有机课件3第三章环烷烃1.ppt

第三章 环烷烃 3.1 环烷烃(cycloalkane)的命名 环烷烃的类型 3.2 环烷烃的物理性质和化学反应 物理性质 1.常温常压下，环丙烷和环丁烷为气体，C5~C11的环烷烃为液体，高级同系物为固体。 2.环烷烃比相应的链状烷烃具有较高的熔点、沸点和密度，这是因为环烷烃的结构对称，分子排列紧密，分子间的力大。 3.环烷烃与烷烃一样，难溶于水，易溶于有机溶剂。 环的大小与稳定性 环烷烃的化学性质 ＜ ＜ ＜ 697.1 686.2 664.0 658.6 662.3 …… 658.6 环 丙 烷 环 丁 烷 环 戊 烷 环 已 烷 环 庚 烷 …… 环十五烷 每个CH2的燃烧热 名 称 1、环烷烃的燃烧热 2、环烷烃的开环反应 （1）催化加氢 CH3CH2CH3 CH3(CH2)2CH3 CH3(CH2)3CH3 H2 H2 H2 H2 Ni/40℃ Pt/300℃ Ni/100℃ × （2）加X2 （3）加HX CH2CH2CH2 Br Br + Br2 CCl4 (褪色) + HBr CH3CH2CH2 Br + HBr CH3C－CHCH2 CH3 CH3 断裂连接取代基最多和最少的键，H加在含H多的C上。 室温下只有环丙烷能反应 Br H Br Br + Br2 ? 用于鉴别 应该断开 实际断开 生成更稳定的环 CH CH CH2 3、氧化反应 × + KMnO4 ① 室温 ② HNO3(浓) O2 钴催化剂 ?＞ 弯曲键＞? –OH =O + 环己醇 环己酮 HOOC–(CH2)4–COOH 己二酸 4、取代反应 Cl2 光 Cl2 hv Br2 hv Cl Cl Br 选择取代叔H 在保持键角109o28不变的情况下，能以两种不同的空间形式组成六员环，即两种极限构象。 环己烷分子中的六个碳原子均为sp3杂化。 椅型构象 船型构象 3.5 环己烷的构象 1 椅型构象 椅型构象中，碳原子1,2,4,5在同一个平面上，碳原子3,6分别在这个平面的上面和下面。 椅型构象为无张力环，是环己烷最稳定的构象。 相邻两个碳原子上的C—H键都在交叉式位置上；非键原子之间的距离都大于Vanderwaals半径之和。 4 3 5 3 5 3、环己烷的构象 4 1 2 6 1 2 6 椅式构象 船式构象 纽曼投影式 优势构象？ 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 C2和C3、C5和C6的H处于交叉式，C1和C4的H彼此远离。 C2和C3、C5和C6的H处于重叠式，C1和C4的H彼此对头。 (99.9%) 1 3 5 4 6 2 船式构象 无角张力 有扭转张力 环己烷的椅式构象称为——无张力环 椅式构象 无角张力 无扭转张力 椅型构象中的C—H键可以分为两类，六个与分子的对称轴平行，称为直立键或a键。 另外六个和直立键成109o28的角，平伏着向环外伸展，称为平伏键或e键。 a键和e键，都是一上一下交错排列。 椅型构象的正确书写：六条边(碳碳键)两两平行。 六个e键：倾斜书写，3个向上，3个向下，交错排列；左边3个向左，右边3个向右。 六个a键：垂直书写，3个向上，3个向下，交错排列。 一个椅型构象的环己烷，可以通过碳碳单键的旋转变成另一种椅型构象。 在室温下，分子的热运动就能使环己烷迅速转环。在转环的过程中，原来的a键全都变成e键，原来的e键全都变成a键。 船型构象中，1,2,4,5四个碳原子在同一个平面上，碳原子3,6都在这个平面的同一边。 碳原子1和2及4和5，上面的C—H键都在重叠式位置上。 2 船型构象 碳原子3和6上相对的两个氢原子距离只有0.183nm，小于范德华半径之和0.248nm。 0.183nm 船型构象存在扭转张力和范德华张力。 张力的存在，使船型构象比椅型构象能量高，能量的差值为29.7kJ·mol-1。 椅型构象和船型构象可以通过单键旋转互相转变，而不使环破裂。 常温下环己烷几乎全是椅型构象。 99.9% 0.1% 3 环己烷构象的势能关系 E 半椅型 扭船型 46kJ·mol-1 23kJ·mol-1 30kJ·mol-1 半椅型构象：在环己烷的各种构象中内能最高。 其中有5个碳原子在同一个平面上，另一个碳原子在这个平面外。 C－C键角接近120o，产生较大的角张力。 平面碳上的C－H键为重叠式构象，有较大的扭转张力。 扭船型构象：将船型构象扭动，使两个船头碳原子错开。 当所有的扭转角都达到30o时，张力减小最大，就是扭船型构象，因此内能比船型构象略低。 只能取船型构象的环己烷衍生物： 由于较短碳桥的牵制，无法转变成椅型构象。 * * * ?桥环和螺环化合物的命名； ?环己烷和取代环己烷的构象分析。 ?脂环化合物的命名； ?环烷烃的