《烷烃和环烷烃课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《烷烃和环烷烃课件（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、有有 机机 化化 学学Organic Chemistry 烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃Email:烷烃和环烷烃2-1第第2章章 烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃碳碳 + 氢氢烃烃RHArH烷烃和环烷烃1 1烷烃的结构烷烃的结构 CH =110pm CC =154pm2-22.1 烷烃烷烃C C：spsp3 3杂化杂化杂化杂化（四面体结构）（四面体结构）（四面体结构）（四面体结构）各原子之间都以单键（即各原子之间都以单键（即各原子之间都以单键（即各原子之间都以单键（即 键键键键）相连）相连）相连）相连键角键角接近接近10928 CH CH4 4 的结构的结构的结构的结构10928 CspCsp3 3-H1s
2、-H1s非极性分子非极性分子1.烷烃的分子结构烷烃的分子结构烷烃和环烷烃乙烷分子乙烷分子2-3推广：烷烃分子中，各推广：烷烃分子中，各C原子之间均是原子之间均是Csp3- Csp3， C、H之间均成之间均成Csp3-H1s。 C原子的四个键原子的四个键接近正四面体接近正四面体接近正四面体接近正四面体分布。分布。 烷烃为烷烃为非极性分子非极性分子非极性分子非极性分子。烷烃和环烷烃2.烷烃的通式和同系列烷烃的通式和同系列烷烃的通式：烷烃的通式：C Cn nHH2n+22n+22-4同同系系物物具具有有相相相相似似似似的的的的化化化化学学学学性性性性质质质质，但但反反应应速速率率往往往往有有较较大的
3、差异；大的差异； 物理性质物理性质物理性质物理性质一般随碳原子数的增加而呈现一般随碳原子数的增加而呈现规规规规律性律性律性律性变化。变化。 同系列中的第一个化合物往往具有明显的同系列中的第一个化合物往往具有明显的特性。特性。同系列：同系列：同系列：同系列：有相同通式、有相同通式、有相同通式、有相同通式、结构上相差一定结构上相差一定结构上相差一定结构上相差一定的的的的“ “原子团原子团原子团原子团” ”的的的的一系列化合物。一系列化合物。一系列化合物。一系列化合物。同系物：同系物：同系物：同系物：同系列中的化同系列中的化同系列中的化同系列中的化合物互为同系物。合物互为同系物。合物互为同系物。合物
4、互为同系物。（例：（例：CH4,C2H6,C3H8,C4H10,） 同系列同系列同系列同系列烷烃和环烷烃2-53.烷烃的异构现象烷烃的异构现象碳链异构碳链异构碳链异构碳链异构正戊烷正戊烷 m.p. -130 b.p. 36.1异戊烷异戊烷 m.p. -160 b.p. 28新戊烷新戊烷 m.p. -17 b.p. 9.5 由于组成分子的原由于组成分子的原子或基团连接顺序不子或基团连接顺序不同引起的同引起的烷烃和环烷烃2-6构象异构构象异构构象异构构象异构 乙烷分子中两个乙烷分子中两个C原子围绕着原子围绕着CC单键做相对旋单键做相对旋转时，可产生无数种不同的空间排列，这种空间排转时，可产生无数种
5、不同的空间排列，这种空间排列称为列称为构象构象构象构象。乙烷的两种极限构象如下：。乙烷的两种极限构象如下：乙烷的构象乙烷的构象乙烷的构象乙烷的构象乙烷没有碳链异构乙烷没有碳链异构烷烃和环烷烃2-7因构象不同而产生的异构现象称为因构象不同而产生的异构现象称为构象异构构象异构构象可以用锯架式和构象可以用锯架式和Newman投影式来表示投影式来表示： 交叉式交叉式交叉式交叉式重叠式重叠式重叠式重叠式优势构象优势构象最不稳定构象最不稳定构象原子间距离最远原子间距离最远内能最低内能最低（最稳定）（最稳定）（最稳定）（最稳定）键电子云排斥，键电子云排斥， von der waals排斥力，排斥力，内能最高
