第04章、環(huán)烴.ppt

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1、第四章、環(huán)烴學(xué)習(xí)要求1、掌握脂環(huán)烴的命名方法和基本性質(zhì)。2、掌握芳香烴及其衍生物的命名。3、理解苯環(huán)的結(jié)構(gòu)特征，能用價(jià)鍵理論聲明苯的結(jié)構(gòu)。4、掌握苯及其同系物的化學(xué)性質(zhì)。5、熟悉苯環(huán)上親電取代反應(yīng)歷程，能熟練應(yīng)用取代基定位規(guī)律。6、熟悉萘的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，了解幾種多環(huán)芳烴。7、掌握休克爾規(guī)則，會判斷非苯芳烴。脂環(huán)烴一、分類單環(huán)烷烴的通式：CnH2n單環(huán)烷烴的分類：n=3，4小環(huán)化合物n=5，6，7普通環(huán)化合物n=8，9，10，11中環(huán)化合物n≧12大環(huán)化合物二、異構(gòu)現(xiàn)象脂環(huán)烴的異構(gòu)有構(gòu)造異構(gòu)和順反異構(gòu)

2、。如C5H10的環(huán)烴的異構(gòu)有：單環(huán)烷烴的異構(gòu)現(xiàn)象C5H10的同分異構(gòu)體碳架異構(gòu)體（1-5）因環(huán)大小不同，側(cè)鏈長短不同，側(cè)鏈位置不同而引起的。順反異構(gòu)（5和6，5和7）因成環(huán)碳原子單鍵不能自由旋轉(zhuǎn)而引起的。旋光異構(gòu)（6和7）三、命名１．環(huán)烷烴的命名（１）根據(jù)分子中成環(huán)碳原子數(shù)目，稱為環(huán)某烷。（２）把取代基的名稱寫在環(huán)烷烴的前面。（３）取代基位次按“最低系列”原則列出，基團(tuán)順序按“次序規(guī)則”小的優(yōu)先列出。例如：２．環(huán)烯烴的命名（1）稱為環(huán)某烯。（2）以雙鍵的位次和取代基的位置最小為原則。例如：環(huán)烷的結(jié)

3、構(gòu)從環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)可以看出，環(huán)丙烷最不穩(wěn)定，環(huán)丁烷次之，環(huán)戊烷比較穩(wěn)定，環(huán)己烷以上的大環(huán)都穩(wěn)定，這反映了環(huán)的穩(wěn)定性與環(huán)的結(jié)構(gòu)有著密切的聯(lián)系。環(huán)丙烷的結(jié)構(gòu)與張力學(xué)說理論上：1°飽和烴，C為sp3雜化,鍵角為109.5°自相2°三員環(huán)，成環(huán)碳原子應(yīng)共平面，內(nèi)角為60°矛盾故三元環(huán)的結(jié)構(gòu)特殊?，F(xiàn)代物理方法測定，環(huán)丙烷分子中：鍵角C-C-C=105.5°;H-C-H=114°。所以環(huán)丙烷分子中碳原子之間的sp3雜化軌道是以彎曲鍵（香蕉鍵）相互交蓋的。環(huán)丙烷的結(jié)構(gòu)圖：由圖可見，環(huán)丙烷分子中存在著較大的張力

4、（角張力和扭轉(zhuǎn)張力），是一個(gè)有張力環(huán)，所以易開環(huán)，所以易開環(huán)，發(fā)生加成反應(yīng)。張力學(xué)說在環(huán)丙烷分子中，電子云的重疊不能沿著sp3軌道軸對稱重疊，只能偏離鍵軸一定的角度以彎曲鍵側(cè)面重疊，形成彎曲鍵（香蕉鍵），其鍵角為105.5°，因鍵角要從109.5°壓縮到105.5°，故環(huán)有一定的張力（角張力）。另外環(huán)丙烷分子中還存在著另一種張力——扭轉(zhuǎn)張力（由于環(huán)中三個(gè)碳位于同一平面，相鄰的C-H鍵互相處于重疊式構(gòu)象，有旋轉(zhuǎn)成交叉式的趨向，這樣的張力稱為扭轉(zhuǎn)張力）。環(huán)丙烷的總張力能為114KJ/mol。環(huán)烷烴的燃

