第五章(脂環(huán)烴)

1、第五章第五章 脂環(huán)烴脂環(huán)烴 新科學(xué)院 王秀鴿15.1 脂環(huán)烴的定義和命名脂環(huán)烴的定義和命名分類(lèi)單脂環(huán)烴多脂環(huán)烴螺環(huán)烴稠環(huán)烴橋環(huán)烴分類(lèi)飽和脂環(huán)烴不飽和脂環(huán)烴一、分類(lèi)及命名脂環(huán)烴脂環(huán)烴- -結(jié)構(gòu)上具有環(huán)狀碳骨架結(jié)構(gòu)上具有環(huán)狀碳骨架, ,而性質(zhì)上與脂肪烴而性質(zhì)上與脂肪烴相似的烴類(lèi)相似的烴類(lèi), ,總稱(chēng)脂環(huán)烴總稱(chēng)脂環(huán)烴. .新科學(xué)院 王秀鴿2(1) 環(huán)烷烴環(huán)烷烴-飽和的脂環(huán)烴叫環(huán)烷烴飽和的脂環(huán)烴叫環(huán)烷烴.通式通式CnH2n. 環(huán)丙烷環(huán)丙烷 CH2-CH2 簡(jiǎn)寫(xiě)簡(jiǎn)寫(xiě): CH2 環(huán)丁烷環(huán)丁烷 CH2-CH2 簡(jiǎn)寫(xiě)簡(jiǎn)寫(xiě): CH2-CH2 甲基環(huán)丙烷甲基環(huán)丙烷 CH2 簡(jiǎn)寫(xiě)簡(jiǎn)寫(xiě): CH-CH3 CH2CH3同分

2、異構(gòu)體同分異構(gòu)體新科學(xué)院 王秀鴿3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; ;環(huán)狀母體的名稱(chēng)是在同碳直鏈烷烴的名稱(chēng)前環(huán)狀母體的名稱(chēng)是在同碳直鏈烷烴的名稱(chēng)前 加一加一“環(huán)環(huán)”字字. .(C) 取代基較多時(shí)取代基較多時(shí), ,命名時(shí)應(yīng)把取代基的位置標(biāo)出命名時(shí)應(yīng)把取代基的位置標(biāo)出. .(D) 環(huán)上碳原子編號(hào)環(huán)上碳原子編號(hào), ,以取代基所在位置的號(hào)碼最以取代基所在位置的號(hào)碼最 小為原則小為原則. .(A) 例例1:命名命名(與烷烴相似與烷烴相似):1,2-二甲基環(huán)戊烷二甲基環(huán)戊烷CH3CH312345新科學(xué)院 王秀鴿4 例例2: 例例3:1,1,4-三甲基環(huán)己烷三

3、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)己烷新科學(xué)院 王秀鴿5 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-CC-C單鍵不能自由單鍵不能自由旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn). .只要環(huán)上有只要環(huán)上有兩個(gè)碳原子各連有不同的原子兩個(gè)碳原子各連有不同的原子或基團(tuán)或基團(tuán), ,就有構(gòu)型不同的順?lè)串悩?gòu)體就有構(gòu)型不同的順?lè)串悩?gòu)體. .順順-1,4-二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷環(huán)烷的順?lè)串悩?gòu)環(huán)烷的順?lè)串悩?gòu):例例: 1,4-二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷反反-1,4-二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷CH3CH3或或CH3H3C新科學(xué)院 王秀鴿6新科學(xué)院 王秀鴿判斷：下列化合物是否有順?lè)串悩?gòu)體？判斷：下列化合物

4、是否有順?lè)串悩?gòu)體？ -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(kāi)鏈烴相似命名與開(kāi)鏈烴相似: :以不飽和碳環(huán)為母體以不飽和碳環(huán)為母體, ,側(cè)鏈為取側(cè)鏈為取代基代基. . 碳環(huán)上的編號(hào)順序碳環(huán)上的編號(hào)順序: :應(yīng)是不飽和鍵所在的位置號(hào)碼應(yīng)是不飽和鍵所在的位置號(hào)碼最小最小. . 對(duì)于只有一個(gè)不飽和鍵的環(huán)烯對(duì)于只有一個(gè)不飽和鍵的環(huán)烯( (或炔或炔) )烴烴, ,雙鍵或叁雙鍵或叁鍵位置可不標(biāo)鍵位置可不標(biāo). .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)己二烯新科學(xué)院 王秀鴿8(A) 若只有一個(gè)不飽和碳上有側(cè)鏈若只有一個(gè)不飽和碳上有側(cè)鏈, ,該不飽和

