第六章脂环烃 有机化学电子教案(第二版)课件.ppt

第六章 脂环烃 教学指导 环烷烃的命名法 环烷烃的性质 环的张力―张力分子 环乙烷的构象 教学目的： 掌握脂环烃的命名、结构和性质。 掌握环的大小与稳定性的关系。 掌握环己烷与取代环己烷的构象分析。 教学难点： 掌握脂环烃的命名、结构和性质。 掌握环的大小与稳定性的关系。 脂环化合物：分子中含有碳环构造，其性质却与开链的脂肪族化合物非常相似的一类化合物，称为脂环化合物。脂肪烃：只有碳、氢两种元素组成的脂环化合物叫做脂环烃。环烷烃：按照碳环中是否含有C＝C双键和C≡C三键，脂环烃可分为饱和脂环烃和不饱和脂肪烃。饱和脂环烃分子中含有C-C单键和C-H键，叫做环烷烃。碳环中含有C＝C双键的不饱和脂肪烃叫做环烯烃；含有C≡C三键的不饱和脂肪烃叫环炔烃。 环烷烃的命名法 1.单环的命名：原理和烷烃相似，只在烷字前加环字。 2.有取代基的：把环作为母体，把侧链或其它取代基均作为取代基，且取代基位次最小，有两个以上取代基时，小的标于前。环烯，环炔：编号1，2 位留给双链或三键C原子。 环烷烃的性质 一、物理性质　　在室温及常压下，环丙烷和环丁烷为气体，环戊烷至环十一烷为液体，环十二烷以上为固体。环烷烃的熔点、沸点和相对密度都比相应的烷烃略高一些。环烷烃不溶于水，易溶于有机溶剂。一些环烷烃的物理常数见下表。 二、化学性质　　不饱和脂环烃的化学性质与烯烃、炔烃相似，易发生加成、氧化等化学反应。饱和脂环烃(环烷烃)与烷烃的性质相似，能发生取代反应，但不易被氧化。 1.脂环烃的化学性质和相应的开链烃性质相似；环烷烃游离基取代， 和KMnO4不反应。 2.小环的特性：（即三、四元环的特性）环丙烷和环丁烷的加成反应：（1）加氢 （2）加溴 （3）加溴化氢 不对称： 1.2 两种断裂方式：符合马氏规则。在含H最多和含H最少的键断。所以，1处断。氢加到含氢较多的C上，溴加含氢较少的C上。 说明：环丙烷（环丁烷）和烯烃不同点： 因此，可用高锰酸钾来区别小环和烯烃。 环的张力—张力分子 　　1885年拜尔张力环学说。它是根据小环不稳定。大、中环合成困难提出的。假定：1.所有环状化合物具有平面型结构。2.环烷烃键角应为109°28‘ 。　　按假定1，各母体环烷烃都需是正多边形的平面分子。因此它们的C-C-C键角就不能和C的正多面体构型的键角109°28完全吻合。 按此理论计算结果可知：小环压缩很多。而大环又被扩大很多、不论是压缩，还是扩张，都与正常的四面体键角有一偏差。角张力：这是一种角度压缩、扩张产生的张力。意义：它提出了张力概念。这种概念可以正常用于分子内取代基团的拥挤或不对称取代等原因。使分子内的一些键角偏离正常键角并对构成这些角的键产生一定张力，叫拜尔角张力。缺点：它的假设第一条是错的。现在已知道除三元环和芳香性的环具有平面结构外，其他的环都不是平面型的。所以导出一些错误结论。 事实上，大环、中环都很稳定。 环己烷的构象 一、环己烷的椅型构象和船型构象 　　 环己烷分子中的六个碳原子不在一个平面上，C-C-C之间的夹角保持正常的键角，并且成键时，sp3杂化轨道实现了最大程度的重叠，因而环很稳定。环己烷分子中的C-Cσ键可以协同旋转，产生无数种构象，其中典型的构象为椅型和船型两种： 无论是船型构象还是椅型构象，C2、C3、C5、C6都在一个平面上，如果C1和C4在C2、C3、C5、C6的同侧，则叫船型，在异侧称为椅型。一般情况下，环己烷主要以椅型构象存在，椅型构象的势能比船型低29.7kJ·mol-1，因而较稳定。  船型：有四个C原子共面，另两个C原子在平面的同一侧，船头船尾向里面的两个H；距离很近1.83 ； 船底相邻的两个C原子采取完全重叠的构象. 无拜尔角张力。分子中存在范德华张力。即分子内相邻的原子间（不链合）产生的范德华张力 （斥力）分子中存在扭转张力。即任何分子偏离它的反交叉式构象时产生的扭转张力（由重叠式产生）。 所以船型的特点：　　 1.船底共平面；　　 2.范德华斥力；　　 3.扭转张力。 椅型：a. 六个原子分别处在两个平行的平面，平面的间距0.5；　　C：1、3、5在上 ；　　　 2、4、6在下；b. 分子内有一个穿过分子平面的对称轴；c. 相邻两个碳原子处于顺交叉式，无扭转张力，所以椅型比船型稳定；所以常温下环己烷几乎都以椅型构象存在。 二、椅型环己烷分子中的α键和е键 　　将椅型构象按“水平”放置，则六个碳原子将交替地三个在上，三个在下地分别处在两个平面内，可以看出，环己烷的十二个C-H键分两类：　　六个交替地三个向上，三个向下和分子平面垂直，这