有机化学(第四版)脂环烃专题培训ppt课件

化学工业出版社化学工业出版社 结束第四章第四章 脂环烃脂环烃学习目标n了解脂环烃的分类及环烷烃的大小与环的稳定性的关系。n了解环烷烃的构造成异构现象，掌握环烷烃和环烯烃的命名方法。n熟悉环烷烃的化学反应及其应用。第四章 脂环烃学习目标了解脂环烃的分类及环烷烃的化学工业出版社化学工业出版社 结束第一节 脂环烃的分类和命名脂环烃是指分子中含有碳环结构，而性质和脂肪烃相似的一类碳氢化合物。一、脂环烃的分类根据脂环烃中成环碳原子数的多少可分为三元环、四元环、五元环、六元环等。根据碳环内有无不饱和键，又可分为饱和脂环烃和不饱和脂环烃。本章重点介绍单环饱和脂环烃第一节 脂环烃的分类和命名脂环烃是指分子中含有化学工业出版社化学工业出版社 结束 不饱和脂环烃，环上含有不饱和键，含有双键的叫环烯烃，含有三键的叫环炔烃。例如：单环饱和脂环烃亦称环烷烃，环上碳原子彼此单键键相连。例如：CH2CH2H2CH2CH2CCH2CH2CH2CH2CH2H2CH2CA.B.C.环丙烷环丁烷环戊烷D.E.CH2CH2HCCH2CH2HCH2CH2CCH2CH2CH2H2CCC环己烯环辛炔 不饱和脂环烃，环上含有不饱和键，含有双键的叫环烯化学工业出版社化学工业出版社 结束 为了方便，脂环化合物的构造式，可以用简单的几何图形来表示。上述脂环烃构造式可分别简写为：又如：CH2H2CCHCH2CH3CHCHCH3CH3CH2CH3HCCH2CH2CH2可简写为：可简写为：CH2CH3乙基环丙烷CH3CHCH3CH31甲基4异丙基环己烷A.B.C.D.E.为了方便，脂环化合物的构造式，可以用简单的几何化学工业出版社化学工业出版社 结束二、脂环烃的命名n 环烷烃的命名 根据成环碳原子的数目，以相应烷烃的名称冠以“环”字叫环某烷。例如：n 环上的支键作为取代基，若取代基不止一个时，则将成环碳原子编号，选取较小的取代基位次为1，然后将其他取代基位次按尽可能小的方向顺序编号，取代基列出次序由小到大，并将取代基的位次和名称写在”环某烷”之前。CH3CH3CH3甲基环戊烷1，2二甲基环己烷C2H5CH31甲基3乙基环己烷CH3C2H5CH3CH2CH21234561甲基2乙基4正丙基环己烷环丙烷环己烷环辛烷二、脂环烃的命名 环烷烃的命名 根据成环碳原子化学工业出版社化学工业出版社 结束n 不饱和脂环烃 环上含有不饱和键，含有双键的叫环烯烃，含有三键的叫环炔烃。以不饱和碳环作为母体，环上连的支链作为取代基，环上碳原子的编号顺序应使不饱和键所在位次最小。对于只有一个不饱和键的脂环烃，不饱和键的位置可以不标出来。例如：1234561212345H3C环己烯3甲基环戊烯1，3环己二烯环辛炔 不饱和脂环烃 环上含有不饱和键，含有双键的叫环烯化学工业出版社化学工业出版社 结束第二节 环烷烃的构造异构现象n 环烷烃比相同碳原子数的烷烃少2个氢原子，所以环烷烃的通式为CnH2n，与烯烃为同一个通式，因此环烷烃与相同碳原子数的烯烃互为构造异构体。例如：丙烯与环丙烷互为构造异构体n=3CH2CH2H2CC3H6 （烯烃）CH3CHCH2 （丙烯）C3H6 （环烷烃）（环丙烷）第二节 环烷烃的构造异构现象 环烷烃比相同碳原子化学工业出版社化学工业出版社 结束n 环烷烃的构造异构现象可因成环碳原子数目的不同，取代基的不同（碳原子的数目和碳链构造不同）以及取代基在环上相对位置的不同都可产生异构现象。