有机化学徐寿昌第二版第5章脂环烃.ppt
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1、本章主要内容 1.环烷烃、环烯烃及螺环、桥环化合物的命名. 2.环烷烃、环烯烃、环二烯烃的化学性质,双烯合成反应(Diels-Alder). 3.不同环烷烃的结构及其稳定性. 4.环己烷构象的基本概念及稳定性分析.,第五章 脂环烃,5.1.1 脂环烃的定义、分类 脂环烃定义: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. 根据饱和程度分类: 饱和脂环烃:环烷烃 不饱和脂环烃: 环烯烃;环二烯烃 环炔烃 环烷烃:脂环饱和,通式为CnH2n,如环丙烷,环己烷. 环烯烃:脂环含双键,通式为CnH2n-2.如环己烯. 根据环数的多少分类: 单环化合物 多环化合物(螺环、桥环),脂环烃,
2、5.1 脂环烃的定义、分类和命名,环丙烷(简式): 环丁烷 (简式): 甲基环丙烷 (简式): 环己烯 环戊二烯,CH3,同分异构体,(1)环烷烃的命名 a. 以碳环作为母体,环上侧链作为取代基命名. b. 根据环状母体含碳原子的数目称为“环某烷”. 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加和最 小为原则. 例1: 1,2-二甲基环戊烷,5.1.2脂环烃的命名:,例2: 例3:,1,1,4-三甲基环己烷,次序小的取代基编号优先,1-甲基-3-乙基环己烷,取代基位置值加和最小,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
3、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:,反-1,4-二甲基环己烷,例: 1,4-二甲基环己烷,a. 以不饱和碳环为母体,侧链为取代基. b. 碳环上的编号顺序:不饱和键所在的位置号码最小. 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,环戊烯,1,3-环己二烯,(2) 环烯(炔)烃的命名,c. 若只有一个不饱和碳上有侧链,该不饱和碳编号为1; d.若两个不饱和碳都有侧链或都没有侧链,则碳原子编号顺序先使双键所在位置号码最小,再考虑以侧链位置号码的加和数为最小.,3-甲基-1-环己烯 不是:6-甲基-1-环己烯,
4、1-甲基-1-环己烯 不是:2-甲基-1-环己烯,例1,例2,带有侧链的环烯烃命名:,CH3,CH3,1,2,6,5-甲基-1,3-环戊二烯,CH3,1,2,5,3,4,5,3,4,1,6-二甲基-1-环己烯,例3,例4,有取代基的双键碳先编号,双键位次和最小,螺环化合物:两个碳环共用一个碳原子. 桥环化合物:两个碳环共用两个或以上碳原子.,螺2.4庚烷,双环2.2.1庚烷,螺原子,桥头碳,桥头碳,(3) 双环化合物(分子中含有两个碳环)的结构与命名:,a.按组成环的碳原子总数称为“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
5、”间的方括号里,数字用圆点分开(先小环,后大环). 例1:,螺2.4庚烷,螺原子,(A) 螺环化合物的命名:,例2:,螺3.4辛烷,c. 带支链的螺烷: -从与螺原子相邻的小环碳原子开始编号,经过螺原子再编第二个环.编号的顺序以环上取代基位次加和数最小为原则.,例3:,5-甲基螺2.4庚烷,a. 根据组成环的碳原子总数称为某烷,加词头双环. b.将各“桥”所含碳原子数目(不含桥头碳原子),按由 大到小的次序写在“双环”和“某烷”之间的方括号里.,双环2.2.1庚烷,例1:,桥头碳,(B) 双桥环化合物的命名,例2:,双环2.1.0戊烷,双环3.1.1庚烷,例3:,c. 环上碳原子编号:从一个桥
6、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(先长桥,后短桥). d.编号顺序以取代基位次加和数较小为原则. 例4:,6-甲基双环3.2.2壬烷,例5:,1,7-二甲基双环3.2.2壬烷,例6:,8,8-二甲基双环3.2.1辛烷,双环2.2.2-2,5,7-辛三烯,例7:,11,1,2,3,4,5,6,7,8,1. 2. 3.,思考题1,CH3,Br,Cl,CH2CH3,5-甲基- 1-溴螺3.4辛烷,2-乙基-6-氯二环3.2.1辛烷,4-甲基-1-异丙基二环3.1.0己烷,命名下列化合物:,环烷烃的熔点和沸点都比同碳数的烷烃要高一些. 相
7、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. 环烷烃的化学特性: 三、四元环结构不稳定,易开环; 五、六元环结构较稳定,一般不会开环.,(一) 物理性质,(二) 化学性质,5.2 脂环烃的性质,(1) 取代反应-在光或热的引发下发生卤代反应, (自由基反应).,光,光,热,5.2.1 环烷烃的反应,思考题2,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。,Cl2更活泼,有支链反应产物物稳定:,Ni 80,Ni 200,Pt 300,CH3CHC
8、H2CH2CH2CH3,CH3,条件渐高,(2) 开环反应-也叫加成反应.,(A) 催化加氢,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.,四碳环不易开环,在常温下与卤素,卤化氢不反应。,(B) 加卤素或卤化氢,下列反应的产物是什么? (北京理工大学),1,1,2-三甲基环丙烷与HBr及 H2SO4的加成反应: HBr ? H2SO4 ? (CH3)2CCH(CH3)2 OH,思考题3,H2O/,+,(CH3)2CCH(CH3)2 Br,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,可被空气氧化成各
9、种氧化产物. 例如: CH2CH2COOH CH2CH2COOH,HNO3,Ba(OH)2,如何鉴别环丙烷与烯烃 ?,环己烷,己二酸,环戊酮,思考题4,(3) 氧化反应:,环烯烃易和H2,X2,HX,H2SO4等发生加成反应. 例如:,Why?,反式,5.2.2 环烯烃和环二烯烃的反应,(1) 环烯烃的加成反应,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: 例如:,(2) 环烯烃的氧化反应,共轭环二烯烃可与某些不饱和化合物发生双烯合成反应. 例1:,双环2.2.1-5-庚烯-2-羧酸甲酯,双环2.2.1-2,5-庚二烯,例2:,环戊二烯,(3) 共轭环二烯烃的双烯合
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