《有机化学 第四章环烃-脂环烃》由会员分享，可在线阅读，更多相关《有机化学 第四章环烃-脂环烃（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 脂环烃alicyclic hydrocarbon脂环烃-结构上具有环状碳骨架,而性质上与脂肪烃相 似的烃类,总称脂环烃. 1 、环烷烃-饱和的脂环烃叫环烷烃.通式CnH2n. 环丙烷 CH2-CH2 简写:CH2 环丁烷 CH2-CH2 简写:CH2-CH2 甲基环丙烷 CH2 简写:CH-CH3CH2CH3同分异构体一、 脂环烃的定义和命名 以碳环作为母体,环上侧链作为取代基命名; 环状母体的名称是在同碳直链烷烃的名称前加一“环”字. (C) 取代基较多时,命名时应把取代基的位置标出. (D) 环上碳原子编号,以取代基所在位置的号码最小为原则. 例1:命名(与烷烃相似):1,2-二甲基环戊
2、烷 例2: 例3:1,1,4-三甲基环己烷*小取代基为1位.1-甲基-3-乙基环己烷由于碳原子连接成环,环上C-C单键不能自由旋转 .只要环上有两个碳原子各连有不同的原子或基 团,就有构型不同的顺反异构体.顺-1,4-二甲基环己烷环烷的顺反异构:例: 1,4-二甲基环己烷反-1,4-二甲基环己烷-脂环烃的环上有双键(或叁键).环辛炔2、环烯(炔)烃环戊烯1,3-环己二烯1-甲基-1-环己烯3-甲基-1-环己烯CH3CH3 2135-甲基-1,3-环戊二烯CH3125654342,3-二甲基-1-环己烯 其中两个碳环共用一个碳原子的叫螺化合物. 共用两个或以上碳原子的叫桥环化合物.螺2.4庚烷双
3、环2.2.1庚烷3、双环化合物-分子中含有两个碳环.螺原子桥头碳桥头碳(a) 组成环的碳原子总数命名为“某烷”,加上词头“螺”. (b) 再把连接于螺原子的两个环的碳原子数(不含螺原 子),按由小到大的次序写在“螺”和“某烷”之间的方 括号里,数字用圆点分开. 例1:螺2.4庚烷(A) 螺化合物的命名:螺原子例2:螺3.4辛烷-螺环上的编号,从连接螺原子(不 含)上的一个碳开始,先编较小的环,然后经过螺原子再 编第二个环.编号的顺序以取代基位置号码加和数最 小为原则.例3:5-甲基螺2.4庚烷(c) 带支链的螺烷(a) 都有两个“桥头”碳原子(即两个环共用的碳原子)和三条连在两个“桥头”上的“
4、桥”. (b) 组成环的碳原子总数命名为某烷,加词头双环. (c) 各“桥”所含碳原子数目,按由大到小的次序写在“双环”和“某烷”之间的方括号里.双环2.2.1庚烷例1:(B) 双桥环化合物的命名桥头碳例2:双环2.1.0戊烷双环3.1.1庚烷例3:(d) 环上碳原子编号:从一个桥头碳原子(含)开始,先 编最长的桥至第二个桥头,再编余下的较长的桥, 回到第一个桥头;最后编最短的桥. (e) 编号的顺序以取代基位置号码加和数为较小.例4:6-甲基双环3.2.2壬烷例5:1,7-二甲基双环3.2.2壬烷例6:8,8-二甲基双环3.2.1辛烷双环2.2.2-2,5,7-辛三烯例7: 环烷烃的熔点和沸
5、点都比相应的烷烃要高一些. 相对密度也比相应的烷烃高,但比水轻. 脂环烃的化学性质与相应的脂肪烃类似. 具有环状结构的特性二、 脂环烃的性质(一) 物理性质(二) 化学性质-在光或热的引发下发生卤代反应.1、取代反应光光热反应生成的有支链的化合物稳定：2、 开环反应-也叫加成反应.(A) 催化加氢Ni80Ni200Pt300 环丙烷的烷基衍生物与HX加成，环的破裂发生在含 H最多和最少的两个碳原子之间，且符合马氏规律.(B) 加卤素或卤化氢四碳环不易开环，在常温下与卤素，卤化氢不反应。CH3CHCH2 + HBr CH3CHCH2CH3CH2Br 在常温下，环烷烃与一般氧化剂(KMnO4,O3
