有机化学1(5)

2019-04-15 11:59

1,3-戊二烯和1,4-戊二烯的能量相差28KJ/mol,说明共轭二烯烃不是两个π键的简单结合,而是由4个p轨道、4个p电子组合成大Π键,记为Π44。每个电子都可在4个p轨道的范围内活动,叫离域,使得体系能量降低,称为离域能,或共轭能。这种体系叫离域体系,或共轭体系。由于共轭使体能量降低,使体系趋于稳定的效应叫共轭效应。

分子轨道认为,只要p轨道相互平行,就可重新线性组合,形成新的分子轨道。有能量降低的成键轨道和能量升高的反键轨道。轨道的总能量和总数目不变。电子排列在成键轨道上,能量降低。

2、1,3-丁二烯的结构

1,3-丁二烯的4个C、6个H都在同一平面,尽管共轭体系中4个C之间没有单、双键的区别,但由于他们所处的环境不同,使C1-C2和C3-C4之间的键长接近于双键,C2-C3的键长接近于单键,因而书写时仍然以单、双键表示。但已不是真正意义上的单、双键。

3、共轭效应的应用

(1)α-H的活泼性—P-π共轭

当甲基变成自由基或正碳离子后,3个C都变成了SP2杂化,构成了Π33、 Π23共轭体系,将电荷分散到体系中,比相应的CH3-CH2-CH2+、CH3-CH2-CH2?稳定的多,因而使得α-H的活泼性很高。 (2)炔烃与HX、X2加成规律可用共轭效应解释

炔烃与HX一分子加成后形成了Π43共轭体系,使双键的活性降低。与X2一分子加成后形成Π64共轭体系,使双键活性降低。当然诱导效应也是致钝的。

(三)超共轭效应

当甲基或烷基与π-键或共轭体系相连时,由于C-C σ-键的旋转,使得C-H σ-键处于π-键平面上,但与π-键不平行,可形成部分重叠叫超共轭,使体系相对较稳定,叫超共轭效应。

超共轭效应很好地解释了下列现象: 1、双键两端的支链越多越稳定 2、正碳离子、自由基的稳定性。

(四)共轭二烯烃的性质

1、亲电加成反应

与烯烃相似,也可与卤素、卤化氢等亲电试剂进行亲电加成反应,但加成通常有两种可能。

影响产物的因素有: 反应物的结构、试剂和溶剂的性质、产物的稳定性及反应温度等。通常极性溶剂有利于1,4-加成,非极性溶剂有利于1,2-加成。低温有利于1,2-加成,温度升高有利于1,4-加成。

1)1,2加成活化能低,反应速率大,低温有利。为动力学(速度)控制。 2)1,4加成产物稳定,但活化能高,反应慢,高温有利。为热力学(平衡)控制。

3)HX、X2的加成反应都类似

2、双烯合成—狄尔斯-阿尔德(Diels-Alder)反应

(1)双烯合成是合成六元环重要反应,1928年发现,1950年获诺贝尔奖。 (2)共轭二烯烃是顺式参与反应,被固定为反式的二烯体不能发生此反应。 (3)此反应属协同反应,没有中间体,一步完成。而且是顺式加成。保持了

二烯体、亲二烯体的原有构型。

(4)亲二烯体上有吸电基有利于反应,相反有推电基不利于反应。

(五)橡胶

1、天然橡胶 2、合成橡胶—共轭二烯烃的聚合

第五章 脂环烃

5.1 脂环烃的分类 5.2 脂环烃的命名 5.3 环烷烃的性质

5.4 环的张力和稳定性 5.5 环烷烃的结构

5.1 脂环烃的分类

环烷烃 单环 环烯烃 环炔烃 螺环

脂环烃 二环 桥环 联环 两环共用一个C叫螺原子 两环共用两个C叫桥头碳原子 两个或两个以上环用共价键相连 多环

5.2 脂环烃的命名

一、单环化合物的命名

1、以碳环为母体,侧链为取代基,命名时在同碳直链烷烃的名称前加一个―环‖字。

2、若环上有多个取代基,在环上碳原子的编号应是取代基的位次和最小,并尽量使小数字表示小基团。

3、有顺反异构的脂环烃,要在名称前加―顺‖或―反‖。

4、当环上碳原子数少于所连碳链的原子数时,或碳链连有多个环时,则以链烃作母体,环作为取代基

二、螺环化合物的命名

1、根据组成环碳原子数的总和命名为―某‖烷,并加词头―螺‖,在螺与某烷之间加一方括号,将两环的碳原子数(除螺原子外)由小到大的顺序写在方括号内,数字之间用―.‖隔开。

2、环碳原子的编号应从最小的环中与螺原子相连的一个碳开始,通过螺原子进入大环,并尽量使取代基的位次和最小。

三、桥环化合物的命名

1、根据组成环碳原子数命名为―某‖烷,加词头―双环‖ 或―二环‖ ,在二环与某烷之间加一方括号。将与桥头碳原子相连桥所含的碳原子数由大到小的顺序写在方括号内,数字间用―.‖隔开。 2、环碳原子的编号从一个桥头碳原子开始,先绕最长的桥到第二个桥头碳原子,再依次绕较短的桥。并使取代基的位次和最小。

四、含不饱和键脂环烃的命名

对含不饱和键的脂环烃,环碳编号首先使不饱和键的位次(或之和)最小。再考虑使取代基的位次和最小。若只有一个不饱和碳原子上含有取代基,则此碳原子的编号必须为1。

五、多环脂环烃的命名

多环脂环烃的数量较少,命名以俗名为主。

5.3 环烷烃的性质

一、环烷烃的物理性质

环丙烷、环丁烷为气体

环戊烷为液体,沸点为49.5?C。

环己烷在低温下为固体,熔点为6.5?C 。

环烷烃的熔点和沸点均较同数碳原子的开链烷烃高一些,密度也较高。 环烷烃与开链烷烃物理性质的差异是两者结构不同所致。相对环烷烃,开链烷烃分子链可自由地‖摆动‖,分子结合不够紧密,易挥发,沸点较低。此摆动同样影响分子在晶格内作有次序的排列,所以熔点也较低。同理,环烷烃排列得紧密一些,密度也高一些。

二、环烷烃的化学性质 1、催化加氢

2、加Br2 3、加HX 4、氧化

尽管三元环不稳定,容易发生加成反应而开环,但不容易发生氧化反应,这一点与烯烃不同。

5.4 环的张力和稳定性

一、拜耳张力学说

1880年以前,只发现五元和六元环的碳环化合物,当时认为其它碳环化合物不可能存在或者极不稳定。

1883年佩金(Perkin)合成了三元和四元环碳环化合物,并发现三元环的活性


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