第四章 脂环烃（课件）-《有机化学基础》同步教学（化学工业出版社第4版）

一、脂环烃的分类和命名 1.分类 分子中含有环状碳骨架，化学性质和烷、烯、炔等脂肪烃相似的碳氢化合物被称为脂肪烃。根据分子中是否存在不饱和键分为饱和脂环烃和不饱和脂环烃两类。 饱和脂环烃即环烷烃，不饱和脂环烃如环烯烃和环炔烃等; 根据分子中碳环的数目分为单环、二环或多环脂环烃； 单环环烷烃的通式为CnH2n，单环环烯烃的通式为CnH2n-2。 2. 命名 (1)环烷烃的命名 脂环烃 第十三章 环烃和杂环化合物 帮助 返回 下页 上页 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。 如： 第十三章 环烃和杂环化合物 帮助 返回 下页 上页 (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。 如： 第十三章 环烃和杂环化合物 帮助 返回 下页 上页 第十三章 环烃和杂环化合物 帮助 返回 下页 上页 练一练：命名下列化合物 第十三章 环烃和杂环化合物 帮助 返回 下页 上页 二、环烷烃的结构与环的稳定性 环烷烃环上碳原子以sp3杂化的方式与相邻碳或氢原子成键，成环碳原子的数目影响环结构的稳定性。 第十三章 环烃和杂环化合物 帮助 返回 下页 上页 环丙烷中的三个碳原子由于受几何形状的限制，分子中三个碳原子由于受几何形状的限制，碳碳之间的sp3杂化轨道不能沿着轨道对称轴进行最大程度重叠，只能以弯曲的方式相互重叠，重叠程度比正常的σ键小，成键电子云没有轨道对称轴，而是分布在一条曲线上，形如香蕉，被称为弯曲键，俗称香蕉键，碳原子间的键角为105.5° 由于形成弯曲键的电子云重叠较少，并且电子云分布在碳碳连线的外侧，易受试剂的进攻发生开环反应。 第十三章 环烃和杂环化合物 帮助 返回 下页 上页 如图13-1所示 环丁烷的结构与环丙烷相似，碳碳键也是弯曲的，只是弯曲的程度小一些，且碳原子不都在一个平面上，成键轨道的重叠较环丙烷大些，所以环丁烷的性质币环丙烷稍稳定。随着成环碳原子数的增多，成环碳原子间sp3杂化轨道重叠逐渐增大，如环己烷中相邻原子的sp3杂化轨道可以沿着轨道对称轴进行最大程度重叠，碳碳键角已是正常键角109°28´，表现出与烷烃相似的化学性质。 第十三章 环烃和杂环化合物 帮助 返回 下页 上页 构成环的碳原子数目和环的稳定性密切相关。环丙烷最易开环加成，而环戊烷、环己烷通常不易开环。 三、脂环烃的性质 1．饱和脂环烃的性质 (1)取代反应 和烷烃一样，在光照或加热的情况下，环烷烃可与卤素进行取代反应，生成环烷烃的卤代衍生物。 如： 第十三章 环烃和杂环化合物 帮助 返回 下页 上页 (2)氧化反应 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。 第十三章 环烃和杂环化合物 帮助 返回 下页 上页 (3) 开环反应 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。 第十三章 环烃和杂环化合物 帮助 返回 下页 上页 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。 第十三章 环烃和杂环化合物 帮助 返回 下页 上页 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。 2．不饱和脂环烃的性质 第十三章 环烃和杂环化合物 帮助 返回 下页 上页 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。 如： 第十三章 环烃和杂环化合物 帮助 返回 下页 上页 练一练： 完成下列反应方程式 第十三章 环烃和杂环化合物 帮助 返回 下页 上页 第十三章 环烃和杂环化合物 帮助 返回 下页 上页 $$