环烃Cyclichydrocarb.ppt

第三章 环 烃(Cyclic Hydrocarbons),目的要求：了解环烃的分类，掌握简单环烃的命名；了解影响环烷烃稳定性的因素，学会分 析取代环己烷的构象稳定性；掌握苯的结构，熟悉苯及其同系物的化 学性质；学会用 Hckel 规则判断化合物的芳香性。,环 烃,脂环烃,芳香烃,单环脂烃,双环脂烃,多环脂烃,螺环烃,桥环烃,第一节 脂环烃,一、脂环烃的命名,1.单环脂烃:,环戊烷,5-甲基-1,3-环戊二烯,2.螺环烃:,5-甲基螺2.4庚烷,2-乙基螺4.5-6-癸烯,3.桥环烃：,二环3.2.1辛烷,二环4.1.0 1,6庚烷,1-甲基-3-乙基二环2.2.1庚烷,二环2.2.2-2-辛烯,三环2,6庚烷,二、脂环烃的化学性质,1.加成反应：,2.取代反应：,三、环烷烃的结构与稳定性,1.Baeyer张力理论(straintheory)要点：）成环的原子共平面组成正多边形；ii）正多边形的内角与正常键角的偏差 产生角张力，角张力愈大，环愈不 稳定。,2.影响环烷烃稳定性的因素,（1）角张力：,弯曲键或“香蕉”键,（2）扭转张力：,（3）范德华张力（空间张力）：,3.环己烷的构象,“旗杆”氢,“a”键,“e”键,4.取代环己烷的构象,95%,5%,99.99%,1,2-二甲基环己烷的构象稳定顺序为：反-ee型 顺-ae型 反-aa型,取代环己烷的优势构象为：环为椅式构象；取代基尽可能多的以e-键与环相连结的构象；体积较大的取代基以e-键与环相连结的构象。,5.十氢萘的构象,二环4.4.0癸烷,a,e,e,a,ea稠合,第二节 芳香烃,一、芳香烃的分类,二、苯的结构,1.Kekul式（1865年提出）,缺点：不能解释苯易发生取代而难发生氧化和加成的性质，及苯的邻位二元取代产物只有一种的实验事实。,2.苯分子结构的近代解释,（1）杂化轨道理论：,（2）分子轨道理论：,三、苯衍生物的命名,四、苯及其同系物的化学性质,1.苯环上的亲电取代反应及其机理,（1）卤代反应：,机理：,（2）硝化反应：,机理：,（3）磺化反应：,（4）傅-克(Friedel-Crafts)反应：,A.烷基化反应,烷基化剂中的碳数 3时主要为异构化产物,机理：,B.酰基化反应：,与烷基化反应的不同之处：酰基化反应没有二元取代物生成；酰基化试剂中的烷基部分在反应中不发生重 排；酰基化反应所需的催化剂比烷基化反应要多。,苯环上的亲电取代(electrophilic substitution)反应历程概括如下：,2.氧化反应,（1）侧链氧化：,有-H的苯衍生物均可被氧化；该反应可用于合成芳香酸及烷基苯的鉴定。,（2）环氧化：,三、苯环上取代基的定位效应（orientation effect)和规律,1.定位效应：苯环上原有的基团（定位基）对新基团进入苯环的位置所起的决定作用。,定位基,邻、对位定位基（产物o+p60%）,间位定位基（产物m40%）,（1）邻、对位定位基的特点：使苯环活化（-X例外）；与苯环直接相连的原子多饱和或带负电荷常见的邻、对位定位基有：,（2）间位定位基的特点,使苯环钝化；与苯环直接相连的原子多不饱和或带有正电荷。常见的间位定位基有：,2.定位效应的解释,（+I，-）,（-I，-C）,（-I，+C）,能量低 能量高 能量低,3.定位效应的其它影响因素,随着定位基体积依次增大，邻位取代产物依次减少。,甲苯的取代：,4.引入第三个基团的定位规律,（1）原有的两个取代基的定位作用一致时：,（2）原有的两个取代基的定位作用不一致时：,5.定位规律的应用,（1）预测反应的主要产物：,（2）设计正确的合成路线：,方案：1）烷基化、硝化、氧化；2）硝化、烷基化、氧化；3）烷基化、氧化、硝化,四、稠环芳烃(fused aromatic hydrocarbon),1.萘(C10H8)（1）结构和命名：,甲基萘,萘酚,5-氯-2-萘甲酸,（2）萘的化学性质,2.蒽和菲（C14H10）,（1）结构与命名：,（2）化学性质：,3.致癌芳烃(carcinogenicaromatic hydrocarbon),五、非苯芳烃（non-benzenoidhydrocarbon）,1.Hckel规则：内容：环多烯分子如果具有共平面的闭合共轭体系，且电子数符合4n+2(n=0,1,2,3)规则即有芳香性。,2.典型的非苯芳烃：,非共平面体系，无芳香性,六、富勒烯（足球烯）,