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大学有机化学04第四章环烃演示课件

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有机化学课件Chapter环烷烃和芳香烃

有机化学课件Chapter环烷烃和芳香烃

9
2
1
3
8 6
4
7
5
8-甲基二环[4. 3. 0]壬烷
8-methylbicyclo[4. 3. 0]nonane
7
6 54
1 2
3
2, 7, 7-三甲基二环[2. 2. 1]庚烷
2, 7, 7-trimethylbicyclo [2. 2. 1]heptane
7
4
5
3
1
6
2 用","隔开
三环[2. 2. 1. 02, 6]庚烷
23
第四章 环烷烃和芳香烃
有机化学课件
24
第四章 环烷烃和芳香烃
4
Boat Conformer
Conformational Energy
有机化学课件
25
第四章 环烷烃和芳香烃
有机化学课件
26
第四章 环烷烃和芳香烃
直立键和平伏键(Axial and Equatorial Bonds)
四、单取代环己烷
Long-chain
有机化学课件
14
第四章 环烷烃和芳香烃
二、环大小与化学性质
五元以上 环烷烃
性质相似
链状烷烃
Cl2 / hv
Cl 自由基取代反应
H2 / Pt 催化加氢
HI
不反应 不反应
有机化学课件
15
第四章 环烷烃和芳香烃
三、小环化合物的特殊性质 —— 开环加成
1. 催化加氢
H2 / Pt, 50oC or Ni, 80oC
椅式构象的画法
有机化学课件
35
第四章 环烷烃和芳香烃
有机化学课件
36

有机化学课件第四章脂环烃

有机化学课件第四章脂环烃
有机化学课件第四章脂环烃
单环烷烃的通式：CnH2n
n=3，4 小 环 n=5，6 大 环
既可以做母体，也可做取代基； 注意顺反异构体
ห้องสมุดไป่ตู้名称 环己烷
熔点/℃ 6.5
沸点/℃ 80.8
相对密度(d420) 0.779
环烷烃的燃烧热与环的稳定性有关。
燃烧热(△Hc)测定数据表明：链状烷烃
（ 2 ） 电子云分布在两核连线的外侧，增加了试 剂进攻的可能性，故具有不饱和烯烃的性质。
信封式
半椅式
大基团处于平伏键；
顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷；
分子每增加一个—CH2—，其燃烧热数值的 增加基本上是一个定值 658.6 kJ· mol-1。
一些环烷烃的燃烧热
1880年以前，只知道有五元环，六元环。 1883年，W.H.Perkin合成了三元环，四元环。 1885年，A.Baeyer提出了张力学说。
（ 1 ） 键的重叠程度小，稳定性下降 。

有机化学课件有机化学4环烃脂环烃

有机化学课件有机化学4环烃脂环烃

椅型 稳定
船型 不稳定
环己烷的两种构象可通过C-C单键的旋 转而相互转变；室温下，99.9%以上主要在 椅型构象存在(优势构象)。
为什么椅式构象稳定？
船式环己烷比椅型能量高30kJ/mol，常温下平 衡体系主要以稳定的椅式构象存在。
0.25nm
5
6
1
3
4 2
椅式构象
0.18nm
4
5
6
1
3
2
船式构象
H2 Ni/100℃
CH3CH2CH3 CH3(CH2)2CH3
H2 Pt/300℃
CH3(CH2)3CH3
× H2
（2）加X2 （3）加HX
+ Br2 CCl4 (褪色)
+ HBr
Br
Br
CH2CH2CH2
Br
CH3CH2CH2
用于 鉴别
+ HBr
Br
H
CH3C－ CHCH2 CH3 CH3
？？
定；大基团在e键上稳定。 • 3.烷烃的化学性质 • 小环似烯，大环似烷
12
谢谢 Thank you
室温下只有环丙烷能反应； 断裂连接取代基最多和最少的键，H加在含H多的C上。
2、取代反应
Cl2 光 Cl2 hv Br2 hv
Cl Cl
Br
（优先取代叔H）
环烷烃总结
• 1. 环的稳定性 • 环己烷 > 环戊烷 > 环丁烷 > 环丙烷 • 2. 环己烷的构象 • 优势构象三原则：椅式构象稳定；e键稳
2
命名：
（1）单环化合物，在同数碳原 子前面加“环”字。
（2）环上有取代基，以环为 母体，按“最先碰面”、“先 小后大”原则编号，一个取代 基可以不标位置。

