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Chapter 3 环 烃 ( Cyclic hydrocarbons ）

Chapter 3 环 烃 ( Cyclic hydrocarbons ）. 目的要求： 掌握脂环烃的命名； 环烷烃的稳定性及化学性质； 环己烷的构象。 掌握芳烃的结构； 亲电取代反应及反应机理； 定位规律、休克尔规则。. 学时： 6h. 两个环共用一个碳原子 的环状化合物. 共用两个或多个碳原子 的环状化合物. 第一节 脂环烃 （ Alcyclic hydrocarbons ）. 一、分类与命名. 1. 分类. 小环（ 3 ~ 4 个 C ） 常见环 中环

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Chapter 3 环 烃 ( Cyclic hydrocarbons ）

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Presentation Transcript

  1. Chapter 3 环 烃(Cyclic hydrocarbons） 目的要求：掌握脂环烃的命名； 环烷烃的稳定性及化学性质； 环己烷的构象。 掌握芳烃的结构； 亲电取代反应及反应机理； 定位规律、休克尔规则。 学时：6h

  2. 两个环共用一个碳原子 的环状化合物 共用两个或多个碳原子 的环状化合物 第一节 脂环烃 （Alcyclic hydrocarbons） 一、分类与命名 1.分类 小环（3~4个C） 常见环 中环 大环 单环烃 脂环烃 桥环烃 多环烃 螺环烃

  3. 2. 命名 • 单环 • 多环 • 螺环 编号从小环编起→螺原子→大环 • 螺 [ ]某烷(烯) 5-甲基螺[2.4] 庚烷

  4. 桥环 • 从一个桥头碳编起→大环→另一桥头碳→小环 • 双环[ ] 某烷(烯) 8，8-二甲基双环[3.2.1] 辛烷 5-甲基双环[2.2.1] –2-庚烯

  5. 练习：命名下列化合物 3，5-二甲基环己烯 5-甲基双环[2.2.2]-2-辛烯

  6. 光照 ℃ 二、化学性质 1. 卤代反应(Halogenation) →与烷烃类似

  7. 25℃ 25℃ △ 2.小环烃的加成反应(Addition) →与烯烃类似 （5,6元环烷烃不发生加成反应)

  8. 3.氧化反应(oxidation) 环烷烃难于被氧化,不与KMnO4作用; 环烯具有烯烃的通性:

  9. 三、环烷烃的结构与稳定性 1. Baeyer张力理论 环碳均为sp3杂化； 环碳在同一平面,若键角偏离109.5°,就会产生张力； 张力越大，环越不稳定。 ° ° ° °

  10. 环丙烷分子中的键 “香蕉键”、“弯曲键”

  11. 2.顺反异构 1，3-二甲基环己烷

  12. 四、环己烷的构象异构 结论:椅式构象是环己烷的优势构象

  13. 直立键与平伏键

  14. 优势构象分析规律： （1）取代基处在e 键比a 键上稳定； （2）大基团(如叔丁基)处在e 键的构象稳定； （3）e 键上取代基越多，越稳定。 例: 反-1-甲基-2-异丙基环己烷 顺-4-叔丁基环己醇

  15. 写出下列化合物的优势构象:

  16. 构象分析的意义 • 解释环己烷及其衍生物的稳定性; • 判断反应物、反应产物的稳定性及反应活性。 难消除 (快)

  17. 小结 单环烃 桥环烃 螺环烃 脂环烃的命名 小环烃的性质 环己烷的构象 椅式构象与船式构象 a 键与e键 优势构象判断

  18. 第二节 芳烃 (Aromatic hydrocarbons) 含有苯环结构或不含苯环结构性质与苯类似的一类化合物。 芳香性： 难加成、难氧化、易发生亲电取代反应。

  19. 一、苯的结构 1. Kekule 结构

  20. 2.芳香大 键 π 电子离域（delocation）电子云完全平均化 π

  21. 二、异构现象与命名 异丙苯 甲苯 对-二甲苯 邻-二甲苯 间-二甲苯 （1，2-二甲苯） （1，3-二甲苯） （1，4-二甲苯） ortho meta para

  22. 苯基 Phenyl 苄基 benzyl 苄醇 苄氯

  23. 一取代以苯为母体 某烷基苯； • 连有不同基团时，简单基团优先编号； • 含复杂侧链或不饱和侧链时，将苯当作取代基。 异丙基苯 2-甲基-4-苯基戊烷 3-苯基丙烯

  24. 3-氯苯磺酸 2-甲基-4-硝基苯酚

  25. 三、化学性质 （一）亲电取代反应（Electrophilic Substitution） Substrate Elictrophlie intermediate product 反应活性：能使中间体稳定的因素，可提高 反应活性。

  26. 1.常见亲电取代反应 卤代反应： 硝化反应： 磺化反应：

  27. Friedel-Crafts反应 烷基化反应 酰基化反应

  28. 2.机理： (1). σ-络合物 (2). σ-络合物

  29. 亲电试剂 卤代 硝化 磺化

  30. 烷基化 酰基化

  31. 烷基化特点：易发生异构化、多元取代。 35% 65% 酰基化特点：不发生异构化、多元取代。 活性差的芳烃不发生Friedel-Crafts反应。

  32. 致活与致钝 G1： release electrones G2：withdraws electrons 结论：斥电子基团使中间体正电荷分散，反应活性增强； 吸电子基团使中间体正电荷集中，反应活性降低。

  33. 3.定位规律（Orientation rule） 定位效应：芳环上已有基团对新引入基团位置的支配作用

  34. 取代基的分类 邻对位定位基—Ⅰ类定位基 • 特点 • 不含双叁键； • 多带有孤对电子； • 多数为致活基团（除X外） • 新基团主要进入邻、对位。

  35. 间位定位基—Ⅱ类定位基 • 特点 • 带有正电荷或含双（叁）键； • 均为致钝基团（亲电活性<苯）; • 新基团主要进入间位.

  36. 定位效应理论解释

  37. 二取代苯定位效应 （1）效应一致： （2）效应不一致 小结：①邻、对位取代基定位 ②强者定位

  38. 4.应用 选择合成路线 混酸

  39. A D B C C ＞ A ＞B ＞D 比较下列化合物硝化反应的活性

  40. 预测反应产物

  41. α （二）侧链上的反应（α-H 的特性） 氧化 卤代 注意：无α-H的侧链不被氧化； 无论链长短，最终都氧化为COOH。

  42. 四、稠环芳烃 蒽 萘 菲

  43. 萘酚 4-甲基-1-萘甲酸 2-甲基-7-溴萘

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