S-04环状铁.ppt

第四章 环 烃 ;4.掌握环已烷及衍生物构象的概念，理解其构象的稳定性; 5.掌握苯的结构，进一步了解共轭效应和分子轨道理论； 6．掌握单环芳烃和稠环芳烃的性质，理解亲电取代反应历程及定位规则的解释与应用； 7．了解石油的形成和煤焦油的组成。;指性质似脂肪烃，分子骨架为环状结构的碳氢化合物;（3）视碳环的数目可分为： 单环； 桥环（两个环共用两个C原子; 螺环（两个环共用一个C原子）。;;3、命名 A、单环脂环烃的命名：与烷烃类似，在烷字前加一“环”字。例： ;环上取代基的位次尽可能小，有二个以上不同取代基时，以含碳原子最少的取代基作为1位， 例： ;如环上取代基复杂，可把碳环当做取代基。;B、螺环脂环烃(不讲）;方法：;C、桥环脂环烃;二环[4.1.0]庚烷 ;二、物理性质;2、与卤素加成（三元环和四元环易开环）;3、与卤化氢加成;碳环开环多发生在连氢原子最多和连氢原子最少的两个碳原子之间，加成符合马氏规则。;4、加氢反应（催化氢化）;四、脂环烃的稳定性解释;这些与正常SP3杂化碳原子的四面体角的偏差，引起了分子的张力，称为角张力。偏转角度越大，角张力也越大，环就越不稳定。;2、从燃烧热数据看（略）3、近代结构理论的观点;; 4.环烷烃的稳定性：;环丙烷的结构：; 历史： 环己烷的构象经过近百年的努力才建立起来。 Baeyer于1885年提出张力学说，认为环状化合 物是平面构型。Sachse 1889年质疑张力学说只 适合小环，提出环己烷有船型、椅型两种构 象。 　　; Hassle 1930年利用偶极矩测定法和电子衍射法 研究环己烷构象，∠CCC=109.5°，气相、液相中 环己烷几乎全是椅型构象。 Barton 1950年发展了构象理论，以甾族化合物 为对象提出构象分析，把构象分析明确地引入有机 化学中。 Hassel和Barton获1969年Nobel化学奖。 ;（1）椅式和船式;（2） Newman（纽曼）投影式;椅型 ;椅型构象：C1、C2、C4、C5在一个平面上，C6和C3分别在平面的下方和平面的上方，很象椅脚和椅背，故称“椅型”。;椅型构象; 在椅型构象中,从透视式和纽曼式中可以看到： 相邻的两个碳上的 C—H 都是交叉式构象，非键 合的氢间最近距离0.25 nm，大于0.24 nm（正常 非键合氢之间的距离）。 C原子的键角109.5°。无各种张力，是优势构 象，在平衡构象中约占99.9%。;所有的键角都接近正四面体的键角，所有相邻两个碳原子上所连的氢原子都处于交叉式构象。没有角张力和氢的重叠张力（优势构象）。; 在船型构象中，船底上四个 C 中 C1 和 C2 ，C4 和 C5 是重 叠构象，有扭转张力，船头和船尾上两个伸向船内的氢（旗杆 键上氢）相距0.183nm，小于正常非键氢原子间距(0.24nm)， 有非键张力，它的能量比椅型高 30 kJ?mol-1。 ; 环己烷可以由一种椅型构象翻转成另一种椅型构象，原来的a键变为e键，原来的e键变为a键：; 椅型构象 纽船型构象 船型构象 半椅型构象 ;环己烷的构象翻转;（3）a 键和e 键 在椅式构象中的两种类型。;①直立键：每个碳上有一根与轴平行的C—H 键， 称直立键，也称竖直键（a 键）。有三根向上，三 根向下。 ②平伏键：每个碳上有一根与平行平面成19°角的 C—H 键称平伏键，也称水平键（e 键）。有三根 向上偏19°，三根向下偏 19°。 ③直立与平伏键转换：当从一种椅型构象翻转成另 一种椅型构象时，平伏键转变成直立键，直立键变 成平伏键。;a → e e → a;2、一取代环己烷的构象;3、多取代环己烷的构象;又如：1-甲基-4-叔丁基环己烷的优势构象为;小 结： （1）环己烷多元取代物最稳定构象是e-取代基最多的构象。 （2）环上有不同取代基时，大取代基在e键的构象较稳定。 ; Ⅱ、芳 香 烃 Aromatic hydrocarbon;组成 电子云的p电子数必须符合4n+2规则(n=0，1，2，3，… 整数），这个规则叫休克尔规则。; Ⅱ-1、单 环 芳 烃 ;苯的kekule 式对十九世纪后半期芳香族化学的迅速发展起了很大促进作用，但它也有不足之处。其局限性主要表现在：;①如果是环已三烯的结构，为何苯不起烯烃加成和氧化反应； ②苯的邻二元取代物应具有二种，但只有一种。 ;2．苯分子结构的现代价键观点;苯的闭合的π轨道;由于所有碳原子上的p轨道重叠程度完全相等，故碳-碳键长完全相等，表明苯环上形成了电子云密度完全平均化的大 键。;兹躬桑撞姜恭艇蠢烛婴昏撕惮仰聊赌舀白霸哀蔡驶