高職高?；瘜W(xué)教材編寫(xiě)組 有機(jī)化學(xué) 內(nèi)部課件 脂環(huán)烴

1、第六章 脂環(huán)烴 教學(xué)指導(dǎo)環(huán)烷烴的命名法環(huán)烷烴的性質(zhì)環(huán)的張力張力分子環(huán)乙烷的構(gòu)象第六章 脂環(huán)烴 教學(xué)目的：教學(xué)目的： v 掌握脂環(huán)烴的命名、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。v 掌握環(huán)的大小與穩(wěn)定性的關(guān)系。v 掌握環(huán)己烷與取代環(huán)己烷的構(gòu)象分析。 教學(xué)難點(diǎn)：教學(xué)難點(diǎn)：v 掌握脂環(huán)烴的命名、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。v 掌握環(huán)的大小與穩(wěn)定性的關(guān)系。第六章 脂環(huán)烴 脂環(huán)化合物脂環(huán)化合物：分子中含有碳環(huán)構(gòu)造，其性質(zhì)卻與開(kāi)鏈的脂肪族化合物非常相似的一類化合物，稱為脂環(huán)化合物。脂肪烴脂肪烴：只有碳、氫兩種元素組成的脂環(huán)化合物叫做脂環(huán)烴。環(huán)烷烴環(huán)烷烴：按照碳環(huán)中是否含有cc雙鍵和cc三鍵，脂環(huán)烴可分為飽和脂環(huán)烴和不飽和脂肪烴。飽和脂環(huán)烴分子中含

2、有c-c單鍵和c-h鍵，叫做環(huán)烷烴。碳環(huán)中含有cc雙鍵的不飽和脂肪烴叫做環(huán)烯烴；含有cc三鍵的不飽和脂肪烴叫環(huán)炔烴。環(huán)烷烴的命名法環(huán)烷烴的命名法1.單環(huán)的命名單環(huán)的命名：原理和烷烴相似，只在烷字前加環(huán)字。第六章 脂環(huán)烴 2.2.有取代基的：有取代基的：把環(huán)作為母體，把側(cè)鏈或其它取代基均作為取代基，且取代基位次最小，有兩個(gè)以上取代基時(shí)，小的標(biāo)于前。環(huán)烯，環(huán)炔：編號(hào)1，2 位留給雙鏈或三鍵c原子。第六章 脂環(huán)烴 環(huán)烷烴的性質(zhì)環(huán)烷烴的性質(zhì)一、物理性質(zhì)一、物理性質(zhì)在室溫及常壓下，環(huán)丙烷和環(huán)丁烷為氣體，環(huán)戊烷至環(huán)十一烷為液體，環(huán)十二烷以上為固體。環(huán)烷烴的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和相對(duì)密度都比相應(yīng)的烷烴略高一些。環(huán)烷烴

3、不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑。一些環(huán)烷烴的物理常數(shù)見(jiàn)下表。第六章 脂環(huán)烴 二、化學(xué)性質(zhì)二、化學(xué)性質(zhì)不飽和脂環(huán)烴的化學(xué)性質(zhì)與烯烴、炔烴相似，易發(fā)生加成、氧化等化學(xué)反應(yīng)。飽和脂環(huán)烴(環(huán)烷烴)與烷烴的性質(zhì)相似，能發(fā)生取代反應(yīng)，但不易被氧化。 1.脂環(huán)烴的化學(xué)性質(zhì)和相應(yīng)的開(kāi)鏈烴性質(zhì)相似；環(huán)烷烴游離基取代， 和kmno4不反應(yīng)。第六章 脂環(huán)烴 2.小環(huán)的特性：（即三、四元環(huán)的特性）環(huán)丙烷和環(huán)丁烷的加成反應(yīng)：（1 1）加氫）加氫第六章 脂環(huán)烴 （2 2）加溴）加溴第六章 脂環(huán)烴 （3 3）加溴化氫）加溴化氫不對(duì)稱：第六章 脂環(huán)烴 1.2 1.2 兩種斷裂方式：兩種斷裂方式：符合馬氏規(guī)則。在含h最多和含h最少的

4、鍵斷。所以，1處斷。氫加到含氫較多的c上，溴加含氫較少的c上。說(shuō)明：環(huán)丙烷（環(huán)丁烷）和烯烴不同點(diǎn)： 因此，可用高錳酸鉀來(lái)區(qū)別小環(huán)和烯烴。第六章 脂環(huán)烴 環(huán)的張力環(huán)的張力張力分子張力分子1885年拜爾張力環(huán)學(xué)說(shuō)。它是根據(jù)小環(huán)不穩(wěn)定。大、中環(huán)合成困難提出的。假定：假定：1.所有環(huán)狀化合物具有平面型結(jié)構(gòu)。2.環(huán)烷烴鍵角應(yīng)為10928 。按假定1，各母體環(huán)烷烴都需是正多邊形的平面分子。因此它們的c-c-c鍵角就不能和c的正多面體構(gòu)型的鍵角10928完全吻合。第六章 脂環(huán)烴 按此理論計(jì)算結(jié)果可知：小環(huán)壓縮很多。而大環(huán)又被擴(kuò)大很多、不論是壓縮，還是擴(kuò)張，都與正常的四面體鍵角有一偏差。角張力：角張力：這是一

