有機化學(xué)課件(賀紅舉)第三章脂環(huán)烴

1、 第三章第三章 脂環(huán)烴脂環(huán)烴1.可根據(jù)脂環(huán)烴分子中所含的碳環(huán)數(shù)目不同，分為可根據(jù)脂環(huán)烴分子中所含的碳環(huán)數(shù)目不同，分為單環(huán)、二環(huán)和多環(huán)脂環(huán)烴。單環(huán)、二環(huán)和多環(huán)脂環(huán)烴。 2.根據(jù)分子中組成環(huán)的碳原子數(shù)目分類根據(jù)分子中組成環(huán)的碳原子數(shù)目分類定義定義: 在結(jié)構(gòu)上具有環(huán)狀碳骨架，在結(jié)構(gòu)上具有環(huán)狀碳骨架， 而性質(zhì)上和開鏈脂而性質(zhì)上和開鏈脂肪烴相似的烴類。肪烴相似的烴類。一一.脂環(huán)烴的分類脂環(huán)烴的分類:第一節(jié)第一節(jié) 脂環(huán)烴的分類、異構(gòu)和命名脂環(huán)烴的分類、異構(gòu)和命名雙環(huán)雙環(huán)2.1.0戊烷戊烷3.根據(jù)碳環(huán)中是否有含有雙鍵和三鍵來分類脂環(huán)烴不飽和脂環(huán)烴環(huán)烯烴環(huán)二烯烴 環(huán)炔烴飽和脂環(huán)烴環(huán)烷烴如如如如. . . .

2、.二、脂環(huán)烴的異構(gòu)現(xiàn)象 單環(huán)烷烴通式CnH2n ，與開鏈單烯烴為同分異構(gòu)體 最簡單的環(huán)烷烴是環(huán)丙烷，沒有環(huán)狀異構(gòu)體 由于碳原子連接成環(huán)由于碳原子連接成環(huán),環(huán)上環(huán)上C-C單鍵不能自由旋轉(zhuǎn)單鍵不能自由旋轉(zhuǎn).只要環(huán)上有兩個碳原子各連有不同的原子或基團只要環(huán)上有兩個碳原子各連有不同的原子或基團,就有構(gòu)型不同的順反異構(gòu)體就有構(gòu)型不同的順反異構(gòu)體.順順-1,4-二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷環(huán)烷烴的順反異構(gòu)環(huán)烷烴的順反異構(gòu):反反-1,4-二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷1.單環(huán)烷烴的命名單環(huán)烷烴的命名(與烷烴相似)(A) 以碳環(huán)作為母體以碳環(huán)作為母體,環(huán)上側(cè)鏈作為取代基命名環(huán)上側(cè)鏈作為取代基命名;(B) 環(huán)狀母體的名稱

3、是在同碳直鏈烷烴的名稱前環(huán)狀母體的名稱是在同碳直鏈烷烴的名稱前 加一加一“環(huán)環(huán)”字字.(C) 取代基較多時取代基較多時,命名時應(yīng)把取代基的位置標出命名時應(yīng)把取代基的位置標出.(D) 環(huán)上碳原子編號環(huán)上碳原子編號,以取代基所在位置的號碼最以取代基所在位置的號碼最 小為原則小為原則.三、脂環(huán)烴的命名三、脂環(huán)烴的命名:CH3CH3123451,2-二甲基環(huán)戊烷二甲基環(huán)戊烷1,1,4-三甲基環(huán)己烷三甲基環(huán)己烷*小取代基為小取代基為1位位.1-甲基甲基-3-乙基環(huán)己烷乙基環(huán)己烷 -脂環(huán)烴的環(huán)上有雙鍵脂環(huán)烴的環(huán)上有雙鍵(或叁鍵或叁鍵). 命名與開鏈烴相似命名與開鏈烴相似:以不飽和碳環(huán)為母體以不飽和碳環(huán)為母

4、體,側(cè)鏈為取側(cè)鏈為取代基代基. 碳環(huán)上的編號順序碳環(huán)上的編號順序:應(yīng)是應(yīng)是不飽和鍵所在的位置號碼最不飽和鍵所在的位置號碼最小小. 對于只有一個不飽和鍵的環(huán)烯對于只有一個不飽和鍵的環(huán)烯(或炔或炔)烴烴,雙鍵或叁鍵雙鍵或叁鍵位置可不標位置可不標.環(huán)辛炔環(huán)辛炔2. 環(huán)烯環(huán)烯(炔炔)烴烴環(huán)戊烯環(huán)戊烯1,3-環(huán)己二烯環(huán)己二烯(A) 若只有一個不飽和碳上有側(cè)鏈若只有一個不飽和碳上有側(cè)鏈,該不飽和碳編號為該不飽和碳編號為1;(B) 若兩個不飽和碳都有側(cè)鏈或都沒有側(cè)鏈若兩個不飽和碳都有側(cè)鏈或都沒有側(cè)鏈,則碳原子編則碳原子編號順序除雙鍵所在位置號碼最小外號順序除雙鍵所在位置號碼最小外,還要同時以側(cè)鏈位還要同時以

