大学有机化学04第四章环烃.ppt

脂环烃
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思考题1 CH
CH3 C
CH3
K Mn O4 H+
? COOH + O C CH3
CH3
思考题2:如何鉴别丙烷、环丙烷、丙烯？
CH3CH2CH3
不褪色
Br2/CCl4
褪色
KMnO4溶液
不褪色
CH2=CHCH3
褪色
褪色
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CH3CH2CH2CH3
环
H2, Pt / C 加热
X
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2、与溴作用
与烷烃相似
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脂环烃
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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
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因此环很稳定
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脂环烃
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(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
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脂环烃
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三、煤焦油与石油
2020/10/12 第四章 环烃
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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
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脂环烃
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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
碳环数目
单环 (上） 环炔烃 CnH2n-4
脂环烃
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(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
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a键
a 键：直立键(竖键) (axial bonds)
（2）加成反应 （3）氧化 （4）烷基侧链的卤代
2020/10/12 第四章 环烃
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4、苯环上取代基的定位规律 5、定位规律与电子效应
（1）诱导效应 （2）共轭效应
2020/10/12 第四章 环烃
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（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
脂环烃
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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。
H3C CH3 HH
H3C H
顺-1, 4-二甲基环己烷
CH3
H CH3
H
CH3
CH3
H3C H
反-1, 4-二甲基环己烷
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（一）环烷的结构
环丙烷的结构 • 烷烃是sp3杂化,键角109.5°
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）
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(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.
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.
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(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
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
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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
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（三）脂环烃的性质
• 环烷烃的碳也是sp3杂化,但键角不一定一样.
C
交
Cຫໍສະໝຸດ Baidu
109.5
。盖 较
好
C
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
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60。109.5。 24。44'
90°
环丁烷
随着环的扩大，张力
108°
环戊烷 基本上无张力
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脂环烃
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2.取代环己烷的构象
(1) 甲基环己烷的构象
H
3
CH3
H
CH3
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
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(2) 1,2-二甲基环己烷的构象
A、 CH3
CH3
CH3 CH3
CH3 CH3 CH3
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。
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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
脂环烃
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构象
环碳原子在同一个平面
“蝴蝶”式构象
“信封式”构象
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.
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H
H
H
HH
H
H
H
H
H
H
HH
H
H
H
H
H
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脂环烃
H
H
H
HH
H
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（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′,
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
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脂环烃
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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
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第四章 环 烃
一、脂环烃
（一）环烷的结构 （二）环己烷及其衍生物的构象 （三）脂环烃的性质
1、催化氢化 2、与溴作用 （四）金刚烷
2020/10/12 第四章 环烃
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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