第二章 第二节环烷烃ppt课件.ppt

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1、脂环烃-结构上具有环状碳骨架,而性质上与脂肪烃相似的烃类,总称脂环烃.(1) 环烷烃-饱和的脂环烃叫环烷烃.通式CnH2n.环丙烷 CH2-CH2 简写: CH2环丁烷 CH2-CH2 简写: CH2-CH2甲基环丙烷 CH2 简写: CH-CH3 CH2,CH3,同分异构体,第二节 环烷烃,2.8 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(与烷烃相似):,1,2-二甲基环戊烷,例2: 例3:,1,1

2、,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).命名与开链烃相似:以不饱和碳环为母体,侧链为取代基.碳环上的编号顺序: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) 若只有一个不饱和碳上有侧链,该不饱和碳编号为1;(B)

3、若两个不饱和碳都有侧链或都没有侧链,则碳原子编号顺序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,CH3,CH3,1,2,6,5-甲基-1,3-环戊二烯,CH3,1,2,5,3,4,5,3,4,带有侧链的环烯烃命名:,1,6-二甲基-1-环己烯,烷烃每增加一个CH2,燃烧热增值基本一定,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

4、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,2.9.1 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,容易开环)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

5、定.,C+的扩环重排！,C+的扩环重排！,补充：扩环重排,烷烃是sp3杂化,键角109.5,环烷烃的碳也是sp3杂化,但键角不一定一样.C-C键的形成, 键轨道的交盖,交盖较好,2.9.2 环烷烃的结构,环丙烷的结构,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,环丁烷的结构,实际构象:折叠环的形式-“信封式”构象.,分子张力不

6、大,因此环戊烷的化学性质比较稳定.,不是平面结构.因C-H键的重叠,有较大扭转张力.,环戊烷的结构,环己烷不是平面结构,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键角基本保持109.5,任何两个相邻的C-H键都是交叉式的.椅型构象无张力环.,纽曼投影式,透视式,环己烷的椅型构象,2.10 环己烷的结构,(1) 椅型构象,所有键角也接近109.5,故也没有角张力.但相邻C-H键却并非全是交叉的.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升高.,透视式,纽

7、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结构的分子.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,若有多个取代基,往往是 e 键取代基最多的构象最稳定.若环上有不同取代基,则体

8、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) 平面结构式,(2) 构象,十氢化萘的结构,-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.,环烷烃的熔点和沸点都比相应的烷烃要高一些.

9、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.具有环状结构的特性,2.11 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应.,环烷烃的反应,(1) 取代反应,光,光,热,思考题1,由下列指定化合物合成相应的卤化物， 用Cl2还是Br2？为什么？,(1),(2),解: (1) 用溴化,因溴化反应有选择性,3H 2H 1H； (2) 用氯化、溴化均可。,(2) 开环反应-也叫加成反应.,(A) 催化加氢,Ni80,Ni200,Pt300,环丙烷的烷基衍生物与HX加成，环的破裂发生在含H最多和最少的两个碳原子之间，且符合马氏规律.,(B)

10、加卤素或卤化氢,四碳环不易开环，在常温下与卤素，卤化氢不反应。,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,HNO3,(3) 氧化反应:,思考：如何鉴别环丙烷与烯烃 ?,在常温下，环烷烃一般不能被氧化剂及空气中的氧氧化。即便是环烷烃中最不稳定、性质最活泼的环丙烷，也不会KMnO4的水溶液氧化而发生反应。利用此性质可以区别烯、炔和环烷烃。,小结,一、烷烃的物理性质（烷烃的物态，熔、沸点的变化规律、溶解度规律）二、烷烃的化学性质1. 烷烃的氯代反应*2. 氯代反应机理*3. 烷烃的氧化反应*,小结,三、脂环烃的化学性质*(一)、与开链烃类似的性质1.卤代反应2.氧化反应环烷烃的鉴别(二)、特殊的化学性质1.催化加氢2.开环加卤素3.加HX及马氏规则,