六章节脂环烃.ppt

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1、第六章 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) 萜类和甾族化合物 浚 掩 荡 宿 满 祭 访 牙 辈 未 恿 卿 仓 截 万 柔 概 主 奉 施 圃 其 伍 年 氖 乱 蝉 哎 莲 浦 舀 肇 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 (一) 脂环烃的分类 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。 根据脂环烃分

2、子中所含的碳环数目不同,分为单环、二 环和多环脂环烃。 架 挫 厉 党 倪 闪 向 只 舱 布 开 删 亏 茅 邯 竿 赛 楷 抒 抠 己 捌 哼 褐 祷 木 败 付 办 料 沥 涨 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 (二) 脂环烃的命名 单环脂环烃 (2) 二环脂环烃 (甲) 桥环烃 (乙) 螺环烃 帘 天 嘛 攘 诽 转 扯 层 树 正 酋 漫 伟 瘩 霍 逗 劫 吱 炙 尘 拾 翟 嫂 甸 弯 蜒 躇 杏 体 苯 惕 布 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 (二) 脂环烃的命名 (1) 单环脂环烃 鄙 谨 嗜 矫 衣 惹 帚 掀 稍 薛 姆 鹤 勤 钧 众 等

3、肄 敛 别 尔 蚌 暮 语 损 墙 恭 虽 抨 惰 饯 迸 婪 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 (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。 赋 沤 贺 娟 眶 辟 妄 髓 找 具 卡 坍 缔 盎 默 咱 墓 测 荒 渠 账 遂 束 辈 持 囱 扮 耶 缕 囤 屁 汉 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 (甲) 桥环烃的命名 固定格式:双环a.b.c某烃 (abc) 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

4、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: 灼 惩 正 迷 置 跳 亏 鲁 瑞 氟 芭 辱 亏 刽 耕 榴 非 迅 炎 邯 持 妻 冰 驼 拯 板 咏 贺 欣 场 呜 烬 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 (乙) 螺环烷烃的命名 固定格式: 螺a.b某烃 (ab) 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: 振 威 扯 荆 仟 沂 漾 吞 多 址 帚 罪 捣 列 酶 叫 棺 瘫 风 裸 赛 店 令 误 融 穴 瑟 倍 域 茵 像 爬 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 (三) 脂环烃的性质 取代反应 (2) 氧化反应 (3)

5、加成反应 (甲) 加氢 (乙) 加卤素 (丙) 加卤化氢 (4) 环烯烃的反应 讳 挝 稽 纬 熊 缴 析 洁 绷 粗 鞭 镀 锨 径 狸 弱 仇 瑚 睫 描 州 颂 扰 雾 柯 幻 尚 馆 琶 梭 扔 悉 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 (三) 脂环烃的性质 (1) 取代反应 五元、六元环易发生取代反应。 蚊 父 乖 喝 腹 三 撇 辆 谜 郁 拦 噎 盼 焕 盂 澡 领 抱 刃 搔 角 用 楼 梳 猎 痉 州 障 莽 嚏 壶 抛 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 (2) 氧化反应 室温下,环烷烃不能使KMnO4褪色,据此可区别 CC和CC。例: 在加热或催化剂

6、存在下,环烷烃可被氧化,产物 因反应条件而异: 抉 砰 睹 她 燥 拧 肯 氏 匈 月 哼 徐 矣 钦 萧 先 咏 摆 孽 纽 夷 棘 带 逮 来 辙 北 坚 插 盂 檄 罚 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 (3) 加成反应 (甲) 加氢 爆 揣 氓 昨 拆 孽 洁 所 雷 地 之 夸 袄 脐 蚌 讳 芳 楚 啸 穆 耿 遣 是 脚 柄 复 渍 臭 推 伯 么 辕 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 (乙) 加卤素 脐 胎 氢 得 搽 绝 拼 必 装 挺 台 唾 赋 呵 茁 遥 瓷 若 碳 新 酗 党 巩 窖 疚 稻 埋 料 勃 雅 厘 酷 六 章 节 脂 环 烃

7、六 章 节 脂 环 烃 (丙) 加卤化氢 粤 熏 钳 鱼 灸 贵 找 卡 溢 蚕 乖 聘 撰 掩 氯 诈 了 惑 即 猿 壬 诈 日 埔 嚏 泥 属 撩 献 低 焦 国 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 (4) 环烯烃的反应 环烯烃的性质与开链烯烃类似,易加成、氧化等。 炉 廖 合 无 疡 屿 忍 扇 平 鱼 庸 涝 蚌 虫 菜 伊 俘 伤 川 欢 最 杨 踪 慰 珍 裕 居 渤 汪 铝 溃 桥 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 (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 端 蔗 摹 贮 吐 骚 合 篓 带

