【正文】 2022/2/10 第四章 環(huán)烴 1 一、脂環(huán)烴 （一）環(huán)烷的結構 （二）環(huán)己烷及其衍生物的構象 （三）脂環(huán)烴的性質 催化氫化 與溴作用 （四）金剛烷 第四章 環(huán) 烴 二、芳香烴 芳香烴的分類及命名 （一）單環(huán)芳烴 苯的結構 物理性質 化學性質 （ 1）取代反應及其歷程 ①鹵代 ②硝化 ③磺化 ④傅氏反應 （ 2）加成反應 （ 3）氧化 （ 4）烷基側鏈的鹵代 2022/2/10 第四章 環(huán)烴 2 苯環(huán)上取代基的定位規(guī)律 定位規(guī)律與電子效應 （ 1）誘導效應 （ 2）共軛效應 2022/2/10 第四章 環(huán)烴 3 （二）稠環(huán)芳烴 萘 （ 1）萘的取代反應舉例 （ 2）加氫 （ 3）氧化 蒽和菲 致癌烴 石墨與 C60 三、煤焦油與石油 2022/2/10 第四章 環(huán)烴 4 2022/2/10 脂環(huán)烴 5 環(huán) 烴 環(huán)烴：由碳和氫兩種元素組成的環(huán)狀化合物。 環(huán)烴 脂環(huán)烴 芳香烴 2022/2/10 脂環(huán)烴 6 脂 環(huán) 烴環(huán) 碳 原 子 的 飽 和 程 度碳 環(huán) 數 目環(huán) 烷 烴 CnH2 n 環(huán) 烯 烴環(huán) 炔 烴單 環(huán)雙 環(huán)多 環(huán)CnH2 n 2CnH2 n 4( 上 ）一、脂 環(huán) 烴 脂環(huán)烴：性質與開鏈烴（脂肪烴）相似的環(huán)烴。 脂環(huán)烴的分類 普通環(huán) 中環(huán) 大環(huán) (n=5,6,7C) (n=8~11) (n≥12) 單環(huán) 多環(huán) 螺環(huán) 橋環(huán) 小環(huán) （ n= 3, 4) 2022/2/10 脂環(huán)烴 7 單環(huán)烴的命名 1）按成環(huán)碳原子數目稱為環(huán)某烴。 1甲基 3乙基環(huán)己烷 4甲基環(huán)己烯 2）長鏈作母體，環(huán)作取代基。 3甲基 4環(huán)丁基庚烷 2022/2/10 脂環(huán)烴 8 3）順、反環(huán)烷烴 受環(huán)的限制， ? 鍵不能自由旋轉。 環(huán)上取代基在空間的位置不同，產生 順反 (幾何 )異構 。 HC H 3H 3 CHHC H 3H 3 CHC H 3C H 3 H C H3 H 3 C H順 1, 4二甲基環(huán)己烷 反 1, 4二甲基環(huán)己烷 2022/2/10 脂環(huán)烴 9 （一）環(huán)烷的結構 ? 烷烴是 sp3雜化 ,鍵角 176。 ? 環(huán)烷烴的碳也是 sp3雜化 ,但鍵角不一定一樣 . ? 環(huán)丙烷的結構 1 0 5 . 5。CC CCCC1 0 9 . 5。丙 烷 環(huán) 丙 烷因鍵角偏離正常鍵角而引起的張力叫 角張力。 ? 鍵軌道的交蓋 交蓋較好 交蓋較差 香蕉鍵 2022/2/10 脂環(huán)烴 10 6 0。1 0 9 . 5。2 4。4 4 39。隨 著 環(huán) 的 擴 大 ， 張 力90 176。108176?；旧蠠o張力 環(huán)丁烷 環(huán)戊烷 2022/2/10 脂環(huán)烴 11 環(huán)碳原子不在同一個平面 “蝴蝶 ” 式構象 “信封式 ” 構象 環(huán)戊烷分子張力不大，化學性質比較穩(wěn)定 . 環(huán)碳原子在同一個平面 構象 2022/2/10 脂環(huán)烴 12 HHHHHHHH HHHH HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH2022/2/10 脂環(huán)烴 13 （二）環(huán)己烷及其衍生物的構象 C原子是 SP3雜化。 六個 C不在同一平面， CC鍵夾角保持 109186。28′,因此環(huán)很穩(wěn)定 2022/2/10 脂環(huán)烴 14 123456HHHHHHHHHH12 3456紐曼投影式 透視式 (1) 環(huán)己烷 椅型構象 構象特點 ： C2 ,C3 ,C5 ,C6在一個平面上， C1 ,C4分別處于平面的 兩側 。 