異丙基環(huán)己烷順延安PPT課件

.,1,有機(jī)化學(xué),OrganicChemistry,延安大學(xué)化工學(xué)院有機(jī)化學(xué)教研室,.,2,.,3,概述：,單環(huán)環(huán)烷烴通式：CnH2n,與烯烴互為異構(gòu)體。,環(huán)烷烴的性質(zhì)與烷烴相似。,一.環(huán)烷烴的分類、命名和異構(gòu)(Classification,Nomenclature,IsomerismofCycloalkanes),1.分類,單環(huán)體系,小環(huán)：34個(gè)碳原子。,普通環(huán)：57個(gè)碳原子。,中環(huán)：811個(gè)碳原子。,大環(huán)：12個(gè)以上碳原子。,多環(huán)體系,螺環(huán)：兩個(gè)環(huán)公用一個(gè)碳原子，公用的碳叫螺碳。,橋環(huán)：兩個(gè)環(huán)公用兩個(gè)或兩個(gè)以上碳原子。,螺碳,橋頭碳,.,4,2.異構(gòu),包括：,構(gòu)造異構(gòu),順?lè)串悩?gòu)：,例：C5H10的環(huán)烷烴異構(gòu),構(gòu)造式相同，分子中原子在空間的排列方式不同。由于環(huán)的存在，使C-C鍵不能旋轉(zhuǎn)而引起的。,.,5,3.命名,1).單環(huán)環(huán)烷烴,規(guī)則：.確定母體：環(huán)某烷（由環(huán)中總碳數(shù)確定）。,.編號(hào)：若環(huán)上有取代基，編號(hào)盡可能小。若有不同取代基，要用較小的數(shù)字，表示較小取代基的位置。,.書寫同烷烴。,.,6,例：,.對(duì)于順?lè)串悩?gòu)體：,順式（cis）：相同基團(tuán)在平面的同側(cè)。,反式（trans）：相同基團(tuán)在平面的兩側(cè)。,1-甲基-2-乙基環(huán)戊烷,1-甲基-4-異丙基環(huán)己烷,順-1,2-二甲基環(huán)丙烷,.,7,反-1,3-二甲基環(huán)戊烷,反-1-乙基-3-異丙基環(huán)戊烷,2).多環(huán)烴,螺環(huán)烴:.確定母體：螺某烷（由螺環(huán)中總碳數(shù)確定）。,.編號(hào)：先編小環(huán)后編大環(huán)。從小環(huán)中和螺碳相鄰的碳開(kāi)始編號(hào)，使取代基位次最小。,.寫法：,.,8,位次,取代基位置,用阿拉伯?dāng)?shù)字，數(shù)字間用逗號(hào)隔開(kāi),（半字線）,取代基名稱,相同的取代基合并起來(lái)，用一、二、三表示,螺a.b某烷,除螺碳外每個(gè)環(huán)中的碳原子數(shù)。,a為小環(huán)中的，b為大環(huán)中的。,.,9,螺2.4庚烷,1,2,3,4,5,6,7,1,2,3,4,5,6,7,8,1,6-二甲基螺3.4辛烷,.編號(hào)：先編大橋后編小橋，從橋頭碳開(kāi)始編，使取代基位次最小。,.環(huán)數(shù)的確定：把橋環(huán)烴變?yōu)殒湡N，打開(kāi)幾次，就是幾元環(huán)。,橋環(huán)烴：.確定母體：幾環(huán)某烷（由橋環(huán)中總碳數(shù)確定）。,.寫法：,.,10,位次,取代基位置,用阿拉伯?dāng)?shù)字，數(shù)字間用逗號(hào)隔開(kāi),（半字線）,取代基名稱,相同的取代基合并起來(lái)，用一、二、三表示,幾環(huán)a.b.c某烷,除橋頭碳外每個(gè)橋中的碳原子數(shù)。,由大橋到小橋。,.,11,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1,9-二甲基-3-乙基二環(huán)4.2.1壬烷,1,2,3,4,5,6,7,2,7,7-三甲基二環(huán)2.2.1庚烷,1,2,3,4,5,6,7,7,7-二氯二環(huán)4.1.0庚烷,.,12,二.環(huán)烷烴的物理性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)(PhysicalProperties,ChemicalReactionsofCycloalkanes),1.