五章节脂环烃.ppt
2023/7/12,第五章 脂环烃,脂环烃：碳干为环状而性质与开链烃相似的烃类。第一节 脂环烃的分类和命名一、分类,2023/7/12,环数：使环状化合物变成开链化合物所需打破的碳碳键的数目。,2023/7/12,2.单环烷烃的命名 按成环碳原子数命名为环某烷,环丙烷,环戊烷,环丁烷,环己烷,2023/7/12,Structural formulas of cyclic molecules-Cyclohexane,Expanded formula,2023/7/12,Structural formulas of cyclic molecules-Cyclohexane,Condensed formula,2023/7/12,Structural formulas of cyclic molecules-Cyclohexane,Polygon formula,2023/7/12,Examples of Cyclic Molecules,2023/7/12,More examples,2023/7/12,取代单环烷烃的命名Nomenclature of the Substituted Monocycloalkanes,取代基只有一个不需标出位号If there is only one substituent,do not use the“1”.取代基不只一个标出所有取代基位号If there is more than one substituent,you must use all numbers,including“1”!从取代基位号小的方向给环编号Number around the ring in a direction to get from the first substituent to the second substituent by the shorter path.在取代程度相同时按字母顺序编号多取代碳编号优先,2023/7/12,1,1-Dimethylcyclohexane,2023/7/12,4-Ethyl-1,1-dimethylcyclohexane,2023/7/12,Two Ways of Naming This,1-Isopropyl-2-methylcyclohexane1-Methyl-2-(1-methylethyl)cyclohexane,2023/7/12,长链作母体，3-Cyclobutyl-3-methylpentane,2023/7/12,环烷烃顺反立构,受环的制约单键不能自由旋转，环上取代基在空间排列方式产生顺反（几何）异构顺 cis 两个取代基在环同侧反 tran 两个取代基在环异侧,2023/7/12,环烷基Cycloalkyl Groups,2023/7/12,单环烯烃的命名Nomenclature of Monocyclkenes,从双键碳原子开始编号使取代基位次尽可能小,2023/7/12,螺环烃（两个环共用一个碳原子）的命名,从小环中与共有碳原子相连的碳原子开始编号，经过共有碳原子，再由较大环回到共有碳原子。尽可能使取代基处在最小的位次母体名称前冠以“螺”，后接,方括内注明环中除共有碳原子以外的碳原子数，由小到大，之间用圆点隔开。,2023/7/12,桥环的命名桥环 两个环共有两个或多个碳原子从桥头碳开始编号，经过最大环到达另一桥头，在经次大环回到第一个桥头，最短的桥最后编号。母体名称前冠以“环数”，后接,方括中表明环内 除桥头碳原子外的碳原子数目，从大到小排列，之间用圆点分开。,2023/7/12,2023/7/12,第二节 脂环烃的性质,一、与开链烃相似的反应 1.环烷烃的卤代 2.环烯烃的加成 3.环烯烃的氧化,2023/7/12,二、小环烷烃特有的反应,加氢开环加卤素、加卤化氢开环,2023/7/12,环丁烷在常温下不发生类似反应！,环丙烷衍生物与卤化氢的加成，符合Markovnikov Rule.,区别：环丙烷对氧化剂（如高锰酸钾）稳定，而烯烃易被氧化,2023/7/12,第三节 脂环烃的结构,为什么小环化合物容易开环？，三环比四环容易，五、六环相对稳定。一、Baeyer张力学说（1885年）SP3 碳原子键角应为109。28,任何与此正常键角的偏差，都会引起分子的张力，这种张力具有力图恢复正常键角的趋势。我们把这种张力叫角张力。,2023/7/12,角张力示意图,Baeyer张力学说建立在错误假设（认为环烷烃都是平面结构）的基础上，只对小环适用。,2023/7/12,环丙烷,环丙烷为张力环，采取重叠式构象，所以容易破环。此外，环丙烷CC键为弯曲键，有点类似于烯烃的键，可以发生类似于烯烃的加成反应。,2023/7/12,二、环丁烷和环戊烷的构象,平面式,2023/7/12,Cyclobutane(puckered form),蝴蝶式,2023/7/12,Cyclopentane,信封式,2023/7/12,三、燃烧热和非平面结构,环丙烷：平面结构 其它环烷烃：非平面结构 燃烧热：此处用每个CH2单元的平均燃烧热，与开链烷烃每个CH2单元平均燃烧热的差值n来表示分子的张力能。,2023/7/12,Estimate of Angle Strain,2023/7/12,环己烷（六元环）最稳定，其次是环戊烷（五元环）；大环都是稳定的；小环中的环丙烷最不稳定，其次是环丁烷。,2023/7/12,四、环己烷的构象,环己烷的2种典型构象,椅式,船式,1,2,3,4,5,6,1,4,2,3,5,6,1,2,3,4,5,6,1,4,6,5,2,3,邻位交叉式,全叠式,2023/7/12,Cyclohexane,椅式构象球棒模型,2023/7/12,Cyclohexane(top view),no contact,斯陶特模型,2023/7/12,Cyclohexane(boat form),bowsprit-flagpoleinteraction,船式构象球棒模型,2023/7/12,Cyclohexane(top view-steric strain),Notice!,船式斯陶特模型,2023/7/12,Chair-chair Inversion in Cyclohexane,转环作用中的能量变化,椅式,半椅式,扭船式,船式,2023/7/12,环己烷的椅式构象最稳定,Reasons：角张力为0采取邻位交叉式构象，扭转张力最小1，3-二a键相互作用小。因为H原子范德华半径小，所以范德华张力为0,2023/7/12,Cyclohexane(axial bonds),直立键a键,凡与通过分子中心的假象垂直轴平行的CH键,2023/7/12,Cyclohexane(equatorial bonds),凡与垂直轴成109。28的CH键,2023/7/12,Cyclohexane(showing both axial andequatorial bonds,直立键,平伏键,2023/7/12,转环作用（a键变 e键）,2023/7/12,Chair-chair Inversion inMethylcyclohexane,甲基环己烷,2023/7/12,环己烷衍生物优势构象的判定,环己烷一取代物以取代基处于e-键上的最稳定含相同取代基的环己烷多元取代物最稳定的构象是e-取代基最多的构象Hassel规则环上又不同取代基时，大的取代基在e-键上的最稳定Baton规则,2023/7/12,tert-Butylcyclohexane(equatorial),叔丁基环己烷,2023/7/12,tert-Butylcyclohexane(space-filling model),叔丁基环己烷,2023/7/12,tert-Butylcyclohexane(axial group),HUGE steric strain,叔丁基环己烷1,3-二a键相互作用,2023/7/12,五、脂环化合物的顺反异构,2023/7/12,反式十氢萘比顺式十氢萘稳定,2023/7/12,Form the Complete IUPAC Name:,trans-1-tert-Butyl-4-chlorocyclohexane,反-1-（1,1-二甲基乙基）-4-氯环己烷,2023/7/12,第四节 脂环烃的制法,一、分子内偶联反应,分子内Wurtz反应,2023/7/12,二、Diels-Alder Reaction,内型（endo),2023/7/12,三、卡宾合成法（以后学到）,四、芳烃还原,2023/7/12,五、脂环烃之间的转化,催化重整,
