第五章脂环烃 (Cycloalkanes) C 环烷烃CnH2n ·H构成的环状烃环烯烃CnH2n2 第一节分类与命名 ·脂环烃环烷烃CH2n 环烯烃CnH2n2 小环(C3C4) 普通环CsC7) (按碳环大小) 中环(8C12) 大环(C12以上)
第五章 脂环烃 （Cycloalkanes) • C 环烷烃 CnH2n • H 构成的环状烃 环烯烃 CnH2n-2 • 第一节 分类与命名 • 脂环烃 环烷烃 CnH2n • 环烯烃 CnH2n-2 脂环烃单环 (按碳环大小) 小环(C3~C4 ) 普通环 中环 大环 (C5 ~C7 ) (C8 ~C12 ) (C12以上)
a.环烷烃 H2C CH2- H2C 环丙烷 环丁烷环戊烷环己烷 环庚烷 环烷烃的异构 CsH1 CH3 CH3 环戊烷甲基环丁烷顺一1,2一二甲基环丙烷1,1-二甲基环丙烷乙基环丙烷 思考:C6H12有多少个异构体? b.环烯烃 环丙烯环丁烯环戊烯 环己烯 3甲基环己烯1,3-环戊二烯1甲基-1,3-环戊二烯
a. 环烷烃 H2C H2C CH2 环丙烷 环丁烷 环戊烷 环己烷 环庚烷 环烷烃的异构 C5H10 CH3 CH3 H H CH3 CH3 CH3 环戊烷 甲基环丁烷 顺－1，2－二甲基环丙烷 1，1－二甲基环丙烷 乙基环丙烷 思考： C6H12 有多少个异构体？ b. 环烯烃 环丙烯 环丁烯 环戊烯 环己烯 3－甲基环己烯 1,3－环戊二烯 1-甲基－1,3－环戊二烯
螺环烃,两个碳环共用一个 脂环烃 (按碳环多少)稠环烃,两个碳环共用二个 桥环烃,两个或两个以上碳环共用两个或两个以上碳 α螺环烃命名编号从小环-大环 CH2--CH CH CH2—CH2 a|→ CH 螺[2.4]唐烷1-甲荃-螺[2.4]唐烷 5-甲荃-螺[2.5]辛烷
(按碳环多少） 脂环烃 螺环烃， 两个碳环共用一个 稠环烃 ，两个碳环共用二个 桥环烃， 两个或两个以上碳环共用两个或两个以上碳 a 螺环烃 命名编号从小环 大 环 CH2 CH2 CH2 CH2 C CH2 CH2 5 4 6 7 2 1 3 CH3 螺 [2.4]唐 烷 1-甲 荃 - 螺 [2.4]唐 烷 5 4 7 8 2 1 6 3 5-甲 荃 - 螺 [2.5]辛 烷
b稠环烃 CH3 CH3 6 4 二环[4.4.0癸烷 9-二甲荃二环[440癸烷 十氢化萘 +5H "十氢化萘
b 稠环烃 二 环[4.4.0]癸 烷 8 7 6 5 10 9 4 3 2 1 CH3 CH3 1.9-二 甲 荃 二 环 [4.4.0]癸 烷 "十 氢 化 萘 " +5H2 "十 氢 化 萘
C桥环烃命名编号从大环亠小环 桥头C 桥头 二环[2.2.0]己烷
C 桥环烃 命名编号从大环 小 环 桥 头 C 桥 头 C 二 环 [2.2.0]己 烷
第二节:脂环烃的主要反应 1>取代反应(类似烷烃) 卤代反应 +C1 + HCl c +Cl hcl 氯化环丁烷 HCI +Br2 Br+ hBr 卤代反应,在光照条件下,属于自由荃反应
第二节：脂环烃的主要反应 取代反应（类似烷 烃 ） 卤 代 反 应 ＋ Cl2 h2 Cl + HCl ＋ Cl2 h2 Cl + HCl ＋ Cl2 h2 Cl + HCl Br2 h2 + Br + HBr 氯 化 环 丁 烷 卤 代 反 应 ， 在 光 照 条 件 下 ， 属 于 自 由 荃 反 应 1>
