04有機化學第4版教案第四章-脂環(huán)烴課件

第五章脂環(huán)烴

alicyclichydrocarbons

脂環(huán)烴是指碳干為環(huán)狀而性質和開鏈烴相似的烴類。§5.1脂環(huán)烴的分類和命名Classificationandnomenclatureofalicyclic螺環(huán)烴：分子中兩個碳環(huán)共用一個碳原子。聯(lián)環(huán)烴：分子中兩個碳原子用一根碳碳鍵相連的。不飽和脂環(huán)烴（環(huán)烯烴、環(huán)炔烴）飽和脂環(huán)烴（環(huán)烷烴）橋環(huán)烴：分子中兩個碳環(huán)共用多個碳原子。單環(huán)脂環(huán)烴多環(huán)脂環(huán)烴一、分類：脂環(huán)烴二、命名：nomenclature1、單環(huán)脂環(huán)烴1>、與開鏈烴相似，用“環(huán)”字作前綴。

2>、簡單的環(huán)連在長鏈上或同一碳鏈上連有幾個脂環(huán)時，環(huán)作取代基。如：

CH3CH2CHCH2CH3CH2CH2CH2CH22、螺環(huán)烴：1>、編號：從小環(huán)到大環(huán)，照顧不飽和鍵和取代基。2>、取名；螺[a·b]某烷。（a≤b：“某”指碳環(huán)中碳原子的總數(shù)）如：

5-甲基螺[3·5]壬烷9-甲基螺[3·5]-5-壬烯55113、聯(lián)環(huán)烴：與橋環(huán)烴相同4、橋環(huán)烴：1>、編號：先長橋后短橋；照顧不飽和鍵和支鏈。2>、取名：A環(huán)[a·b·c……]某烷。（a≥b≥c……，“某”為環(huán)中碳原子總數(shù)；“A”為環(huán)的數(shù)目）。如：二環(huán)[4·4·0]癸烷1，5，7，7-四甲基二環(huán)[4·1·0]庚烷11，3，7，7-四甲基二環(huán)[2·2·1]庚烷1,5,6-三甲基二環(huán)[2·2·0]-2-辛烯11§5.2脂環(huán)烴的性質Propertiesofalicyclichydrocarbons一、脂環(huán)烴的物理性質：physicalpropertiesofalicyclic熔、沸點和相對密度比相應的脂肪烴高。原因是比較規(guī)整。二、脂環(huán)烴的化學性質：chemicalpropertiesofalicyclic1、環(huán)烷烴：cycloalkanes1>、在光照或熱的引發(fā)下發(fā)生取代反應（與烷烴相似）+Cl2+Br2ClBr2>、在催化劑的作用下開環(huán)加氫+H2+H2+H2NiNiNi80°C120°C300°CC3H8n-C4H10n-C5H12ClCH2CH2CH2Cl3>、容易開環(huán)+Br2BrCH2CH2CH2Br+HBrCH3CH2CH2Br+Cl2FeCl3+HBrCH3—C—CH—CH3CH3CH3BrCH3CH2CH2OH①H2SO4②H2OCH≡CCH3和4>、常溫下一般氧化劑不與環(huán)烷烴反應。例：區(qū)別：CH3CH2CH3；CH2=CHCH3

