第五章-脂环烃.ppt

第五章脂环烃1．掌握脂环烃的命名。2．掌握脂环烃的结构和性质，环的大小与稳定性的关系。3．掌握脂环烃的顺反异构，环己烷及取代环己烷的构象分析（船式和椅式、a键和e键）4．理解多环己环烃（十氢萘的顺反异构)5．了解脂环烃的一般合成方法。6.了解萜类和甾族化合物。5.5萜类和甾族化合物5.5.1萜类分子中含C10以上，且组成为5的倍数的烃类化合物称为萜类。可以看作是由异戊二烯聚合而成因分子中含有双键，所以，萜类化合物又称为萜烯类化合物。萜类化合物是广泛存在于植物和动物体内的天然有机化合物。如从植物中提取的香精油——薄荷油、松节油等，植物及动物体中的某些色素——胡箩卜素、虾红素等等。研究发现，萜类分子在结构上的共同点是分子中的碳原子数都是5的整倍数。例如：5.5.2甾族化合物甾类化合物分子中，都含有一个叫甾核的四环碳骨架，环上一般带有三个侧链其通式为：现代物理方法测定，环丙烷分子中：键角C-C-C=105.5°;H-C-H=114°。所以环丙烷分子中碳原子之间的sp3杂化轨道是以弯曲键（香蕉键）相互交盖的。2、现代结构理论5.4.1．环丙烷的结构5.4.1．环丙烷的结构环中C-C键形成一种弯键结构，碳环键角为105.5o，H-C-H键角114o：环丙烷的张力较大，分子能量高，很不稳定，容易发生开环反应。由此可见：(1)键的重叠程度小，稳定性小。(2)电子云分布在两核连线的外侧，增加了试剂进攻的可能性，故具有不饱和烯烃的性质。另外环丙烷分子中还存在着另一种张力——扭转张力（由于环中三个碳位于同一平面，相邻的C-H键互相处于重叠式构象，有旋转成交叉式的趋向，这样的张力称为扭转张力）。环丙烷的球棒模型5.4.2．环丁烷的结构环丁烷与环丙烷相似，C-C键也是弯曲的，C-C-C键角约111.5o，其中四个C不在同一平面，但张力仍较大，不稳定。环丁烷的构象根据结晶学和光谱学的证明，环丁烷是以折叠状构象存在的，这种非平面型结构可以减少C-H的重叠，使扭转张力减小。环丁烷分子中C-C-C键角为111.5°，角张力也比环丙烷的小，所以环丁烷比环丙烷要稳定些。总张力能为108KJ/mol。环丁烷的球棒模型信封式能垒2.5KJ/mol半椅式环戊烷构象5.4.3．环戊烷的结构环戊烷分子中，C-C-C夹角为108°，接近sp3杂化轨道间夹109.5°，环张力甚微，是比较稳定的环。但若环为平面结构，则其C-H键都相互重叠，会有较大的扭转张力，所以，环戊烷是以折叠式构象存在的，为非平面结构，见下图，这种构象的张力很小，总张力能25KJ/mol，扭转张力在2.5KJ/mol以下，因此，环戊烷的化学性质稳定。环戊烷的球棒模型在环己烷分子中，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°因此环很稳定。1．两种极限构象——椅式和船式稳定性：椅式构象环己烷船式构象环己烷5.4.4．环己烷的结构椅式Cyclohexane(chairform)船式Cyclohexane

(boatform)椅式构象稳定的原因：不存在：非键连作用；扭转张力；角张力。船式构象不稳定的原因：存在：非键连作用；扭转张力；2．平伏键（e键）与直立键（a键）在椅式构象中C-H键分为两类。第一类六个C-H键与分子的对称轴平行，叫做直立键或a键（其中三个向环平面上方伸展，另外三个相反，向环平面下方伸展）；第二类六个C-H键与直立键形成接近109.5°的夹角，平伏着相环外伸展，叫做平伏键或e键。如下图：C3?在室温时，环己烷的椅式构象可通过C-C键的转动（而不经过碳碳键的断裂），由一种椅式构象变为另一种椅式构象，在互相转变中，原来的a键变成了e键，而原来的e键变成了a键。但上、下关系没变。当六个碳原子上连的都是氢时，两种构象是同一构象。连有不同基团时，则构象不同。3、环己烷的椅式构象的翻转三上三下；三左三右。a键变e键，e键变a键，上下关系不变?Chairandboatconformationsofcyclohexane.Hydrogenatomsomittedforclarity.??Newmanprojectionofchaircyclohexane.??Chairandboatcon