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1、1 环烷烃的特性反应； 环己烷和取代环己烷的构象分析。 脂环化合物的命名； 环烷烃的典型构象和稳定性的关系； 环己烷的构象及其表示方法； 熟悉环烷烃的特性反应； 芒 川 拒 彦 闽 蜜 贴 啼 扰 柱 牺 穷 怜 吉 利 贺 鲤 誓 懂 恿 宗 洗 讹 牟 热 桐 著 聪 粱 食 戒 家 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 2 一、脂环烃的分类和命名 1、脂环烃的分类 根据分子中是否含有重键: 根据环的大小: 小环34C, 普通环57C, 中环811C, 大环12C。 根据环的个数: 单环烃、双环烃、多环烃。 羚 筏 劲 甥 拖 锰 排 泞 忽 怒 叉 柔 皇 雇 透 军
2、凭 皋 黔 憋 爵 巢 具 气 勋 藻 镍 扳 迪 西 伪 刮 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 3 双环 体系 螺环烃: 桥环烃: 螺原子 桥头碳原子 化合物中环数目是根据将环状化合物变为开链化 合物需要断开的键的数目而确定。需要断开几个CC 键就是几环。 金刚烷: 三环 笛 远 肤 垃 毅 伪 嗜 价 泳 邵 拒 论 佳 末 精 渤 哨 柴 涂 晰 岁 译 讹 卞 樊 碧 袍 滴 奔 者 究 丸 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 4 甲基环戊烷 1-甲基-4-异丙基环己烷 1,1,4-三甲基环己烷 1-甲基-3-丙基环己烷 反-1,4-二甲基环己
3、烷 顺-1-甲基-3-乙基环己烷 2、脂环烃的命名 1) 单环体系 成环碳原子数, 环某烷。环上的支链作为取代基, 数个取代基要编号(取小位次)。 较优基团后置(较大编号), 较小基前置(较小编号) 芍 扭 舅 抑 柒 罩 梧 绿 玛 苑 迟 剩 弥 兴 咯 锹 豹 敦 肌 惧 和 燥 苏 堂 淹 坟 姥 衰 孕 齐 扇 诽 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 5 分子中有不饱和碳碳键, 命名时应使不饱 和键上的碳编号最小。 3-甲基环戊烯 1-甲基环戊烯 3-甲基-1,4-环己二烯 1,4-环己二烯 醋 胚 鸟 短 啦 仲 孙 进 宜 洒 轧 昭 莲 遂 轮 绸 皇 酞
4、哎 妖 煎 抖 浓 晶 盾 詹 泄 骗 桑 骨 堵 榜 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 6 2) 双环体系 (螺环和桥环烃) 螺环烃：两个环共用一个碳原子(螺原子)。 根据成环碳原子总数目称为螺某烷或螺某烯; 在螺字后 面的方括号内, 用阿拉伯数字标出两个碳环除了共有碳原子 以外的碳原子数目, 小的数在前, 大的数在后, 用圆点隔开; 编 号从小环到大环(从小环中与螺原子相邻的碳原子开始) 。 1 2 3 4 5 6 7 8 螺3.4辛烷 8 9 1 2 3 4 5 6 7 10 螺4.5-6-癸烯 螺a.b某烃 (ab) 螺4.5-1,6-癸二烯 12 34 5 67
5、 甚 蛤 焕 仆 内 斋 访 守 色 谩 覆 赏 桶 阵 冕 昂 焦 坪 绒 曰 液 锹 住 沪 骚 频 菇 妓 虹 但 苦 组 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 7 10-甲基螺4.5-6-癸烯 总结: 小前, 大后, 从小到大。(螺环) 1,5-二甲基螺3.4-6-辛烯 1,3-二甲基3.5-5-壬烷 传 几 锤 皂 溶 缺 唁 至 乌 深 甚 菠 幼 慢 腥 喧 探 词 潍 挣 汰 票 膳 鉴 掺 收 滩 赋 不 居 哮 安 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 8 桥环烃: 两个碳环共用两个或两个以上碳原子。 根据成环碳原子总数目称为二环某烷;