5、碳編號(hào)為該不飽和碳編號(hào)為1;1;(B) 若兩個(gè)不飽和碳都有側(cè)鏈或都沒(méi)有側(cè)鏈若兩個(gè)不飽和碳都有側(cè)鏈或都沒(méi)有側(cè)鏈, ,則碳原子編則碳原子編號(hào)順序除雙鍵所在位置號(hào)碼最小外號(hào)順序除雙鍵所在位置號(hào)碼最小外, ,還要同時(shí)以側(cè)鏈還要同時(shí)以側(cè)鏈位置號(hào)碼的加和數(shù)為最小位置號(hào)碼的加和數(shù)為最小. .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新科學(xué)院 王秀鴿9CH31265-甲基甲基-1,3-環(huán)戊二烯環(huán)戊二烯CH312534534帶有側(cè)鏈的環(huán)烯烴命名帶有側(cè)鏈的環(huán)烯烴命名:1,6-二甲基二甲基-1-環(huán)己烯環(huán)己烯新科學(xué)院 王秀

6、鴿10 其中兩個(gè)碳環(huán)共用一個(gè)碳原子的叫其中兩個(gè)碳環(huán)共用一個(gè)碳原子的叫螺化合物螺化合物. 共用兩個(gè)或以上碳原子的叫共用兩個(gè)或以上碳原子的叫橋環(huán)化合物橋環(huán)化合物.螺螺2.4庚烷庚烷二環(huán)二環(huán)2.2.1庚烷庚烷(3) 雙環(huán)化合物雙環(huán)化合物-分子中含有兩個(gè)碳環(huán)分子中含有兩個(gè)碳環(huán).螺原子螺原子橋頭碳橋頭碳橋頭碳橋頭碳新科學(xué)院 王秀鴿11(a) 組成環(huán)的碳原子總數(shù)命名為組成環(huán)的碳原子總數(shù)命名為“某烷某烷”, ,加上詞頭加上詞頭“螺螺”.(b) 再把連接于螺原子的兩個(gè)環(huán)的碳原子數(shù)再把連接于螺原子的兩個(gè)環(huán)的碳原子數(shù)( (不含不含螺原螺原子子),),按由按由小到大小到大的次序?qū)懺诘拇涡驅(qū)懺凇奥萋荨焙秃汀澳惩槟惩椤?/p>

7、之間之間的方括號(hào)里的方括號(hào)里, ,數(shù)字用數(shù)字用圓點(diǎn)圓點(diǎn)分開(kāi)分開(kāi). .例例1:螺螺2.4庚烷庚烷(A) 螺化合物的命名螺化合物的命名:螺原子螺原子新科學(xué)院 王秀鴿12例例2:螺螺3.4辛烷辛烷 -螺環(huán)上的編號(hào)螺環(huán)上的編號(hào), ,從連接螺原子從連接螺原子( (不含不含) )上的一個(gè)碳開(kāi)始上的一個(gè)碳開(kāi)始, ,先編較小的環(huán)先編較小的環(huán), ,然后經(jīng)過(guò)螺然后經(jīng)過(guò)螺原子再編第二個(gè)環(huán)原子再編第二個(gè)環(huán). .編號(hào)的順序以取代基位置號(hào)碼加編號(hào)的順序以取代基位置號(hào)碼加和數(shù)最小為原則和數(shù)最小為原則. .例例3:5-甲基螺甲基螺2.4庚烷庚烷(c) 帶支鏈的螺烷帶支鏈的螺烷新科學(xué)院 王秀鴿13(a) 都有兩個(gè)都有兩個(gè)“橋頭

