有機(jī)烷烴2-2012

1、 脂脂環(huán)烴的分類環(huán)烴的分類 v根據(jù)環(huán)的大?。焊鶕?jù)環(huán)的大?。簐根據(jù)環(huán)的個(gè)數(shù)：根據(jù)環(huán)的個(gè)數(shù)：小環(huán)小環(huán)34C，普通環(huán)，普通環(huán)57C，中環(huán)中環(huán)811C，大環(huán)，大環(huán)12C。 單環(huán)烴，多環(huán)烴。單環(huán)烴，多環(huán)烴。 2-8 脂環(huán)烴的分類和命名脂環(huán)烴的分類和命名v在多環(huán)體系中：在多環(huán)體系中： 螺環(huán)烴螺環(huán)烴橋環(huán)烴橋環(huán)烴 系統(tǒng)命名系統(tǒng)命名 v在同數(shù)目碳原子的開鏈烴名稱前加在同數(shù)目碳原子的開鏈烴名稱前加“環(huán)環(huán)”字。字。 v英文名是在名稱前加詞頭英文名是在名稱前加詞頭cyclo-。 甲基環(huán)戊烷甲基環(huán)戊烷 (1) 單環(huán)體系單環(huán)體系 CH3methylcyclopentane v碳原子編號時(shí)，應(yīng)使取代基的位次盡可能最小。碳原

2、子編號時(shí)，應(yīng)使取代基的位次盡可能最小。 cyclobutane 環(huán)丁烷環(huán)丁烷 1-甲基甲基-4-異丙基環(huán)己烷異丙基環(huán)己烷 1-methyl-4-isopropylcyclohexane v分子中有不飽和碳碳鍵的稱環(huán)烯烴，命名時(shí)應(yīng)使不飽分子中有不飽和碳碳鍵的稱環(huán)烯烴，命名時(shí)應(yīng)使不飽和鍵上的碳編號最小。和鍵上的碳編號最小。 3-甲基環(huán)戊烯甲基環(huán)戊烯 3-methylcyclopentene 3-甲基甲基-1,4-環(huán)己二烯環(huán)己二烯 3-methyl-1,4-cyclohexadiene 1-甲基環(huán)戊烯甲基環(huán)戊烯 1-methylcyclopentene (2) 二環(huán)體系二環(huán)體系 v螺環(huán)烴：螺環(huán)烴：螺

3、螺 3.4 辛烷辛烷 spiro3.4octane 根據(jù)成環(huán)碳原子總數(shù)目稱為螺某烷或螺某烯；根據(jù)成環(huán)碳原子總數(shù)目稱為螺某烷或螺某烯；英文名中英文名中“螺螺”用詞頭用詞頭spiro-表示。表示。 1 2 3 4 5 6 7 8 方括號內(nèi)，小的數(shù)在前，大的數(shù)在后，用圓點(diǎn)隔開；方括號內(nèi)，小的數(shù)在前，大的數(shù)在后，用圓點(diǎn)隔開；10-甲基螺甲基螺 4.5 -6-癸烯癸烯 螺螺 4.5 -1,6-癸二烯癸二烯 10-methylspiro4.5-6-decene spiro4.5-1,6-decadiene 螺螺 4.5 -6-癸烯癸烯 spiro4.5-6-decene 1 2 3 4 5 6 7 8 9

4、10二環(huán)二環(huán) 3.2.1 辛烷辛烷 bicyclo3.2.1octane v橋環(huán)烴：兩個(gè)碳環(huán)共用兩個(gè)或兩個(gè)以上碳原子。橋環(huán)烴：兩個(gè)碳環(huán)共用兩個(gè)或兩個(gè)以上碳原子。 根據(jù)成環(huán)碳原子總數(shù)目稱為二環(huán)某烷；根據(jù)成環(huán)碳原子總數(shù)目稱為二環(huán)某烷；英文名中二環(huán)用詞頭英文名中二環(huán)用詞頭bicyclo-表示。表示。 1 2 3 4 5 6 7 8 方括號內(nèi)，大的數(shù)在前，小的數(shù)在后；方括號內(nèi)，大的數(shù)在前，小的數(shù)在后；二環(huán)二環(huán) 2.2.0 己烷己烷 bicyclo2.2.0hexane 7,7-二甲基二環(huán)二甲基二環(huán) 2.2.1 庚烷庚烷 7,7-dimethylbicyclo2.2.1heptane CH2 CH CH

