有机化学课件--第四章脂环烃

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1、第四章脂环烃9/7/20211课件一、脂环烃的分类环烃脂环烃芳　烃环烷烃环烯烃环炔烃单环烷烃桥环烷烃螺环烷烃集合环烷烃单环芳烃多环芳烃非苯芳烃9/7/20212课件二、单环烷烃的分类和同分异构单环烷烃的分类n=3，4小　环n=5，6普通环n=7，8，9，10，11中　环n≧12大　环单环烷烃的通式：CnH2n9/7/20213课件单环烷烃的异构现象C5H10的同分异构体碳架异构体（1-5）因环大小不同，侧链长短不同，侧链位置不同引起。顺反异构（5和6，5和7）因成环碳原子单键不能自由旋转引起。旋光异构（6和7）9/7/20

2、214课件顺（cis）：两个取代基在环同侧。反（trans）：两个取代基在环异侧。顺-1,4-二甲基环己烷反-1,4-二甲基环己烷顺反异构顺反异构是构型（configuration）异构的一种。9/7/20215课件三、环烷烃的物理性质和化学性质环烷烃的分子结构比链烷烃排列紧密，所以，沸点、熔点、密度均比链烷烃高。（一）物理性质9/7/20216课件（二）化学性质1、与烷烃类似的性质（1）卤代反应：+X2hνXXX=Cl、Br（2）氧化反应：+不反应+O2Co++，PHOOC(CH2)4COOHKMO4可与烯烃或炔烃区别开

3、来9/7/20217课件2、与烯烃类似的性质——小环烷烃的加成（1）加H2：（2）加X2：9/7/20218课件（3）加HX：9/7/20219课件四、环烷烃的结构三、四元的小环化合物不稳定，易发生开环的反应。环烷烃的燃烧热与环的稳定性有关。燃烧热(△Hc)测定数据表明：链状烷烃分子每增加一个—CH2—，其燃烧热数值的增加基本上是一个定值658.6kJ·mol-1。9/7/202110课件环烷烃可以看作是数量不等的—CH2—单元连接起来的化合物。但不同环烷烃中的单元—CH2—的燃烧热却因环的大小有着明显的差异。名称分子燃烧

4、热(kj.mol-1)CH2的平均燃烧热(kj.mol-1)CH2的(kj.mol-1)每个张力整个环的张力(kj.mol-1)环丙烷环丁烷环戊烷环己烷环庚烷环辛烷环壬烷环癸烷开链烷烃20912744332039514637531059816636697.1686.2664.0658.6662.4663.6664.1663.6658.638.527.45.403.85.05.55.00115.5109.627.0026.640.049.550.90一些环烷烃的燃烧热9/7/202111课件小环(C3～C4)；普通环(C5～

5、C7)；中环(C8～C11)；大环(≥C12)。热力学数据表明：单元CH2的燃烧热↑，环的稳定性↓。9/7/202112课件张力学说提出的基础所有的碳都应有正四面体结构。碳原子成环后，所有成环的碳原子都处在同一平面上（当环碳原子大于4时，这一点是不正确的）。1880年以前，只知道有五元环，六元环。1883年，W.H.Perkin合成了三元环，四元环。1885年，A.Baeyer提出了张力学说。9/7/202113课件张力学说的内容偏转角度=2N=34567偏转角度24°44’9°44’4°4’-5°16’-9°33’当碳原

6、子的键角偏离109°28′时，便会产生一种恢复正常键角的力量。这种力就称为张力。键角偏离正常键角越多，张力就越大。109°28′内角从偏转角度来看，五员环应最稳定，大于五员环或小于五员环都将越来越不稳定。但实际上，五员，六员和更大的环型化合物都是稳定的。这就说明张力学说存在缺陷。9/7/202114课件小环烷烃的结构实际上，环烷烃（除三元环外）并不是一个平面结构，这就使张力学说失去了存在的基础。那么，如何解释小环的不稳定性呢？实际上，在三元环及四元环中，碳碳键并不是沿键轴方向重叠的σ键。而是一种非“正规”的单键，成键的强度

7、较弱，因而容易发生断裂。9/7/202115课件由此可见：（1）键的重叠程度小，稳定性下降。（2）电子云分布在两核连线的外侧，增加了试剂进攻的可能性，故具有不饱和烯烃的性质。9/7/202116课件平面式折叠式四元环转换能量E=6.3KJmol-1五、环烷烃的构象（一）环丙烷、环丁烷和环戊烷的构象9/7/202117课件五元环信封式半椅式9/7/202118课件1890年，H.Sachse对拜尔张力学说提出异议。1918年，E.Mohr提出非平面、无张力环学说。提出用碳的四面体模型可以组成两种环烷模型。（二）环己烷的构象

8、椅式构象船式构象9/7/202119课件(1)环己烷椅式(ChairForm)构象的画法123456HHHHHHHHHHH123456HHHHHHHHHHHH锯架式纽曼式1、环己烷的椅式构象9/7/202120课件1.有6个a(axial)键，有6个e(equatorial)键。有C3对称轴。（过中心，