8、橋頭”碳原子碳原子( (即兩個(gè)環(huán)共用的碳即兩個(gè)環(huán)共用的碳 原子原子) )和三條連在兩個(gè)和三條連在兩個(gè)“橋頭橋頭”上的上的“橋橋”.”.(b) 組成環(huán)的碳原子總數(shù)命名為組成環(huán)的碳原子總數(shù)命名為某烷某烷, ,加詞頭加詞頭雙環(huán)雙環(huán). .(c) 各各“橋橋”所含碳原子數(shù)目所含碳原子數(shù)目, ,按由按由大到小大到小的次序的次序 寫(xiě)在寫(xiě)在“雙環(huán)雙環(huán)”和和“某烷某烷”之間的方括號(hào)里之間的方括號(hào)里. .二環(huán)二環(huán)2.2.1庚烷庚烷例例1:(B) 雙橋環(huán)化合物的命名雙橋環(huán)化合物的命名橋頭碳橋頭碳新科學(xué)院 王秀鴿14例例2:二環(huán)二環(huán)2.1.0戊烷戊烷二環(huán)二環(huán)3.1.1庚烷庚烷例例3:新科學(xué)院 王秀鴿15(d) 環(huán)上碳

9、原子編號(hào)環(huán)上碳原子編號(hào): :從一個(gè)橋頭碳原子從一個(gè)橋頭碳原子( (含含) )開(kāi)始開(kāi)始, ,先先編編最長(zhǎng)的橋最長(zhǎng)的橋至第二個(gè)橋頭至第二個(gè)橋頭, ,再編余下的較長(zhǎng)的橋再編余下的較長(zhǎng)的橋, ,回到第一個(gè)橋頭回到第一個(gè)橋頭; ;最后編最短的橋最后編最短的橋. .(e) 編號(hào)的順序以取代基位置號(hào)碼加和數(shù)為較小編號(hào)的順序以取代基位置號(hào)碼加和數(shù)為較小. .例例4:6-甲基雙環(huán)甲基雙環(huán)3.2.2壬烷壬烷例例5:1,7-二甲基二環(huán)二甲基二環(huán)3.2.2壬烷壬烷新科學(xué)院 王秀鴿16例例6:8,8-二甲基二環(huán)二甲基二環(huán)3.2.1辛烷辛烷二環(huán)二環(huán)2.2.2-2,5,7-辛三烯辛三烯例例7:新科學(xué)院 王秀鴿17 環(huán)烷烴的

10、熔點(diǎn)和沸點(diǎn)都比相應(yīng)的烷烴要高一些環(huán)烷烴的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)都比相應(yīng)的烷烴要高一些. . 相對(duì)密度也比相應(yīng)的烷烴高相對(duì)密度也比相應(yīng)的烷烴高, ,但比水輕但比水輕. .例題：將下列化合物按沸點(diǎn)降低的順序排列例題：將下列化合物按沸點(diǎn)降低的順序排列：（1 1）丁烷）丁烷 （2 2）己烷）己烷 （3 3）3-3-甲基戊烷甲基戊烷（4 4）2-2-甲基丁烷（甲基丁烷（5 5）2 2，3-3-二甲基丁烷二甲基丁烷（6 6）環(huán)己烷）環(huán)己烷解：（6）（2）（3）（5）（4）（1） 脂環(huán)烴的化學(xué)性質(zhì)與相應(yīng)的脂肪烴類(lèi)似脂環(huán)烴的化學(xué)性質(zhì)與相應(yīng)的脂肪烴類(lèi)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5.2 脂環(huán)烴的性質(zhì)脂環(huán)烴的

11、性質(zhì)(一一) 物理性質(zhì)物理性質(zhì)(二二) 化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)新科學(xué)院 王秀鴿185.2.1 環(huán)烷烴的反應(yīng)環(huán)烷烴的反應(yīng)(1) 取代反應(yīng)取代反應(yīng)+Cl2Cl+HCl+Cl2Cl+HCl光光光光熱熱飽和環(huán)烷烴對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑穩(wěn)定飽和環(huán)烷烴對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑穩(wěn)定+Br2Br+HBr新科學(xué)院 王秀鴿19 由下列指定化合物合成相應(yīng)的鹵化物，由下列指定化合物合成相應(yīng)的鹵化物， 用用Cl2還是還是Br2？為什么？為什么？CH3CH3XX(1)(2)解解: (1) 用溴化用溴化,因溴化反應(yīng)有選擇性因溴化反應(yīng)有選擇性,3H 2H 1H； (2) 用氯化、溴化均可。用氯化、溴化均可。新科學(xué)院 王秀鴿20CH2

