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Chapter 3 环环 烃烃 (Cyclic hydrocarbons）目的要求：目的要求：掌握脂环烃的命名；掌握脂环烃的命名；环烷烃的稳定性及化学性质；环烷烃的稳定性及化学性质；环己烷的构象。环己烷的构象。掌握芳烃的结构；掌握芳烃的结构；亲电取代反应及反应机理；亲电取代反应及反应机理；定位规律、休克尔规则。定位规律、休克尔规则。学时：学时：6h6h 第一节第一节 脂环烃脂环烃 （Alcyclic hydrocarbons）一、分类与命名一、分类与命名1.1.分类分类脂环烃脂环烃单环烃单环烃多环烃多环烃小环（小环（3 34 4个个C C）常见环常见环中环中环大环大环桥环烃桥环烃螺环烃螺环烃共用两个或多个碳原子共用两个或多个碳原子的环状化合物的环状化合物两个环共用一个碳原子两个环共用一个碳原子的环状化合物的环状化合物5-甲基甲基螺螺2.4 庚庚烷烷2.命名命名单环单环 螺环螺环 编号从小环编起编号从小环编起螺原子螺原子大环大环 螺螺 某烷某烷(烯烯)多环多环 桥环桥环 从一个桥头碳编起从一个桥头碳编起大环大环另一桥头碳另一桥头碳小环小环 双环双环 某烷某烷(烯烯)8，8-二甲基二甲基双环双环 3.2.1 辛辛烷烷5-甲基甲基双环双环 2.2.1 2-庚庚烯烯练习：练习：命名下列化合物命名下列化合物3 3，5-5-二甲基环己烯二甲基环己烯5-5-甲基双环甲基双环2.2.2-2-2.2.2-2-辛烯辛烯二、化学性质二、化学性质1.卤代反应卤代反应(Halogenation)与烷烃类似与烷烃类似光照2.小环烃的加成反应小环烃的加成反应(Addition)与烯烃类似与烯烃类似2525（5,65,6元环烷烃不发生加成反应元环烷烃不发生加成反应)3.氧化反应氧化反应(oxidation)环烷烃难于被氧化环烷烃难于被氧化,不与不与KMnOKMnO4 4作用作用;环烯具有烯烃的通性环烯具有烯烃的通性:三、环烷烃的结构与稳定性三、环烷烃的结构与稳定性1.Baeyer张力理论张力理论 环碳均为环碳均为sp3杂化；杂化；环碳在同一平面环碳在同一平面,若键角偏离若键角偏离109.5,就会就会产生张力；产生张力；张力越大，环越不稳定。张力越大，环越不稳定。环丙烷分子中的键“香蕉键”、“弯曲键”2.2.顺反异构顺反异构1 1，3-3-二甲基环己烷二甲基环己烷四、环己烷的构象异构四、环己烷的构象异构结论结论:椅式构象是环己烷的优势构象椅式构象是环己烷的优势构象直立键与平伏键直立键与平伏键优势构象分析规律：优势构象分析规律：（1 1）取代基处在）取代基处在e e 键比键比a a 键上稳定；键上稳定；（2 2）大基团）大基团(如叔丁基如叔丁基)处在处在e e 键的构象稳定；键的构象稳定；（3 3）e e 键上取代基越多，越稳定。键上取代基越多，越稳定。例例:反反-1-1-甲基甲基-2-2-异丙基环己烷异丙基环己烷顺顺-4-4-叔丁基环己醇叔丁基环己醇写出下列化合物的写出下列化合物的优势构象优势构象:构象分析的意义构象分析的意义解释环己烷及其衍生物的稳定性解释环己烷及其衍生物的稳定性;判断反应物、反应产物的稳定性及反应活性。判断反应物、反应产物的稳定性及反应活性。难消除难消除(快快)小结小结脂环烃的命名脂环烃的命名小环烃的性质小环烃的性质 环己烷的构象环己烷的构象椅式构象与船式构象椅式构象与船式构象a 键与键与e键键优势构象判断优势构象判断单环烃单环烃桥环烃桥环烃螺环烃螺环烃 第二节第二节 芳烃芳烃 (Aromatic hydrocarbons)含有苯环结构或不含苯环结构性质与苯类似的一含有苯环结构或不含苯环结构性质与苯类似的一类化合物。类化合物。芳香性芳香性：难加成、难氧化、易发生亲电取代反应难加成、难氧化、易发生亲电取代反应。一、苯的结构一、苯的结构 1.Kekule 结构结构电子离域（电子离域（delocation）电子云完全平均化电子云完全平均化2.