大学有机化学讲义04第四章环烃 (2)
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物理性质
环烷烃的分子结构比链烷烃排列紧密，所以， 沸点、熔点、密度均比相应的链状烷烃高。
07.02.2021
脂环烃
23
化学性质
C
C
不稳定 易加成开环成链状
C 电1子09云.5重。叠程度差
105.5。
1、催化氢化
C
C
C
不
H2, P丙t /烷C
50-80oC
CH3CH2环C丙H烷3
易 开
H2, Pt / C 250oC
环碳原子不在同一个平面
环戊烷分子张力不大，化学性质比较稳定.
07.02.2021
脂环烃
11
H
H H
H
H HH
H H
H
H H
H HH
H
H H
07.02.2021
脂环烃
H
H
H
H
H
12
（二）环己烷及其衍生物的构象
1.环己烷的构象
C原子是SP3杂化。 六个C不在同一平面， C-C键夹角保持109º28′,
大学有机化学04第四章环烃 (2)
精品
二、芳香烃
芳香烃的分类及命名 （一）单环芳烃 1、苯的结构 2、物理性质 3、化学性质 （1）取代反应及其历程
①卤代 ②硝化 ③磺化 ④傅氏反应
（2）加成反应 （3）氧化 （4）烷基侧链的卤代
07.02.2021 第四章 环烃
2
4、苯环上取代基的定位规律 5、定位规律与电子效应
顺, a,e
X
56 1
3
4
2
B、
CH3
反.a,a
稳定性
C>A>B
CH3
CH3 C、
CH3 CH3
反.e,e
若有多个取代基,往往是 e 键取代基最多的构象最稳定.
07.02.2021
脂环烃
20
(3) 顺-4-叔丁基环己醇构象
叔丁基在 e 键上的构象比在 a 键上的构象要稳定的多. 若环上有不同取代基,则体积大的取代基连在 e键上的
CH 3
脂环烃
5
一、脂 环 烃
脂环烃：性质与开链烃（脂肪烃）相似的环烃。
脂环烃的分类
环烷烃 CnH2n
环碳原子的饱和程度 环烯烃 CnH2n-2
脂环烃
单环 (上） 环炔烃 CnH2n-4
碳环数目 双单环环
小环 （n= 3, 4) 普通环 (n=5,6,7C) 中环 (n=8~11)
大环 (n≥12)
桥环
多多环环 螺环
因此环很稳定
07.02.2021
脂环烃
13
(1) 环己烷椅型构象 －优势构象
H
H
1
H
3
1
2
23 H
5
6
4
H
4
H
透视式
纽曼投影式
H
H 65
H H
构象特点： C2 ,C3 ,C5 ,C6在一个平面上， C1 ,C4分别处于平面的两侧。
每个C-C上的基团呈邻位交叉式
07.02.2021
脂环烃
14
07.02.2021
07.02.2021
脂环烃
18
2.取代环己烷的构象
(1) 甲基环己烷的构象
H
3
CH3
H
5
(5%)
（95%)
CH3与C3-H、C5-H有相互排斥力。
取代基在 e 键比在 a 键稳定
CH3
07.02.2021
脂环烃
19
(2) 1,2-二甲基环己烷的构象
A、 CH3
CH3
CH3 CH3
CH3 CH3 C H 3
07.02.2021
脂环烃
6
单环烃的命名 1）按成环碳原子数目称为环某烃。
1-甲基-3-乙基环己烷
4-甲基环己烯
2）长链作母体，环作取代基。
3-甲基-4-环丁基庚烷
07.02.2021
脂环烃
7
3）顺、反环烷烃
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(几何)异构。
H 3C CH 3
e键
e 键：平伏键(横键) (equatorial bonds)
直立键（a键）： 6个（3上、3下） 平伏键（e键）： 6个（3上、3下）
07.02.2021
脂环烃
17
(3) 构象的翻转 • 通过C-C键的不断扭动,一种椅型翻转为另一种椅型
a键变为e键 e键变为a键
为 a键
为e键
•两种椅型构象是等同的分子.
H 3C H
CH 3
H CH 3
HH
H CH 3
CH 3 H 3C H
顺-1, 4-二甲基环己烷
反-1, 4-二甲基环己烷
07.02.2021
脂环烃
8
（一）环烷的结构
环丙烷的结构 • 烷烃是sp3杂化,键角109.5°
• 环烷烃的碳也是sp3杂化,但键角不一定一样.
