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1、第五章第五章 脂脂 环环 烃烃n学习要求学习要求n1掌握脂环烃的命名。2掌握脂环烃的结构和性质，环的大小与稳定性的关系。3掌握脂环烃的顺反异构，环己烷及取代环己烷的构象分析（船式和椅式、a键和e键）。4理解多环己环烃（十氢萘的顺反异构）。5了解脂环烃的一般合成方法。n6. 了解萜类和甾族化合物。作业 P109 1，2，3，5，6，7，95.1 脂环烃的分类和命名脂环烃的分类和命名脂环烃指碳干为环状而性质和开链烃相似的烃类。脂环烃指碳干为环状而性质和开链烃相似的烃类。小小环环（34C），普普通通环环（57C），中中环环（812C），大大环环（12C 以上）以上）环烷烃由于环的大小及侧链的长短及位
2、置不同而产生环烷烃由于环的大小及侧链的长短及位置不同而产生构造异构体。构造异构体。 四个碳原子的环烷烃有二个异构体：四个碳原子的环烷烃有二个异构体： 五个碳原子环烷烃有五个构造异构体：五个碳原子环烷烃有五个构造异构体： 构构造造相相同同，分分子子中中原原子子在在空空间间的的排排列列方方式式不不同同的的化化合合物物互互称称为为立立体体异异构构体体（steroisomers）,顺顺反反异异构构体体是是立立体体异异构构体体的的一一类类。立立体体异异构构体体的的构构造造相相同同，而而分分子子中中原原子子在在空空间间的的排列方式即排列方式即构型构型（configuration）不同。不同。命名：命名：与
3、烷烃类似，在烷字前加一与烷烃类似，在烷字前加一“环环”字。例：字。例：环丙烷环丙烷 环丁烷环丁烷 环戊烷环戊烷 环己烷环己烷环上取代基的位次尽可能小，有二个以上不同取代基时，以环上取代基的位次尽可能小，有二个以上不同取代基时，以含碳原子最少的取代基作为含碳原子最少的取代基作为1位，例：位，例： 含双键的脂环烃称为环烯：含双键的脂环烃称为环烯： 如如取取代代基基为为较较长长的的碳碳链链，将将环环作作为为取取代代基基，作作为为烷烷烃烃的衍生物命名：的衍生物命名：脂脂环环烃烃分分子子中中两两个个碳碳环环共共有有一一个个碳碳原原子子称称为为螺螺环环烃烃，其其命命名名根根据据成成环环碳碳原原子子的的总总
4、数数称称为为螺螺某某烷烷，螺螺字字后后方方括括号号用用数数字字标标出出二二个个碳碳环环上上除除了了共共有有碳碳原原子子外外的的碳碳原原子子数数目目，小小的的数数字字排排前前面面，编编号号以以较较小小环环中中与与相相邻邻C开开始始，数字用圆点隔开，代表碳原子数。数字用圆点隔开，代表碳原子数。二二个个碳碳环环共共有有二二个个碳碳原原子子的的称称为为稠稠环环烃烃。命命名名可可按按相应芳烃的氢化物或桥环烃的方法命名：相应芳烃的氢化物或桥环烃的方法命名：脂脂环环烃烃分分子子中中二二个个或或二二个个以以上上碳碳环环共共有有二二个个以以上上碳碳原原子子的的称称为为桥桥环环烃烃。命命名名时时用用二二环环，三三
5、环环等等作作词词头头，再再根根据据环环碳碳原原子子总总数数称称某某烷烷。环环字字后后面面方方括括号号中中用用数数字字标标出出桥桥上上二二个个桥桥头碳原子之间的碳原子数。头碳原子之间的碳原子数。二环桥环烃可看作是二个桥头二环桥环烃可看作是二个桥头C之间用三道桥联结起来之间用三道桥联结起来, 因因此方括号内有三个数字此方括号内有三个数字, 由大到小排列由大到小排列, 数字用圆点隔开，编数字用圆点隔开，编号从一个桥头号从一个桥头C顺最长碳环到次长碳环，余类推。顺最长碳环到次长碳环，余类推。 二环二环4.1.0庚烷庚烷 1,8-二甲基二甲基-2-乙基乙基-6-氯氯二环二环3.2.1辛烷辛烷 三环三环3
6、.3.1.13,7癸烷癸烷（金刚烷）（金刚烷）（右上角的（右上角的3，7表示环中桥接表示环中桥接的位次）的位次） 三环三环3.2.1.02,4辛烷辛烷 三环三环5.5.1.0 3,11十三烷十三烷 三环三环5.4.0.02,9十一烷十一烷 PolycyclicHydrocarbonsNameStructurePrismane（棱烷）棱烷）Cubane（立方烷）立方烷）Housane（房烷）房烷）Basketane（篮烷篮烷）Adamentane（金刚烷）金刚烷）mp.314Dodecahedrane（十二面烷）十二面烷）mp.450问题：用系统命名法命名下列化合物：问题：用系统命名法命名下列化
