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脂肪族化合物

  感谢大师! 2 二元庖代环己烷的构象 安定的构象是e键上庖代基最众的构象,若庖代基差别时,大的庖代基正在e键上的构象最安定。 cis-1, 2-二甲基环己烷 1, 2-cis 能量相当 e, a- a, e- trans-1, 2-二甲基环己烷 1, 2-trans 上风构象 a, a- e, e- 有1. 3-竖键效用 cis-1, 3-二甲基环己烷 1, 3-cis a, a- e, e- 上风构象 有较大的1. 3-竖键效用 trans-1, 3-二甲基环己烷 1, 3-trans e, a- a, e- 能量相当 cis-1, 4-二甲基环己烷 能量相当 e, a- a, e- 1, 4-cis trans-1, 4-二甲基环己烷 上风构象 a, a- e, e- 1, 4-trans 有1. 3-竖键效用 假使庖代基众于二个,e键上庖代基最众的构象最安定, 若庖代基差别时,大的庖代基正在e键上的构象最安定。 差别基团二庖代环己烷 大基团老是攻陷 e键 1, 2-cis 上风构象 1, 3-竖键效用较大 C H 3 C C H 3 3 H H C C H 3 H 3 C C C H 3 3 1 2 2 1 1 2 H H H 3 C C H 3 C H 3 H H cis-1, 4-二叔丁基环己烷的构象 有较大的1, 3-竖键效用 扭船型构象 反-1,4环己二醇 因为氢键的效用使反-1,4环己二醇的构象为船式占上风 小结: 1°环己烷有两种极限构象(椅式和船式),椅式为上风构象 2°一元庖代基首要以e键和环相连。 3°众元庖代环己烷最安定的构象是e键上庖代基最众的构象。信誉娱乐平台 4°环上有差别庖代基时,大的庖代基正在e键上构象最安定。 1 十氢化萘 这两个异构体不行自正在蜕化,反式比顺式安定。 较安定 trans cis 反式十氢萘的构象 全为交叉式构象 顺式十氢萘的构象 1. 3-竖键效用 环烷烃的安定性: 小环,3C-4C 的环,担心定,容易开环产生响应。 通俗环,5C-7C的环,很安定。环戊烷,五个碳原子不正在一个平面上,以尽量减小改变张力,环己烷为无张力环。 中环,8C-11C的环,不是平面布局,没有键角的变形,但因成环时亚甲基上的氢原子被迫采用重叠构象,即存正在改变张力,是以不太安定。 大环,12C以上的环,原子正在差别的平面内,键角挨近寻常的键角,有两条平行的碳链构成无张力环。 Baeyer外面 —— 张力学说(1885年): 拜尔张力学说基础重点 ①. 造成环的碳原子都正在统一平面上,并排成正众边形。 ②. 寻常C-C键之间夹角为109.5°,环中C-C键之间夹角为了坚持109.5°,环中的键角要扩张或压缩,从而爆发张力。 ③. 键角变形水准越大,张力越大。 ④. 张力使环的安定性低重,张力越大,环的响应性越大。 例: 由上面估计可知:a. 环戊烷、环己烷偏转角度最小,也最安定。 b. 环丙烷的键角偏转大于环丁烷,是以环丙烷响应活性大于 环丁烷。 拜尔张力学说的亏折之处: 由拜尔张力学说,比六元环大的环都有偏转角,而且环越大,偏转角越大,张力越大。这一推论不无误。这是因为张力学说条件不对理,即环中碳原子正在统一平面内不对理。 拜尔张力学说存正在于小环中。 以范德华半径为准,当两个原子或原子团互相亲昵的隔断小于两者的范德华半径之和时,爆发的张力。 非键效用 非键合张力能Enb 有机化合物中能爆发张力的要素有4种: 键长变革 键张力能El 键角变革角张力能Eθ 改变角变革改变角张力能Eφ 两个用化学键接连的原子核之间的隔断等于均衡键长时,能量最低。分子中因为几何来源,必需使某一个键伸长或缩短,能量都随之升高。 分子中因为几何来源要使键角的巨细偏离均衡身分时,所惹起的张力。 分子中因为改变角变革所惹起的张力。 例:顺交叉式丁烷构象,因为两个甲基的非键效用,互相排斥, 担心定。 例:三元环、四元环因为键角变为60°、 90°,是以有一种角张力,担心定,易产生加成响应。 例:改变角变革时,C-C键、C-H键互相亲昵,有一种改变角 张力。 2 环丙烷的布局 环丙烷上的碳原子都是饱和碳原子,为sp3杂化。 114° 105.5° 60° 角张力:分子内部试图光复寻常键角的力。 