第五章 脂环烃-备用课件

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1、有机化学 （五校合编，曾昭琼 主编，第四版，高等教育出版社） 课堂教学教案 主讲： 杨志旺 第五章 脂 环 烃 学习要求 1 握脂环烃的命名方法和基本结构。 2熟练掌握环烷烃和环烯烃的化学性质。 3熟练掌握环烷烃的顺、反异构现象和环己烷的构象。 第一节 脂环烃的分类命名和异构现象 一、分类 饱和脂环烃； 不饱和脂环烃； 单环脂环烃； 二环和多环烃； 螺环烃(spirocyclic hydrocarbons) 稠环烃(fused bicyclic hydrocarbons) 桥环烃(bridged bicyclic hydrocarbons) 二、命名 单环脂环烃的命名 （） 根据分子中成环碳原

2、子数目，称为环某烷。 （） 把取代基的名称写在环烷烃的前面。 （） 取代基位次按“ 最低系列 ”原则列出，基团顺序按“ 次序规则” 小的优先列出。例如： H2CH2CCH2CH2CH2CH2环己烷环己烷cyclohexaneclohexaneCH2CH2CHCHH2CCH3CHCH3CH3123451-甲基甲基-2-异丙基环戊烷异丙基环戊烷1-methyl-2-isopropylcyclopentaneclCH3HCH3HCH3CH3HH?顺顺-1,41,4-二甲基环己烷二甲基环己烷cis-1,41,4-dimethylcyclohexanethy clohexaneCH3HHCH3CH3HH

3、CH3?反反-1,41,4-二甲基环己烷二甲基环己烷transtran -1,4-dimethylcyclohexanecyclohexaneInstruction to Organic Chemistry Northwest Normal University 有机化学 43 教学教案有机化学 （五校合编，曾昭琼 主编，第四版，高等教育出版社） 课堂教学教案 主讲： 杨志旺 2环烯烃的命名 （1 ）称为环某烯。 （2 ）以双键的位次和取代基的位置最小为原则。例如： 3-溴环己烯溴环己烯Br1234563-bromocyclohexeneCH3123455-甲基甲基-1,3-环戊二烯环戊二烯5

4、-methyl-1,31,3-cyclohexdieneclo exdien给双键最小位次给双键最小位次CH31234564-甲基环己烯甲基环己烯4-methylcyclohexene3 多环烃的命名 （ 1） 螺环(spirocyclic)烃的命名 两个环共用一个碳原子的环烷烃称为螺环烃。 H2CH2CCH2CCH2CH2CH2CH212345678螺螺3.43.4辛烷辛烷spiro 3.4 octanesp 4 octan命名方法： 根据成环碳原子的总数定为“ 螺某烷 ”； 在“ 螺” 后的方括号内，按由小到大的顺序表明除螺碳原子以外的成环碳原子数目，数字间用圆点隔开； 编号时从螺原子(4

5、) 相邻的第一个碳原子(1) 开始，经过共用碳原子( 螺原子) 而到大环，保证取代基位次代数和最小； 取代基放在最前面； 命名模式：a- 基螺x. y 某烷。 例如： 上化合物名为 8- 二甲基二环3.2.1 辛烷 H3C12345678 916-甲基螺甲基螺3.53.5壬烷壬烷6-methylspiro 3.5 nonanethy spiro 3 onan23456781,51,5-二甲基螺二甲基螺3.43.4辛烷辛烷1,51,5-dimethylspiro 3.4 octanedimethy spi o 3.4 octaneInstruction to Organic Chemistry

6、Northwest Normal University 有机化学 44 教学教案有机化学 （五校合编，曾昭琼 主编，第四版，高等教育出版社） 课堂教学教案 主讲： 杨志旺 (2) 桥环(bridgedbicyclic) 烃的命名 分子中含有两个或多个碳环的多环化合物中，其中两个环共用两个或多个碳原子的化合物称为桥环化合物。 CHH2CH2CCHH2CCH2CH2CH21 2345678二环二环3.2.1辛烷辛烷bicyclo 3.2.1 octanebi o 3.2.1 o命名方法： 根据总环数和成环碳原子的总数定为“ 某环某烷 ”； 编号时从第一个桥头原子(1) 开始，沿最长的桥到另一个桥头

7、碳原子(5) ，然后经过次长的桥到达第一个桥头碳原子(1) ，最短桥上的碳原子最后编号，同时要保证取代基位次代数和最小； 在“ 环” 后的方括号内，按由大到小的顺序表明除桥头碳原子以外的桥上碳原子数目，数字间用圆点隔开； 取代基放在最前面； 命名模式：a- 基某环x. y. z 某烷。 CHH2CH2CCHH2CCHCH2CH2CH31 23456782-甲基二环甲基二环3.2.13.2.1辛烷辛烷2-methylbicyclo 3.2.1 octaneme clo 3. .1123456782,8-二甲基二甲基-1-乙基二环乙基二环3.2.1辛烷辛烷2,82,8-dimethyl-1-eth