7、合物：6-甲基螺甲基螺3.4辛烷辛烷2，7，7-三甲基二环三甲基二环2.2.1庚烷庚烷二二环环2.2.0己烷己烷5.2脂环烃的性质脂环烃的性质 脂环烃能进行与开链烃一样的化学反应，例：脂环烃能进行与开链烃一样的化学反应，例： (双键被氧化，而环丙烷不受影响，籍以区别二者双键被氧化，而环丙烷不受影响，籍以区别二者) 例如：例如：5.3 脂环的结构脂环的结构1885年年Bagyer提出了张力学说。提出了张力学说。 60 90 108 120 +2444 +944 +044 -516 1环丙烷环丙烷 环中环中C-C键形成一种弯键结构键形成一种弯键结构,碳环键角为碳环键角为105.5o,H-C-H键角
8、键角114： 2环丁烷和环戊烷的构象环丁烷和环戊烷的构象环丁烷与环丙烷相似，环丁烷与环丙烷相似，C-C键也是弯曲的，键也是弯曲的，C-C-C键角约键角约111.5，其中四个，其中四个C不在同一平面。不在同一平面。 环丁烷的构象环丁烷的构象 信封式信封式 能垒能垒 2.5KJ/mol 半椅式半椅式 环戊烷构象环戊烷构象3环己烷的构象环己烷的构象 在环己烷分子中，在环己烷分子中，C原子是原子是SP3杂化。六个杂化。六个C不在同一平面，不在同一平面，C-C键夹角保持键夹角保持10928,因此环很稳定。其有二种极限构象：因此环很稳定。其有二种极限构象： Chairandboatconformation
9、sofcyclohexane.Hydrogenatomsomittedforclarity.Newmanprojectionofchaircyclohexane.Chairandboatconformationsofcyclohexane.Hydrogenatomsomittedforclarity.Newmanprojectionofchaircyclohexane.Chairandboatconformationsofcyclohexane.Hydrogenatomsomittedforclarity.Newmanprojectionofchaircyclohexane.Chairandb
10、oatconformationsofcyclohexane.Hydrogenatomsomittedforclarity.Newmanprojectionofchaircyclohexane.Newman projection of chair cyclohexane. a键键：直立键：直立键(竖键竖键)(axialbonds)e键键：平伏键：平伏键(横键横键)(equatorialbonds)构构象象翻翻转转a键转变成键转变成e键，键，e键转变成键转变成a键；键；环上原子或基团的空间关系保持。环上原子或基团的空间关系保持。试比较顺式和反式试比较顺式和反式1,4-二甲基环己烷的稳定性。二甲基环
11、己烷的稳定性。ea键型键型ee键型键型aa键型键型甲基甲基ee键型异构体比甲基键型异构体比甲基ea键型异构体稳定键型异构体稳定。单取代环己烷：单取代环己烷： 平衡有利于平衡有利于-CH3处于处于e键的构象键的构象(优势构象优势构象)。构象分析构象分析非键连作用非键连作用邻交叉型邻交叉型对交叉型对交叉型平伏键甲基环己烷比直立键甲基环己烷稳定：平伏键甲基环己烷比直立键甲基环己烷稳定：7.1kJ/mol2)二取代环己烷的构象二取代环己烷的构象试比较顺式和反式试比较顺式和反式1,4-二甲基环己烷的稳定性。二甲基环己烷的稳定性。ea键型键型ee键型键型aa键型键型甲基甲基ee键型异构体比甲基键型异构体比
12、甲基ea键型异构体稳定键型异构体稳定。讨论讨论1.指出下列构象异构体中哪一个是优势构象。指出下列构象异构体中哪一个是优势构象。优势构象优势构象 多取代环己烷：多取代环己烷： 顺顺-1，2-二甲基环己烷二甲基环己烷 反反-1，2-二甲基环己烷二甲基环己烷 5226.4KJ/mol 5220.1KJ/mol小小结：结： （1）环己烷多元取代物最稳定构象是）环己烷多元取代物最稳定构象是e-取取代基最多的构象。代基最多的构象。 （2）环上有不同取代基时，大取代基在）环上有不同取代基时，大取代基在e键的构象较稳定。键的构象较稳定。 问题？问题？ ExampleDrawbothchairconformat
