有机化学第四章环烷烃

书P57
4′.2.2 苯的物理性质 .2.2
无色液体，比水轻，有毒 无色液体，比水轻，有毒。
4′.2.3 化学性质 .2.3 （1）亲电取代反应 a 卤代
+ Br2 Fe or FeBr3 Br + HBr
Br + Br2 Fe or FeBr3 Br +
Br + Br HBr
书P58
引入卤素活性： 引入卤素活性： Cl2>Br2>I2 b硝化
共轭，共平面 共轭， 8个e 无芳香性
共轭，共平面 共轭， 10个电子 10个电子 有芳香性
不共轭 共轭， 共轭，共平面 4个电子， 14个电子 个电子， 14个电子 无芳香性 有芳香性
4′.1 芳香烃的分类及命名 4′.1 .1 分类
苯 单环芳香烃 苯的同系物 苯取代的不饱和烃 根据分子中含苯环的数目 联苯 多环芳烃 多苯代脂肪烃 稠环芳香烃 CH CH CH3
三元环
书P47
按环的大小分为: 按环的大小分为:
四元环 五元环
单环脂环烃 按环的多少分为: 按环的多少分为: 二环脂环烃 多环脂环烃 4.1.3命名：与脂肪烃基本相同，只是在名称前加一“ 4.1.3命名：与脂肪烃基本相同，只是在名称前加一“环”字。 命名 （1）当环上连有两个或两个以上的取代基时，按着表示取代基的 当环上连有两个或两个以上的取代基时， 数字尽可能小的原则，将环编号，取代基不同时， 数字尽可能小的原则，将环编号，取代基不同时，则根据次序规则 较优的基团给以较大的编号。 ，较优的基团给以较大的编号。
3 3" 2" 1" 4 6"
5
2
6
2' 3' 1 1' 6' 5' 4'
3 2
2' 3' 1 1' 4' 5'
4"
H3C
4
5 6
CH3
5"
6'
对联三苯(1,4-联三苯) 对联三苯(1,4-联三苯
4，4′－二甲基联苯 ，
(2)多苯代脂肪烃:可把脂肪烃作为母体把苯环作为取代基, 多苯代脂肪烃:可把脂肪烃作为母体把苯环作为取代基,
书P54
CH CH2
4′.1 .2 命名 1 单环芳香烃： 单环芳香烃：
定义：分子中只有一个苯环的芳烃叫单环芳香烃。 定义：分子中只有一个苯环的芳烃叫单环芳香烃。
书P53－55 P53－
命名：①以芳环为母体，烷烃作取代基，称为“某某苯” 命名： 以芳环为母体，烷烃作取代基，称为“某某苯” 某某”代表烷基的名称， “某某”代表烷基的名称，“基”有时可省略。
CH
苯乙烯
CH2
CHCH 3 OH 1－苯乙醇
CH 3 CH 3 CHCHCH 3
4 3 2 1
1 CH3
2 3 4 5 6 7 CHCH2CH2CH2CH2CH3
2－ 苯基庚烷
2－甲 基－ 3－ 苯基 丁烷
补充
④苯环上有多个官能团时，按基团次序，先出现的官能 苯环上有多个官能团时，按基团次序， 与苯一起作为母体,另一官能团作为取代基. 团,与苯一起作为母体,另一官能团作为取代基.
CH 3
甲苯 乙苯
C 2H 5
②苯环上连有多个取代基时，要用阿拉伯数字标明位 苯环上连有多个取代基时， 以取代基位次最小为最优。当只有两个取代基时， 次， 以取代基位次最小为最优。当只有两个取代基时， 可以用邻(o)、 (m)、 (p)来称呼 来称呼. 可以用邻(o)、间(m)、对(p)来称呼.
CH3 CH3
o-二甲苯 邻二甲苯 1,21,2-二甲苯
CH3 CH3
m-二甲苯 间二甲苯 1,31,3-二甲苯
H 3C
p-二甲苯 对二甲苯 1,41,4-二甲苯
CH3
CH3
6 5 4 1 2 3
CH3
CH3
1，2，4－三甲基苯
③苯环上有不饱和烃，或复杂的烷基，或侧链上有 苯环上有不饱和烃，或复杂的烷基， 官能团时,苯环作为取代基来命名. 官能团时,苯环作为取代基来命名.