6、)不反 应； 在加热，强氧化剂作用或催化剂存在时，可用空 气氧化成各种氧化产物： 例:CH2CH2COOHCH2CH2COOHHNO33、氧化反应:Ba(OH)2思考：如何鉴别环丙烷与烯烃 ? 易发生加氢,加卤素,加卤化氢和加硫酸等反应.例:4、 环烯烃和环二烯烃的反应(1) 环烯烃的加成反应 环烯烃的双键易被氧化剂(KMnO4,O3等)氧化而断 裂成开链的氧化产物: 例:(2) 环烯烃的氧化反应？ 与某些不饱和化合物发生双烯合成反应. 例1:双环2.2.1-5-庚烯-2-羧酸甲酯双环2.2.1-2,5-庚二烯例2:环戊二烯(3) 共轭环二烯烃的双烯合成反应 烷烃是sp3杂化,键角109.5,
7、环烷烃的碳也是sp3杂 化,但键角不一定一样. C-C键的形成 键轨道的交盖交盖较好三、 环烷烃的结构1 、环丙烷的结构交盖较差弯曲键比一般的 键弱,并且具有较高的能量.这种因键角偏离正常键角而引起的张力叫角张力.由于构象是重叠式而引起的张力叫扭转张力.这样的键与一般的键不 一样,它的电子云没有轨道 轴对称,而是分布在一条曲 线上,故常称弯曲键.内角60 内角90. 四个碳原子不在一个平面上.环丁烷中的键环丁烷的构象折叠式构象2 、环丁烷的结构 实际构象:折叠环的形式-“信封式”构象.分子张力不大,因此环戊烷的化学性质比较稳定. 不是平面结构.因C-H键的重叠,有较大扭转张力 .3 、环戊烷的
8、结构 环己烷不是平面结构,较为稳定的构 象为折叠的椅型构象和船型构象.-稳定(99.9%以上) C-C-C键角基本保持109.5,任何两 个相邻的C-H键都是交叉式的.椅型 构象无张力环.纽曼投影式透视式环己烷的椅型构象4、 环己烷的结构(1) 椅型构象 所有键角也接近109.5,故也没有角 张力.但相邻C-H键却并非全是交 叉的.C-2和C-3上的 C-H 键,以及C -5和C-6上的 C-H键都是重叠式的. C-1和C-4上两个向内伸的H由于距 离较近而相互排斥,也使分子的能 量有所升高.透视式纽曼投影式 环己烷的船型构象(2) 船型构象(3) 环己烷椅型构象中碳原子的空间分布 AA线为构
9、象的 对称轴(4) 椅型构象中的两种 C-H 键a键 (直立键) e键 (平伏键)与对称轴 成 109.5 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键椅型构象的翻转两种椅型构象是等同的分子.(5) 构象的翻转两种椅型构象是两种不同结构的分子.甲基连在a键上的构象具有较高的能量,比较不稳定平衡体系中e键甲基环己烷占95%,a键的占5%同一平面 上的比较(6) 甲基环己烷椅型构象的翻转 若有多个取代基,往往是 e 键取代基最多的构象最 稳定. 若环上有不同取代基,则体积大的取代基连在 e键 上的构象最稳定. 例1: 1,2-二甲基环己烷，顺式如下：同一平面上的比较.在同侧为顺, a,e在异侧为反.a,a;e,e.反式(e,e)比顺式的稳定. （a,a）实际上不存在（能量太高）取代基在e键上的构象较稳定. 叔丁基在 e 键上的构象比在 a 键上的另一种构象 要稳定的多.例2: 顺-4-叔丁基环己醇的两种构象 是双环4.4.0癸烷的习惯名称.顺十氢化萘反十氢化萘(1) 平面结 构式(2) 构象5、 十氢化萘的结构 -环下方几个 a 键上的氢原子比较靠拢,有些 拥挤,故分子能量较高,比较不稳定.顺式异构体-不稳定.小结脂环烃(重点为环烷烃）：命名结构环己烷构象环烷烃化学性质