5、2CH2 CH CH2CH3CCH3二環(huán)二環(huán) 4.2.0 -6-辛烯辛烯 bicyclo4.2.0-6-octene 5-甲基二環(huán)甲基二環(huán) 2.2.2 -2-辛烯辛烯 5-methylbicyclo2.2.2-2-octene CH3CH CH CH2CH2CH2 CH CH2CH21,6-二甲基三環(huán)二甲基三環(huán)3.2.1.02,4辛烷辛烷1,6-dimethyltricyclo3.2.1.02,4octane 環(huán)丙烷環(huán)丙烷v環(huán)丙烷上的碳原子都是飽和碳原子，為環(huán)丙烷上的碳原子都是飽和碳原子，為sp3雜化。雜化。 114 105.5 角張力：分子內(nèi)部試圖恢復(fù)正常鍵角的力。角張力：分子內(nèi)部試圖恢復(fù)正

6、常鍵角的力。 60 HH2-9 環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性v環(huán)丙烷分子相鄰碳上的碳?xì)滏I都是重疊式構(gòu)象。環(huán)丙烷分子相鄰碳上的碳?xì)滏I都是重疊式構(gòu)象。 扭轉(zhuǎn)張力：試圖恢復(fù)交叉式構(gòu)象的力。扭轉(zhuǎn)張力：試圖恢復(fù)交叉式構(gòu)象的力。 其他環(huán)烷烴其他環(huán)烷烴 v環(huán)丁烷四個(gè)碳原子不在一個(gè)平面上，但仍存在角張力環(huán)丁烷四個(gè)碳原子不在一個(gè)平面上，但仍存在角張力和扭轉(zhuǎn)張力。和扭轉(zhuǎn)張力。 v環(huán)戊烷分子中，碳碳鍵的夾角為環(huán)戊烷分子中，碳碳鍵的夾角為108，接近，接近sp3雜化軌雜化軌道間夾角，角張力很小，是比較穩(wěn)定的環(huán)。道間夾角，角張力很小，是比較穩(wěn)定的環(huán)。 v環(huán)己烷分子中環(huán)己烷分子中6個(gè)碳原子不在同一平面上，碳原

7、子之間的個(gè)碳原子不在同一平面上，碳原子之間的鍵角為鍵角為10928，分子中沒有張力。，分子中沒有張力。 v大環(huán)原子在不同的平面內(nèi)，鍵角接近正常的鍵角，為大環(huán)原子在不同的平面內(nèi)，鍵角接近正常的鍵角，為無張力環(huán)。無張力環(huán)。 環(huán)三十烷環(huán)三十烷v烷烴每個(gè)烷烴每個(gè)CH2的燃燒熱是的燃燒熱是658.6 kJmol-1，環(huán)烷烴單元，環(huán)烷烴單元CH2的燃燒的燃燒熱與環(huán)大小有關(guān)，與分子穩(wěn)定性有關(guān)。熱與環(huán)大小有關(guān)，與分子穩(wěn)定性有關(guān)。名稱名稱 碳原子數(shù)碳原子數(shù) n 燃燒熱燃燒熱/n 與開鏈烷之差與開鏈烷之差 環(huán)丙烷環(huán)丙烷 3 697.1 38.5 環(huán)環(huán)丁烷丁烷 4 686.2 27.4 環(huán)戊環(huán)戊烷烷 5 664.0