书P56
（1）苯环分子中六个碳原子和六个氢原子都在同一个 苯环分子中六个碳原子和六个氢原子都在同一个 平面内，六个碳原子组成一个正六边形. 平面内，六个碳原子组成一个正六边形. （2）碳－碳键长完全相同（0.1396nm），比单键短， 碳键长完全相同（0.1396nm），比单键短， ），比单键短 比双键长，所有键角都为120 比双键长，所有键角都为1200。 （3）苯中碳都是sp2杂化的，未参与杂化的p轨道互相 苯中碳都是sp 杂化的，未参与杂化的p 平行，且垂直于苯分子形成的平面。所有p 平行，且垂直于苯分子形成的平面。所有p轨道之间都 可以相互重叠，同时分子中的碳架是闭合的， 可以相互重叠，同时分子中的碳架是闭合的，这就形 成一个“环闭的共轭体系” 成一个“环闭的共轭体系”。 （4）环状离域的π电子云象两个轮胎一样，分布在分 环状离域的π电子云象两个轮胎一样， 象两个轮胎一样 子平面的上下两侧。 子平面的上下两侧。
环丁烷
书P48
五元环 0044‘ 六元环 5016‘
环己烷是六元环：它有船式和椅式两种构象，使碳碳键角保 环己烷是六元环：它有船式和椅式两种构象， 持正常的键角的空间排布方式。 持正常的键角的空间排布方式。
1 2 6 3 5
5
4
1 2 6
3
4
船式
椅式
所在平面的异侧） （ （C1 C4在C2、C3、C5、C6所在平面的同侧） C1 C4在C2、C3、C5、C6所在平面的异侧） 所在平面的同侧）
4.4 脂环烃的性质
1 催化加氢
+ H2 Ni
80 0 C
书P51
CH 3CH 2CH3
+ H2
Ni
200 0 C
CH3CH 2CH 2C H3
2 与溴作用
室温
+ Br2
加热
BrCH 2CH 2CH 2Br
+ Br2
BrCH 2CH 2CH 2CH 2Br
应用：该反应可用于鉴别三元环。 应用：该反应可用于鉴别三元环。
蒽
1，4，5，8位又叫α位 位又叫α 2，3，7，6位又叫β位 位又叫β
菲
9，10位活泼 10位活泼
4′.2 单环芳烃 4′.2.1 苯环的结构 .2.1 分子式： 分子式： C6H6
CH 2 CH C C
书P55
通式：CnH2n-6溴的四氯化碳溶液褪色， 事实一：不易发生加成反应，不会使溴的四氯化碳溶液褪色， 不易被KMnO 不易被KMnO4氧化 说明： 说明：分子中不含有双键和叁键 事实二： 事实二：一元取代物只有一个 说明： 个氢完全相同， 说明：6个氢完全相同，或只有一个氢对试剂是活泼的 事实三： 事实三：可以发生二元三元取代 说明： 个氢完全相同。 说明：是6个氢完全相同。
+ HNO 3 (浓 ）
浓硫酸
0
50－ 60C
NO 2 +
H 2O
NO2 NO2 + 发烟HNO3
CH 3 + HNO 3 (浓）
浓硫酸
100
30C
0
0C
NO2
CH 3
+ H2O
CH 3
NO2 + NO 2
+ H 2O
从反应条件看，硝基苯比苯难进行硝化反应， 从反应条件看，硝基苯比苯难进行硝化反应， 而甲苯则比苯易硝化。 而甲苯则比苯易硝化。 应用：制炸药TNT 应用：制炸药TNT
可以将环作为取代基。 可以将环作为取代基。
C H 2C H 2C H 2C H 2C H 3
1－环丁基戊烷
4.1.4 通式： 通式：
环烷烃通式： CnH2n(不包括带不饱和键的环烃) 不包括带不饱和键的环烃) 环烷烃通式：
4.1.5 异构体: 异构体:
环烷烃与开链烯烃是同分异构体 环烷烃与开链烯烃是同分异构体 环烷烃异构体:有碳架异构,官能团异构, 环烷烃异构体:有碳架异构,官能团异构,立体异构
CH2
二苯（基）甲烷 二苯（ 接起来叫稠环芳烃. 接起来叫稠环芳烃.
