基础有机化学脂环烃.ppt

3. 加成反应 A 加氢 随环上碳的增多，环烷烃稳定性增大。 C3~C4脂环烃易断环，环可以加成，似烯烃 CH2 CH2 CH2 + H H B 加卤素 注意：不能用溴褪色的方法来区别环烷烃与烯烃。 C 加卤化氢 ？ CH2 CH2 CH2 + H Br 取代环丙烷 断键：断含氢最多和含氢最少的碳原子之间的键。 加氢：氢加到含氢多的碳上。 三员环在常温下与X2, HX即可发生开环反应；四员环加热后，方可反应；五六元环难发生加成反应。 CH3-CH-CH2 CH2 + H Br CH2 H CH2 H CH2 H CH2 H CH2 H CH2 H Br 环烯烃 与烯烃相似，碳碳双键可发生加成反应，α-氢原子发生取代反应。 反式加成 反-1,2-二溴环己烷 １ 环丙烷 环丙烷上的碳原子都是饱和碳原子，为sp3杂化。 角张力：分子内部试图恢复正常键角的力。 105.5° 60° 环丙烷分子相邻碳上的碳氢键都是重叠式构象。 扭转张力：试图恢复交叉式构象的力。 109.5° 5-4 环烷烃的结构 环戊烷分子中，碳碳键的夹角为108°，接近sp3杂化轨道间夹角，角张力很小，是比较稳定的环。 环己烷分子中6个碳原子不在同一平面上，碳原子之间的键角为109°28′，分子中没有张力。 2 其他环烷烃 大环原子在不同的平面内，键角接近正常的键角，为无张力环。 环三十烷 ３ 环烷烃的燃烧热与环的稳定性 燃烧热测定数据表明：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658.6 kJ·mol-1。 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。 一些环烷烃的燃烧热(kJ·mol-1)： 环烷烃单元CH2的燃烧热增大，则稳定性降低。 １ 顺反异构 反-1-甲基-4-乙基环己烷 trans-1-ethyl-4-methylcyclohexane 顺-1,2-二甲基环丙烷 反-1,2-二甲基环丙烷 cis-1,2-dimethylcyclopropane trans-1,2-dimethylcyclopropane 5-5 环烷烃的立体异构 ２ 环己烷的构象 透视式： (1) 椅式构象和船式构象 六个碳原子均为sp3杂化，在保持键角109°28′不变的情况下，能以两种不同的空间形式组成六员环 椅式 船式 纽曼投影式： 椅式 船式 分子模型： 椅式构象 船式构象 椅式构象和船式构象的对比： ①船式构象：无角张力;相邻碳上的碳氢键全为重叠式， 存在扭转张力； 椅式构象：无角张力;相邻碳上的碳氢键全为交叉式构 象，没有扭转张力。 ②船式构象：船头碳原子C1和C4上的氢原子距离较近， 斥力较大; 椅式构象：C1和C4上的氢原子距离较远，斥力较小。 (2) 直立键和平伏键 椅式构象中的碳氢键可以分为两类，6个碳氢键与分子的对称轴平行，叫做直立键或a键。 另外6个碳氢键指向环外，与直立键成109°28′的角，平伏着向环外伸展，叫做平伏键或e键。 (3) 转环作用 一个椅式构象的环己烷，可以通过碳碳单键的旋转变成另一种椅式构象，叫做转环作用。 在室温下就能迅速转环，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。 环己烷构象的势能关系： E 半椅式 扭船式 46kJ·mol-1 23kJ·mol-1 30kJ·mol-1 ３ 取代环己烷的构象 一元取代环己烷中，取代基占据e键的构象更稳定。 (1) 一元取代环己烷的构象 5% 95% 0.1% 99.9% (2) 二元取代环己烷的构象 1,2-二取代： 稳定的构象是e键上取代基最多的构象，若取代基不同时，大的取代基在e键上的构象最稳定。 优势构象 优势构象 1,3-二取代： 优势构象 优势构象 环己烷1,4-二取代物，和1,2-二取代的情况类似。 如果取代基多于二个，e键上取代基最多的构象最稳定，若取代基不同时，大的取代基在e键上的构象最稳定。 画出顺-4-叔丁基环已醇的最稳定构象 练 习 4 十氢化萘 反式 顺式 这两个异构体不能自由转变，反式比顺式稳定。 反式 顺式 也可以用下面的方式表示十氢化萘的顺反异构。 第五章 脂环烃 alicyclic hydrocarbon ?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； ?环烷烃的典型构象和稳定性的关系； ?环己烷的构象及其表示方法； ?熟悉环烷烃的特性反应； ?了解环的张力学说。 主要内容 重点难点 5-1 脂环烃的