Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,脂环烃-构造上具有环状碳骨架,而性质上与脂肪烃相像的烃类,总称脂环烃.,第七章 脂环烃,有机化学,Organic Chemistry,脂环烃的分类：,环烷烃,-饱和的脂环烃叫环烷烃.通式,C,n,H,2n,.,环丙烷,CH,2,-CH,2,简写:,CH,2,环丁烷,CH,2,-CH,2,简写:,CH,2,-CH,2,甲基环丙烷,CH,2,简写:,CH-CH,3,CH,2,CH,3,同分异构体,5.1 脂环烃的定义和命名,以碳环作为母体,环上侧链作为取代基命名;,环状母体的名称是在同碳直链烷烃的名称前,加一“环”字.,(,C),取代基较多时,命名时应把取代基的位置标出.,(,D),环上碳原子编号,以取代基所在位置的号码最,小为原则.,例1:,命名(与烷烃相像):,1,2-二甲基环戊烷,例2: 例3:,1,1,4-三甲基环己烷,*小取代基为1位.,1-甲基-3-乙基环己烷,由于碳原子连接成环,环上,C-C,单键不能自由旋转.只要环上有两个碳原子各连有不同的原子或基团,就有构型不同的顺反异构体.,顺-1,4-二甲基环己烷,环烷的顺反异构:,例: 1,4-二甲基环己烷,反-1,4-二甲基环己烷,-脂环烃的环上有双键(或叁键).,命名与开链烃相像:以不饱和碳环为母体,侧链为取代基.,碳环上的编号挨次:应是不饱和键所在的位置号码最小.,对于只有一个不饱和键的环烯(或炔)烃,双键或叁键位置可不标.,环辛炔,(2) 环烯(炔)烃,环戊烯,1,3-环己二烯,(A) 假设只有一个不饱和碳上有侧链,该不饱和碳编号为1;,(B) 假设两个不饱和碳都有侧链或都没有侧链,则碳原子编号挨次除双键所在位置号码最小外,还要同时以侧链位置号码的加和数为最小.,3-甲基-1-环己烯,带有侧链的环烯烃命名:,1-甲基-1-环己烯,CH,3,CH,3,1,2,6,5-甲基-1,3-环戊二烯,CH,3,1,2,5,3,4,5,3,4,带有侧链的环烯烃命名:,1,6-二甲基-1-环己烯,其中两个碳环共用一个碳原子的叫,螺环化合物,.,共用两个或以上碳原子的叫,桥环化合物,.,螺2.4庚烷,双环2.2.1庚烷,(3) 双环化合物-分子中含有两个碳环.,螺原子,桥头碳,桥头碳,(,a),组成环的碳原子总数命名为“某烷”,加上词头“螺”.,(,b),再把连接于螺原子的两个环的碳原子数(,不含,螺原子),按由,小到大,的次序写在“螺”和“某烷”之间的方括号里,数字用圆点分开.,例1:,螺2.4庚烷,(,A),螺化合物的命名:,螺原子,例2:,螺3.4辛烷,-螺环上的编号,从连接螺原子(不含)上的一个碳开头,先编较小的环,然后经过螺原子再编其次个环.编号的挨次以取代基位置号码加和数最小为原则.,例3:,5-甲基螺2.4庚烷,(,c,),带支链的螺烷,(,a,),都有两个“桥头”碳原子(即两个环共用的碳,原子)和三条连在两个“桥头”上的“桥”.,(,b),组成环的碳原子总数命名为,某烷,加词头,双环,.,(,c),各“桥”所含碳原子数目,按由,大到小,的次序,写在“双环”和“某烷”之间的方括号里.,双环2.2.1庚烷,例1:,(,B),双桥环化合物的命名,桥头碳,例2:,双环2.1.0戊烷,双环3.1.1庚烷,例3:,(d) 环上碳原子编号:从一个桥头碳原子(含)开头,先编最长的桥至其次个桥头,再编余下的较长的桥,回到第一个桥头;最终编最短的桥.,(e) 编号的挨次以取代基位置号码加和数为较小.,例4:,6-甲基双环3.2.2壬烷,例5:,1,7-二甲基双环3.2.2壬烷,例6:,8,8-二甲基双环3.2.1辛烷,双环2.2.2-2,5,7-辛三烯,例7:,补充：,同分异构,一构造异构,饱和环烷烃的通式：CnH2n,顺反异构,反,-1，4-二甲基环己烷,顺,-1，4-二甲基环己烷,定义：,由于分子中存在不能旋转的因素，而使原子在空间的排列方式不同的现象。