2、環(huán)烯烴的性質PropertiesofcycloalkenesBr2Br2低溫300~500°C稀KMnO4HBrHBrH2O2BrBrBrBrBrKMnO4HCOO(CH2)4COOHOHHOH+象開鏈烴一樣，主要起親電的或游離基的加成反應，也能起開環(huán)反應和烯丙位的取代反應。冷，堿性§5.3脂環(huán)烴的結構Structureofalicyclic一、張力學說和環(huán)丙烷的結構1、張力：物體所承受的拉拽的力。2、角張力：有些脂環(huán)烴分子中，由于碳碳鍵的夾角不能成為109028'，分子中就產(chǎn)生了一種力圖使碳碳鍵的夾角成為109028'的力，這種力叫角張力。3、張力學說：1885年Baeyer（拜爾）提出了張力學說，認為環(huán)烷烴中的碳是四面體的，如果鍵角偏離109028'，就會產(chǎn)生張力，偏離越多，張力越大。如，環(huán)丙烷中，碳碳鍵的夾角為適應環(huán)的幾何形狀而成600；環(huán)戊烷中，碳碳鍵的夾角為1080；因此，環(huán)丙烷中張力大，環(huán)戊烷中張力小。4、彎曲鍵的概念：環(huán)丙烷中，碳為SP3雜化，但碳碳鍵的形成不是SP3軌道頭碰頭的重疊，也不是側面重疊，而是彎曲重疊。電子云有點象π鍵的電子云，所以易被進攻。見圖5-1P106二、環(huán)丁烷和環(huán)戊烷的構象環(huán)丁烷為了減少張力，四個碳原子不在同一平面上，而是呈蝴蝶式構象。環(huán)戊烷也為了減小張力，五個碳原子不在同一平面上，而是呈信封式或半椅式。三、燃燒熱和非平面結構1、燃燒熱：1mol物質完全燃燒時所放出的熱量。環(huán)烷烴中每個CH2

的燃燒熱越小，該環(huán)烷烴就越穩(wěn)定。2、正多邊形的邊與內(nèi)角的關系：邊345678912內(nèi)角60090010801200128.50135014401500與1090的差490190101101902603504103、環(huán)烷烴每個CH2的燃燒熱及總張力能（KJ.mol-1）見P107表5-2碳原子數(shù)燃燒熱總張力能碳原子數(shù)燃燒熱總張力能

nHc/nn(Hc/n-659)nHc/nn(Hc/n-659)36971141166344468610812660125664251366013665901465907662211566015866440166601696655417657341066450

烷烴中每個CH2

的燃燒熱約為654.8kj.mol-1

4、若環(huán)烷烴中碳原子共平面，則分子呈正多邊形，按張力學說，環(huán)戊烷最穩(wěn)定，環(huán)丁烷與環(huán)己烷相當，碳原子多于7個的環(huán)烷烴中，碳原子越多越不穩(wěn)定。而事實上，從P107表5-2可知，環(huán)己烷最穩(wěn)定；碳原子多于7個的環(huán)烷烴的穩(wěn)定程度基本相當（7~11）。所以從燃燒熱的數(shù)值上人們初步判斷環(huán)烷烴中的碳原子不在同一平面上；現(xiàn)在已經(jīng)通過物理方法搞清楚了環(huán)烷烴的碳原子的確不在同一平面上。四、環(huán)己烷的構象conformationofcyclohexane1、范德華張力：非鍵原子或基團間距離小于范德華半徑時，這些原子或基團就互相排斥，這種排斥力叫范德華張力。2、扭轉張力：兩個相連的四面體碳原子，它們的鍵處于交叉式時最穩(wěn)定，與交叉式有偏差時分子中就產(chǎn)生一種力圖恢復成交叉式構象的力。這種力叫扭轉張力。3、環(huán)己烷分子中，碳碳鍵可以在環(huán)不受破裂的范圍內(nèi)旋轉。因此，有許多種構象，其中有兩種極限構象，船式和椅式。椅式構象船式構象4、船式構象中有兩個相鄰碳原子的鍵（2，3和5，6）處于順疊式的位置，有扭轉張力，C1和C4間的距離小，C1和C4上氫原子間的距離更小，范德華張力大，所以不穩(wěn)定。5、椅式構象：1，3，5-三個碳原子在一個平面上；2，4，6-三個碳原子在一個平面上；兩個平面互相平行，距離為0.05nm。相鄰碳原子的鍵都處于順錯式的位置，因此是優(yōu)勢構象。6、轉環(huán)作用：環(huán)己烷的構象中，通過碳碳鍵的旋轉，船式可變?yōu)橐问交蛄硪淮?，椅式也可以變?yōu)榇交蛄硪灰问剑@種互變叫轉環(huán)作用。轉環(huán)作用中，C-C鍵未斷裂；一個椅式變?yōu)榱硪粋€椅式時原a鍵變成e鍵，原e鍵變?yōu)閍鍵。7、環(huán)己烷的一元取代物中，取代基在a鍵時，由于與3，5碳上的氫原子間距離小，范德華張力大，不穩(wěn)定；取代基在e鍵時穩(wěn)定。同理，多元取代物中，最穩(wěn)定的構象是e鍵上取代基最多的構象。環(huán)上有不同的取代基時，大的取代基在e鍵的構象最穩(wěn)定。五、脂環(huán)化合物的順反異構cis-transisomerismofalicyclic1、單環(huán)化合物的順反異構由于環(huán)的存在，碳碳鍵的旋轉受到一定的限制，當環(huán)上連有兩個不同的原子或基團時，就有順反異構。兩個相同或相似的基團在環(huán)的同側為順式：如CH3CH3H3CH3C(Z)順-1，2-二甲基環(huán)己烷(E)反-1，3-二甲基環(huán)己烷2、十氫萘（二環(huán)[4?4?0]癸烷）的順反異構兩個氫原子在環(huán)的同側為順式：順式反式一、分子內(nèi)偶聯(lián)方法武慈型環(huán)合成方法：α,ω-二鹵化合物發(fā)生偶聯(lián)反應，可生成環(huán)。§5.4脂環(huán)烴的制法PreparationofalicycichydrocarbonsCH2CH2CH2Na(Zn)BrBr二、狄爾斯-阿德爾反應++OOOOOO100°CCH3—CH—CH—CH3三、卡賓合成法卡賓又叫碳烯，是二價碳的活潑中間體。能與烯作用，形成三元環(huán)。CH2N2CH2+N2?光或熱CH3CH=CHCH3+CH2CH2????四、脂環(huán)烴之間的轉化脂環(huán)烴在催化劑的作用下能使環(huán)縮小或擴大。AlCl3小結：基本概念：脂環(huán)烴、螺環(huán)烴、聯(lián)環(huán)烴、橋環(huán)烴、張力、角張力、范德華張力、扭轉張力、燃燒熱、轉環(huán)作用等十個。講了脂環(huán)烴的分類、命名、結構、性質、制備等。注意掌握順反異構和構象。P1132、4、5、8作業(yè)：Thank

