有机化学总结3

第三章 环 烷 烃 （Cycloalkanes） 概述： 链状烷烃两头的两个碳原子形成C-C单键，即形成环状结构，把这种结构的烷烃叫环烷烃。这类化合物又称脂环化合物。它们在性质上与链状烷烃相似。 单环环烷烃通式：CnH2n 与烯烃互为异构体 环烷烃的性质与烷烃相似。 一 环烷烃的分类、命名和异构 （Classifying, nomenclature and isomerism of cycloalkanes） 1 分类 单环体系 小环：3～4个碳原子 普通环：5～7个碳原子。 中环：8～11个碳原子 大环：12个以上碳原子 多环体系 螺环：两个环公用一个碳原子，公用的碳叫螺碳 桥环：两个环公用两个或两个以上碳原子 2 异构 包括：构造异构、顺反异构 顺反异构： 构造式相同，分子中原子在空间的排列方式不同。由于环的存在，使C-C键不能旋转而引起的。 例：C5H10的环烷烃异构 3 命名 1). 单环环烷烃 规则： ①. 确定母体：环某烷（由环中总碳数确定）。 ②. 编号：若环上有取代基，编号尽可能小。若有不同取代基，要用较小的数字， 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示较小取代基的位置。 ③. 书写同烷烃。 ④. 对于顺反异构体： 顺式（cis）：相同基团在平面的同侧。 反式（trans）：相同基团在平面的两侧。 例： 1-甲基-2-乙基环戊烷 1-甲基-4-异丙基环己烷 1 顺-1,2-二甲基环丙烷 反- 1,3-二甲基环戊烷 - 反-1-乙基-3-异丙基环戊烷 2). 多环烃 螺环烃: ①. 确定母体：螺某烷（由螺环中总碳数确定）。 ②. 编号：先编小环后编大环。从小环中和螺碳相邻的碳开始编号，使取代基位次最小。 ③. 写法： 位次 （半字线） 取代基名称 螺[a . b]某烷 取代基位置 相同的取代基合并起来，用一、二、三 表示 除螺碳外每个环中的碳原子数。 a 为小环中的，b 为大环中的。 用阿拉伯数字，数字间用逗号隔开 例： 螺[2 . 4]庚烷 1,6-二甲基螺[3 . 4]辛烷 桥环烃： ①. 确定母体：几环某烷（由桥环中总碳数确定）。 ②. 环数的确定：把桥环烃变为链烃，打开几次，就是几元环。 ③ .编号：先编大桥后编小桥，从桥头碳开始编，使取代基位次最小。 ④. 写法： 位次 （半字线） 取代基名称 几环[a.b.c]某烷 取代基位置 相同的取代基合并起来，用一、二、三 表示 除桥头碳外每个桥中的碳原子数。 由大桥到小桥 用阿拉伯数字，数字间用逗号隔开 例： 1,9-二甲基-3-乙基二环[4.2.1]壬烷 2,7,7-三甲基二环[2.2.1]庚烷 7,7-二氯二环[4.1.0]庚烷 二 环烷烃的物理性质和化学反应 (Physical properties and chemical reactions of cycloalkanes) 1 物理性质 同烷烃相似，不溶于水，比重比水小，沸点比相应烷烃略高。 2 化学反应 1). 取代反应 机理：自由基机理 取代反应一般在五、六元环上易发生。 2). 加成反应 小环易发生加成反应。 ①. 加H2 由上面反应条件可以看出，小环发生加成反应活性大。 ②. 加X2 ③. 加HX 不对称环丙烷加 HX 的规律： 开环位置：在含氢最多与含氢最少的两个碳之间。 ②. 氢加在含氢较多的碳原子上。 3).氧化反应 环丙烷与烯烃既类似又有区别，它有抗氧化能力，不使KMnO4水溶液褪色，可用此区别：环丙烷和不饱和烃。 三 环烷烃的稳定性(Stability of cycloalkanes) 为什么三元环不稳定易发生加成？ 为什么五元环、六元环较稳定不易发生开环加成，而易发生取代？ 1 拜尔张力学说要点 ①.形成环的碳原子都在同一平面上，并排成正多边形。 ②.正常C-C键之间夹角为109.5°，环中C-C键之间夹角为了保持109.5°，环中的键角要扩张或压缩，从而产生张力。 ③.键角变形程度越大，张力越大。 ④. 张力使环的稳定性降低，张力越大，环的反应性越大。 例： 由上面计算可知：a. 环戊烷、环己烷偏转角度最小，也最稳定。 b. 环丙烷的键角偏转大于环丁烷，因此环丙烷反应活性大于环丁烷。 拜尔张力学说的不足之处： 由拜尔张力学说，比六元环大的环都有偏转角，并且环越大，偏转角越大，张力越大。这一推论不正确。这是由于张力学说前提不合理，即环中碳原子在同一平面内不合理。 拜尔张力学说存在于小环中。 2 燃烧热和环烷烃的稳定性 燃烧热：纯粹的化合物完全燃烧所放出的热。 化合物的燃烧热越大，化合物越不稳定。 从《有机化学》高等教育出版社（第二版）胡宏纹 主编 上册 三年级上册必备古诗语文八年级上册教案下载人教社三年级上册数学 pdf四年级上册口算下载三年级数学教材上册pdf P50 表 3.2 单环环烷烃(CH2)n的燃烧热kJ mol-1(298K) 可看出：小环：三元、四元环张力很大。 普通环：五、六、七环张力很小。 中环：8～11环，张力较普通环大。 