有机化学5 脂环烃
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第五章脂环烃一. 基本内容1.定义和分类脂环烃是碳架为环状的烃分子。
根据分子中所含碳环的数目及碳、氢比例的不同,可分为单环脂环烃(环烷烃、环烯烃、环炔烃)和多环脂环烃(螺环脂环烃、稠环脂环烃、桥环脂环烃)。
(1)环烷烃:分子中碳原子以单键互相连接成闭合碳环的脂环烃,单环脂环烷烃的通式为C n H2n,如:环丁烷、环戊烷等。
(2)环烯烃:分子中碳原子之间有以双键互相连接成闭合碳环的脂环烃。
如:环戊烯、环戊二烯等。
(3)螺环脂环烃:分子中两个碳环共用一个碳原子的脂环烃。
例如:5-甲基螺[3.4]辛烷(4)桥环脂环烃:`两个环共用两个或以上碳原子的多环烃。
例如:7,7-二甲基二环[2.2.1]庚烷(5)稠环脂环烃:两个碳环间共用两个碳原子的脂环烃,是桥环脂环烃的一种。
如:十氢化萘菲烷2.反应(1)环烷烃环烷烃的反应与非环烷烃的性质相似。
含三元环和四元环的小环化合物有一些特殊的性质,它们容易开环生成开链化合物。
(ⅰ)加氢:环丙烷在较低的温度和镍催化下加氢开环生成丙烷;环丁烷在较高温度下也可以加氢开环生成丁烷;环戊烷、环己烷等要用活性高的催化剂在更高温度下才能开环生成烷烃。
(ⅱ)加溴:溴在室温下即能使环丙烷开环,生成1,3-二溴丙烷,而环丁烷、环戊烷等与溴的反应与烷烃相似,即起取代反应。
(ⅲ)加溴化氢:溴化氢也能使环丙烷开环,产物为1-溴丙烷,取代环丙烷与溴化氢的反应符合马尔科夫尼科夫规则,环的断裂在取代基最多和取代基最少的碳碳键之间发生;环丁烷、环戊烷等不易与溴化氢反应。
(ⅳ)氧化反应:高锰酸钾溶液不能使环丙烷退色。
(2)环烯烃环烯烃与烯烃一样主要起加成反应和氧化反应:3.制备脂环烃的合成方法可分为两大类,一类是把链状化合物的两端连接成环;另一类是由环状化合物改变其官能团而得。
(1)分子内偶联α、ω-二卤化合物的武慈型环合法:此方法合成五元以上的环,产率很低。
可用格氏试剂合成四到七元环:(2)狄尔斯-阿德耳反应狄尔斯-阿德耳反应是顺式加成,加成产物仍保持共轭二烯和亲双烯体原来的构Br Br Na(Zn)THF3382%Br2BrBrO H2O/ZnCHOOBrHBrBr2Br Br2BrCH3CH2CH3型。
试题库(习题)第五章 脂环烃一、命名下列化合物1.2.1-甲基-2-异丙基环戊烷 1,6-二甲基螺[4.5]癸烷3. CH 3C 2H 54.1-甲基-2-乙基环戊烷 螺[3.4]辛烷5.6. CH 3CH 3二环[2.2.1]庚烷 反-1,2-二甲基环丙烷7.CH(CH 3)28.Br异丙基环丙烷 5-溴螺[3.4]辛烷9.3)2310.顺-1-甲基-2-异丙基环己烷 2,7,7-三甲基二环[2.2.1]庚烷11.CH 312.Cl Cl6-甲基螺[2.5]辛烷 7,7-二氯二环[4.1.0]庚烷二、写出下列化合物的结构式1、环戊基甲酸2、4-甲基环己烯COOHCH 33、二环[4.1.0]庚烷4、反-1-甲基-4-叔丁基环己烷(CH 3)3CH 35、3-甲基环戊烯6、5,6-二甲基二环[2.2.1]庚-2-烯CH 3CH 3CH 37、7-溴双环[2.2.1]庚-2-烯 8、2,3-二甲基-8-溴螺[4.5]癸烷HBrCH 3CH 3Br9、4-氯螺[2.4]庚烷 10、反-3-甲基环己醇ClCH11、8-氯二环[3.2.1]辛烷 12、1,2-二甲基-7-溴双环[2.2.1]庚烷ClCH 3H CH 3Br二、完成下列反应式1.+CH 3O 2.+ CH 2CHClC OCH 33.CH 3CHCH 2CH 2+ HBr4.+COOEtCOOEtCH CH 2CH 3CH 3BrCOOEtCOOEt5.CH 3CH CH 2CH 2+ HCl6.CH 3+COOCH 3COOCH 3Cl CH CH 2CH 3CH 3COOCH 3CH 3COOCH 37.CH 3+CH 3COOCH 3COOCH 38. H 3CH 3CCH 2CH 3Cl 2+COOCH 3CH 3CH 3COOCH 3C 2H 5Cl C CH 2CH CH 3ClCH 39.+OCH 310. HBrH 3CH 3CCH 2CH 3+C OCH 3CH 3CH 3CH C CH CH 3Br11.CH OHCH CH 3KMnO 4 12.CH C +CH 3CH3KMnO 4CH 3CH OH OHCH H 3CC CH 3OCH 3+COOH13.H 2SO 4H 2O+CH 314.+COOCH 3CH 3OOCOH CH CH 2CH 3CH 33315.+CO 2CH 316. CHO+COOCH 3CHO17.+18. C O C O+OC O C OO19. +CH 320.+COOCH 3COOCH333COOCH 3COOCH321. NO 2CH 2+22. hvNO 2CH 2三、回答下列问题1.请写出顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷的稳定构象。