8、 5.4 環(huán)己環(huán)己烷烷 6 658.6 0 環(huán)庚環(huán)庚烷烷 7 662.4 3.8 環(huán)辛環(huán)辛烷烷 8 663.6 5.0 環(huán)壬環(huán)壬烷烷 9 664.1 5.5 環(huán)癸環(huán)癸烷烷 10 663.6 5.0 環(huán)烷烴的燃燒熱與環(huán)的穩(wěn)定性環(huán)烷烴的燃燒熱與環(huán)的穩(wěn)定性v環(huán)烷烴的穩(wěn)定性環(huán)烷烴的穩(wěn)定性： 小環(huán)，小環(huán)，3C4C 的環(huán)，不穩(wěn)定，容易開環(huán)發(fā)生反應(yīng)。的環(huán)，不穩(wěn)定，容易開環(huán)發(fā)生反應(yīng)。 普通環(huán)，普通環(huán)，5C7C的環(huán)，很穩(wěn)定。環(huán)戊烷，五個(gè)碳原子不在的環(huán)，很穩(wěn)定。環(huán)戊烷，五個(gè)碳原子不在一個(gè)平面上，以盡量減小扭轉(zhuǎn)張力，環(huán)己烷為無張力環(huán)。一個(gè)平面上，以盡量減小扭轉(zhuǎn)張力，環(huán)己烷為無張力環(huán)。 中環(huán)，中環(huán)，8C11C的環(huán)，不

9、是平面結(jié)構(gòu)，沒有鍵角的變形，的環(huán)，不是平面結(jié)構(gòu)，沒有鍵角的變形，但因成環(huán)時(shí)亞甲基上的氫原子被迫采取重疊構(gòu)象，即存在但因成環(huán)時(shí)亞甲基上的氫原子被迫采取重疊構(gòu)象，即存在扭轉(zhuǎn)張力，所以不太穩(wěn)定。扭轉(zhuǎn)張力，所以不太穩(wěn)定。 大環(huán)，大環(huán)，12C以上的環(huán)，原子在不同的平面內(nèi)，鍵角接近以上的環(huán)，原子在不同的平面內(nèi)，鍵角接近正常的鍵角，有兩條平行的碳鏈組成無張力環(huán)。正常的鍵角，有兩條平行的碳鏈組成無張力環(huán)。 順反異構(gòu)順反異構(gòu) CH3CH3HHCH3CH3HHHHCH3CH2CH3反反-1-甲基甲基-4-乙基環(huán)己烷乙基環(huán)己烷 trans-1-ethyl-4-methylcyclohexane 順順-1,2-二甲基

10、環(huán)丙烷二甲基環(huán)丙烷 反反-1,2-二甲基環(huán)丙烷二甲基環(huán)丙烷 cis-1,2-dimethylcyclopropane trans-1,2-dimethylcyclopropane 2-10 環(huán)烷烴的立體異構(gòu)現(xiàn)象環(huán)烷烴的立體異構(gòu)現(xiàn)象 環(huán)己烷的構(gòu)象環(huán)己烷的構(gòu)象 透視式：透視式： (1) 椅式構(gòu)象和船式構(gòu)象椅式構(gòu)象和船式構(gòu)象 v六個(gè)碳原子均為六個(gè)碳原子均為sp3雜化，在保持鍵角雜化，在保持鍵角1091092828不變的不變的情況下，能以兩種不同的空間形式組成六員環(huán)。情況下，能以兩種不同的空間形式組成六員環(huán)。椅式椅式船式船式 紐曼投影式：紐曼投影式： HHHHHHHHHHHHHHHHHHHH椅式構(gòu)象椅