5、種角度壓縮、擴(kuò)張產(chǎn)生的張力。意義意義：它提出了張力概念。這種概念可以正常用于分子內(nèi)取代基團(tuán)的擁擠或不對(duì)稱取代等原因。使分子內(nèi)的一些鍵角偏離正常鍵角并對(duì)構(gòu)成這些角的鍵產(chǎn)生一定張力，叫拜爾角張力。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：它的假設(shè)第一條是錯(cuò)的?，F(xiàn)在已知道除三元環(huán)和芳香性的環(huán)具有平面結(jié)構(gòu)外，其他的環(huán)都不是平面型的。所以導(dǎo)出一些錯(cuò)誤結(jié)論。 事實(shí)上，大環(huán)、中環(huán)都很穩(wěn)定。第六章 脂環(huán)烴 環(huán)己烷的構(gòu)象環(huán)己烷的構(gòu)象一、環(huán)己烷的椅型構(gòu)象和船型構(gòu)象一、環(huán)己烷的椅型構(gòu)象和船型構(gòu)象 環(huán)己烷分子中的六個(gè)碳原子不在一個(gè)平面上，c-c-c之間的夾角保持正常的鍵角，并且成鍵時(shí)，sp3雜化軌道實(shí)現(xiàn)了最大程度的重疊，因而環(huán)很穩(wěn)定。環(huán)己烷分子中的

6、c-c鍵可以協(xié)同旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生無(wú)數(shù)種構(gòu)象，其中典型的構(gòu)象為椅型和船型兩種：第六章 脂環(huán)烴 第六章 脂環(huán)烴 無(wú)論是船型構(gòu)象還是椅型構(gòu)象，c2、c3、c5、c6都在一個(gè)平面上，如果c1和c4在c2、c3、c5、c6的同側(cè)，則叫船型，在異側(cè)稱為椅型。一般情況下，環(huán)己烷主要以椅型構(gòu)象存在，椅型構(gòu)象的勢(shì)能比船型低29.7kjmol-1，因而較穩(wěn)定。 船型船型：有四個(gè)c原子共面，另兩個(gè)c原子在平面的同一側(cè)，船頭船尾向里面的兩個(gè)h；距離很近1.83 ； 船底相鄰的兩個(gè)c原子采取完全重疊的構(gòu)象. 無(wú)拜爾角張力。分子中存在范德華張力。即分子內(nèi)相鄰的原子間（不鏈合）產(chǎn)生的范德華張力 （斥力）分子中存在扭轉(zhuǎn)張力。即任何

7、分子偏離它的反交叉式構(gòu)象時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)張力（由重疊式產(chǎn)生）。第六章 脂環(huán)烴 所以船型的特點(diǎn)船型的特點(diǎn)： 1.船底共平面； 2.范德華斥力； 3.扭轉(zhuǎn)張力。 椅型：椅型：a. 六個(gè)原子分別處在兩個(gè)平行的平面，平面的間距0.5；c c：1 1、3 3、5 5在上在上 ； 2 2、4 4、6 6在下在下；b. 分子內(nèi)有一個(gè)穿過(guò)分子平面的對(duì)稱軸；c. 相鄰兩個(gè)碳原子處于順交叉式，無(wú)扭轉(zhuǎn)張力，所以椅型比船型穩(wěn)定；所以常溫下環(huán)己烷幾乎都以椅型構(gòu)象存在。第六章 脂環(huán)烴 二、椅型環(huán)己烷分子中的二、椅型環(huán)己烷分子中的鍵和鍵和鍵鍵將椅型構(gòu)象按“水平”放置，則六個(gè)碳原子將交替地三個(gè)在上，三個(gè)在下地分別處在兩個(gè)平面內(nèi)，可以看出，環(huán)己烷的十二個(gè)c-h鍵分兩類：六個(gè)交替地三個(gè)向上，三個(gè)向下和分子平面垂直，這種c-h鏈叫直立鍵直立鍵，也叫鍵鍵；另六個(gè)也是交替地三個(gè)偏上，三個(gè)偏下，取伸向環(huán)的周圍的向位，叫平伏鍵平伏鍵，也叫e e鍵鍵。第六章 脂環(huán)烴 椅船可以轉(zhuǎn)換， 椅椅也可以轉(zhuǎn)換。它也得爬過(guò)半橋式。轉(zhuǎn)環(huán)后鍵變e 鍵，而原來(lái)的e鍵變鍵。第六章 脂環(huán)烴 三、三、- -取代環(huán)己烷的構(gòu)像取代環(huán)己烷的構(gòu)像環(huán)己烷一元取代物的優(yōu)勢(shì)構(gòu)象都是取代基在e鍵上的椅型構(gòu)象。取代基體積越大，平衡體系中，e鍵取代物就含量越多。環(huán)己烷的多元取代物中，往往是e鍵取代基最多，取代基體積最大的椅型構(gòu)象最穩(wěn)