含有双键和叁键，可用烯炔作词尾，给双键和叁键以尽可能小的编号，如果编号有选择时，使双键编号比叁键小。以尽可能小的编号，如果编号有选择时，使双键编号比叁键小。第24页，讲稿共89张，创作于星期二第25

18、页，讲稿共89张，创作于星期二四四 脂环烃命名脂环烃命名 1.环烷烃命名：环烷烃命名：以环某烷作为母体，取代基标明顺反。以环某烷作为母体，取代基标明顺反。cis,trans第26页，讲稿共89张，创作于星期二2.螺环与桥环命名螺环与桥环命名两个碳环两个碳环共用一个碳原子共用一个碳原子的二环烃为的二环烃为螺环螺环。母体包含整个环的碳数，中括号内为小环和大环碳原子数（除去共用母体包含整个环的碳数，中括号内为小环和大环碳原子数（除去共用碳），编号从小环开始。碳），编号从小环开始。共用共用两个碳原子以上两个碳原子以上的二环为的二环为桥环桥环。母体包含整个环的碳数，中括号内为大环、小环和桥上碳母体包含整

19、个环的碳数，中括号内为大环、小环和桥上碳原子数（除去共用碳），编号从大环开始。原子数（除去共用碳），编号从大环开始。第27页，讲稿共89张，创作于星期二五五五五 苯及其衍生物的命名和异构苯及其衍生物的命名和异构苯及其衍生物的命名和异构苯及其衍生物的命名和异构苯苯（Benzene）苯基苯基（phenyl）苄基苄基（benzyl）（phenyl methyl)苯基苯基 (Ph)（C6H5-）芳基芳基 (Aryl)(Ar)1 含一个苯环的化合物含一个苯环的化合物第28页，讲稿共89张，创作于星期二几几 个个 实实 例例邻邻氯苯甲醚氯苯甲醚 间间甲苯酚甲苯酚 对对甲苯甲酸甲苯甲酸2-氨基氨基-5-羟基

20、苯甲醛羟基苯甲醛 3-氨基氨基-5-溴苯酚溴苯酚第29页，讲稿共89张，创作于星期二2 联苯联苯（二）联苯（二）联苯 三联苯三联苯2，2-二氯联苯二氯联苯 2，4-二硝基联苯二硝基联苯1 命名命名两个或多个苯环以单键直接相连的化合物称为联苯类化合物。两个或多个苯环以单键直接相连的化合物称为联苯类化合物。第30页，讲稿共89张，创作于星期二3 多苯代脂烃多苯代脂烃二苯甲烷二苯甲烷 三苯甲烷三苯甲烷 1，2-二苯乙烷二苯乙烷链烃分子中的氢被两个或多个苯基取代的化合物称为多苯代脂烃链烃分子中的氢被两个或多个苯基取代的化合物称为多苯代脂烃1 命名命名多苯代脂烃命名时，一般把苯基作为取代基多苯代脂烃命名

21、时，一般把苯基作为取代基第31页，讲稿共89张，创作于星期二2）重要稠环化合物的名称和结构重要稠环化合物的名称和结构蒽蒽萘萘菲菲1,4,5,8称为称为 位位2,3,6,7称为称为 位位1,4,5,8称为称为 位位2,3,6,7称为称为 位位9,10位称为中位位称为中位有五种不同的位置有五种不同的位置1-8，2-7，3-6，4-5，9-10。亲电取代反应最易在萘的亲电取代反应最易在萘的 位，蒽的中位，菲的位，蒽的中位，菲的9，10位发生。位发生。4 稠环化合物稠环化合物1）定义定义：两个或多个苯环共用两个邻位碳原子的化合物两个或多个苯环共用两个邻位碳原子的化合物 称为稠环芳烃。称为稠环芳烃。第3