6、内能最高（最不稳定）（最不稳定）（最不稳定）（最不稳定）烷烃和环烷烃2-8乙烷构象的能量曲线乙烷构象的能量曲线 室温时分子热运动，室温时分子热运动，具有具有83.80 kJmol-1的动的动能。因此乙烷分子是处能。因此乙烷分子是处于交叉、重叠以及介于于交叉、重叠以及介于两者之间的两者之间的无数构象的无数构象的动态平衡混合体系动态平衡混合体系，但，但各种构象体存在的比例各种构象体存在的比例不同。交叉式构象所占不同。交叉式构象所占的比例最大，为优势构的比例最大，为优势构象，但仍象，但仍无法分离无法分离得到。得到。烷烃和环烷烃2-9正丁烷的构象正丁烷的构象正丁烷的构象正丁烷的构象烷烃和环烷烃2-10
7、对位交叉式对位交叉式 部分重叠式部分重叠式 邻位交叉式邻位交叉式 全重叠式全重叠式 烷烃和环烷烃2-11 正丁烷构象的能量曲线正丁烷构象的能量曲线对位交叉对位交叉 部分重叠部分重叠部分重叠部分重叠 邻位交叉邻位交叉邻位交叉邻位交叉 全重叠全重叠全重叠全重叠 邻位交叉邻位交叉邻位交叉邻位交叉 部分重叠部分重叠部分重叠部分重叠 对位交叉对位交叉 烷烃和环烷烃2-12 正丁烷正丁烷实际上是各种构象异构体的混合物。但实际上是各种构象异构体的混合物。但对位对位交叉式为优势构象交叉式为优势构象，此时四个碳原子呈锯齿形排列。，此时四个碳原子呈锯齿形排列。正丁烷正丁烷各种构象的能差不大，室温下可迅速转化。各种
8、构象的能差不大，室温下可迅速转化。 含更多碳原子的直链烷烃，其优势构象都类似正丁含更多碳原子的直链烷烃，其优势构象都类似正丁烷，为能量最低的对位交叉式。因此烷，为能量最低的对位交叉式。因此直链烷烃的碳链直链烷烃的碳链在空间的排列是锯齿形。在空间的排列是锯齿形。C5H12烷烃和环烷烃最稳定最稳定最稳定最稳定最不稳定最不稳定最不稳定最不稳定2-13烷烃和环烷烃2-14说明：说明：说明：说明：构象产生的原因：构象产生的原因：键的自由转动；键的自由转动；构象有无数种；构象有无数种；构象异构体不能分离，是同一化合物；构象异构体不能分离，是同一化合物；极限构象：交叉式和重叠式。极限构象：交叉式和重叠式。烷
9、烃和环烷烃2-152 2烷烃的命名烷烃的命名1. 1.普通命名法普通命名法普通命名法普通命名法 110 碳用天干表示碳用天干表示天干：天干：甲、乙、丙、丁、戊、甲、乙、丙、丁、戊、甲、乙、丙、丁、戊、甲、乙、丙、丁、戊、 己、庚、辛、壬、癸己、庚、辛、壬、癸己、庚、辛、壬、癸己、庚、辛、壬、癸直链烷烃直链烷烃:10个碳原子以上用中文数字表示个碳原子以上用中文数字表示己烷己烷己烷己烷十一烷十一烷十一烷十一烷十四烷十四烷十四烷十四烷烷烃和环烷烃2-16 凡末端具有凡末端具有 的结构，的结构，且且无其他支链无其他支链无其他支链无其他支链，用，用“异（异（异（异（isoiso）”表示。表示。异戊烷异戊
10、烷异己烷异己烷 凡末端具有凡末端具有 的结构，的结构，且且无其他支链无其他支链无其他支链无其他支链，用，用“新（新（新（新（neoneo）”表示。表示。新己烷新己烷烷烃和环烷烃2-172. 2.系统命名法系统命名法系统命名法系统命名法 饱和碳原子的四种类型饱和碳原子的四种类型饱和碳原子的四种类型饱和碳原子的四种类型1 1 C C（伯碳，一级碳）（伯碳，一级碳）（伯碳，一级碳）（伯碳，一级碳）2 2 C C （仲碳，二级碳）（仲碳，二级碳）（仲碳，二级碳）（仲碳，二级碳）3 3 C C （叔碳，三级碳）（叔碳，三级碳）（叔碳，三级碳）（叔碳，三级碳）4 4 C C （季碳，四级碳）（季碳，四级碳
