第 2章 烷烃和环烷烃
2.1 烷烃的结构饱和烃,烷烃链烃 不饱和烃,烯烃、炔烃烃 (碳氢化合物 )
(hydrocarbon) 环烃 脂环烃,环烷烃、环烯 (炔 )烃芳 (香 )烃
烷烃的通式,CnH2n+2
同系列,凡具有同一通式,具有相似的构造和性质,而在组成上相差一个或多个 CH2原子团的一系列化合物,
同系物,同系列中的各个化合物,
例如,CH3OH,CH3CH2OH,CH3CH2CH2OH
甲烷的结构,分子中的碳原子以四个 sp3杂化轨道分别与四个氢原子的 1s轨道重叠,形成四个等同的 C–H σ键,键角为 109.5°,呈正四面体的空间结构,体系最稳定,
如图 2–1所示,其它烷烃的结构 与此类似 (图 2–2).
σ键,两个原子轨道沿键轴方向以 头碰头 方式重叠所构成的共价键,σ键的形状呈圆柱形沿键轴对称分布,σ键可沿键轴自由旋转,
伯、仲、叔、季碳原子 和 伯、仲、叔氢原子
1° 2° 3° 4° 1° 2° 3°
一级 二级 三级 四级 一级 二级 三级
2.2 烷烃的命名法
2.2.1 普通命名法 常用于 简单烷烃 和 烷基 的命名
命名原则,根据烷烃分子中的碳原子总数叫做某烷,
甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸、十一、十二 ……
“正”某烷,直链烷烃,“正”字可省略,
“异”某烷,具有 (CH3)2CH(CH2)nCH3结构的烷烃,
(CH3)3CCH3 (CH3)3CCH2CH3
新戊烷 新己烷
烷基的命名,
烷基,从烷烃去掉一个 H后剩下的基团,用 R 表示,
要记忆 碳原子总数 4(包括 4)以下的烷基,(见书 P22～ 23)
2.2.2 系统命名法 重点掌握,
命名原则,(结合书中例子 )
1.直链烷烃 的命名与普通命名法基本相同,但不加“正”
字,
2.支链烷烃 的命名是 以主链为母体,所连的支链做取代基,
(1)主链的选择,选择 最长的 含取代基最多的碳链 做主链,
以此作为母体,按其碳原子数称某烷,
(2)主链的编号,遵循 最低系列原则,使取代基的位次之和最小,其次是使较不优先 (注,按次序规则排列 )的取代基的位次最小,
(3)取代基的处理,把取代基的位次、个数和名称依次写在母体名称之前,如果主链上连有多个取代基,相同的取代基应合并,不同的取代基按 次序规则 (见 P51)排列,
较优先的取代基后列出,
2.3 烷烃的同分异构
2.3.1 烷烃的构造异构
只有碳链异构,
推出碳链异构体的方法,逐步缩短碳架,去掉重复的构造式,例,写出正己烷所有的构造异构体,
2.3.2 烷烃的构象异构
1,乙烷的构象
① 构象的定义,由于 碳碳单键的旋转,导致分子中原子或基团在空间的不同排列方式,
② 乙烷的两种典型构象,
交叉式构象,能量最低,最稳定,是乙烷的 优势构象,
重叠式构象,能量最高,最不稳定,
两种构象的能量相差不大 (12.6kJ·mol-1),室温时分子所具有的动能即能克服这一能垒,足以使各构象间迅速转化,
成为无数个构象异构体的动态平衡混合物,室温时 乙烷分子大都以最稳定的交叉式构象状态存在,
③ 构象的两种表示方法,
锯架式,从侧面观察分子,