22、2页，讲稿共89张，创作于星期二二二 习惯命名法（也称普通命名法）习惯命名法（也称普通命名法）（异戊烷）（异戊烷）习惯命名法命名直链烷烃时，习惯命名法命名直链烷烃时，与系统命名法相同。与系统命名法相同。习惯命名法命名有支链的习惯命名法命名有支链的烷烃时，一般只适合于简烷烃时，一般只适合于简单的烷烃。单的烷烃。（正丁烷）（正丁烷）（异丁烷）（异丁烷）（正戊烷）（正戊烷）（新新戊戊烷烷）普通命名一般用于比较简单的化合物普通命名一般用于比较简单的化合物或非常复杂的化合物或非常复杂的化合物第33页，讲稿共89张，创作于星期二 烷烃分子中的碳都是烷烃分子中的碳都是spsp3 3杂化杂化。烷烃中的碳氢键和

23、碳碳键都是烷烃中的碳氢键和碳碳键都是 键。键。甲烷具有正四面体的结构特征。甲烷具有正四面体的结构特征。当烷烃中的碳原子数大于当烷烃中的碳原子数大于3 3的时候，的时候，碳链形成锯齿形状。碳链形成锯齿形状。第三节第三节 烃的结构烃的结构一一 烷烃的烷烃的结构结构第34页，讲稿共89张，创作于星期二 键的定义键的定义*1*1 电子云可以达到最大程度的重叠，所以比较牢固。电子云可以达到最大程度的重叠，所以比较牢固。*22键旋转时不会破坏电子云的重叠，所以键旋转时不会破坏电子云的重叠，所以 键可以自由旋转。键可以自由旋转。在化学中，将两个轨道沿着轨道对称轴方向重叠形成的键叫在化学中，将两个轨道沿着轨道

24、对称轴方向重叠形成的键叫 键。键。键的特点键的特点第35页，讲稿共89张，创作于星期二 构构 象象一个已知构型的分子，一个已知构型的分子，仅由于单键的旋转而引仅由于单键的旋转而引起分子中的原子或基团起分子中的原子或基团在空间的特定排列形式在空间的特定排列形式称为构象。称为构象。构象异构体构象异构体单键旋转时会产单键旋转时会产生无数个构象，生无数个构象，这些构象互为构这些构象互为构象异构体。象异构体。烷烃的构象异构体烷烃的构象异构体第36页，讲稿共89张，创作于星期二(1)两面角两面角 单键旋转时，相邻碳上的其他键会交单键旋转时，相邻碳上的其他键会交叉成一定的角度叉成一定的角度()，称为两面角。

25、，称为两面角。两面角为两面角为0 0 时的构象为重叠式构象。时的构象为重叠式构象。两面角为两面角为60 60 时的构象为交叉式构象。时的构象为交叉式构象。1.1.乙烷的构象乙烷的构象第37页，讲稿共89张，创作于星期二伞型式伞型式 锯架式锯架式 纽曼式纽曼式交叉式构象交叉式构象重重叠叠式构象式构象（2 2）乙烷交叉式构象与重叠式构象的表示方法）乙烷交叉式构象与重叠式构象的表示方法第38页，讲稿共89张，创作于星期二（3 3）乙烷交叉式构象与重叠式构象的能量分析）乙烷交叉式构象与重叠式构象的能量分析C-H 键长键长C-C 键长键长 键键 角角 两面角两面角两氢相距两氢相距110.7 pm154

26、pm109.5o60o250 pm110.7 pm154 pm109.5o0o229 pm250 pm 240 pm 229 pmE重叠重叠 E交叉交叉 E=12.6KJmol-1每个每个C-H、C-H重叠的能量约为重叠的能量约为4 KJ mol-1当二个氢原子的间距少于当二个氢原子的间距少于240pm（即二个氢原子的半径和）时，氢原子之间会产生排（即二个氢原子的半径和）时，氢原子之间会产生排斥力，从而使分子内能增高，所以重叠式比交叉式内能高。斥力，从而使分子内能增高，所以重叠式比交叉式内能高。第39页，讲稿共89张，创作于星期二（4 4）乙烷）乙烷构象势能关系图构象势能关系图 以单键的旋转角