11、）（季碳，四级碳）（季碳，四级碳）1 1 H H（伯氢）（伯氢）（伯氢）（伯氢）2 2 H H（仲氢）（仲氢）（仲氢）（仲氢）3 3 H H（叔氢）（叔氢）（叔氢）（叔氢）烷烃和环烷烃2-18 碳原子种类的碳原子种类的碳原子种类的碳原子种类的扩展扩展扩展扩展1 1 自由基自由基自由基自由基（伯自由基）（伯自由基）（伯自由基）（伯自由基）2 2 自由基自由基自由基自由基（仲自由基）（仲自由基）（仲自由基）（仲自由基）3 3 自由基自由基自由基自由基（叔自由基）（叔自由基）（叔自由基）（叔自由基）1 1 碳负离子碳负离子碳负离子碳负离子（伯碳负离子）（伯碳负离子）（伯碳负离子）（伯碳负离子）3 3
12、 碳正离子碳正离子碳正离子碳正离子（叔碳正离子）（叔碳正离子）（叔碳正离子）（叔碳正离子）烷烃和环烷烃烷基的命名烷基的命名烷基的命名烷基的命名烷烃烷烃烷烃烷烃烷基烷基烷基烷基2-19甲基甲基甲基甲基乙基乙基乙基乙基（正）（正）（正）（正）丙基丙基丙基丙基异异异异丙基丙基丙基丙基烷烃和环烷烃（正）（正）（正）（正）丁基丁基丁基丁基仲仲仲仲丁基丁基丁基丁基异异异异丁基丁基丁基丁基叔叔叔叔丁基丁基丁基丁基2-20烷烃和环烷烃2-21次序规则（顺序规则）次序规则（顺序规则）次序规则（顺序规则）次序规则（顺序规则） 将将游离价游离价游离价游离价所在的原子按所在的原子按原子序数原子序数原子序数原子序数大小
13、排列。如：大小排列。如： 对同位素元素，比较相对原子质量。如：对同位素元素，比较相对原子质量。如：将原子或基团排列成序的规则。将原子或基团排列成序的规则。规则要点：规则要点：规则要点：规则要点：-Br -Cl -OH -CH3 -H-T -D -H 对多原子基团，若游离价所在原子相同，则将它对多原子基团，若游离价所在原子相同，则将它所连接其他原子排序，仍比较原子序数大小，直到所连接其他原子排序，仍比较原子序数大小，直到比较出它们的顺序为止。如：比较出它们的顺序为止。如： -CH3 -CH2CH3-C(H,H,H) -C(C,H,H)烷烃和环烷烃2-22含含多重键多重键多重键多重键( (双键或叁
14、键双键或叁键) )的基团，可认为是与两个的基团，可认为是与两个或三个相同的原子相连。或三个相同的原子相连。烷烃和环烷烃2-23 -CH2Cl -CHF2-CH2CH2CH(CH3)2 和和 -CH2CH(CH3)2 请比较：请比较：-C(C,H,H) C(C,H,H) -C(C,H,H) C(C,C,H)Cl F练习练习: 找出优势基团找出优势基团-OH、-NH2 -COOH、-OH正丁基、异丙基正丁基、异丙基 叔丁基、新戊基叔丁基、新戊基烷烃和环烷烃系统命名法系统命名法系统命名法系统命名法主链：主链：主链：主链：选择选择最长最长最长最长的连续不断的碳链，母体的连续不断的碳链，母体“某烷某烷”
15、。若可能存在几个等长的碳链时，选择取代基若可能存在几个等长的碳链时，选择取代基最多最多最多最多的碳链作主链。的碳链作主链。编号：编号：编号：编号：从取代基靠近的一端开始（从取代基靠近的一端开始（最近最近最近最近）。）。 若在主若在主链两端等距离处同时遇到取代基，且取代基多链两端等距离处同时遇到取代基，且取代基多于两个时，比较第二个取代基的位次大小。于两个时，比较第二个取代基的位次大小。12-24324命名：命名：命名：命名：将取代基的位置、数量、名称标于母体名称将取代基的位置、数量、名称标于母体名称之前。相同的取代基合并，取代基不同时，按之前。相同的取代基合并，取代基不同时，按“由由小到大小到
