第四章环烃新

H 88o
H4 H
H3
1
H
HH
2
H
稳定构象 C1-C2
42
H2C
H2C3
H H
1
HH
扭曲式构象
➢环戊烷与环丁烷类似，相对更稳定;
第四章环烃新
➢环己烷的结构；
环己烷的船式及椅式构象是比较稳定的
两种;
H
H
3
H
2H
1H H
H H
H
4
H1 H
2
H
3
H
H H
4
5H 6 HH
HH 5 H6
C2, C3, C5, C6 共平面 H
环烷烃
环烯烃
第四章环烃新
环炔烃
➢脂环烃以五元环和六元环最普遍，其 中三、四元环为小环，五～七元环为一 般环，C8～11为中环，C12以上为大环；
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4I-2 脂环烃的命名
➢环烃的命名与相应的脂肪烃基本相同， 只是在名称前冠“环”, 按成环碳原子数目称 为环某烷(烯等)；
•一般以环为母体；
Br
CH3
1 2 3
Br
2
H3C
1
CH2CH3
3
1,3-二溴环己烷 1-甲基-3-乙基环戊烷
第四章环烃新
43
2 1
4-甲基环己烯
•当环上取代基较长时，环作取代基；
3-环 丁 基 辛 烷
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•顺、反环烃的命名: 受环的限制, σ键不能自由旋转，环上取 代基在空间的位置不同，产生顺/反异构 体. ✓顺(cis)表示两个取代基在环同侧; ✓反(trans)表示两个取代基在环两侧;
H
H
椅式构象 (chair form)
船式构象 (boat form)
两者互为构象异构体
第四章环烃新
环己烷椅式介绍
H H
HH
H
H
H
H
H
HH
H
•环上碳原子C1C3C5和C2C4C6分别处于 互相平行的两平面上;
第四章环烃新
•环上的取代基位置：
✓a键(axial bond):又称直立键, a键垂直 于C1C3C5组成的平面;
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➢桥环烃(bridged hydrocarbon)的命名； •名称格式: *-取代基双环[*. *. *]某烷; •其中桥头碳原子是两环共用的碳原子， 桥指两个桥头碳原子之间的碳链；
桥头碳
桥头碳
第四章环烃新
•桥上碳原子数：不包括桥头C，由多到 少列出环的数目;
双环[1.1.0]丁烷 双环[2.1.0]戊烷 双环[2.1.1]己烷
双 环 [2,2,2]辛 烷
7
4
5
3
1
6
2
三 环 [2,2,1,02,6]庚 烷
第四章环烃新
•编号方法：从桥头开始，先长链后短 链, 顺次编号, 并使基团位号尽量小;
7 CH3
61
5
2 CH3 43
2,7-二甲基双环[2,2,1]庚烷
91 2
3
H3C 8 7
6
4 5
9-甲基二环[4,3,0]庚烷
第四章环烃新
➢螺环烃(Spiro hydrocarbon)的命名；
•螺环烃是指两个单环共用一个环碳原子 的环烃，所共用的碳原子称螺原子8
2 16
7
螺 [4,5]癸 烷
第四章环烃新
•命名：编号从小到大环顺序编号, 在方 括号中写除螺原子外的环碳原子数, 在名 称前冠螺, 格式: *-取代基螺[*. *]某烷；
第四章 环 烃
主要内容 ➢ 环烷烃类型、命名及构象； ➢环烃的物理化学性质; ➢芳香烃的结构及命名、休克尔规律；; ➢芳香烃的物理及化学性质：亲电取代反 应规律；
第四章环烃新
4I 脂环烃
4I-1 脂环烃(alicyclic hydrocarbon)概述 ➢环烃介绍脂环烃和芳香烃； ➢脂环烃按饱和程度分环烷烃、环烯烃、 环炔烃等；
CH3
51
6
4
54
1
2
3
78 3
67
2
螺[3.4]辛烷 4-甲基螺[2.4]庚烷 螺[5.5]十一烷
第四章环烃新
➢环烷烃的其它命名 •按形象命名：
立方烷 cubane
金刚烷 adamantane
第四章环烃新
•按衍生物命名：
萘
十氢萘
第四章环烃新
4I-3 脂环烃的结构 ➢环丙烷的结构；
角 张 力 (angle strain) ： 环的实际键角与sp3轨道 夹角存在差别而引起的 张力.
扭船式 (twist boat form)
……
船式
椅式
第四章环烃新
取代环己烷的构象: •稳定构象: 椅式, 取代基处于e键；
CH3
5%
CH3
CH3
95 %
CH3
C(CH3)3
C(CH3)3
第四章环烃新
•当不考虑构象时，环己烷直接用平面六 边形表示，取代基在平面的上下表示其 顺反位置;
Br
CH3
CH3
HH
2
3
HH
5
C5-C6 H
6H
H H
HH
1 4
6 HH
3
5
2
HH
HH
重叠式 有扭转张力
第四章环烃新
•有几组H~H之间距离均小于H的Van der Waal’s半径之和2.40Å;
旗杆键
1.84Å
H
H
H
H
H
H
HH H
H
H H
2.27Å
2.27Å
第四章环烃新
•环己烷的其它构象式
椅式
半椅式 (half chair form)
顺-1,2-二甲基环丙烷
Br
反-1,2-二溴环戊烷
第四章环烃新
4I-4 脂环烃的性质 ➢环烃的物理性质与脂肪烃类似，环烷 烃的沸点比相应的烷烃略高； ➢化学性质: •小环由于环张力而不稳定, 易于开环; •五,六元环烷烃一般很稳定, 可发生自由 基取代;
第四章环烃新
4II 芳香烃
4II-1 芳香烃概述 ➢芳香族化合物来源于天然香料，当时 这些天然香料结构上都含有苯环，所以 把结构上含苯环的一类化合物称为芳香 族化合物；
称 键 角 105° 的 键 为 弯 曲 的键；
第四章环烃新
•环丙烷的不稳定性：
✓所有C-H 键均为重叠式构象，有扭转 张力；
✓存在角张力;
H3 H
H
2 HH
1
H
平面型 C1-C2
H3
2
H H
1
H HH
Newman投影式
第四章环烃新
➢环丁烷的结构；
•环丁烷与环丙烷类似，但角张力减少，并且 基团间扭转成非全重叠式，所以扭转力也降 低，因此比环丙烷更为稳定;
H H
1
H
H
HH
a键
2
3
4
6 5 HH
HH
H
H
第四章环烃新
✓e键(equatorial bond), 又称平伏键, e键 平行于C1C3C5组成的平面； •相邻的a键和e键互为反式；
H H
1
H
H
HH
a键
2
3
4
5 HH
6
HH
e键
H
H
第四章环烃新
•椅式构象中碳原子及取代基的相对位置 处于全交叉式：
H
H
3
H
H
2
1
H H4
56
H H
H
H
H
H
C4-C3 C6-C1
H
H
H3 5 1 H
4
6
H H2 H H
交叉式
第四章环烃新
•椅式构象翻转后，a键和e键的相互转换;
H
H
3
HH4
H2H
56
1
H H
H
H
H
H
翻 转
H
H
4
H H
H
3
H
2
5
6 1HH
H
H
H
H
第四章环烃新
环己烷船式构型介绍:
H
H
4
H
1
C3-C2 H