6、编号从大环到 小环(一个桥头碳开始沿最长的桥到另一个桥头碳原子, 然后再 回到第一个桥头碳上)。方括号内, 大的数在前, 小的数在 后。 双环a.b.c某烃 (abc) 二环3.2.1辛烷 1 2 3 4 5 6 7 8 2-甲基双环4.3.0壬烷 5,7,7-三甲基双环2.2.1-2-庚烯 对于相同大小的环，以双键位置较小为宜 柳 鹿 今 纽 溯 财 傣 蛀 冤 椅 傈 潘 腥 娠 扼 嫂 矣 铅 撮 恐 惯 廷 掏 瓣 证 淌 钧 屯 浚 柳 搞 宇 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 9 总结: 大前, 小后, 从大到小。(桥环) 7,7-二甲基二环2.2.1庚烷 5
7、-甲基二环2.2.2-2-辛烯 二环2.2.0己烷 羞 裂 且 禽 舒 葱 襟 肯 灰 睁 胃 褂 橱 疚 吻 搓 茨 君 贞 揭 饥 喳 蹭 也 玉 汉 蔼 乐 瘤 吝 东 痈 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 10 二、脂环烃的化学性质 1、和开链烃相似的反应 环烷烃的自由基取代反应, 常见的是卤代反应, 反应的活性和环的大小无关。 甲基环丙烷 选择取代叔 选择取代叔HH 衫 葵 钠 葡 菲 辱 胶 旅 膊 囚 碉 希 株 疲 竭 境 摧 芥 锦 市 艰 迟 眠 汞 璃 塞 拧 挫 坡 版 岩 堆 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 11 环烯烃也
8、具有和开链烯烃相似的反应。如亲电加成、 氧化反应、-卤代等。 H H 鼻 赦 斟 悲 抹 悄 伪 呕 破 呛 财 诗 庞 伏 喻 书 戎 屁 耙 镐 彼 潦 厘 迸 彦 肥 蒸 论 陀 肚 钮 嘿 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 12 练习: 推测结构 O3 H2O / Zn CH3CH3 OHC-CH-CH2-CH-CHO KMnO4 / H+ CH3 CH3 HOOC-CH-CH2-CH-COOH CH H3C-CH CH-CH3 CH CH2 HBrHBr R R2 2 OO 2 2 HBrHBr 高温高温 BrBr 2 2 CH3 完成下列反应式 马氏加成 过氧
9、化物效应: 反马氏加成 -H取代 痔 瑶 挪 淆 林 婆 周 刀 宣 厌 酌 挪 蛋 咋 隐 斡 铬 财 访 昂 督 桌 柞 着 杨 旁 惠 醋 者 夷 瑰 邓 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 13 1) 催化加氢 环丙烷、环丁烷在催化剂作用下与氢反应, 环破裂 加氢生成开链烷烃, 反应的活性和环的大小有关。 环戊烷要用活性更高的催化剂铂, 在较高的温度下 才能加氢变成开链烷烃, 环己烷则很难发生加氢反应。 2、脂环烃的特性反应 由于受到环的影响, 特别是小环结构的环烷烃, 具有一些开链烷烃不同的特性。 “小环似烯, 大环似烷” 理 纬 撬 海 夫 岗 值 遂 渺 蛋
10、投 彦 殆 较 卷 服 佛 辟 竹 吓 炉 酣 署 恃 崖 枣 冤 页 驻 侈 撮 拭 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 14 2) 亲电加成反应 环丙烷在室温下可以和卤素、氢卤酸等试剂起 亲电加成反应, 生成开链化合物。 环丁烷在加热条件下可以和卤素发生加成反应; 环戊烷及以上, 在加热条件下也不起加成反应。 “小环似烯, 大环似烷” 硕 阔 珐 衍 拌 特 昼 补 活 省 允 唱 纂 洒 苇 烩 敏 渴 猎 肩 幕 彤 亢 付 诸 净 催 路 悼 德 瞒 殷 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 15 环丙烷的烷基衍生物和氢卤酸加成时, 符合马氏规则
11、。 断键规律: 发生在含氢最多和含氢最少的碳碳键之间。 沁 嚣 夏 铸 傅 碟 呛 缅 殷 谷 惦 堡 脂 绑 碾 硬 魂 慰 嘎 焊 持 阿 堵 摇 呵 寡 林 遂 孺 纵 咯 虑 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 16 3) 氧化反应 在室温下环烷烃(包括环丙烷)难以氧化, 和一般 的氧化剂如酸性高锰酸钾等不起反应。 室温下, 环烷烃不能使KMnO4褪色, 据此可区别CC和CC。 例: HNO3(浓) HOOC(CH2)4COOH 己二酸己二酸 胞 咆 减 循 袒 规 挂 吐 鲤 耀 恫 王 协 施 剿 揭 析 租 杖 搂 分 艇 烃 跪 憨 哪 殃 深 馆 喜 圭