7 6 5 4 8
1 2
CH
三苯（基）甲烷 三苯（
(3)稠环芳烃:两个或两个以上的苯环通过共用两个相邻碳连 稠环芳烃:
8 7 6 5 10 4
3
9
1 2
9 8 7 6 5
10
1 2
3
4
3
萘
1，4，5，8位又叫α位 位又叫α 2，3，7，6位又叫β位 位又叫β
CH3 CH3 + HNO3 (浓） 30C
0
书P58
CH3 NO2 混酸 O N 0 2 50C CH3 混酸 0 ON 150C 2 NO2
CH3 混酸 O N 0 2 50C NO2
CH3 NO2
NO2
c 磺化反应
SO 3 H + HO SO 3 H +
NO2 2,4,6 - 三硝基甲苯 （TNT)
书P54
命名: 命名: (a)编号总是从苯环和单键直接相连的碳开始编号 (a)编号总是从苯环和单键直接相连的碳开始编号,第二苯 编号总是从苯环和单键直接相连的碳开始编号, 环上的编号分别加上( ),第三个苯环编号用 第三个苯环编号用（ 环上的编号分别加上(′),第三个苯环编号用（″）。 (b)有取代基时,编号方向取取代基位次最低的编号方向 (b)有取代基时 有取代基时, 编号
d傅克烷基化－傅克酰基化反应（Friedel-Grafte） 傅克烷基化－傅克酰基化反应（Friedel-Grafte）
无 水A lC l 3 R
书P59
+ RX
+ HX
特点： 特点： 反应可逆， （1）反应可逆，故常伴有岐化反应 （2）反应需要过量的苯才能得到一取代苯 RX中 是三个碳以上烷基时，则反应中常发生烷基异构化。 （3）RX中R是三个碳以上烷基时，则反应中常发生烷基异构化。
H 2O
CH 3 + HO SO 3H 30-40 C
0
CH 3 SO 3H +
CH 3
利用该反应可以除苯中甲苯
SO 3H 发烟 H 2SO 4 200-245 0 C SO 3H SO 3H
SO 3H
特点：磺化反应是可逆的， 特点：磺化反应是可逆的，苯磺酸与水共热可脱去
磺酸基利用该反应可以在苯环特定位置上引入基团。 磺酸基利用该反应可以在苯环特定位置上引入基团。
第4章 环烃
Ⅰ脂环烃
4.1定义，命名，分类，通式， 4.1定义，命名，分类，通式，异构体 定义
书P47
4.1.1定义：性质与脂肪烃相似的环烷烃叫脂环烃。 4.1.1定义：性质与脂肪烃相似的环烷烃叫脂环烃。 定义 4.1.2分类： 按碳原子的饱和程度可分为: 4.1.2分类： 按碳原子的饱和程度可分为: 分类 环烷烃 环烯烃 环炔烃
五、六元环的化学性质与烷烃相似。 六元环的化学性质与烷烃相似。
Br ＋ Br2 日光 + HBr
书P52
4.5 金刚烷
分子式C 分子式C10H16. 形状：金刚烷由四个椅式六元环形 形状： 成一个立体笼状结构的烃. 成一个立体笼状结构的烃.
Ⅱ芳香烃
书P53
芳香性：从独特的化学性质上说：指不易被氧化，不 芳香性：从独特的化学性质上说：指不易被氧化， 易进行加成，易发生取代；从结构上说： 闭环， 易进行加成，易发生取代；从结构上说：指闭环，共 平面，共轭体系， 电子数为4n 4n＋ 平面，共轭体系，且π电子数为4n＋2。
CH3
书P54
CH3
C
CH3
对叔丁基甲苯, 而不叫1-甲基-4-叔丁基苯
CH3
2 多环芳烃
定义：分子中含有一个以上苯环的化合物叫多环芳香烃。 定义：分子中含有一个以上苯环的化合物叫多环芳香烃。 分类： 分类：根据苯环连接方式
联苯 多环芳烃 多苯代脂肪烃 稠环芳香烃 CH CH
(1)联苯 (1)联苯：苯环以单键相连 联苯：
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
C 2H 5
CH3 CH3
C2H5 CH2 CH CH2CH2CH2CH3 C3H7
CH3
CH3
4.2 环烷烃的结构
角张力:由于键角偏差而引起的张力 角张力:由于键角偏差而引起的张力 三元环 109.50－600＝24044‘ 109. 109. 四元环 109.50－900＝9044‘
OH
CO O H
m－羟基苯甲酸 － 间羟基苯甲酸 3－羟基苯甲酸 －
基团有一定次序： 基团有一定次序：
COOH OH(醇） SO3H OH 酚 （） COOR NH2 COX OR CONH2 R CN CHO C O NO2 NO
X (F Cl Br I )
⑤IUPAC命名规定：甲苯，邻二甲苯，异丙苯，苯乙烯等少 IUPAC命名规定 甲苯，邻二甲苯，异丙苯，苯乙烯等少 命名规定： 数几个芳烃也可作为母体命名。 数几个芳烃也可作为母体命名。
CH
3
环丙烷
1－甲基环丙烷
1－甲基－4－异丙基环己烷 甲基－
(2)取代基和不饱和键同在时， (2)取代基和不饱和键同在时，要把不饱和键用最小位次 取代基和不饱和键同在时 CH 3 表示。 表示。 5
6 4
1，3－环戊二烯
1 2 3 甲基－ 5－甲基－1，3－环己二烯
(3)某些情下，如果简单的环上连有较长的碳链，也 3)某些情下 如果简单的环上连有较长的碳链， 某些情下，