课程学习笔记——［大二秋］有机化学 A1 第四章

有机化学 A1 第四章笔记

环烷烃命名

• 环烷烃命名：cyclo-；

• 取代基在环（面）同侧：cis-；异侧：trans-。

环张力

• 环张力的量度：实际燃烧热相比仅按碳数计算的燃烧热的差值。

• 环张力的来源：

  1. 键角张力：空间几何对键角的约束与杂化不匹配；
  2. 重叠张力；
  3. 跨环张力：环上编号不相邻而空间取向冲突的原子之间的排斥。

环烷烃构型

环烷烃通过扭曲来缓解环张力。

• 环丙烷的碳电子云以不沿轴向的方式重叠，形成比常规 \(\sigma\) 键弱的所谓“香蕉键”；

• 环丁烷折起，形成“蝴蝶形”，且会快速上下翻折；没有取代基时翻折前后无任何本质差别；

• 环戊烷：信封形；

• 环己烷：椅式，船式，椅式翻转；

• 更大的环烷烃：中等大小的环烷烃不可能在一个单一构象中减少所有的产生张力的相互作用，因此，一个折中的解决方案就是在几个能量相*的立体异构体中建立*衡。

环己烷

• 椅式几乎无张力。

• 船式既有重叠张力又有跨环张力，因而船式会自发扭曲；而这个扭曲实际上是椅式翻转中的重要步骤。

• 椅式翻转：

• 直立与*伏：

  • 环己烷有 \(12\) 个 \(\ce{H}\) 原子，椅式环己烷中，有 \(6\) 个位于轴向（直立键，a），\(6\) 个位于“*均*面”附*（*伏键，e）；
  • 椅式翻转会导致 a 位与 e 位翻转；但取向（上下）不变，顺反不变；
  • 直立键上基团会与邻*同向（间位）直立键上基团有跨环张力，又会与间位环上碳产生 Gauche 张力；而*伏几乎没有张力：因此取代基的 a-e 翻转伴随能量变化；
  • 多个取代基不可同时位于 e 位时，经常应优先让最大体积的取代基位于 e 位；叔丁基往往会“锁定”构象。

多环烷烃

常见稠环与桥式两种；其连接处碳分别称为稠环碳和桥头碳。