12、CH2CH2CH3反應(yīng)生成的反應(yīng)生成的有支鏈有支鏈的化合物穩(wěn)定：的化合物穩(wěn)定：(2) 開(kāi)環(huán)反應(yīng)開(kāi)環(huán)反應(yīng)-也叫加成反應(yīng)也叫加成反應(yīng).(A) 催化加氫催化加氫+H2CH3CH2CH3+H2CH3CH2CH2CH3+H2CH3CH2CH2CH2CH3Ni80Ni200Pt300新科學(xué)院 王秀鴿21 環(huán)丙烷環(huán)丙烷的烷基衍生物與的烷基衍生物與HX加成，環(huán)的破裂發(fā)生在含加成，環(huán)的破裂發(fā)生在含H最多最多和和最少最少的兩個(gè)碳原子之間，且的兩個(gè)碳原子之間，且符合馬氏符合馬氏規(guī)律規(guī)律. .(B) 加鹵素或鹵化氫加鹵素或鹵化氫四碳環(huán)不易開(kāi)環(huán)四碳環(huán)不易開(kāi)環(huán)，在常溫下與鹵素，鹵化氫不反應(yīng)。，在常溫下與鹵素，鹵化氫不反應(yīng)

13、。+Br2BrCH2CH2CH2BrCCl4+HCH3CH2CH2BrH2OBrCH3CHCH2 + HBr CH3CHCH2CH3CH2Br新科學(xué)院 王秀鴿22 在在常溫常溫下，下，環(huán)烷烴環(huán)烷烴與一般氧化劑與一般氧化劑(KMnO4,O3)不反不反應(yīng)；應(yīng)； 在加熱，強(qiáng)氧化劑作用或催化劑存在時(shí)，可用空氣在加熱，強(qiáng)氧化劑作用或催化劑存在時(shí)，可用空氣氧化成各種氧化產(chǎn)物：氧化成各種氧化產(chǎn)物：例例: CH2CH2COOH CH2CH2COOH HNO3(3) 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng):Ba(OH)2O新科學(xué)院 王秀鴿23例題：如何將丙烷、丙烯、環(huán)丙烷區(qū)別開(kāi)？解：1、各取少許上述三種溶液，分別加入高錳酸鉀的酸性溶

14、液，使其褪色的是丙烯。2、另取剩余兩種溶液，分別加入溴水，使其褪色的是環(huán)丙烷。余下的是丙烷。例題：如何將環(huán)丙烷、環(huán)丁烷和環(huán)戊烷區(qū)別開(kāi)？解：各取少許上述三種溶液，分別加入溴水，使其褪色的是環(huán)丙烷，加熱后退色的是環(huán)丁烷，不退色的是環(huán)戊烷。新科學(xué)院 王秀鴿24 易發(fā)生加氫易發(fā)生加氫, ,加鹵素加鹵素, ,加鹵化氫和加硫酸等反應(yīng)加鹵化氫和加硫酸等反應(yīng). .例例:5.2.2 環(huán)烯烴和環(huán)二烯烴的反應(yīng)環(huán)烯烴和環(huán)二烯烴的反應(yīng)(1) 環(huán)烯烴的加成反應(yīng)環(huán)烯烴的加成反應(yīng)+Br2CCl4BrBr+HCH3ICH3I新科學(xué)院 王秀鴿25(2) 環(huán)烯烴的氧化反應(yīng)環(huán)烯烴的氧化反應(yīng)KMnO4CH3CHCH2COOHCH2CH