C(CH 3)3HCH 3H2.请写出反-1-甲基-3-异丙基环己烷的稳定构象。
CH(CH 3)2HCH 3H3.请写出反-1-甲基-4-异丙基环己烷的稳定构象。
CH(CH 3)2CH 34. 画出反-1-叔丁基-4-氯环己烷的优势构象。
C(CH3)3Cl5.请写出顺-1-甲基-2-异丙基环己烷的稳定构象。
CH(CH 3)2CH 3H6.写出异丙基环己烷的稳定构象。
CH(CH 3)2H7.画出反-1,4-二乙基环己烷的最稳定构象。
C 2H 5HC 2H 58.请写出顺-1-甲基-3-异丙基环己烷的稳定构象。
CH(CH 3)2CH 39.画出顺-1-氯-2-溴环己烷的优势构象。
H ClBr H10.画出反-1,3-二羟基环己烷的最稳定构象。
H OHOHH四、用化学方法鉴别下列化合物1.苯乙炔 环己烯 环己烷加溴水使溴水不褪色的为环己烷,余者加Ag(NH 3)2+有白色沉淀为苯乙炔。
2. 1-戊烯 1,2-二甲基环丙烷加KMnO 4不褪色的为1,2-二甲基环丙烷。
3.2-丁烯 1-丁炔 乙基环丙烷加KMnO 4不褪色的为乙基环丙烷,余者加Ag(NH 3)2+有白色沉淀为1-丁炔。
4. 环丙烷与环丙烷 5.1,2-二甲基环丙烷与环戊烷加溴水使溴水褪色的为环丙烷。
加溴水褪色的为1,2-二甲基环丙烷。
6.乙基环丙烷和环戊烷 7.乙基环丙烷和乙烯基环丙烷加溴水使溴水褪色的为乙基环丙烷。
加KMnO 4褪色的为乙烯基环丙烷。
8.环己烯与异丙基环丙烷 9.丁烷和甲基环丙烷加KMnO 4褪色的为环己烯。
加溴水使溴水褪色的为乙基环丙烷。
10. 1,3-环已二烯与环己烯加顺丁烯二酸酐产生白色沉淀的为1,3-环己二烯。
11.甲基环丁烷和环己烷加溴水使溴水褪色的为乙基环丙烷。
12.环丁烯与1,3-丁二烯加顺丁烯二酸酐产生白色沉淀的为1,3-丁二烯。
五、合成题1.以乙炔为原料合成 CNCH 2H 22催化剂CH2CH 2CH CH CH 2CHCH CLindlarCH 2CN△CN +OHCH 2CH CH CH 2+CH CHHCN2.以乙炔和丙烯为原料合成CH 2ClCH 2H 22催化剂CH2CH 2CH CH CHNH CHCH CLindlarCH2CH 2CH 2 △Cl ℃+CH 2CH CH CH CH 2ClCl +CH 3500CH CH 23.以环己醇为原料合成(已二醛) OHC-(CH 2)4-CHOCHO(1)(2)O 3(CH 2)4OHC Zn/H 2O4.以必要的烯烃为原料合成CNCH 2Na Br CH 2CN CNNBSCH CH 2+CH3CH CH 2Br CH 2CH 2CNCN2+CH 2CH CH 25.以烯烃为原料合成 ClCH2ClClCH 2Cl ℃+2CH CH 2ClCl +CH 3500CH CH 2Cl+CH 2Cl Cl 2Cl CH 2Cl6.从1-甲基环己烷出发合成反-2-甲基环己醇。
Br 2H 3CCH 3+hv Br3六、推测结构1.某烃C 3H 6(A)在低温时与氯作用生成C 3H 6Cl 2(B),在高温时则生成C 3H 5Cl(C)。
使(C)与碘化乙基镁作用得C 5H 10(D),后者与NBS 作用生成C 5H 9Br(E)。
使(E)与氢氧化钾的酒精溶液共热,主要生成C 5H 8(F),后者又可与丁烯二酸酐发生双烯合成得(G)。
试推测由(A)到(G)的结构式。
(A )CH 3CH CH 2; (C )CH CH 2CH 2Cl ; (D )CH 2CH 3CH CH 2CH 2(B )CH CH 3CH 2;(E )CH CH 2CH 3CH CH 2Br ;(G )C OC O CH 3O(F )CH CH 3CH CH CH 2;2.有(A),(B),(C),(D)四种化合物分子式均为C 6H 12,(A)与臭氧氧化水解后得到丙醛和丙酮,(D )用臭氧氧化水解后只得到一种产物。
(B )和(C )与臭氧或催化氢化都不反应,(C )分子中所有的氢原子均为等价,而(B )分子中含有一个CH 3—CH < 结构单元。
问(A ),(B ),(C ),(D )可能的结构式? (A ) ;(B )CH C 2H 5CH 3;(C )CH CH 3CH 3CH 或 C 2H 5CH CH 23.化合物(A )分子式为C 4H 8,它能使溴水褪色,但不能使稀的高锰酸钾溶液褪色。
1mol (A )与1molHBr 作用生成(B ),(B )也可以从(A )的同分异构体(C )与HBr 作用得到,化合物(C )分子式也是C 4H 8,能使溴水褪色,也能使稀的高锰酸钾溶液褪色,试推测化合物(A ),(B ),(C )的构造式。
(A )CH 3C 2H 5CH 3C CH ; (B )CH 3; (C )(D )C 2H 5CH 3CH 2CHCH 或 H 3C CH 3C H 3C CH 3C4.化合物(A )分子式为C 7H 14,具有旋光性。
它与HBr 作用生成的主要产物(B ),(B )的构造式为:(A)H 3C C 2H5H 3C* ; (B) (CH 3)2CH 3CH CH 2CH 3C Br。