大学有机化学之脂环烃分解.ppt

* 第六章 脂环烃 (一) 脂环烃的分类 (二) 脂环烃的命名 (三) 脂环烃的性质 (四) 环烷烃的结构与稳定性 (五) 环己烷及其衍生物的构象 (六) 脂环化合物的立体异构 (七) 脂环烃的主要来源和制法 (八) 环戊二烯 (一) 脂环烃的分类 按环上碳原子的饱和程度，可分为： 环烷烃(通式CnH2n) 环烯烃(通式CnH2n-2) 环炔烃(通式CnH2n-4) 环戊烷 环辛炔 环己烯 脂环烃的构造异构现象比脂肪烃复杂，如环烷烃C5H10的构造异构体有： 环戊烷 1,1-二甲基环丙烷 乙基环丙烷 甲基环丁烷 1,2-二甲基环丙烷 脂环烃是由碳和氢两种元素组成的一类碳环化合物。 按照分子中所含碳环的数目，可分为： 单环脂环烃 二环脂环烃 多环脂环烃 环己烷 环戊二烯 甲基环己烷 十氢化萘 降冰片烷 螺[2,4]庚烷 立方烷 棱烷 篮烷 金刚烷 (二) 脂环烃的命名 1 单环脂环烃 (1)根据分子中成环碳原子数目，在相应烷烃名称前加“环”字，称为“环某烷”； (2) 使所有取代基编号尽可能小； (3) 基团顺序按“次序规则”小的优先列出。 甲基环戊烷 1,2-二甲基环己烷 1-甲基-3-乙基环己烷 ２.环烯烃的命名 1）称为环某烯。 2）以双键的位次和取代基的位置最小为原则。 4-乙基环戊烯 3,5-二甲基环己烯 5-甲基环辛炔 2 二环脂环烃 指分子碳架中含有两个碳环的烃。它又分为： 联环烃 螺环烃(螺烃) 桥环烃(桥烃) 联二环己烷 螺[4.4]壬烷 二环[4.4.0]癸烷 (十氢化萘) 二环[2.2.1]庚烷 (降冰片烷) (1) 桥环烷烃 1 二环桥环烷烃命名时，按成环碳原子数称为 二环“某烷”； 2 将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，将括号放在“二环”和“某烷”中间； 3 编号从一个桥头开始，沿最长桥到另一桥头，再沿次长桥回到起始碳，最后是最短桥； 4 将环上取代基位次和名称放在“二环”之前。 2,8-二甲基-1-乙基二环[3.2.1]辛烷 7,7-二甲基二环[2.2.1]庚烷 3,7,7-三甲基二环[4.1.0]庚烷 1 6 2 7 5 3 4 二环螺环烃命名时以“螺”为词头,称“螺某烷”； 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，括号放在“螺”和“某烷”中间； 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； 支链命名与桥环烷烃相同。 (2) 螺环烷烃 螺[2.4]庚烷 螺[5.5]十一烷 5-甲基螺[3.4]辛烷 (三) 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原子的开链脂肪烃为高。 一些环烷烃的物理常数 脂环烃的化学性质与脂肪烃相似，可发生卤化和氧化反应等。 (1) 取代反应 环丙烷对氧化剂稳定，不被高猛酸钾、臭氧等氧化剂氧化。 例如： 故可用高猛酸钾溶液来区别烯烃与环丙烷衍生物。 (2) 氧化反应 环己醇 环己酮 环十二烷 环十二醇 环十二酮 (3) 加成反应 环丙烷和环丁烷与烯烃相似，易开环进行加成。 （甲）加氢 （乙）加卤素 不能用溴褪色的方法来区别环烷烃与烯烃！ 1,4-二溴丁烷 1,3-二溴丙烷 （丙）加卤化氢 取代环丙烷加成符合Markovnikov 规则 4 环烯烃的化学性质 （甲）亲电加成 反式加成 反-1,2-二溴环己烷 （乙）氧化反应 （丙）α-氢的自由基卤化 环己烯 己二酸 己二醛 (四) 环烷烃的结构与稳定性 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依次降低；由环己烷开始，亚甲基单元的燃烧热趋于恒定。 一、Baeyer张力学说（1885年） SP3 碳原子键角应为109。28’, 任何与此正常键角的偏差，都会引起分子的张力，这种张力具有力图恢复正常键角的趋势。我们把这种张力叫角张力。 环丙烷为张力环，采取重叠式构象，所以容易破环。此外，环丙烷C－C键为弯曲键，有点类似于烯烃的?键，可以发生类似于烯烃的加成反应。 环丙烷 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。 键角60℃ 轨道夹角105. 5℃ 不等性sp3杂化:形成C-C键sp3杂化轨道具有较多p成分。 环丙烷分子轨道图 The molecular orbital of cyclopropane