Newman(纽曼 )投影式,沿着 C－ C σ 键轴观察分子,
H H H H H H
H H H H
H H H H
H H H H
H H H H H H
2,丁烷的构象沿着 C2－ C3 σ键旋转时形成 四种典型构象,见 P26图能量,对位交叉式 <邻位交叉式 <部分重叠式 <全重叠式稳定性,对位交叉式 >邻位交叉式 >部分重叠式 >全重叠式丁烷在室温下主要以对位交叉式和邻位交叉式构象存在,
2.4 烷烃的物理性质有机物的物理性质通常是指,物态、沸点、熔点、密度、
溶解度、折射率、比旋光度和光谱性质等,
通过测定物理常数可以鉴定有机物和分析有机物的纯度,
1,状态 (常温常压下 ) (了解 )
正烷烃,C1～ C4 C5～ C16 C17以上气体 液体 固体
2,沸点 ( b.p.) 见表 2–1
沸点主要与下列因素有关,
① 分子间 van der Waals 引力,包括色散力、诱导力和取向力,分子的极性越大,van der Waals 引力越大,
② 分子间是否形成氢键,氢键的影响明显,
烷烃是非极性或极性很弱的分子,分子间仅存在很弱的色散力 ∴ 与分子量相同或相近的其它有机物相比,烷烃的沸点最低,
直链烷烃随着碳数的增加,分子间色散力增大,因而沸点逐渐升高,同碳数的烷烃中,直链烃的沸点较高,支链越多,沸点越低,
3,熔点 ( m.p.) (了解 )
烷烃的熔点也随着碳数的增加而升高,但不像沸点变化那样有规律,
4,密度比水轻,＜ 1 g·cm﹣ 3
5,溶解性根据,极性相似者相溶,的规律,所有烷烃均不溶于水,
易溶于非极性或弱极性溶剂如乙醚、苯,CCl4,
2.5 烷烃的化学性质烷烃由于分子中只含有比较牢固的 C－ C σ键 和 C－ H
σ键,所以它们的 化学性质不活泼,对一般化学试剂表现出高度稳定性,在室温下与强酸、强碱、强氧化剂及强还原剂都不发生反应,但在一定条件下,如高温、高压、
光照、加入催化剂等,它们也能发生一些化学反应,
2.5.1 甲烷的卤代反应紫外光 或 高温CH
4 + Cl2 CH3Cl + HCl
Cl2 Cl2 Cl2CH
2Cl2 CHCl3 CCl4
反应产物为混合物,但控制适当的反应条件,可使反应主要生成一种卤代物,
分子中氢原子被卤素取代的反应 称为 卤代反应,
2.5.2 烷烃的卤代反应机理 –––自由基链反应
(free radical chain reaction)
反应机理 (反应历程 ),化学反应所经历的途径或过程,
只有了解反应机理,才能认清反应的本质,掌握反应的规律,从而达到控制和利用反应的目的,
1,以甲烷的氯代反应为例,自由基链反应包括三个阶段,
(1) 链引发,Cl2 2 Cl· 吸热
(2) 链增长,Cl· + CH4 CH3· + HCl
CH3· + Cl2 CH3Cl + Cl· 放热类似地 Cl· + CH3Cl ·CH2Cl + HCl
·CH2Cl + Cl2 CH2Cl2 + Cl·
同理 生成 CHCl3 和 CCl4
(3) 链终止,Cl· + Cl· Cl2
CH3· + CH3· CH3CH3
CH3· + Cl· CH3Cl
光或热
[了解 ]
自由基反应的引发剂,自由基本身或容易产生自由基的试剂,如 过氧化物 ROOR′.
