环烷烃的结构及环的稳定性VIP免费

脂环烃是由碳和氢两种元素组成的环状化合物，性质与开链化合物相似.5.5脂环烃5.5.1环烷烃的结构及环的稳定性环的稳定性与环的大小有关，三元环最不稳定，四元环比三元环稍稳定，五元环较稳定，六元环及以上的碳环都较稳定.（1）燃烧热与相对稳定性指1mol化合物完全燃烧生成二氧化碳和水所放出的能量，其大小反映了分子能量的高低.。——环烷烃的结构与稳定性——燃烧热名称成环碳数分子燃烧热/KJ·mol-1－CH2－的平均燃烧热/KJ·mol-1名称成环碳数分子燃烧热/KJ·mol-1－CH2－的平均燃烧热/KJ·mol-1环丙烷32091697环辛烷85310664环丁烷42744686环壬烷95981665环戊烷53320664环癸烷106636664环己烷63951659环十五烷159885660环庚烷74637662开链烷烃659表5-1环烷烃的燃烧热从表中可以看出环小能量高，不稳定.随环增大，每个亚甲基单元的燃烧热依次降低.由环己烷开始，亚甲基单元的燃烧热趋于恒定.——环烷烃的结构与稳定性——（2）张力学说（A）Baeyer张力学说小环键角与碳原子杂化轨道夹角109.5°之间有一定偏差，引起分子的张力.这种张力称为角张力.这种角张力使环丙烷比丙烷能量高,不稳定,倾向开环.随着环的加大,几何形状与109.5°差距变小,角张力小,稳定性增加.成功之处:能解释大多数实验事实.不成功之处:对五员环及六员环的推测不对.不成功原因:把分子都看成平面,实际上除三员环外,其它环的碳原子都不在一个平面内.60°90°108°120°——环烷烃的结构与稳定性——从环丁烷开始，成环碳原子均不在同一平面上。蝴蝶型环丁烷环戊烷信封型扭曲型环己烷分子中无张力；而七到十二个碳原子组成的环烷烃，环内氢原子间的扭转张力使它们的稳定性略有下降.当环进一步增大时,稳定性与环己烷相似。如环二十二烷就是无张力环.环二十二烷——环烷烃的结构与稳定性——（2）现代结构理论解释小环不稳定是由于成键碳原子的sp3杂化轨道未能形成最大程度的交盖.环丙烷中,两个相邻碳碳键夹角为60°.两个碳原子以sp3杂化轨道交盖形成α键时，其对称轴不能在一条直线上，只能以弯曲的方式交盖.这种键称为弯曲键,亦称香蕉键.——环烷烃的结构与稳定性——60°105.5¡ã由于形成弯曲键，成键碳原子sp3的杂化轨道不能最大程度交盖,故C-Cσ键较弱。HHHHHHHHHHHH115¡ã0.152nm重叠构象比烷烃中的C-C键长0.154nm短——环烷烃的结构与稳定性——由此可见：(1)键的重叠程度小，稳定性。(2)电子云分布在两核连线的外侧，增加了试剂进攻的可能性，故具有不饱和烯烃的性质。（1）影响构象稳定性的因素键角与成键轨道角度不相符.sp3杂化碳交叉构象稳定，若有偏差，有扭回交叉构象的扭转张力.非键合原子之间，若距离小于范德华半径，彼此排斥.5.5.2环己烷及其衍生物的构象——环己烷及其衍生物的构象——（A）角张力（B）扭转张力（C）范德华力——环己烷及其衍生物的构——环己烷有椅型和船型两种极限构象：椅型船型——环己烷及其衍生物的构象——（2）环己烷的稳定构象球棒模型：比例模型：椅型构象和船型构象可以互相转变。船型环己烷比椅型能量高30kJ·mol-1，常温下平衡体系主要以稳定的椅型构象存在。——环己烷及其衍生物的构象——1234560.25nm6543210.18nmeeeeee（3）直立键a、平伏键e与稳定构象（A）何为a、e键书写时右面三个e键向右伸，左面三个e键向左伸。——环己烷及其衍生物的构象——aeaeeaaeeaeayaaaaaaHHHHHHHHHHHH——环己烷及其衍生物的构象——红色键为直立键(a键)，蓝色键为平伏键（e键）。环己烷由一种椅型构象翻转为另一种椅型构象时，原来的a键都变为e键，原来的e键都变为a键。——环己烷及其衍生物的构象——（B）环己烷本身构象稳定（椅式）每个键角为109。5°无角张力。交叉构象，无扭转张力。HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH——环己烷及其衍生物的构象——（从左图左面看时的构象）——环己烷及其衍生物的构象——1，3，5三个a键上的氢之间无范德华张力侧视俯视——环己烷及其衍生物的构象——环己烷船式构象不稳定重叠构象，有扭转张力——环己烷及其衍生物的构象——（从左图左面看时的构象）——环己烷及其衍生物的构象——两个旗杆氢之间有范德华张力侧视俯视——环己烷及其衍生...