有机化学课件--第四章脂环烃

有机化学课件--第四章脂环烃
有机化学课件--第四章脂 环烃
欢迎来到有机化学的世界。今天我们将探索脂环烃这一组合物，了解其定义、 特点、结构、化学反应以及在实际生活中的应用。
什么是脂环烃？
定义
脂环烃是一类具有环状结构且含有脂肪基团的有机化合物。
特点
脂环烃的骨架为碳环，不含杂原子，烷基称为脂基，环状结构导致化学性质独特。
类脂环烃的结构与示例
3
卤代烷环化
通过卤代烷的环化反应得到，如环丙烷环化为环丙基甲苯。
脂环烃的化学性质与反应
• 烷基脂环烃在氧化条件下易发生环内氧化作用，生成含有羟基或羰基的环状化合物。 • 类脂环烃可通过环内位阻、立体特异性、芳香性质等发生不同的化学反应。 • 环硅烷和环硅氧烷等特殊的脂环烃具有独特的缩合反应、断裂反应和环硅氧烷积分反应。
被广泛应用
脂环烃在工业、医药、生物学 等领域有着不可替代的作用， 是当今社会发展的重要支撑。
环保意义重大
研究和发展低排放、环保型新 材料和新工艺，是未来脂环烃 的发展方向。
与人工智能技术结合
结合人工智能技术，不断探索 新型催化剂、反应机制。
பைடு நூலகம்
脂环烃在生活中的应用
食品加工
如脂环烷代表食品添加剂：植物脂环酸、硬 脂环酸等，用于增加食品的稠度、保持柔软 度。
化学品制造
如环己烷广泛用于工业合成甲基环己烷，也 用于人工味料制造。
医药领域
如肝素和阿司匹林等药物的成分中含有脂环 烷结构。
生物学研究
如脂环烷、类固醇在生物学研究中有一定的 作用。
脂环烃的重要性及未来发展
萜类化合物
包括环烷类萜、环烯类萜、环 戊基萜等，常见于天然植物与 动物中。
类固醇
具有四环骨架中的三个6元环 和一个5元环，包括胆固醇、 睾酮、雌激素等。

4环烃脂环烃-PPT精品文档

4环烃脂环烃-PPT精品文档
第四章 环烃 (cyclic hydrocarbon )
Ⅰ脂环烃（alicyclic hydrocarbon)
一、脂环烃分类与命名 二、脂环烃的物理化学性质 三、脂环烃的结构特征 四、环己烷及其衍生物的构象 重点掌握：环烷烃的系统命名法；
环己烷及其衍生物的构象。
一、脂环烃分类与命名
1，分类
脂环烃 (饱和程度）
环戊烷
甲基环丁烷
异基环丙烷
1,1-二甲基环丙烷
C H3
顺-1,2-二甲基环丙烷
C H3
C H3
C H3
反-1,2-二甲基环丙烷
脂环化合物由于环的限制，环上所连接的原子或基团，如同 连接在碳碳双键上一样，不能自由旋转。 如果环上有两个或两个以上的碳原子各自连有不同的原子或 基团时产生顺反异构。
二、环烷烃物理化学性质
环烷烃的张力越大，能量愈高，分子愈不稳定。
构造异构：由于原子的连接次序不同而引起的异构现象。
立体异构：由于原子在空间的排列不同而引起的异构现象。 若各异构体之间可通过键旋转转化，则为构象异构，否则 为构型异构。
环丙烷的结构
碳原子为 sp3杂化
为缓解角张力 形成弯曲键
Ｃ 105° Ｃ
Ｃ
Ｃ-Ｃ-Ｃ键角 偏离正常键 角产生角张
拜尔假定：环中碳－碳键键角的变形会产生张力。键 角变形的程度越大，张力越大。张力使环的稳定性降低，张 力越大，环的反应活性也越大。
H
H
HH
C
H
H
CC
H
H
sp3杂 化 109°28’
C
H C
H
H C
H
C-C-C=105.5 ° 弯 曲 键
109°28’ －60° ＝49.5° 比 正 常 的 sp3杂 化 键 角 小 49.5° 角 张 力 ＝ 24.75°