15、2COOHO3CH2CH2CHOCH2CH2CHOZn, H2O環(huán)烯烴的雙鍵易被氧化劑環(huán)烯烴的雙鍵易被氧化劑(KMnO4,O3等等)氧化而斷氧化而斷裂成開(kāi)鏈的氧化產(chǎn)物裂成開(kāi)鏈的氧化產(chǎn)物:新科學(xué)院 王秀鴿26O3Zn/H2OCHOCHOO3Zn + HH2O+？OO新科學(xué)院 王秀鴿27 與某些不飽和化合物發(fā)生雙烯合成反應(yīng)與某些不飽和化合物發(fā)生雙烯合成反應(yīng). .例例1:二環(huán)二環(huán)2.2.1-5-庚烯庚烯-2-羧酸甲酯羧酸甲酯二環(huán)二環(huán)2.2.1-2,5-庚二烯庚二烯例例2:環(huán)戊二烯環(huán)戊二烯(3) 共軛環(huán)二烯烴的雙烯合成反應(yīng)共軛環(huán)二烯烴的雙烯合成反應(yīng)新科學(xué)院 王秀鴿28 受熱可受熱可分解分解成環(huán)戊二烯成

16、環(huán)戊二烯.例例3: 環(huán)戊二烯聚合成二聚環(huán)戊二烯環(huán)戊二烯聚合成二聚環(huán)戊二烯:新科學(xué)院 王秀鴿29(1)(1)烷烴每增加一個(gè)烷烴每增加一個(gè)CH2, ,燃燒熱增值基本一定燃燒熱增值基本一定, ,平均為平均為658.6 658.6 kJ/mol. .(2)(2)環(huán)烷烴的通式為環(huán)烷烴的通式為: :每增加一個(gè)每增加一個(gè) CH2, ,燃燒熱增加燃燒熱增加, ,平均平均每個(gè)每個(gè) CH2 的燃燒熱為的燃燒熱為 Hc/n. . -環(huán)丙烷的環(huán)丙烷的 Hc/n 為為697.1697.1kJ/mol, ,比烷比烷烴的每個(gè)烴的每個(gè) CH2高高38.538.5kJ/mol. .這個(gè)差值就是環(huán)丙烷這個(gè)差值就是環(huán)丙烷分子中每個(gè)

17、分子中每個(gè)CH2的張力能的張力能. . -環(huán)丙烷的總張力能環(huán)丙烷的總張力能38.5 3=115.5 kJ/mol5.3 環(huán)烷烴的環(huán)張力和穩(wěn)定性環(huán)烷烴的環(huán)張力和穩(wěn)定性張力能張力能總張力能總張力能新科學(xué)院 王秀鴿30環(huán)丙烷的總張力能環(huán)丙烷的總張力能38.5 3 = 115.5 kJ/mol環(huán)丁烷的總張力能環(huán)丁烷的總張力能27.6 4 = 110.4 kJ/mol環(huán)戊烷的總張力能環(huán)戊烷的總張力能5.4 5 = 27.0 kJ/mol環(huán)庚環(huán)庚烷的總張力能烷的總張力能3.7 7 = 25.9 kJ/mol環(huán)辛烷的總張力能環(huán)辛烷的總張力能5.0 8 = 40.0 kJ/mol. (環(huán)丙烷環(huán)丙烷, ,環(huán)丁烷

18、不穩(wěn)定環(huán)丁烷不穩(wěn)定, ,容易開(kāi)環(huán)容易開(kāi)環(huán)) 環(huán)己烷和以上的大環(huán)化合物的張力能很小或環(huán)己烷和以上的大環(huán)化合物的張力能很小或等于零等于零, ,它們都是穩(wěn)定的化合物它們都是穩(wěn)定的化合物. .環(huán)己烷的總張力能環(huán)己烷的總張力能 0環(huán)烷烴的張力能越大環(huán)烷烴的張力能越大,能量越高能量越高,分子越不穩(wěn)定分子越不穩(wěn)定.C+的擴(kuò)的擴(kuò)環(huán)重排！環(huán)重排！新科學(xué)院 王秀鴿31C+的擴(kuò)的擴(kuò)環(huán)重排！環(huán)重排！新科學(xué)院 王秀鴿32 烷烴是烷烴是sp3雜化雜化,鍵角鍵角109.5,環(huán)烷烴的碳也是環(huán)烷烴的碳也是sp3雜化雜化,但鍵角不一定一樣但鍵角不一定一樣. C-C 鍵的形成鍵的形成 鍵軌道的交蓋鍵軌道的交蓋交蓋較好交蓋較好5.4