16、大”的顺序排列。（的顺序排列。（最简最简最简最简）5烷烃和环烷烃2-25庚烷庚烷庚烷庚烷庚烷庚烷庚烷庚烷2 2,5-,5-二甲基二甲基二甲基二甲基2 2,3,5-,3,5-三甲基三甲基三甲基三甲基-4-4-丙基丙基丙基丙基3-3-甲基甲基甲基甲基-5-5-乙基庚烷乙基庚烷乙基庚烷乙基庚烷2 2,3.6-,3.6-三甲基三甲基三甲基三甲基-4-4-丙基庚烷丙基庚烷丙基庚烷丙基庚烷1234烷烃和环烷烃最长链为主链最长链为主链取代基编号数最小取代基编号数最小取代基最多的链为主链取代基最多的链为主链小基团排在前面小基团排在前面2-264-乙基辛烷乙基辛烷2-甲基甲基-3-乙基己烷乙基己烷3-异丙基异丙
17、基己烷己烷4-乙基乙基- -辛烷辛烷烷烃和环烷烃相同取代基合相同取代基合并并, ,用用大写大写数字数字表示表示2-273, 4, 6-三乙基辛烷三乙基辛烷由名称写结构式：由名称写结构式： 2,3-二甲基二甲基-3-乙基己烷乙基己烷C C C C C CCH3CH3CH2CH3 H3 H H2 H2 H3烷烃和环烷烃1. 1.烷烃的物理性质烷烃的物理性质烷烃的物理性质烷烃的物理性质3烷烃的性质烷烃的性质烷烃分子的结构特征与共性烷烃分子的结构特征与共性 非极性非极性非极性非极性 极化度小极化度小极化度小极化度小物态物态物态物态 正烷烃正烷烃C1C4(g)、C5C16(l)、 C17(s) 沸点和熔
18、点沸点和熔点沸点和熔点沸点和熔点 正烷烃的沸点和熔点随碳原子数目正烷烃的沸点和熔点随碳原子数目的增加而升高。的增加而升高。 相同碳原子数的烷烃异构体中，取代基对称性相同碳原子数的烷烃异构体中，取代基对称性较好的烷烃比直链烷烃的熔点高。较好的烷烃比直链烷烃的熔点高。 物理性质物理性质物理性质物理性质: : 沸点沸点沸点沸点、熔点熔点熔点熔点、溶解度溶解度溶解度溶解度、密度密度密度密度、折光率折光率折光率折光率、比旋光度比旋光度比旋光度比旋光度等。等。等。等。2-28烷烃和环烷烃2-29密度密度密度密度 小于小于1(0.60.8gcm-3)，是密度最小的一类有机物。，是密度最小的一类有机物。溶解度
19、溶解度溶解度溶解度 烷烃分子为非极性分子，不溶于水，易溶于烷烃分子为非极性分子，不溶于水，易溶于低极性的有机溶剂，如苯、低极性的有机溶剂，如苯、CCl4、氯仿。氯仿。2. 2.烷烃的化学性质烷烃的化学性质烷烃的化学性质烷烃的化学性质 C C H H电负性电负性电负性电负性 2.52.5 2.22.2spsp3 3 杂化杂化杂化杂化已饱和已饱和已饱和已饱和不能加成不能加成不能加成不能加成低极性共价键低极性共价键低极性共价键低极性共价键不易发生异裂不易发生异裂不易发生异裂不易发生异裂一般情况下烷烃化一般情况下烷烃化学性质学性质不活泼、耐不活泼、耐不活泼、耐不活泼、耐酸碱酸碱酸碱酸碱（常用作低极（常
20、用作低极（常用作低极（常用作低极性溶剂，如正己烷、性溶剂，如正己烷、性溶剂，如正己烷、性溶剂，如正己烷、正戊烷、石油醚等）正戊烷、石油醚等）正戊烷、石油醚等）正戊烷、石油醚等）烷烃和环烷烃甲烷的卤代反应甲烷的卤代反应 有有机机化化合合物物中中某某一一原原子子或或基基团团被被其其他他原原子子或或基基团团替替代代的的反反应应称称为为取取取取代代代代反反反反应应应应。被被卤卤素素取取代代的的反反应应称称为为卤代反应卤代反应卤代反应卤代反应 。2-30反应速率：反应速率： F2 Cl Cl2 2 Br Br2 2 I2（不反应）（不反应）烷烃和环烷烃甲烷的卤代反应机理甲烷的卤代反应机理甲烷的卤代反应机