大环：n＞12，几乎无张力。 3 张力和张力能 有机化合物中能产生张力的因素有4种： 非键作用 键长变化 键角变化 扭转角变化 非键合张力能Enb 键张力能El 角张力能Eθ 扭转角张力能Eφ 以范德华半径为准，当两个原子或原子团相互靠近的距离小于两者的范德华半径之和时，产生的张力。 两个用化学键连接的原子核之间的距离等于平衡键长时，能量最低。分子中由于几何原因，必须使某一个键伸长或缩短，能量都随之升高。 分子中由于几何原因要使键角的大小偏离平衡位置时，所引起的张力。 分子中由于扭转角变化所引起的张力。 例：顺交叉式丁烷构象，由于两个甲基的非键作用，相互排斥，不稳定。 例：三元环、四元环由于键角变为60°、 90°，所以有一种角张力，不稳定，易发生加成反应。 例：扭转角变化时，C-C键、C-H键相互靠近，有一种扭转角张力。 四 环烷烃的构象 (Conformation of Cycloalkanes) 1 环己烷的构象 概述：环己烷的构象也有无数种，现讨论几种典型的构象。 1). 椅式 C3：三重对称轴。即绕此轴旋转120°或其倍数，得到的构型与原来的构型一样。 椅式C-H键的分类： 结论： ①.椅式是环己烷的最稳定的构象，在各种构象的平衡混合物中，椅式占99.9%。 因为在椅式构象中，相邻两个碳原子上C-H键都处于交叉式。四种张力能为零。 ②. 室温下环己烷分子由于热运动，可以从一个椅式经过环的翻转，成为另一个椅式构象。 ③.椅式构象用纽曼投影式表示 (从C3朝C4看，C1朝C6看)。 2). 船式 C1和C2及C4和C5上的基团都处于重叠式Eφ≠0 C3和C6上的两个C-H离得较近，互相排斥，使得Enb≠0、El≠0、Eθ≠0，所以内能高，不稳定。 3).扭船式 4). 半椅式 5). 环己烷四种典型构象的能量关系图 2 取代环己烷的构象 1). 一取代环己烷的构象 结论：一取代环己烷最稳定构象是取代基在e键上。 例： 从上述三个实验事实可看出：取代基体积越大， e取代占的比例越大。 2). 多取代环己烷的构象 结论：①. 多取代环己烷， e取代基最多的构象最稳定。 ②. 多取代环己烷， 体积较大的取代基为e型的构象最稳定。 例1：写出顺-1,2-二甲基环己烷的最稳定构象。 （ae） （ae） 例2：写出反-1,2-二甲基环己烷的最稳定构象。 （ee）稳定 （aa） 从例1和例2可看出：对于1, 2取代反式较顺式稳定。 例3：写出顺-1,3-二甲基环己烷的最稳定构象。 ee 例4：写出反-1,3-二甲基环己烷的最稳定构象。 ae 从例3和例4可看出：对于1,3取代顺式较反式稳定。 同理可推出：对于1,4取代反式较顺式稳定。 练习：写出 最稳定构象。 解： 练习：写出顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷的最稳定构象。 解： 解： 练习：写出1-甲基-4-叔丁基环己烷的最稳定构象。 解： 解： 五 多环烃的构象 (Polycyclic alkanes) 1 十氢萘 有两种异构体： 稳定构象： 顺十氢萘 （ee） 反十氢萘不能翻转 结论：十氢萘最稳定的构象是反式。 2 菲烷 有多种异构体：例： 多环烃中，含椅式最多的构象为最稳定的构象。 稳定构象： 3 金刚烷 熔点高，引入一个取代基后，熔点大幅度降低。 六 环烷烃的合成 (Synthesis of Cycloalkanes) 1 武慈合成 2芳香化合物的催化氢化 基本 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 ： 了解环烷烃的物理性质。掌握异构、顺反异构及命名。理解直立键和平伏键、椅式和船式的概念。掌握环己烷及取代环己烷的构象。了解其它环烷烃的构象。掌握环烷烃加氢、加溴化氢和溴代、去氢反应。了解张力学说。 椅式 半椅式 扭船式 船式 E 13 _1234567897.cdx _1234567905.cdx _1234567909.cdx _1234567913.cdx _1234567915.cdx _1234567917.cdx _1234567918.cdx _1234567916.cdx _1234567914.cdx _1234567911.cdx _1234567912.cdx _1234567910.cdx _1234567907.unknown _1234567908.cdx _1234567906.unknown _1234567901.cdx _1234567903.cdx _1234567904.cdx _1234567902.cdx _1234567899.cdx _1234567900.cdx _1234567898.cdx _1234567893.cdx _1234567895.cdx _1234567896.cdx _1234567894.cdx _1234567891.cdx _1234567892.cdx _1234567890.cdx