有機化學烷烴(臨床醫(yī)學)

1、人民衛(wèi)生電子音像出版社1二、環(huán)烷烴的結構與穩(wěn)定性二、環(huán)烷烴的結構與穩(wěn)定性1885年年, Baeyer 假定假定, 環(huán)烷烴具有平面正多邊形的結構：環(huán)烷烴具有平面正多邊形的結構：60 90 108 120128.6 135Bond angle 環(huán)上環(huán)上CC之間的鍵角偏離正常鍵角之間的鍵角偏離正常鍵角10928, 就會產生就會產生(angle strain), 偏差角越大張力越大偏差角越大張力越大, 分子越不穩(wěn)定。分子越不穩(wěn)定。 結論：三、四元環(huán)為結論：三、四元環(huán)為張力環(huán)張力環(huán)(strained rings) ，五元環(huán)為，五元環(huán)為無張力環(huán)，六元環(huán)及其更大的環(huán)也是張力環(huán)。無張力環(huán)，六元環(huán)及其更大的環(huán)也

2、是張力環(huán)。第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(二、結構與穩(wěn)定性) (一一) 張力學說張力學說 上頁上頁下頁下頁首頁首頁人民衛(wèi)生電子音像出版社2(二二) 現代理論解釋現代理論解釋 環(huán)烷烴分子中的碳原子采取環(huán)烷烴分子中的碳原子采取sp3雜化；除了環(huán)丙烷雜化；除了環(huán)丙烷以外，其它環(huán)烷烴的碳原子都不在同一平面上。以外，其它環(huán)烷烴的碳原子都不在同一平面上。第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(二、結構與穩(wěn)定性) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁鄧健 制作 張靜夏 審校3 分子中碳碳之間的鍵角能夠保持或盡可能接分子中碳碳之間的鍵角能夠保持或盡可能接近近10928。因此除了三、四元環(huán)為張力環(huán)以外。因此除了三、四元

3、環(huán)為張力環(huán)以外，環(huán)戊烷及其以上的環(huán)烷烴都是穩(wěn)定的。，環(huán)戊烷及其以上的環(huán)烷烴都是穩(wěn)定的。第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(二、結構與穩(wěn)定性) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁人民衛(wèi)生電子音像出版社4大環(huán)烷烴的結構大環(huán)烷烴的結構第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(二、結構與穩(wěn)定性) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁鄧健 制作 張靜夏 審校5 鍵角與軌鍵角與軌道的正常夾角有偏差道的正常夾角有偏差, 造成重疊程度小造成重疊程度小, 鍵能下降鍵能下降,產生產生角張力角張力。 由于幾何形狀上的限制，環(huán)丙烷分子雖是平面結構，但成由于幾何形狀上的限制，環(huán)丙烷分子雖是平面結構，但成鍵的電子云并不沿軸向重疊鍵的電子云并不沿

4、軸向重疊, 而是形成一種而是形成一種彎曲鍵彎曲鍵。香蕉鍵香蕉鍵 開鏈或較大脂環(huán)化合物開鏈或較大脂環(huán)化合物中軌道可達到最大重疊中軌道可達到最大重疊環(huán)丙烷分子中環(huán)丙烷分子中軌道部分重疊軌道部分重疊第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(二、結構與穩(wěn)定性) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁人民衛(wèi)生電子音像出版社6脂環(huán)烴的穩(wěn)定性順序脂環(huán)烴的穩(wěn)定性順序(由小到大由小到大)：三元環(huán)三元環(huán) 四元環(huán)四元環(huán) + HBrBr300+ Br2+ HBrBr300上頁上頁下頁下頁首頁首頁人民衛(wèi)生電子音像出版社81. 催化加氫催化加氫催化加氫易到難：環(huán)丙烷催化加氫易到難：環(huán)丙烷環(huán)丁烷環(huán)丁烷環(huán)戊烷。環(huán)戊烷。6環(huán)烷烴更難。環(huán)烷烴更難

