第六章 脂环烃(课件）-《有机化学》同步教学（高教版）

第六章 脂环烃 脂环烃的分类与命名 脂环烃的结构与环的稳定性 环烷烃的物理性质 脂环烃的化学性质 环己烷的构象 环烷烃的来源与制备 主要内容： 掌握脂环烃的命名 理解三元环、四元环不稳定的原因 掌握单环脂环烃的化学性质 了解环己烷的构象 学习目标： 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。 一、脂环烃的分类 第一节 脂环烃的分类与命名 1.按分子中碳环的数目分为： 环脂环烃、二环脂环烃、多环脂环烃。 2.按碳环中是否存在不饱和键，可分为： 环烷烃、环烯烃和环炔烃。 3.按环的大小分：小环（3～4元）；普通环（5～7元）；中环（8～11元）和大环（十二碳以上）。 单环环烷烃通式：CnH2n ，与碳原子数相同的单烯烃互为同分异构体。 6 同烷烃命名类似，只是在碳原子相同的烷烃名称之前加上“环”字。环上取代基的编号原则是使取代基位次或位次之和为最小。 1. 环烷烃的命名 二、脂环烃的命名 1–甲基–3–乙基环己烷 1,1–二甲基–3–异丙基 环戊烷 1 2 4 5 3 1 2 3 4 5 6 对于比较复杂的化合物，或环上所带的支链不易命名时，可将环作为取代基。 2,5-二甲基-3-环丙基己烷 2.不饱和脂环烃的命名 环烯烃和环炔烃的命名是以环烯烃和环炔烃为母体，环上碳原子编号以满足官能团碳原子位置为最小的前提下，使取代基有尽可能低的编号。 练一练：命名下列化合物 环丙烷的结构： 丙烷及环丙烷分子中碳碳键 原子轨道交盖情况 环烷烃的稳定性： 环己烷 > 环戊烷 > 环丁烷 > 环丙烷 环的张力越小，相应的环烷烃越稳定。 第二节 环烷烃的结构与环的稳定性 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。 第三节 环烷烃的物理性质 1.取代反应 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。 环戊烷 环戊基氯(93%) 第四节 脂环烃的化学性质 一、饱和脂环烃的性质 　　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。 　　 环烷烃在常温下不与KMnO4等氧化剂反应。 当加热或在催化剂的作用下，用空气中的氧气或用硝酸等强氧化剂氧化环己烷，可得不同产物。 2.氧化反应 ① 催化氢化 含碳原子数少的小环烷烃，在催化剂的存在下，受热能进行氢化反应。环己烷和环庚烷在此条件下不发生反应。 具有较大环张力的小环在外界试剂的作用下，可以开环加成形成链状化合物。 3.开环反应 ② 与卤素反应 环丙烷和环丁烷能与卤素进行开环反应。环丙烷在室温下即可与溴反应，而环丁烷则需要加热才能反应。 环戊烷，环己烷稳定，与卤素不易发生开环加成，而是氢原子被取代。 ③与卤化氢的反应 环丙烷、环丁烷与卤化氢进行开环反应，生成卤代烷。 烃基取代的环丙烷与卤化氢反应时，碳碳键破裂发生在取代基最多与取代基最少的两个环碳原子之间，加成产物并遵循马氏规则。 环烯烃具有一般烯烃的特性：催化加氢、亲电加成且遵循马氏规则，能被KMnO4等氧化剂氧化。 共轭二烯烃与亲双烯体发生双烯合成反应。共轭环二烯烃的双烯合成反应是制取二环化合物的重要方法。 二、不饱和脂环烃的性质 练一练： 完成下列反应方程式 环己烷的碳骨架不是平面结构，C－Ｃ－Ｃ键角为09.5°。通过旋转σ键和键角的改变，可以得到两种构象： 椅型 船型 环己烷的椅型和船型构象 一、环己烷的椅型和船型构象 第五节 环己烷的构象 环己烷主要以椅式构象存在，椅式构象的势能比船式低29.7kJ·mol-1，因而较稳定。 船式：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埃 ； 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产生的范德华张力 （斥力）分子中存在扭转张力。 船式的特点：