自由基反应的抑制剂,能抑制自由基生成或降低自由基活性的物质,如 酚类,
活性氧,人体内 O2通过一系列单电子转移反应衍生出的化学性质活泼的含氧物质,如 ·O 2– (超氧化物阴离子自由基 ),·OH,H2O2 和 单线态氧 1O2–,
活性氧在人体内的作用和危害,
2,甲烷氯代反应的能量变化 (见图 2–6)
(1) 反应热,生成物与反应物之间的能量差 (焓差 ),
负值,放热反应 正值,吸热反应
(2) 活化能 和 过渡态过渡态,在反应中新的化学键开始形成,旧的化学键被拉长但尚未断裂,体系的能量达到最高点时的结构,
活化能,过渡态与反应物之间的能量差,用 Ea表示,
过渡态越稳定,活化能就越低,反应速率就越快,
在一个多步骤的反应中,最慢的一步 (Ea值最大 )是决定反应速率的步骤,
过渡态反应物反应进程生成物能量
2.5.3 烷烃的卤代反应取向
CH3CH2CH3 + Cl2 CH3CH2CH2Cl + CH3CH(Cl)CH3
次产物 主产物烷烃分子中氢原子的卤代反应活性次序,
3° H > 2° H > 1° H
2.5.4 自由基的稳定性从反应机理来看,丙烷氯代可生成两种自由基,
CH3CH2CH3 + Cl· CH3CH2CH2·+ CH3CHCH3 + HCl
更稳定烷基自由基的稳定性次序,
R3C· > R2CH· > RCH2· > CH3·
(从 C–H键离解能 或 超共轭效应 来判断 )
紫外光
·
2.6 环烷烃的结构与稳定性环烷烃可分为,小环 (三、四碳环 ),普通环 (五～七碳环 )
中环、大环,自然界存在的环状化合物多为五元环和六元环,其中 六元环最稳定,
1,不同环烷烃的稳定性次序,
环丙烷 < 环丁烷 < 环戊烷 < 其它环烷烃 < 环己烷
2,结构上的原因,环烷烃中成环碳原子均为 sp3杂化
对小环 (环丙烷、环丁烷 )而言,为了成环,环上 C–C键间的夹角要偏离正常的 109.5°,形成弯曲键 (见图 2–8),轨道重叠的程度较小而不稳定,此外,环丙烷相邻 C–H键都是全重叠式构象,非键原子间的斥力较大,
从环丁烷开始,成环碳原子不在同一平面上 (见图 ),轨道重叠的程度有所增大,非键原子间的斥力有所降低,使分子内能降低,稳定性提高,
环己烷存在最稳定的椅型构象,环上 C–C键间的夹角保持 109.5°,所有相邻 C–H键都处于较稳定的交叉式构象,
环内氢原子之间相距较远,几乎无张力,
其它环烷烃,环上 C–C键间的夹角虽然能够保持 109.5°,
但环内氢原子之间比较拥挤而存在扭转张力和空间张力,
因此不如环己烷稳定,
3,影响环烷烃稳定性的三种张力,
角张力,由键角偏差引起的张力,
扭转张力,由于环上单键旋转的受阻使构象不易达到内能最低的交叉式排列,非键原子或基团发生相互作用而产生的张力,
跨环张力 (或称 空间张力 ),在跨环的原子或基团之间,相距小于 van der Waals 半径而产生斥力,
2.7 单环烷烃的同分异构
2.7.1 单环烷烃的构造异构通式,CnH2n,与单烯烃互为官能团异构,
还可因环的大小和环上取代基的不同而形成构造异构,
2.7.2 单环烷烃的顺反异构环烷烃碳环的 C–C单键,因受环的限制而不能自由旋转,
所以 环上两个或两个以上碳原子各连有一个取代基 的环烷烃,可产生顺反异构体,例如,(掌握其画法 )
H H H3C H
H3C CH3 H CH3
顺 –1,2–二甲基环戊烷 反 –1,2–二甲基环戊烷
2.8 环烷烃的构象
2.8.1 环戊烷的构象 (了解 )
优势构象是信封型构象 (见 P38图 )
2.8.2 环己烷的构象环己烷的典型构象是 椅型构象 和船型构象,常温下二者可以相互转变,椅型构象 比船型构象能量低 (23.5kJ·mol–1),
是最稳定的优势构象,在平衡混合物中占绝大多数 (99.9﹪ ),
椅型构象 的透视图,(掌握其画法 )
a键 (竖键或直立键 )
e键 (横键或平伏键 )
为什么椅型构象最稳定?
① 环上 C–C键间的夹角均保持 109.5°,
② 所有相邻 C–H键都处于较稳定的交叉式构象,
③ 环内氢原子之间相距较远,不产生斥力,
翻环作用,两种椅型构象的互相转变,环己烷实际上是以 两种椅型构象互相转化达到动态 平衡的形式存在的,
H
CH3 H
( 较稳定,约占 95﹪ ) CH3
2.8.3 取代环己烷的构象
取代基处于横键较稳定,
取代基若处于竖键,则存在 1,3–双竖键效应 (见 P39图 ),
分子内能增加而不稳定,
当环上有多个取代基时,通常有较多取代基和较大的取代基处于横键 是 较稳定的优势构象,
例如,反 –1,4–二甲基环己烷 有两种构象,
CH3 H
H CH3H H
3C
CH3 H
优势构象顺 –1,4–二甲基环己烷的优势构象?