物理性質(zhì)（自學(xué)）,2.化學(xué)反應(yīng),1).取代反應(yīng),機(jī)理：自由基機(jī)理,取代反應(yīng)一般在五、六元環(huán)上易發(fā)生。,2).加成反應(yīng),小環(huán)易發(fā)生加成反應(yīng)。,.,13,.加H2,由上面反應(yīng)條件可以看出，小環(huán)發(fā)生加成反應(yīng)活性大。,.加X(jué)2,.,14,不發(fā)生加成反應(yīng),.加HX,（主）,.,15,不對(duì)稱環(huán)丙烷加HX的規(guī)律：,.開(kāi)環(huán)位置：在含氫最多與含氫最少的兩個(gè)碳之間。,.氫加在含氫較多的碳原子上。,（主）,.,16,3).氧化反應(yīng),環(huán)丙烷與烯烴既類似又有區(qū)別，它有抗氧化能力，不使KMnO4水溶液褪色，可用此區(qū)別：,.,17,三.環(huán)烷烴的穩(wěn)定性(StabilityofCycloalkanes),為什么三元環(huán)不穩(wěn)定易發(fā)生加成？,為什么五元環(huán)、六元環(huán)較穩(wěn)定不易發(fā)生開(kāi)環(huán)加成，而易發(fā)生取代？,1.拜爾（Baeyer）張力學(xué)說(shuō)要點(diǎn),.形成環(huán)的碳原子都在同一平面上，并排成正多邊形。,.正常C-C鍵之間夾角為109.5，環(huán)中C-C鍵之間夾角為了保持109.5，環(huán)中的鍵角要擴(kuò)張或壓縮，從而產(chǎn)生張力。,.,18,.鍵角變形程度越大，張力越大。,.張力使環(huán)的穩(wěn)定性降低，張力越大，環(huán)的反應(yīng)性越大。,例：,由上面計(jì)算可知：a.環(huán)戊烷、環(huán)己烷偏轉(zhuǎn)角度最小，也最穩(wěn)定。,.,19,b.環(huán)丙烷的鍵角偏轉(zhuǎn)大于環(huán)丁烷，因此環(huán)丙烷反應(yīng)活性大于環(huán)丁烷。,拜爾張力學(xué)說(shuō)的不足之處：,由拜爾張力學(xué)說(shuō)，比六元環(huán)大的環(huán)都有偏轉(zhuǎn)角，并且環(huán)越大，偏轉(zhuǎn)角越大，張力越大。這一推論不正確。這是由于張力學(xué)說(shuō)前提不合理，即環(huán)中碳原子在同一平面內(nèi)不合理。,拜爾張力學(xué)說(shuō)存在于小環(huán)中。,2.燃燒熱與環(huán)烷烴的穩(wěn)定性,燃燒熱純粹的化合物完全燃燒所放出的熱。,化合物的燃燒熱越大，化合物越不穩(wěn)定。,.,20,從有機(jī)化學(xué)高等教育出版社（第二版）胡宏紋主編上冊(cè)P50表3.2單環(huán)環(huán)烷烴(CH2)n的燃燒熱kJmol-1(298K),可看出：小環(huán)：三元、四元環(huán)張力很大。,普通環(huán)：五、六、七環(huán)張力很小。,中環(huán)：811環(huán)，張力較普通環(huán)大。,大環(huán)：n12，幾乎無(wú)張力。,.,21,3.張力和張力能,有機(jī)分子中能產(chǎn)生張力的因素有4種：,非鍵作用,鍵長(zhǎng)變化,鍵角變化,扭轉(zhuǎn)角變化,非鍵合張力能Enb,角張力能E,扭轉(zhuǎn)角張力能E,鍵張力能El,以范德華半徑為準(zhǔn)，當(dāng)兩個(gè)原子或原,子團(tuán)相互靠近的距離小于兩者的范德,華半徑之和時(shí)，產(chǎn)生的張力。,兩個(gè)用化學(xué)鍵連接的原子核之間的距,離等于平衡鍵長(zhǎng)時(shí)，能量最低。分子,中由于幾何原因，必須使某一個(gè)鍵伸,長(zhǎng)或縮短，能量都隨之升高。,分子中由于幾何原因要使鍵角的大小,偏離平衡位置時(shí)，所引起的張力。,分子中由于扭轉(zhuǎn)角變化所引起的張力。,.,22,例：順交叉式丁烷構(gòu)象，由于兩個(gè)甲基的非鍵作用，相互排斥，不穩(wěn)定。,例：三元環(huán)、四元環(huán)由于鍵角變?yōu)?0、90，所以有一種角張力，不穩(wěn)定，易發(fā)生加成反應(yīng)。