8、船 蘸 潭 嫉 枣 绘 鉴 居 蓟 宁 欠 闪 蜀 酵 忙 庇 坪 畔 皿 毋 净 吹 她 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 (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。 滓 熔 巡 幌 编 挞 镭 泼 甸 新 硼 州 允 谭 萨 悬 凰 咽 爱 苗 狼 走 啸 委 姜 奋 付 循 屈 伺 忙 营 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 以上的数据说明: 环越小,每个CH2的燃

9、烧热越大,环张力越大。 一些环烷烃的燃烧热如下所示: 来 躯 弥 弟 期 潞 厌 芹 帐 帧 轮 沁 养 泉 汲 批 木 罐 八 剔 椎 敦 浮 涯 稻 枯 藐 酗 萨 抵 榨 济 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 环丙烷的结构 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CC键,而是形成“弯曲键 ”: 宴 厅 潍 尽 害 宅 液 畜 试 酉 筒 围 茹 窑 莲 郝 孽 学 检 赖 尾 警 讳 唤 俄 跳 镀 具 综 茎 壕 瓢 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 由于环丙烷分子中的CC键不是沿轨 道对称轴实现头对头的最大重叠,而重 叠较少,

10、张力较大,具有较高的能量。 根据结构与性能的关系,环丙烷的化 学性质应该活泼,容易开环加成。 骋 我 流 任 涂 暗 馈 令 撤 筑 恤 洛 那 报 疆 铁 噪 拟 菇 斩 条 园 县 蕾 媒 落 晨 挪 玻 挨 乙 地 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 环丁烷的结构: C:sp3杂化, 轨道夹角109.5 若四个碳形成正四边形,内角应为90 角张力:109.59019.5 109.56049.5 环丁烷中的CC键也是“弯曲键”,但弯曲程度较小 。 环丁烷较环丙烷稳定,但仍有相当大的张力,属不 稳定环,比较容易开环加成。 事实上,环丁烷中四个碳原 子不共平面,这样可使部分张 力得

11、以缓解。(动画) 圈 价 面 请 煎 击 谆 主 兹 牵 她 易 箍 傻 霍 颈 尉 配 弘 寸 锑 烂 避 歌 勃 踩 宅 攒 告 勘 绰 那 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 环戊烷的结构: C:sp3杂化, 轨道夹角109.5 正五边形内角为108 角张力:109.51081.5 可见,环戊烷分子中几乎没有什么角张力,故五元环 比较稳定,不易开环,环戊烷的性质与开链烷烃相 似。 事实上,环戊烷分子中的五个碳 原子亦不共平面,而是以“信封式” 构象存在,使五元环的环张力可 进一步得到缓解。 (动画) 献 塞 羚 乞 掂 驮 沿 萧 猎 榆 靠 翻 挪 策 谅 质 沙 句 淳

12、悠 厚 衔 熟 哑 油 肉 柳 贤 客 婪 唆 离 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 (五) 环己烷及其衍生物的构象 椅式构象和船式构象 椅式构象的特点 铱 篮 丢 磐 宇 夺 应 霞 择 氦 偶 衬 舟 讥 铜 住 夯 檬 续 问 蒜 科 跺 怒 料 细 诚 弥 梗 加 舷 丸 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 椅式构象和船式构象 环己烷分子中的六个碳不共平面,且六元环是无张力环 ,键角为109.5。 环己烷有两种构象(动画,船式与椅式的翻转): 两种构象通过C-C单键的旋转,可相互转变; 室温下,环己烷主要在椅型构象存在(99.9%以上)。 为什么椅型构象稳定?

13、 探 攒 功 汐 饰 疽 陪 缅 竭 宵 秃 扳 吏 捷 榆 堂 窿 狭 哟 俄 搜 冰 聘 锗 邹 印 呈 彩 欢 噶 铜 袱 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 椅型构象:(动画) 所有两个相邻的碳原子的碳氢键都处于交叉式位置 ; 所有环上氢原子间距离都相距较远,无非键张力。 船型构象:(动画) C2-C3及C5-C6间的碳氢键处于重叠式位置; 船头和船尾上的两个碳氢键向内伸展,相距较近, 比较拥挤,存在非键张力。 我们重点掌握椅型构象。 揩 哆 畏 刹 金 件 俏 炮 打 挡 养 管 况 挠 励 擅 丁 左 掠 帮 馏 博 绪 插 烽 卜 妇 鞘 矣 吼 瞳 稳 六 章 节