11、式構(gòu)象船式構(gòu)象船式構(gòu)象分子模型：分子模型：椅式構(gòu)象椅式構(gòu)象船式構(gòu)象船式構(gòu)象v椅式構(gòu)象較穩(wěn)定的原因：椅式構(gòu)象較穩(wěn)定的原因：船式構(gòu)象中相鄰碳上的碳?xì)滏I全部為重疊式構(gòu)象，存船式構(gòu)象中相鄰碳上的碳?xì)滏I全部為重疊式構(gòu)象，存在扭轉(zhuǎn)張力，而椅式構(gòu)象中相鄰碳上的碳?xì)滏I全部為交在扭轉(zhuǎn)張力，而椅式構(gòu)象中相鄰碳上的碳?xì)滏I全部為交叉式構(gòu)象，沒有扭轉(zhuǎn)張力。叉式構(gòu)象，沒有扭轉(zhuǎn)張力。 船式構(gòu)象中船頭碳原子船式構(gòu)象中船頭碳原子C1和和C4上的氫原子距離較近，上的氫原子距離較近，斥力較大。而椅式構(gòu)象中斥力較大。而椅式構(gòu)象中C1和和C4上的氫原子距離較遠(yuǎn)，上的氫原子距離較遠(yuǎn)，斥力較小。斥力較小。 (2) 直立鍵和平伏鍵直立鍵和平

12、伏鍵 v椅式構(gòu)象中的碳?xì)滏I可以分為兩類，椅式構(gòu)象中的碳?xì)滏I可以分為兩類，6個(gè)碳?xì)滏I與分個(gè)碳?xì)滏I與分子的對稱軸平行，叫做直立鍵或子的對稱軸平行，叫做直立鍵或a鍵。鍵。v另外另外6個(gè)碳?xì)滏I指向環(huán)外，與直立鍵成個(gè)碳?xì)滏I指向環(huán)外，與直立鍵成10928的角，的角，平伏著向環(huán)外伸展，叫做平伏鍵或平伏著向環(huán)外伸展，叫做平伏鍵或e鍵。鍵。 (3) 轉(zhuǎn)環(huán)作用轉(zhuǎn)環(huán)作用 XXv一個(gè)椅式構(gòu)象的環(huán)己烷，可以通過碳碳單鍵的旋轉(zhuǎn)變成一個(gè)椅式構(gòu)象的環(huán)己烷，可以通過碳碳單鍵的旋轉(zhuǎn)變成另一種椅式構(gòu)象，叫做轉(zhuǎn)環(huán)作用。另一種椅式構(gòu)象，叫做轉(zhuǎn)環(huán)作用。 v在室溫下就能迅速轉(zhuǎn)環(huán)，在轉(zhuǎn)環(huán)的過程中，原來的在室溫下就能迅速轉(zhuǎn)環(huán)，在轉(zhuǎn)環(huán)的過程中，

13、原來的a鍵鍵全都變成全都變成e鍵，原來的鍵，原來的e鍵全都變成鍵全都變成a鍵。鍵。v環(huán)己烷構(gòu)象的勢能關(guān)系：環(huán)己烷構(gòu)象的勢能關(guān)系：E半椅式半椅式扭船式扭船式46kJmol-123kJmol-130kJmol-1半椅式半椅式椅式椅式椅式椅式船式船式 取代環(huán)己烷的構(gòu)象取代環(huán)己烷的構(gòu)象 v一元取代環(huán)己烷中，取代基占據(jù)一元取代環(huán)己烷中，取代基占據(jù)e鍵的構(gòu)象更穩(wěn)定。鍵的構(gòu)象更穩(wěn)定。 (1) 一元取代環(huán)己烷的構(gòu)象一元取代環(huán)己烷的構(gòu)象 5% 95% CH3CH3室 溫v原因：原因：a鍵上的甲基和環(huán)同一邊相鄰的兩個(gè)鍵上的甲基和環(huán)同一邊相鄰的兩個(gè)a鍵氫原子鍵氫原子距離較近，存在較大的斥力。距離較近，存在較大的斥力

14、。CHHHHHH0.255nm 0.233nm v這種斥力稱為范得華張力。這種斥力稱為范得華張力。 H H0.30nm 氫分子氫分子C(CH3)3C(CH3)3室 溫99.9% 1 1 物理性質(zhì)物理性質(zhì) v在室溫和常壓下，環(huán)丙烷和環(huán)丁烷為氣體，環(huán)戊烷到在室溫和常壓下，環(huán)丙烷和環(huán)丁烷為氣體，環(huán)戊烷到環(huán)十一烷為液體，環(huán)十二烷以上為固體環(huán)十一烷為液體，環(huán)十二烷以上為固體； v環(huán)烷烴的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、相對密度都比含同數(shù)目碳原子環(huán)烷烴的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、相對密度都比含同數(shù)目碳原子的直鏈烷烴高的直鏈烷烴高； v脂環(huán)烴均不溶于水；脂環(huán)烴均不溶于水；v脂環(huán)烴的密度在脂環(huán)烴的密度在0.6880.853之間。之間。2-11