由此可睹: 1 键的重叠水准小,安定性小 。 2 电子云漫衍正在两核连线的外侧,增进了试 剂进犯的不妨性,故具有不饱和烯烃的性子。 此外环丙烷分子中还存正在着另一种张力——改变张力(因为环中三个碳位于统一平面,相邻的C-H键相互处于重叠式构象,有挽救成交叉式的趋势,云云的张力称为改变张力)。 改变张力:试图光复交叉式构象的力。 环丙烷分子相邻碳上的碳氢键都是重叠式构象。 3 其他环烷烃 环丁烷四个碳原子不正在一个平面上,但仍存正在角张力和改变张力。 依照结晶学和光谱学的阐明,环丁烷是以折叠状构象存正在的,这种非平面型布局可能裁减C-H的重叠,使改变张力减小。 环丁烷分子中 C-C-C键角为 111.5°,角张力也比环丙烷的小,是以环丁烷比环丙烷要安定些。总张力能为108KJ/mol。 环戊烷分子中,碳碳键的夹角为108°,挨近sp3杂化轨道间夹角,角张力很小,是比力安定的环。 环戊烷是以折叠式构象存正在的,为非平面布局,个中有四个碳原子正在统一平面,此外一个碳原子正在这个平面以外,成信封式构象。这种构象的张力很小,总张力能25KJ/mol,改变张力正在2.5KJ/mol以下,是以,环戊烷的化学性子安定。 环己烷分子中6个碳原子不正在统一平面上,碳原子之间的键角为109°28′,分子中没有张力。 大环原子正在差别的平面内,键角挨近寻常的键角,为无张力环。 环三十烷 1 顺反异构 反-1-甲基-4-乙基环己烷 trans-1-ethyl-4-methylcyclohexane 顺-1,2-二甲基环丙烷 反-1,2-二甲基环丙烷 cis-1,2-dimethylcyclopropane trans-1,2-dimethylcyclopropane 2 环己烷的布局和构象 假使环己烷的 6 个碳原子正在统一平面上: 将有角张力 将有改变张力 偏离109.5o C-H 重叠 环己烷不是平面型分子 环己烷碳架是折叠的 正在环己烷分子中,六个碳原子均为sp3杂化,六个碳原子不正在统一平面内,碳碳键之间的夹角可能坚持109.5°,是以环很安定。 1 椅式构象和船式构象 透视式: 椅式 船式 椅式构象 chair form 船式构象 boat form C2, C3, C5, C6 共平面 两者互为构象异构体 碳2、3、5、6正在统一平面上,是椅座。 碳1、2、6正在统一平面上,是椅背。信誉娱乐平台 碳3、4、5正在统一平面上,是椅腿。 碳2、3、5、6正在统一平面上,船底 碳1、2、6正在统一平面上,是船头。 碳3、4、5正在统一平面上,是船尾。 常温下 99% 1% 分子模子: 椅式构象 船式构象 环己烷椅式构象的画法 相间的两根键互相平行(画 Z 字形) 六个碳原子瓜代漫衍正在两个平面上 每个碳均有一根C-H键正在笔直目标,上平面的向上 画,下平面的向下画 其它C-H键分歧向左(左边的三个)或向右(右边 的三个),且上下瓜代 椅式构象 交叉式 H-H之间隔断均大于H的Van der Waal’s半径之和(2.40? ) 2.50? 2.49? 2.49? 船式构象 2.27? 2.27? 1.84? 有几组H-H之间隔断均小于H的Van der Waal’s半径之和(2.40? ) 重叠式 (有改变张力) 旗杆键 椅式构象较安定的来源: ①船式构象中相邻碳上的碳氢键总共为重叠式构象,存正在改变张力,而椅式构象中相邻碳上的碳氢键总共为交叉式构象,没有改变张力。 ②船式构象中船头碳原子C1和C4上的氢原子隔断较近,斥力较大。而椅式构象中C1和C4上的氢原子隔断较远,斥力较小。 C3 2 两品种型C-H键:直立键安详伏键 椅式构象中的碳氢键可能分为两类,6个碳氢键与分子的对称轴平行,叫做直立键或a键。 此外6个碳氢键指向环外,与直立键成109°28′的角,平伏着向环外伸张,叫做平伏键或e键。 a键 axial bond 竖键, 直键, 直立键 e键 equatorial bond 横键, 平键, 平伏键 三 上 三下;三 左三 右 椅式构象中C-H键的顺反闭连 相邻碳上的a键和e键为顺式 两个相邻的a键(或e键)为反式 3 转环效用 一个椅式构象的环己烷,可能通过碳碳单键的旋蜕化成另一种椅式构象,叫做转环效用。 由一种椅式构象变为另一种椅式构象,正在相互蜕化中,从来的a键形成了e键,而从来的e键形成了a键。