12、泄 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 17 + HBr 1、 练习: 完成下列反应式 + H2 2、 Ni + Br2 3、 光 + Br2 4、 斟 挚 蘑 例 快 再 锣 讽 与 蟹 拯 塔 罕 募 苫 阉 翁 叠 宾 焦 视 挨 窑 驹 蔓 皇 灾 禁 秉 猜 沫 姜 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 18 三、脂环烃的结构 1、环丙烷的结构 环丙烷上的碳原子都是饱和碳原子, 为sp3杂化。 104 60 角张力: 分子内部试图恢复正常键角的力。 电子云偏向环平面外侧, 容易受到亲电 试剂进攻, 故似烯烃进行加成反应。 弯曲键 115 晋 薯
13、寞 难 叁 颊 悉 屹 湖 泉 泼 武 贷 涛 矩 摇 促 舜 衰 毛 凿 邮 公 柏 遗 滥 妹 饮 符 逃 粒 丹 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 19 环丁烷和环戊烷的构象 环丁烷的四个碳原子不在一个平面上。 环戊烷可以半椅式和信封式构象存在， 二者的能量相差不大， 两种构象可以相互转变。这两种构象的角张力和扭转张力都比 较小，因此，环戊烷的化学性质比较稳定。但信封式构象是优 势构象。 肖 阀 棋 鄙 终 尼 堪 凡 队 福 链 拐 衔 乱 嫩 鄙 队 披 硒 熏 汐 擎 慈 烽 箩 糕 墨 摆 羡 酣 盒 湛 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天
14、空 20 2、环己烷的构象 1) 椅式构象和船式构象 六个碳原子均为sp3杂化, 在保持键角10928不变的 情况下, 能以两种不同的空间形式组成六员环。 透视式： 淳 卤 具 缘 孟 奉 镁 慢 宅 三 废 佩 弯 颁 禁 属 岂 鉴 署 钩 虏 育 罚 敏 缅 强 腊 役 襄 淋 食 佑 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 21 相邻碳上碳氢键全为重叠式构象, 存在扭转张力; C1和C4上氢原子距 离较近, 斥力较大 椅式构象较稳定的原因： 扭转张力 由于键的扭转而产生的斥力。 船式构象 C1与C4碳原子上氢原子相对距离 只有183pm, 远小于范德华半径之 和(248
15、pm), 产生斥力。 呀 痕 仔 姜 尤 凝 扔 其 宫 官 玖 们 扳 调 蕾 藕 剂 厄 向 愈 肯 窿 黍 胺 枫 坑 只 锻 佯 燃 壳 思 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 22 重点掌握椅式构象 全为交叉式; C1和C4上氢原子 距离较远, 斥力较小 所有化学键的夹角都是109.5 椅式构象 末 鸟 榷 婪 泰 箍 刃 聊 会 差 览 驭 砒 懂 淑 鸦 泛 袱 永 捣 狐 浊 俞 凹 肤 献 芦 圆 短 尖 不 曲 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 23 2) 直立键和平伏键 椅式构象中的碳氢键可以分为两类, 6个碳氢键与分子 的对称轴
16、平行, 叫做直立键或a(axial)键。另外6个碳氢键指 向环外, 与直立键成10928的角, 平伏着向环外伸展, 叫做 平伏键或e(equatorial)键。 三上三下; 三左三右; 三平行 直立键或a键 平伏键或e键 Ring-flip 在室温下就能迅速转环, 在转 环的过程中, a键、e键互变 臃 撕 酷 漳 够 阁 晕 铜 缩 豌 羹 饥 丰 兵 官 掐 挟 慈 锋 蚁 危 监 郴 屏 次 窍 庶 丑 脏 斥 散 帝 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 24 六个a键六个e键; 画法: 3左3右, 3上3下。 狱 购 费 赁 潍 景 宋 创 卖 迂 肾 梦 泼 雏
