第六章 脂環(huán)烴.ppt

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1、第六章脂環(huán)烴脂環(huán)烴的分類脂環(huán)烴的命名脂環(huán)烴的性質(zhì)環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性環(huán)己烷及其衍生物的構(gòu)象脂環(huán)烴的主要來(lái)源和制法脂環(huán)烴的分類1、按環(huán)上碳原子的飽和程度，可分為：環(huán)烷烴(通式CnH2n)環(huán)烯烴(通式CnH2n-2)環(huán)炔烴(通式CnH2n-4)環(huán)戊烷環(huán)辛炔環(huán)己烯脂環(huán)烴是由碳和氫兩種元素組成的一類碳環(huán)化合物。2、按照分子中所含碳環(huán)的數(shù)目，可分為：?jiǎn)苇h(huán)脂環(huán)烴二環(huán)脂環(huán)烴環(huán)脂環(huán)烴單環(huán)脂環(huán)烴二環(huán)脂環(huán)烴多環(huán)脂環(huán)烴環(huán)己烷環(huán)戊二烯甲基環(huán)己烷十氫化萘降冰片烷螺[2,4]庚烷立方烷棱烷籃烷金剛烷包括：三元環(huán)、四元環(huán)、五元環(huán)、六元環(huán)等§6-1脂環(huán)烴的命名1、單環(huán)脂環(huán)烴(

2、1)在相應(yīng)烷烴名稱前加“環(huán)”字，稱為“環(huán)某烷”；(2)使所有取代基編號(hào)盡可能?。患谆h(huán)戊烷1,2-二甲基環(huán)己烷1-甲基-3-乙基環(huán)己烷(3)環(huán)烯(或炔)烴編號(hào)時(shí)，把1,2位留給雙(或三)鍵碳原子。4-乙基環(huán)戊烯3,5-二甲基環(huán)己烯5-甲基環(huán)辛炔2、二環(huán)脂環(huán)烴指分子碳架中含有兩個(gè)碳環(huán)的烴。它又分為：聯(lián)環(huán)烴螺環(huán)烴(螺烴)橋環(huán)烴(橋烴)聯(lián)二環(huán)己烷螺[4.4]壬烷二環(huán)[4.4.0]癸烷(十氫化萘)二環(huán)[2.2.1]庚烷(降冰片烷)二環(huán)橋環(huán)烷烴命名時(shí)，按成環(huán)碳原子數(shù)稱為二環(huán)“某烷”；將各橋碳原子數(shù)由大到小用數(shù)字表示，用下角圓點(diǎn)分開(kāi)放在方括號(hào)中，將括號(hào)放在

3、“二環(huán)”和“某烷”中間；編號(hào)從一個(gè)橋頭開(kāi)始，沿最長(zhǎng)橋到另一橋頭，再沿次長(zhǎng)橋回到起始碳，最后是最短橋；將環(huán)上取代基位次和名稱放在“二環(huán)”之前。2,8-二甲基-1-乙基二環(huán)[3.2.1]辛烷7,7-二甲基二環(huán)[2.2.1]庚烷3,7,7-三甲基二環(huán)[4.1.0]庚烷二環(huán)螺環(huán)烴命名時(shí)以“螺”為詞頭,稱“螺某烷”；將各環(huán)除螺原子以外的碳原子數(shù)由小環(huán)到大環(huán)用數(shù)字表示，用圓點(diǎn)分開(kāi)放在方括號(hào)中，括號(hào)放在“螺”和“某烷”中間；編號(hào)從較小環(huán)與螺原子相鄰的碳開(kāi)始，沿小環(huán)經(jīng)螺原子到較大的環(huán)；支鏈命名與橋環(huán)烷烴相同。(2)螺環(huán)烷烴螺[2.4]庚烷螺[5.5]十一烷5-

4、甲基螺[3.4]辛烷§6-2脂環(huán)烴的性質(zhì)一、物理性質(zhì)環(huán)烷烴的沸點(diǎn)、熔點(diǎn)和相對(duì)密度都較含同數(shù)碳原子的開(kāi)鏈脂肪烴為高。一些環(huán)烷烴的物理常數(shù)二、化學(xué)性質(zhì)脂環(huán)烴的化學(xué)性質(zhì)與脂肪烴相似，可發(fā)生鹵化和氧化反應(yīng)等。(1)取代反應(yīng)(2)氧化反應(yīng)環(huán)己醇環(huán)己酮（大環(huán)相烷，易取代）(3)加成反應(yīng)環(huán)丙烷和環(huán)丁烷與烯烴相似，易開(kāi)環(huán)進(jìn)行加成。（甲）加氫（乙）加鹵素不能用溴褪色的方法來(lái)區(qū)別環(huán)烷烴與烯烴！1,4-二溴丁烷1,3-二溴丙烷（丙）加鹵化氫取代環(huán)丙烷加成符合Markovnikov規(guī)則(4)環(huán)烯烴的化學(xué)性質(zhì)（甲）親電加成反-1,2-二溴環(huán)己烷反式加成（小環(huán)似烯，易加成