有机化学课件 有机化学-4环烃(稠环芳烃)

有机化学课件 有机化学-4环烃(稠环芳烃)

NO2
+
NO2 45%
SO3H HNO3 H2SO4
NO2
SO3H
主要产物
8-硝基-2-萘磺酸
NO2 NO2
13%
SO3H NO2
次要产物
§4 其他稠环芳烃
8
9
1
7
2
蒽
6
3
5
10
4
9 10
8
1
菲7
2
65 4 3
加成 Br2/CCl4
Br
H
取代 Br2/Fe
Br
H
Br
蒽和菲都具有芳香性; 二者的亲电取代、氧化、还原等通常发生在9、10位。
Ⅰ 单环芳烃（复习）
• §1 芳烃的同分异构和命名 • §2 苯的结构 • §3 单环芳烃的物理性质 • §4 单环芳烃的化学性质 • §5 苯环上亲电取代反应的定位
规律及应用
1
Ⅱ 稠环芳烃
(fued or condensed rin aromatic hydrocarbons)
• §1 萘的结构特点 • §2 萘的化学性质 • §3 萘的一取代定位规律 • §4 其他稠环芳烃 • §5 非苯芳烃
芳烃作业
习题：P76 3,5,7,8,11,12,13,15,17 补充：命名题 复习：稠环芳烃 预习：第5章 旋光异构
THANK YOU !
α-萘磺酸
H SO3H
165℃
–SO3H
β-萘磺酸
COCH3
H SO3H
H
α-萘乙酮
+ ClCH2COOH FeCl3-KBr
CH2COOH
α-萘乙酸
2、氧化反应
O
3、加成反应

有机化学课件Chapter 04 环烷烃和芳香烃

有机化学课件Chapter 04 环烷烃和芳香烃
Sichuan University
Sichuan University
第四章 环烷烃和芳香烃
Cycloalkanes and Arenes
环烷烃
Cycloalkanes
1
2
前
分子式: CnH2n 非极性，不溶于水 闭环结构
言
第一节 环烷烃的分类与命名
一、环烷烃的类型
由碳原子(CH2 groups)组成的环状烷烃
3 2
不反应（难开环）
3
2
HI
1
I
1
注意区分：
Cl2 / hv
CH3 HI
CH2CHCH2 CH3 H I
马氏加成： 反应选择性 与碳正离子 稳定性有关
自由基取代反应
Cl
有机化学课件
17
加热
第四章 环烷烃和芳香烃 有机化学课件
18
CH2CH2CH2CH2
室温不反应
第四章 环烷烃和芳香烃
3
第三节 环烷烃的结构及构象
2 3 4 10 9 1 6 5 7 8
环烷烃的其它命名方法 : 按形象命名
立方烷 cubane 金刚烷 adamantane
螺[4. 5]癸烷 spiro[4. 5]decane 除螺C外的碳原子数 (用"."隔开) 组成桥环的 碳原子总数
按衍生物命名
O
1
4 5
4-甲基螺[2. 4]庚烷
3 2 7 6
芳香烃
Arenes
41
有机化学课件
42
第四章 环烷烃和芳香烃
7
第一节 苯的结构和性质
一、Kekulé结构
第四章 环烷烃和芳香烃
2. 与卤素的反应