27、度为横坐标，以以单键的旋转角度为横坐标，以各种构象的势能为纵坐标。如果将单各种构象的势能为纵坐标。如果将单键旋转键旋转360度，就可以画出一条构象度，就可以画出一条构象的势能曲线。由势能曲线与坐标共的势能曲线。由势能曲线与坐标共同组成的图为构象的势能关系图。同组成的图为构象的势能关系图。稳定构象稳定构象位于势能曲线谷底的位于势能曲线谷底的构象构象非键连相互作用非键连相互作用不直接相连的原子间的不直接相连的原子间的排斥力。排斥力。转动能垒转动能垒 分子由一个稳定的交叉式构象分子由一个稳定的交叉式构象转为一个不稳定的重叠式构象转为一个不稳定的重叠式构象所必须的最低能量。（所必须的最低能量。（252

28、5时时转换速率达转换速率达10101111次次/秒）秒）扭转张力扭转张力 非稳定构象具有恢复成稳定构非稳定构象具有恢复成稳定构象的力量象的力量；第40页，讲稿共89张，创作于星期二2.2.正丁烷的构象正丁烷的构象看作是看作是1,2-1,2-二甲基乙烷二甲基乙烷第41页，讲稿共89张，创作于星期二旋转角旋转角4 全重叠全重叠2，6 部分重叠部分重叠3，5 邻位交叉邻位交叉1=7 对位交叉对位交叉2,4,6 是不稳定构象，是不稳定构象，1,3,5,7 是稳定构象。是稳定构象。1=7 是优势构象（能量最是优势构象（能量最低的稳定构象称为优势构低的稳定构象称为优势构象）象）正丁烷的构象势能关系图正丁烷

29、的构象势能关系图第42页，讲稿共89张，创作于星期二15%15%70%正丁烷的构象分布正丁烷的构象分布分子总是倾分子总是倾向于以稳定向于以稳定的构象形式的构象形式存在存在第43页，讲稿共89张，创作于星期二3.3.丙烷的构象丙烷的构象E=4+4+5.3=13.3KJmol-1交叉式交叉式 重叠式重叠式 丙烷只有二种极限构象，一种是重叠式构象，另一丙烷只有二种极限构象，一种是重叠式构象，另一种是交叉式构象。二种构象的能差种是交叉式构象。二种构象的能差13.3kJmol-1。第44页，讲稿共89张，创作于星期二高级烷烃的碳链呈锯齿形高级烷烃的碳链呈锯齿形 由于分子主要以交叉式构象的形式存在，由于分

30、子主要以交叉式构象的形式存在，所以高级烷烃的碳链呈所以高级烷烃的碳链呈锯齿形。锯齿形。第45页，讲稿共89张，创作于星期二4.4.乙烷衍生物的构象分布乙烷衍生物的构象分布1 1，2-2-二氯乙烷（对位交叉二氯乙烷（对位交叉 70%70%）1 1，2-2-二溴乙烷（对位交叉二溴乙烷（对位交叉 84%-91%84%-91%）1 1，2-2-二苯乙烷（对位交叉二苯乙烷（对位交叉90%)90%)乙二醇乙二醇2-氯乙醇氯乙醇 大多数分子主要以交叉式构象的形式存在；大多数分子主要以交叉式构象的形式存在；在乙二醇和在乙二醇和2-氯乙醇分子中，由于可以形成分子内氢键，氯乙醇分子中，由于可以形成分子内氢键，主要

31、是以邻交叉构象形式存在。主要是以邻交叉构象形式存在。第46页，讲稿共89张，创作于星期二 1 1 双键碳是双键碳是双键碳是双键碳是spsp2 2杂化。杂化。杂化。杂化。乙烯分子中含乙烯分子中含乙烯分子中含乙烯分子中含有有有有5 5个个个个 键，一个键，一个键，一个键，一个 键键键键 ，乙烯成平面型，乙烯成平面型，乙烯成平面型，乙烯成平面型结构，结构，结构，结构，二二 烯烃的结构特征烯烃的结构特征 2 p轨道侧面重叠形成轨道侧面重叠形成 键。键。3 室温下双键不能自由室温下双键不能自由 旋转，所以有旋转，所以有Z,E 异构体。异构体。第47页，讲稿共89张，创作于星期二C=C 1.346 1.3

