环烃-四川大学.DOCVIP

PAGE PAGE 9 第三章 环烃 一、学习要求 掌握环烃的分类、命名，环烷烃的稳定性和小环的加成反应，环己烷和取代环己烷的优势构象。 掌握芳香烃的分类、命名和苯环的结构，芳香烃的化学性质：亲电取代反应、定位效应及其解释。 熟悉稠环芳烃的结构、命名，萘的化学性质——亲电取代反应。 了解苯环侧链的自由取代反应和氧化反应。 二、本章要点 环烃分为脂环烃和芳香烃，芳香烃有分为单环芳香烃和稠环芳香烃。 （一）脂环烃 1．按构成脂环烃碳原子数分为三元环、四元环、五元环、六元环……，按环的多少脂环烃可分为单环、螺环和桥环脂烃。 2．环脂烃的命名是按成环碳原子数的开链烃名称前加“环”字，取代基、双键和三键处理方法与相应的开链烷、烯、炔相同。 3．单环烷烃具有烷烃的化学性质。但由于小环环烷烃不稳定，可以和卤素、卤化氢发生遵守马氏守则的加成反应。 4．中环和大环环烷烃中环上的碳原子属于SP3杂化，因此环己烷存在有船式和椅式构象异构。椅式构象为优势构象，由于椅式构象中的α-键和e-键的空间分布方向的差异，取代环己烷的优势构象为取代基或大取代基尽量在e-键上。 （二）芳香烃 1．芳香烃的分类 芳香烃分为苯型芳香烃和非苯型芳香烃。苯型芳香烃又分为单环芳香烃和多环芳香烃。 2．芳香烃的命名 单环芳香烃常以苯为母体。表示取代基的位置：二元取代常用邻、对、间；3个相同取代基时常用连、偏、对称，也可以用编号的方法表示取代基的位置。 3．苯的结构 苯环是由处于同一平面的6个SP2杂化的碳原子构成的一个正六边形， 6个未参与杂化的P-轨道侧面重叠形成一个封闭的大л-键，因此苯环表现出高度的稳定性、难以加成和易于取代的芳香性。 4．苯的化学性质 （1）亲电取代反应： 苯易发生环上的卤代、硝化、磺化和烷基化等亲电取代反应。苯的同系物及衍生物进行亲电取代反应时，环上原有取代基（定位基）将影响新导入基团的位置和速率，这种影响称为定位效应。定位基分为邻、对位定位基和间位定位基。 二元取代苯发生亲电取代反应导入第三个基团时，新取代基进入的位置遵守如下规则： ① 定位基的定位效应有加合性。 ② 定位基类型相同时，取决于定位效应强的定位基，定位基类型不同时，主要取决于邻、对位定位基。 ③ 就导入的基团一般不进入1,3-二取代苯的2位。 （2）苯环侧链α-H的反应：侧链α-H可以发生自由取代反应和氧化反应，氧化产物是将α-C氧化成羧基，无α-H时一般不发生氧化反应。 萘的结构和性质 萘是由两个苯环稠合而成。由于两个苯环的相互影响，使萘环的键长和电子云分布都不平均化，因此萘进行卤代、硝化和磺化反应比苯容易，而且反应活性是α-位大于β-位。萘在V2O5存在和高温条件下可被氧化成邻苯二甲酸酐。 三、问题参考答案 问题3-1 写出分子式为C7H14，并有两个3°碳原子的环烃结构式。 解： 问题3-2 写出1-乙基-2-乙烯基环丙烷与氢溴酸作用的反应式。 解： 问题3-3 分别对1,3-二甲基环己烷及1,4-二甲基环己烷进行构象分析。 解：1, 3-二甲基环己烷： 顺式： e,e-1,3-二甲基环己烷 a,a-1,3-二甲基环己烷 （优势构象） 反式： a, e-1,3-二甲基环己烷 e, a-1, 3-二甲基环己烷 （两者相同） 1, 4-二甲基环己烷： 顺式： e, a-1, 4-二甲基环己烷 a, e-1, 4-二甲基环己烷 （两者相同） 反式： e, e-1, 4-二甲基环己烷 a, a-1, 4-二甲基环己烷 （优势构象） 问题3-4 写出1,1-二甲基-3-乙基环己烷的构象异构体。并指出其中稳定的构象和不稳定的构象。 解： Ⅰ Ⅱ e, a, a-1,1-二甲基-3-乙基环己烷 e, a, e-1, 1-二甲基-3-