广西师大有机化学第五章：脂环烃.ppt

第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 第十一章 第十二章 第十三章 第十四章 第五章 脂环烃 性质与脂肪烃相似的环烃，叫做脂环烃。按照碳原子的饱和程度又可分为环烷烃、环烯 按官能团 饱和脂环烃－环烷烃 不饱和脂环烃－环烯烃、环炔烃 按环大小 小环(C3、C4) 普通环(C5－C7) 中环（C8－C12） 大环（C12） 按环数 单环:如 二环:如 ,又叫二环[4.4.0]癸烷 多环:二环以上,如金刚烷. 按环大小 螺环:共有1个碳,如 稠环:共有两个碳,如十氢萘. 桥环:共有两个以上碳原子,如 烃、环炔烃等，例如： 可分别简化为： 从以上结构可知：环烷烃的通式与开链烯烃相同，即CnH2n，环单烯烃则具有与单炔烃相同的通式CnH2n-2。 此外还存在许多其它形式的环状化合物，如： 一、命名及异构 1、命名 （1）环烃的命名与相应的脂肪烃相似，只是在名称前加一“环”字。环上连有两个或两个以上取代基时，①按照表示取代基位置的数字尽可能小的原则，将环编号；②取代基不同时，则根据次序规则，较优基团给以较大的编号；③当环上有取代基及不饱和键时，不饱和键以最小的号数表示。 ⑵某些情况下，如简单的环上连有较长的碳链时，也可将环当作取代基，如： (3)螺环烃的命名 ①从小环中与共有碳原子相连的碳原子 开始编号，经过共有碳原子，在由较 大环回到共有碳原子。 ②尽可能使取代基处在最小的位次 ③母体名称前冠以“螺”，后接[],方括内注 明环中除共有碳原子以外的碳原子 数，由小到大，之间用圆点隔开。 ⑷桥环的命名 ①从桥头碳开始编号，经过最大环到达 另一桥头，在经次大环回到第一个桥 头，最短的桥最后编号。 ②母体名称前冠以“环数”，后接[],方括中 表明环内 除桥头碳原子外的碳原子数 目，从大到小排列，之间用圆点分开。 2. 构造异构 环烃的异构有多种形式，如碳架  异构、官能团异构、立体异构等。 课堂练习： 试写出符合分子式C6H10的化合物。 二、环烷烃的结构 因环烯烃、环炔烃接触较少，所以下面就以环烷烃为例讲述其的结构。 1. 张力学说和环丙烷的结构 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。 Baeyer张力学说建立在错误假设（认为环烷烃都是平面结构）的基础上，只对小环适用。 先看一看环丙烷的结构： 环丙烷中的碳也是sp3杂化的，正常的sp3杂化轨道之间的夹角应为109.50，然而环丙烷分子中三个碳原子必然要在一个平面上，这样C-C-C键角就应该是600。因此在环丙烷分子内存在着张力，所以环丙烷的稳定性比烷烃要差得多，化学性质比较活泼。这种张力是由于键角的偏差引起的，所以叫做角张力，角张力是影响环烃稳定性的几种张力因素之一。 2. 环丁烷、环戊烷的结构 环丁烷、环戊烷的情况与环丙烷相似，分子中也存在着张力，但因三元以上的环，成环的原子可以不在一个平面内，所以比环丙烷稳定。 3. 燃烧热和非平面结构 环丙烷：平面结构 其它环烷烃：非平面结构 燃烧热：此处用每个CH2单元的平均燃烧热，与开链烷烃每个CH2单元平均燃烧热的差值×n来表示分子的张力能。 环己烷（六元环）最稳定，其次是环戊烷（五元环）；大环都是稳定的；小环中的环丙烷最不稳定，其次是环丁烷。 4. 环己烷的构象 环己烷分子中的六个碳原子可以有如下两种保持正常C-C-C键角的空间排布方式，即船式与椅式： 环己烷的椅式构象最稳定 动画演示： Reasons： 1. 角张力为0； 2. 采取邻位交叉式构象，扭转张力最小； 3. 1，3-二a键相互作用小。因为H原子范 德华半径小，所以范德华张力为0 环己烷衍生物优势构象的判定： （1）环己烷一取代物以取代基处于e-键 上的最稳定 （2）含相同取代基的环己烷多元取代物 最稳定的构象是e-取代基最多的构 象－Hassel规则 （3）环上又不同取代基时，大的取代基 在e-键上的最稳定－Baton规则 5. 脂环化合物的顺反异构 补充：环己烷及其衍生物的构象（生物系） 船式和椅式是环己烷的两种构象。 ①在船式构象中，C1及C4上的两个氢原子 相距极近，相互之间的斥力较大，而在 椅式构