19、 環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)5.4.1 環(huán)丙烷的結(jié)構(gòu)環(huán)丙烷的結(jié)構(gòu)交蓋較差交蓋較差新科學(xué)院 王秀鴿33彎曲鍵比一般的彎曲鍵比一般的 鍵弱鍵弱,并且具有較高的能量并且具有較高的能量.這種因鍵角偏離正常鍵角而引起的張力叫這種因鍵角偏離正常鍵角而引起的張力叫角張力角張力.由于構(gòu)象是重疊式而引起的張力叫由于構(gòu)象是重疊式而引起的張力叫扭轉(zhuǎn)張力扭轉(zhuǎn)張力.這樣的鍵與一般的這樣的鍵與一般的 鍵不鍵不一樣一樣, ,它的電子云沒(méi)有軌它的電子云沒(méi)有軌道軸對(duì)稱(chēng)道軸對(duì)稱(chēng), ,而是分布在一而是分布在一條曲線上條曲線上, ,故常稱(chēng)故常稱(chēng)彎曲鍵彎曲鍵.內(nèi)角內(nèi)角60新科學(xué)院 王秀鴿34 內(nèi)角內(nèi)角90. 四個(gè)碳原子不在一個(gè)平面上四個(gè)

20、碳原子不在一個(gè)平面上.環(huán)丁烷中的鍵環(huán)丁烷中的鍵環(huán)丁烷的構(gòu)象環(huán)丁烷的構(gòu)象折疊式構(gòu)象折疊式構(gòu)象5.4.2 環(huán)丁烷的結(jié)構(gòu)環(huán)丁烷的結(jié)構(gòu)新科學(xué)院 王秀鴿35 實(shí)際構(gòu)象實(shí)際構(gòu)象:折疊環(huán)的形式折疊環(huán)的形式-“信封式信封式”構(gòu)象構(gòu)象.分子張力不大分子張力不大, 因此環(huán)戊烷的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定因此環(huán)戊烷的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定. 不是平面結(jié)構(gòu)不是平面結(jié)構(gòu).因因C-H鍵的重疊鍵的重疊,有較大扭轉(zhuǎn)張力有較大扭轉(zhuǎn)張力.5.4.3 環(huán)戊烷的結(jié)構(gòu)環(huán)戊烷的結(jié)構(gòu)新科學(xué)院 王秀鴿36 環(huán)己烷不是平面結(jié)構(gòu)環(huán)己烷不是平面結(jié)構(gòu), ,較為穩(wěn)定的構(gòu)較為穩(wěn)定的構(gòu)象為折疊的椅型構(gòu)象和船型構(gòu)象象為折疊的椅型構(gòu)象和船型構(gòu)象. . -穩(wěn)定穩(wěn)定(99.9%

21、以上以上) C-C-C鍵角基本保持鍵角基本保持109.5,任何兩任何兩個(gè)相鄰的個(gè)相鄰的C-H鍵都是鍵都是交叉式交叉式的的. .椅型椅型構(gòu)象無(wú)張力環(huán)構(gòu)象無(wú)張力環(huán). .紐曼投影式紐曼投影式透視式透視式環(huán)己烷的椅型構(gòu)象環(huán)己烷的椅型構(gòu)象5.4.4 環(huán)己烷的結(jié)構(gòu)環(huán)己烷的結(jié)構(gòu)(1) 椅型構(gòu)象椅型構(gòu)象新科學(xué)院 王秀鴿37 所有鍵角也接近所有鍵角也接近109.5,故也沒(méi)有故也沒(méi)有角張力角張力.但相鄰但相鄰C-H鍵卻并非全是交鍵卻并非全是交叉的叉的.C-2和和C-3上的上的 C-H 鍵鍵,以及以及C-5和和C-6上的上的 C-H鍵都是重疊式的鍵都是重疊式的. C-1和和C-4上兩個(gè)向內(nèi)伸的上兩個(gè)向內(nèi)伸的H由于距

