中医药大学有机化学课件JC整理-脂环烃.ppt

1、第七章第七章 脂环烃脂环烃(一一)脂环烃的分类脂环烃的分类(二二)脂环烃的命名脂环烃的命名(三三)脂环烃的性质脂环烃的性质(四四)环烷烃的结构与稳定性环烷烃的结构与稳定性 一一 、脂环烃的分类脂环烃的分类1.按环上碳原子的饱和程度，可分为：按环上碳原子的饱和程度，可分为：环烷烃环烷烃(通式通式CnH2n)环烯烃环烯烃(通式通式CnH2n-2)环炔烃环炔烃(通式通式CnH2n-4)环戊烷环戊烷环辛炔环辛炔环己烯环己烯 第一节、第一节、脂脂环烃的分类和环烃的分类和命名命名脂环烃的构造异构现象比脂肪烃复杂，如环烷脂环烃的构造异构现象比脂肪烃复杂，如环烷烃烃C5H10的构造异构体有：的构造异构体有：C

2、H3CH3CH3CH3CH2CH3CH3环戊烷环戊烷甲基环丁烷甲基环丁烷乙基环丙烷乙基环丙烷1,1-二甲基环丙烷二甲基环丙烷1,2-二甲基环丙烷二甲基环丙烷2.按照分子中所含碳环的数目，可分为：按照分子中所含碳环的数目，可分为：单环脂环烃单环脂环烃二环脂环烃二环脂环烃多环脂环烃多环脂环烃环己烷环己烷环戊二烯环戊二烯甲基环己烷甲基环己烷CH3十氢化萘十氢化萘降冰片烷降冰片烷螺螺2,4庚烷庚烷立方烷立方烷棱烷棱烷篮烷篮烷金刚烷金刚烷二、二、脂环烃的命名脂环烃的命名1.单环脂环烃单环脂环烃(1)在相应烷烃名称前加在相应烷烃名称前加“环环”字，称为字，称为“环某烷环某烷”；(2)使所有取代基编号尽可能

3、小；使所有取代基编号尽可能小；CH3CH3CH3654321CH3CH2CH3654321甲基环戊烷甲基环戊烷1,2-二甲基环己烷二甲基环己烷1-甲基甲基-3-乙基环己烷乙基环己烷(3)环烯环烯(或炔或炔)烃编号时，把烃编号时，把1,2位留给双位留给双(或三或三)键碳原子键碳原子。C2H512345CH3CH3654321CH3876543214-乙基环戊烯乙基环戊烯3,5-二甲基环己烯二甲基环己烯5-甲基环辛炔甲基环辛炔2.二环脂环烃二环脂环烃 指分子碳架中含有两个碳环的烃。它又分为：指分子碳架中含有两个碳环的烃。它又分为：联环烃联环烃 螺环烃螺环烃(螺烃螺烃)桥环烃桥环烃(桥烃桥烃)联二环

4、己烷联二环己烷螺螺4.4壬烷壬烷二环二环4.4.0癸烷癸烷(十氢化萘十氢化萘)二环二环2.2.1庚烷庚烷(降冰片烷降冰片烷)(1)桥环桥环 母体的判断母体的判断：断几根键成开链化合物，：断几根键成开链化合物，就为几环。按成环碳原子数称为几环就为几环。按成环碳原子数称为几环“某烷某烷”；编号：编号：A.选桥头碳的原则：使一个桥头选桥头碳的原则：使一个桥头到另一个桥头所经过的碳尽可能的多，到另一个桥头所经过的碳尽可能的多，或者说，取代基最多的碳为桥头碳。或者说，取代基最多的碳为桥头碳。B.从桥头碳开始，沿大半环到一桥头碳，从桥头碳开始，沿大半环到一桥头碳，再沿次环最后是小环。由大到小编号，再沿次环