32、47 EI E E 三员环三员环三员环三员环张力能张力能张力能张力能从现在的角度看，三员环的张力能是由以下几种因素造成的：从现在的角度看，三员环的张力能是由以下几种因素造成的：1 由于二个氢原子之间的距离小于范德华半径之和，所以产生由于二个氢原子之间的距离小于范德华半径之和，所以产生 非键连作用，造成内能升高；非键连作用，造成内能升高；2 轨道没有按轴向重迭，导致键长缩短，电子云重叠减少，造轨道没有按轴向重迭，导致键长缩短，电子云重叠减少，造 成内能升高；成内能升高；3 E 是由于偏转角引起的张力（即角张力）能。是由于偏转角引起的张力（即角张力）能。4 E 是由是由全重叠构象引起的（扭转张力）

33、。全重叠构象引起的（扭转张力）。第52页，讲稿共89张，创作于星期二五五 环己烷化合物的构象环己烷化合物的构象1 环己烷的构象2 一取代环己烷的构象3 二取代环己烷的构象4 其它环的构象5 十氢合萘的构象第53页，讲稿共89张，创作于星期二1 1 环己烷的构象环己烷的构象环己烷的构象环己烷的构象1）椅式构象）椅式构象Baeyer平面说，平面说，Sachse 提出异议，提出异议，Mohr提出正确构象提出正确构象（1918年）年）锯架式锯架式纽曼式纽曼式第54页，讲稿共89张，创作于星期二*1.6个个a 键，有键，有6个个e 键。键。(已为已为1H NMR 证明证明)*2.构象异构体快速转换构象异

34、构体快速转换。（。（K=104-105/秒秒）*3.环中相邻两个碳原子均为邻交叉。环中相邻两个碳原子均为邻交叉。环己烷环己烷椅式构象椅式构象的的特点特点第55页，讲稿共89张，创作于星期二张力能张力能=Enb(非键连作用非键连作用)+EI(键长键长)+E(键角键角)+E(扭转角扭转角)=6 3.8+0+0+0=22.8KJ/mol-1Enb：H与与H之间无，之间无，R与与R之间有（邻交叉）之间有（邻交叉）EI：C-C 154pm，C-H 112pm EI=0E：CCC=111.4o HCH=107.5o (与与109o28接近接近)E =0E：都是交叉式。都是交叉式。E =0 椅式构象是环己烷

35、的椅式构象是环己烷的优势构象。优势构象。环己烷椅式构象的能量分析环己烷椅式构象的能量分析第56页，讲稿共89张，创作于星期二2）环己烷的船式构象环己烷的船式构象锯架式锯架式纽曼式纽曼式1,2和和4,5之间有两个似正丁烷的全重叠之间有两个似正丁烷的全重叠,1,6、5,6、2,3、3,4之间有四个正丁烷似的邻位交叉。之间有四个正丁烷似的邻位交叉。第57页，讲稿共89张，创作于星期二环己烷船式构象的能量分析环己烷船式构象的能量分析:张力能张力能=Enb(非键非键连连作用作用)+EI(键长键长)+E(键角键角)+E(扭转角扭转角)=2 22.6+4 3.8=60.4 KJmol-1 (EI E E 忽

36、略不计）忽略不计）船式与椅式的能量差：船式与椅式的能量差：60.4 22.8=37.6 KJmol-1 (28.9 KJmol-1)第58页，讲稿共89张，创作于星期二3)环己烷的扭船式构象环己烷的扭船式构象在扭船式构象中，所有的扭转角都是在扭船式构象中，所有的扭转角都是30o。第59页，讲稿共89张，创作于星期二4)环己烷的半椅式构象环己烷的半椅式构象半椅式构象是用分子力学计算过渡态的几何形象时提出的。半椅式构象是用分子力学计算过渡态的几何形象时提出的。第60页，讲稿共89张，创作于星期二环己烷构象分布：椅式构象环己烷构象分布：椅式构象 :扭船式构象扭船式构象 =10000:1第61页，讲稿

