有机化学教学课件第五章脂环烃.ppt

（4）、燃烧热与环的稳定性 所谓燃烧热就是指一摩尔分子化合物完全燃烧生成二氧化碳和水时放出的热量，它的大小反映出分子内能的高低。 从热化学实验测得：含碳原子数不同的环烷烃中，每个-CH2-的燃烧热是不同的: 三元环：６９７ kJ/mol ； 四元环：６８６ kJ/mol ； 五元环：６６４ kJ/mol ； 六元环：６５９ kJ/mol ． 从环丙烷到环己烷，环愈小内能愈大，故不稳定。内能高低与成键情况有关。六元以上的环烷烃是稳定的，即无张力环。 大环是无张力环是稳定的，经X射线分析，分子呈皱折形，碳原子不在同一平面内，碳原子之间的键角接近正常键角。例如： 环二十二烷的构型 根据燃烧热数据可看出，从环丙烷到环己烷，每个CH2的燃烧热量逐渐降低，说明环愈小内能愈大，越不稳定。六元环以上的中环和大环，每个CH2的燃烧热差不多等于661kJ/mol，说明大环是稳定的，即无张力。近年来制备了很多大环化合物，它们都是稳定的。经X－射线分析，分子是皱折形，碳原子不在同一平面内，碳原子之间的键角接近正常键角109.5°。 第 四 节 环烷烃的构象 1、环丁烷和环戊烷的构象 根据实验推断，一取代环戊烷的取代基采取近似平伏的构象的信封式而存在．四个碳原子几乎在同一平面上，而另外一个碳原子伸出平面外，处于平面的上方或下方，它和平面的距离约0.05nm。 如果环戊烷的碳原子在同一平面上，所有的氢都成重叠型，扭转张力很大（约５８kJ/mol）． 2、环己烷的构象 在环己烷分子中，碳原子是以sp3杂化，六个碳原子不在同一平面内，碳碳键之间的夹角可以保持109.5 ° ，因此很稳定． (1)、环己烷有两种极限构象 ①、一种像椅子故叫椅式． 椅式（椅型）构象 六个碳原子排列在两个平面内，若碳原子1,3,5排列在上面的平面，碳原子2,4,6则排列在下面的平面，两个平面的距离为0.05nm．图中的对称轴是穿过分子画一直线，分子以它为轴旋转一定角度后，可以获得与原来分子那样的形象，此直线即为该分子的对称轴。 ②、另一种象船叫船式构象 环己烷的C-C键可在环不受破裂的范围内旋转，在放置中，船式、椅式可以相互转变。 （椅式） （椅式） （半椅式） （半椅式） （船式） （扭船式） （2） 物理方法测出船式环己烷比椅式能量高29.7 kJ/mol,故在常温下环己烷几乎完全以较稳定的椅式构象存在。 在椅式中相邻碳原子的键都处于交叉式的位置，稳定。 在船式中碳原子的键（２，３和５，６）处于全重叠式的位置。由于重叠的氢原子间有斥力（位阻）作用，且船头船尾距离较近，斥力较大．Van de waals张力也较大．因此船式不稳定。 （3）直立键（a键）、平伏键（e键） 与分子的对称轴平行的键叫直立键或a键（axial bond） 与直立键形成接近109.50 夹角的键，叫平伏键或e键 （equatorial bond）?? 一个椅式构象也可以通过C-C键的转动而变为另一个椅式构象，这种构象的互变，叫转环作用。是由分子热运动所产生，而不经过碳碳键的破裂，在室温时，就能迅速转环。在互相转变中，a键都变成了e键，同时，每个e键也变成了a键。 三、取代环己烷的构象 1、一取代环己烷 a键 e键 (较不稳定) （较稳定） （二者之间的能量相差75.3kJ.mol-1） (接近100%) * 第 五 章 脂 环 烃 第一节 环烷烃的分类和命名 二、脂环烃的命名 有两个以上不同的取代基时，编号时，以含碳最少的取代基作为1位。使环上取代基的位次尽可能最小 。 （2）、环烯的命名 在相应的烯烃名称前面加一“环”字 环烯烃的命名，环上碳原子的编号，应给双键以最小位次。例如： ①、螺环烃：分子中两个碳环共用一个碳原子的环烃称为螺环烃。 2、多环脂环烃化合物的命名 ②、桥环烃 分子中两个或两个以上碳环共用两个以上碳原子的烃叫桥环烃；共用的两个碳原子为桥头，两桥头之间的碳链为桥。 多环化合物的命名也遵循上述规则，即先视作双环把主环和主桥编号（如下例：最大的环为8元环，为主环，C1和C5为主桥的桥头碳），然后编第二号桥、第三号桥等等（下例的C3和C7为第二桥的桥头碳）并注明其桥头碳（如下例的前三个数３，３，１是主桥的原子数，后一个1 ３.７是１第二桥的原子数，其右上角３.7是桥头碳编号. ③、稠环烃：两个碳环共用两个碳原子的称为稠环烃 （按桥环烃的方法命名） 有些环烃规定了简称，例如： 问题5-1 试写出含有五个碳的环烷烃的构造异 构体，并命名之