五章节脂环烃.ppt

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1、五章节脂环烃 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望环数：使环状化合物变成开链化合物所需打破的碳碳键的数目。2022/10/242.单环烷烃的命名 按成环碳原子数命名为环某烷 环丙烷环戊烷环丁烷环己烷2022/10/24Structural formulas of cyclic molecules-CyclohexanevExpanded formula2022/10/24Structural formulas of cyclic molecules-Cy

2、clohexanevCondensed formula2022/10/24Structural formulas of cyclic molecules-CyclohexanevPolygon formula2022/10/24Examples of Cyclic Molecules2022/10/24More examples2022/10/24 取代单环烷烃的命名取代单环烷烃的命名Nomenclature of the Substituted MonocycloalkanesNomenclature of the Substituted Monocycloalkanesv取代基只有一个不需

3、标出位号vIf there is only one substituent,do not use the“1”.v取代基不只一个标出所有取代基位号vIf there is more than one substituent,you must use all numbers,including“1”!v从取代基位号小的方向给环编号vNumber around the ring in a direction to get from the first substituent to the second substituent by the shorter path.v在取代程度相同时按字母顺序编号

4、v多取代碳编号优先2022/10/24 1,1-Dimethylcyclohexane2022/10/24 4-Ethyl-1,1-dimethylcyclohexane2022/10/24 Two Ways of Naming This1-Isopropyl-2-methylcyclohexane1-Methyl-2-(1-methylethyl)cyclohexane2022/10/24 长链作母体，3-Cyclobutyl-3-methylpentane2022/10/24环烷烃顺反立构n受环的制约单键不能自由旋转，环上取代基在空间排列方式产生顺反（几何）异构n顺 cis 两个取代基在环

5、同侧n反 tran 两个取代基在环异侧2022/10/24 环烷基Cycloalkyl Groups2022/10/24单环烯烃的命名单环烯烃的命名Nomenclature of Monocyclkenes1.从双键碳原子开始编号2.使取代基位次尽可能小2022/10/24螺环烃（两个环共用一个碳原子）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，再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。2022/10/24桥环的命名桥环 两个环共有两个或多个碳原子两个环共

6、有两个或多个碳原子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。2022/10/24 2022/10/24第二节 脂环烃的性质一、与开链烃相似的反应 1.环烷烃的卤代 2.环烯烃的加成 3.环烯烃的氧化2022/10/24二、小环烷烃特有的反应1.加氢开环2.加卤素、加卤化氢开环2022/10/24环丁烷在常温下不发生类似反应！环丁烷在常温下不发生类似反应！环丙烷衍生物与卤化氢的加成，符合Markovnikov Rule.区别：环丙烷对氧化剂（

7、如高锰酸钾）稳定，而烯烃易被氧化2022/10/24第三节 脂环烃的结构为什么小环化合物容易开环？，三环比四环容易，五、六环相对稳定。一、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。2022/10/24角张力示意图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。2022/10/24环丙烷 环丙烷为张力环，采取重叠式构象，所以容易破环。此外，环丙烷CC键为弯曲键，有点类似于烯烃的键，可以发生类似于烯烃的加成反应。2022/10/24

8、二、环丁烷和环戊烷的构象 平面式2022/10/24Cyclobutane(puckered form)蝴蝶式2022/10/24Cyclopentane信封式2022/10/24三、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。2022/10/24Estimate of Angle Strain2022/10/24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。2022/10/24 四、环己烷的构象环己烷的2种典型构象椅

9、式船式123456142356123456146523邻位交叉式全叠式2022/10/24Cyclohexane椅式构象球棒模型2022/10/24Cyclohexane(top view)no contact斯陶特模型2022/10/24Cyclohexane(boat form)bowsprit-flagpoleinteraction船式构象球棒模型2022/10/24Cyclohexane(top view-steric strain)Notice!船式斯陶特模型2022/10/24Chair-chair Inversion in Cyclohexane转环作用中的能量变化椅式半椅式扭船

10、式船式2022/10/24环己烷的椅式构象最稳定Reasons：1.1.角张力为角张力为0 02.2.采取邻位交叉式构象，扭转张力最小采取邻位交叉式构象，扭转张力最小3.3.1 1，3-3-二二a a键相互作用小。因为键相互作用小。因为H H原子范原子范德华半径小，所以范德华张力为德华半径小，所以范德华张力为0 02022/10/24Cyclohexane(axial bonds)直立键a键凡与通过分子中心的假象垂直轴平行的CH键2022/10/24Cyclohexane(equatorial bonds)凡与垂直轴成109。28的CH键2022/10/24Cyclohexane(showin

11、g both axial andequatorial bonds直立键平伏键2022/10/24转环作用（a键变 e键）2022/10/24Chair-chair Inversion inMethylcyclohexane甲基环己烷2022/10/24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HasselHassel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BatonBaton规则2022/10/24tert-Butylcyclohexane(equatorial)叔丁基环己烷202

12、2/10/24tert-Butylcyclohexane(space-filling model)叔丁基环己烷2022/10/24tert-Butylcyclohexane(axial group)HUGE steric strain叔丁基环己烷1,3-二a键相互作用2022/10/24五、脂环化合物的顺反异构2022/10/24 反式十氢萘比顺式十氢萘稳定2022/10/24Form the Complete IUPAC Name:trans-1-tert-Butyl-4-chlorocyclohexane反-1-（1,1-二甲基乙基）-4-氯环己烷2022/10/24第四节 脂环烃的制法一、分子内偶联反应分子内Wurtz反应2022/10/24二、Diels-Alder Reaction内型（endo)2022/10/24三、卡宾合成法（以后学到）四、芳烃还原2022/10/24五、脂环烃之间的转化催化重整2022/10/24