第五章脂環(huán)烴

《第五章脂環(huán)烴》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、第五章脂環(huán)烴l教學(xué)基本要求1、掌握脂環(huán)烴的命名法、化學(xué)性質(zhì)、順?lè)串悩?gòu)現(xiàn)象；2、了解環(huán)的大小與穩(wěn)定性的關(guān)系；3、初步掌握環(huán)已烷的構(gòu)象。l教學(xué)重點(diǎn)脂環(huán)烴的命名法、化學(xué)性質(zhì)、順?lè)串悩?gòu)現(xiàn)象；環(huán)的大小與穩(wěn)定性的關(guān)系；環(huán)已烷的構(gòu)象。l教學(xué)難點(diǎn)脂環(huán)烴的化學(xué)性質(zhì)、順?lè)串悩?gòu)現(xiàn)象；環(huán)已烷的構(gòu)象。l教學(xué)時(shí)數(shù)：l教學(xué)方法與手段1、講授與練習(xí)相結(jié)合；2、講授與教學(xué)模型相結(jié)合；3、傳統(tǒng)教學(xué)方法與與現(xiàn)代教學(xué)手段相結(jié)合；4、啟發(fā)式教學(xué)。l教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)脂環(huán)烴的分類和命名脂環(huán)烴是指由碳原子相互連接成環(huán)，性質(zhì)與開(kāi)鏈烴相似的環(huán)狀碳?xì)浠衔铩?.1脂環(huán)烴的分類根據(jù)環(huán)上碳原子的飽和程度不同，可將脂環(huán)烴分為環(huán)烷烴、環(huán)烯烴、環(huán)炔

2、烴等。根據(jù)脂環(huán)烴分子中所含的碳環(huán)數(shù)目不同，分為單環(huán)脂環(huán)烴和多環(huán)脂環(huán)烴。1.2脂環(huán)烴的命名1、單環(huán)脂環(huán)烴的命名【原則】與脂肪烴相似，只是在名稱前加一“環(huán)”字即可。環(huán)上碳原子編號(hào)時(shí)，要使不飽和鍵或取代基的位次最小。2、多環(huán)脂環(huán)烴的命名分子中含有兩個(gè)碳環(huán)的是二環(huán)化合物，又稱雙環(huán)化合物。兩環(huán)共用一個(gè)碳原子的二環(huán)化合物叫做螺環(huán)化合物；兩環(huán)共用兩個(gè)以上碳原子的化合物叫做橋環(huán)化合物。兩環(huán)僅共用兩個(gè)碳原子的化合物叫做稠環(huán)化合物。(1)橋環(huán)烴的命名固定格式：雙環(huán)[a.b.c]某烴(a≥b≥c)分子中兩個(gè)或兩個(gè)以上碳環(huán)共有兩個(gè)以上碳原子；兩環(huán)共用的端點(diǎn)碳原子為橋頭碳，兩橋頭碳之間的碳鏈為橋。橋環(huán)烴的命名

3、，先用切割法（環(huán)數(shù)=將環(huán)狀化合物切開(kāi)成等碳原子數(shù)的鏈狀化合物所需切割的次數(shù)）或搭橋法（環(huán)數(shù)=母體環(huán)數(shù)+橋數(shù)）等方法確定環(huán)數(shù)，然后找橋頭碳，從橋頭碳開(kāi)始編號(hào)。沿大環(huán)編到另一個(gè)橋頭碳，再?gòu)脑摌蝾^碳沿著次大環(huán)繼續(xù)編號(hào)，最短的橋上的碳原子最后編號(hào)。分子中含有雙鍵或取代基時(shí)，只是盡可能使其位次最小，并用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。以二環(huán)、三環(huán)等做詞頭，據(jù)成環(huán)碳原子的總數(shù)稱為某烴，在環(huán)字后面的【】中注明各橋中所含的碳原子數(shù)，大數(shù)在前，小數(shù)在后，數(shù)字之間用下角“.”隔開(kāi)。例如：(2)螺環(huán)烴的命名固定格式：螺[a.b]某烴(a≤b)先找螺原子，編號(hào)從與螺原子相連的碳開(kāi)始，沿小環(huán)編到大環(huán)。根據(jù)所有環(huán)上碳原子的總數(shù)