顺 –1–甲基 –2–叔丁基环己烷的优势构象? (见书 )
反 –1–甲基 –2–叔丁基环己烷的优势构象? (见书 )
2.8.4 十氢化萘的构象 (了解 )
2.9 环烷烃的命名法按 成环碳原子数 称 环“某”烷,
若环上有支链,命名时一般以碳环为母体,支链视作取代基,环上碳原子的编号应遵循最低系列原则,其次是使较简单的取代基的位次最小,
例,
1,2 – 二甲基 – 3 – 乙基环戊烷注,当环上有较复杂的支链时,命名时可将环视作取代基,
以支链为母体,
2.9.1 螺环烃的命名法 (了解 )
2.9.2 桥环烃的命名法 (了解 )
2.10 环烷烃的性质
2.10.1 环烷烃的物理性质 (了解 )
与烷烃相似,但熔点、沸点和密度都比相应的烷烃高,
2.10.2 环烷烃的化学性质
1,除小环外 的其它环烷烃的化学性质与烷烃相似,可发生自由基卤代反应,很难发生开环加成反应,
+ Br2 –Br + HBr紫外光或 高温
2,小环 (环丙烷、环丁烷 )的开环加成反应
(1) 加氢
+ H2 CH3CH2CH2CH3
(2) 加卤素、氢卤酸
+ Br2 BrCH2CH2CH2Br
H3C CH3 + HBr (CH3)2C–CH(CH3)2
H3C Br
碳环开环多发生在 连 H最多的 C 和 连 H最少的 C 之间,
HX中的 H 加到 连 H较多的 C上,X 加到 连 H较少的 C上,
(Markovnikov规则 )
Ni
△
2.1 烷烃的结构饱和烃,烷烃链烃 不饱和烃,烯烃、炔烃烃 (碳氢化合物 )
(hydrocarbon) 环烃 脂环烃,环烷烃、环烯 (炔 )烃芳 (香 )烃
烷烃的通式,CnH2n+2
同系列,凡具有同一通式,具有相似的构造和性质,而在组成上相差一个或多个 CH2原子团的一系列化合物,
同系物,同系列中的各个化合物,
例如,CH3OH,CH3CH2OH,CH3CH2CH2OH
甲烷的结构,分子中的碳原子以四个 sp3杂化轨道分别与四个氢原子的 1s轨道重叠,形成四个等同的 C–H σ键,键角为 109.5°,呈正四面体的空间结构,体系最稳定,
如图 2–1所示,其它烷烃的结构 与此类似 (图 2–2).