C
交
C 109.5。盖 较
好
C
脂环烃
15
(2) 环己烷船型构象
HH
1
4
4 1
23
H H
23
H H
65
6
5
透视式
HH
HH
纽曼投影式
构象特点： C2 ,C3 ,C5 ,C6在一个平面上， C1 ,C4都处于平面的同侧。
相邻原子重叠式，船式构象不稳定
07.02.2021
脂环烃
16
a键
a 键：直立键(竖键) (axial bonds)
CH3CH2CH2CH3
环
H2, Pt / C 加热
X
07.02.2021
脂环烃
24
2、与溴作用
与烷烃相似
07.02.2021
脂环烃
25
环丙烷与其它烷烃的区别
•环丙烷可在室温下使溴的四氯化碳溶液褪色
——这区别于其它环烷烃以及烷烃
•环丙烷不能被高锰酸钾溶液氧化
——这区别于不饱和烃
07.02.2021
（1）诱导效应 （2）共轭效应
07.02.2021 第四章 环烃
3
（二）稠环芳烃
1、萘
（1）萘的取代反应举例 （2）加氢 （3）氧化 2、蒽和菲 3、致癌烃 4、石墨与C60
三、煤焦油与石油
07.02.2021 第四章 环烃
4
环烃
环烃：由碳和氢两种元素组成的环状化合物。
环烃
脂环烃 芳香烃
07.02.2021
交
C
盖
较
105.5。
差C
C
丙烷
环丙烷
键轨道的交盖
因键角偏离正常 键角而引起的张 力叫角张力。
键香 蕉
07.02.2021
脂环烃
9
60。 109.5。 24。 44'
随着环的扩大，张力
90°
环丁烷
108°
环戊烷 基本上无张力
07.02.2021
源自文库脂环烃
10
构象
环碳原子在同一个平面
“蝴蝶”式构象
“信封式”构象
脂环烃
26
思考题1
CH
CH3 C
CH3
K M4 n O H+
?
COOH+ O C CH3 CH3
思考题2:如何鉴别丙烷、环丙烷、丙烯？
CH 3 CH 2 CH 3 CH 2 =CHCH 3
不褪色
Br 2 /CCl 4
褪色
褪色
KMn4O溶液 不褪色 褪色
07.02.2021
脂环烃
27
环烯烃的性质与开链烯烃类似，易加成、氧化等。
构象最稳定.
多元取代的稳定构象是e-取代最多的构象 取代基不同时，大的取代基占据e-键稳定
07.02.2021
脂环烃
21
注意： 在不考虑构象，只考虑构型时， 常将环己烷写成平面结构。
CH3
CH3 CH3
顺－1,2－二甲基环己烷
CH3
反－1,2－二甲基环己烷
07.02.2021
脂环烃
22
（三）脂环烃的性质
环烷烃的分子结构比链烷烃排列紧密，所以， 沸点、熔点、密度均比相应的链状烷烃高。
07.02.2021
脂环烃
23
化学性质
C
C
不稳定 易加成开环成链状
C 电1子09云.5重。叠程度差
105.5。
1、催化氢化
C
C
C
不
H2, P丙t /烷C
50-80oC
CH3CH2环C丙H烷3
易 开
H2, Pt / C 250oC
环碳原子不在同一个平面
环戊烷分子张力不大，化学性质比较稳定.
07.02.2021
脂环烃
11
H
H H
H
H HH
H H
H
H H
H HH
H
H H
07.02.2021
脂环烃
H
H
H
H
H
12
（二）环己烷及其衍生物的构象
1.环己烷的构象
C原子是SP3杂化。 六个C不在同一平面， C-C键夹角保持109º28′,
大学有机化学04第四章环烃 (2)
精品
二、芳香烃
芳香烃的分类及命名 （一）单环芳烃 1、苯的结构 2、物理性质 3、化学性质 （1）取代反应及其历程
①卤代 ②硝化 ③磺化 ④傅氏反应
（2）加成反应 （3）氧化 （4）烷基侧链的卤代
07.02.2021 第四章 环烃
2
4、苯环上取代基的定位规律 5、定位规律与电子效应
顺, a,e
X
56 1
3
4
2
B、
CH3
反.a,a
稳定性
C>A>B
CH3
CH3 C、
CH3 CH3
反.e,e
若有多个取代基,往往是 e 键取代基最多的构象最稳定.