37、共89张，创作于星期二2 2 一取代环己烷的构象一取代环己烷的构象一取代环己烷的构象一取代环己烷的构象（95%)(5%)CH3与与 C2-C3键、键、C5-C6键为对交叉键为对交叉CH3与与 C2-C3键、键、C5-C6键为邻交叉键为邻交叉E=3.8KJ/mol-1 2=7.6 KJ/mol-1CH3与与C3-H、C5-H有相互排斥力，有相互排斥力，这称为这称为1,3-二直立键作用。二直立键作用。每个每个H与与CH3的的1,3-二直立键作用相当于二直立键作用相当于1个邻交叉。个邻交叉。甲基环己烷椅甲基环己烷椅式构象的能量式构象的能量分析分析第62页，讲稿共89张，创作于星期二3 二取代环己烷的

38、构象二取代环己烷的构象1,2-二取代环己烷的平面表示法二取代环己烷的平面表示法第63页，讲稿共89张，创作于星期二1）1,2-二甲基环己烷构象二甲基环己烷构象 顺顺1，2-二甲基环己烷构象二甲基环己烷构象对对 环环 二个二个1,3-二直立键二直立键 二个二个1,3-二直立键二直立键两个甲基两个甲基 邻交叉邻交叉 邻交叉邻交叉 E=3 3.8=11.4KJmol-1 E=3 3.8=11.4KJmol-1 E=0第64页，讲稿共89张，创作于星期二 四个四个1,3-二直立键二直立键 0 对交叉对交叉(0)一个邻交叉一个邻交叉 E=4 3.8=15.2 KJmol-1 E=3.8KJmol-1 E

39、=11.4 KJmol-1反反1,2-二甲基环己烷构象二甲基环己烷构象基团在平伏键构象为优势构象基团在平伏键构象为优势构象。第65页，讲稿共89张，创作于星期二对对 环环 四个邻交叉四个邻交叉 0 两个甲基两个甲基 有范德华斥力有范德华斥力7.6 KJmol-1 0 E=4 3.8+7.6=22.8KJmol-1 0 E=4 3.8+7.6=22.8KJmol-1 2)1,3-二甲基环己烷构象二甲基环己烷构象顺式顺式第66页，讲稿共89张，创作于星期二E=0对对 环环 二个二个1,3-二直立键二直立键 二个二个1,3-二直立键二直立键 两个甲基两个甲基 0 0反式反式第67页，讲稿共89张，创

40、作于星期二 反反-1-甲基甲基-4-异丁基环己烷异丁基环己烷 两种构象能差为两种构象能差为 E=15.9 KJ/mol3)有二个不同取代基的环己烷衍生物有二个不同取代基的环己烷衍生物第68页，讲稿共89张，创作于星期二 顺顺-1-甲基甲基-4-氯环己烷氯环己烷 E=7.5-1.7=5.8 KJ/mol甲基的能差甲基的能差氯的能差氯的能差第69页，讲稿共89张，创作于星期二a 相同基团的多取代环己烷中，较多取代基取相同基团的多取代环己烷中，较多取代基取e键向位的构象为优键向位的构象为优势构象势构象Hassel规则。规则。b 带有不同基团的多取代环己烷，其优势构象总是较大基团尽可能多地取带有不同基

