第一节 脂环烃的分类和命名 第二节 环烷烃的性质 第三节 环烷烃的结构与稳定性 第三章 脂环烃 第一节 脂环烃的分类和命名 第二节 环烷烃的性质 第三节 环烷烃的结构与稳定性 第三章 脂环烃
学习目标 1、掌握环己烷优势构象的画法 第三章 脂环烃
第一节 脂环烃的分类与命名 一、脂环烃的分类 脂环烃 单环脂肪烃 双环脂环烃 多环脂环烃 螺环 桥环 (环烷烃) (环已烷) (螺[2,4]庚烷) 脂环烃 双环脂环烃 桥环 (双环[2,2,1]庚烷) 多环脂环烃 (金刚烷) 第三章 脂环烃
二、 脂环烃的构造异构与命名 1、环烷烃:分子中只有单键的脂环烃叫做环烷烃。(单环) 2、通式: CnH2n 3、构造异构:通式与烯烃相同,碳原子数相同的环烷烃和烯烃互为官能团异构体。 C2H5 CH3 CH3 CH3 C5H10 第三章 脂环烃
4、命名规则 (1)根据分之中成环碳原子数目,称为环某烷。 (2)把取代基的名称写在环烷烃的前面。 (3)取代基位次按“最低系列”原则列出,基团顺序按“次序规则”小的优先列出。 CH3 C2H5 CH3 C2H5 1 2 3 4 5 6 CH3 1 2 5 3 4 甲基环丙烷 1-甲基-2-乙基环戊烷 1,3-二甲基-1-乙基环己烷 第三章 脂环烃
第二节 环烷烃的性质 一、物理性质 在常温常压下,环丙烷与环丁烷为气体,环戊烷与环己烷为液体。 第三章 脂环烃
二、化学性质 1、取代反应 第三章 脂环烃
2、加成反应 (1)加氢 环丙烷和环丁烷存在较大的环张力,环不稳定,也容易发生催化加氢反应。 第三章 脂环烃
(2)加卤素 环丙烷和环丁烷及其同系物容易开环,与卤素或卤化氢发生亲电加成反应。例如环丙烷与溴在室温下就能反应,使溴的颜色褪去。 环丁烷与溴的加成反应需在加热下进行。 第三章 脂环烃
如何鉴别环烷烃? ? 环丙烷与溴在室温下就能反应,使溴的颜色褪去。 环丁烷与溴的加成反应需在加热下进行。 环戊烷和环己烷由于环比较稳定,在加热下也不易发生加成反应。 利用这一性质可以鉴别各种环烷烃。 第三章 脂环烃
(3)加卤化氢 若取代环丙烷与卤化氢反应时,含氢最多和含氢最少的碳碳键断裂,且加成取向符合马氏加成规则。 第三章 脂环烃
脂烃在不同的氧化剂氧化下,可以生成不同的产物。 3、氧化反应 在有机化学中, 通常把加氧或脱氢的反应统称为氧化反应。 脂烃在不同的氧化剂氧化下,可以生成不同的产物。 环 己 醇 酮 + , 1 2 5 ~ 6 ℃ 烷 酸 钴 O . M P a 第三章 脂环烃
4、 环烯烃的化学性质 第三章 脂环烃
一、拜尔张力学说 1885年,为了解决 环状化合物的某些问题 德国化学家Baeyer A提 出:在环烷烃分子中,假 设环中所有的原子均在一个平面,环中碳碳之间夹角越接近正常角(109.5°),此环越容易形成,并且生成的环状化合物也相对越稳定。 第三章 脂环烃
拜尔张力:分子内产生的张力使键角偏 离正常键角。 拜尔张力:分子内产生的张力使键角偏 离正常键角。 拜尔结论 60° 108° 自然界结论 90° 120° 第三章 脂环烃
第三节 环烷烃的结构与稳定性 环烷烃的张力愈大,能量愈高,分子愈不稳定。 环烷烃名称 张力/能量 稳定性 大/大 最不稳定 环丙烷、环丁烷 第三节 环烷烃的结构与稳定性 判断结构稳定的原理 环烷烃的张力愈大,能量愈高,分子愈不稳定。 环烷烃名称 张力/能量 稳定性 大/大 最不稳定 环丙烷、环丁烷 环戊烷、环庚烷 不太大/不太大 比较稳定 环已烷、 C12以上大环化合物 很小或等于零 很稳定 第三章 脂环烃
104° H 1、环丙烷的结构 丙烷 109.5° 在环丙烷分子中,三个碳原子都是sp3杂化的。显然,它们的sp3杂化轨道不可能沿键轴方向重叠。相邻两个碳原子的两个sp3杂化轨道,在形成C—C键时,其对称轴不在同一条直线上,而是以弯曲方向重叠,形成的C—C键是弯曲的,形似“香蕉”,称为“弯曲键”或“香蕉键”。 第三章 脂环烃
环己烷的构象: 第三章 脂环烃
结构特点 (1)每组平行线段连结的两个碳原子共平面,两外两个碳原子,一个在平面上,一个在平面下; 第三章 脂环烃
(2) 存在三重对称轴(三点共面) 第三章 脂环烃
(3) 六个与三重对称轴平行的σC-H键,叫做 直立键(a键,axial),另六个σC-H 键与其成109°28′,叫做平伏键(e键,quatorial); 第三章 脂环烃
(4) 相连碳上的氢原子处于交叉式的位置。 第三章 脂环烃
模型 第三章 脂环烃
投影式(椅式) 第三章 脂环烃
环己烷的船式构象 第三章 脂环烃
椅式构象是环己烷的优势构象 船式构象与椅式构象相比,其能量高29.7KJ/mol。 在椅式构象中,几乎不存在环张力。 第三章 脂环烃
例题: 第三章 脂环烃
a型 e型 第三章 脂环烃