,环烷烃的熔点和沸点都比相应的烷烃要高一些.,相对密度也比相应的烷烃高,但比水轻.,脂环烃的化学性质与相应的脂肪烃类似.,具有环状构造的特性,5.2 脂环烃的性质,(一) 物理性质,(二) 化学性质,-在光或热的引发下发生卤代反响.,5.2.1 环烷烃的反响,(1) 取代反响,光,光,热,反响生成的有支链的化合物稳定：,(2) 开环反响-也叫加成反响.,(,A),催化加氢,Ni,80,Ni,200,Pt,300,环丙烷的烷基衍生物与HX加成，环的裂开发生在含H最多和最少的两个碳原子之间，且符合马氏规律.,(,B),加卤素或卤化氢,四碳环不易开环，在常温下与卤素，卤化氢不反响。,CH,3,CHCH,2,+ HBr CH,3,CHCH,2,CH,3,CH,2,Br,在常温下，环烷烃与一般氧化剂(KMnO4,O3)不反响；,在加热，强氧化剂作用或催化剂存在时，可用空气氧化成各种氧化产物：,例:,CH2CH2COOH,CH2CH2COOH,HNO,3,(3) 氧化反响:,Ba(OH),2,思考：如何鉴别环丙烷与烯烃 ?,例题与争论,例题：如何将丙烷、丙烯、环丙烷区分开？,解：1、各取少许上述三种溶液，分别参加高锰酸钾的酸性溶液，使其褪色的是丙烯。,2、另取剩余两种溶液，分别参加溴水，使其褪色的是环丙烷。余下的是丙烷。,例题：如何将环丙烷、环丁烷和环戊烷区分开？,解：各取少许上述三种溶液，分别参加溴水，使其褪色的是环丙烷，加热后退色的是环丁烷，不退色的是环戊烷。,易发生加氢,加卤素,加卤化氢和加硫酸等反响.,例:,5.2.2 环烯烃和环二烯烃的反响,(1) 环烯烃的加成反响,环烯烃的双键易被氧化剂(,KMnO,4,O,3,等,)氧化而断裂成开链的氧化产物:,例:,(2) 环烯烃的氧化反响,与某些不饱和化合物发生双烯合成反响.,例1:,双环2.2.1-5-庚烯-2-羧酸甲酯,双环2.2.1-2,5-庚二烯,例2:,环戊二烯,(3) 共轭环二烯烃的双烯合成反响,例3: 环戊二烯聚合成二聚环戊二烯:,受热可,分解,成环戊二烯.,烷烃每增加一个CH2,燃烧热增值根本肯定,平均为658.6 kJ/mol.,环烷烃的通式为:每增加一个 CH2,燃烧热增加,平均每个 CH2 的燃烧热为Hc/n.,-环丙烷的 Hc/n 为697.1 kJ/mol,比烷烃的每个 CH2高38.5 kJ/mol.这个差值就是环丙烷分子中每个 CH2的张力能.,-环丙烷的总张力能38.53=115.5 kJ/mol,5.3 环烷烃的环张力和稳定性,张力能,总张力能,环丙烷的总张力能38.5 3 = 115.5 kJ/mol,环丁烷的总张力能27.6 4 = 110.4 kJ/mol,环戊烷的总张力能5.4 5 = 27.0 kJ/mol,环庚烷的总张力能3.7 7 = 25.9 kJ/mol,环辛烷的总张力能5.0 8 = 40.0 kJ/mol,.,(环丙烷,环丁烷不稳定,简洁开环),环己烷和以上的大环化合物的张力能很小或等于零,它们都是稳定的化合物.,环,己烷的总张力能,0,环,烷烃的张力能越大,能量越高,分子越不稳定.,C+,的扩环重排！