5、）（乙）氧化反應(yīng)（丙）α-氫的自由基鹵化環(huán)己烯己二酸己二醛§6-3環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性燃燒熱:指1mol化合物完全燃燒生成二氧化碳和水所放出的能量，其大小反映了分子能量的高低。由環(huán)丙烷到環(huán)戊烷，隨環(huán)增大，每個(gè)亞甲基單元的燃燒熱依次降低；由環(huán)己烷開(kāi)始，亞甲基單元的燃燒熱趨于恒定。由于角張力作用，使得環(huán)丁烷和環(huán)丙烷分子穩(wěn)定性下降，容易發(fā)生加成反應(yīng)使環(huán)打開(kāi)。鍵角60℃軌道夾角105.5℃形成的是只有部分重疊的彎曲的6鍵，有角張力存在，容易開(kāi)環(huán)發(fā)生加成反應(yīng)。環(huán)丙烷分子軌道圖Themolecularorbitalofcyclopropane蝴蝶型(環(huán)丁烷

6、)信封型環(huán)戊烷從環(huán)丁烷開(kāi)始，成環(huán)碳原子均不在同一平面上。環(huán)己烷分子中無(wú)張力；而七到十二個(gè)碳原子組成的環(huán)烷烴，環(huán)內(nèi)氫原子間的扭轉(zhuǎn)張力使它們的穩(wěn)定性略有下降。當(dāng)環(huán)進(jìn)一步增大時(shí),穩(wěn)定性與環(huán)己烷相似。如環(huán)二十二烷就是無(wú)張力環(huán)：環(huán)二十二烷§6-4環(huán)己烷及其衍生物的構(gòu)象環(huán)己烷的六個(gè)成環(huán)碳原子不共平面，C－C－C鍵角為109.5°，是無(wú)張力環(huán)。環(huán)己烷有椅型和船型兩種極限構(gòu)象：椅型船型椅型構(gòu)象和船型構(gòu)象可以互相轉(zhuǎn)變。船型環(huán)己烷比椅型能量高30kJ·mol-1，常溫下平衡體系主要以穩(wěn)定的椅型構(gòu)象存在。船型分子中存在扭轉(zhuǎn)張力和氫原子之間的非鍵張力環(huán)己烷中的碳?xì)滏I可

7、分為兩種類型，每個(gè)碳原子上有一個(gè)a鍵和一個(gè)e鍵，在環(huán)中上下交替排列。環(huán)己烷由一種椅型構(gòu)象翻轉(zhuǎn)為另一種椅型構(gòu)象時(shí)，原來(lái)的a鍵都變?yōu)閑鍵，原來(lái)的e鍵都變?yōu)閍鍵。一取代環(huán)己烷的取代基在e鍵上的構(gòu)象占優(yōu)勢(shì)。取代基越大，這種優(yōu)勢(shì)越明顯。R=CH3時(shí)，95%處于e鍵；R=(CH3)3時(shí)，99.9%處于e鍵若環(huán)上連有不同的取代基，一般是體積大的取代基優(yōu)先處于e鍵。順-1-甲基-4-叔丁基環(huán)丁烷多取代的環(huán)己烷，一般取代基處于e鍵最多的構(gòu)象最穩(wěn)定。例如殺蟲(chóng)劑六六六的最穩(wěn)定構(gòu)象是β－異構(gòu)體而不是γ－異構(gòu)體：β-異構(gòu)體(低活性)γ－異構(gòu)體(高活性)§6-5脂環(huán)化合物

8、的立體異構(gòu)當(dāng)環(huán)上連有有兩個(gè)或兩個(gè)以上取代基時(shí),產(chǎn)生順?lè)串悩?gòu)。若用構(gòu)象式可表示為：反-1,3-二甲基環(huán)丁烷順-1,4-二甲基環(huán)己烷反-1,4-二甲基環(huán)己