芳香大芳香大 键键 ortho meta para二、异构现象与命名二、异构现象与命名甲苯甲苯异丙苯异丙苯邻邻-二甲苯二甲苯间间-二甲苯二甲苯对对-二甲苯二甲苯（1 1，2-2-二甲苯）二甲苯）（1 1，3-3-二甲苯）二甲苯）（1 1，4-4-二甲苯）二甲苯）苯基苯基Phenyl苄基苄基benzyl苄氯苄氯苄醇苄醇一取代以苯为母体一取代以苯为母体 某烷基苯；某烷基苯；连有不同基团时，简单基团优先编号；连有不同基团时，简单基团优先编号；含复杂侧链或不饱和侧链时，将苯当作取代基含复杂侧链或不饱和侧链时，将苯当作取代基。异丙基苯异丙基苯2-2-甲基甲基-4-4-苯基戊烷苯基戊烷3-3-苯基丙烯苯基丙烯2-2-甲基甲基-4-4-硝基苯酚硝基苯酚3-3-氯苯磺酸氯苯磺酸三、化学性质三、化学性质Substrate Elictrophlie intermediate product（一）亲电取代反应（一）亲电取代反应（Electrophilic Substitution）反应活性：反应活性：能使中间体稳定的因素，可提高能使中间体稳定的因素，可提高 反应活性。反应活性。1.1.常见亲电取代反应常见亲电取代反应卤代反应：卤代反应：硝化反应：硝化反应：磺化反应：磺化反应：酰基化反应酰基化反应烷基化反应烷基化反应Friedel-Crafts反应反应2.2.机理：机理：-络合物-络合物(1).(2).磺化磺化亲电试剂亲电试剂卤代卤代硝化硝化烷基化烷基化酰基化酰基化烷基化特点：易发生异构化、多元取代。烷基化特点：易发生异构化、多元取代。35%65%酰基化特点：不发生异构化、多元取代。酰基化特点：不发生异构化、多元取代。活性差的芳烃不发生活性差的芳烃不发生Friedel-Crafts反应。反应。致活与致钝致活与致钝结论：结论：斥电子基团使中间体正电荷斥电子基团使中间体正电荷分散分散，反应活性，反应活性增强增强；吸电子基团使中间体正电荷吸电子基团使中间体正电荷集中集中，反应活性，反应活性降低降低。G1：release electrones G2：withdraws electrons3.定位规律（定位规律（Orientation rule）定位效应：定位效应：芳环上已有基团对新引入基团位芳环上已有基团对新引入基团位置的支配作用置的支配作用邻对位定位基邻对位定位基类定位基类定位基取代基的分类取代基的分类特点特点不含双叁键；不含双叁键；多带有孤对电子；多带有孤对电子；多数为多数为致活基团致活基团（除（除X X外）外）新基团主要进入新基团主要进入邻、对邻、对位位。间位定位基间位定位基类定位基类定位基特点特点带有正电荷或含双（叁）键；带有正电荷或含双（叁）键；均为致钝基团（亲电活性均为致钝基团（亲电活性 苯）苯）;新基团主要进入间位新基团主要进入间位.定位效应理论解释定位效应理论解释 小结：小结：邻、对位取代基定位邻、对位取代基定位 强者定位强者定位二取代苯定位效应二取代苯定位效应（1 1）效应一致：）效应一致：（2 2）效应不一致）效应不一致混酸选择合成路线选择合成路线4.4.应用应用ABCD比较下列化合物硝化反应的活性比较下列化合物硝化反应的活性C A B D预测反应产物预测反应产物（二）侧链上的反应（二）侧链上的反应（-H 的特性的特性）卤代卤代注意：注意：无无-H-H的侧链不被氧化；的侧链不被氧化；无论链长短，最终都氧化为无论链长短，最终都氧化为COOH。氧化氧化四、稠环芳烃四、稠环芳烃菲菲萘萘蒽蒽2-2-甲基甲基-7-7-溴萘溴萘 萘酚萘酚4-4-甲基甲基-1-1-萘甲酸萘甲酸1.1.萘的结构萘的结构特点：特点：平面分子，环状共轭体系；平面分子，环状共轭体系；键长不等，稳定性键长不等，稳定性 顺式顺式五、致癌芳烃五、致癌芳烃芘芘 苯并芘苯并芘二苯并芘二苯并芘休克尔规则休克尔规则 在一个在一个环形平面的离域体系环形平面的离域体系中中,当形成大当形成大键键的的 电子数符合电子数符合 4n+24n+2 (n=0,1,2,3)(n=0,1,2,3)时时,该该化合物就具有芳香性化合物就具有芳香性,这一规则叫休克尔规则或这一规则叫休克尔规则或4n+24n+2规则。规则。六六.非苯芳烃非苯芳烃+例：判断下列化合物的芳香性例：判断下列化合物的芳香性环丙烯正离子环丙烯正离子环丁二烯环丁二烯环戊二烯负离子环戊二烯负离子环庚三烯正离子环庚三烯正离子
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