σ键,两个原子轨道沿键轴方向以 头碰头 方式重叠所构成的共价键,σ键的形状呈圆柱形沿键轴对称分布,σ键可沿键轴自由旋转,
伯、仲、叔、季碳原子 和 伯、仲、叔氢原子
1° 2° 3° 4° 1° 2° 3°
一级 二级 三级 四级 一级 二级 三级
2.2 烷烃的命名法
2.2.1 普通命名法 常用于 简单烷烃 和 烷基 的命名
命名原则,根据烷烃分子中的碳原子总数叫做某烷,
甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸、十一、十二 ……
“正”某烷,直链烷烃,“正”字可省略,
“异”某烷,具有 (CH3)2CH(CH2)nCH3结构的烷烃,
(CH3)3CCH3 (CH3)3CCH2CH3
新戊烷 新己烷
烷基的命名,
烷基,从烷烃去掉一个 H后剩下的基团,用 R 表示,
要记忆 碳原子总数 4(包括 4)以下的烷基,(见书 P22～ 23)
2.2.2 系统命名法 重点掌握,
命名原则,(结合书中例子 )
1.直链烷烃 的命名与普通命名法基本相同,但不加“正”
字,
2.支链烷烃 的命名是 以主链为母体,所连的支链做取代基,
(1)主链的选择,选择 最长的 含取代基最多的碳链 做主链,
以此作为母体,按其碳原子数称某烷,
(2)主链的编号,遵循 最低系列原则,使取代基的位次之和最小,其次是使较不优先 (注,按次序规则排列 )的取代基的位次最小,
(3)取代基的处理,把取代基的位次、个数和名称依次写在母体名称之前,如果主链上连有多个取代基,相同的取代基应合并,不同的取代基按 次序规则 (见 P51)排列,
较优先的取代基后列出,
2.3 烷烃的同分异构
2.3.1 烷烃的构造异构
只有碳链异构,
推出碳链异构体的方法,逐步缩短碳架,去掉重复的构造式,例,写出正己烷所有的构造异构体,
2.3.2 烷烃的构象异构
1,乙烷的构象
① 构象的定义,由于 碳碳单键的旋转,导致分子中原子或基团在空间的不同排列方式,
② 乙烷的两种典型构象,
交叉式构象,能量最低,最稳定,是乙烷的 优势构象,
重叠式构象,能量最高,最不稳定,
两种构象的能量相差不大 (12.6kJ·mol-1),室温时分子所具有的动能即能克服这一能垒,足以使各构象间迅速转化,
成为无数个构象异构体的动态平衡混合物,室温时 乙烷分子大都以最稳定的交叉式构象状态存在,
③ 构象的两种表示方法,
锯架式,从侧面观察分子,
Newman(纽曼 )投影式,沿着 C－ C σ 键轴观察分子,
H H H H H H
H H H H
H H H H
H H H H
H H H H H H
2,丁烷的构象沿着 C2－ C3 σ键旋转时形成 四种典型构象,见 P26图能量,对位交叉式 <邻位交叉式 <部分重叠式 <全重叠式稳定性,对位交叉式 >邻位交叉式 >部分重叠式 >全重叠式丁烷在室温下主要以对位交叉式和邻位交叉式构象存在,
2.4 烷烃的物理性质有机物的物理性质通常是指,物态、沸点、熔点、密度、
溶解度、折射率、比旋光度和光谱性质等,
通过测定物理常数可以鉴定有机物和分析有机物的纯度,
1,状态 (常温常压下 ) (了解 )
正烷烃,C1～ C4 C5～ C16 C17以上气体 液体 固体
2,沸点 ( b.p.) 见表 2–1
沸点主要与下列因素有关,
① 分子间 van der Waals 引力,包括色散力、诱导力和取向力,分子的极性越大,van der Waals 引力越大,
② 分子间是否形成氢键,氢键的影响明显,
烷烃是非极性或极性很弱的分子,分子间仅存在很弱的色散力 ∴ 与分子量相同或相近的其它有机物相比,烷烃的沸点最低,
直链烷烃随着碳数的增加,分子间色散力增大,因而沸点逐渐升高,同碳数的烷烃中,直链烃的沸点较高,支链越多,沸点越低,
3,熔点 ( m.p.) (了解 )
烷烃的熔点也随着碳数的增加而升高,但不像沸点变化那样有规律,
4,密度比水轻,＜ 1 g·cm﹣ 3
5,溶解性根据,极性相似者相溶,的规律,所有烷烃均不溶于水,
易溶于非极性或弱极性溶剂如乙醚、苯,CCl4,
2.5 烷烃的化学性质烷烃由于分子中只含有比较牢固的 C－ C σ键 和 C－ H
σ键,所以它们的 化学性质不活泼,对一般化学试剂表现出高度稳定性,在室温下与强酸、强碱、强氧化剂及强还原剂都不发生反应,但在一定条件下,如高温、高压、
光照、加入催化剂等,它们也能发生一些化学反应,
2.5.1 甲烷的卤代反应紫外光 或 高温CH
4 + Cl2 CH3Cl + HCl
Cl2 Cl2 Cl2CH
2Cl2 CHCl3 CCl4
反应产物为混合物,但控制适当的反应条件,可使反应主要生成一种卤代物,
分子中氢原子被卤素取代的反应 称为 卤代反应,
2.5.2 烷烃的卤代反应机理 –––自由基链反应
(free radical chain reaction)
反应机理 (反应历程 ),化学反应所经历的途径或过程,
只有了解反应机理,才能认清反应的本质,掌握反应的规律,从而达到控制和利用反应的目的,
1,以甲烷的氯代反应为例,自由基链反应包括三个阶段,
(1) 链引发,Cl2 2 Cl· 吸热
(2) 链增长,Cl· + CH4 CH3· + HCl
CH3· + Cl2 CH3Cl + Cl· 放热类似地 Cl· + CH3Cl ·CH2Cl + HCl
·CH2Cl + Cl2 CH2Cl2 + Cl·
同理 生成 CHCl3 和 CCl4
(3) 链终止,Cl· + Cl· Cl2
CH3· + CH3· CH3CH3
CH3· + Cl· CH3Cl
光或热
[了解 ]
自由基反应的引发剂,自由基本身或容易产生自由基的试剂,如 过氧化物 ROOR′.