5、燒熱烷烴燃燒熱：1mol純完全燃燒生成CO2和水時(shí)放出的熱。每個(gè)–CH2-的燃燒熱應(yīng)該是相同的，約為658.6KJ·mol-1。1930年，用熱力學(xué)方法研究張力能。環(huán)烷烴燃燒熱的實(shí)測數(shù)據(jù)燃燒熱的數(shù)據(jù)表明，五員和五員以上的環(huán)烷烴都是穩(wěn)定的。26.0027.0110.0115.5105.4與標(biāo)準(zhǔn)的差值662.4658.6664.0686.1697.1711.3每個(gè)CH2的燃燒熱4636.73951.83320.02744.32091.21422.6分子的燃燒熱n=7n=6n=5n=4n=3n=2(CH

6、2)n環(huán)丁烷和環(huán)戊烷的構(gòu)象1．環(huán)丁烷的構(gòu)象與環(huán)丙烷相似，環(huán)丁烷分子中存在著張力，但比環(huán)丙烷的小，因在環(huán)丁烷分子中四個(gè)碳原子不在同一平面上，見右圖：環(huán)丁烷的構(gòu)象環(huán)丁烷分子中C-C-C鍵角為111.5°，角張力也比環(huán)丙烷的小，所以環(huán)丁烷比環(huán)丙烷要穩(wěn)定些?？倧埩δ転?08KJ/mol。2．環(huán)戊烷的構(gòu)象環(huán)戊烷分子中，C-C-C夾角為108°，接近sp3雜化軌道間夾角109.5°，環(huán)張力甚微，是比較穩(wěn)定的環(huán)。但若環(huán)為平面結(jié)構(gòu)，則其C-H鍵都相互重疊，會有較大的扭轉(zhuǎn)張力，所以，環(huán)戊烷是以折疊構(gòu)象存在的，為非平

7、面結(jié)構(gòu)，見右圖:為信封式構(gòu)象。這種構(gòu)象的張力很小,總張力能25KJ/mol，扭轉(zhuǎn)張力在2.5KJ/mol以下，因此，環(huán)戊烷化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。環(huán)己烷的構(gòu)象對拜爾張力學(xué)說提出,1890年H.Sachse提出異議。1918年，E.Mohr提出非平面、無張力環(huán)學(xué)說。指出用碳的四面體模型可以組成兩種環(huán)己烷模型。在環(huán)己烷分子中，六個(gè)碳原子不在同一平面內(nèi)，碳碳鍵之間的夾角可以保持109.5°因此環(huán)很穩(wěn)定。1．兩種極限構(gòu)象——椅式和船式椅式構(gòu)象穩(wěn)定的原因：船式構(gòu)象不穩(wěn)定的原因：2．平伏鍵（e鍵）與直立鍵（a鍵）在椅式

8、構(gòu)象中C-H鍵分為兩類。第一類六個(gè)C-H鍵與分子的對稱軸平行，叫做直立鍵或a鍵（其中三個(gè)向環(huán)平面上方伸展，另外三個(gè)相換環(huán)平面下方伸展）；第二類六個(gè)C-H鍵與直立鍵形成接近109.5°的夾角，平伏著相環(huán)外伸展，叫做平伏鍵或e鍵。如下圖：在室溫時(shí)，環(huán)己烷的椅式構(gòu)象可通過C-C鍵的轉(zhuǎn)動（而不經(jīng)過碳碳鍵的斷裂），由一種椅式構(gòu)象變?yōu)榱硪环N椅式構(gòu)象，在互相轉(zhuǎn)變中，原來的a鍵變成了e鍵，而原來的e鍵變成了a鍵當(dāng)六個(gè)碳原子上連的都是氫時(shí)，兩種構(gòu)象是同一構(gòu)象。連有不同基團(tuán)時(shí)，則構(gòu)象不同。小結(jié)：1°環(huán)