21、理甲烷的卤代反应机理反应机理：对反应过程的详细描述反应机理：对反应过程的详细描述旧的共价键如何旧的共价键如何断裂断裂断裂断裂，新的共价键怎样，新的共价键怎样形成形成形成形成。烷烃的卤代反应是烷烃的卤代反应是自由基链反应自由基链反应自由基链反应自由基链反应中间体中间体中间体中间体：自由基自由基自由基自由基2-31烷烃和环烷烃+243 kJmol-1+4.2 kJmol-1 -109 kJmol-12-32甲烷氯代链传递势能变化图甲烷氯代链传递势能变化图过渡态过渡态过渡态过渡态: : : : 势能最高势能最高处的原子排列处的原子排列Ea：活化能：活化能H: 反应热反应热Ea1=16.8kJmol-
22、1 H1=4.2kJmol-1 Ea2=4.1kJmol-1 H2=-109kJmol-1 烷烃和环烷烃2-33过渡态过渡态过渡态过渡态：反应物转变为产物的中间状态，（反应物转变为产物的中间状态，（反应物转变为产物的中间状态，（反应物转变为产物的中间状态，（推测的）势能推测的）势能推测的）势能推测的）势能 最高处的原子排列，最高处的原子排列，最高处的原子排列，最高处的原子排列，寿命寿命寿命寿命= 0= 0= 0= 0，无法测得。，无法测得。，无法测得。，无法测得。中间体：中间体：中间体：中间体：反应中生成的寿命较短的分子、离子或自由基，反应中生成的寿命较短的分子、离子或自由基，反应中生成的寿命
23、较短的分子、离子或自由基，反应中生成的寿命较短的分子、离子或自由基，中间体一般很活泼，但可通过实验方法观察到。中间体一般很活泼，但可通过实验方法观察到。中间体一般很活泼，但可通过实验方法观察到。中间体一般很活泼，但可通过实验方法观察到。对比对比对比对比n n 过渡态理论过渡态理论过渡态理论过渡态理论在化学反应中，反应物相互接近，总是先达到一势在化学反应中，反应物相互接近，总是先达到一势在化学反应中，反应物相互接近，总是先达到一势在化学反应中，反应物相互接近，总是先达到一势能最高点（能最高点（能最高点（能最高点（活化能活化能活化能活化能，相应结构称为，相应结构称为，相应结构称为，相应结构称为过渡
24、态过渡态过渡态过渡态），然后再转），然后再转），然后再转），然后再转变为产物。变为产物。变为产物。变为产物。例：甲烷氯代机理步骤例：甲烷氯代机理步骤例：甲烷氯代机理步骤例：甲烷氯代机理步骤(2)(2)过渡态过渡态过渡态过渡态势能增加势能增加势能降低势能降低势能最高势能最高烷烃和环烷烃2-34烷烃和环烷烃2-35烷烃的卤代反应取向烷烃的卤代反应取向烷烃的卤代反应取向烷烃的卤代反应取向CH3自由基：自由基：C C：spsp2 2杂化杂化杂化杂化 自由基的稳定性与自由基的稳定性与C所连基团所连基团的多少有关。的多少有关。事实事实1：43%43%57%57%活性：活性：活性：活性：22H H 1H 1
25、H自由基的稳定性：自由基的稳定性：自由基的稳定性：自由基的稳定性：22 1 1甲基自由基的结构甲基自由基的结构烷烃和环烷烃2-36事实事实2：自由基的稳定性：自由基的稳定性：自由基的稳定性：自由基的稳定性：3 3 22 1 1 CH CH3 33%3%97%97%烷烃卤代卤素的烷烃卤代卤素的烷烃卤代卤素的烷烃卤代卤素的选择性：选择性：选择性：选择性：BrBr2 2 Cl Cl2 2烷烃和环烷烃2-37小结：小结：烷烃卤代反应是烷烃卤代反应是自由基链自由基链自由基链自由基链反应，整个反应经历反应，整个反应经历链引链引链引链引发、链增长发、链增长发、链增长发、链增长和和链终止链终止链终止链终止三个
