1、1,環(huán)烴又稱閉鏈烴，為碳骨架成環(huán)狀結(jié)構(gòu)的一類碳氫化合物。根據(jù)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，又可分為：,環(huán)烴,脂環(huán)烴(alicyclic hydrocarbon),芳香烴(aromatic hydrocarbon),性質(zhì)似脂肪烴,單脂環(huán)烴 多脂環(huán)烴,性質(zhì)似苯,苯型芳香烴 非苯型芳香烴,第二節(jié) 環(huán) 烷 烴,第二章 烷烴和環(huán)烷烴,2,環(huán)丙烷,環(huán)丁烷,環(huán)戊烷,環(huán)己烷,環(huán)辛烷,以較小數(shù)字表示較小基的位次,1-甲基-4-異丙基環(huán)己烷,cyclopropane cyclobutane cyclopentane cyclohexane cyclooctane,1. 單脂環(huán)烴: 在相應的烴名前加“環(huán)”字;英文名加詞頭cyclo,

2、(一) 命名,1-甲基-3-叔丁基環(huán)戊烷,第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(一、分類命名),3,當環(huán)上有復雜取代基時，可將環(huán)作為取代基命名。,2-甲基-1-環(huán)丙基-5-環(huán)戊基戊烷,1-環(huán)丙基丁烷 1-cyclopropylbutane,1,3-二環(huán)己基丙烷 1,3-dicyclohexylpropane,第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(一、分類命名),4,二、環(huán)烷烴的順反異構(gòu),第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(二、結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性),環(huán)烷烴的CC單鍵，因受到環(huán)的限制不能自由的旋轉(zhuǎn)，所以當兩個碳原子各連一個取代基，可產(chǎn)生順式異構(gòu)體（cis-isomer）和反式異構(gòu)體（trans-iso

3、mer）。,順-1,3-二甲基環(huán)戊烷,反-1,3-二甲基環(huán)戊烷,5,二、 環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性,環(huán)烷烴分子中的碳原子采取sp3雜化；除了環(huán)丙烷以外，其它環(huán)烷烴的碳原子都不在同一平面上。,環(huán)丁烷,環(huán)戊烷,第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(二、結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性),6,鍵角與軌道的正常夾角有偏差, 造成重疊程度小, 鍵能下降,產(chǎn)生角張力。,由于幾何形狀上的限制，環(huán)丙烷分子雖是平面結(jié)構(gòu)，但成鍵的電子云并不沿軸向重疊, 而是形成一種彎曲鍵。,香蕉鍵,開鏈或較大脂環(huán)化合物 中軌道可達到最大重疊,環(huán)丙烷分子中 軌道部分重疊,第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(二、結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性),7,脂環(huán)烴的穩(wěn)定性順序(由

4、小到大)： 三元環(huán) 四元環(huán) 五元環(huán)六元環(huán)及以上的脂環(huán)烴,第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(二、結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性),8,分子中碳碳之間的鍵角能夠保持或盡可能接近10928。因此除了三、四元環(huán)以外，環(huán)戊烷及其以上的環(huán)烷烴都是穩(wěn)定的。,環(huán)己烷（椅式構(gòu)象）,第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(二、結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性),9,環(huán)庚烷 C7H14,環(huán)辛烷 C8H16,大環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu),第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(二、結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性),10,脂環(huán)烴的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)與相應的脂肪烴相似。環(huán)烷烴性質(zhì)似烷烴。,三、環(huán)烷烴的性質(zhì),但小環(huán)的環(huán)烷烴不穩(wěn)定, 容易發(fā)生開環(huán)加成反應。,(一) 自由基取代反應：,第二章 烷

5、烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(三、化學性質(zhì)),11,1. 催化加氫,催化加氫易到難：環(huán)丙烷環(huán)丁烷環(huán)戊烷。6環(huán)烷烴更難。,(二) 加成反應：,第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(三、化學性質(zhì)),12,2. 加鹵素,室溫,CCl4,第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(三、化學性質(zhì)),13,3. 加鹵化氫,環(huán)丙烷的烷基取代物與HX開環(huán)加成, 環(huán)的開裂總是在含最多H和最少H的碳原子間進行, 氫加到含氫多的碳原子上。,20,第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(三、化學性質(zhì)),14,(一) 兩種典型構(gòu)象 船式和椅式,船式構(gòu)象,椅式構(gòu)象,第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構(gòu)象),四、環(huán)己

