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）

有机化学 Organic Chemistry 第一章脂环烃 脂环烃 (一)脂环烃的分类 (二)脂环烃的命名 (三)脂环烃的性质 (四)环烷烃的结构与稳定性 (五)环己烷及其衍生物的构象 (六)脂环化合物的立体异构 (七)脂环烃的主要来源和制法 (八)环戊二烯 (九)蓝类和甾族化合物 脂环烃——由碳原子相互连接成环，性质与开链烃相似的环状碳氢化合物。 根据环上碳原子的饱和程度不同，可将脂环烃分为环烷烃、环烯烃、环炔烃等。 饱和脂环烃 — — 环烷烃 如 脂环烃 环烯烃 如 不饱和脂环烃 环二烯烃 如 环炔烃 如 根据脂环烃分子中所含的碳环数目不同，分为单环、二环和多环脂环烃。 (一)脂环烃的分类 (二)脂环烃的命名 (1)单环脂环烃 (2)二环脂环烃 (甲)桥环烃 (乙)螺环烃 (二)脂环烃的命名 (1)单环脂环烃 1-甲基-4-异丙基环己烷 5-甲基-1,3-环戊二烯 反-1,4-二甲基环己烷 3-甲基-1-环己烯 1,2-二甲基环戊烷 甲基环丁烷 环戊烷 即 即 (2)二环脂环烃 ·分子中含有两个碳环的是双环化合物。 ·两环共用一个碳原子双环化合物的叫做螺环化合物； ·两环共用两个或更多个碳原子的叫做桥环化合物。 二环[2,2,1]庚烷 (桥环烃) 二环[4,4,0]癸烷 (稠环烃) 螺[4,4]壬烷 (螺环烃) 联二环己烷 (联环烃) 固定格式： 双环[a.b.c]某烃 (a≥b≥c) 先找桥头碳(两环共用的碳原子),从桥头碳开始编号。沿大环编到另一个 桥头碳，再从该桥头碳沿着次大环继续编号。分子中含有双键或取代基时，用 阿拉伯数字表示其位次： (甲)桥环烃的命名 5-甲基双环[2.2.1]-2-庚烯 双环[2.2.1]-2-庚烯 双环[2.1.0]戊烷 双环[3.1.1]庚烷 固定格式： 螺[a.b]某烃 (a≤b) 先找螺原子，编号从与螺原子相连的碳开始，沿小环编到大 环。例： (乙)螺环烷烃的命名 1,3-二甲基螺[3.5]-5-壬烯 5-甲基螺[2.4]庚烷 (三)脂环烃的性质 (1)取代反应 (2)氧化反应 (3)加成反应 (甲)加氢 (乙)加卤素 (丙)加卤化氢 (4)环烯烃的反应 (三)脂环烃的性质 (1)取代反应 五元、六元环易发生取代反应。 光或热 +Cl₂ 光或热 +Cl₂ +HCl +HCl -Cl Cl · 在加热或催化剂存在下，环烷烃可被氧化，产物因反应条件而异： · 室温下，环烷烃不能使KMnO₄ 褪色，据此可区别 C=C 和C=C。 环己醇 环己酮 .酸) (2)氧化反应 ·例： (3)加成反应 (甲)加氢 H₃CH₂CH₃ +Hz z0oc CH₂ch₂ch₂Ch₂ +Hz zooc CH₃(CH₂)₃Ct₉ 不易开环 Br₂ Brohotoit Br一易开环 十 Br₂ Br(CH₂)₄Br(温不应 十 (乙)加卤素 (丙)加卤化氢 易开环 C 不易开环 +HBr — +HBr +HBr H₂O>CH₃CH₂CH₂Br 不反应 不反应 环烯烃的性质与开链烯烃类似，易加成、氧化等。 CH₃ H₂/Ni Br CH₃ HBr Br、CH₃ Br Br₂ (4)环烯烃的反应 CH₃ 0 COOH KMnO 4 CH₃ (四)环烷烃的结构与稳定性 ·环的大小与环张力、环的稳定性 ·环丙烷的结构 ·环丁烷的结构 ·环戊烷的结构 (四)环烷烃的结构与稳定性 实验事实： 环的稳定性：三元环<四元环<五元、六元环 why? 结构所致! 环张力所致! · 环烷烃的环张力越大，表明分子的能量越高， 稳定性越差，越 容易开环加成。 · 可用环烷烃每个CH₂ 单位的燃烧热来表明环张力的大小。 △H/ KJ·mar (△Hc/n)/ KJ·mot 每个CH₂ 的张力能/ KJ·mot! 总张力能/ KJ·ma¹ 环丙烷 2091 697.1 697.1-658.6=38.5 115.5 环丁烷 2744 686.2 686.2-658.6=27.6 110.4 环戊烷 3320 664.0 664.0-658.6=5.4 27.0 环己烷 3951 658.6 658.6-658.6=0 0 烷烃 658.6 — — 以上的数据说明： 环越小，每个CH, 的燃烧热越大，环张力越大。 一些环烷烃的燃烧热如下所示： 物理方法测得，环丙烷分子中三个碳原子共平面。 显然，环丙烷中没有正常的C-C 键，而是形成“弯曲键”: 丙烷及环丙烷分子中碳碳键原子轨道交盖情况 环丙烷的结构 环丙烷 丙烷 由