有机化学--第四章脂环烃PPT课件

有机化学--第四章脂环烃PPT课件

C H3 C H3 C H3
C H3
对 环 四个1,3-二直立键
0
两个甲基
对交叉 (0)
一个邻交叉
E = 43.8 = 15.2 KJmol-1 E = 3.8KJmol-1
E = (15.2 + 0 ) - ( 0 + 3.8 ) = 11.4 KJmol-1
既要考虑每个取代基对环的能量影响，也要考虑二个 取代基之间有无能量关系。
位置不同引起。
转引起。
20.12.2020
4
顺反异构
顺（cis）： 两个取代基在环同侧。 反（trans） ： 两个取代基在环异侧。
H 3C CH 3 HH
H 3C H H CH 3
CH 3
H CH 3
CH 3 H 3C H
顺-1, 4-二甲基环己烷
反-1, 4-二甲基环己烷
顺反异构是构型（configuration）异构的一种。
115.5 109.6 27.0 0 26.6 40.0 49.5 50.9
0
11
小环(C3～C4)；普通环(C5～C7)；中环(C8～C11)；大环(≥C12)。
热力学数据表明：
小 环 (环 丙 烷 )
普 通 环 (环 己 烷 )
697.1
依 次
658.6 每 个 C2H
单元CH2的燃烧热↑，环的稳定性↓。
Enb： H与H之间无，R与R之间有（邻交叉） EI ：C-C 154pm， C-H 112pm EI = 0
E： CCC=111.4o HCH=107.5o(与109o28’接近)E = 0
E： 都是交叉式。E = 0
椅式构象 是环己烷的优势构象
H

有机化学课件-第四章环烃

有机化学课件-第四章环烃

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
例7: 双环[2.2.2]-2,5,7-辛三烯
4.1.3 环烷烃的性质
(一) 物理性质 • 环烷烃的熔点和沸点都比相应的烷烃要高一些. • 相对密度也比相应的烷烃高,但比水轻. (二) 化学性质 • 脂环烃的化学性质与相应的脂肪烃类似. • 具有环状结构的特性
•顺式异构体--不稳定.
• --环下方几个 a 键上的氢原子比较靠拢,有些拥 挤,故分子能量较高,比较不稳定.
4.2 芳香烃
4.2.1 芳香烃的分类
• 大多数芳香烃含有苯的六碳环结构 , 少数称非苯 芳烃的都具有结构、性质与苯环相似的芳环. • 芳环上 (1)不易发生加成反应,
(2)不易氧化, (3)而容易起取代反应.
有机化学 Organic Chemistry
教材:有机化学(第二版） 赵建庄 张金桐主编 高等教育出版社
第四章 环烃
广东海洋大学应用化学系
4.1 脂环烃 4.1.1 脂环烃的定义 脂环烃-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.
环烷烃 CnH2n 环碳原子的饱和程度 环烯烃 脂环烃 单环 (上） 环炔烃 碳环 数目 双环 多环 CnH2n-2 CnH2n-4
桥头碳
双环[2.2.1]庚烷
例2:
二环[2.1.0]戊烷
例3:
二环[3.1.1]庚烷
(d) 环上碳原子编号:从一个桥头碳原子(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. (e) 编号的顺序以取代基位置号码加和数为较小.
例4: 例5:
6-甲基双环[3.2.2]壬烷

第四章环烃(共68张PPT)

第四章环烃(共68张PPT)

