第五章脂环烃.docx

第五章脂环烃

●教学基本要求

1、掌握脂环烃的命名法、化学性质、顺反异构现象；

2、了解环的大小与稳定性的关系；

3、初步掌握环已烷的构象。

●教学重点

脂环烃的命名法、化学性质、顺反异构现象；环的大小与稳定性的关系；环已烷的构象。

●教学难点

脂环烃的化学性质、顺反异构现象；环已烷的构象。

●教学时数：

●教学方法与手段

1、讲授与练习相结合；

2、讲授与教学模型相结合；

3、传统教学方法与与现代教学手段相结合；

4、启发式教学。

●教学内容

第一节脂环烃的分类和命名

脂环烃是指由碳原子相互连接成环，性质与开链烃相似的环状碳氢化合物。1.1脂环烃的分类

根据环上碳原子的饱和程度不同，可将脂环烃分为环烷烃、环烯烃、环炔烃等。

饱和脂环烃—环烷烃如

脂环烃环烯烃如

不饱和脂环烃环二烯烃如

环炔烃如

根据脂环烃分子中所含的碳环数目不同，分为单环脂环烃和多环脂环烃。

脂环烃

饱和脂环烃

脂环烃不饱和脂环烃

单环烃小环(C?C4,中环(CgC?)

普通环(C?-C),大环(C??以上)

多环烃：螺环、稠环、桥环

1.2脂环烃的命名

1、单环脂环烃的命名

【原则】与脂肪烃相似，只是在名称前加一“环”字即可。环上碳原子编号时，要使不饱和键或取代基的位次最小。

即

环戊烷甲基环丁烷1,2-二甲基环戊烷

1-甲基-4-异丙基环己烷

3-甲基-1-环己烯

即

反-1,4-二甲基环己烷

5-甲基-1,3-环戊二烯

2、多环脂环烃的命名

分子中含有两个碳环的是二环化合物，又称双环化合物。

联二环己烷螺[4.4]壬烷二环[4,4.0]癸烷二环[2,2,1]庚烷

(联环烃)(螺环烃)(稠环烃)(桥环烃)

两环共用一个碳原子的二环化合物叫做螺环化合物；两环共用两个以上碳原子的化合物叫做桥环化合物。两环仅共用两个碳原子的化合物叫做稠环化合物。

(1)桥环烃的命名

固定格式：双环[a.b.c]某烃(a≥b≥c)

分子中两个或两个以上碳环共有两个以上碳原子；两环共用的端点碳原子为桥头碳，两桥头碳之间的碳链为桥。

桥环烃的命名，先用切割法(环数=将环状化合物切开成等碳原子数的链状化合物所需切割的次数)或搭桥法(环数=母体环数+桥数)等方法确定环数，然后找桥头碳，从桥头碳开始编号。沿大环编到另一个桥头碳，再从该桥头碳沿着次大环继续编号，最短的

桥上的碳原子最后编号。分子中含有双键或取代基时，只是尽可能使其位次最小，并用阿拉伯数字表示。以二环、三环等做词头，据成环碳原子的总数称为某烃，在环字后面的中注明各桥中所含的碳原子数，大数在前，小数在后，数字之间用下角“.”隔开。例如：

双环不[3.1.1]庚烷双不[2.1.0]戊院双不[2.2.1]-2-庚烯

5-F基双环[2.2.1]-2-快烯

(2)螺环烃的命名

固定格式：螺[a.b]某烃(a≤b)

先找螺原子，编号从与螺原子相连的碳开始，沿小环编到大环。根据所有环上碳原子的总数称为螺[a.b]某烃，在螺字后面的中注明两个碳环(除螺原子外)各自所有的碳原子数数目，小数在前，大数在后，数字之间用下角“.”隔开。例：

5-甲基螺[2.4]庚烷1.3-二甲基螺[3.5]-5-壬烯

(3)稠环烃的命名同桥环烃的命名。

二环[4,4,0癸烷(或十氢萘)按桥环烃的方法命名)

多环化合物的命名也遵循上述规则，即先视作双环把主环和主桥编号(如下例：最大的环为8元环，为主环，C1和C5为主桥的桥头碳),然后编第二号桥、第三号桥等等(下例的C3和C7为第二桥的桥头碳)并注明其桥头碳如下例的前三个数3.3.1是主桥的原子数，后一个13,7是第二桥的原子数，其右上角3,7是桥头碳编号。

金刚烷(三环3,3,1,137类烷三环β,2,1,02.4]辛烷

近年来合成了很多新型结构的多环化合物，引起了有机化学家很大兴趣。为了简便，合成的这些化合物也规定了简称，如：立方烷、篮烷、棱晶烷、金

刚烷。

第二节环烷烃的结构和稳定性

环的稳定性与环的大小有关。三碳环最不稳定，四碳环比三碳环稍稳定一点，五碳环较稳定，六碳环及六碳以上的环都较稳定，如何解释这一事实?

2.1张力学说

1885年A.VonBaeyer提出了张力学说。其合理部分要点是：①当碳与其他原子连结时，任何两个键之间夹角都为四面体角(109.5°)②碳环中的碳原子都在同一平面内，键角与109.5°相差越大，越不稳定。

环丙烷是三角形，夹角是60°。环中每个碳上的两C-C键，不能是109.5°