5、側(cè)鏈位置號碼滿足最低系列原則置號碼滿足最低系列原則.3-甲基甲基-1-環(huán)己烯環(huán)己烯帶有側(cè)鏈的環(huán)烯烴命名帶有側(cè)鏈的環(huán)烯烴命名:1-甲基甲基-1-環(huán)己烯環(huán)己烯CH3123456CH3123456 CH3 CH31265-甲基甲基-1,3-環(huán)戊二烯環(huán)戊二烯CH3125345341,6-二甲基二甲基-1-環(huán)己烯環(huán)己烯C3 C4 環(huán)烷烴為氣體環(huán)烷烴為氣體C5 C11 環(huán)烷烴為液體環(huán)烷烴為液體二、熔點、沸點二、熔點、沸點 環(huán)烷烴的熔點和沸點都比相應(yīng)的烷烴要高環(huán)烷烴的熔點和沸點都比相應(yīng)的烷烴要高一些一些.三、相對密度三、相對密度 相對密度也比相應(yīng)的烷烴高相對密度也比相應(yīng)的烷烴高,但比水輕但比水輕.四、溶解性

6、四、溶解性第二節(jié)脂環(huán)烴的物理性質(zhì)第二節(jié)脂環(huán)烴的物理性質(zhì)一、物態(tài)一、物態(tài) 香精油主要成分是萜類化合物（具有香精油主要成分是萜類化合物（具有( (C C5 5H H8 8) )n n通式以及其含氧和不同飽和程度通式以及其含氧和不同飽和程度的衍生物的衍生物, ,可以看成是由異戊二烯或異戊可以看成是由異戊二烯或異戊烷以各種方式連結(jié)而成的一類天然化合烷以各種方式連結(jié)而成的一類天然化合物）是天然植物香料最主要的商品形態(tài)物）是天然植物香料最主要的商品形態(tài)之一，是以香料植物的之一，是以香料植物的花卉花卉、根根、葉葉、莖莖、枝枝、木木、皮皮、籽或分泌物為原料，籽或分泌物為原料，經(jīng)蒸餾、干餾、萃取、壓榨等工藝提取

7、經(jīng)蒸餾、干餾、萃取、壓榨等工藝提取的具有香味的精油物質(zhì)。的具有香味的精油物質(zhì)。 類固醇是廣泛分布于生物界的一大類類固醇是廣泛分布于生物界的一大類環(huán)戊稠全氫化菲（環(huán)戊稠全氫化菲（由由 3 3個六碳環(huán)己烷和一個五碳環(huán)組成的稠合四環(huán)化合物個六碳環(huán)己烷和一個五碳環(huán)組成的稠合四環(huán)化合物）衍生物的總稱。又稱類甾醇、甾族化合物。類固醇包）衍生物的總稱。又稱類甾醇、甾族化合物。類固醇包括固醇（如膽固醇、羊毛固醇、谷甾醇、豆甾醇、麥角括固醇（如膽固醇、羊毛固醇、谷甾醇、豆甾醇、麥角甾醇），膽汁酸和膽汁醇，類固醇激素（如腎上腺皮質(zhì)甾醇），膽汁酸和膽汁醇，類固醇激素（如腎上腺皮質(zhì)激素、雄激素、雌激素），昆蟲的蛻皮激

8、素，強心苷和激素、雄激素、雌激素），昆蟲的蛻皮激素，強心苷和皂角苷配基以及蟾蜍毒等。此外還有人工合成的類固醇皂角苷配基以及蟾蜍毒等。此外還有人工合成的類固醇藥物如抗炎劑（氫化潑尼松、地塞米松），促進蛋白質(zhì)藥物如抗炎劑（氫化潑尼松、地塞米松），促進蛋白質(zhì)合成的類固醇藥物和口服避孕藥等。類固醇化合物不含合成的類固醇藥物和口服避孕藥等。類固醇化合物不含結(jié)合的脂肪酸，是非皂化性脂質(zhì)；這類化合物屬于類異結(jié)合的脂肪酸，是非皂化性脂質(zhì)；這類化合物屬于類異戊二烯物質(zhì)，是由三萜環(huán)化再經(jīng)分子內(nèi)部重組和化學(xué)修戊二烯物質(zhì)，是由三萜環(huán)化再經(jīng)分子內(nèi)部重組和化學(xué)修飾而生成的。飾而生成的。 脂環(huán)烴的化學(xué)性質(zhì)與相應(yīng)的脂肪烴類似