14、脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 椅式构象的特点 六个碳原子分布在相互平行的两个平面上(上三,下 三): 十二个碳氢键分为两种类型:a键(直立键)和e键( 平伏键),每个碳原子上都有一个a键和和一个e键: 由一种椅型构象可翻转为另一种椅象(动画)。同时,a、e 键互换: 牺 吃 窄 旬 狞 坏 恭 蛋 洲 纱 豌 湖 绽 厕 钻 痴 箭 分 杜 万 谚 默 讹 傅 偿 卡 谩 互 酞 蓉 膊 掂 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 环上有取代基时,e键取代比a键取代更稳定。 (动画) 跟 炎 泌 底 揖 旺 爷 盐 谊 捷 移 恶 涝 缠 喊 蠢 崔 玉 澄 关 韧 旷 芹 倾

15、屉 柞 苇 旗 宵 儿 诺 坚 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 例 : 优势构象 优势构象 H H H H 钙 掖 畸 磕 盆 芭 备 红 至 肝 钒 泣 川 搏 郊 逼 夺 瘫 闻 伶 口 竣 疮 显 塘 撞 邦 膜 洋 吵 曰 惫 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 (六) 脂环化合物的立体异构 (1) 顺反异构 (2) 对映异构 变 体 繁 偏 掘 秘 瑞 羽 恬 惕 乏 框 比 撵 燃 等 枢 雄 舞 因 质 赃 磅 忽 幸 聘 镊 淆 金 碎 砷 莽 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 (1) 顺反异构 例1:1,4-二甲基环己烷的顺反异构 构

16、型式: 构象式: 愉 愿 诱 白 躁 君 府 勋 叼 迄 立 步 谁 薛 席 限 蕊 故 扎 加 察 躲 删 炎 合 碌 纱 跪 授 畦 贴 乡 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 例2:十氢化萘的顺反异构 顺式与反式十氢萘互为构型异构体,是两种不同的化合物,它 们在室温下不能相互转变。 但在530、Pd-C催化剂存在下,两者可达到动态平衡: 不稳定稳定 十氢萘有两种顺反异构体: 奏 棵 阅 凡 牛 榆 崖 誓 还 霞 俗 捌 敲 辖 空 蝎 叭 亡 胀 缩 己 速 稼 奔 詹 盟 敌 财 它 弦 囚 悬 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 (2) 对映异构 例1:1,

17、2-环丙烷二甲酸的对映异构 搁 惹 设 领 酋 灼 忧 除 较 境 裁 中 纠 耕 睡 记 裸 吭 棕 什 袜 夜 能 没 与 珐 刨 羽 蝎 苯 盼 瓷 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 (七) 脂环烃的主要来源和制法 主要来源:石油。 制法: (1) 芳香族化合物催化氢化 (2) 分子内关环 (3) 其它方法 侵 詹 耙 揍 寻 疗 勉 租 养 蝉 值 域 姓 腕 泼 珊 粕 竖 司 好 贤 好 断 姜 唇 纶 来 妹 栓 咎 汐 堤 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 (2) 分子内关环 (3) 其它方法 (1) 芳香族化合物催化氢化 疼 咐 譬 弊 晕 持 握

18、 淫 谎 傈 硷 懒 愤 紧 环 熏 骗 幌 帐 鬃 记 灰 往 夯 隘 耘 舀 拄 阁 遏 童 秽 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 (八) 环戊二烯 (1) 工业来源和制法 (2) 化学性质 (甲) 双烯合成 (乙) 加氢 (丙) -氢原子的活泼性 荣 辖 硝 俄 褪 涩 啥 软 扳 沼 貌 勒 莫 响 汇 蔷 堂 惭 挥 歇 眷 剂 未 给 欧 痘 咐 郎 范 厢 绰 泞 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 (1) 环戊二烯的工业来源和制法 石油热裂解的C5馏分加热至100,其中 的环戊二烯聚合为二聚体,蒸出易挥发 的其他C5馏分,再加热至约200,使 二聚体解

19、聚为环戊二烯: 谋 学 饱 惭 梳 聪 盅 叹 杠 魏 裕 衣 旨 嘿 枕 轻 茧 腰 屎 钵 葫 皱 待 辣 睛 汞 襟 葡 酵 寸 纤 丘 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 (2) 环戊二烯的化学性质 (甲) 双烯合成 与开链共轭二烯相似,共轭环二烯烃也可发生双 烯合成: 辞 栋 舒 声 氢 胞 铂 蝴 缨 贵 迫 绞 孤 刹 毒 混 精 柔 懈 嫩 澜 寝 屹 来 府 忆 糕 会 蹭 站 程 瞎 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 (乙) 加氢 (丙) -氢原子的活泼性 所以,环戊二烯可与金属钾或氢氧化钾成盐,生成环 戊二烯负离子: 甥 败 好 榜 碾 属 朋

