脂环烃的分类命名和异构现象.ppt

第五章

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
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:例2:例3:
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.--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.
(A)若只有一个不饱和碳上有侧链,该不饱和碳编号为1;
(B)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.

CH3

其中两个碳环共用一个碳原子的叫螺化合物.
共用两个或以上碳原子的叫桥环化合物.

(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:例2:
(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.例2:(d)环上碳原子编号:从一个桥头碳原子(含)开始,先编最长的桥至第二个桥头,再编余下的较长的桥,回到第一个桥头;最后编最短的桥.
(e)编号的顺序以取代基位置号码加和数为较小.

例4:例6:

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.
具有环状结构的特性
--在光或热的引发下发生卤代反应.反应生成的有支链的化合物稳定：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.
在常温下，环烷烃与一般氧化剂(KMnO4,O3)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

易发生加氢,加卤素,加卤化氢和加硫酸等反应.

例:
环烯烃的双键易被氧化剂(KMnO4,O3等)氧化而断裂成开链的氧化产物:
例:
与某些不饱和化合物发生双烯合成反应.
例1:例3:环戊二烯聚合成二聚环戊二烯:
烷烃每增加一个CH2,燃烧热增值基本一定,平均为658.6kJ/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697.1kJ/mol,比烷烃的每个CH2高38.5kJ/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38.53=115.5kJ/mol
环丙烷的总张力能38.53=115.5kJ/mol
环丁烷的总张力能27.64=110.4kJ/mol
环戊烷的总张力能5.45=27.0kJ/mol

环庚烷的总张力能3.77=25.9kJ/mol
环辛烷的总张力能5.08=40.0kJ/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.
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.
内角90°.
四个碳原子不在一个平面上.

实际构象:折叠环的形式--“信封式”构象.
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
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(3)环己烷椅型构象中碳原子的空间分布通过C-C键的不断扭动,一种椅型