大学有机化学徐寿昌

例6: 8,8-二甲基双环[3.2.1]辛烷
例7: 双环[2.2.2]-2,5,7-辛三烯
5.2 环烷烃的结构
• 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.
5.2.1 环丙烷的结构 • C-C键的形成
交盖较好
交盖较差 键轨道的交盖
•这样的键与一般的键不 一样,它的电子云没有轨道 轴对称,而是分布在一条曲 线上,故常称弯曲键.
•分子张力不大,因此环戊烷ห้องสมุดไป่ตู้化学性质比较稳定.
5.4.4 环己烷的结构
• 环己烷不是平面结构,较为稳定的构 象为折叠的椅型构象和船型构象.
(1) 椅型构象 --稳定(99.9%以上)
• C-C-C键角基本保持109.5°,任何两 个相邻的C-H键都是交叉式的.椅型构 象无张力环.
纽曼投影式
透视式
环己烷的椅型构象
(3) 环己烷椅型构象中碳原子的空间分布 A
•A线为构象的 对称轴
(4) 椅型构象中的两种 C-H 键
a键 (直立键)
•与对称轴 成 109.5°
e键 (平伏键)
(5) 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
为 a键
为e键
椅型构象的翻转
•两种椅型构象是等同的分子.
(6) 甲基环己烷椅型构象的翻转
1,3-环己二烯
带有侧链的环烯烃命名:
(A) 若只有一个不饱和碳上有侧链,该不饱和碳编号为1;
(B) 若两个不饱和碳都有侧链或都没有侧链,则碳原子编 号顺序除双键所在位置号码最小外,还要同时以侧链位 置号码的加和数为最小.
CH3
1
6
2
2
H3C 3
1
5
3
4
4
6
5
1-甲基-1-环己烯
3-甲基-1-环己烯
顺-1,4-二甲基环己烷
3
反-1,4-二甲基环己烷
(2) 环烯(炔)烃 --脂环烃的环上有双键(或叁键).
• 命名与开链烃相似:以不饱和碳环为母体,侧链为取 代基.
• 碳环上的编号顺序:应是不饱和键所在的位置号码最 小.
• 对于只有一个不饱和键的环烯(或炔)烃,双键或叁键 位置可不标.
环戊烯
环辛炔
例3:
5-甲基螺[2.4]庚烷
(B) 双桥环化合物的命名
(a) 都有两个“桥头”碳原子(即两个环共用的碳
原子)和三条连在两个“桥头”上的“桥”.
(b) 组成环的碳原子总数命名为某烷,加词头双环.
(c) 各“桥”所含碳原子数目,按由大到小的次序
写在“双环”和“某烷”之间的方括号里.
例1:
桥头碳
双环[2.2.1]庚烷
(2) 船型构象
• 所有键角也接近109.5°,故也没有角 张力.但相邻C-H键却并非全是交叉 的.C-2和C-3上的 C-H 键,以及C-5和 C-6上的 C-H键都是重叠式的.
• C-1和C-4上两个向内伸的H由于距 离较近而相互排斥,也使分子的能量 有所升高.
透视式
纽曼投影式 环己烷的船型构象
有机化学 Organic Chemistry 第五章 脂环烃
教材:徐寿昌 主编 高等教育出版社
第五章 脂环烃
5.1 脂环烃的定义和命名
脂环烃-结构上具有环状碳骨架,而性质上与脂肪烃相 似的烃类,总称脂环烃.
(1) 环烷烃--饱和的脂环烃叫环烷烃.通式CnH2n.
•环丙烷 CH2-CH2
简写:
CH2
(A) 螺化合物的命名:
(a) 组成环的碳原子总数命名为“某烷”,加上词头“螺 ”.
(b) 再把连接于螺原子的两个环的碳原子数(不含螺原子 ),按由小到大的次序写在“螺”和“某烷”之间的方 括号里,数字用圆点分开.螺原子
例1:
螺[2.4]庚烷
例2: 螺[3.4]辛烷
(c) 带支链的螺烷 --螺环上的编号,从连接螺原子(不 含)上的一个碳开始,先编较小的环,然后经过螺原子 再编第二个环.编号的顺序以取代基位置号码加和数 最小为原则.
•环丁烷 CH2-CH2 简写:
CH2-CH2
•甲基环丙烷 CH2
简写:
CH-CH3
CH2
同 分 异 构 体
CH3
•命名(与烷烃相似):
(A) 以碳环作为母体,环上侧链作为取代基命名;
(B) 环状母体的名称是在同碳直链烷烃的名称前
加一“环”字.
(C) 取代基较多时,命名时应把取代基的位置标出.
(D) 环上碳原子编号,以取代基所在位置的号码最
例2: 例3:
双环[2.1.0]戊烷
双环[3.1.1]庚烷
(d) 环上碳原子编号:从一个桥头碳原子(含)开始,先编 最长的桥至第二个桥头,再编余下的较长的桥,回到 第一个桥头;最后编最短的桥.
(e) 编号的顺序以取代基位置号码加和数为较小.
例4:
例5:
6-甲基双环[3.2.2]壬烷 1,7-二甲基双环[3.2.2]壬烷
内角60°
•弯曲键比一般的 键弱,并且具有较高的能量. •这种因键角偏离正常键角而引起的张力叫角张力. •由于构象是重叠式而引起的张力叫扭转张力.
5.4.2 环丁烷的结构
• 内角90°. • 四个碳原子不在一个平面上.
环丁烷中的键
折叠式构象 环丁烷的构象
5.4.3 环戊烷的结构 • 不是平面结构.因C-H键的重叠,有较大扭转张力. • 实际构象:折叠环的形式--“信封式”构象.
带有侧链的环烯烃命名:
CH3
6 CH3
5
1
4
2
3
1,6-二甲基-1-环己烯
CH3
5
4
1
3
2
5-甲基-1,3-环戊二烯
(3) 双环化合物--分子中含有两个碳环.
• 其中两个碳环共用一个碳原子的叫螺化合物. • 共用两个或以上碳原子的叫桥环化合物.
螺原子
螺[2.4]庚烷
桥桥头头碳碳
双环[2.2.1]庚烷
•同一平面 上的比较
•两种椅型构象是两种不同结构的分子. •甲基连在a键上的构象具有较高的能量,比较不稳定 •平衡体系中e键甲基环己烷占95%,a键的占5%
取代基在e键上的构象较稳定. • 若有多个取代基,往往是 e 键取代基最多的构象最稳
定. • 若环上有不同取代基,则体积大的取代基连在 e键上
的构象最稳定. 例1: 1,2-二甲基环己烷，顺式如下：
小为原则. 例1:
CH3
5
1 CH3
2
4
3
1,2-二甲基环戊烷
• 例2:
例3:
1-甲基-3-乙基环己烷 **小取代基为1位.
1,1,4-三甲基环己烷
环烷的顺反异构:
由于碳原子连接成环,环上C-C单键不能自由旋转. 只要环上有两个碳原子各连有不同的原子或基团, 就有构型不同的顺反异构体.
例: 1,4-二甲基环己烷