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1、沈玲制作,1,第四章 环 烃 （8学时）,目的要求： 1.掌握环烃的定义、同分异构及简单命名； 2.掌握脂环烃的性质； 3.理解环烷烃分子结构与环的稳定性的关系； 4.掌握环已烷及衍生物构象的概念，理解其构象的稳定性 5.掌握苯的结构，了解共轭效应和分子轨道理论； 6掌握单环芳烃和稠环芳烃的性质，理解亲电取代反应历 程及定位规则的解释与应用； 7了解石油的形成和煤焦油的组成。,沈玲制作,2,4脂环烃的分类、同分异构和命名,一、定义：具有碳环结构的碳氢化合物。 其化学性质和脂肪烃相似，故称 脂环烃。 二、分类 三、同分异构 四、命名,42环烷烃的结构,一、张力学说 二、近代结构理论的概念 三、其
2、它环烷烃结构 四、环已烷及其衍生物的构象,脂环烃,43 环烷烃的性质,一、物理性质 二、化学性质,44 金刚烷,沈玲制作,3,二、 分类,1. 视饱和程度可分为：饱和脂环烃和不饱和脂环烃。,2 视环大小可分为：大环（12个以上C原子的环）； 中环（8-12个C原子的环）； 普通环（5-7个C原子的环）； 小环（3-4个C原子的环）。,3 视碳环的数目可分为：单环； 桥环（两个环共用两个C原子）； 螺环（两个环共用一个C原子）。,三、同分异构,1 . 碳环异构,2. 立体异构：顺反异构、对映异构和构象异构。,沈玲制作,4,四、命名（单环）,1. 词头加“环”。 2. 环上有取代基的，取代基位次尽
3、可能最小，编号从小基开始。,3. 有顺、反异构体的要标明：,4. 含不饱和键的脂环烃为环烯或环炔，从双键开始编号：,5. 如环上取代基复杂，可把碳环当做取代基。,6. 还有很多复杂环状化合物命名困难，常用俗名，象立方烷、蓝烷、金刚烷。,沈玲制作,5,1Baeyer的张力学说,一、张力学说,Baeyer根据正四面体的模型并假设C原子在成环后都在同一平面。,环丙烷60，环丁烷90，环戊烷108，环已烷120。,2角张力,这些与正常的四面体角的偏差，引起分子的张力，称为角张力。,环丙烷（109.5-60）/2 = + 24.8 环丁烷（109.5-90）/2 = + 9.8 环戊烷（109.5-10
4、8）/2 = + 0.8 环已烷为-5.3,环庚烷-9.5,环癸烷-17.3,3环的稳定性：环戊烷 环丁烷 环丙烷,4Baeyer张力学说中的错误: 假设不符合实际。 历史的局限。,二、近代结构理论的概念,1. 现代共价键的概念 成环C以sp3杂化。,2. 弯曲键,据量子力学计算,环丙烷分子中： 碳环的键角为105.5； HCH键角为114,沈玲制作,6,1环丁烷,三、其它环烷烃结构, C-C键也是弯曲的。键角115. 构象：四个C原子不在同一平面。,2环戊烷, 键角：108，接近109.5比较稳定。 构象：五个C原子也不在同一平面。 信封式的稳定性大于半椅式。,3环已烷, 键角： 109.5
5、无张力环，很稳定。 构象：六个C原子也不在同一平面。 椅式稳定性大于船式,4中级脂环烃（8-12C原子环）：C原子都不在同一平面内，分子内由于H原子较拥挤，有较大的原子间斥力，因此体系能量较高，稳定性比大环略差一些。,5大环化合物都较稳定（12个C以上的环）：经X-射线分析，分子呈皱折状，C原子间的键角接近正常的四面角，无张力。,四、环已烷及其衍生物的构象,由于单键的旋转而产生分子中的原子或基团在空间的不同排列叫构象。 ,沈玲制作,7,1环已烷的构象, 椅式构象,Newman 投影式,透视式, 船式构象,透视式,Newman 投影式, a 键和e 键 在椅式构象中的两种类型。, 椅式与船式,椅式是稳定的构象,沈玲制作,8,2取代环已烷的构象, 取代基在e 键上的是稳定构象。, 二取代环已烷：e 键取代基多的构象是稳定的。, 取代环已烷：e 键取代基越多的构象越稳定。, 环有不同取代基时，大的取代基在e键的构象最稳定。,沈玲制作,9,一、 化学性质,1开环反应, 催化加氢, 加卤素, 加卤化氢,沈玲制作,10,