5、最后是小环。由大到小编号，同时照顾取代基的位次及不饱和键的的同时照顾取代基的位次及不饱和键的的编号尽可能的小。编号尽可能的小。母体名母体名 几环几环n1.n2.n3某烷某烷环的数目环的数目各桥上碳数各桥上碳数由大到小排由大到小排全部环上碳原子数全部环上碳原子数 C.各桥碳原子数由大到小用数字表示，各桥碳原子数由大到小用数字表示，用下角圆点分开放在方括号中，将括号用下角圆点分开放在方括号中，将括号放在放在“几环几环”和和“某烷某烷”中间；中间；D.环上取代基位次和名称放在环上取代基位次和名称放在“环环”之之前前 CH2CH3CHCH3CH2CH3CH3CH3CH376543212,8-二甲基二甲

6、基-1-乙基二环乙基二环3.2.1辛烷辛烷7,7-二甲基二环二甲基二环2.2.1庚烷庚烷3,7,7-三甲基二环三甲基二环4.1.0庚烷庚烷12345678 16 2 75 3 4 12345678二环4.2.0-6-辛烯123456二 环 2.2.0己 烷12345678910三 环 3.3.1.13,7庚 烷1 2345678母体 为 二 环3.2.1辛 烷bicyclo3.2.1octane全 名：2,8,8-三 甲 基二 环 3.2.1辛 烷 2,8,8-trimethylbicyclo3.2.1octane(2)螺环烷烃螺环烷烃1.二环螺环烃命名时以二环螺环烃命名时以“螺螺”为词头为词

7、头,称称“螺螺某烷某烷”；2.将各环除螺原子以外的碳原子数由小环到将各环除螺原子以外的碳原子数由小环到大环用数字表示，用圆点分开放在方括号中，大环用数字表示，用圆点分开放在方括号中，括号放在括号放在“螺螺”和和“某烷某烷”中间；中间；3.编号从较小环与螺原子相邻的碳开始，沿小编号从较小环与螺原子相邻的碳开始，沿小环经螺原子到较大的环；环经螺原子到较大的环；4.支链命名与桥环烷烃相同。支链命名与桥环烷烃相同。7654321CH387654321螺螺2.4庚烷庚烷螺螺5.5十一烷十一烷5-甲基螺甲基螺3.4辛烷辛烷第二节、第二节、脂环烃的性质脂环烃的性质 环烷烃的沸点、熔点和相对密度都较含同数碳环

8、烷烃的沸点、熔点和相对密度都较含同数碳原子的开链脂肪烃为高。原子的开链脂肪烃为高。名称熔点/沸点/相对密度(d420)环丙烷-127.6-32.90.720(-79)环丁烷-80120.703(0)环戊烷-9349.30.745甲基环戊烷-142.4720.779环己烷6.580.80.779甲基环己烷-126.5100.80.769环庚烷-121180.810环辛烷11.51480.836一些环烷烃的物理常数一些环烷烃的物理常数 脂环烃的化学性质与脂肪烃相似，可发生卤化和脂环烃的化学性质与脂肪烃相似，可发生卤化和氧化反应等。氧化反应等。(1)取代反应取代反应+Br2300。CBr+HBr+C

9、l2紫外光Cl+HCl (2)加成反应加成反应(小环的特殊性小环的特殊性)环丙烷环丙烷和和环丁烷环丁烷与与烯烃烯烃相似，易开环进行加成。相似，易开环进行加成。（甲）加氢（甲）加氢+H2Ni80。CCH3CH2CH3+H2Ni200。CCH3CH2CH2CH3（乙）加卤素（乙）加卤素+Br2CCl4CH2CH2CH2BrBr+Br2heatCH2CH2CH2CH2BrBr不能用溴褪不能用溴褪色的方法来色的方法来区别环烷烃区别环烷烃与烯烃！与烯烃！1,4-二溴丁烷二溴丁烷1,3-二溴丙烷二溴丙烷（丙）加卤化氢（丙）加卤化氢+HBrCH2CH2CH2BrH+HBrCH3CHCH2CH2CH3CH C