26、过程。自由基的稳定性顺序三个过程。自由基的稳定性顺序为：为：3 3 22 1 1 CH CH3 3，因此，烷烃中因此，烷烃中各级各级H的活的活性为：性为： 3 3 H 2H 2 H 1H 1 HH。卤素反应活性顺序为：卤素反应活性顺序为：F2 ClCl2 2 Br Br2 2 I2；卤素的选择性顺序为：卤素的选择性顺序为： BrBr2 2 Cl Cl2 2 。思考题思考题思考题思考题: : 1. 由环己烷卤代制备一卤代环己烷，选择由环己烷卤代制备一卤代环己烷，选择Cl2还是还是Br2，为什么为什么? 2. 由甲基环己烷卤代制备由甲基环己烷卤代制备1-甲基甲基1-卤代环己烷，选择卤代环己烷，选择
27、Cl2还是还是Br2，为什么为什么?烷烃和环烷烃2-38烷烃和环烷烃1.分类分类2.2 2.2 环烷烃环烷烃环烷烃环烷烃2-391分类和命名分类和命名单环单环多环多环小环小环 : C3 C4普通环普通环 : C5 C6中环中环 : C7 C12大环大环 : C12螺环螺环桥环桥环2.命名命名 单环环烷烃的命名与烷烃相似，只是在母体名称单环环烷烃的命名与烷烃相似，只是在母体名称前加前加“环环”字。字。由饱和碳原子组成的环烃由饱和碳原子组成的环烃烷烃和环烷烃2-40环丙烷环丙烷环戊烷环戊烷环己烷环己烷 若环上有取代基，按若环上有取代基，按取代基位次最小取代基位次最小取代基位次最小取代基位次最小原则
28、对环碳原则对环碳原子编号。结构复杂时，可将环作为取代基。原子编号。结构复杂时，可将环作为取代基。1-甲基甲基-2-乙基乙基环戊烷环戊烷2-甲基甲基-5-环丁基环丁基己烷己烷烷烃和环烷烃2-412环烷烃的性质环烷烃的性质五元以上五元以上五元以上五元以上环烷烃环烷烃环烷烃环烷烃链状烷烃链状烷烃链状烷烃链状烷烃性质相似性质相似性质相似性质相似小环环烷烃小环环烷烃小环环烷烃小环环烷烃活泼，易开环活泼，易开环活泼，易开环活泼，易开环! ! ! ! ! ! ! ! !但不与但不与但不与但不与KMnOKMnO4 4反应反应反应反应烷烃和环烷烃2-421.小环的催化加氢反应小环的催化加氢反应(打开一根打开一根
29、 C-C 键键)主要产物主要产物主要产物主要产物烷烃和环烷烃（离子型）（离子型）加成反应加成反应自由基自由基取代反应取代反应注意区分：注意区分：注意区分：注意区分：2. 2.小环化合物与卤素的反应小环化合物与卤素的反应小环化合物与卤素的反应小环化合物与卤素的反应2-43烷烃和环烷烃3. 3.小环化合物与小环化合物与小环化合物与小环化合物与 HI HI 或或或或 HH2 2O/ HO/ H2 2SOSO4 4的反应的反应的反应的反应2-44烷烃和环烷烃2-453环烷烃的结构环烷烃的结构1.环烷烃的稳定性和环烷烃的稳定性和Baeyer的张力学说的张力学说1885年，德国年，德国 A von Bae
30、yer提出了张力学说：提出了张力学说：成环碳原子成环碳原子共平面共平面；碳原子与其他原子成键时，如果偏离正常键角碳原子与其他原子成键时，如果偏离正常键角(单单键为键为10928)，就会产生一种张力，就会产生一种张力角张力角张力。偏离。偏离角越大，角张力越大，环越不稳定。角越大，角张力越大，环越不稳定。 60偏离大偏离大 90偏离小偏离小108接近接近 120应比环戊烷不稳定应比环戊烷不稳定?烷烃和环烷烃现代理论认为：现代理论认为：C: sp3杂化杂化当键角当键角109.5时，最大重叠时，最大重叠105602-46环丙烷：环丙烷：60，偏离正常键角，偏离正常键角，有恢复正常键角的倾向，形成有恢复
31、正常键角的倾向，形成弯弯弯弯曲键曲键曲键曲键。弯曲键具有：弯曲键具有： 电子云重叠程度小电子云重叠程度小，有趋向电子云重叠最大的一，有趋向电子云重叠最大的一种力量即张力。种力量即张力。 电子云分布在键轴的外侧电子云分布在键轴的外侧，易受亲电试剂的进攻，易受亲电试剂的进攻，而发生亲电加成反应。而发生亲电加成反应。烷烃和环烷烃2-47 事实上，除环丙烷外，其事实上，除环丙烷外，其他环烷烃的环碳原子均不在他环烷烃的环碳原子均不在同一平面上。例如：环丁烷同一平面上。例如：环丁烷是蝴蝶型结构。是蝴蝶型结构。Baeyer的张力学说仅适用三元环，近似地适用四的张力学说仅适用三元环，近似地适用四元环。六元环以