13、ionsofthefollowingdisubstitutedcyclohexanes.Predictwhichconformation,ifany,isthemorestable.1trans-1,2-dimethylcyclohexane2cis-1,3-dimethylcyclohexane3trans-1,3-dimethylcyclohexane画出画出下列各二元取代环己烷最稳定的构象：下列各二元取代环己烷最稳定的构象：（1）顺）顺-1-氯氯-2-溴环己烷溴环己烷 （2）反）反-1-氯氯-4-碘环己烷碘环己烷（3）顺）顺-1，3-二羟基环己烷二羟基环己烷 （4）顺）顺-1-甲基甲基-
14、4-叔丁基环己烷叔丁基环己烷问题：问题：顺顺-1-氯氯-2-溴环己烷溴环己烷 反反-1-氯氯-4-碘环己烷碘环己烷顺顺-1，3-二羟基环己烷二羟基环己烷 顺顺-1-甲基甲基-4-叔丁基环己烷叔丁基环己烷大环体系：大环体系： Ringsmadeupofsevenandeightcarbonatoms,calledmediumrings,possessstericstrainduetovanderWaalsinteractionwithnonbondedatoms.Thefloppynatureofthesemediumringscanbeshownbyexaminingmodelsoftheir
15、conformations.Largeringsystemsarealsopossible.Muscone,anaturalproductfoundinthescentglandofthemuskdeer,isusedinmuskperfumesandfragrances.Thismoleculepossessesa15memberedring.Todaycommercialmusconeisusuallymanufacturedbychemicalsynthesis,notextractedfromitsnaturalsource.5.5脂环化合物的顺反异构脂环化合物的顺反异构三元环三元环:
16、十氢化萘十氢化萘二环二环4.4.0癸癸烷烷顺顺式式反反式式顺式有构象异构体顺式有构象异构体反式无构象异构体反式无构象异构体问题？问题？ 下列化合物有可能存在吗下列化合物有可能存在吗？ 5.6脂环烃的制法脂环烃的制法 1. 芳香族化合物加氢芳香族化合物加氢 2. 分子内偶联分子内偶联 3. Diels-Alder反应反应: 内型内型 (endo) (主主) 外型外型 (exo) (次次) 4. 卡宾合成法：卡宾合成法： 5. 5. 脂环烃之间转化脂环烃之间转化 脂环烃在催化剂作用下发生环的缩小或扩大反应：脂环烃在催化剂作用下发生环的缩小或扩大反应：示例：示例： 5.7萜类和甾族化合物萜类和甾族化
17、合物n5.6.1萜萜 类类n5.6.1.1萜的涵义和异戊二烯规律萜的涵义和异戊二烯规律n分子中含C10以上，且组成为5的倍数的烃类化合物称为萜类。 n因分子中含有双键，所以，萜类化合物又称为萜烯类化合物。n萜类化合物是广泛存在于植物和动物体内的天然有机化合物。如从植物中提取的香精油薄荷油、松节油等，植物及动物体中的某些色素胡箩卜素、虾红素等等。n研究发现，萜类分子在结构上的共同点是分子中的碳原子数都是5的整倍数。例如：5.7.2 甾族化合物甾族化合物n1基本结构n甾类化合物分子中，都含有一个叫甾核的四环碳骨架，环上一般带有三个侧链其通式为：R1、R2一般为甲基，称为角甲基，R3为 其它含有不同碳原子数的取代基。甾是个象形字，是根据这个结构而来的， “田”表示四个环，“ ”表示为三个侧链。许多甾体化合物出这三个侧链外，甾核上还有双键、羟基和其他取代基。四个环用A、B、C、D编号，碳原子也按固定顺序用阿拉伯数字编号。如下图：