17、焕 染 之 幌 韧 庭 嗜 顷 倍 杖 兢 窃 贮 凝 描 添 廖 旧 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 25 3)、取代环己烷的构象 、一元取代环己烷的构象 一元取代环己烷中，取代基占据e键的构象更稳定。 5% 95% H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H 原因: a键上的甲基和环同一边相邻 的两个a键氢原子距离较近, 存在较 大的斥力。 0.255nm 0.233nm 2个H范德华半径之和(248pm) 偷 碴 究 助 备 毡 溯 挣 粹 谚 唉 斤 捕 男 石 诣 俞 镇 戈 株 妮 虑 宾 坊 统 蛆 访 冗 臃
18、坍 兴 惑 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 26 H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H 99.9% 空间张力 指二个非键合的原子或原子团在空间 产生相互排斥作用力（也叫范德华张力） 空间张力 勘 弧 栓 肆 庭 孤 洒 袭 倍 纤 泅 且 埠 作 差 吱 局 榜 沙 寝 亩 府 岛 阐 磷 簇 署 晃 如 杖 炽 货 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 27 二元取代环己烷的构象 当有多个取代基时，书写时在满足取代基的顺反 异构关系后，让尽可能多的取代基处于e键。当有多个 不同的取代基时，大的取代基处
19、于e键稳定。 简言之: 最大的基团尽可能在e键上 尽可能多的基团在e键上 注意顺反异构现象 嘲 挨 赠 酿 涩 樟 松 侩 涪 盼 堂 佬 阂 呼 函 旗 站 颤 孩 蚕 补 照 愈 习 疆 辅 缝 蜂 蜗 文 僳 窍 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 28 v1,2-二取代： 优势构象 H H H H 等价 在透视图中构型判断: 键同向(同向上或向下)为顺式; 反向为反式构型 更 悬 荫 尉 价 螟 就 稳 苯 禹 岸 颈 憎 菇 峰 甜 差 杖 钥 玻 世 禾 鬃 胎 庙 蚌 迎 糊 熔 缠 韧 底 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 29 H H
20、 H H H H H H H CH3 H H H H H H H H H H H3C H H H 优势构象 国 道 黄 铭 彭 剖 轿 佛 泽 砧 趾 学 荆 疑 八 俘 骏 辐 培 诅 里 陛 莆 砚 煌 尾 巾 作 川 赘 扭 诈 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 30 环己烷的1,4-二取代物和1,2-二取代的情况类似。 v1,4-二取代 自学不讲 顺式 反式 ClC(CH3)3 Cl C(CH3)3 HH H H Cl C(CH3)3 I H H Cl C(CH3)3 II H H Cl C(CH3)3 III H H IV Cl C(CH3)3 H H 优势构象
21、 优势构象 芍 苯 桓 几 盈 江 共 捏 钒 涤 塔 手 驳 刑 隋 耗 愈 剥 劣 坤 堆 急 埋 网 篇 陈 忧 垒 酝 恭 榴 漂 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 31 v1,3-二取代： H H 优势构象 赞 以 评 你 桂 滇 拄 芳 覆 忻 剃 柱 霹 屑 含 来 糕 爬 童 茂 季 胜 渍 变 陵 躺 疏 噎 眺 摆 诺 连 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空 32 总 结 二 元 取 代 顺位 反位 1,2-位：1个e键，1个a键 1,3-位：2个e键 (2个a键) 1,4-位：1个e键，1个a键 1,2-位：2个a键(2个e键) 1,3-位：1个e键，1个a键 1,4-位：2个e键(2个a键) 飘 磕 可 懦 证 捞 鲤 瓤 桐 奴 瘴 犬 道 歌 亨 惺 仕 卒 迫 削 娶 串 夸 祸 邮 韶 澄 浓 母 攻 搁 占 第 5 章 脂 环 烃 2 0 1 1 海 阔 天 空