《有机化学002-3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《有机化学002-3（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章第二章 烷烃和环烷烃（烷烃和环烷烃（3 3）主要内容u 环烷烃类型及命名环烷烃类型及命名uu 三元和四元环化合物的活性三元和四元环化合物的活性uu 环丙烷和环丁烷的构象环丙烷和环丁烷的构象uu 环己烷的构象（椅式、船式、半椅式和扭船式构象）环己烷的构象（椅式、船式、半椅式和扭船式构象）及其相对稳定性，及其相对稳定性，a a键和键和e e键键一环烷烃一环烷烃( (cycloalkanecycloalkane) )n n环烷烃的类型环烷烃的类型( (单单) )环烷烃环烷烃通式：通式：C Cn nH H2n2n桥环烃（稠环）桥环烃（稠环）桥环烃桥环烃螺环烃螺环烃（与烯烃通式相同）（与烯烃通式相
2、同） 以环为母体，名称 用“环” （英文 用 “cyclo”）开 头。 环外基团作为环上 的取代基n n普通环烷烃的普通环烷烃的命名命名环环丙烷丙烷环环己烷己烷甲基甲基环环丙烷丙烷cyclocyclopropanepropane cyclocyclohexanehexanemethylmethyl- - cyclocyclopropanepropane1, 31, 3- -二甲基二甲基环己烷环己烷1 1- -甲基甲基- -4 4- -异丙基异丙基环己烷环己烷1, 31, 3- -dimethyldimethyl- - cyclohexanecyclohexane1 1- -isopropyli
3、sopropyl- -4 4- - methylmethylcyclohexanecyclohexane 取代基位置数字取 最小 顺反异构用“ 顺”或“反”注明基团相对位置。 英文用 “cis”和 “trans”表示。顺顺-1,3-1,3-二甲基环戊烷二甲基环戊烷( (ciscis-1, 3-dimethylcyclopentane)-1, 3-dimethylcyclopentane)反反-1,3-1,3-二甲基环戊烷二甲基环戊烷（两者为对映异构体）（两者为对映异构体）( (transtrans-1, 3-dimethylcyclopentane)-1, 3-dimethylcyclopen
4、tane)顺反异构体顺反异构体镜面镜面 环可作为取代基（称环基） 相同环连结时，可用词头“联”开头。环丙基环丙基环己烷环己烷3 3- -甲基甲基- -4 4- -环丁基环丁基庚烷庚烷联联环丙烷环丙烷cylcopropylcylcopropylcyclohexanecyclohexane4 4- -cyclobutylcyclobutyl- -3 3- -methylheptanemethylheptanebibicyclopropanecyclopropanen n桥环烃（桥环烃（Bridged hydrocarbonBridged hydrocarbon）的命名的命名桥 头 碳：几个环共用的
5、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 桥头碳原子数：不包括桥头C，由多到少列出环的编号方法：从桥头开始，先长链后短链桥头碳原子桥头碳原子十氢萘十氢萘二环二环4. 4. 04. 4. 0癸烷癸烷bicyclobicyclo4. 4. 04. 4. 0decanedecane桥头间的碳原子数桥头间的碳原子数(用“.“隔开)环的数目环的数目组成桥环的组成桥环的 碳原子总数碳原子总数8 8- -甲基甲基二环二环4. 3. 04. 3. 0壬烷壬烷用“,“隔开bicyclo2. 2. 1heptanebicyclo2. 2. 1heptane8 8- -
6、methylmethylbicyclo4. 3. 0nonanebicyclo4. 3. 0nonane三环三环2. 2. 1. 2. 2. 1. 0 02, 62, 6 庚烷庚烷tricyclo2. 2. 1. tricyclo2. 2. 1. 0 02, 62, 6heptaneheptane二环二环2. 2. 12. 2. 1庚烷庚烷2, 7, 72, 7, 7- -三甲基三甲基二环二环2. 2. 12. 2. 1庚烷庚烷2, 7, 72, 7, 7- -trimethyltrimethylbicyclobicyclo2. 2. 1heptane 2. 2. 1heptanen n螺环烃
7、（螺环烃（spirospiro hydrocarbon hydrocarbon）的命名的命名 编号从小环开始 取代基数目取最小螺螺4. 54. 5癸烷癸烷spirospiro4. 5decane4. 5decane4 4- -甲基甲基螺螺2. 42. 4庚烷庚烷4 4- -methylmethylspirospiro2. 4heptane2. 4heptane除螺除螺C C外的碳原子数外的碳原子数(用“.“隔开)组成桥环的组成桥环的 碳原子总数碳原子总数n n环烷烃的其它命名方法环烷烃的其它命名方法 : :DecahydroDecahydro- - naphthalenenaphthalene
