有机化学第五章脂环烃

《有机化学第五章脂环烃》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、有机化学ORGANICCHEMISTRY第五章脂环烃CHAPTER5CYCLICHYDROCARBON第一节环烷烃的分类和命名5.1Classesandnomenclatureofcycloalkanes环烷烃的分类(Classesofcycloalkanes)根据成环碳原子数分：分为小环（C3~C4)、普环(C5~C7)、中环(C8~C11)、大环(>C11)根据分子中环的数目分：单环环烷烃多环环烷烃螺环烃稠环烃桥环烃单环烷烃的异构(isomerismofmonocycloalkane)碳架异构因环的大小不同，侧链长短不同，侧链位置不同而引起的

2、异构。如：顺反异构因成环碳原子单键不能自由旋转而引起的异构。如果环上有2个或2个以上的碳原子各自连有不同的原子或基团时，便产生顺反异构。顺反单环烷烃的命名(Nomenclatureofmonocycloalkane)单环环烷烃的命名与相应的开链烃相似，即以相应的开链烃冠以“环”字来命名。当环上有支链时，若支链较小，则把支链当作取代基，若取代基不止一个，则将碳环编号，编号时应使较小的取代基具有较小的编号，同时使其他的取代基编号最小。同时，有顺反异构的，应注明“顺”，“反”。若环上的取代基较大，则可将环作为取代基。乙基环己烷ethylcyclohex

3、ane2-甲基-4-环己基己烷4-cyclohexyl-2-methylhexane1,4-二甲基-2-乙基环己烷2-ethyl-1,4-dimethylcyclohexane顺-1,2-二甲基环丙烷cis-1,2-dimethylcyclopropane第二节环烷烃的化学性质5.2Chemicalpropertyofcycloalkanes自由基取代(Free-radicalsubstitution)开环加成(Ring-openningaddition)加氢加卤素或卤化氢带有取代基的环丙烷与卤化氢加成时，环的破裂发生在连接氢原子最多和最少的两个

4、碳原子之间，加成反应是按照马氏规律进行的。氧化反应(Oxidation)常温下，环烷烃与一般氧化剂不反应。但强氧化条件下，环烷烃可以氧化成各种氧化产物。如：第三节环烷烃的稳定性5.3Stabilitiesofcycloalkanes环的张力(ringstrain)Baeyer张力学说1885年，A.Baeyer根据碳原子的正四面体概念提出张力学说。他指出：当碳原子的键角偏离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，环就越不稳定。他还认为环烷烃分子中所有成环的碳都在同一平面上。这样，人们算

5、出了几种环烷烃的偏转角度[(109°28′-内角)/2]。根据张力学说，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。成环的碳数34567偏转角度24o44’9o44’44’-5o16’-9o33’现代“角张力”的概念从现代观念看，在环丙烷分子中，为了使三个碳原子在同一平面，其键角已不可能保持在109o28′。据测定，环丙烷分子中的C-C-C键角为104o。因此两个相邻碳原子的sp3杂化轨道在成键时，它们的轨道对称轴不在同一条直线上，形成所谓的“弯曲键”。结果使

6、轨道重叠程度减小，键的稳定性就差。也就是说，在环丙烷分子中键角须压缩到104o，这时分子内部产生一种要求恢复正常键角的内在力量，称为“角张力”。角张力是使环丙烷分子不稳定的主要原因。105.5o环丁烷分子中也存在角张力，但比环丙烷要小，所以稳定性比环丙烷大。环丁烷及以上的环烷烃，成环的碳原子不在同一平面上，键角接近109o28′，因此大环烷烃也都比较稳定。环烷烃的燃烧热(Heatsofcombustionofcycloalkanes)燃烧热是分子燃烧时放出的热量，它的大小反映分子内能的高低。名称环丙烷环丁烷环戊烷环己烷环庚烷开链烷烃分子燃烧热(k

7、J/mol)20912744332039524637CH2平均燃烧热(kJ/mol)697.1686.2664.0658.6662.3658.6从上表可看出，从环丙烷到环己烷，分子中的CH2平均燃烧热逐渐降低。这说明环越小，内能越大，越不稳定。五员环以上的环烷烃，CH2平均燃烧热很接近开链烃的658.6kJ/mol，这说明大环是稳定的无角张力的环。部分环烷烃的燃烧热第四节环己烷的构象5.4Conformationsofcyclohexane椅式和船式构象(Chairandboatconformation)椅式构象船式构象0.25nm1234561

8、23456CH2CH2HHHHHHHH23456HHHHHHHHCH2CH210.18nm123456投影式：椅式构象为环己烷较稳定的优