《有机化学》课件-第五章脂环烃

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1、第五章脂环烃CH35.1脂环烃的定义和命名环烃-由碳和氢组成的环状化合物，根据其结构或性质可分为脂环烃和芳香烃。脂环烃-结构上具有环状碳骨架,而性质上与脂肪烃相似的烃类,总称脂环烃.(1)环烷烃--饱和的脂环烃.通式与开链烯烃相同，CnH2n.环丙烷简写:环丁烷简写:甲基环丙烷简写:同分异构体以碳环作为母体,环上侧链作为取代基命名;环状母体的名称是在同碳直链烷烃的名称前加一“环”字.(C)取代基较多时,命名时应把取代基的位置标出，不同取代基按照次序原则，较优基团给予较大的编号.(D)环上碳原子编号,以取代基所在位置的号码最小为原则.例

2、1:命名(与烷烃相似):1,2-二甲基环戊烷例2:例3:1,1,4-三甲基环己烷**小取代基为1位.1-甲基-3-乙基环己烷如果简单的环上连有较长的碳链时，可将环当作取代基.CH2CH2CH2CH2CH3环丁基戊烷例：--脂环烃的环上有双键(或叁键).命名与开链烃相似:以不饱和碳环为母体,侧链为取代基.碳环上的编号顺序:应是不饱和键所在的位置号码最小.对于只有一个不饱和键的环烯(或炔)烃,双键或叁键位置可不标.环辛炔（2）环烯(炔)烃环戊烯1,3-环己二烯(A)若只有一个不饱和碳上有侧链,该不饱和碳编号为1;(B)若两个不饱和碳都有侧

3、链或都没有侧链,则碳原子编号顺序除双键所在位置号码最小外,还要同时以侧链位置号码的加和数为最小.3-甲基-1-环己烯带有侧链的环烯烃命名:1-甲基-1-环己烯CH3CH31265-甲基-1,3-环戊二烯CH312534534带有侧链的环烯烃命名:1,6-二甲基-1-环己烯烷烃是sp3杂化,键角109.5°,环烷烃的碳也是sp3杂化,但键角不一定一样.C-C键的形成键轨道的交盖交盖较好5.2环烷烃的结构5.2.1环丙烷的结构交盖较差弯曲键比一般的键弱,并且具有较高的能量.这种因键角偏离正常键角而引起的张力叫角张力.由于构象是重叠式

4、而引起的张力叫扭转张力.这样的键与一般的键不一样,它的电子云没有轨道轴对称,而是分布在一条曲线上,故常称弯曲键.内角60°or105°烷烃每增加一个CH2,燃烧热增值基本一定,平均为658.6kJ/mol.环烷烃的通式为:每增加一个CH2,燃烧热增加,平均每个CH2的燃烧热为Hc/n.--环丙烷的Hc/n为697.1kJ/mol,比烷烃的每个CH2高38.5kJ/mol.这个差值就是环丙烷分子中每个CH2的张力能.--环丙烷的总张力能38.53=115.5kJ/mol5.2.2环烷烃的环张力和稳定性张力能总张力能环丙烷的总张力

5、能38.53=115.5kJ/mol环丁烷的总张力能27.64=110.4kJ/mol环戊烷的总张力能5.45=27.0kJ/mol环己烷的总张力能0环庚烷的总张力能3.77=25.9kJ/mol环辛烷的总张力能5.08=40.0kJ/mol...................(环丙烷,环丁烷不稳定,容易开环)环己烷和以上的大环化合物的张力能很小或等于零,它们都是稳定的化合物.环烷烃的张力能越大,能量越高,分子越不稳定.内角90°.四个碳原子不在一个平面上.环丁烷张力小于环丙烷。环丁烷中的键环丁烷的构象折叠式构象5.2.3

6、环丁烷的结构三元以上的环，成环原子可以不在一个平面上.实际构象:折叠环的形式--“信封式”构象.分子张力不大,因此环戊烷的化学性质比较稳定.不是平面结构.因C-H键的重叠,有较大扭转张力.5.2.4环戊烷的结构环己烷不是平面结构,较为稳定的构象为折叠的椅型构象和船型构象.(1)椅型构象--稳定(99.9%以上)C-C-C键角基本保持109.5°,任何两个相邻的C-H键都是交叉式的.椅型构象无张力环.纽曼投影式透视式环己烷的椅型构象5.2.5环己烷的结构所有键角也接近109.5°,故也没有角张力.但相邻C-H键却并非全是交叉的.C-2和

7、C-3上的C-H键,以及C-5和C-6上的C-H键都是重叠式的.C-1和C-4上两个向内伸的H由于距离较近而相互排斥,也使分子的能量有所升高.透视式纽曼投影式环己烷的船型构象(2)船型构象(3)环己烷椅型构象中碳原子的空间分布AA线为构象的对称轴(4)椅型构象中的两种C-H键a键(直立键)e键(平伏键)与对称轴成109.5°通过C-C键的不断扭动,一种椅型翻转为另一种椅型为a键为e键椅型构象的翻转两种椅型构象是等同的分子.(5)构象的翻转两种椅型构象是两种不同结构的分子.甲基连在a键上的构象具有较高的能量,比较不稳定平衡体系中e键甲基

8、环己烷占95%,a键的占5%同一平面上的比较(6)甲基环己烷椅型构象的翻转若有多个取代基,往往是e键取代基最多的构象最稳定.若环上有不同取代基,则体积大的取代基连在e键上的构象最稳定.取代基在e键上的构象较稳定.由于碳原