1stAttestationOCh
.pdf
Органическая химия II
Лекции №1-2
14 января 2013
Циклоалканы
I. Структура, изомерия, номенклатура
или |
или |
или |
или |
или |
|
|
|
|
|
циклопропан |
циклобутан |
циклопентан |
циклогексан |
циклогептан |
|
|
|
|
|
Номенклатура циклоалканов
•Основой названия служит циклоалкан: алкильные группы, присоединенные к циклоалкану, называются как заместители.
•Если присутствует только один заместитель, номер его расположения указывать не обязательно.
CH2CH3
этилциклопентан
2
Номенклатура циклоалканов
•Если присутствуют два и более заместителя, цепочка циклоалкана нумеруется таким образом, чтобы заместители получили минимальные номера.
|
|
1 CH3 |
H3C CH3 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
3 |
CH2CH3 |
||
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH3 |
|
|
|
|
|||
1,3-диметилциклогексан 1,1-диметил-3-этилциклогексан
3
Номенклатура циклоалканов
4
Геометрические изомеры
1
2
1
CH3 |
С одной и той же стороны: цис- |
|
|
CH3 |
цис-1,2-диметилциклогексан |
|
CH3
С разных сторон: транс-
2 |
CH2CH3 |
транс-1-метил-2-этилциклогексан |
|
5
Стабильность циклоалканов
•В природе наиболее часто встречаются пяти- и шестичленные циклы.
•Атомы углерода в циклоалканах находятся в состоянии sp3 гибридизации и, следовательно, в пространстве стремятся располагаться так, чтобы валенный угол составлял 109.5º.
•Если угол отличается от 109.5º, оптимального перекрывания орбиталей не будет происходить и в молекуле соединения возникнет напряжение валентных углов.
•Напряжение валентных углов чаще называют байеровским напряжением в честь Адольфа Байера, впервые описавшего данный феномен.
•Если С–С и С–Н связи находятся в заслоненной конформации, в результате появляется напряжение заслонения, или
торсионное напряжение (иногда называемое питцеровским напряжением по имени его открывателя Кеннета Питцера. 6
•Относительная стабильность циклоалканов: напряжение цикла
Теплота сгорания, отнесенная на одну группу CH2:
Циклоалкан (СН2)n
циклопропан
циклобутан
циклопентан
циклогексан
циклогептан
циклогептан
циклооктан
циклононан
циклодекан
циклопентадекан неразветвленный алкан
|
Теплота сгорания в |
|
Напряжение |
|
Теплота |
|
|||
расчете на одну СН2 |
цикла, |
|||
сгорания, |
||||
кДж/моль |
группу, кДж/моль |
кДж/моль |
||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
7
Циклопропан: C3H6
тетраэдральный
угол
угол
сжатия
нелинейное
перекрывание
•Валентный угол уменьшается до 60°против обычных 109.5°в состоянии гибридизации sp3.
•Такое большое байеровское напряжение приводит к нелинейному перекрыванию орбиталей.
8
Торсионное напряжение
Ньюмановская
проекция
циклопропана
Все связи C—C заслоняют друг друга, приводя к возникновению
торсионного напряжения
9
Циклобутан: C4H8
заслоненные |
|
заслоненные |
|
|
|
тетраэдральный
угол
угол
сжатия
Ньюмановская проекция заслоненного циклобутана
Напряжение цикла в планарной конформации циклобутана - следствие двух причин: байеровского напряжение из-за сжатия валентных углов до 90°и торсионного напряжения из-за заслоненных связей.
10