5、。(二二) 加成反應：加成反應：CH2CCH2+ H2Ni80CH3CH2CH3H2+CCH2CCH2H2Ni200CH3CH2CH2CH3H2H2+ H2Ni/300CH3CH2CH2CH2 CH3+ H2Ni/300CH3CH2CH2CH2 CH3第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(三、化學性質) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁鄧健 制作 張靜夏 審校92. 加鹵素加鹵素 CH2CCH2+Br2CH2CH2CH2H2BrBr室溫室溫 CCl4+Br2BrBr第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(三、化學性質) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁人民衛(wèi)生電子音像出版社10+ HBrCH3CH2CH2Br+

6、 HICH3CH2CH2CH2I3. 加鹵化氫加鹵化氫 環(huán)丙烷的烷基取代物與環(huán)丙烷的烷基取代物與HX開環(huán)加成開環(huán)加成, 環(huán)的開裂總是在含最環(huán)的開裂總是在含最多多H和最少和最少H的碳原子間進行的碳原子間進行, 氫加到含氫多的碳原子上。氫加到含氫多的碳原子上。+ HBrCH3CH2CH2Br+ HICH3CH2CH2CH2I20 HBr+CHCH2CCH3CH3CH3HBr+HBr+CHCH2CCH3CH3CH3CH2CHCH3CCH3CH3BrH第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(三、化學性質) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁人民衛(wèi)生電子音像出版社11(一一) 兩種典型構象兩種典型構象 船式和椅式船

7、式和椅式第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構象) 四、環(huán)己烷的構象異構四、環(huán)己烷的構象異構 上頁上頁下頁下頁首頁首頁鄧健 制作 張靜夏 審校12 環(huán)己烷的椅式構象和船式構象可以環(huán)己烷的椅式構象和船式構象可以通過分子中通過分子中CC 鍵的扭轉互相轉化。鍵的扭轉互相轉化。 椅式椅式 半椅式半椅式 椅式椅式 半椅式半椅式 扭船式扭船式 船式船式 第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構象) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁人民衛(wèi)生電子音像出版社13512346124356HHHHHHHHHHHH123456chair formboat form124356HHHHHHHHHHHH

8、透透視視式式棒棒球球模模型型第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構象) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁鄧健 制作 張靜夏 審校14(二二) 構象異構的能量分析構象異構的能量分析124356HHHHHHHHHHHH183pm重疊式重疊式 (扭轉張力扭轉張力)142356透視式透視式Newman 投影式投影式第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構象) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁人民衛(wèi)生電子音像出版社15第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構象) 123456HHH250pm1,3-二豎鍵的相互作用力二豎鍵的相互作用力交叉式交叉式 HH123456交叉式的交叉式的

9、H 椅式構象椅式構象 99.9% 船式構象船式構象 0.1%上頁上頁下頁下頁首頁首頁鄧健 制作 張靜夏 審校16(三三) 椅式構象中的直立鍵和平伏鍵椅式構象中的直立鍵和平伏鍵 123456234561C1C3C5的鍵下翹的鍵下翹 C2C4C6的鍵上翹的鍵上翹 C1C3C5的鍵豎直向上的鍵豎直向上C2C4C6的鍵垂直向下的鍵垂直向下axisaxisequatorequatoraxisaxisequatorequator與對稱軸平行的與對稱軸平行的CH鍵鍵, 叫叫直立鍵直立鍵(a鍵鍵)，幾乎垂直于對稱軸的幾乎垂直于對稱軸的CH鍵鍵,叫叫平伏鍵平伏鍵(e鍵鍵)第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四

10、、環(huán)烷烴的構象) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁人民衛(wèi)生電子音像出版社17 翻環(huán)作用翻環(huán)作用：通過碳碳單鍵的轉動：通過碳碳單鍵的轉動,環(huán)己烷環(huán)己烷一種椅式構象可以轉變成另一種椅式構象。一種椅式構象可以轉變成另一種椅式構象。轉環(huán)前后，轉環(huán)前后，a鍵變鍵變e鍵，鍵，e鍵變鍵變a鍵鍵。aaaaaaeeeeeeaaaaaaeeeeee45.2kJ/mol106 /s第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構象) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁鄧健 制作 張靜夏 審校18eaeal怎樣畫椅式環(huán)己烷的構象式怎樣畫椅式環(huán)己烷的構象式? ?HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第