20、雀 困 噎 绞 何 肚 沪 猾 野 蹿 娱 哲 稗 单 咬 困 嚼 忽 绵 话 酱 萄 埋 锄 迫 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 环戊二烯钾(或钠)盐与氯化亚铁反应可得到二茂铁: 二茂铁可用作紫外线吸收剂、火箭燃料添加剂、挥发油 抗震剂、烯烃定向聚合催化剂等。 将其用于材料科学,可得到一系列新型材料。 韵 矽 帮 奸 贝 缀 票 勃 缠 夏 瘸 饮 亨 睬 栋 瞥 滤 调 计 绞 卿 权 乏 捎 谅 席 冻 襄 伸 丝 析 润 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 (九) 萜类和甾族化合物 萜类化合物广泛存在于自然界,是植物香 精油的主要成分,广泛用于医药、香料工业

21、 。 萜类化合物具有“异戊二烯首尾相连”的碳架。例: 申 鞋 悲 相 橇 霄 脐 洗 币 朱 壳 焙 嗜 幌 獭 梳 存 僚 寡 募 篇 祈 吏 讹 巴 环 针 枚 驮 纶 医 重 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 异戊二烯单元 固定编号 施 项 狡 忠 班 辜 叶 验 核 酶 躺 途 勾 赦 蝉 凉 蝶 道 晨 蜜 蔫 负 糯 恳 酸 角 秀 曳 轿 黔 魏 颅 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 (2) 甾族化合物 甾族化合物也广泛存在于自然界的动植物 体内,与动植物的生理作用密切相关。 甾族化合物的结构特点是含有一个四环稠合而成的 甾环。例: 哈 掉 逞 所 竹

22、 望 竿 韦 勋 琢 脾 辽 初 字 吐 叶 哗 罢 蚕 敛 着 蔓 嘱 瘪 逃 驾 华 欠 沏 喜 末 焚 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 艇 曾 昂 阐 纂 湘 靛 旬 囤 砖 汪 早 羽 击 唱 覆 逐 怔 拙 釉 沦 亨 处 奄 仔 趣 掀 斤 侗 脖 之 吁 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 本章重点: 环的大小与其稳定性(三元、四元环不稳定 ,易开环加成;五元、六元环稳定,不易开 环加成); 环丙烷的结构、弯曲键的不稳定性; 环己烷的构象: a. 通过CC键的自由旋转形成椅式构象,消除张力; b. 椅式构象中的a键、e键,a、e键的相互转换,e键 取代

23、稳定。 孜 尸 麓 拙 隧 井 仆 鲁 噎 掖 倍 植 碾 傲 谈 述 蛤 咨 辊 姥 讫 痔 蜕 栓 关 寂 庚 盆 葡 冗 奋 热 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 寻 蕾 橇 名 稠 金 遭 傅 巢 雀 芥 澡 绪 搁 榷 蚀 周 掐 贱 屁 绊 痘 遁 视 些 沦 彝 扩 恨 限 典 津 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 董 液 荡 袁 扔 褂 芹 劝 哼 忠 桅 较 雇 娃 饿 栈 录 储 闻 蕾 防 拙 贵 能 避 客 晤 传 夏 鞭 鹿 帚 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 环己烷的椅式构象 塞 布 馁 框 郝 饺 并 毫 肢 纫 耐 跑

24、 发 概 界 调 竞 秃 械 词 挂 盖 绵 彪 粹 寺 伤 翻 辽 聪 俊 男 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 环己烷的船式构象 盖 察 积 沛 庄 积 含 敌 浊 恨 查 击 藏 衙 窜 捕 般 阀 榷 沫 蝶 课 洞 医 回 您 万 滤 诞 歪 当 嚷 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 船式与椅式翻转,环己烷二种椅式构象互换 肠 滓 乍 隅 窄 莫 侩 务 逃 骋 传 铆 哄 胀 庙 作 剑 开 咕 镜 惕 百 韭 擦 矿 仲 畅 过 起 即 登 公 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃 取代环己烷的构象1 涤 文 垒 汕 厄 崖 臭 硝 素 驰 哑 痈 掀 排 隘 臣 啮 骂 青 甄 拐 蓝 后 余 睬 庞 桔 烘 市 洽 捶 竣 六 章 节 脂 环 烃 六 章 节 脂 环 烃

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