10、H2CH3BrHCHCH2CH2CH3CH3CH3+HBrCH3CBrCH3CH CH2HCH3 （丁）小环烷烃的抗氧化性（丁）小环烷烃的抗氧化性小环烷烃不与高锰酸钾水溶液及臭氧作用小环烷烃不与高锰酸钾水溶液及臭氧作用第三节、第三节、环烷烃的结构与稳定性环烷烃的结构与稳定性一、一、燃烧热及其相对稳定性燃烧热及其相对稳定性燃烧热燃烧热:指1mol化合物完全燃烧生成二氧化碳和水所放出的能量，其大小反映了分子能量的高低。由环丙烷到环戊烷，随环增大，每个亚甲基单元的燃烧热由环丙烷到环戊烷，随环增大，每个亚甲基单元的燃烧热依次降低；由环己烷开始，亚甲基单元的燃烧热趋于恒定。依次降低；由环己烷开始，亚甲基

11、单元的燃烧热趋于恒定。名 称成环碳数分子燃烧热/KJmol-1CH2的平均燃烧热/KJmol-1名称成环碳数分子燃烧热/KJmol-1CH2的平均燃烧热/KJmol-1环丙烷32091697环辛烷85310664环丁烷42744686环壬烷95981665环戊烷53320664环癸烷106636664环己烷63951659环十五烷159885660环庚烷74637662开链烷烃65960。90。108。120。角偏差 49。28 19。28 1。28 10。32BaeyerBaeyer张力学说建立在错误假设（认为环张力学说建立在错误假设（认为环烷烃都是平面结构）的基础上，只对小环烷烃都是平面结

12、构）的基础上，只对小环适用。适用。由于角张力作用，使得环丙烷和环丁烷分子稳由于角张力作用，使得环丙烷和环丁烷分子稳定性下降，容易发生加成反应使环打开。定性下降，容易发生加成反应使环打开。CCC键角键角60 轨道夹角轨道夹角105.5 不等性不等性sp3杂化杂化:形成形成C-C键键sp3杂化轨道具有较多杂化轨道具有较多p成分。成分。环丙烷分子轨道图环丙烷分子轨道图The molecular orbital of cyclopropane蝴蝶型蝴蝶型(环丁烷环丁烷)信封型信封型扭曲型扭曲型环戊烷环戊烷三、无张力学说及近代电子理论的解释三、无张力学说及近代电子理论的解释从环丁烷开始，成环碳原子均不在

13、同一平面上。从环丁烷开始，成环碳原子均不在同一平面上。第五节、第五节、脂环化合物的立体异构脂环化合物的立体异构 当环上连有有两个或两个以上取代基时当环上连有有两个或两个以上取代基时,产生顺反异构。产生顺反异构。CH3CH3HHCH3CH3HHHHCH3CH3HCH3CH3H若用构象式可表示为：若用构象式可表示为：反反-1,3-二甲二甲基环丁烷基环丁烷顺顺-1,4-二甲二甲基环己烷基环己烷反反-1,4-二甲二甲基环己烷基环己烷顺顺-1,3-二甲二甲基环丁烷基环丁烷顺顺-1,4-二甲基环己烷二甲基环己烷反反-1,4-二甲基环己烷二甲基环己烷CH3CH3CH3CH3H3CCH3又比如十氢化萘的两种异构体：又比如十氢化萘的两种异构体：HHHHeeae反十氢化萘反十氢化萘(沸点沸点185)顺十氢化萘顺十氢化萘(沸点沸点194)某些脂环化合物也存在对映异构现象：某些脂环化合物也存在对映异构现象：1,2-二甲基二甲基环己烷环己烷1,2-环丙烷环丙烷二甲酸二甲酸CH3HCHH3CH3HHCH3CHHCH3H3CHCOOHHHOOHCCOOHHHOOCHHCOOHHOO顺式，非手性顺式，非手性反式，手性，旋光反式，手性，旋光顺式，非手性顺式，非手性反式，手性，旋光反式，手性，旋光