《大学有机化学04第四章环烃演示课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学有机化学04第四章环烃演示课件（121页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,31.10.2020 第四章 环烃 1,一、脂环烃 （一）环烷的结构 （二）环己烷及其衍生物的构象 （三）脂环烃的性质 1、催化氢化 2、与溴作用 （四）金刚烷,第四章 环 烃,2,二、芳香烃 芳香烃的分类及命名 （一）单环芳烃 1、苯的结构 2、物理性质 3、化学性质 （1）取代反应及其历程 卤代 硝化 磺化 傅氏反应 （2）加成反应 （3）氧化 （4）烷基侧链的卤代,31.10.2020 第四章 环烃 2,3,4、苯环上取代基的定位规律 5、定位规律与电子效应 （1）诱导效应 （2）共轭效应,31.10.2020 第四章 环烃 3,4,（二）稠环芳烃 1、萘 （1）萘的取代反应举例 （
2、2）加氢 （3）氧化 2、蒽和菲 3、致癌烃 4、石墨与C60 三、煤焦油与石油,31.10.2020 第四章 环烃 4,5,31.10.2020 脂环烃 5,环 烃,环烃：由碳和氢两种元素组成的环状化合物。,环烃,脂环烃 芳香烃,6,31.10.2020 脂环烃 6,一、脂 环 烃,脂环烃：性质与开链烃（脂肪烃）相似的环烃。,脂环烃的分类,普通环,中环,大环,(n=5,6,7C),(n=811),(n12),单环,多环,螺环,桥环,小环,（n= 3, 4),7,31.10.2020 脂环烃 7,单环烃的命名,1）按成环碳原子数目称为环某烃。,1-甲基-3-乙基环己烷,4-甲基环己烯,2）长链
3、作母体，环作取代基。,3-甲基-4-环丁基庚烷,8,31.10.2020 脂环烃 8,3）顺、反环烷烃,受环的限制，键不能自由旋转。 环上取代基在空间的位置不同，产生顺反(几何)异构。,顺-1, 4-二甲基环己烷,反-1, 4-二甲基环己烷,9,31.10.2020 脂环烃 9,（一）环烷的结构,烷烃是sp3杂化,键角109.5 环烷烃的碳也是sp3杂化,但键角不一定一样.,环丙烷的结构,因键角偏离正常键角而引起的张力叫角张力。, 键轨道的交盖,交盖较好,交盖较差,香蕉键,10,31.10.2020 脂环烃 10,基本上无张力,环丁烷,环戊烷,11,31.10.2020 脂环烃 11,环碳原子
4、不在同一个平面,“蝴蝶”式构象,“信封式”构象,环戊烷分子张力不大，化学性质比较稳定.,环碳原子在同一个平面,构象,12,31.10.2020 脂环烃 12,13,31.10.2020 脂环烃 13,（二）环己烷及其衍生物的构象,C原子是SP3杂化。 六个C不在同一平面， C-C键夹角保持10928,因此环很稳定,1.环己烷的构象,14,31.10.2020 脂环烃 14,纽曼投影式,透视式,(1) 环己烷椅型构象,构象特点： C2 ,C3 ,C5 ,C6在一个平面上， C1 ,C4分别处于平面的两侧。,每个C-C上的基团呈邻位交叉式,优势构象,15,31.10.2020 脂环烃 15,16,
5、31.10.2020 脂环烃 16,(2) 环己烷船型构象,纽曼投影式,透视式,相邻原子重叠式，船式构象不稳定,构象特点： C2 ,C3 ,C5 ,C6在一个平面上， C1 ,C4都处于平面的同侧。,17,31.10.2020 脂环烃 17,a 键：直立键(竖键) (axial bonds),e 键：平伏键(横键) (equatorial bonds),直立键（a键）： 6个（3上、3下）平伏键（e键）： 6个（3上、3下）,18,31.10.2020 脂环烃 18,通过C-C键的不断扭动,一种椅型翻转为另一种椅型,为 a键,为e键,两种椅型构象是等同的分子.,(3) 构象的翻转,a键变为e键
