2006年江苏省“南京工业大学杯”化学奥赛夏令营(选拔赛)辅导讲义--有机化学(环烷烃)[整理]讲诉.ppt

第二部分 环烷烃 第一节 环烷烃的分类和命名 环烷烃的分类 单环化合物的命名 多环化合物的命名 螺环烃的命名 稠环烃的命名 桥环烃的命名 第二节 脂环烃的性质 环烷烃的物理性质 环烯烃的加成反应 环烃的特殊性质 小环的加成反应 第三节 脂环的结构 张力学说和环丙烷的结构 环丁烷和环戊烷的构象 燃烧热和非平面结构 环己烷的构象 脂环化合物的顺反异构 第五章 结 束 脂环烃的分类 饱和脂环烃—环烷烃 不饱和脂环烃 环烯烃 环炔烃 单环体系 小环（3～4个碳） 普通环（5～7个碳） 中环（8～12个碳） 大环（12个碳以上） 单环化合物的命名 它们的命名法与烷烃相似，只在烷字的前面加上一“环” 字，称为环某烷 螺环烃的命名 螺环烃：两个碳环共有一个碳原子的脂环烃 根据成环碳原子的总数称为螺某烷 Example： 稠环烃的命名 稠环烃：两个碳环共有两个碳原子的脂环烃 可当作相应芳烃的氢化物来命名 Example： 桥环烃的命名 环烷烃的取代反应 环烷烃与烷烃一样主要起自由基取代反应 环烯烃的加成反应 环烯烃与烯烃一样主要起加成反应 小环的加成反应 小环的加成反应比大环更容易进行 小环的加成反应 在常温下，小环即可与卤素、氢卤酸发生反应 小环的加成反应 环丙烷的烷基衍生物与氢卤酸的加成符合马氏规则 小环的稳定性 环丙烷对氧化剂较稳定 张力学说和环丙烷的结构 张力学说的提出：环的大小与稳定性的关系 张力学说的要点 碳与其他四个原子的任意键角均为四面体角 (109?28′) 环丙烷的环为三角形，夹角为60? 环丁烷的环为正方形，夹角为90? 角张力 当碳环中的碳原子数大于四个时，角张力基本消失 张力学说和环丙烷的结构 环丙烷的结构： 张力学说和环丙烷的结构 小环烃通常不稳定，但当它连有某些取代基的时候却可以形成稳定的化合物 Example： 环丁烷和环戊烷的构象 环丁烷的构象 环丁烷和环戊烷的构象 环戊烷的构象 环己烷的构象 环己烷的构象 环己烷的构象 环己烷的构象 椅形中的C－H键分为两类 直立键（a键） 平伏键（e键） 环己烷的构象 转环作用：两种椅形构象之间的转变 互相变换中每一个a键都变成了e键，同时每个e键也变为了a键 环己烷的构象 多元取代的环己烷中，取代基处于e键状态较多的构象比较稳定 两点规律 环己烷的构象 经验规律： 环己烷多元取代物最稳定的构象是e-取代基最多的构象 环上有不同取代基时，大的取代基在e键的构象最稳定 脂环化合物的顺反异构 环的存在使环上的碳碳键不能自由旋转，于是当两个碳原子连接不同的取代基时，就会发生顺反异构 Example： 脂环化合物的顺反异构 随着环上取代基的增加，顺反异构体的数目也相应增多 Example：1,2,3,4,-四甲基环丁烷 脂环化合物的顺反异构 十氢萘的顺反异构 分子内偶联方法制备环烷烃 武慈合成法：适合小环的合成 Example： Diels-Alder反应制备环烷烃 环戊二烯的性质 Diels-Alder反应制备环烷烃 加成后得到的桥环化合物大多是内型（endo）产物，外型（exo）产物很少 内型：酸酐基与亚甲桥基成反位 外型：酸酐基与亚甲桥基成顺位 脂环烃之间的转化 脂环烃在催化剂的作用下能发生环的扩大或是缩小 当脂环烃达到平衡时，可以认为只存在五元、六元环 金刚烷的结构 cis-，烯醚菊酯 trans-，溴氰菊酯 拟除虫菊酯 (Permethrin) 环己烷衍生物的构象分析 顺式 反式 顺丁烯二酸 二甲酯 顺环己烯-4,5-二甲 酸二甲酯 环戊二烯 丁烯二酐 5-原菠烯-2,3-二甲酐 原菠 室温 环戊二烯 无色液体 沸点 41.5℃ 双环戊二烯 无色结晶 沸点 170℃ 熔点 33.5℃ 内型 外型(少量) * * 2006 江苏中学化学奥赛夏令营 环丙烷 环丁烷 环戊烷 环己烷 螺 [2.4] 庚烷 十氢萘 立方烷 篮烷 棱晶烷 金刚烷 氯代环丙烷 3,5-二甲基环戊烯 2,4-二甲基1-,5-戊二醛 1,1-二甲基-2-异丁烯基环丙烷 2,2-二甲基环丙基甲酸 除虫菊素I 键角约111.5° 信封式 半椅式 对称轴 椅式 船式 β—异构体 γ—异构体 顺-1,2-二甲基环丙烷 沸点 37℃ d200.6938 nD201.3822 cis- 反-1,2-二甲基环丙烷 沸点 29℃ d200.6769 nD201.3713 Trans-