11、二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構象) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁人民衛(wèi)生電子音像出版社19(四四) 取代環(huán)己烷的構象分析取代環(huán)己烷的構象分析HHHHHH132456-7.5kJ/mol HHHHHH1234561,3-二豎鍵相互作用力二豎鍵相互作用力空間張力空間張力弱的引力弱的引力5%95% 1,3-二豎鍵相互作用產生較強的非鍵合斥力使甲基位于二豎鍵相互作用產生較強的非鍵合斥力使甲基位于a鍵的構象有較高的能量鍵的構象有較高的能量, 。第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構象) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁鄧健 制作 張靜夏 審校20eal叔丁基環(huán)己烷的優(yōu)勢構象叔丁基環(huán)己烷的優(yōu)勢構象第二章

12、烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構象) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁人民衛(wèi)生電子音像出版社21l二取代環(huán)己烷的構象分析二取代環(huán)己烷的構象分析CH3CH3HHDiaxialHHCH3H3CDiequatorial(a,a) (e,e )CH3H3CCH3HH3CHEquatorial-axial(a,e) (a,e) CH3CH3CH3HCH3HAxial-equatorial第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構象) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁鄧健 制作 張靜夏 審校22HH3CCH3H(e)(a)(a,e) CH3HHCH3(a)(e)(a,e) CH3CH3CH3CH3第

13、二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構象) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁人民衛(wèi)生電子音像出版社23HHCH3CH3HHCH3CH3HHHeeaaHCH3CH3HCH3CH3HHeaae實驗測定實驗測定, 反式異構體比順式異構體穩(wěn)定反式異構體比順式異構體穩(wěn)定7.8kJmol-1。(優(yōu)勢構象優(yōu)勢構象)第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構象) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁鄧健 制作 張靜夏 審校24(t-Bu,e; Me,a) CHHCH3H3CH3CH3Ctrans-1-甲基甲基-3-叔丁基環(huán)己烷叔丁基環(huán)己烷trans-1-tert-Butyl-3-methylcyclohex

14、ane CH3CHHCH3H3CCH3 有不同取代基時，大基團有不同取代基時，大基團處于處于e鍵的構象為優(yōu)勢構象。鍵的構象為優(yōu)勢構象。(t-Bu,a; Me,e) 第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構象) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁人民衛(wèi)生電子音像出版社25 通過對以上各種構象異構的討論，通過對以上各種構象異構的討論，可總結出以下規(guī)律：可總結出以下規(guī)律：1. 環(huán)己烷的椅式構象為最穩(wěn)定的構象；環(huán)己烷的椅式構象為最穩(wěn)定的構象；2. 多取代環(huán)己烷的優(yōu)勢構象是多取代環(huán)己烷的優(yōu)勢構象是e 鍵取代基最多的構象鍵取代基最多的構象;3. 有不同取代基時有不同取代基時, 大基團處于大基團處于e 鍵

15、為優(yōu)勢構象。鍵為優(yōu)勢構象。 第二章 烷烴和環(huán)烷烴 第二節(jié) 環(huán)烷烴(四、環(huán)烷烴的構象) 上頁上頁下頁下頁首頁首頁26第一節(jié)第一節(jié) 烷烷 烴烴1. 烷烴的結構烷烴的結構 碳原子碳原子sp3雜化，四面體構型雜化，四面體構型2. 烷烴的命名烷烴的命名 系統(tǒng)命名法：選母體編號配基系統(tǒng)命名法：選母體編號配基3. 烷烴的異構烷烴的異構 構象異構：透視式，構象異構：透視式，Newman投影式投影式4. 烷烴的性質烷烴的性質 游離基取代游離基取代: 鏈引發(fā)鏈增長鏈終止鏈引發(fā)鏈增長鏈終止 鹵代活性鹵代活性: R3CH R2CH2 RCH3 ; Cl2 Br2 I2本本章章要要點點上頁上頁下頁下頁首頁首頁27第二節(jié)第二節(jié) 環(huán)烷烴環(huán)烷烴1. 脂環(huán)烴的命名脂環(huán)烴的命名 單脂環(huán)烴單脂環(huán)烴: 環(huán)某烷環(huán)某烷; 環(huán)某基某烴環(huán)某基某烴*橋環(huán)烴橋環(huán)烴: 二環(huán)二環(huán) x. y. z 某烷某烷