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1、2019/8/6,第五章 脂环烃,脂环烃：碳干为环状而性质与开链烃相似的烃类。 第一节 脂环烃的分类和命名 一、分类,2019/8/6,环数：使环状化合物变成开链化合物所需打破的碳碳键的数目。,2019/8/6,2. 单环烷烃的命名 按成环碳原子数命名为环某烷,环丙烷,环戊烷,环丁烷,环己烷,2019/8/6,Structural formulas of cyclic molecules - Cyclohexane,Expanded formula,2019/8/6,Structural formulas of cyclic molecules - Cyclohexane,Condensed
2、formula,2019/8/6,Structural formulas of cyclic molecules - Cyclohexane,Polygon formula,2019/8/6,Examples of Cyclic Molecules,2019/8/6,More examples,2019/8/6,取代单环烷烃的命名 Nomenclature of the Substituted Monocycloalkanes,取代基只有一个不需标出位号 If there is only one substituent, do not use the “1”. 取代基不只一个标出所有取代基位号
3、 If there is more than one substituent, you must use all numbers, including “1”! 从取代基位号小的方向给环编号 Number around the ring in a direction to get from the first substituent to the second substituent by the shorter path. 在取代程度相同时按字母顺序编号 多取代碳编号优先,2019/8/6,1,1-Dimethylcyclohexane,2019/8/6,4-Ethyl-1,1-dimeth
4、ylcyclohexane,2019/8/6,Two Ways of Naming This,1-Isopropyl-2-methylcyclohexane 1-Methyl-2-(1-methylethyl)cyclohexane,2019/8/6,长链作母体，3-Cyclobutyl-3-methylpentane,2019/8/6,环烷烃顺反立构,受环的制约单键不能自由旋转，环上取代基在空间排列方式产生顺反（几何）异构 顺 cis 两个取代基在环同侧 反 tran 两个取代基在环异侧,2019/8/6,环烷基 Cycloalkyl Groups,2019/8/6,单环烯烃的命名 Nome
5、nclature of Monocyclkenes,从双键碳原子开始编号 使取代基位次尽可能小,2019/8/6,螺环烃（两个环共用一个碳原子）的命名,从小环中与共有碳原子相连的碳原子开始编号，经过共有碳原子，再由较大环回到共有碳原子。 尽可能使取代基处在最小的位次 母体名称前冠以“螺”，后接 ,方括内注明环中除共有碳原子以外的碳原子数，由小到大，之间用圆点隔开。,2019/8/6,桥环的命名 桥环 两个环共有两个或多个碳原子 从桥头碳开始编号，经过最大环到达另一桥头，在经次大环回到第一个桥头，最短的桥最后编号。 母体名称前冠以“环数”，后接 ,方括中表明环内 除桥头碳原子外的碳原子数目，从大
6、到小排列，之间用圆点分开。,2019/8/6,2019/8/6,第二节 脂环烃的性质,一、与开链烃相似的反应 1. 环烷烃的卤代 2. 环烯烃的加成 3. 环烯烃的氧化,2019/8/6,二、小环烷烃特有的反应,加氢开环 加卤素、加卤化氢开环,2019/8/6,环丁烷在常温下不发生类似反应！,环丙烷衍生物与卤化氢的加成，符合Markovnikov Rule.,区别：环丙烷对氧化剂（如高锰酸钾）稳定，而烯烃易被氧化,2019/8/6,第三节 脂环烃的结构,为什么小环化合物容易开环？，三环比四环容易，五、六环相对稳定。 一、Baeyer张力学说（1885年） SP3 碳原子键角应为109。28,
7、任何与此正常键角的偏差，都会引起分子的张力，这种张力具有力图恢复正常键角的趋势。我们把这种张力叫角张力。,2019/8/6,角张力示意图,Baeyer张力学说建立在错误假设（认为环烷烃都是平面结构）的基础上，只对小环适用。,2019/8/6,环丙烷,环丙烷为张力环，采取重叠式构象，所以容易破环。此外，环丙烷CC键为弯曲键，有点类似于烯烃的键，可以发生类似于烯烃的加成反应。,2019/8/6,二、环丁烷和环戊烷的构象,平面式,2019/8/6,Cyclobutane (puckered form),蝴蝶式,2019/8/6,Cyclopentane,信封式,2019/8/6,三、燃烧热和非平面结
8、构,环丙烷：平面结构 其它环烷烃：非平面结构 燃烧热：此处用每个CH2单元的平均燃烧热，与开链烷烃每个CH2单元平均燃烧热的差值n来表示分子的张力能。,2019/8/6,Estimate of Angle Strain,2019/8/6,环己烷（六元环）最稳定，其次是环戊烷（五元环）；大环都是稳定的；小环中的环丙烷最不稳定，其次是环丁烷。,2019/8/6,四、环己烷的构象,环己烷的2种典型构象,椅式,船式,1,2,3,4,5,6,1,4,2,3,5,6,1,2,3,4,5,6,1,4,6,5,2,3,邻位交叉式,全叠式,2019/8/6,Cyclohexane,椅式构象球棒模型,2019/8
9、/6,Cyclohexane (top view),no contact,斯陶特模型,2019/8/6,Cyclohexane (boat form),bowsprit-flagpole interaction,船式构象球棒模型,2019/8/6,Cyclohexane (top view - steric strain),Notice!,船式斯陶特模型,2019/8/6,Chair-chair Inversion in Cyclohexane,转环作用中的能量变化,椅式,半椅式,扭船式,船式,2019/8/6,环己烷的椅式构象最稳定,Reasons： 角张力为0 采取邻位交叉式构象，扭转张力
10、最小 1，3-二a键相互作用小。因为H原子范德华半径小，所以范德华张力为0,2019/8/6,Cyclohexane (axial bonds),直立键a键,凡与通过分子中心的假象垂直轴平行的CH键,2019/8/6,Cyclohexane (equatorial bonds),凡与垂直轴成109。28的CH键,2019/8/6,Cyclohexane (showing both axial and equatorial bonds,直立键,平伏键,2019/8/6,转环作用（a键变 e键）,2019/8/6,Chair-chair Inversion in Methylcyclohexane
11、,甲基环己烷,2019/8/6,环己烷衍生物优势构象的判定,环己烷一取代物以取代基处于e-键上的最稳定 含相同取代基的环己烷多元取代物最稳定的构象是e-取代基最多的构象Hassel规则 环上又不同取代基时，大的取代基在e-键上的最稳定Baton规则,2019/8/6,tert-Butylcyclohexane (equatorial),叔丁基环己烷,2019/8/6,tert-Butylcyclohexane (space-filling model),叔丁基环己烷,2019/8/6,tert-Butylcyclohexane (axial group),HUGE steric strain,
12、叔丁基环己烷 1,3-二a键相互作用,2019/8/6,五、脂环化合物的顺反异构,2019/8/6,反式十氢萘比顺式十氢萘稳定,2019/8/6,Form the Complete IUPAC Name:,trans-1-tert-Butyl-4-chlorocyclohexane,反-1-（1,1-二甲基乙基）-4-氯环己烷,2019/8/6,第四节 脂环烃的制法,一、分子内偶联反应,分子内Wurtz反应,2019/8/6,二、Diels-Alder Reaction,内型（endo),2019/8/6,三、卡宾合成法（以后学到）,四、芳烃还原,2019/8/6,五、脂环烃之间的转化,催化重整,