6、 e键变为a键,19,31.10.2020 脂环烃 19,（95%),(5%),CH3与C3-H、C5-H有相互排斥力。,(1) 甲基环己烷的构象,2.取代环己烷的构象,取代基在 e 键比在 a 键稳定,20,31.10.2020 脂环烃 20,A、,B、,C、,(2) 1,2-二甲基环己烷的构象,若有多个取代基,往往是 e 键取代基最多的构象最稳定.,反.e,e,反.a,a,顺, a,e,稳定性 C A B,21,31.10.2020 脂环烃 21,(3) 顺-4-叔丁基环己醇构象,叔丁基在 e 键上的构象比在 a 键上的构象要稳定的多.,若环上有不同取代基,则体积大的取代基连在 e键上的构
7、象最稳定.,多元取代的稳定构象是e-取代最多的构象 取代基不同时，大的取代基占据e-键稳定,22,31.10.2020 脂环烃 22,注意： 在不考虑构象，只考虑构型时， 常将环己烷写成平面结构。,顺1,2二甲基环己烷,反1,2二甲基环己烷,23,31.10.2020 脂环烃 23,（三）脂环烃的性质,物理性质,环烷烃的分子结构比链烷烃排列紧密，所以，沸点、熔点、密度均比相应的链状烷烃高。,24,31.10.2020 脂环烃 24,1、催化氢化,化学性质,电子云重叠程度差,不稳定 易加成开环成链状,不 易 开 环,25,31.10.2020 脂环烃 25,2、与溴作用,与烷烃相似,26,31.
8、10.2020 脂环烃 26,环丙烷与其它烷烃的区别,环丙烷可在室温下使溴的四氯化碳溶液褪色 这区别于其它环烷烃以及烷烃,环丙烷不能被高锰酸钾溶液氧化 这区别于不饱和烃,27,31.10.2020 脂环烃 27,思考题1,思考题2:如何鉴别丙烷、环丙烷、丙烯？,28,31.10.2020 脂环烃 28,环烯烃的性质与开链烯烃类似，易加成、氧化等。,29,31.10.2020 脂环烃 29,（四）金刚烷,一种脂环烃。分子中碳原子的排列方式相当于金刚石晶格中的部分碳原子排列。存在于石油中，含量约为百万分之四。,分子式： C10H16 外观：白色晶体熔点： 268,它的衍生物可以用作药物，例如1-氨
9、基金刚烷盐酸盐和1-金刚烷基乙胺盐酸盐能防治由A2病毒引起的流行性感冒。,4个椅型六元环组成的立体笼形结构的烃,30,31.10.2020 脂环烃 30,钻石，也叫金刚石，俗称“金刚钻”。,金刚石,化学式为c,31,31.10.2020 芳香烃 31,二、芳香烃,第一阶段：从植物胶中取得的具有芳香 气味的物质称为芳香化合物。 第二阶段：将苯和含有苯环的化合物称 为芳香化合物。 第三阶段：将具有芳香特性的化合物称 为芳香化合物。,“芳香化合物”的由来,32,31.10.2020 芳香烃 32,芳香烃的分类,33,31.10.2020 芳香烃 33,芳香烃的命名,1、单环芳烃,(1)苯为母体的取代
10、物,34,31.10.2020 芳香烃 34,(2) 苯环作为取代基,35,31.10.2020 芳香烃 35,(3) 苯的二元取代物 加“邻，间或对”字，或用1,2-； 1,3-； 1,4-表示。或用英文“O-”“m-”“P-”表示.,36,31.10.2020 芳香烃 36,(4) 三元取代物 用数字代表取代基的位置或用“连，偏，均”字表示它们的位置。,1,2,3-三甲苯 (连三甲苯),1,2,4-三甲苯 (偏三甲苯),1,3,5-三甲苯 (均三甲苯),37,氯苄 (氯化苄),31.10.2020 芳香烃 37,芳基用 “Ar” 表示.,(5) 苯基，芳基，苄(bian)基的概念,苯基用“