4、稱為螺[a.b]某烴，在螺字后面的【】中注明兩個(gè)碳環(huán)（除螺原子外）各自所有的碳原子數(shù)數(shù)目，小數(shù)在前，大數(shù)在后，數(shù)字之間用下角“.”隔開(kāi)。例：(3)稠環(huán)烴的命名同橋環(huán)烴的命名。多環(huán)化合物的命名也遵循上述規(guī)則，即先視作雙環(huán)把主環(huán)和主橋編號(hào)（如下例：最大的環(huán)為8元環(huán)，為主環(huán)，C1和C5為主橋的橋頭碳），然后編第二號(hào)橋、第三號(hào)橋等等（下例的C3和C7為第二橋的橋頭碳）并注明其橋頭碳（如下例的前三個(gè)數(shù)3.3.1是主橋的原子數(shù)，后一個(gè)13,7是第二橋的原子數(shù)，其右上角3,7是橋頭碳編號(hào)。近年來(lái)合成了很多新型結(jié)構(gòu)的多環(huán)化合物，引起了有機(jī)化學(xué)家很大興趣。為了簡(jiǎn)便，合成的這些化合物也規(guī)定了簡(jiǎn)稱，如：立

5、方烷、籃烷、棱晶烷、金剛烷。第二節(jié)環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性環(huán)的穩(wěn)定性與環(huán)的大小有關(guān)。三碳環(huán)最不穩(wěn)定，四碳環(huán)比三碳環(huán)稍穩(wěn)定一點(diǎn)，五碳環(huán)較穩(wěn)定，六碳環(huán)及六碳以上的環(huán)都較穩(wěn)定，如何解釋這一事實(shí)？2.1張力學(xué)說(shuō)1885年A.VonBaeyer提出了張力學(xué)說(shuō)。其合理部分要點(diǎn)是：①當(dāng)碳與其他原子連結(jié)時(shí)，任何兩個(gè)鍵之間夾角都為四面體角(109.5°)②碳環(huán)中的碳原子都在同一平面內(nèi)，鍵角與109.5°相差越大，越不穩(wěn)定。環(huán)丙烷是三角形，夾角是60°。環(huán)中每個(gè)碳上的兩C-C鍵，不能是109.5°，必須壓縮到60°適應(yīng)環(huán)的幾何形狀，這些與正常的四面體鍵角（109.5°）的偏差，引起了分子的張力，力圖恢復(fù)正常

6、鍵角，這種力稱做角張力，這樣的環(huán)叫做＂張力環(huán)＂。張力環(huán)和其鍵角與四面體分子相比是不穩(wěn)定的，為了減小張力，張力環(huán)有生成更穩(wěn)定的開(kāi)鏈化合物的傾向。所以環(huán)丙烷不穩(wěn)定。環(huán)丙烷的結(jié)構(gòu)現(xiàn)代物理方法測(cè)得，環(huán)丙烷分子中三個(gè)碳原子共平面。顯然，環(huán)丙烷中沒(méi)有正常的C－C鍵，而是形成“彎曲鍵”：由于環(huán)丙烷分子中的C－C鍵不是沿軌道對(duì)稱軸實(shí)現(xiàn)頭對(duì)頭的最大重疊，而重疊較少，張力較大，具有較高的能量。根據(jù)結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，環(huán)丙烷的化學(xué)性質(zhì)應(yīng)該活潑，容易開(kāi)環(huán)加成。環(huán)丁烷分子中的碳采取sp3雜化，軌道夾角109.5°。若四個(gè)碳形成正四邊形，內(nèi)角應(yīng)為90°。角度偏差：109.5°－90°＝19.5°＜109.5°－6

7、0°＝49.5°。環(huán)丁烷中的C－C鍵也是“彎曲鍵”，但彎曲程度較小?！喹h(huán)丁烷較環(huán)丙烷穩(wěn)定，但仍有相當(dāng)大的張力，屬不穩(wěn)定環(huán)，比較容易開(kāi)環(huán)加成。電子衍射研究說(shuō)明，環(huán)丁烷分子中四個(gè)碳原子不共平面，而呈“蝴蝶型”結(jié)構(gòu)，這樣可使部分張力得以緩解。環(huán)戊烷分子中的碳采取sp3雜化，軌道夾角109.5°。正五邊形內(nèi)角為108°，角度偏差：109.5°－108°＝1.5°可見(jiàn)，環(huán)戊烷分子中幾乎沒(méi)有什么角張力，故五元環(huán)比較穩(wěn)定，不易開(kāi)環(huán)，環(huán)戊烷的性質(zhì)與開(kāi)鏈烷烴相似。事實(shí)上，環(huán)