有机化学电子教案(7)

②环烯的命名 在相应的烯烃名称前面加一\环\字

6-2 环烷烃的性质 一、 物理性质

环烷烃的熔点、沸点、和比重都较含同数碳原子的开链烷烃高。

可以看到结构对它们所起的作用。链状化合物可以比较自由的摇动，分子间\拉\得不紧，容易挥发，所以沸点低一些。由于这种摇动，它比较难以在晶格内作有次序的排列，所以它的熔点也低一些。环烷烃排列得紧密一些，所以密度高一些，比重就高一些。 二、化学性质

大环环烷烃和链状烷烃的化学性质很相像，对一般试剂表现得不活泼。 (1)小环烷烃与烯烃相像----与H2 、 X2 、 HX 反应。

它与氢、卤素、卤化氢都可以发生开环作用，因此小环可以比作一个双键。不过，随着环的增大，它的反应性能就逐渐减弱，五元、六元环烷烃，即使在相当强烈的条件下也不开环。 ① 催化氢化

在Ni催化剂进行催化加氢，乙烯在40℃发生反应；环丙烷在120℃时发生反应，产生丙烷；环丁烷在180℃时发生反应，产生正丁烷；环己烷和环庚灶在300℃时不发生反应。 ② 与卤素反应

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③ 与卤化氢反应

环丙烷的烷基衍生物与HX加成时，符合马氏规则，氢原子加在含氢较多的碳原子上，X-负离子加在含氢最小的碳原子上 6-3 环的张力——张力分子

环的稳定性与环的大小有关，三碳环最不稳定，四碳环比三碳环稍稳定一点，五碳环较稳定，六碳环及六碳以上的环都较稳定，如何解释这一事实？1885年A.Von Baeyer 提出了张力学说。 其合理部分要点是：

① 当碳与其他原子连结时，任何两个键之间夹角都为四面体角(109.5°)

② 碳环中的碳原子都在同一平面内,键角与109．5相差越大越不稳定．环丙烷是三角形，夹角是60°。环中每个碳上的两C-C 键，不能是109°28'，必须压缩到60°适应环的几何形状，这些与正常的四面体键角（109.5°）的偏差，引起了分子的张力，力图恢复正常键角，这种力称做角张力，这样的环叫做＂张力环＂． 张力环和其键角与四面体分子相比是不稳定的，为了减小张力，张力环有生成更稳定的

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开链化合物的倾向。所以环丙烷不稳定。

当年Bacyer讨论环张力时，是采取平面结构时的键角，即使碳环中的碳原子在同一平面内，三角形内角和是180°，每个角60°，正五边形的夹角是108°，正五边形的夹角（108°）非常接近四面体的夹角。因此，环戊烷基本上没有张力. 6-4 环己烷的构象

一、环己烷有两种极限构象——椅式构象和船式构象 ①一种像椅子故叫椅式．

六个碳原子排列在两个平面内，若碳原子1,3,5排列在上面的平面，碳原子2,4,6则排列在下面的平面，两个平面的距离为0.05nm．图中的对称轴是穿过分子画一直线，分子以它为轴旋转一定角度后，可以获得与原来分子那样的形象，此直线即为该分子的对称轴。 ②另一种像船叫船式

环己烷的C-C键可在环不受破裂的范围内旋转，在放置中，船式、椅式可以相互转变。

二、椅式环己烷分子中的直立键（a键）、平伏键（e键）

与分子的对称轴平行的键叫直立键或a键（axial bond）与直立键形成接近109.5°夹角的键，叫平伏键或e键（equatirial bond）我们将环己烷中六个碳原子所处的空间看作是一个较厚的平面的话，那么六根C-H键是竖立在它的上下，称为直立键，因为英文叫Axial bond 故称为a键．另外六根C-H键横卧在它的四周，称为平伏键，因为英文叫Equatorial bond 故称为e键．

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第七章 芳香烃

芳香族碳氢化合物简称芳烃，也叫芳香烃。芳烃按其结构可分为两类：单环芳烃；多环芳烃。单环芳烃：苯、乙烯苯、乙炔苯等多环芳烃：联苯、对三联苯；多苯代脂肪烃（二苯甲烷、三苯甲烷等）；稠环烃（萘、蒽、芘等）。 7-1 苯分子的结构

一、苯的凯库勒（Kekule）式

1865年凯库勒从苯的分子式出发，根据苯的一元取代物只有一种，说明六个氢原子是等同的事实，提出了苯的环状构造式。

因为碳原子是四价的，故再把它写成

简写为：

这个式子虽然可以说明苯分子的组成以及原子间连接的次序，但这个式子仍存在着缺点，它不能说明下列问题 第一、既然含有三个双键，为什么苯不起类似烯烃的加成反应？ 第二、根据上式，苯的邻二元取代物应当有两种，然而实际上只有一种。

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凯库勒曾用两个式子来表示苯的结构，并且设想这两个式子之间的摆动代表着苯的真实结构：

由此可见，凯库勒式并不能确切地反映苯的真实情况。 二、苯分子结构的价键观点

根据现代物理方法（如X射线法，光谱法等） 证明了苯分子是一个平面正六边形构型，键角都是120o ,碳碳键的键长都是0.1397nm。 按照轨道杂化理论，苯分子中六个碳原子都以sp2杂化轨道互相沿对称轴的方向重叠形成六个C-C σ 键，组成一个正六边形。每个碳原子各以一个sp2杂化轨道分别与氢原子1s轨道沿对称轴方向重叠形成六个C-H σ键。由于是sp2杂化，所以键角都是120o,所有碳原子和氢原子都在同一平面上。每个碳原子还有一个垂直于σ 键平面的p轨道，每个p轨道上有一个p电子，六个p轨道组成了大π键。

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