11、Ph”表示.,PhOH,苄基用“Bz”表示.,38,31.10.2020 芳香烃 38,注意：,甲苯、邻二甲苯、异丙苯、苯乙烯等可作为母体命名,两个取代基相同时，则作为苯的衍生物命名,对叔丁基甲苯,1，4二乙烯基苯,39,31.10.2020 芳香烃 39,2、多环芳烃,（1）联苯类苯环之间以一个单键相连,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,4,4-二甲基联苯,1,4-联三苯,（2）多苯代脂肪烃脂肪烃的氢被苯环取代,二苯甲烷,1,2-二苯乙烯,40,31.10.2020 芳香烃 40,（3）稠环芳烃苯环共用两个相邻的碳原子,萘,蒽,菲,41,31.10.2020 芳香烃 41,1、
12、苯的结构,（一） 单环芳烃,1825年，发现苯，其分子式为C6H6（CnH2n-6）,42,31.10.2020 芳香烃 42,43,31.10.2020 芳香烃 43,44,31.10.2020 芳香烃 44,（所有C-C键长均为0.1396nm）,（所有键角均为120）,环闭的共轭体系,45,31.10.2020 芳香烃 45,46,31.10.2020 芳香烃 46,2、物理性质,1、熔、沸点：与取代基的结构及取代基的相对 位置有关。密度小于水。,2、溶解性：芳烃类分子不溶于水，与有机溶剂 相溶性很好。,3、毒性：有毒，特别是稠环芳烃，强致癌物。,47,31.10.2020 芳香烃 47
13、,3、化学性质,不具备烯烃的典型性质,具有芳香性化合物的结构要求 1、环闭的共轭体系，且其原子在同一平面上； 2、组成电子云的p电子数符合4n+2规则（Hckel规则）,48,31.10.2020 芳香烃 48,（1）取代反应,亲电取代反应(electrophilic substitution),亲电试剂 -络合物 -络合物,芳环亲电取代反应历程,反应通式,H+,（决速步）,49,31.10.2020 芳香烃 49,苯亲电取代反应的能量示意图,反应进程,势能,50,31.10.2020 芳香烃 50, 卤 代,三卤化铁(or Fe)的作用使卤素分子极化而离解,X2 + FeX3 X+ + Fe
14、X4-,or Fe,51,31.10.2020 芳香烃 51,卤代反应的历程,（决速步）,52,31.10.2020 芳香烃 52,53,31.10.2020 芳香烃 53, 硝 化,硝化反应中的亲电试剂是NO2+(硝酰正离子),5060C,54,31.10.2020 芳香烃 54,HNO3 + H2SO4 HSO4- + H2O+NO2 H2O+NO2 H2O + +NO2 H2SO4 + H2O H3+O + HSO4-,HNO3 + 2H2SO4 H3O+ + +NO2 + 2 HSO4-,硝化反应的历程,55,31.10.2020 芳香烃 55,56,31.10.2020 芳香烃 56
15、, 磺 化,有机合成中有占位效应,注意：磺化反应可逆！,磺化反应中的亲电试剂是SO3,57,31.10.2020 芳香烃 57,磺化反应的历程,2H2SO4 SO3 + H3O+ + HSO4-,58,31.10.2020 芳香烃 58,有机合成中有占位效应,59,31.10.2020 芳香烃 59, 傅氏反应 (Friedel-Crafts),酰基化：,烷基化：,60,31.10.2020 芳香烃 60,傅氏反应的历程,61,31.10.2020 芳香烃 61,注意：烷基化会有重排产物,原因：反应中的活性中间体碳正离子发生重排，产生更 稳定的碳正离子后，再进攻苯环形成产物。,62,31.10.2020 芳香烃 62,F-C烷基化反应与酰基化反应的区别,F-C烷基化反应,F-C酰基化反应,有异构