每個 CC上的基團呈鄰位交叉式 －優(yōu)勢構象 2022/2/10 脂環(huán)烴 15 2022/2/10 脂環(huán)烴 16 12 345645612 3HHHHHHHHH H(2) 環(huán)己烷船型構象 紐曼投影式 透視式 相鄰原子重疊式 ， 船式構象不穩(wěn)定 構象特點 ： C2 ,C3 ,C5 ,C6在一個平面上， C1 ,C4都處于平面的 同側 。 2022/2/10 脂環(huán)烴 17 a 鍵 e 鍵a 鍵 ：直立鍵 (豎鍵 ) (axial bonds) e 鍵 ：平伏鍵 (橫鍵 ) (equatorial bonds) 直立鍵 （ a鍵）： 6個（ 3上、 3下）平伏鍵 （ e鍵）： 6個（ 3上、 3下） 2022/2/10 脂環(huán)烴 18 ? 通過 CC鍵的不斷扭動 ,一種椅型翻轉為另一種椅型 為 a鍵 為 e鍵 ?兩種椅型構象是 等同的分子 . (3) 構象的翻轉 a鍵變?yōu)?e鍵 e鍵變?yōu)?a鍵 2022/2/10 脂環(huán)烴 19 （ 95%) (5%) C H 3HH C H335CH3與 C3H、 C5H有相互排斥力。 (1) 甲基環(huán)己烷的構象 取代基在 e 鍵比在 a 鍵穩(wěn)定 2022/2/10 脂環(huán)烴 20 C H 3C H 3C H 3C H 3C H 3C H 3A、 B、 C、 (2) 1,2二甲基環(huán)己烷的構象 若有多個取代基 ,往往是 e 鍵取代基最多的構象最穩(wěn)定 . 反 .e,e 反 .a,a 順 , a,e 穩(wěn)定性 C A B CH3 CH3CH3CH3CH3 CH3CH3CH3X1 2 3 4 5 6 2022/2/10 脂環(huán)烴 21 (3) 順 4叔丁基環(huán)己醇構象 叔丁基在 e 鍵上的構象比在 a 鍵上的構象要穩(wěn)定的多 . 若環(huán)上有不同取代基 ,則 體積大 的取代基連在 e鍵 上的構象最穩(wěn)定 . 多元取代的穩(wěn)定構象是 e取代最多的構象 取代基不同時，大的取代基占據 e鍵穩(wěn)定 2022/2/10 脂環(huán)烴 22 注意： 在不考慮構象，只考慮構型時， 常將環(huán)己烷寫成平面結構。 C H 3 C H 3C H 3C H 3順－ 1,2－二甲基環(huán)己烷 反－ 1,2－二甲基環(huán)己烷 2022/2/10 脂環(huán)烴 23 （三）脂環(huán)烴的性質 ? 物理性質 環(huán)烷烴的分子結構比鏈烷烴排列緊密，所以，沸點、熔點、密度均比相應的鏈狀烷烴高。 2022/2/10 脂環(huán)烴 24 催化氫化 ? 化學性質 1 0 5 . 5。CC CCCC1 0 9 . 5。丙 烷 環(huán) 丙 烷電子云重疊程度差 不穩(wěn)定 易 加成 開環(huán)成鏈狀 H 2 , P t / CC H3C H2C H35 0 8 0oCH 2 , P t / C2 5 0oCC H3C H2C H2C H3H 2 , P t / C加 熱X不 易 開 環(huán) 2022/2/10 脂環(huán)烴 25 與溴作用 與烷烴相似 2022/2/10 脂環(huán)烴 26 環(huán)丙烷與其它烷烴的區(qū)別 ?環(huán)丙烷可在室溫下使溴的四氯化碳溶液褪色 —— 這區(qū)別于其它環(huán)烷烴以及烷烴 ?環(huán)丙烷不能被高錳酸鉀溶液氧化 —— 這區(qū)別于不飽和烴 2022/2/10 脂環(huán)烴 27 不褪色褪色褪色K M n O 4 溶液 不褪色褪色CH 3 CH 2 CH 3CH 2 = C H C H3Br 2 / C C l 4C H CC H 3C H 3K M n O 4H+ ?C O O H O CC H 3C H 3+ 思考題 1 思考題 2:如何鑒別丙烷 、 環(huán)丙烷 、 丙烯 ？ 2022/2/10 脂環(huán)烴 28 環(huán)烯烴的性質與開鏈烯烴類似，易加成、氧化等。 CH3H2/ N iCH3H B rCH3