41、团的多取代环己烷，其优势构象总是较大基团尽可能多地取e键向位键向位Barton规则规则两个规则两个规则第70页，讲稿共89张，创作于星期二折叠式折叠式4 其它环的构象其它环的构象转换能量转换能量 E=6.3 KJmol-1四员环四员环信封式信封式五员环五员环七元环七元环第71页，讲稿共89张，创作于星期二1)名称名称 萘萘 十氢合萘（暜通名）十氢合萘（暜通名）二环二环4.4.0癸烷（系统命名癸烷（系统命名）naphthalene Decahydronaphthalene5 5 十氢合萘的构象十氢合萘的构象十氢合萘的构象十氢合萘的构象第72页，讲稿共89张，创作于星期二2)顺十氢合萘平面表示法顺

42、十氢合萘平面表示法反十氢合萘平面表示法反十氢合萘平面表示法燃烧热燃烧热6277KJ/mol燃烧热燃烧热6286KJ/mol第73页，讲稿共89张，创作于星期二顺式顺式3)3)十氢合萘的构象表示十氢合萘的构象表示十氢合萘的构象表示十氢合萘的构象表示ABBABA一一 对对 构构 象象 转转 换换 体体AB51234678910顺式比反式能量高顺式比反式能量高 3 3.8=11.4KJ/mol 反式反式第74页，讲稿共89张，创作于星期二六六 芳香化合物结构芳香化合物结构（一）（一）苯的结构苯的结构1 历史上苯的表达方式历史上苯的表达方式Kekule 式式 双环结构式双环结构式 棱形结构棱形结构 杜

43、瓦苯杜瓦苯 棱晶烷棱晶烷向心结构式向心结构式 对位键对位键 余价余价 结构式结构式 结构式结构式第75页，讲稿共89张，创作于星期二 1 现代物理方法测定现代物理方法测定(光谱法，光谱法，X-衍射法衍射法)，苯分子是，苯分子是平面正六边形，平面正六边形，键角都是键角都是120o,C-C键长相同（键长相同（0.1397nm）。）。2 根据杂化轨道理论，每个碳原子为根据杂化轨道理论，每个碳原子为sp2杂杂化，化，与相邻碳和氢形成三个与相邻碳和氢形成三个键键，剩余一个，剩余一个p轨轨道参与形成道参与形成共轭大共轭大 键，键，碳碳碳碳6个个键相连键相连成平成平面正六边形，大面正六边形，大 键电子云位于

44、平面的上方和下键电子云位于平面的上方和下方。方。3 大大 键六个电子离域到整个体系运动，键六个电子离域到整个体系运动，使它们的能量比三个孤立的使它们的能量比三个孤立的轨道低很多，轨道低很多，因此苯具有因此苯具有特殊的稳定性特殊的稳定性。第76页，讲稿共89张，创作于星期二Kekule式式1858年年 凯库勒提出苯分子具有环状结构凯库勒提出苯分子具有环状结构苯现在的表达方式苯现在的表达方式分子轨道离域式分子轨道离域式共振式共振式第77页，讲稿共89张，创作于星期二共振论用于解释共轭分子。共振论用于解释共轭分子。1，3丁二烯用共振杂化体表示，能够更完整、准确显示分子的结构丁二烯用共振杂化体表示，能

45、够更完整、准确显示分子的结构情况。情况。共振式的书写：共振式的书写：1 多个极限式构成。多个极限式构成。2 每个极限式严格遵守经典结构理论，未共用电子数必须相等。每个极限式严格遵守经典结构理论，未共用电子数必须相等。3 极限式中，共价键越多，能量越低，因此越稳定。极限式中，共价键越多，能量越低，因此越稳定。苯分子可看作下列式子参加共振苯分子可看作下列式子参加共振：任何一个极限式都不能反映苯分子的真实结构，只有所有共振极任何一个极限式都不能反映苯分子的真实结构，只有所有共振极限式的杂化体才能反映苯分子的真实结构。限式的杂化体才能反映苯分子的真实结构。第78页，讲稿共89张，创作于星期二共振论和分