例如C5H10 的环烷烃，就有五种异构体。CH3CH3H3CCH3CH3环戊烷甲基环丁烷CH2CH3乙基环丙烷1，1二甲基环丙烷1，2二甲基环丙烷 环烷烃的构造异构现象可因成环碳原子数目的不同，取代基的化学工业出版社化学工业出版社 结束第三节 环烷烃的物理性质名名 称称熔熔 点点/沸沸 点点/密密 度度(20)/(g/Cm3)环丙烷127.632.90.720(79）环丁烷80130.703(0)环戊烷94490.745甲基环戊烷142.4720.779环己烷6.580.80.779甲基环己烷126.5100.80.779环庚烷121180.810环辛烷141490.836表41环烷烃的物理常数 常温下，环丙烷和环丁烷为气体，环戊烷为液体，高级环烷烃为固体。环烷烃的沸点、熔点和密度都比含相同数目碳原子的烷烃高。第三节 环烷烃的物理性质名 称熔 点化学工业出版社化学工业出版社 结束 第四节 环烷烃的化学反应及应用l 环的大小与稳定性：稳定性：普通环中环小环l 环的大小与化学性质的关系：五元以上环烷烃性质相似烷烃，较稳定，只能发生取代及氧化反应小环烷烃不稳定易发生开环反应 第四节 环烷烃的化学反应及应用 环的大小与稳化学工业出版社化学工业出版社 结束n 开环加成反应l 催化加氢更高温度+HHNi80 CH3CH2CH3较高温度+HHNi200 CH3CH2CH2CH3+HHNi300 以上CH3CH2CH2CH2CH3 开环加成反应 催化加氢更高温度+HHNi80 化学工业出版社化学工业出版社 结束l加卤素小环与溴发生加成反应后，溴的红棕色消失现象明显，可用来鉴别三元环、四元环与烷烃。环戊烷、环己烷在加热下也不易与溴发生加成反应。+BrBr CH2CH2CH2BrBrCCl4室温1，3二溴丙烷+BrBr CH2CH2CH2CH2BrBr1，4二溴丁烷加卤素小环与溴发生加成反应后，溴的红棕色消失现象明显，可用来化学工业出版社化学工业出版社 结束 烷基环丙烷与卤化氢进行加成反应时。环的破裂发生在含氢最多和含氢最少的两个碳原子之间。例如：H3C+HBr CH3CHCH2CH3Br2溴丁烷H3CH3CCH3HHH+HBr CH3CCHCH3 CH3BrH3C2，3二甲基2溴丁烷l 加卤化氢 烷基环丙烷与卤化氢进行加成反应时。环的破裂发生在化学工业出版社化学工业出版社 结束n 取代反应+Br2Br紫外光或300+HBr溴代环戊烷+Cl2Cl紫外光或热+HCl氯代环己烷 取代反应+Br2Br紫外光或300+H化学工业出版社化学工业出版社 结束 综上所述，环烷烃既像烷烃又像烯烃。环戊烷和环己烷等较大的环比较稳定像烷烃，主要进行取代和氧化反应，而环丙烷和环丁烷等小环容易开环与烯烃相似，易进行开环加成反应。环丙烷既可使溴 水褪色（与烷烃区别），又不能使高锰酸钾水溶液褪色（与烯烃区别）。环烯烃、环炔烃的性质与相应的烯烃、炔烃性质相似。n 氧化反应KMnO4水溶液室温不能与环丙烷等环烷烃反应，但在室温下可以用高锰酸钾水溶液来鉴别环烷烃和烯烃。当环丙烷含有微量丙烯时，也可用高锰酸钾水溶液洗涤除去丙烯。在加热下利用强氧化剂或在催化剂存在下利用空气或氧气进行氧化，则环烷烃也可被氧化。例如：OH空气，环烷酸钴（锰）125165 ，0.81.5MPa+环己醇O环己酮 综上所述，环烷烃既像烷烃又像烯烃。