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1、 前次课总结 烷烃的命名命名规则（主链的选择、取代基的编号）取代基的命名、名称的书写 烷烃的构象伞形式、锯架式、Newman投影式最稳定构象（最优构象）大基团倾向于取对位构象 2.2 环烷烃的结构、命名和构象一、环烷烃的分类：单环双环：有共用碳原子的环状化合物螺环 桥环 骈环多环二、通式和命名 (P.66, 2.13)单环环烷烃通式：CnH2n（与烯烃通式相同）命名：单环：以环为母体，加词头“环”，编号原则同烷烃例：写出C5H10的所有环状异构体（不包括烯烃化合物）构造异构体构型异构体构造异构体：分子中各原子或原子团的连接次序和方式不同。构型异构体：分子中各原子或原子团的连接次序和方式相同，但
2、在空间上的排列不同，这种不同并非由碳碳单键的旋转引起，而是分子固有的性质。双环桥环桥头碳：几个环共用的碳原子环的数目：断裂二根CC键可成链状烷烃为二环；断裂三根CC键可成链状烷烃为三环编号方法：从桥头碳开始，先长链后短链螺环编号方法与桥环化合物的区别：从小环开始，螺原子邻位碳为1，先短链，经螺原子到长链。命名的区别：中括号里数值由小到大 三、 Baeyer张力学说和单环化合物的稳定性 (P.69, 2.16)每个CH2的燃烧热(kJ/mol)每个CH2的燃烧热(kJ/mol) 环丙烷697.1环辛烷663.8环丁烷686.1环壬烷664.6环戊烷664.0环癸烷663.6 环己烷658.6环十
3、四烷658.6环庚烷662.4环十五烷659.0 开链烷烃每个CH2的燃烧热为658.6 KJ/mol 与开链烷烃燃烧热数据越接近的环烷烃，越稳定环烷烃的燃烧热数据环烷烃的燃烧热数据四、环烷烃的构象 (P.71, 2.17)1. 影响构象稳定性的因素： 角张力 Angle strain：任何原子都倾向于使其键角与成键轨道的角度相匹配，即sp3碳的键角倾向于接近109.5 扭转张力 Torsional strain：相连的两个sp3碳倾向于成交叉式，使键电子云之间斥力尽可能最小，即二面角倾向于成60 空间位阻 Steric strain：非成键的原子和基团的大小、极性、相互距离对稳定性的影响。即
4、Van der Waals张力尽可能小 2. 环己烷构象分析两种典型的结构表达式 (互为构象异构体 conformer) 如果 6 个碳原子在同一平面上:将有角张力（偏离109.5o）将有扭转张力（C-H键重叠，二面角为0）将有范德华力（相邻碳上氢之间）椅式：船式：H 的范德华半径为1.2环己烷的其它构象式半椅式：扭船式：C3, C4, C5在同一平面上角张力扭转张力范德华力环己烷构象势能图3. 环己烷椅式构象的画法加竖键(a键)加竖键(a键)加氢加横键(e键)加横键(e键)加横键(e键)加氢环己烷椅式构象中两种类型氢的关系a 键和 e 键的相互转换 C-H：a键 axial bond C-H
5、：e键 equatorial bond 相邻碳上的 a键和 e键为顺式 相邻的 a键 (或 e键)为反式翻转后，a 键转变为 e 键，而 e 键转变为 a 键4. 取代环己烷的构象分析一取代环己烷：取代基优先占据横键甲基环己烷叔丁基环己烷二取代环己烷：取代基优先占据横键cis-1, 2-二甲基环己烷trans-1, 2-二甲基环己烷1, 3-和1, 4-二甲基环己烷的优势构象取代环己烷的燃烧热数据取代环己烷的燃烧热数据环己烷取代形式优势构象中 取代基取向燃烧热 (Kcal/mol )燃烧热差 (Kcal/mol )稳定 立体异构体cis-1, 2-二甲基a-e1248.31.5transtra
6、ns-1, 2-二甲基e-e1246.8cis-1, 3-二甲基e-e1245.71.7cistrans-1, 3-二甲基a-e1247.4cis-1, 4-二甲基a-e1247.41.6transtrans-1, 4-二甲基e-e1245.8Note: 1 Kcal = 4.18 KJ不同基团二取代环己烷：大取代基优先占据横键 (P. 76)取代基- DG (e a) (KJ/mol)取代基- DG (e a) (KJ/mol)-CH37.1-I1.7-CH2CH37.5-OH* 3.3-CH(CH3) 28.8-OCH32.9-C(CH3) 3 18.4-C6H513.0-F0.8-CN0
7、.8-Cl1.7-COOH5.0-Br1.7-NH2* 6.3* 受溶剂等影响有变化。Hassel rule: 对于取代环己烷，应尽可能多地让取代基位于 e 键从而有利于体系能量降低而稳定。Barton rule:对于取代环己烷，应尽可能让最大的取代基位于 e 键从而有利于体系能量降低而稳定。Laureates of the Nobel Prize in chemistry 1969Odd Hassel (1897 - 1981)Derek H. R. Barton (1918 - 1998)环己烷的优势构象非椅式的例子：cis-1, 4-二叔丁基环己烷5. 并环化合物的构象分析顺式或反式十氢萘反式十氢萘的构象顺式十氢萘的构象甾族化合物6. 其它小环和普通环化合物的结构和构象环丙烷角张力 (angle strain)：环的角度与sp3轨道夹角差别引起的张力扭转张力环丁烷若为平面型分子有角张力、扭转张力和范德华力稳定构象角张力有所增大，扭转张力和范德华力明显减小环戊烷信封状分子
