基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué) 脂環(huán)烴

基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)脂環(huán)烴第一頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日橋環(huán)和螺環(huán)化合物的命名；環(huán)己烷和取代環(huán)己烷的構(gòu)象分析。脂環(huán)化合物的命名；環(huán)烷烴的典型構(gòu)象和穩(wěn)定性的關(guān)系；環(huán)己烷的構(gòu)象及其表示方法；熟悉環(huán)烷烴的特性反應(yīng)；了解環(huán)的張力學(xué)說(shuō)。主要內(nèi)容重點(diǎn)難點(diǎn)第二頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日5-1脂環(huán)烴的分類與命名1分類按環(huán)上碳原子的飽和程度，可分為環(huán)烷烴(通式CnH2n)環(huán)烯烴(通式CnH2n-2)環(huán)炔烴(通式CnH2n-4)環(huán)戊烷環(huán)己烯環(huán)辛炔小環(huán)C3~4，普通環(huán)C5~7，中環(huán)C8~11，大環(huán)>12C。

按環(huán)的大小：第三頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日按照分子中所含碳環(huán)的數(shù)目，可分為單環(huán)脂環(huán)烴二環(huán)脂環(huán)烴多環(huán)脂環(huán)烴環(huán)己烷環(huán)戊二烯甲基環(huán)己烷十氫化萘降冰片烷螺[2,4]庚烷立方烷籃烷金剛烷第四頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日2命名（A）單環(huán)脂環(huán)烴選母體化合物：

在相應(yīng)脂環(huán)烴烴名稱前加“環(huán)”字，稱為“環(huán)某烷”；“環(huán)某烯”；“環(huán)某炔”。定編號(hào)：使所有取代基編號(hào)盡可能小.環(huán)戊烷甲基環(huán)己烷1,2-二甲基環(huán)己烷1-甲基-3-乙基第五頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日1-甲基-4-異丙基環(huán)己烷1-methyl-4-isopropylcyclohexane4-環(huán)丙基辛烷4-cyclopropyloctane環(huán)丁烷cyclobutane第六頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日分子中有不飽和碳碳鍵，命名時(shí)應(yīng)使不飽和鍵上的碳編號(hào)最小。

3-甲基環(huán)戊烯3-methylcyclopentene3-甲基-1,4-環(huán)己二烯3-methyl-1,4-cyclohexadiene

1-甲基環(huán)戊烯1-methylcyclopentene第七頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日（B）二環(huán)烴分子碳架中含有兩個(gè)碳環(huán)的烴.分為:橋環(huán)烴(橋烴)二環(huán)[4.4.0]癸烷(十氫化萘)二環(huán)[2.2.1]庚烷(降冰片烷)螺環(huán)烴(螺烴)螺[4.4]壬烷

聯(lián)環(huán)烴聯(lián)二環(huán)己烷第八頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日

螺環(huán)烷烴兩個(gè)碳環(huán)共用一個(gè)碳原子的脂環(huán)烴.母體化合物：詞頭[兩環(huán)碳原子數(shù)目表示]母體.①詞頭:螺spiro②兩環(huán)碳原子數(shù)目表示由小環(huán)到大環(huán)，用圓點(diǎn)分開(kāi).③母體:按成環(huán)碳原子總數(shù)稱為“某烷”.螺原子編號(hào)從較小環(huán)與螺原子相鄰的碳開(kāi)始，沿小環(huán)經(jīng)螺原子到較大的環(huán).第九頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日螺[2.4]庚烷螺[5.5]十一烷螺[3.4]辛烷

123456785-甲基10-甲基螺[4.5]-6-癸烯螺[4.5]-1,6-癸二烯10-methylspiro[4.5]-6-decenespiro[4.5]-1,6-decadiene螺[4.5]-6-癸烯spiro[4.5]-6-decene1

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910第十頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日橋環(huán)烴

在脂環(huán)烴分子中,兩個(gè)碳環(huán)共用兩個(gè)或多個(gè)碳原子時(shí),稱為橋環(huán)化合物.橋頭碳原子第十一頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日母體名稱：詞頭[橋的表示]母體①詞頭：環(huán)數(shù)。形成開(kāi)鏈化合物斷鍵的次數(shù)，即為幾環(huán).②橋的表示:用阿拉伯?dāng)?shù)字表明每橋所含橋原子數(shù)目(橋頭碳不包括在內(nèi)),按由大到小的順序排列,數(shù)字之間用小圓點(diǎn)分開(kāi),放在方括號(hào)中.③母體:按成環(huán)碳原子總數(shù)稱為“某烷”.二環(huán)[3.2.1]辛烷第十二頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日二環(huán)[3.2.1]辛烷3467852,8-二甲基-1-乙基編號(hào):