环戊烷和环己化学工业出版社化学工业出版社 结束第五节 重要的环烷烃 环己烷 脂环烃及其衍生物广泛存在于自然界中，我们所熟悉的松节油、樟脑、薄荷、麝香及高效、低毒农药除虫工菊素等都属于脂环烃及其衍生物。石油是环烷烃的主要来源。石油中所含的环烷烃主要是环戊烷、环己烷及它们的烷基衍生物。环己烷是最重要的环烷烃。环己烷为无色液体，沸点80.8、密度0.779g/Cm3，比水轻，易挥发和易燃烧，不溶于水而溶于有机溶剂。工业上生产环己烷主要采取石油镏分分离法和苯催化加氢法，其中苯催化加氢法是目前普遍采用的方法，以镍为催化剂，在180250进行苯的加氢生成环己烷。此反应产率很高，而且产品纯度也高。环己烷是重要的化工原料，主要用于合成尼龙纤维。也是大量使用的工业溶剂，如用于塑料工业中，溶解导线涂层的树脂，还用作油漆的脱漆剂等。+3H2Ni180250 第五节 重要的环烷烃 环己烷 脂化学工业出版社化学工业出版社 结束第六节 不饱和度及其应用一、不饱和度 不饱和度又名缺氢指数，用希腊字母表示，它是反映有机分子不饱和和度的量化标志，由于烷烃分子饱和和度最大，规定其=0，烃分子中每增加一个双键盘或一个饱和脂环，氢原子就减少两个，其不饱和度就增加1。烃及其衍生物的不饱和度的计算公式为：2C+2HX+N2 式中：C、H、X、N分别代表分子中碳、氢、卤素、氮的原子数。一个单位的不饱和度相当于一个双键和一个饱和脂环结构，对于含氧化合物，不饱和度与氧无关。第六节 不饱和度及其应用一、不饱和度 化学工业出版社化学工业出版社 结束二、不饱和度的应用n 可以辅助判断同分异构体。本方法适用于结构复杂的有机物，若两种有机物互为同分异构体，其分子式必相同，则其不饱和度也必然相等。也就是说，若两个有机物的分子式相同，构造式不同，当其不饱和度相等时，两个有机物一定互为同分异构体，n可以辅助推测有机物的构造。根据化学性质推测有机物的构造，通常解题思路是先确定分子式，根据分子式确定其不饱和度，以此来初步推测分子中是否含有饱和脂环、苯环（苯环的4）、（2)、（1）及其他不饱和烃，然后根据各步化学性质推出其各种可能的构造，推出可能的构造后，再从前后逐步验证。CCCCCO二、不饱和度的应用 可以辅助判断同分异构体。本方化学工业出版社化学工业出版社 结束例 题【例41】化合物A和B的分子式均为C4H6，室温下它们都能使溴的CCl4溶液褪色，当使用等物质的量的样品与溴反应时；B所需溴的量是A的二倍；它们都能与HBr反应，而得到C4H7Br的C和D；B能与硝酸银的氨溶液作用生成白色沉淀。试推测A和B的构造式，并写出有关化学反应式。24622解 由A和B的分子式C4H8可以算出它的不饱和度 2，A和B分子中可能含有两个 CC 或一个 C或一个环烯烃构造,它们在室温下都能使溴的CCl4溶液褪色，当使用等物质的量的样品与溴反应时，B所需的量是A的二倍，它们都与HBr反应，但得到C4H7Br的C和D，说明A分子是只含一个子 CC 双键的环烯烃，A的构造式可能是 ，B分子中可能含有一个 或两个 CC 双键。