8、十氢十氢萘萘萘萘naphthalenenaphthalene莰莰烷烷2-2-莰莰酮（樟脑）酮（樟脑）camphcamphaneanecamphcamphoror立方烷立方烷金刚烷金刚烷cubanecubaneadamantaneadamantane 按形象命名 按衍生物命名2 2环烷烃的性质环烷烃的性质每个CH2的燃烧 (KJ/mol)每个CH2的燃烧热 (KJ/mol)小 环C3 C4环丙烷 697.1 环丁烷 686.1中 环C8C11环辛烷 663.8 环壬烷 664.6 环癸烷 663.6普 通 环C5C7环戊烷 664.0 环己烷 658.6 环庚烷 662.4大 环C12环十四烷
9、658.6 环十五烷 659.0对比：对比：开链烷烃每个CHCH2 2的燃烧热：658.6 KJ/mol环烷烃的燃烧热数据环烷烃的燃烧热数据n n环的大小与稳定性环的大小与稳定性稳定性小环普通环中环 n n环的大小与化学性质环的大小与化学性质五元以上五元以上 环烷烃环烷烃链状烷烃链状烷烃性质相似性质相似小环环烷烃小环环烷烃活泼，易开环活泼，易开环! ! ! ! !n n小环化合物的特殊性质小环化合物的特殊性质 易开环加成易开环加成） 小环化合物化合物的催化加氢（打开一根 C-C 键）主要产物主要产物支链多 较稳定 小环化合物与卤素的反应小环化合物与卤素的反应（离子型） 加成反应自由基取代反应注
10、意区分：注意区分： 小环化合物与小环化合物与 HI HI 或或 H H2 2O/ HO/ H2 2SOSO4 4的反应的反应反应选择性 与碳正离子 稳定性有关3 3环烷烃的结构及构象环烷烃的结构及构象1.1. 环丙烷的结构环丙烷的结构角张力（angle strain）：环的角度与sp3轨道夹 角差别引起的张力NewmanNewman投影式投影式所有C-H 键均为 重叠式构象，有 扭转张力平面型2.2. 环丁烷的构象环丁烷的构象 若为平面型分子若为平面型分子 稳定构象稳定构象角张力 扭转张力角张力稍增 加, 扭转张 力明显减小9090o o重叠式构象重叠式构象扭曲式构象扭曲式构象8888o o2
11、.2. 环己烷的结构及构象环己烷的结构及构象如果环己烷的如果环己烷的 6 6 个碳原子在同一平面上个碳原子在同一平面上: : 将有角张力将有角张力 将有扭转张力将有扭转张力偏离偏离109.5109.5o oC-H C-H 重叠重叠n 环己烷不是平面型分子n 环己烷碳架是折叠的椅式构象椅式构象 (chair form)(chair form)船式构象船式构象 (boat form)(boat form)C2, C3, C5, C6 C2, C3, C5, C6 共平面共平面两者互为构象异构体n n椅式构象椅式构象HH之间距离均 大于H的Van der Waals半径之和 （2.40 ）2.502
12、.50 2.492.49 2.492.49 交叉式交叉式l l环己烷椅式构象的画法环己烷椅式构象的画法 相间的两根键相互平行（画 Z 字形） 六个碳原子交替分布在两个平面上 每个碳均有一根C-H键在垂直方向，上平面的向上画，下平面的向下画 其它C-H键分别向左（左边的三个）或向右（右边的三个），且上下交替l l两种类型两种类型C C- -H H键键a键 (axial bond) 竖键, 直键, 直立键e键 (equatorial bond) 横键, 平键, 平伏键l l椅式构象中椅式构象中C-HC-H键的顺反关系键的顺反关系 相邻碳上的a键和e键为顺式 两个相邻的a键（或e键）为反式la键和e
13、键的相互转换翻转后,原来的a键转变 为e键,而e键转变为a键n n船式构象船式构象2.272.272.272.271.841.84有几组HH之间距 离均小于H的Van der Waals半径之 和（2.40 ）重叠式重叠式 （有扭转张力）（有扭转张力） 旗杆键旗杆键n n环己烷的其它构象式环己烷的其它构象式半椅式半椅式 (half chair form)(half chair form)扭船式扭船式 (twist boat form)(twist boat form)椅式椅式船式船式椅式椅式l l半椅式构象半椅式构象5个碳在同一平面上 有角张力（CC键角接近120o） 平面碳上的C-H键为重叠
14、式构象（有较大的扭转张力）l l扭船式构象扭船式构象1.841.84扭曲式构象扭曲式构象l l各种环己烷构象的势能图各种环己烷构象的势能图本次课小结和要求本次课小结和要求 掌握几种类型环烷烃掌握几种类型环烷烃（普通环烷烃、桥环烃和螺环烃）（普通环烷烃、桥环烃和螺环烃）的的命名方法。命名方法。 了解三元和四元环化合物的活性，掌握相应的特殊化学性了解三元和四元环化合物的活性，掌握相应的特殊化学性质。质。 掌握环丙烷和环丁烷的结构特点（有角张力）和构象。掌握环丙烷和环丁烷的结构特点（有角张力）和构象。 熟悉并学会画环己烷的构象熟悉并学会画环己烷的构象（椅式、船式、半椅式和扭船（椅式、船式、半椅式和扭船式），式），了解各构象的相对稳定性，掌握了解各构象的相对稳定性，掌握椅式椅式的的a a键和键和e e键键及相及相邻键的顺反关系。邻键的顺反关系。