但上、下闭连没变。 当六个碳原子上连的都是氢时,两种构象是统一构象。连有差别基团时,则构象差别。 环己烷的其它构象式 半椅式 half chair form 扭船式 twist boat form 椅式 船式 椅式 半椅式构象 5个碳正在统一平面上 有角张力(C-C键角挨近120o) 平面碳上的C-H键为重叠式构象(有较大的改变张力) 扭船式构象 1.84? 扭曲式构象 将船式构象扭动,使两个船头碳原子错开,当全盘的改变角都到达30°时,张力减小最大,即是扭船式构象。 环己烷构象的势能闭连: E 半椅式 扭船式 46kJ·mol-1 23kJ·mol-1 30kJ·mol-1 只可取船式构象的环己烷衍生物: 3 庖代环己烷的构象 一元庖代环己烷中,庖代基攻陷e键的构象更安定。 1 一元庖代环己烷的构象 5% 95% 甲基环己烷的构象 CH3与C3为对位交叉 上风构象,室温时占95% CH3与C3为邻位交叉 1,3-竖键效用 来源:a键上的甲基和环统一边相邻的两个a键氢原子隔断较近,存正在较大的斥力。 0.255nm 0.233nm 这种斥力称为范得华张力。 0.1% 99.9% 1. 3-竖键效用绝顶大 * * ?脂环化合物的定名; ?环烷烃的典范构象和安定性的闭连; ?环己烷的构象及其默示本事; ?熟习环烷烃的特点响应; ?剖析环的张力学说。 ?桥环和螺环化合物的定名; ?环己烷和庖代环己烷的构象剖析。 脂环烃是具有脂肪族烃类 开链烃 性子的环烃,分子都中含有三个以上碳原子连成的碳环; 环内两个相邻碳原子之间可能是单键、双键或三键,环的数目可能是一个或众个。 1,3-环戊二烯 环己烷 单环环烷烃通式:CnH2n 环烷烃的性子与烷烃雷同。 1 脂环烃的分类 螺环烃 桥环烃 螺原子 正在众环体例中: 稠环烃 小环:3~4个碳原子。 通俗环:5~7个碳原子。 中环:8~11个碳原子。 大环:12个以上碳原子。 单环烃 2 脂环烃的定名 1 单环体例 正在同数目碳原子的开链烃名称前加“环”字。 英文名是正在名称前加词头cyclo-。 碳原子编号时: 应使庖代基的位次尽不妨最小。 分子中有不饱和碳碳键,应使不饱和键上的碳 编号最小(1,2位)。 小心:环烷烃顺、反异构 受环的节制,σ键不行自正在挽救。环上庖代基正在空间的身分差别,爆发顺反 几何 异构。 以环为母体,名称用“环” (英文用 “cyclo”)发端。 环外基团行为环上的庖代基 环丙烷 环己烷 甲基环丙烷 cyclopropane cyclohexane methylcyclopropane 1, 3-二甲基环己烷 1-甲基-4-异丙基环己烷 1, 3-dimethyl-cyclohexane 1-isopropyl-4-methylcyclohexane 庖代基身分数字取最小 环可行为庖代基 (称环?基) 一样环联合时,可 用词头“联”发端。 环丙基环己烷 3-甲基-4-环丁基庚烷 联环丙烷 cylcopropylcyclohexane 4-cyclobutyl-3-methylheptane bicyclopropane 1-甲基环戊烯 1-methylcyclopentene 3-甲基-1,4-环己二烯 3-methyl-1,4-cyclohexadiene 顺反异构体 顺反异构用“顺”或“反”评释基团相对身分。 英文用 “cis”和“trans”默示。 顺-1,3-二甲基环戊烷 cis-1, 3-dimethylcyclopentane 反-1,3-二甲基环戊烷(两者为对映异构体) trans-1, 3-dimethylcyclopentane 镜面 2 众环体例 螺环烃:两个环共用一个碳原子的环烃。 ①. 确定母体:螺某烷(由螺环中总碳数确定)。 ②. 编号:先编小环后编大环。从小环中和螺碳相邻的碳初阶编号,使庖代基位次最小。 ③.写法: 英文名中“螺”用词头spiro-默示。 位次 庖代基身分 用阿拉伯数字,数字间用逗号隔绝 (半字线) 庖代基名称 一样的庖代基兼并起来,用一、二、三 默示 螺[a . b]某烷 除螺碳外每个环中的碳原子数。 a 为小环中的,b 为大环中的。 螺[4. 5]癸烷 spiro[4. 5]decane 除螺C外的碳原子数 用.隔绝 构成桥环的碳原子总数 4-甲基螺[2. 