第3章-1-环烷烃研究.ppt

一、脂环烃的分类和命名 按所含环的数目可分为： 单环、双环和多环烷烃。 （二）命名 1.单环脂烃的命名： 脂环烃的命名只是在相应的烷烃或烯烃之前加环字。英文命名则加词头cyclo。 若环上有复杂的取代基时，可将环作为取代基来命名。例如： 在环烯烃中以双键的位次最小为编号原则 例1 3.螺环烃的命名 3.螺环烃的命名 二、环烷烃的物理性质 (自学) 三、环烷烃的化学性质 环烷烃的化学性质与链状烷烃相似，能发生自由基取代反应；与强酸、强碱、强氧化剂等试剂都不发生反应。但小环的环烷烃不稳定，由于张力较大，易开环进行加成反应。 （一）自由基取代反应 环烷烃的化学性质与烷烃相似，可进行自由基取代反应。 （二）开环加成反应 大环的环烷烃是稳定的，而小环的环烷烃不稳定，易开环进行加成反应。 2. 加卤素 3. 加卤化氢 当环丙烷的烷基取代物与卤化氢作用时，开环加成时合符马氏规则。环的断裂主要是在连有最多氢和最少氢的碳原子之间进行。 小环环烃可与溴加成，而所有的环烷烃都不被高锰酸钾氧化，故可用作鉴别。 如在一个分子内有二个部位可以加成时，要完成两部位的反应。 四、环烷烃的结构与稳定性 （一）环烷烃的稳定性及其解释 键角的偏转使分子内产生了角张力，偏转角度越大，张力越大，分子越不稳定。 环丙烷 在所有的环烷烃分子中，碳采取sp3杂化，键角都接近109°28’。 在环丙烷分子中，成键的电子云并不沿轴方向重叠，而是形成了一种弯曲键，称香蕉键。由于几何形状上的限制，键角与轨道的正常夹角有偏差，造成重叠程度小，键能下降，比通常的σ键弱，比π键强。 思考题：为什么环丙烷易开环发生亲电加成反应？ （1）“弯曲键”重叠程度小，键能下降，产生角张力——有恢复正常σ键的倾向，开环后即可形成正常的σ键，所以易开环。 （2）“弯曲键”使电子云暴露在成键两原子（核连线）的外侧，类似于烯烃中的π键，易受亲电试剂的进攻。 （二）脂环烃的顺反异构 五、环己烷及其衍生物的构象 五、环己烷及其衍生物的构象 （二）椅式构象中的横键和竖键 翻环作用: 当环己烷的一个椅式构象转变为另一个椅式构象时，原来的ａ键将转变为ｅ键，而ｅ键也相应转变为ａ键。 （三）一取代环己烷的构象 当环己烷分子中的一个氢被其它基团取代时，可取代ａ键，也可以取代ｅ键，得到两种不同的构象。 甲基环己烷： 取代环己烷优势构象判断的一般规律： 一元取代环己烷，e键取代最稳定; 多个相同取代基的环己烷，e键取代最多的构象最稳定； 含不同的取代基的环己烷，较大的基团在e键的构象较稳定。 下列异构体中哪一个最稳定？并指出其中的构象异构体和顺反异构体。 某些取代环己烷，张力特别大时，环己烷的椅式构象会发生变形，甚至会转变为船式构象 (五) 十氢化萘的构象 反式十氢萘是刚性结构，不能翻环。顺十氢萘可通过翻环作用，产生构象异构： 2.下列构象中哪一个是的优势构象？ 衡量环稳定性的标度： 环上每molCH2的燃烧热值及其张力能 HC: 环烷烃分子的燃烧热值(KJ/mol) HC/n: 环上每molCH2的燃烧热值 环上每molCH2的张力能： 指环上每molCH2的燃烧热值与开链烷 每molCH2的燃烧热值(659KJ/mol)之差。 四、环烷烃的结构与稳定性 (kJ/mol) 拜耳的张力学说对六员以上的环失去了予见性，原因是它的基本假定：成环碳原子都在同一个平面上(除三员环外)是错误的。 四、环烷烃的结构与稳定性 (1)角张力: 任何与正常键角的偏差，都会使 分子产生恢复正常键角的作用力, 这种力叫角张力。 3. 影响环稳定性的因素 (2)扭转张力:任何与最稳定的交叉式构象的偏 差都会使分子产生恢复最稳定构 象的趋势,这种趋势叫扭转张力。 (3)范德华张力:相互邻近的原子或基团,当它们 之间的距离小于其范德华半径之和 时所产生的排斥力叫范德华张力。 四、环烷烃的结构与稳定性 四、环烷烃的结构与稳定性 正常σ键 弯曲键 角 张 力:键角105°偏差40，具有角张力。 扭转张力:相邻碳上的H均为重叠式构象，具 有扭转张力。 范氏张力:相邻碳上两个H之间的距离小于其