中国科学技术大学：《有机化学》课程教学课件（PPT讲稿）第五章 脂环烃

第五章脂环烃

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主要内容 1脂环竖的分类 4.十氢萘的构象 异构和命名 5.脂环竖的物理性质 2.脂环烃的结构 6.脂环的化学性质 3环己烷及其衍生 7.制备 物的构象

主要内容 • 1.脂环烃的分类、 异构和命名 • 2.脂环烃的结构 • 3.环已烷及其衍生 物的构象 • 4.十氢萘的构象 • 5.脂环烃的物理性质 • 6.脂环烃的化学性质 • 7.制备

脂环烃的分类、异构和命名 根据分子内环的数目分为:单环 双环 多环 在单环体系中分为:小环(C32C4) 普通环(C5C)五环和六环最普遍 中环(C8Cn) 大环(>C12) 环烷烃、环烯烃和环炔烃 CH CH CH HoC CH2 简写成 简写成 CH。-CH 环丙烷 环戊烯

一 .脂环烃的分类、异构和命名 根据分子内环的数目分为：单环 双环 多环 在单环体系中分为：小环(C3 -C4 ) 普通环(C5 -C7 )五环和六环最普遍 中环(C8 -C11) 大环(≥C12) 环烷烃、环烯烃和环炔烃 H2 C CH2 CH2 简写成： 环丙烷 环戊烯 简写成： CH2 CH CH H2 C CH2

分子式为C5H1有碳架异构、顺反异构、旋光异 构(旋光异构在后面再谈) CH HC CH 3 环戊烷 甲基环丁烷 1-二甲基环丙烷 CH3 CH3 CH H CH 3 乙基环丙烷顺-1,2-二甲基环丙烷反-1,2-二甲基环丙烷

分子式为C5H10有碳架异构、顺反异构、旋光异 构(旋光异构在后面再谈) CH3 H3 C CH3 C2 H5 CH3 CH3 CH3 H H H CH3 H 环戊烷 甲基环丁烷 1,1-二甲基环丙烷 乙基环丙烷 顺-1,2-二甲基环丙烷 反-1,2-二甲基环丙烷

桥环化合物:共用两个以上碳原子的多环烃。 6 5 二环[221庚烷 二环[4106庚烷 螺环烃:两个共有一个碳原子的化合物。 2 7643 螺[3.4]辛烷 螺{456二烯[

桥环化合物：共用两个以上碳原子的多环烃。 1 2 3 4 5 6 7 二环[2.2.1]庚烷 二环[4.1.01,6]庚烷 螺环烃：两个共有一个碳原子的化合物。 1 2 3 4 6 5 7 8 1 2 6 4 3 5 7 8 9 10 螺[3.4]辛烷 螺[4.5]-1,6-癸二烯

脂环烃的结构 1880年以前只知道五元环和六元环;1883年 Perkin合成 了三元环和四元环。 1885年 A Baeyer提出了张力学说:成环的碳原子处在 同一平面碳原子键角偏离109°28后产生一种恢复 正常键角的力称为张力。 三元环 四元环五元环六元环 偏转角度24°44′9°44 44′ 5°16 说明:偏转角度、109°28′-内角 2

二.脂环烃的结构 1880年以前只知道五元环和六元环；1883年Perkin合成 了三元环和四元环。 1885年A.Baeyer提出了张力学说：成环的碳原子处在 同一平面,碳原子键角偏离109°28′后,产生一种恢复 正常键角的力称为张力。 三元环 四元环 五元环 六元环 偏转角度 24°44′ 9°44′ 44′ -5°16′ 2 109°28′-内角 说明： 偏转角度=

但事实上五元环、六元环和更大的脂环烃都是稳定的. 张力学说存在缺陷。以现在角度看,三元环的张力能由 于:1偏转角引起的角引力 2全重叠构象 3氢原子之间产生非键斥力 4.轨道没有按轴向重叠,电子云重叠减少,内能升高。 HH HH 60° H H H H H H

但事实上五元环、六元环和更大的脂环烃都是稳定的, 张力学说存在缺陷。以现在角度看,三元环的张力能由 于：1.偏转角引起的角引力 2.全重叠构象 3.氢原子之间产生非键斥力 4.轨道没有按轴向重叠,电子云重叠减少,内能升高

H H 环丁烷 Hn环戊烷 H H H H 1930年,用热力学方法测量脂环烃的燃烧热 名称每个亚甲基的燃烧热(KJmo) 环丙烷 697.1 环丁烷 686.2 环戊烷 664.0 环己烷 658.6 环庚烷 662.4 直链烷烃 658.6 K

1930年,用热力学方法,测量脂环烃的燃烧热： 名称 每个亚甲基的燃烧热(KJ.mol-1 ) 环丙烷 697.1 环丁烷 686.2 环戊烷 664.0 环己烷 658.6 环庚烷 662.4 直链烷烃 658.6 环丁烷 环戊烷

环已烷及其衍生物的构象 环已烷的构象 1918年 E. Mohr提出非平面无张力环学说,提出环 已烷的六个碳原子都保持正常键角109°28的椅 式和船式构象 H 椅式构象: √ H 4 CH 3 CH2 H 特点:有6个a(axi)键,6个e( quatoial)键,环中相 邻碳原子的碳碳键和碳氢键都处于邻位交叉式

三.环已烷及其衍生物的构象 1.环已烷的构象 1918年 E.Mohr提出非平面无张力环学说，提出环 已烷的六个碳原子都保持正常键角109°28′的椅 式和船式构象 H H H H H H H H H H H H 椅式构象： 特点：有6个a(axial)键，6个e(equatoial)键,环中相 邻碳原子的碳碳键和碳氢键都处于邻位交叉式。 CH2 CH2 H H H H H H H H 1 2 3 4 5 6

船式构象:HH HH H H H H CH CH C1与C4碳原子上氢原子相对距离只有183pm远小于范德 华半径之和(248pm,产生斥力。C2、3、5、6在同一个平面 有两个全重叠构象 扭船式构象:所有扭转角都是30°,三个全重叠,三个邻 交叉

船式构象： C1与C4碳原子上氢原子相对距离只有183pm远小于范德 华半径之和(248pm),产生斥力。C2、3、5、6在同一个平面 有两个全重叠构象。 扭船式构象：所有扭转角都是30° ,三个全重叠,三个邻 交叉。 H H H H H H H H H H H H