32、上的环无张力，张力学说不适用。元环。六元环以上的环无张力，张力学说不适用。2.单环环烷烃的立体结构单环环烷烃的立体结构顺反异构顺反异构 环阻碍环阻碍CC键的旋键的旋转，产生了顺反异构。转，产生了顺反异构。烷烃和环烷烃环己烷的构象异构环己烷的构象异构2-48环己烷：环己烷：C6H12椅型椅型椅型椅型构象构象船型船型船型船型构象构象6个个C不共平面不共平面C：sp3杂化杂化C6H12-1C6H12烷烃和环烷烃2-49椅型构象椅型构象船型构象船型构象251pm183pm优势构象优势构象优势构象优势构象29.7kJmol-1烷烃和环烷烃2-50环己烷椅型构象的翻转环己烷椅型构象的翻转环己烷椅型构象的翻
33、转环己烷椅型构象的翻转椅型环己烷椅型环己烷椅型环己烷椅型环己烷1212个个个个CHCH6 6个个个个a a键（竖键、直立键）键（竖键、直立键）键（竖键、直立键）键（竖键、直立键）6 6个个个个e e键（横键、平伏键）键（横键、平伏键）键（横键、平伏键）键（横键、平伏键） 环己烷椅型构象的翻转可使环己烷椅型构象的翻转可使环己烷椅型构象的翻转可使环己烷椅型构象的翻转可使ae, eaae, ea，但在转化但在转化的过程中，的过程中，键的指向（向上或向下）不变键的指向（向上或向下）不变键的指向（向上或向下）不变键的指向（向上或向下）不变。环己烷椅型构象的翻转环己烷椅型构象的翻转烷烃和环烷烃单取代环己烷
34、的构象分析单取代环己烷的构象分析l 甲基环己烷的构象甲基环己烷的构象CH3与与C3为对位交叉为对位交叉优势构象，室温时占优势构象，室温时占95%CH3与与C3为邻位交叉为邻位交叉1,3-竖键作用竖键作用2-51烷烃和环烷烃2-52l 叔丁基环己烷的构象叔丁基环己烷的构象1. 3-竖键作用非常大竖键作用非常大优势构象优势构象室温：室温：室温：室温：100100烷烃和环烷烃2-53l cis-1, 2-二甲基环己烷二甲基环己烷二取代环己烷的构象分析二取代环己烷的构象分析二取代环己烷的构象分析二取代环己烷的构象分析l trans-1, 2-二甲基环己烷二甲基环己烷能量相等能量相等优势构象优势构象e,
35、 a-a, e-a, a-e, e-有有有有1. 3-1. 3-竖键作用竖键作用竖键作用竖键作用烷烃和环烷烃2-54l cis-1, 3-二甲基环己烷二甲基环己烷l trans-1, 3-二甲基环己烷二甲基环己烷e, a-a, e-a, a-e, e-能量相等能量相等优势构象优势构象有较大的有较大的1. 3-竖键作用竖键作用烷烃和环烷烃2-55l 不同基团二取代环己烷不同基团二取代环己烷大基团总是占大基团总是占大基团总是占大基团总是占据据据据e e e e键键键键1, 2-cis优势构象优势构象1, 3-竖键作用较大竖键作用较大烷烃和环烷烃2-56练习练习练习练习: : 下列构象式中，代表下列构象式中，代表 优势构象的是优势构象的是烷烃和环烷烃2-573. 十氢化萘的构象十氢化萘的构象反式十氢萘的优势构象反式十氢萘的优势构象 eeee稠合稠合稠合稠合全为交叉式构象全为交叉式构象全为交叉式构象全为交叉式构象烷烃和环烷烃2-58顺式没有反式稳定顺式没有反式稳定顺式没有反式稳定顺式没有反式稳定顺式十氢萘的优势构象顺式十氢萘的优势构象 eaea稠合稠合稠合稠合1. 3-1. 3-竖键作用竖键作用竖键作用竖键作用烷烃和环烷烃
