05 第五章 脂环烃.ppt

第1页：第五章脂环烃

• 第五章脂环烃ν学习要求ν
• 1．掌握脂环烃的命名。
• 2．掌握脂环烃的结构和性质，环的大小与稳定性的关系。
• 3．掌握脂环烃的顺反异构，环己烷及取代环己烷的构象分析（船式和椅式、a键和e键）。
• 4．理解多环己环烃（十氢萘的顺反异构）。
• 5．了解脂环烃的一般合成方法。ν
• 6. 了解萜类和甾族化合物。作业P109 1，2，3，5，6，7，9

第2页：§5.1脂环烃的分类和命名脂环烃

§5.1脂环烃的分类和命名脂环烃指碳干为环状而性质和开链烃相似的烃类。小环（3～4C），普通环（5～7C），中环（8～12C），大环（12C以上）

第3页：四个碳原子的环烷烃有二个异构体

环烷烃由于环的大小及侧链的长短及位置不同而产生构造异构体。四个碳原子的环烷烃有二个异构体：五个碳原子环烷烃有五个构造异构体

第4页：构造相同

构造相同，分子中原子在空间的排列方式不同的化合物互称为立体异构体（steroisomers）,顺反异构体是立体异构体的一类。立体异构体的构造相同，而分子中原子在空间的排列方式即构型（configuration）不同。

第5页：与烷烃类似

命名：与烷烃类似，在烷字前加一“环”字。例：环丙烷环丁烷环戊烷环己烷

第6页：有二个以上不同取代基

环上取代基的位次尽可能小，有二个以上不同取代基时，以含碳原子最少的取代基作为1位，例：含双键的脂环烃称为环烯

第7页：如取代基为较长的碳链

如取代基为较长的碳链，将环作为取代基，作为烷烃的衍生物命名

第8页：小的数字排前面

脂环烃分子中两个碳环共有一个碳原子称为螺环烃，其命名根据成环碳原子的总数称为螺某烷，螺字后方括号用数字标出二个碳环上除了共有碳原子外的碳原子数目，小的数字排前面，编号以较小环中与相邻C开始，数字用圆点隔开，代表碳原子数。

第9页：二个碳环共有二个碳原子的称为稠环烃

二个碳环共有二个碳原子的

称为稠环烃。命名可按相应芳烃的氢化物或桥环烃的方法命名

第10页：命名时用二环

脂环烃分子中二个或二个以上碳环共有二个以上碳原子的称为桥环烃。命名时用二环，三环等作词头，再根据环碳原子总数称某烷。环字后面方括号中用数字标出桥上二个桥头碳原子之间的碳原子数。二环桥环烃可看作是二个桥头C之间用三道桥联结起来, 因此方括号内有三个数字, 由大到小排列, 数字用圆点隔开，编号从一个桥头C顺最长碳环到次长碳环，余类推。

第11页：二环[4.1.0]庚烷

二环[4.1.0]庚烷1,8-二甲基-2-乙基-6-氯二环[3.2.1]辛烷三环[3.3.1.13,7]癸烷（金刚烷）（右上角的3，7表示环中桥接的位次）

第12页：辛烷三环[

三环[3.2.1.02,4]辛烷三环[5.5.1.0 3,11]十三烷三环[5.4.0.02,9]十一烷

第13页：十二面烷

Polycyclic HydrocarbonsNameStructurePrismane（棱烷）Cubane（立方烷）Housane（房烷）Basketane（篮烷）Adamentane（金刚烷）mp.314℃Dodecahedrane（十二面烷）mp.〉450℃

第14页：甲基螺[3.4]辛烷

问题：用系统命名法命名下列化合物：6-甲基螺[3.4]辛烷2，7，7-三甲基二环[2.2.1]庚烷二环[2.2.0]己烷

第15页：§5.2脂环烃的性质脂环烃能进行

§5.2脂环烃的性质脂环烃能进行与开链烃一样的化学反应，例

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第18页：双键被氧化

(双键被氧化，而环丙烷不受影响，籍以区别二者) 例如

第19页：§5.3脂环的结构

§5.3脂环的结构1885年Bagyer提出了张力学说。60°90°108°120°+24°44¹+9°44¹+0°44¹-5°16¹

第20页：碳环键角为

1．环丙烷环中C-C键形成一种弯键结构,碳环键角为105.5o,H-C-H键角114º

第21页：

第22页：键也是弯曲

2．环丁烷和环戊烷的构象环丁烷与环丙烷相似，C-C键也是弯曲的，C-C-C键角约111.5º，其中四个C不在同一平面。环丁烷的构象

第23页：

第24页：信封式能垒2.5KJ/mol半椅式环

信封式能垒2.5KJ/mol半椅式环戊烷构象

第25页：

第26页：原子是SP3杂化

3．环己烷的构象在环己烷分子中，C原子是SP3杂化。六个C不在同一平面，C-C键夹角保持109º28¹,因此环很稳定。其有二种极限构象

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第32页：§5.3脂环的结构

Newman projection of chair cyclohexane

第33页：直立键(竖键

• a键：直立键(竖键) (axial bonds)e键：平伏键(横键)(equatorial bonds)构象翻转
• a键转变成e键，e键转变成a键
• 环上原子或基团的空间关系保持。