自由基反应的抑制剂,能抑制自由基生成或降低自由基活性的物质,如 酚类,
活性氧,人体内 O2通过一系列单电子转移反应衍生出的化学性质活泼的含氧物质,如 ·O 2– (超氧化物阴离子自由基 ),·OH,H2O2 和 单线态氧 1O2–,
活性氧在人体内的作用和危害,
2,甲烷氯代反应的能量变化 (见图 2–6)
(1) 反应热,生成物与反应物之间的能量差 (焓差 ),
负值,放热反应 正值,吸热反应
(2) 活化能 和 过渡态过渡态,在反应中新的化学键开始形成,旧的化学键被拉长但尚未断裂,体系的能量达到最高点时的结构,
活化能,过渡态与反应物之间的能量差,用 Ea表示,
过渡态越稳定,活化能就越低,反应速率就越快,
在一个多步骤的反应中,最慢的一步 (Ea值最大 )是决定反应速率的步骤,
过渡态反应物反应进程生成物能量
2.5.3 烷烃的卤代反应取向
CH3CH2CH3 + Cl2 CH3CH2CH2Cl + CH3CH(Cl)CH3
次产物 主产物烷烃分子中氢原子的卤代反应活性次序,
3° H > 2° H > 1° H
2.5.4 自由基的稳定性从反应机理来看,丙烷氯代可生成两种自由基,
CH3CH2CH3 + Cl· CH3CH2CH2·+ CH3CHCH3 + HCl
更稳定烷基自由基的稳定性次序,
R3C· > R2CH· > RCH2· > CH3·
(从 C–H键离解能 或 超共轭效应 来判断 )
紫外光
·
2.6 环烷烃的结构与稳定性环烷烃可分为,小环 (三、四碳环 ),普通环 (五～七碳环 )
中环、大环,自然界存在的环状化合物多为五元环和六元环,其中 六元环最稳定,
1,不同环烷烃的稳定性次序,
环丙烷 < 环丁烷 < 环戊烷 < 其它环烷烃 < 环己烷
2,结构上的原因,环烷烃中成环碳原子均为 sp3杂化
对小环 (环丙烷、环丁烷 )而言,为了成环,环上 C–C键间的夹角要偏离正常的 109.5°,形成弯曲键 (见图 2–8),轨道重叠的程度较小而不稳定,此外,环丙烷相邻 C–H键都是全重叠式构象,非键原子间的斥力较大,
从环丁烷开始,成环碳原子不在同一平面上 (见图 ),轨道重叠的程度有所增大,非键原子间的斥力有所降低,使分子内能降低,稳定性提高,
环己烷存在最稳定的椅型构象,环上 C–C键间的夹角保持 109.5°,所有相邻 C–H键都处于较稳定的交叉式构象,
环内氢原子之间相距较远,几乎无张力,
其它环烷烃,环上 C–C键间的夹角虽然能够保持 109.5°,
但环内氢原子之间比较拥挤而存在扭转张力和空间张力,
因此不如环己烷稳定,
3,影响环烷烃稳定性的三种张力,
角张力,由键角偏差引起的张力,
扭转张力,由于环上单键旋转的受阻使构象不易达到内能最低的交叉式排列,非键原子或基团发生相互作用而产生的张力,
跨环张力 (或称 空间张力 ),在跨环的原子或基团之间,相距小于 van der Waals 半径而产生斥力,
2.7 单环烷烃的同分异构
2.7.1 单环烷烃的构造异构通式,CnH2n,与单烯烃互为官能团异构,
还可因环的大小和环上取代基的不同而形成构造异构,
2.7.2 单环烷烃的顺反异构环烷烃碳环的 C–C单键,因受环的限制而不能自由旋转,
