华南农业大学：《有机化学》课程教学资源（PPT课件）第五章 脂环烃（alicyclic hydrocarbons）

第五章脂环烃( alicyclic hydrocarbons)

第五章 脂环烃（alicyclic hydrocarbons）

本章重点讲解 ■1.环烷烃的分类与命名——掌握 2.环烷烃的结构——理解 ■3.环烷烃的化学性质——掌握 ■4.环烷烃的构象——理解

本章重点讲解：  1. 环烷烃的分类与命名——掌握  2. 环烷烃的结构——理解  3. 环烷烃的化学性质——掌握  4. 环烷烃的构象——理解

51脂环烃的分类与命名 环烷烃CnH2nO 环碳原子的饱和程度环烯烃CnH2n2OD 脂环烃 单环(上)环炔烃CnH2 碳环数目双环 多环

5.1 脂环烃的分类与命名 脂环烃 环碳原子的饱和程度 碳环数目 环烷烃 Cn H2n 环烯烃 单环 环炔烃 双环 多环 Cn H2n-2 (上） Cn H2n-4

5.1脂环烃的分类与命名 1.单环烃 )按成环碳原子数目称为环某烷(烯) 1-甲基-3-乙基环已烷 4-甲基环己烯 长链作母体,环作取代基 3-甲基4-环丁基庚烷

5.1 脂环烃的分类与命名 1.单环烃 1）按成环碳原子数目称为环某烷（烯）。 1-甲基-3-乙基环己烷 4-甲基环己烯 2）长链作母体，环作取代基。 3-甲基-4-环丁基庚烷

5.1脂环烃的分类与命名 3)顺、反环烷烃 受环的限制,o键不能自由旋转。环上取代基在空 间的位置不同,产生顺反(几何)异构 顺(cis):两个取代基在环同侧 反( trans):两个取代基在环异侧。 CH H CH H3C H CH CH3 顺-1,4-二甲基环己烷 反-1,4-二甲基环己烷

5.1 脂环烃的分类与命名 3）顺、反环烷烃 受环的限制，σ键不能自由旋转。环上取代基在空 间的位置不同，产生顺反(几何)异构。 顺(cis)： 两个取代基在环同侧； 反(trans)： 两个取代基在环异侧。 H H3 CH3 C H H CH3 H3C H CH3 CH3 H CH3 H3C H 顺-1, 4-二甲基环己烷 反-1, 4-二甲基环己烷

5.1脂环烃的分类与命名 2.双环烃 联环 桥环 螺环 稠环 )双环桥环烃命名桥头碳原子:两环共用的碳原子。 桥:两个桥头碳原子之间的碳链或一个键。 (1)桥 桥头碳 (2桥 桥头碳 桥(3) 3 二环[32.们辛烷 2,7,7-三甲基二环[22们庚烷

5.1 脂环烃的分类与命名 联环 桥环 螺环 稠环 1）双环桥环烃命名 桥头碳原子：两环共用的碳原子。 桥：两个桥头碳原子之间的碳链或一个键。 桥头碳 桥头碳 桥 桥 桥 (3) (1) (2) 二环 [3.2.1] 辛烷 1 2 3 4 5 6 7 2. 双环烃 2,7,7-三甲基二环[2.2.1] 庚烷

51脂环烃的分类与命名 5,7,7-三甲基二环[221]-2-庚烯3,7,7-三甲基二环410庚烷 2,8-二甲基-1-乙基二环[32.,1辛烷

5.1 脂环烃的分类与命名 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 5,7,7-三甲基二环[2.2.1]-2-庚烯 3,7,7-三甲基二环[4.1.0]庚烷 2,8-二甲基-1-乙基二环[3.2.1] 辛烷

51脂环烃的分类与命名 2)螺环烃 螺原子:两个碳环共用的碳原子 螺原子 螺[4.5癸烷 5-甲基螺34辛烷 8 6 53 893 1,6-二甲基螺{3.5]壬烷 1,5-二甲基螺[3.4-6-辛烯

5.1 脂环烃的分类与命名 螺原子 1 2 3 4 5 6 7 8 10 9 2）螺环烃 螺原子：两个碳环共用的碳原子 螺[4.5]癸烷 5-甲基螺[3.4]辛烷 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 6 5 7 8 1,6-二甲基螺[3. 5]壬烷 1,5-二甲基螺[3. 4]-6-辛烯

52环烷烃的结构与稳定性 为什么小环化合物容易开环并且三元环比四元环更容易 开环,而五元环、六元环相对稳定? 角张力(拜尔张力):与正常键角偏差而引起的张力。 与正常键角偏差角度 49.50 19.5 环烷烃 环 四元环 五元环 比较单位CH2燃烧热(H) kJ/mol 环丙烷环丁烷环戊烷环己烷环庚烷环辛烷链状烷烃 697.1686.1664.0658.6662.4664.2658.6kJ/mol 环张力:比烷烃CH2高出的能量

5.2 环烷烃的结构与稳定性 49.5 o 19.5 o 1.5 o 与正常键角偏差角度 环烷烃 三元环 四元环 五元环 为什么小环化合物容易开环并且三元环比四元环更容易 开环，而五元环、六元环相对稳定？ 角张力(拜尔张力)：与正常键角偏差而引起的张力。 比较单位CH2燃烧热( H) kJ/mol 环丙烷 环丁烷 环戊烷 环己烷 环庚烷 环辛烷 链状烷烃 697.1 686.1 664.0 658.6 662.4 664.2 658.6kJ/mol 环张力：比烷烃CH2高出的能量

5.3环烷烃化学性质 化学性质(自由基取代、小环化合物性质特殊)。 × 取代 O+ Br2 hy or 300oC HBr 加溴 △ Br2 Br Br 加卤化氢 HI 马氏加成 p t/c 加氢 pt/c 2500C

5. 3 环烷烃化学性质 rt. hv or 300 oC 取代 + HBr + Br 2 Br rt. Br Br + HI I 加溴 加卤化氢 + Br 2 化学性质(自由基取代、小环化合物性质特殊)。 pt/c 50 O C pt/c 250 O C 加氢 + H2 + H2 马氏加成