46、子轨道理论对苯芳香特性的解释共振论和分子轨道理论对苯芳香特性的解释共振论认为：苯共振论认为：苯的芳香性是由于的芳香性是由于两个等同的极限两个等同的极限结构的共振引起结构的共振引起的。的。分子轨道理论认分子轨道理论认为：苯的芳香性为：苯的芳香性是由于苯存在一是由于苯存在一个封闭的共轭体个封闭的共轭体系引起的。系引起的。第79页，讲稿共89张，创作于星期二（二）（二）休克尔休克尔(Hckel)规则和非苯芳香体系规则和非苯芳香体系1 非苯芳香体系非苯芳香体系苯系以外的芳香体系统称为非苯芳香体系。苯系以外的芳香体系统称为非苯芳香体系。判别判别单环化合物单环化合物是否有是否有芳香性芳香性的规则的规则含有

47、含有 4n+2(n=0,1,2.)个个 电子的电子的单环的、平面的、封闭共轭多烯单环的、平面的、封闭共轭多烯具有芳香性具有芳香性。2 休克尔规则休克尔规则第80页，讲稿共89张，创作于星期二3.单环化合物芳香性的判别单环化合物芳香性的判别三元环三元环SbF5，SO2-75oC,-2Cl无无芳香性芳香性无芳香性无芳香性有芳香性有芳香性有芳香性有芳香性第81页，讲稿共89张，创作于星期二SbF5,SO2-75oC,-2Cl-解释解释 为何具有芳香性？为何具有芳香性？.无芳香性无芳香性有芳香性有芳香性四元环四元环四元环四元环五元环五元环五元环五元环第82页，讲稿共89张，创作于星期二七元环七元环七元

48、环七元环+Ph3C+Br-AgNO3+AgBrBr-环庚三烯正离子环庚三烯正离子1891年合成年合成1954年确定结构年确定结构1954年制备年制备H在二个在二个O上迅速交换。上迅速交换。有芳香性，与苯酚性质相似。易发有芳香性，与苯酚性质相似。易发生溴化、羟甲基化等亲电取代反应，生溴化、羟甲基化等亲电取代反应，取代基主要进入取代基主要进入3，5，7位。位。7123456夺取负氢离子夺取负氢离子卓酚酮卓酚酮第83页，讲稿共89张，创作于星期二八元环八元环八元环八元环4HC CHNi(CN)215-20 atm,50oC（70%）能发生典型的烯烃反能发生典型的烯烃反应。离域能为零。具应。离域能为零

49、。具有单、双键结构。澡有单、双键结构。澡盆型。盆型。有芳香性有芳香性无芳香性无芳香性 2K乙醚乙醚C-C键键长平均化，键键长平均化，均为均为1.40A。八个。八个碳原子共平面。碳原子共平面。*K给出二个电子。给出二个电子。第84页，讲稿共89张，创作于星期二4 大环芳香性（轮烯）的判别大环芳香性（轮烯）的判别命名：命名：十碳五烯，十碳五烯，10-轮烯轮烯 或或 10轮烯轮烯(CH)10定义定义轮烯是根据碳氢的数目来命名的。轮烯是根据碳氢的数目来命名的。分子式符合分子式符合(CH)n的环多次甲基化合物称为轮烯。的环多次甲基化合物称为轮烯。（n 10）第85页，讲稿共89张，创作于星期二 判别轮烯

50、芳香性的原则判别轮烯芳香性的原则（1）轮烯是非扩张环，有环内氢与环外氢。环内氢在高场，）轮烯是非扩张环，有环内氢与环外氢。环内氢在高场，环外氢在低场时有芳香性。环外氢在低场时有芳香性。（2）环碳必须处在同一平面内。）环碳必须处在同一平面内。（3）符合）符合4n+2规则。规则。10-轮烯因环内氢轮烯因环内氢的相互作用，使的相互作用，使C不能同处在同一不能同处在同一平面内，无芳香性。平面内，无芳香性。14-轮烯轮烯 无芳香性无芳香性环内氢环内氢 0 ppm环外氢环外氢7.6 ppm 16-轮烯轮烯 无芳香性无芳香性 18-轮烯轮烯 有芳香性有芳香性第86页，讲稿共89张，创作于星期二 交叉共轭体系