第3章 环烃（课件）- 《有机化学（第四版）》同步教学（科学版）

环烃 Cyclic hydrocarbons 本章内容 第一节 脂环烃 一、脂环烃的分类和命名 二、环烷烃的结构 顺反异构 构象异构 三、环烷烃的开环反应 第二节 芳香烃 芳香烃的分类 一、苯的结构 二、苯的共振式——共振论简介 三、苯的同系物的异构现象和命名 四、苯及其同系物的性质 五、苯环上亲电取代反应的历程 六、取代基对亲电取代反应的影响 第四节 非苯芳香烃和Hückel规则 脂环烃 Alicyclic hydrocarbons 环烷烃、环烯烃、环炔烃 单环、双环、多环 螺环烃、桥环烃 一、分类和命名 (一) 分类 小环、普通环、中环和大环 (二) 骨架式的写法 C和H都不写出 用多边形表示环,每个角代表一个C原子 键线式 (三) 环烷烃的命名 1. 基本环烷烃 “环”作词头，环烷 环丙烷 环己烷 2. 一取代环烷烃 取代基名称加在“环烷”之前 甲基环戊烷 3. 含两个或两个以上取代基的环烷烃 环烷为母体，以一个取代基为第一 位，其余的位次较低 1,1-二甲基环丙烷 1,3-二甲基环己烷 1-甲基-2-乙基环戊烷 4. 复杂环烷烃 以环作取代基 1-环丁基戊烷 2-甲基-3-环丙基丁烷 (四) 环烯烃和环炔烃的命名 编号 二、环烷烃的结构 碳环骨架，C－C σ键 旋转受限制 1. 构造异构 CnH2n 环系、取代基的种类和位置不同 单环环烷烃的组成 C5H10 2. 顺反异构 1, 2 -二甲基环丙烷 顺反异构 存在条件 环中两个或多个C各自所连二原子(团)不同 构型标记 顺式－处于同侧 反式－分处两侧 顺- 比较C所连相同原子(团)的相对位置, 以环平面为参照 反- 环丙烷(697.0kJ/mol)最不稳定，环己烷(658.6kJ/mol)最稳定 燃烧焓（每个CH2） 658.6kJ/mol 3. 环烷烃的构象异构 与烷烃相比，环烷烃稳定性差 环丙烷 环 张 力 角张力 由于键角偏离 109.5°而产生 扭转张力 由于偏离交叉式构象而产生 C为sp3杂化 弯曲键 环丁烷 环戊烷 1. 环己烷的构象异构 椅型 优势构象 环己烷 无张力！ C－C 邻位交叉 无扭转张力 C 四面体构型 无角张力 红色: 直立键, a键 绿色: 平伏键, e键 两种C-H键 朝向不变 每个C上的C－H键, a→e, e→a C的上下相对位置改变 1, 3, 5位上, 环同侧者, 或同a, 或同e 环的翻转 画椅式环己烷 船型 C 四面体构型 无角张力 C－C 全重叠 有扭转张力 旗杆氢 22 Figure Number: 02-09-01UN Title: Recreation with Cyclohexane Caption: People at play in the boat and chair forms of cyclohexane. Notes: 23 Figure Number: 02-10 Title: Conformations of Cyclohexane Caption: Conformations of cyclohexane (and their relative energies) during a ring flip. Notes: Because the chair conformers are the most stable of the conformers, at any instant more molecules of cyclohexane are in chair conformations than in any other conformation. 一取代环己烷的构象异构 邻位交叉 1,3-二竖键作用，空间张力 对位交叉 优势构象 取代基在e键的构象，能量低，稳定 二取代环己烷的构象异构 1,3-二甲基环己烷 ee aa ae ea 1,4-二甲基环己烷 aa ee ea ae 体积较大的取代基在e键，较稳定 取代基不相同 顺反异构体 稳定 反式 顺式 十氢萘 三、环烷烃的化学性质 1.取代反应 2. 小环环烷烃的开环反应 （1）与H2的反应 （2）与卤素X2的反应 （3）与卤化氢HX的反应 芳香烃 Aromatic hydrocarbons 1. 单环芳香烃 ①苯 ②苯的同系物CnH2n－6 (烷基苯) ③苯取代的不饱和烃 芳香烃——苯型/非苯型 苯型 2. 多环芳香烃 ①多苯代脂肪烃 ②联苯类多环芳香烃 ③稠环芳香烃 萘 蒽 菲 芘 非苯型芳香烃：不含苯环结构 一、苯的结构 1. 组成 2. 凯库勒结构式 3. 测定结果 C6H6