4]庚烷 4-methylspiro[2. 4]heptane 编号从小环初阶 庖代基数目取最小 1,6-二甲基螺[3 . 4]辛烷 10-甲基螺[4.5]-6-癸烯 10-methylspiro[4.5]-6-decene 螺[4.5]-1,6-癸二烯 spiro[4.5]-1,6-decadiene ③ .编号:先编大桥后编小桥,从桥头碳初阶编,使 庖代基位次最小。 ②. 环数实在定:把桥环烃变为链烃,翻开几个σ键,即是几元环。 桥环烃:两个碳环共用两个或两个以上碳原子。 ④. 写法: ①. 确定母体:几环某烷(由桥环中总碳数确定)。 英文名中二环用词头bicyclo-默示。 位次 庖代基身分 用阿拉伯数字,数字间用逗号隔绝 (半字线) 庖代基名称 一样的庖代基兼并起来,用一、二、三 默示 几环[a . b . c]某烷 除桥头碳外每个桥中的碳原子数。 由大桥到小桥。 桥 头 碳:几个环共用的碳原子, 环的数目:断裂二根C—C键可成链状烷烃为二环;断裂三根C—C键可成链状烷烃为三环 桥头碳原子数:不囊括桥头C,由众到少列出 环的编号本事:从桥头初阶,先长链后短链 桥头碳原子 十氢萘 二环[4. 4. 0]癸烷 bicyclo[4. 4. 0]decane 桥头间的碳原子数 用.隔绝 环的数目 构成桥环的碳原子总数 二环[2. 2. 1]庚烷 2, 7, 7-三甲基二环[2. 2. 1]庚烷 三环[2. 2. 1. 02, 6]庚烷 2,8-二甲基-1-乙基二环[3.2.1] 辛烷 环烷烃的其它定名本事 : Decahydro-naphthalene 十氢萘 萘 naphthalene 莰烷 2-莰酮(樟脑) camphane camphor 立方烷 金刚烷 cubane adamantane 按气象定名 按衍生物定名 3 物理性子 正在室温和常压下,环丙烷和环丁烷为气体,环戊烷到环十一烷为液体,环十二烷以上为固体; 环烷烃的熔点、沸点、相对密度都比含同数目碳原子的直链烷烃高; 脂环烃均不溶于水; 脂环烃的密度正在0.688-0.853之间。 环的巨细与化学性子 五元以上环烷烃 链状烷烃 性子雷同 小环环烷烃 活动,易开环 ! ! ! H 2 / P t 催 化 加 氢 不 反 应 C l 2 / h v C l H I 不 反 应 自 由 基 取 代 反 应 环烷烃首要是起自正在基庖代响应,难被氧化。 环烷烃的自正在基庖代响应,常睹的是卤代响应,响应的活性和环的巨细无闭。 脂环烃具有开链烃的通性 环烯烃也具有和开链烯烃雷同的响应。如亲电加成、氧化响应、α-卤代等。 小环化合物的格外性子 —— 易开环加成) 由上面响应前提可能看出,小环产生加成响应活性大。 1、加成响应 1)加氢 (翻开一根 C-C 键) 首要产品 支链众较安定 2)加卤素 不起加成,而只产生庖代 区别环烷烃 碳环的断裂: 产生正在含H最众和含H起码的两个碳原子之间。 3)加H X, H2SO4 错误称环丙烷加 HX、H2O 等的纪律: ①. 开环身分:正在含氢最众与含氢起码的两个碳之间。 ②.从命马氏加成纪律。氢加正在含氢较众的碳原子上。 响应采选性与碳正离子安定性相闭 2、氧化响应 环丙烷对氧化剂安定,不被高猛酸钾、臭氧等氧化剂氧化。比方: 故可用高猛酸钾溶液来区别烯烃与环丙烷衍生物。 正在加热前提下和强氧化剂效用,或正在催化剂存不才用氛围氧化,可天生各类氧化产品。 环己醇 环己酮 己二酸 环烃性子小结: (1)?? 小环烷烃(3,4元环)易加成,难氧化,似烷似烯。 通俗环以上难加成,难氧化,似烷。 (2)?? 环烯烃、共轭二烯烃,各自具有其相应烯烃的通性。 为什么三元环担心定易产生加成? 为什么五元环、六元环较安定不易产生开环加成,而易产生庖代? 1 环烷烃的燃烧热与环的安定性 燃烧热 △Hc 测天命据注解:烷烃分子每增进一个—CH2—,其燃烧热数值的增进基础上是一个定值——658.6 kJ·mol-1。 环烷烃可能看作是数目不等的—CH2—单位接连起来的化合物。但差别环烷烃中的单位—CH2—的燃烧热却因环的巨细有着显着的分歧。 极少环烷烃的燃烧热 kJ·mol-1 : 环烷烃单位CH2的燃烧热增大,则安定性低重。 *

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