C例 题【例41】化合物A和B的分子式化学工业出版社化学工业出版社 结束又根据B能与硝酸银的氨溶液作用生成白色沉淀，说明分子中含有 构造，推测B的构造式可能为CH3CH2 ，各步化学反应式如下：CCHCCH+Br Br2CCl4BrBrACH3CH2 CCHBr2CCl4CH3CH2 CCHBr BrBr2CCl4CH3CH2 CCHBr BrBr BrB+HBr HBrCCH3CH2 CCHCH3CH2 CCH2BrD+HBr 又根据B能与硝酸银的氨溶液作用生成白色沉淀，说明分子中含有化学工业出版社化学工业出版社 结束根据以上化学反应验证，A、B的构造 分别为：A：B：CH3CH2 CCHCH3CH2 CCH +Ag（NH3）NO32CH3CH2 CCAg+NH4NO3 +NH3（白色）B根据以上化学反应验证，A、B的构造 分别为：A：B：CH3C化学工业出版社化学工业出版社 结束本 章 小 结n 环烷烃的通式为CnH2n，与烯烃相同,因此，环烷烃与相同碳原子数的烯烃互为同分异构体。n 环烷烃的构造异构：可因成环碳原子的数目不同，取代基的不同以及取代基在环上位置的不同产生构造异构体。n 环烷烃和单环环烯烃的命名与相应的烷烃和烯烃相似，命名时在相应的烷烃和烯烃名称前加一”环”字。本 章 小 结 环烷烃的通式为CnH2n，与化学工业出版社化学工业出版社 结束n 环烷烃的化学反应催化剂H2加成反应加氢CH3CH2CH3催化剂H2CH3CH2CH2CH3加卤素CH2CH2CH2BrBrBr2室温CH2CH2CH2CH2BrBrBr2加溴化氢CH3 CH3CHCH2CH3BrHBrHBr CH3CH2CH2Br加氢碘酸HI CH3CHCH2CH2I 环烷烃的化学反应催化剂H2加成反应加氢CH3CH2C化学工业出版社化学工业出版社 结束取代反应氧化反应溴代+Br2Br紫外光或加热+HBr氯代+Cl2Cl紫外光或加热+HClOH空气，催化剂加热，加压+O取代反应氧化反应溴代+Br2Br紫外光或加热+化学工业出版社化学工业出版社 结束习 题 给下列化合物命名：CH2CH3CH3CH3CHCH3CH2CH3CH3CH CHCH3CH2CH3C2H5习 题 给下列化合物命名：CH化学工业出版社化学工业出版社 结束 写出下列化合物的构造式：1-甲基-4-异丙基环己烷1，1-二甲基环丁烷3-异丙基环己烯环戊基环戊烷1，3-环己二烯1，3-二乙基环戊烷 完成下列化学反应：+Cl2紫外光？CH3 +H2 ，NiBr2HCl？+Br2？CH3CH3CH3+HBr？写出下列化合物的构造式：1-甲基-4-异丙基环己烷化学工业出版社化学工业出版社 结束CH3H2 ，Ni？Br2 ，CCl4室温？HI？H+H2O，？用化学方法鉴别下列各组化合物：丙烷、丙烯、环丙烯、丙炔 环戊烷、环戊烯、甲基环丁烷 环丙烷中含有微量丙烯，如何用化学方法除去杂质丙烯？CH3H2 ，Ni？Br2 ，CCl4室温？HI？H+化学工业出版社化学工业出版社 结束 化合物A和B，分子式都是C4H8 ，室温下它们都能使Br2-CCl4溶液褪色；与高锰酸钾溶液作用时，B能褪色，但A 却不能褪色，1mol的A或B和1mol的溴化氢作用时，都生成同一化合物C，试推测A、B、C的构造式，并写出各步化学反应式。化合物A，分子式是C4H8，能使溴水褪色，但常温下不能使稀的KMnO4溶液褪色；化合物B分子式也是C4H8，常温下B既不能使溴水褪色，也不能使稀的KMnO4溶液褪色；A和B分别与HBr作用可得到分子式为C4H9Br的C和D，试推测A、B、C、D的构造式。化合物A和B，分子式都是C4H8 ，室温下它们都能使化学工业出版社化学工业出版社 结束THANKYOU！THANKYOU！29