第04章脂环烃

单击以编辑,母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 脂环烃,包括：,脂环烃和芳香烃,4.1,脂环烃,脂环烃是一类性质类似于开链烃的环状烃,.,4.1.1,脂环烃的分类和命名,4.1.1.1,分类,:,饱和脂环烃,环烷烃,不饱和脂环烃,环烯（炔）烃,1,、按照饱和程度,2,据成环,C,原子数目,单环烃,双环烃,多环烃,3,按环的个数,螺环烃：两个环之间共用一个碳原子。,桥环烃：两环共用两个或多个碳原子。,例,1,：,例,2,：,小环,环上,含,3,4,个,C,常见环 含,5,6,个,C,中环 含,7,12,个,C,大环 含,12,个,C,以上,按其结合方式分为：,螺环烃,桥环烃,4.1.1.2,命名,1,、单环烃,选母体,：根据成环碳原子的个数称为环某烷或环某烯。,例如：,环丙烷,环己烷,环戊烯,1,3-,环戊二烯,编号,：有取代基的环烷烃,按照“次序规则”,以连有最小基团的环上碳原子为,1,编号,并使所有取代基的位次之和最小。,例如：,1-,甲基,-5-,丙基,-2-,异丙基环己烷,1,2,3,4,5,6,环上连有复杂基团时，将环作为取代基来命名。,例如：,4-,甲基,-1-,环戊基己烷,对于有取代基的环烯烃和环炔烃，应以不饱和键的位次,(,之和,),为最小；并使取代基的位次之和最小。,例如：,2,5-,二甲基,-1,3-,环戊二烯,命名练习,1,5,5,6-,四甲基,-1,3-,环己二烯,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,2,、桥环烃,桥环烷烃,选母体,：,以环的个数作为词头，按成环碳原子的总数称为“某烷”。各桥的碳原子数,由大到小,置于词头后的方括号内，数字之间用“,.”,分开。,记作：,注：两环连接处的碳原子为桥头碳原子，桥上的,C,称为桥碳原子。,二环,3.3.0,辛烷,二环,4.3.2,十一烷,（取代基）位次,-,取代基某环,a .b .c,某烷,除桥头碳外每个,桥上的,C,原子数。,例如：,2,3,4,1,5,6,7,8,1,2,3,4,5,6,7,8,11,10,9,编号,：从桥头碳开始编号；先编大环，再编次大环，最短的桥最后编；有取代基时，编号应使各取代基的位次最小。,3,7,7-,三甲基二环,4.1.0,庚烷,4,1,2,3,5,6,7,8,1,8,8-,三甲基二环,3.2.1,辛烷,1,2,3,4,5,6,7,1,2,3,4,5,6,7,8,1,8-,二甲基,-2-,乙基,-6-,氯,二环,3.2.1,辛烷,螺环烷烃,二环螺环烷烃命名时，以“螺”字为词头，按成环碳原子总数称为“某烷”。,方括号内标明两个环除螺碳原子以外的碳原子数目,书写顺序是,由小环到大环,。小环中与螺原子相邻的碳原子编号为“,1”,，沿小环通过螺原子到大环。,有取代基的，编号使其最小。,螺,2.4,庚烷,螺,3.3,庚烷,1,7,二甲基螺,4.5,癸烷,1,2,3,4,5,6,7,1,2,3,4,5,6,7,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,4.1.2,环烷烃的结构与稳定性,与烷烃分子一样环烷烃分子中的碳原子也是,sp,3,杂化。,两个,sp,3,杂化轨道的对称轴不可能在一条直线上重叠，只能以弯曲的形式形成,键,弯曲键的原子轨道有一种要达到最大重叠的倾向，这种倾向称为“张力”。因键角的偏差而产生的张力又称“角张力”。,环丙烷分子不稳定，能量高，易发生开环反应。,从环丁烷开始，组成环的碳原子均不在同一平面上。,环丁烷分子结构图,环戊烷分子结构图,环丁烷成键原子轨道重叠程度比环丙烷大，角张力小，分子较环丙烷稳定，较难发生开环反应。,环戊烷分子中成键轨道几乎在其对称轴方向上重叠，,C-C-C,键角为,108,o,。