9、脂環(huán)烴的化學(xué)性質(zhì)與相應(yīng)的脂肪烴類似. 具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的特性具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的特性 小環(huán)似烯小環(huán)似烯 大環(huán)似烷大環(huán)似烷第三節(jié)第三節(jié) 環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)一、氧化反應(yīng)一、氧化反應(yīng) CH2=CH2KMnO4紫色退去不退色在常溫下，環(huán)烷烴與一般氧化劑都不起反應(yīng)在常溫下，環(huán)烷烴與一般氧化劑都不起反應(yīng) 催化劑用空氣氧化 得環(huán)己醇或環(huán)己酮加熱用強氧化劑HNO3COOHCOOH二、取代反應(yīng)（小了易開環(huán)）二、取代反應(yīng)（小了易開環(huán)） CH3Cl2Br2300光ClBrCH3HClHBr+Cl2Cl+HCl不褪色不褪色褪色褪色褪色褪色KMnOKMnO4溶液溶液不褪色不褪色褪色褪色CHCH3CHCH2CHCH3

10、CHCH2=CHCH=CHCH3BrBr2/CCl/CCl4C CH HC CC CH H3 3C CH H3 3K KM Mn nO O4H H+ +? ?C CO OO OH HO O C CC CH H3 3C CH H3 3+ + 思考題思考題1:思考題思考題2:如何鑒別丙烷、環(huán)丙烷、丙烯？如何鑒別丙烷、環(huán)丙烷、丙烯？三、加成反應(yīng)三、加成反應(yīng) 1.催化加氫催化加氫 + H2NiCH3CH2CH2CH3200 C。+ H2Ni80 C。CH3CH2CH3+ H2PtCH3(CH2)3CH3300 C。不易開環(huán)2.加鹵素加鹵素 Br2/CCl4CH2-CH2-CH2BrBrCH3CH3CH

11、3Br2/CCl4C-CH-CH2BrCH3BrCH3CH3Br2/CCl4CH2-CH2-CH2-CH2BrBrBr2/CCl4溴褪色可用于鑒別環(huán)烷烴不起加成，而是取代反應(yīng)加成反應(yīng)加成反應(yīng)3.加鹵化氫加鹵化氫 + HBrCH3CH2CH2BrH2O易開環(huán)+ HBr不反應(yīng)不反應(yīng)+ HBr不易開環(huán)+ +B Br rH H? ?C CH H3 3C CC CH H2 2C CH H3 3BrBrC CH H3 3思考題思考題:環(huán)的破裂發(fā)生在含環(huán)的破裂發(fā)生在含H最多最多和和最少最少的兩個碳的兩個碳原子之間，且原子之間，且符合馬氏符合馬氏規(guī)律規(guī)律.第四節(jié)第四節(jié) 環(huán)烷烴的來源制法及重要的脂環(huán)烴環(huán)烷烴的來

12、源制法及重要的脂環(huán)烴石油是環(huán)烷烴的主要來源之一石油是環(huán)烷烴的主要來源之一一、環(huán)己烷一、環(huán)己烷主要物理性質(zhì)：無色液體，沸點主要物理性質(zhì)：無色液體，沸點80.8，易揮發(fā)，不，易揮發(fā)，不溶于水，可溶于許多有機溶劑。溶于水，可溶于許多有機溶劑。工業(yè)制法：苯催化加氫工業(yè)制法：苯催化加氫用途：合成尼龍，制造己二酸等用途：合成尼龍，制造己二酸等 二、環(huán)戊二烯二、環(huán)戊二烯主要物理性質(zhì)：無色液體，沸點主要物理性質(zhì)：無色液體，沸點41.5，易燃、易揮，易燃、易揮發(fā)，不溶于水，易溶于許多有機溶劑。發(fā)，不溶于水，易溶于許多有機溶劑。工業(yè)制法：石油裂解、環(huán)戊烷或環(huán)戊烯催化脫氫制得工業(yè)制法：石油裂解、環(huán)戊烷或環(huán)戊烯催化脫

13、氫制得用途：藥物合成橡膠用途：藥物合成橡膠一、環(huán)己烷一、環(huán)己烷 在環(huán)己烷分子中，六個碳原子不在同一平面內(nèi)，在環(huán)己烷分子中，六個碳原子不在同一平面內(nèi)，碳碳鍵之間的夾角可以保持碳碳鍵之間的夾角可以保持109.5因此環(huán)很穩(wěn)定。因此環(huán)很穩(wěn)定。 無色液體，沸點無色液體，沸點80.8，易揮發(fā)，不溶于水，易溶，易揮發(fā)，不溶于水，易溶于有機溶劑于有機溶劑 以苯為原料催化加氫制得以苯為原料催化加氫制得 合成尼龍纖維，制造己二醇己二胺等合成尼龍纖維，制造己二醇己二胺等二、環(huán)戊二烯二、環(huán)戊二烯 無色液體，沸點無色液體，沸點41.5，易燃，易揮發(fā)，易燃，易揮發(fā)，不溶于水，易溶于有機溶劑不溶于水，易溶于有機溶劑 石油裂