(aa型)
e键取代基多的构象稳定
(ee型)优
1.4 脂环烃的化学性质
催化加氢
1.4.2 与溴的作用
四元环需加热 不与KMnO4反应
鉴别环烷烃(三、四元环)
1.4.2 与氢卤酸的作用 不对称环丙烷符合马氏规则
1.4.3 取代反应
第二节 芳香烃
（aromatic hydrocarbon）
COC3H
CH3COCl AlC3l
CH3 难以进行
b. 烷基化反应，当R≥3时易发生重排；而酰基化反应则不发生重排。
CH(C 3)2H CH 2CH 2CH 3
+ CH 3CH 2CH 2Cl AlC 3 l
+
( 主)
( 次)
+ CH 3CH 2COClAlC 3 l
COC2CHH 3 Zn-Hg
(3) 稠环烃：两个或两个以上苯环共用两个相邻的碳原子。
2.1.3 非苯芳烃：不含苯环，但具有苯的特性“芳香性”的碳环化合物。
2.1.3 非苯芳烃：不含苯环，但具有苯的特性“芳香性”的
碳环化合物。
2.2 苯的结构
2.2.1 苯的分子构型
苯分子六个C和六个H都在同一平面内六个C组成一个正六边
形，碳-碳键长完全相等，所有键角都是120°。 2.2.2 苯分子结构的价键观点
+发烟 HNO3
CH3 浓 H 2SO 4 O 2N
+ HNO3
NO2
NO2
NO3 CH3
NO2
TNT NO2
(2) 卤化反应
注意：第二个卤素原子进入第一个卤素原子的邻、对位。
(3) 磺化
苯磺酸
注意：磺化反应可逆！
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a键变为e键 e键变为a键
为 a键
为e键
•两种椅型构象是等同的分子.
09.10.2020
脂环烃
18
18
2.取代环己烷的构象
(1) 甲基环己烷的构象
H
3
CH3
H
5
(5%)
（95%)
CH3与C3-H、C5-H有相互排斥力。
取代基在 e 键比在 a 键稳定
CH3
09.10.2020
脂环烃
19
19
(2) 1,2-二甲基环己烷的构象
第四章 环 烃
一、脂环烃
（一）环烷的结构 （二）环己烷及其衍生物的构象 （三）脂环烃的性质
1、催化氢化 2、与溴作用 （四）金刚烷
09.10.2020 第四章 环烃
1
1
二、芳香烃
芳香烃的分类及命名 （一）单环芳烃 1、苯的结构 2、物理性质 3、化学性质 （1）取代反应及其历程
①卤代 ②硝化 ③磺化 ④傅氏反应
A、 CH3
CH3
CH3 CH3
CH3 CH3 C H 3
顺, a,e
X
56 1
3
4
2
B、
CH3
反.a,a
稳定性
C>A>B
CH3
CH3 C、
CH3 CH3
反.e,e
若有多个取代基,往往是 e 键取代基最多的构象最稳定.
09.10.2020
脂环烃
20
20
(3) 顺-4-叔丁基环己醇构象
叔丁基在 e 键上的构象比在 a 键上的构象要稳定的多. 若环上有不同取代基,则体积大的取代基连在 e键上的
随着环的扩大，张力
90°
环丁烷
108°
环戊烷 基本上无张力
09.10.2020
脂环烃
10
10
构象
环碳原子在同一个平面
“蝴蝶”式构象
“信封式”构象
环碳原子不在同一个平面
环戊烷分子张力不大，化学性质比较稳定.
09.10.2020
脂环烃
11
11
H
H H
H
H HH
H H
H
H H
H HH
H
H H
09.10.2020
脂环烃
26
26
思考题1
CH
CH3 C
CH3
K M4 n O H+
?
COOH+ O C CH3 CH3
思考题2:如何鉴别丙烷、环丙烷、丙烯？
CH3CH2CH2CH3
环
H2, Pt / C 加热
X
09.10.2020
脂环烃
24
24
2、与溴作用
与烷烃相似
09.10.2020
脂环烃
25
25
环丙烷与其它烷烃的区别
•环丙烷可在室温下使溴的四氯化碳溶液褪色
——这区别于其它环烷烃以及烷烃
•环丙烷不能被高锰酸钾溶液氧化
——这区别于不饱和烃
09.10.2020
09.10.2020
脂环烃
16
16
a键
a 键：直立键(竖键) (axial bonds)
e键
e 键：平伏键(横键) (equatorial bonds)
直立键（a键）： 6个（3上、3下） 平伏键（e键）： 6个（3上、3
17
17
(3) 构象的翻转 • 通过C-C键的不断扭动,一种椅型翻转为另一种椅型
每个C-C上的基团呈邻位交叉式
09.10.2020
脂环烃
14
14