角张力很小，分子较稳定，难于发生开环反应。,环己烷、环庚烷及大环化合物的分子中，已不存在弯曲键，,C-C-C,键角为,109,28,，无环张力，分子很稳定。性质类似于开链烷烃。自然界中以六元环化合物存在的居多，其次是五元环。,4.1.3,环烷烃的立体结构,4.1.3.1,顺反异构,环的存在限制了,键的自由旋转，当环上有两个或两个以上碳原子各连接不同的原子或基团时，与烯烃相似，也产生顺反异构。,例如：,反,-1,3-,二甲基环戊烷 顺,-1,3-,二甲基环戊烷,顺,-1,3-,二甲基环丁烷 反,-1,3-,二甲基环丁烷,请命名,:,4.1.3.2,环己烷及其衍生物的构象异构,与烷烃相比，由于环的存在，限制了相邻,C-C,单键相对旋转，但在环不开裂的范围内，只要成环的所有碳原子不在同一平面上,彼此间仍可扭转，也存在构象异构。,环己烷是无张力环，六个碳原子不共平面，通过键的旋转和键角的扭动，可以得到椅式和船式两种不同的极限构象。,反,-1,2-,二甲基环己烷 顺,-1,2-,二甲基环己烷,椅式构象 船式构象,透视式,1,、环己烷的构象,(1),椅式构象,投影方向,纽曼投影式,1,4,6,5,2,3,1,2,3,4,5,6,椅式构象是环己烷最稳定的构象。,原因：所有的键都处于交叉式,CH,键,直立键,or,a,键 （,6,个）,平伏键,or,e,键 （,6,个）,室温下，由于分子热运动，椅式构象可以翻转。,结果：原来,a,键变为,e,键，而,e,键变为,a,键。,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,（,2,）船式构象,投影方向,透视式,纽曼投影式,1,2,3,4,5,6,在,船式构象,中，,C,1,与,C,4,上相对的两个,H,靠得很近，,C,2,与,C,3,、,C,5,与,C,6,上的,CH,键处在重叠式位置，船式结构中，非键斥力大，能量高，,不稳定,。,H,H,H,H,H,H,H,H,H,H,H,H,4,H,H,H,H,H,H,H,H,H,H,H,H,2,3,5,6,1,1,2,3,4,5,6,练习写环己烷的椅式构象,a,键,e,键,2,、环己烷衍生物的构象,（,A,）,(5%),（,B,）,(95%),稳定性,(A)(B),例如：室温下,对于一元取代的环己烷，取代基在,e,键上的构象稳定；,对于多元取代，,e,键取代基（尤其是大基团）越多，其椅式构象越稳定。,练习：,1.,1-,甲基,-1-,异丙基环己烷的优势构象,CH,3,2.,顺,-1-,甲基,-2-,乙基环己烷的优势构象,C,H,3,CH,3,CH,2,C,H,3,CH,3,CH,2,C,H,3,CH,3,CH,2,C,H,3,CH,3,CH,2,3.,反,-1-,甲基,-2-,乙基环己烷的优势构象,思考：,1,3-,二甲基环己烷、,1,4-,二甲基环己烷优势构象是顺式还是反式？,CH,3,CH,3,顺式,CH,3,CH,3,反式,CH,3,CH,3,CH,2,1,、开环反应,(,p106,),氢解,4.1.4,化学性质,卤解,+,B,r,2,+,B,r,2,+,B,r,2,F,e,C,l,3,F,e,C,l,3,3,0,0,o,C,以,上,室,温,B,r,C,H,2,C,H,2,C,H,2,C,H,2,B,r,B,r,C,H,2,C,H,2,C,H,2,B,r,B,r,酸解,酸解反应规律,环丙烷极其衍生物在室温下能与氢卤酸反应。该反应亦符合马氏规则。,即：,开环位置：总是在含,H,最多与最少之间；,加成位置：,H,+,加在含,H,最多的,C,上。,2,、取代反应,与开链烷烃一样，环烷烃在高温或光照下也能发生游离基取代反应。,C,0,3,0,+,C,l,2,光,C,l,+,B,r,2,o,以,上,B,r,H,C,l,H,B,r,+,+,练习：,灰白,无,无,褪色,无,1,2,a,b,c,/H,+,用化学方法鉴别下列化合物,