編號(hào)從一個(gè)橋頭開(kāi)始，沿最長(zhǎng)橋到另一橋頭碳,再沿次長(zhǎng)橋回到起始橋頭碳,最后是最短橋的碳原子.寫(xiě)取代基：將取代基位次和名稱放在“二環(huán)”之前即可.12第十三頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日二環(huán)[3.2.1]辛烷bicyclo[3.2.1]octane英文名中二環(huán)用詞頭bicyclo-表示。1

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二環(huán)[2.2.0]己烷bicyclo[2.2.0]hexane7,7-二甲基二環(huán)[2.2.1]庚烷

7,7-dimethylbicyclo[2.2.1]heptane第十四頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日寫(xiě)出下列化合物結(jié)構(gòu)2-甲基二環(huán)[3.2.1]辛烷螺[2.4]庚烷第十五頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日知識(shí)回顧?

分類：?

重點(diǎn)：命名?

難點(diǎn)：螺環(huán)和橋環(huán)化合物命名

1234567834678512第十六頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日5-2脂環(huán)烴的物理性質(zhì)

在室溫和常壓下，環(huán)丙烷和環(huán)丁烷為氣體，環(huán)戊烷到環(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)、相對(duì)密度都比含同數(shù)目碳原子的直鏈烷烴高；

脂環(huán)烴均不溶于水；脂環(huán)烴的密度在0.688~0.853之間。第十七頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日

C-C,C-Hσ鍵牢固，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，似烷烴；1.

取代反應(yīng)H+BrBr+Br5-3脂環(huán)烴的化學(xué)性質(zhì)環(huán)烷烴第十八頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日2氧化反應(yīng)

在室溫下環(huán)烷烴難以氧化，和一般的氧化劑如酸性高錳酸鉀等不起反應(yīng)?？捎酶咤i酸鉀溶液來(lái)區(qū)別烯烴和環(huán)丙烷衍生物。

第十九頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日π鍵C=Csp2-sp2σ鍵2p-2p

π鍵

溫故知新第二十頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日3.加成反應(yīng)A加氫

隨環(huán)上碳的增多，環(huán)烷烴穩(wěn)定性增大。C3~C4脂環(huán)烴易斷環(huán)，環(huán)可以加成，似烯烴CH2CH2CH2+HH第二十一頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日B加鹵素注意：不能用溴褪色的方法來(lái)區(qū)別環(huán)烷烴與烯烴。C加鹵化氫？CH2CH2CH2+HBr第二十二頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日取代環(huán)丙烷斷鍵：斷含氫最多和含氫最少的碳原子之間的鍵。加氫：氫加到含氫多的碳上。三員環(huán)在常溫下與X2,HX即可發(fā)生開(kāi)環(huán)反應(yīng)；四員環(huán)加熱后，方可反應(yīng)；五六元環(huán)難發(fā)生加成反應(yīng)。CH3-CH-CH2CH2+HBrCH2HCH2HCH2HCH2HCH2HCH2HBr第二十三頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日環(huán)烯烴

與烯烴相似，碳碳雙鍵可發(fā)生加成反應(yīng)，α-氫原子發(fā)生取代反應(yīng)。反式加成反-1,2-二溴環(huán)己烷第二十四頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日１環(huán)丙烷環(huán)丙烷上的碳原子都是飽和碳原子，為sp3雜化。角張力：分子內(nèi)部試圖恢復(fù)正常鍵角的力。105.5°60°環(huán)丙烷分子相鄰碳上的碳?xì)滏I都是重疊式構(gòu)象。扭轉(zhuǎn)張力：試圖恢復(fù)交叉式構(gòu)象的力。109.5°5-4環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)第二十五頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日環(huán)戊烷分子中，碳碳鍵的夾角為108°，接近sp3雜化軌道間夾角，角張力很小，是比較穩(wěn)定的環(huán)。環(huán)己烷分子中6個(gè)碳原子不在同一平面上，碳原子之間的鍵角為109°28′，分子中沒(méi)有張力。2其他環(huán)烷烴第二十六頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日大環(huán)原子在不同的平面內(nèi)，鍵角接近正常的鍵角，為無(wú)張力環(huán)。環(huán)三十烷第二十七頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日３環(huán)烷烴的燃燒熱與環(huán)的穩(wěn)定性燃燒熱測(cè)定數(shù)據(jù)表明：烷烴分子每增加一個(gè)CH2，其燃燒熱數(shù)值的增加基本上是一個(gè)定值658.6kJ·mol-1。環(huán)烷烴可以看作是數(shù)量不等的CH2單元連接起來(lái)的化合物。但不同環(huán)烷烴中的單元CH2的燃燒熱卻因環(huán)的大小有著明顯的差異。第二十八頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日一些環(huán)烷烴的燃燒熱(kJ·mol-1)：環(huán)烷烴單元CH2的燃燒熱增大，則穩(wěn)定性降低。第二十九頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日１順?lè)串悩?gòu)