2>加晟皮应(开环反应) a催化加氢 Ni CH3CH CH 80 CH3(CH2) CH3 120°C + CH3(CH3CH3 300°C No Reaction 比较环的稳定性 开环(易一难) 稳定性由大一小 b加x2 十Br2 BrBh Chch Br Br2 Br(ch2)4Br
2> 加 成 反 应 (开 环 反 应 ) ＋ H2 ＋ H2 ＋ H2 + H2 a.催 化 加 氢 Ni 80 o C Ni 120 o C Ni 300 o C Ni CH3CH2CH3 CH3 (CH2 )2CH3 CH3 (CH2 ) 3CH3 No Reaction 比 较 环 的 稳 定 性 开环（易 难） 稳定性 由大 小 b.加X2 (Cl 2 ,Br 2 ) + + Br2 Br2 BrBH2CH2CH2Br Br(CH2 ) 4Br
3脂环烃的结构特征 讨论最简单的三元环,为什么三元环易开环? 张力学说与环丙烷的结构 1885年,拜尔提出角张力学说 当碳与其他四个原子连结时任何两个键之间 的夹角为四面体角10928′,但是环丙烷的环不 是三角形,夹角应是60;环丁烷是正方形,夹角 90。这些是与正常的四面体键角的偏差,引起了 分子的张力,力图恢复正常键角的趋势,这种力 称作角张力
3 脂环烃的结构特征 讨论最简单的三元环，为什么三元环易开环？ 一 张力学说与环丙烷的结构 1885年，拜尔提出角张力学说 当碳与其他四个原子连结时任何两个键之间 的夹角为四面体角109 28’，但是环丙烷的环不 是三角形，夹角应是60；环丁烷是正方形，夹角 90。这些是与正常的四面体键角的偏差，引起了 分子的张力，力图恢复正常键角的趋势，这种力 称作角张力
拜尔假定:环中碳一碳键键角的变形会产生张 力。键角变形的程度越大,张力越大。张力使环的 稳定性降低,张力越大,环的反应活性也越大。 C…1f H H sp3杂化10928 ∠c-c-c=055°弯曲键 10928-60°=49.5 LH-c-H=114°香蕉键 比正常的sp3杂化键角小495° 105 60°=455° 角张力=24.75° 角张力=23° (推算) (实际)
拜尔假定：环中碳－碳键键角的变形会产生张 力。键角变形的程度越大，张力越大。张力使环的 稳定性降低，张力越大，环的反应活性也越大。 C C C H H H H H H sp3杂 化 109°28’ 109°28’－60°＝49.5° 比 正 常 的 sp3杂 化 键 角 小 49.5 角 张 力 ＝ 24.75° ° C C C H H H H H H C-C-C 105.5 H-C-H=114 = ° ° 弯 曲 键 香 蕉 键 105.5° －60°＝45.5° 角 张 力 ＝ 23 （推算） （实际） °
C属于不等性杂化,的成分较大不能 形成弯曲键,因此键的能量高,易被亲电试 剂进攻开环(类似烯烃性质 这种形成C-C键的对称轴不在一条直 线上,因此电子云重叠程度没有键大,键 角受到压缩产生一种角张力,键易断裂 易开环,造成环丙烷不稳定的原因。 这种由于键角偏离正常键角(比正常 小)而引起的张力叫角张力
C 属于不等性杂化，的成分较大 不能 形成弯曲键，因此键的能量高，易被亲电试 剂进攻开环（类似烯烃性质） 这种形成C-C键的对称轴不在一条直 线上，因此电子云重叠程度没有键大，键 角受到压缩产生一种角张力，键易断裂， 易开环，造成环丙烷不稳定的原因。 这种由于键角偏离正常键角（比正常 小）而引起的张力叫角张力