,例：扭轉(zhuǎn)角變化時(shí)，C-C鍵、C-H鍵相互靠近，有一種扭轉(zhuǎn)角張力。,.,23,四.環(huán)烷烴的構(gòu)象(ConformationofCycloalkanes),1.環(huán)己烷的構(gòu)象,.,24,.,25,.,26,.,27,1).椅式,1,2,3,4,5,6,碳1、2、4、5在同一平面上，是椅座。,碳1、5、6在同一平面上，是椅背。,碳2、3、4在同一平面上，是椅腿。,C3：三重對(duì)稱軸。即繞此軸旋轉(zhuǎn)120或其倍數(shù)，得到的構(gòu)型與原來(lái)的構(gòu)型一樣。,椅式C-H鍵的分類：,6個(gè)直立鍵：3個(gè)朝上，3個(gè)朝下。都叫a鍵。平行于C3軸。,.,28,6個(gè)平伏鍵：3個(gè)朝上，3個(gè)朝下。都叫e鍵，與直立鍵成10928/。,.椅式是環(huán)己烷的最穩(wěn)定的構(gòu)象，在各種構(gòu)象的平衡混合物中，椅式占99.9%。,結(jié)論：,因?yàn)樵谝问綐?gòu)象中，相鄰兩個(gè)碳原子上C-H鍵都處于交叉式。四種張力能為零。,.,29,.室溫下環(huán)己烷分子由于熱運(yùn)動(dòng)，可以從一個(gè)椅式經(jīng)過(guò)環(huán)的翻轉(zhuǎn)，成為另一個(gè)椅式構(gòu)象。,.椅式構(gòu)象用紐曼投影式表示(從C3朝C4看，C1朝C6看）。,.,30,2).船式,碳1、2、4、5在同一平面上,碳3、6在平面的同側(cè)。,C1和C2及C4和C5上的基團(tuán)都處于重疊式E0,C3和C6上的兩個(gè)C-H離得較近，互相排斥，使得Enb0、El0、E0，所以內(nèi)能高，不穩(wěn)定。,3).扭船式,將船式構(gòu)象扭動(dòng)，使3、6兩個(gè)碳錯(cuò)開(kāi)，C3和C6上的兩個(gè)C-H斥力減小，因此扭船式能量低于船式，但比椅式高。,.,31,4).半椅式,1,2,3,4,5,6,內(nèi)能最高，5個(gè)碳原子在一個(gè)平面上。,5).環(huán)己烷四種典型構(gòu)象的能量關(guān)系圖,.,32,2.取代環(huán)己烷的構(gòu)象,1).一取代環(huán)己烷的構(gòu)象,結(jié)論：一取代環(huán)己烷最穩(wěn)定構(gòu)象是取代基在e鍵上。,例：,95%,5%,.,33,97%,3%,99.9%,從上述三個(gè)實(shí)驗(yàn)事實(shí)可看出：取代基體積越大，e取代占的比例越大。,.,34,2).多取代環(huán)己烷的構(gòu)象,結(jié)論：.多取代環(huán)己烷，e取代基最多的構(gòu)象最穩(wěn)定。,.多取代環(huán)己烷，體積較大的取代基為e型的構(gòu)象最穩(wěn)定。,例1：寫出順-1,2-二甲基環(huán)己烷的最穩(wěn)定構(gòu)象。,（ae）,（ae）,（ee）,（aa）,穩(wěn)定,例2：寫出反-1,2-二甲基環(huán)己烷的最穩(wěn)定構(gòu)象。,.,35,從例1和例2可看出：對(duì)于1,2取代反式較順式穩(wěn)定。,例3：寫出順-1,3-二甲基環(huán)己烷的最穩(wěn)定構(gòu)象。,例4：寫出反-1,3-二甲基環(huán)己烷的最穩(wěn)定構(gòu)象。,ee,ae,從例3和例4可看出：對(duì)于1,3取代順式較反式穩(wěn)定。,同理可推出：對(duì)于1,4取代反式較順式穩(wěn)定。,.,36,寫出順-1-甲基-4-叔丁基環(huán)己烷的最穩(wěn)定構(gòu)象。,.,37,寫出,最穩(wěn)定構(gòu)象。,寫出1-甲基-4-叔丁基環(huán)己烷的最穩(wěn)定構(gòu)象。,.,38,五.多環(huán)烴的構(gòu)象(PolycyclicCycloalkanes),1.十氫萘,有兩種異構(gòu)體：,或,或,順十氫萘,反十氫萘,.,39,穩(wěn)定構(gòu)象：,（ae）,（ae）,順十氫萘,反十氫萘,不能翻轉(zhuǎn),（ee）,十氫萘最穩(wěn)定的構(gòu)象是反