[理学]十六章脂环.ppt

椅式构象的特点 ①六个碳原子分布在相互平行的两个平面上(上三，下三)： ②十二个碳氢键分为两种类型：a－键(直立键)和e－键(平伏键)，每个碳原子上都有一个a键和和一个e键： ③由一种椅型构象可翻转为另一种椅象。同时，a、e 键互换： ④环上有取代基时，e键取代比a键取代更稳定。 例： 优势构象 优势构象 H H H H 6) 脂环化合物的立体异构 (1) 顺反异构 (2) 对映异构 (1) 顺反异构 例1：1,4-二甲基环己烷的顺反异构 构型式： 构象式： (2) 对映异构 例1：1,2-环丙烷二甲酸的对映异构 * 分类与命名 化学性质 稳定性及构象 脂环烃来源和制法 环戊二烯 主要内容 (2) 分子内关环 (3) 其它方法 (1) 芳香族化合物催化氢化 主要来源：石油。 本节重点： ① 环的大小与其稳定性（三元、四元环不稳定，易开环加成；五元、六元环稳定，不易开环加成）； ② 环丙烷的结构、弯曲键的不稳定性； ③ 环己烷的构象： 16.3 脂环烃 * 分类与命名 化学性质 稳定性及构象 脂环烃来源和制法 环戊二烯 主要内容 16.3.1 脂环烃的分类 脂环烃——由碳原子相互连接成环，性质与开链烃相似的环状碳氢化合物。 不饱和脂环烃 单环 桥环 螺环 二环 脂环烃的命名 1）单环 2）二环 ◆ 桥环烃 ◆ 螺环烃 1) 单环脂环烃 2) 二环脂环烃 桥环烃的命名 母体：双环[a.b.c]某烃 (a≥b≥c) 桥头 桥头 一大桥 二中桥 三小桥 编号 螺环烷烃的命名 固定格式： 螺[a.b]某烃 (a≤b) 先找螺原子，编号从与螺原子相连的碳开始，沿小环编到大环。例： * 分类与命名 化学性质 稳定性及构象 脂环烃来源和制法 环戊二烯 主要内容 16.3.2 脂环烃的性质 (1) 取代反应 (2) 氧化反应 (3) 加成反应 加氢 加卤素 加卤化氢 (4)环烯烃的反应 (1) 取代反应 五元、六元环易发生取代反应。 (2) 氧化反应 室温下，环烷烃不能使KMnO4褪色，据此可区别C＝C和C≡C。 例： 在加热或催化剂存在下，环烷烃可被氧化，产物因反应条件而异： (3) 加成反应 加氢 加卤素 加卤化氢 (4) 环烯烃的反应 环烯烃的性质与开链烯烃类似，易加成、氧化等。 * 分类与命名 化学性质 稳定性及构象 脂环烃来源和制法 环戊二烯 主要内容 1）环的大小与环张力、环的稳定性 2）环丙烷的结构 3）环丁烷的结构 4）环戊烷的结构 16.3.3 环烷烃的结构与稳定性 1) 环烷烃的结构与稳定性 实验事实： ? 环的稳定性：三元环＜四元环＜五元、六元环 结构！环张力！ 环烷烃的环张力越大，表明分子的能量越高，稳定性越差，越容易开环加成。 可用环烷烃每个CH2单位的燃烧热来表明环张力的大小。 以上的数据说明：环越小，每个CH2的燃烧热越大，环张力越大。 一些环烷烃的燃烧热如下所示： 2）环丙烷的结构 物理方法测得，环丙烷分子中三个碳原子共平面。 显然，环丙烷中没有正常的C－C键，而是形成“弯曲键”： 3）环丁烷的结构： 较环丙烷稳定，容易开环加成。 角张力：109.5－90＝19.5°＜ 109.5－60＝49.5° ∴ 也是“弯曲键”，但弯曲程度较小。 事实上，环丁烷中四个碳原子不共平面，这样可使部分张力得以缓解。 4）环戊烷的结构：几乎没有什么角张力，性质与开链烷烃相似。  正五边形内角为108° 角张力：109.5－108＝1.5° 以“信封式”构象存在，使五元环的环张力可进一步得到缓解。 5) 环己烷及其衍生物的构象 ① 椅式构象和船式构象 ② 椅式构象的特点 环己烷的椅式构象 椅式构象和船式构象 环己烷有两种构象 室温下，环己烷主要在椅型构象存在(99.9%以上)。 为什么椅型构象稳定?