,烷烃是sp3杂化,键角109.5,环烷烃的碳也是sp3杂化,但键角不肯定一样.,C-C键的形成,键轨道的交盖,交盖较好,5.4 环烷烃的构造,5.4.1 环丙烷的构造,交盖较差,弯曲键比一般的,键弱,并且具有较高的能量.,这种因键角偏离正常键角而引起的张力叫,角张力,.,由于构象是重叠式而引起的张力叫,扭转张力,.,这样的键与一般的,键不一样,它的电子云没有轨道轴对称,而是分布在一条曲线上,故常称,弯曲键,.,内角60,内角90.,四个碳原子不在一个平面上.,环丁烷中的键,环丁烷的构象,折叠式构象,5.4.2 环丁烷的构造,实际构象:折叠环的形式-“,信封式,”构象.,分子张力不大,因此环戊烷的化学性质比较稳定.,不是平面构造.因C-H键的重叠,有较大扭转张力.,5.4.3 环戊烷的构造,环己烷不是平面构造,较为稳定的构象为折叠的椅型构象和船型构象.,-稳定(99.9%以上),C-C-C键角根本保持109.5,任何两个相邻的C-H键都是穿插式的.椅型构象无张力环.,纽曼投影式,透视式,环己烷的椅型构象,5.4.4 环己烷的构造,(1) 椅型构象,全部键角也接近109.5,故也没有角张力.但相邻C-H键却并非全是穿插的.C-2和C-3上的 C-H 键,以及C-5和C-6上的 C-H键都是重叠式的.,C-1和C-4上两个向内伸的H由于距离较近而相互排斥,也使分子的能量有所上升.,透视式,纽曼投影式,环己烷的船型构象,(2) 船型构象,(3) 环己烷椅型构象中碳原子的空间分布,A,A,线为构象的对称轴,(4) 椅型构象中的两种,C-H,键,a,键 (直立键),e,键 (平伏键),与对称轴成,109.5,通过,C-C,键的不断扭动,一种椅型翻转为另一种椅型,为,a,键,为,e,键,椅型构象的翻转,两种椅型构象是,等同的分子,.,(5) 构象的翻转,两种椅型构象是两种不同构造的分子.,甲基连在a键上的构象具有较高的能量,比较不稳定,平衡体系中e键甲基环己烷占95%,a键的占5%,同一平面上的比较,(6),甲基,环己烷椅型构象的翻转,假设有多个取代基,往往是 e 键取代基最多的构象最稳定.,假设环上有不同取代基,则体积大的取代基连在 e键上的构象最稳定.,例1: 1,2-二甲基环己烷，顺式如下：,同一平面上的比较.,在同侧为顺, a,e,在异侧为反.a,a;e,e.,反式(e,e)比顺式的稳定. a,a实际上不存在能量太高,取代基在,e,键上的构象较稳定.,叔丁基在,e,键上的构象比在,a,键上的另一种构象要稳定的多.,例2: 顺-4-叔丁基环己醇的两种构象,是双环4.4.0癸烷的习惯名称.,顺十氢化萘,反十氢化萘,(1) 平面构造式,(2) 构象,5.4.5 十氢化萘的构造,-环下方几个 a 键上的氢原子比较靠拢,有些拥挤,故分子能量较高,比较不稳定.,顺式异构体-不稳定,.,萜类化合物-又称萜烯类化合物.,自然有机化合物.香精的主要成分.,特点:都具有聚 的碳骨架.,分为:单萜 (2个异戊二烯单元), 薄荷醇,樟脑,半倍萜 (3个异戊二烯单元), 姜烯,二萜 (4个异戊二烯单元) , 维生素A,三萜 (6个异戊二烯单元), 鲨鱼烯,四萜 (8个异戊二烯单元) , -胡萝卜素,5.5 萜(,tie),类和甾(,zai),族化合物,5.5.1 萜类,异戊二烯,特点,:都具有聚 的碳骨架.,姜烯,半倍萜 (3个异戊二烯单元),维生素,A,二萜 (4个异戊二烯单元),异戊二烯,自然有机化合物.很多甾族化合物具有重要的生理作用.,特点:都具有甾核的四环碳骨架.并且环上有三个侧链(图1).,如:胆汁酸,甾族激素(睾丸素,雌二醇)等.,图 1,甾核,图2 胆酸,5.5.2 甾族化合物,Thank You !,