6、烷的構(gòu)象異構(gòu),15,動畫模擬： 船式構(gòu)象與椅式構(gòu)象的相互轉(zhuǎn)化,環(huán)己烷的椅式構(gòu)象和船式構(gòu)象可以通過分子中CC 鍵的扭轉(zhuǎn)互相轉(zhuǎn)化。,椅式,半椅式,椅式,半椅式,扭船式,船式,第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構(gòu)象),16,chair form,boat form,透視式,棒球模型,第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構(gòu)象),17,(二) 構(gòu)象異構(gòu)的能量分析,船式(模型),183pm,重疊式,(扭轉(zhuǎn)張力),空間張力,重疊式的H,透視式,Newman 投影式,第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構(gòu)象),18,椅式(模型),第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴

7、(四、環(huán)烷烴的構(gòu)象),230pm,1,3-二豎鍵的相互作用力,交叉式,交叉式的 H,椅式構(gòu)象 99.9% 船式構(gòu)象 0.1%,19,(三) 椅式構(gòu)象中的豎鍵和橫鍵,C1 C3 C5的鍵下翹 C2 C4 C6的鍵上翹,C1 C3 C5的鍵豎直向上 C2 C4 C6的鍵垂直向下,與對稱軸平行的CH鍵, 叫豎鍵(直立鍵，a鍵)， 幾乎垂直于對稱軸的CH鍵,叫橫鍵(平伏鍵，e鍵),第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構(gòu)象),20,翻環(huán)作用：通過碳碳單鍵的轉(zhuǎn)動,環(huán)己烷一種椅式構(gòu)象可以轉(zhuǎn)變成另一種椅式構(gòu)象。,轉(zhuǎn)環(huán)前后，a鍵變e鍵，e鍵變a鍵。,45.2kJ/mol 106 /s,動畫模擬：椅

8、式環(huán)己烷的翻環(huán)作用,e a,a e,第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構(gòu)象),21,e,a,e,a,怎樣畫椅式環(huán)己烷的構(gòu)象式?,第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構(gòu)象),22,(四) 取代環(huán)己烷的構(gòu)象分析,甲基在a鍵,7.5kJ/mol,甲基在e鍵,1,3-二豎鍵相互作用力,空間張力,弱的引力,5%,95%,1,3-二豎鍵相互作用產(chǎn)生較強的非鍵合斥力使甲基位于a鍵的構(gòu)象有較高的能量, 取代基在e鍵上構(gòu)象為優(yōu)勢構(gòu)象。,第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構(gòu)象),23,叔丁基在a鍵,e,a,空間張力, 99.9% (優(yōu)勢構(gòu)象) 0.1%,叔丁基環(huán)己烷的

9、優(yōu)勢構(gòu)象,叔丁基在e鍵,第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構(gòu)象),24,二取代環(huán)己烷的構(gòu)象分析,(a,a),(e,e ),(a,e),(a,e),第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構(gòu)象),25,(a,e),(a,e),課堂練習: 畫出cis-1,3-二甲基環(huán)己烷的優(yōu)勢構(gòu)象 。,第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構(gòu)象),26,ee,aa,反-1,2-二甲基環(huán)己烷,實驗測定, 反式異構(gòu)體比順式異構(gòu)體穩(wěn)定7.8kJmol-1。,(優(yōu)勢構(gòu)象),第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構(gòu)象),27,(t-Bu,e; Me,a),trans-1-甲

10、基-3-叔丁基環(huán)己烷 trans-1-tert-Butyl-3-methylcyclohexane,優(yōu)勢構(gòu)象,有不同取代基時，大基團處于e鍵的構(gòu)象為優(yōu)勢構(gòu)象。,(t-Bu,a; Me,e),第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構(gòu)象),28,通過對以上各種構(gòu)象異構(gòu)的討論，可總結(jié)出以下規(guī)律：,1. 環(huán)己烷的椅式構(gòu)象為最穩(wěn)定的構(gòu)象； 2. 多取代環(huán)己烷的優(yōu)勢構(gòu)象是e 鍵取代基最多的構(gòu)象; 3. 有不同取代基時, 大基團處于e 鍵為優(yōu)勢構(gòu)象。,第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構(gòu)象),29,第一節(jié) 烷 烴 1. 烷烴的結(jié)構(gòu) 碳原子sp3雜化，四面體構(gòu)型 2. 烷烴的命名 系統(tǒng)命名法：選主鏈編號配基 3. 烷烴的異構(gòu) 構(gòu)象異構(gòu)：透視式，Newman投影式 4. 烷烴的性質(zhì) 游離基取代: 鏈引發(fā)鏈增長鏈終止 鹵代活性: R3CH R2CH2 RCH3 ; F2 Cl2 Br2 I2,本,章,要,點