所以 环上两个或两个以上碳原子各连有一个取代基 的环烷烃,可产生顺反异构体,例如,(掌握其画法 )
H H H3C H
H3C CH3 H CH3
顺 –1,2–二甲基环戊烷 反 –1,2–二甲基环戊烷
2.8 环烷烃的构象
2.8.1 环戊烷的构象 (了解 )
优势构象是信封型构象 (见 P38图 )
2.8.2 环己烷的构象环己烷的典型构象是 椅型构象 和船型构象,常温下二者可以相互转变,椅型构象 比船型构象能量低 (23.5kJ·mol–1),
是最稳定的优势构象,在平衡混合物中占绝大多数 (99.9﹪ ),
椅型构象 的透视图,(掌握其画法 )
a键 (竖键或直立键 )
e键 (横键或平伏键 )
为什么椅型构象最稳定?
① 环上 C–C键间的夹角均保持 109.5°,
② 所有相邻 C–H键都处于较稳定的交叉式构象,
③ 环内氢原子之间相距较远,不产生斥力,
翻环作用,两种椅型构象的互相转变,环己烷实际上是以 两种椅型构象互相转化达到动态 平衡的形式存在的,
H
CH3 H
( 较稳定,约占 95﹪ ) CH3
2.8.3 取代环己烷的构象
取代基处于横键较稳定,
取代基若处于竖键,则存在 1,3–双竖键效应 (见 P39图 ),
分子内能增加而不稳定,
当环上有多个取代基时,通常有较多取代基和较大的取代基处于横键 是 较稳定的优势构象,
例如,反 –1,4–二甲基环己烷 有两种构象,
CH3 H
H CH3H H
3C
CH3 H
优势构象顺 –1,4–二甲基环己烷的优势构象?
顺 –1–甲基 –2–叔丁基环己烷的优势构象? (见书 )
反 –1–甲基 –2–叔丁基环己烷的优势构象? (见书 )
2.8.4 十氢化萘的构象 (了解 )
2.9 环烷烃的命名法按 成环碳原子数 称 环“某”烷,
若环上有支链,命名时一般以碳环为母体,支链视作取代基,环上碳原子的编号应遵循最低系列原则,其次是使较简单的取代基的位次最小,
例,
1,2 – 二甲基 – 3 – 乙基环戊烷注,当环上有较复杂的支链时,命名时可将环视作取代基,
以支链为母体,
2.9.1 螺环烃的命名法 (了解 )
2.9.2 桥环烃的命名法 (了解 )
2.10 环烷烃的性质
2.10.1 环烷烃的物理性质 (了解 )
与烷烃相似,但熔点、沸点和密度都比相应的烷烃高,
2.10.2 环烷烃的化学性质
1,除小环外 的其它环烷烃的化学性质与烷烃相似,可发生自由基卤代反应,很难发生开环加成反应,
+ Br2 –Br + HBr紫外光或 高温
2,小环 (环丙烷、环丁烷 )的开环加成反应
(1) 加氢
+ H2 CH3CH2CH2CH3
(2) 加卤素、氢卤酸
+ Br2 BrCH2CH2CH2Br
H3C CH3 + HBr (CH3)2C–CH(CH3)2
H3C Br
碳环开环多发生在 连 H最多的 C 和 连 H最少的 C 之间,
HX中的 H 加到 连 H较多的 C上,X 加到 连 H较少的 C上,
(Markovnikov规则 )
Ni
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