15、 環(huán)烷烴的物理化學(xué)性質(zhì)環(huán)烷烴的物理化學(xué)性質(zhì)（）（） 和開鏈烴相似的反應(yīng)和開鏈烴相似的反應(yīng) + Cl2 Clh CH3+ Cl2hCH3Cl+ HClv環(huán)烷烴的自由基取代反應(yīng)，常見的是鹵代反應(yīng)，反環(huán)烷烴的自由基取代反應(yīng)，常見的是鹵代反應(yīng)，反應(yīng)的活性和環(huán)的大小無關(guān)。應(yīng)的活性和環(huán)的大小無關(guān)。 + Br2BrHBr+3002 化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì) （）（） 環(huán)烷烴的特性反應(yīng)環(huán)烷烴的特性反應(yīng) v環(huán)丙烷、環(huán)丁烷在催化劑作用下與氫反應(yīng)，環(huán)破裂加環(huán)丙烷、環(huán)丁烷在催化劑作用下與氫反應(yīng)，環(huán)破裂加氫生成開鏈烷烴，反應(yīng)的活性和環(huán)的大小有關(guān)。氫生成開鏈烷烴，反應(yīng)的活性和環(huán)的大小有關(guān)。 1) 催化加氫催化加氫 v由于受到環(huán)的

16、影響，特別是小環(huán)結(jié)構(gòu)的環(huán)烷烴，具有由于受到環(huán)的影響，特別是小環(huán)結(jié)構(gòu)的環(huán)烷烴，具有一些開鏈烷烴不同的特性。一些開鏈烷烴不同的特性。 +H2Ni40CH3CH2CH3COv環(huán)戊烷要用活性更高的催化劑鉑，在較高的溫度下才環(huán)戊烷要用活性更高的催化劑鉑，在較高的溫度下才能加氫變成開鏈烷烴，環(huán)己烷則很難發(fā)生加氫反應(yīng)。能加氫變成開鏈烷烴，環(huán)己烷則很難發(fā)生加氫反應(yīng)。 + H2PtCH3(CH2)3CH3300+ H2NiCH3CH2CH2CH31202) 親電加成反應(yīng)親電加成反應(yīng) v環(huán)丙烷在室溫下可以和鹵素、氫鹵酸等試劑起親電加環(huán)丙烷在室溫下可以和鹵素、氫鹵酸等試劑起親電加成反應(yīng)，生成開鏈化合物。成反應(yīng)，生成

17、開鏈化合物。+ Br2BrCH2CH2CH2Br+ Cl2ClCH2CH2CH2ClFeCl3環(huán)丙烷的烷基衍生物和氫鹵酸加成時(shí)，符合馬氏規(guī)則。環(huán)丙烷的烷基衍生物和氫鹵酸加成時(shí)，符合馬氏規(guī)則。CH3+ HBrCH3CHCH2CH3Br+ HBrCH3CH3CH3CH3 C CH CH3CH3BrCH3v環(huán)丁烷在加熱條件下可以和鹵素發(fā)生加成反應(yīng)；環(huán)丁烷在加熱條件下可以和鹵素發(fā)生加成反應(yīng)；v環(huán)戊烷以上，在加熱條件下也不起加成反應(yīng)。環(huán)戊烷以上，在加熱條件下也不起加成反應(yīng)。 + Br2BrCH2CH2CH2CH2Br3) 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) v在室溫下環(huán)烷烴難以氧化，和一般的氧化劑如酸性高錳在室溫下環(huán)烷烴難以氧化，和一般的