14、解中分離，惡客有環(huán)戊烷或環(huán)戊烯石油裂解中分離，惡客有環(huán)戊烷或環(huán)戊烯催化脫氫制得催化脫氫制得 合成農(nóng)藥、橡膠、高能燃料等合成農(nóng)藥、橡膠、高能燃料等環(huán)烷烴的性質(zhì)環(huán)烷烴的性質(zhì)1.1.取代反應(yīng)：在光和熱的引發(fā)下，環(huán)烷烴與烷烴一樣可發(fā)生自由基取代反應(yīng)。例如發(fā)生鹵取代反應(yīng)：在光和熱的引發(fā)下，環(huán)烷烴與烷烴一樣可發(fā)生自由基取代反應(yīng)。例如發(fā)生鹵代反應(yīng)，生成相應(yīng)的鹵代物。代反應(yīng)，生成相應(yīng)的鹵代物。2.2.開環(huán)反應(yīng)開環(huán)反應(yīng)加成反應(yīng)：環(huán)烷烴中、小環(huán)卻和烷烴不同，表現(xiàn)出一種特殊的化學(xué)性質(zhì)加成反應(yīng)：環(huán)烷烴中、小環(huán)卻和烷烴不同，表現(xiàn)出一種特殊的化學(xué)性質(zhì)容易開環(huán)而發(fā)生加成反應(yīng)。容易開環(huán)而發(fā)生加成反應(yīng)。(1)(1)加氫：在催化

15、劑鉑，鈀或雷尼鎳的作用下，環(huán)丙烷和環(huán)丁烷與氫發(fā)生開環(huán)加成反應(yīng)。加氫：在催化劑鉑，鈀或雷尼鎳的作用下，環(huán)丙烷和環(huán)丁烷與氫發(fā)生開環(huán)加成反應(yīng)。 例如環(huán)丙烷在鎳和例如環(huán)丙烷在鎳和8080的條件下發(fā)生開環(huán)加成反應(yīng)，生成正丙烷。（環(huán)丙烷易加氫，環(huán)丁的條件下發(fā)生開環(huán)加成反應(yīng)，生成正丙烷。（環(huán)丙烷易加氫，環(huán)丁烷則需要在較高的溫度下才能加氫。而環(huán)戊烷和環(huán)己烷必須在更為強烈的條件下方能加氫烷則需要在較高的溫度下才能加氫。而環(huán)戊烷和環(huán)己烷必須在更為強烈的條件下方能加氫）（2 2）加鹵素：小環(huán)烷烴還與鹵素發(fā)生開環(huán)加成反應(yīng)，例如環(huán)丙烷還與溴單質(zhì)在常溫下發(fā)生）加鹵素：小環(huán)烷烴還與鹵素發(fā)生開環(huán)加成反應(yīng)，例如環(huán)丙烷還與溴單質(zhì)

16、在常溫下發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，生成開環(huán)反應(yīng)，生成1 1，33二溴丙烷。二溴丙烷。（3 3）加鹵化氫）加鹵化氫 ：環(huán)丙烷還可以與溴化氫發(fā)生開環(huán)加成反應(yīng)，生成相應(yīng)的鹵代烷（需要注：環(huán)丙烷還可以與溴化氫發(fā)生開環(huán)加成反應(yīng)，生成相應(yīng)的鹵代烷（需要注意的是，環(huán)丙烷的烷基衍生物在與鹵化氫發(fā)生加成開環(huán)反應(yīng)時，環(huán)的破裂發(fā)生在含氫最多意的是，環(huán)丙烷的烷基衍生物在與鹵化氫發(fā)生加成開環(huán)反應(yīng)時，環(huán)的破裂發(fā)生在含氫最多和最少的兩個碳原子之間，同時遵循馬氏加成規(guī)則）和最少的兩個碳原子之間，同時遵循馬氏加成規(guī)則）總之，四元環(huán)不如三元環(huán)那么容易開環(huán)，在常溫下與鹵素和鹵化氫不發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，環(huán)戊總之，四元環(huán)不如三元環(huán)那么容易開環(huán)，在常溫下與鹵素和鹵化氫不發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，環(huán)戊烷和環(huán)己烷也是如此。烷和環(huán)己烷也是如此。3.3.氧化反應(yīng)：在常溫下，環(huán)戊烷與一般的氧化劑不起反應(yīng)。但在加熱時與強氧化劑或催化氧化反應(yīng)：在常溫下，環(huán)戊烷與一般的氧化劑不