09.10.2020
脂环烃
15
15
(2) 环己烷船型构象
HH
1
4
4 1
23
H H
23
H H
65
6
5
透视式
HH
HH
纽曼投影式
构象特点： C2 ,C3 ,C5 ,C6在一个平面上， C1 ,C4都处于平面的同侧。
相邻原子重叠式，船式构象不稳定
09.10.2020
脂环烃
7
7
3）顺、反环烷烃
受环的限制，σ键不能自由旋转。 环上取代基在空间的位置不同，产生顺反(几何)异构。
H 3C CH 3
H 3C H
CH 3
H CH 3
HH
H CH 3
CH 3 H 3C H
顺-1, 4-二甲基环己烷
反-1, 4-二甲基环己烷
09.10.2020
脂环烃
8
8
（一）环烷的结构
环丙烷的结构 • 烷烃是sp3杂化,键角109.5°
• 环烷烃的碳也是sp3杂化,但键角不一定一样.
C
交
C 109.5。盖 较
好
C
交
C
盖
较
105.5。
差C
C
丙烷
环丙烷
键轨道的交盖
因键角偏离正常 键角而引起的张 力叫角张力。
键香 蕉
09.10.2020
脂环烃
9
9
60。 109.5。 24。 44'
碳环数目 双单环环
小环 （n= 3, 4) 普通环 (n=5,6,7C) 中环 (n=8~11)
大环 (n≥12)
桥环
多多环环 螺环
09.10.2020
脂环烃
6
6
单环烃的命名 1）按成环碳原子数目称为环某烃。
1-甲基-3-乙基环己烷
4-甲基环己烯
2）长链作母体，环作取代基。
3-甲基-4-环丁基庚烷
物理性质
环烷烃的分子结构比链烷烃排列紧密，所以， 沸点、熔点、密度均比相应的链状烷烃高。
09.10.2020
脂环烃
23
23
化学性质
C
C
不稳定 易加成开环成链状
C 电1子09云.5重。叠程度差
105.5。
1、催化氢化
C
C
C
不
H2, P丙t /烷C
50-80oC
CH3CH2环C丙H烷3
易 开
H2, Pt / C 250oC
三、煤焦油与石油
09.10.2020 第四章 环烃
4
4
环烃
环烃：由碳和氢两种元素组成的环状化合物。
环烃
脂环烃 芳香烃
09.10.2020
脂环烃
5
5
一、脂 环 烃
脂环烃：性质与开链烃（脂肪烃）相似的环烃。
脂环烃的分类
环烷烃 CnH2n
环碳原子的饱和程度 环烯烃 CnH2n-2
脂环烃
单环 (上） 环炔烃 CnH2n-4
脂环烃
H
H
H
H
H
12
12
（二）环己烷及其衍生物的构象
1.环己烷的构象
C原子是SP3杂化。 六个C不在同一平面， C-C键夹角保持109º28′,
因此环很稳定
09.10.2020
脂环烃
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(1) 环己烷椅型构象 －优势构象
H
H
1
H
3
1
2
23 H
5
6
4
H
4
H
透视式
纽曼投影式
H
H 65
H H
构象特点： C2 ,C3 ,C5 ,C6在一个平面上， C1 ,C4分别处于平面的两侧。
构象最稳定.
多元取代的稳定构象是e-取代最多的构象 取代基不同时，大的取代基占据e-键稳定
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脂环烃
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注意： 在不考虑构象，只考虑构型时， 常将环己烷写成平面结构。
CH3
CH3 CH3
顺－1,2－二甲基环己烷
CH3
反－1,2－二甲基环己烷
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脂环烃
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（三）脂环烃的性质
（2）加成反应 （3）氧化 （4）烷基侧链的卤代
09.10.2020 第四章 环烃
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4、苯环上取代基的定位规律 5、定位规律与电子效应
（1）诱导效应 （2）共轭效应
09.10.2020 第四章 环烃
3
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（二）稠环芳烃
1、萘
（1）萘的取代反应举例 （2）加氢 （3）氧化 2、蒽和菲 3、致癌烃 4、石墨与C60