反-1-甲基-4-乙基環(huán)己烷trans-1-ethyl-4-methylcyclohexane順-1,2-二甲基環(huán)丙烷反-1,2-二甲基環(huán)丙烷cis-1,2-dimethylcyclopropane

trans-1,2-dimethylcyclopropane

5-5環(huán)烷烴的立體異構(gòu)第三十頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日２環(huán)己烷的構(gòu)象

透視式：(1)椅式構(gòu)象和船式構(gòu)象

六個(gè)碳原子均為sp3雜化，在保持鍵角109°28′不變的情況下，能以兩種不同的空間形式組成六員環(huán)椅式船式

第三十一頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日紐曼投影式：

椅式船式

第三十二頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日分子模型：

椅式構(gòu)象船式構(gòu)象第三十三頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日椅式構(gòu)象和船式構(gòu)象的對(duì)比：①船式構(gòu)象：無(wú)角張力;相鄰碳上的碳?xì)滏I全為重疊式，存在扭轉(zhuǎn)張力；椅式構(gòu)象：無(wú)角張力;相鄰碳上的碳?xì)滏I全為交叉式構(gòu)象，沒(méi)有扭轉(zhuǎn)張力。②船式構(gòu)象：船頭碳原子C1和C4上的氫原子距離較近，斥力較大;椅式構(gòu)象：C1和C4上的氫原子距離較遠(yuǎn)，斥力較小。第三十四頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日(2)直立鍵和平伏鍵

椅式構(gòu)象中的碳?xì)滏I可以分為兩類，6個(gè)碳?xì)滏I與分子的對(duì)稱軸平行，叫做直立鍵或a鍵。另外6個(gè)碳?xì)滏I指向環(huán)外，與直立鍵成109°28′的角，平伏著向環(huán)外伸展，叫做平伏鍵或e鍵。第三十五頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日(3)轉(zhuǎn)環(huán)作用

一個(gè)椅式構(gòu)象的環(huán)己烷，可以通過(guò)碳碳單鍵的旋轉(zhuǎn)變成另一種椅式構(gòu)象，叫做轉(zhuǎn)環(huán)作用。第三十六頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日在室溫下就能迅速轉(zhuǎn)環(huán)，在轉(zhuǎn)環(huán)的過(guò)程中，原來(lái)的a鍵全都變成e鍵，原來(lái)的e鍵全都變成a鍵。第三十七頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日環(huán)己烷構(gòu)象的勢(shì)能關(guān)系：E半椅式扭船式46kJ·mol-123kJ·mol-130kJ·mol-1第三十八頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日３取代環(huán)己烷的構(gòu)象

一元取代環(huán)己烷中，取代基占據(jù)e鍵的構(gòu)象更穩(wěn)定。(1)一元取代環(huán)己烷的構(gòu)象

5%

95%

第三十九頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日<0.1%

>99.9%

第四十頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日(2)二元取代環(huán)己烷的構(gòu)象

1,2-二取代：穩(wěn)定的構(gòu)象是e鍵上取代基最多的構(gòu)象，若取代基不同時(shí)，大的取代基在e鍵上的構(gòu)象最穩(wěn)定。第四十一頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日優(yōu)勢(shì)構(gòu)象優(yōu)勢(shì)構(gòu)象第四十二頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日1,3-二取代：

優(yōu)勢(shì)構(gòu)象第四十三頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日優(yōu)勢(shì)構(gòu)象環(huán)己烷1,4-二