第34页：试比较顺式和反式

试比较顺式和反式1,4-二甲基环己烷的稳定性。ea键型ee键型aa键型甲基ee键型异构体比甲基ea键型异构体稳定。

第35页：单取代环己烷

单取代环己烷

第36页：二取代环己烷的构象

平衡有利于-CH3处于e键的构象(优势构象)。[构象分析]非键连作用邻交叉型对交叉型平伏键甲基环己烷比直立键甲基环己烷稳定：7.1 kJ/mol2) 二取代环己烷的构象

第37页：试比较顺式和反式

试比较顺式和反式1,4-二甲基环己烷的稳定性。ea键型ee键型aa键型甲基ee键型异构体比甲基ea键型异构体稳定。

第38页：优势构象

[讨论]1. 指出下列构象异构体中哪一个是优势构象。优势构象

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第40页：多取代环己烷

多取代环己烷

第41页：二甲基环己烷反

顺-1，2-二甲基环己烷反-1，2-二甲基环己烷5226.4KJ/mol5220.1KJ/mol

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第43页：环上有不同取代基

小结：（1）环己烷多元取代物最稳定构象是e-取代基最多的构象。（2）环上有不同取代基时，大取代基在e键的构象较稳定。

第44页：§5.3脂环的结构

问题？ExampleDraw both chair conformations of the following disubstituted cyclohexanes.Predict which conformation, if any, is the more stable.1trans-1,2-dimethylcyclohexane2cis-1,3-dimethylcyclohexane3trans-1,3-dimethylcyclohexane

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第46页：顺-1-氯-2-溴环己烷（2）反

画出下列各二元取代环己烷最稳定的构象：（1）顺-1-氯-2-溴环己烷（2）反-1-氯-4-碘环己烷（3）顺-1，3-二羟基环己烷（4）顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷问题

第47页：顺-1-氯-2-溴环己烷反-1-氯

顺-1-氯-2-溴环己烷反-1-氯-4-碘环己烷顺-1，3-二羟基环己烷顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷

第48页：大环体系

大环体系：Rings made up of seven and eight carbon atoms, called medium rings, possess steric strain due to van der Waals interaction with nonbonded atoms. The floppy nature of these medium rings can be shown by examining models of their conformations. Large ring systems are also possible. Muscone, a natural product found in the scent gland of the musk deer, is used in musk perfumes and fragrances. This molecule possesses a 15 membered ring. Today commercial muscone is usually manufactured by chemical synthesis, not extracted from its natural source

第49页：

第50页：5.5．脂环化合物的顺反异构三元

5.5．脂环化合物的顺反异构三元环

第51页：十氢化萘二环[4.4.0]癸烷顺式反

十氢化萘二环[4.4.0]癸烷顺式反式顺式有构象异构体反式无构象异构体

第52页：

第53页：

第54页：下列化合物有可能存在吗

问题？下列化合物有可能存在吗？

第55页：§5.6脂环烃的制法

§5.6脂环烃的制法1. 芳香族化合物加氢

第56页：分子内偶联

2. 分子内偶联

第57页：内型(endo) (主) 外型

3. Diels-Alder反应:内型(endo) (主) 外型(exo) (次)

第58页：卡宾合成法

4. 卡宾合成法

第59页：脂环烃之间转化脂环烃在催化剂作用下发

5. 脂环烃之间转化脂环烃在催化剂作用下发生环的缩小或扩大反应

第60页：§5.6脂环烃的制法

示例

第61页：§5.7萜类和甾族化合物

§5.7萜类和甾族化合物ν5.6.1萜类ν5.6.1.1萜的涵义和异戊二烯规律ν分子中含C10以上，且组成为5的倍数的烃类化合物称为萜类。ν因分子中含有双键，所以，萜类化合物又称为萜烯类化合物。ν萜类化合物是广泛存在于植物和动物体内的天然有机化合物。如从植物中提取的香精油——薄荷油、松节油等，植物及动物体中的某些色素——胡箩卜素、虾红素等等。ν研究发现，萜类分子在结构上的共同点是分子中的碳原子数都是5的整倍数。例如

第62页：

第63页：5.7.2 甾族化合物

5.7.2 甾族化合物ν1．基本结构ν甾类化合物分子中，都含有一个叫甾核的四环碳骨架，环上一般带有三个侧链其通式为：R1、R2一般为甲基，称为角甲基，R3为其它含有不同碳原子数的取代基。甾是个象形字，是根据这个结构而来的，“田”表示四个环，“”表示为三个侧链。许多甾体化合物出这三个侧链外，甾核上还有双键、羟基和其他取代基。四个环用A、B、C、D编号，碳原子也按固定顺序用阿拉伯数字编号。如下图