07.02.2021
脂环烃
20
(3) 顺-4-叔丁基环己醇构象
叔丁基在 e 键上的构象比在 a 键上的构象要稳定的多. 若环上有不同取代基,则体积大的取代基连在 e键上的
CH 3
脂环烃
5
一、脂 环 烃
脂环烃：性质与开链烃（脂肪烃）相似的环烃。
脂环烃的分类
环烷烃 CnH2n
环碳原子的饱和程度 环烯烃 CnH2n-2
脂环烃
单环 (上） 环炔烃 CnH2n-4
碳环数目 双单环环
小环 （n= 3, 4) 普通环 (n=5,6,7C) 中环 (n=8~11)
大环 (n≥12)
桥环
多多环环 螺环
因此环很稳定
07.02.2021
脂环烃
13
(1) 环己烷椅型构象 －优势构象
H
H
1
H
3
1
2
23 H
5
6
4
H
4
H
透视式
纽曼投影式
H
H 65
H H
构象特点： C2 ,C3 ,C5 ,C6在一个平面上， C1 ,C4分别处于平面的两侧。
每个C-C上的基团呈邻位交叉式
07.02.2021
脂环烃
14
07.02.2021
07.02.2021
脂环烃
18
2.取代环己烷的构象
(1) 甲基环己烷的构象
H
3
CH3
H
5
(5%)
（95%)
CH3与C3-H、C5-H有相互排斥力。
取代基在 e 键比在 a 键稳定
CH3
07.02.2021
脂环烃
19
(2) 1,2-二甲基环己烷的构象
A、 CH3
CH3
CH3 CH3
CH3 CH3 C H 3
07.02.2021
脂环烃
6
单环烃的命名 1）按成环碳原子数目称为环某烃。
1-甲基-3-乙基环己烷
4-甲基环己烯
2）长链作母体，环作取代基。
3-甲基-4-环丁基庚烷
07.02.2021
脂环烃
7
3）顺、反环烷烃
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(几何)异构。
H 3C CH 3
e键
e 键：平伏键(横键) (equatorial bonds)
直立键（a键）： 6个（3上、3下） 平伏键（e键）： 6个（3上、3下）
07.02.2021
脂环烃
17
(3) 构象的翻转 • 通过C-C键的不断扭动,一种椅型翻转为另一种椅型
a键变为e键 e键变为a键
为 a键
为e键
•两种椅型构象是等同的分子.
H 3C H
CH 3
H CH 3
HH
H CH 3
CH 3 H 3C H
顺-1, 4-二甲基环己烷
反-1, 4-二甲基环己烷
07.02.2021
脂环烃
8
（一）环烷的结构
环丙烷的结构 • 烷烃是sp3杂化,键角109.5°
• 环烷烃的碳也是sp3杂化,但键角不一定一样.
C
交
C 109.5。盖 较
好
C
脂环烃
15
(2) 环己烷船型构象
HH
1
4
4 1
23
H H
23
H H
65
6
5
透视式
HH
HH
纽曼投影式
构象特点： C2 ,C3 ,C5 ,C6在一个平面上， C1 ,C4都处于平面的同侧。
相邻原子重叠式，船式构象不稳定
07.02.2021
脂环烃
16
a键
a 键：直立键(竖键) (axial bonds)
CH3CH2CH2CH3
环
H2, Pt / C 加热
X
07.02.2021
脂环烃
24
2、与溴作用
与烷烃相似
07.02.2021
脂环烃
25
环丙烷与其它烷烃的区别
•环丙烷可在室温下使溴的四氯化碳溶液褪色
——这区别于其它环烷烃以及烷烃
•环丙烷不能被高锰酸钾溶液氧化
——这区别于不饱和烃
07.02.2021
（1）诱导效应 （2）共轭效应
07.02.2021 第四章 环烃
3
（二）稠环芳烃
1、萘
（1）萘的取代反应举例 （2）加氢 （3）氧化 2、蒽和菲 3、致癌烃 4、石墨与C60
三、煤焦油与石油
07.02.2021 第四章 环烃
4
环烃
环烃：由碳和氢两种元素组成的环状化合物。
环烃
脂环烃 芳香烃
07.02.2021
交
C
盖
较
105.5。
差C
C
丙烷
环丙烷
键轨道的交盖
因键角偏离正常 键角而引起的张 力叫角张力。
键香 蕉
07.02.2021
脂环烃
9
60。 109.5。 24。 44'
随着环的扩大，张力
90°
环丁烷
108°
环戊烷 基本上无张力
07.02.2021
源自文库脂环烃
10
构象
环碳原子在同一个平面
“蝴蝶”式构象
“信封式”构象
脂环烃
26
思考题1
CH
CH3 C
CH3
K M4 n O H+
?
COOH+ O C CH3 CH3
思考题2:如何鉴别丙烷、环丙烷、丙烯？
CH 3 CH 2 CH 3 CH 2 =CHCH 3
不褪色
Br 2 /CCl 4
褪色
褪色
KMn4O溶液 不褪色 褪色
07.02.2021
脂环烃
27
环烯烃的性质与开链烯烃类似，易加成、氧化等。
构象最稳定.
多元取代的稳定构象是e-取代最多的构象 取代基不同时，大的取代基占据e-键稳定
07.02.2021
脂环烃
21
注意： 在不考虑构象，只考虑构型时， 常将环己烷写成平面结构。
CH3
CH3 CH3
顺－1,2－二甲基环己烷
CH3
反－1,2－二甲基环己烷
07.02.2021
脂环烃
22
（三）脂环烃的性质