8、ylbicyclo 3.2.1 octaneeth lbicy .1 tan12345677,77,7-二甲基二环二甲基二环2.2.1庚烷庚烷7,7-dimethylbicyclo 2.2.1 heptanedimet o 2.2. pta123456773-甲基二环甲基二环4.1.04庚烷庚烷3-methylbicyclo 4.1.0 heptaneane12345682,4-二甲基二环二甲基二环4.2.0-6-辛烯辛烯2,4-dimethylbicyclo 4.2.0dimeth bic clo .2.0-6-octeneoctenInstruction to Organic Chemis

9、try Northwest Normal University 有机化学 45 教学教案有机化学 （五校合编，曾昭琼 主编，第四版，高等教育出版社） 课堂教学教案 主讲： 杨志旺 12456891037三环三环3.3.1.13.3.1.13,7癸烷癸烷(金刚烷金刚烷)tricyclolo 3.3.1.13,73,7decane (adamantane)deca nta表明次桥桥头碳原子表明次桥桥头碳原子主桥主桥次桥次桥(3) 稠环(fusedbicyclic) 烃的命名 两个碳环共有两个碳原子的环烃称为稠环烃 可以当作相应芳香烃的氢化物来命名，也可以按照桥环烃的方法命名。 H2CH2CCH2C

10、HCHCH2CH2CH2CH2CH2CHCHCHCHCHCHCHCH十氢化萘十氢化萘二环二环4,4,0,4,0癸烷癸烷萘萘第二节 脂环烃的性质 一、普通环的性质 普通脂环烃具有开链烃的通性 取代反应： 在光或热的条件下进行取代反应 + Cl2h?Cl HCl+ Cl2h?Cl HCl+ Cl2h?Cl HCl+ Br2?Br HBr+Cl2300?Cl +HClInstruction to Organic Chemistry Northwest Normal University 有机化学 46 教学教案有机化学 （五校合编，曾昭琼 主编，第四版，高等教育出版社） 课堂教学教案 主讲： 杨志旺

11、 环烯烃的加成反应：双键的加成 CH3CH3Br2/CCl4BrBrO3H2O/ZnCH3-C-CH2CH2CH2CHOO1mol Cl2500CH3ClCl CH3主次CH3HClCH3ClCH3Cl1，4-加成1，2-加成（主）环烯烃的氧化： 双键的氧化 CH CCH3CH3KMnO4COHO O CCH3CH3+CHCH2CH2CH2H3C COOHCOOHKMnO4CH2CH2CH2CH2CHOCHO(1) O3(2) H2/Pd二、小环烷烃特有的化学反应 加成反应 （ 1） 加氢开环 H2Ni80CH3CH2CH3H2Ni200CH3CH2CH2CH3H2Pd300CH3CH2CH2

12、CH2CH3（ 2） 加卤素 Instruction to Organic Chemistry Northwest Normal University 有机化学 47 教学教案有机化学 （五校合编，曾昭琼 主编，第四版，高等教育出版社） 课堂教学教案 主讲： 杨志旺 Br2/CCl4CH2-CH2-CH2Br BrCH3CH3CH3Br2/CCl4C-CH-CH2BrCH3BrCH3CH3Br2/CCl4 CH2-CH2-CH2-CH2Br BrBr2/CCl4溴褪色可用于鉴别环烷烃不起加成，而是取代反应（ 3）加HX, H2SO4 HBrH2SO4C CH CH3CH3CH3BrCH3C C

13、H CH3CH3CH3OSO3HCH3H2OC CH CH3CH3CH3OHCH31. 加成方向遵循马氏规则； 2. 开环发生在取代最多的碳原子和取代最少的碳原子之间； 环烃性质小结： （） 小环烷烃（3 ， 4 元环）易加成，难氧化，似烷似烯。普通环以上难加成，难氧化，似烷。 （） 环烯烃、共轭二烯烃，各自具有其相应烯烃的通性。 第三节 脂环烃的结构 从环烷烃的化学性质可以看出，环丙烷最不稳定，环丁烷次之，环戊烷比较稳定，环己烷以上的大环都稳定，这反映了环的稳定性与环的结构有着密切的联系。 一、 环丙烷的结构与张力学说 1 Baeyer 张力学说(1885 年 ) sp3杂化的碳原子键角应为

14、 109 28(四面体角), 任何与此正常键角的偏差，都会引起分子的张力，这种张力具有力图恢复正常键角的趋势，我们把这种张力叫角张力。 在环烷烃中，由于一些环烷烃的环内角不符合四面体角，因此在这些环内部就有很强的角张力，从而导致整个环不稳定，以至于一些小环烷烃容易发生开环反应。 另外环丙烷分子中还存在着另一种张力扭转张力（由于环中三个碳位于同一平面，相邻的 C-H键互相处于重叠式构象，有旋转成交叉式的趋向，这样的张力称为扭转张力）。环丙烷的总张力能为114KJ/mol。 Instruction to Organic Chemistry Northwest Normal University 有机化学 48 教学教案有机化学 （五校合编，曾昭琼 主编，第四版，高等教育出版社） 课堂教学教案 主讲： 杨志旺 60 90 108120角度偏差角度偏差49 28 19 28 1 28 -10 32Ba