you賣油翁下課了，回顧學習一個小故事吧！學習目標1、復述故事，深入理解文章內(nèi)容，初步把握人物形象。2、學會利用文中關鍵詞句分析人物形象。3、體會文章所揭示的深刻道理。故事發(fā)生的時間、地點、人物、事件的起因、經(jīng)過和結果要復述清楚。看圖復述課文內(nèi)容自學指導(一)1、作者運用哪幾種方法去刻畫人物的形象？從文中找出具體句子進行分析。并說說你是如何看待這兩個人物的。2、從這個故事中你懂得了什么道理？自學指導(二)陳堯咨（善射）賣油翁（善酌）動作神態(tài)語言睨之無他，但手熟爾以我酌油知之我亦無他，惟手熟爾汝亦知射乎吾射不亦精乎爾安敢輕吾射釋擔而立但微頷之取置覆酌瀝性格:自矜（驕傲）謙虛對比道理:熟能生巧,即使有什么長處也不必驕傲自滿。忿然笑而遣之笑而遣之1、聯(lián)系生活、學習，說說熟能生巧的事例。

2、你認為一個人應該如何看待自己的長處？又如何看待他人的長處？課外延伸人外有人，天外有天。取人之長，補己之短。自滿人十事九空，虛心人萬事可成。謙受益，滿招損。三人行，必有我?guī)熝?。擇其善者而從之，其不善者而改之。驕傲自滿是我們的一座可怕的陷阱；而且，這個陷阱是我們自己親手挖掘的。

——

老舍

尺有所短；寸有所長。物有所不足；智有所不明。

——

屈原

1、正視自己的長處，揚長避短，2、正視自己的缺點，知錯能改，3謙虛使人進步，4、人應有一技之長，5、自信是走向成功的第一步，6強中更有強中手，一山還比一山高，7藝無止境8、寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來，刻苦訓練才能有所收獲，取得成效。9、驕傲自大、不可一世者往往遭人輕視；10、智者超然物外賣油翁下課了，回顧學習一個小故事吧！學習目標1、復述故事，深入理解文章內(nèi)容，初步把握人物形象。2、學會利用文中關鍵詞句分析人物形象。3、體會文章所揭示的深刻道理。故