22、由于距離較近而相互排斥離較近而相互排斥,也使分子的能量也使分子的能量有所升高有所升高.透視式透視式紐曼投影式紐曼投影式環(huán)己烷的船型構(gòu)象環(huán)己烷的船型構(gòu)象(2) 船型構(gòu)象船型構(gòu)象新科學(xué)院 王秀鴿38(3) 環(huán)己烷椅型構(gòu)象中碳原子的空間分布環(huán)己烷椅型構(gòu)象中碳原子的空間分布AA線為構(gòu)象的線為構(gòu)象的對(duì)稱(chēng)軸對(duì)稱(chēng)軸(4) 椅型構(gòu)象中的兩種椅型構(gòu)象中的兩種 C-H 鍵鍵 a鍵鍵 (直立鍵直立鍵) e鍵鍵 (平伏鍵平伏鍵)與對(duì)稱(chēng)軸與對(duì)稱(chēng)軸成成 109.5新科學(xué)院 王秀鴿39 通過(guò)通過(guò)C-C鍵的不斷扭動(dòng)鍵的不斷扭動(dòng),一種椅型翻轉(zhuǎn)為另一種椅型一種椅型翻轉(zhuǎn)為另一種椅型 為為 a鍵鍵 為為e鍵鍵椅型構(gòu)象的翻轉(zhuǎn)椅型構(gòu)象的

23、翻轉(zhuǎn)兩種椅型構(gòu)象是兩種椅型構(gòu)象是等同的分子等同的分子.(5) 構(gòu)象的翻轉(zhuǎn)構(gòu)象的翻轉(zhuǎn)新科學(xué)院 王秀鴿40兩種椅型構(gòu)象是兩種兩種椅型構(gòu)象是兩種不同結(jié)構(gòu)不同結(jié)構(gòu)的分子的分子.甲基連在甲基連在a鍵上的構(gòu)象具有較高的能量鍵上的構(gòu)象具有較高的能量,比較不穩(wěn)定比較不穩(wěn)定.平衡體系中平衡體系中e鍵甲基環(huán)己烷占鍵甲基環(huán)己烷占95%, a鍵的占鍵的占5%.同一平面同一平面上的比較上的比較(6) 甲基甲基環(huán)己烷椅型構(gòu)象的翻轉(zhuǎn)環(huán)己烷椅型構(gòu)象的翻轉(zhuǎn)新科學(xué)院 王秀鴿41 若有多個(gè)取代基若有多個(gè)取代基,往往是往往是 e 鍵鍵取代基最多取代基最多的構(gòu)象最的構(gòu)象最穩(wěn)定穩(wěn)定. 若環(huán)上有不同取代基若環(huán)上有不同取代基,則則體積體積大

24、的取代基連在大的取代基連在 e鍵上鍵上的構(gòu)象最穩(wěn)定的構(gòu)象最穩(wěn)定.例例1: 1,2-二甲基環(huán)己烷，順式如下：二甲基環(huán)己烷，順式如下：同一平面上的比較同一平面上的比較.在同側(cè)為在同側(cè)為順順, a,e在異側(cè)為在異側(cè)為反反.a,a;e,e.反式反式(e,e)比順式的穩(wěn)定比順式的穩(wěn)定. （a,a）實(shí)際上不存在（能量太高）實(shí)際上不存在（能量太高）取代基在取代基在e鍵上的構(gòu)象較穩(wěn)定鍵上的構(gòu)象較穩(wěn)定.新科學(xué)院 王秀鴿42 叔丁基在叔丁基在 e 鍵上的構(gòu)象比在鍵上的構(gòu)象比在 a 鍵上的另一種構(gòu)象鍵上的另一種構(gòu)象要穩(wěn)定的多要穩(wěn)定的多.例例2: 順順-4-叔丁基環(huán)己醇的兩種構(gòu)象叔丁基環(huán)己醇的兩種構(gòu)象新科學(xué)院 王秀鴿43例題H(H3C)3CHC(CH3)3(1)(H3C)3CHCH3H(2)OOHHHH(3)寫(xiě)出下列化合物最穩(wěn)定的構(gòu)象：（1）順-1，3-二叔丁基環(huán)己烷（2）順-1-甲基-4-叔丁基環(huán)