Грищенкова Т. Н., 2010



Скачать 44,12 Kb.
Pdf просмотр
Дата30.12.2016
Размер44,12 Kb.

Циклоалканы
© Грищенкова Т.Н., 2010
© ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет», 2010

Циклоалканы –
насыщенные циклические углеводороды
C
n
H
2n
Являются структурными изомерами алкенов, имеют с ними общую формулу.

Простейшие циклоалканы циклопропан циклобутан циклопентан циклогексан

Изомерия циклоалканов
Структурные изомеры:
Геометрические изомеры:
Причина геометрической изомерии – наличие плоскости цикла.

Оптическая изомерия циклоалканов
Цис-изомеры с одинаковыми заместителями являются мезоформами:
Транс- изомеры оптически активны:
зеркало

Циклоалканы имеют разную устойчивость в зависимости от размера цикла
1 2
3 4
5 6
7 8
9 Размер цикла
ЭНЦ,
кДж/моль
25 27 50 75 100 109 115 0
ЭНЦ – энергия
напряжения
цикла.
Характеризует
устойчивость
циклоалкана.

Энергия напряжения цикла (ЭНЦ) складывается из разных видов напряжений

Выдающийся немецкий учёный
Байер,
изучавший свойства алициклов, в 1885 г. разработал первую теорию строения молекул этих соединений. В основу теории напряжения была положена зависимость устойчивости алицикла от величин валентных углов внутри циклической молекулы. При этом углеводородные циклы считались плоскими правильными многоугольниками.

Байер рассуждал так: величина валентного угла у «ненапряжённого» тетраэдрического атома углерода равна 109° 28', а при образовании молекул циклоалканов происходит
«насильственное» сжатие или расширение валентных углов. Байер назвал это
угловым напряжением
в цикле. Напряжения в циклах : для циклопропана (109 0
28’-60 0
):2=24 0
22’, для циклобутана (109 0
28’-90 0
):2=9 0
44’
1. Угловое напряжение:

Энергия напряжения цикла (ЭНЦ) складывается из разных видов напряжений
2. Торсионное напряжение – напряжение
в заслоненных конформациях:
Однако!!! Молекулы циклов, за исключением циклопропана,
неплоские
!
Поэтому напряжения в них меньше, чем предполагал Байер.

Циклопропан
0,151 нм
Угол 115
о
Длина связи и валентый угол указывают на особый характер связей –
«банановые»
связи:
Перекрывание орбиталей идет не вдоль линии, соединяющей ядра атомов.

Химические свойства циклопропана
Реакция не идет

Химические свойства циклопропана
• Цикл очень неустойчив, поэтому во многих химических реакциях циклопропан ведет себя как алкен, вступая в реакции присоединения с раскрытием цикла.
• Однако, в эти реакции циклопропан вступает труднее, чем пропилен: не обесцвечивает водный раствор перманганата калия; в реакции с хлором дает продукт замещения вместе с продуктом присоединения.

Циклобутан
• Цикл неплоский, что позволяет уменьшить угловое и торсионное напряжения.
• Более устойчивый по сравнению с циклопропаном.
• Вступает в реакции присоединения труднее, чем циклопропан.
Конформация циклобутана

Химические свойства циклобутана
Реакции присоединения идут в более жестких условиях,
чем аналогичные реакции циклопропана.

Циклопентан конверт полукресло
Конформации циклопентана:
Цикл устойчивый, напряжения в нем
минимальные.


Химические свойства циклопентана
• Свойства циклопентана аналогичны свойствам алканов: он вступает в реакции свободнорадикального замещения:

Циклогексан




Конформации циклогексана:


кресло


ванна
«твист»
Проекции Ньюмена:
При комнатной температуре на 1000 молекул в форме
«кресла» приходится одна молекула в форме «ванны».
Разница в энергии этих конформаций
25 кДж/моль.

Причины неустойчивости конформации «ванна»
• 1. Торсионное напряжение, характерное для заслоненных конформаций.
• 2. Ван-дер-ваальсово напряжение. Возникает там, где сумма ван-дер- ваальсовых радиусов атомов меньше расстояния, которое занимают эти атомы.
• Сумма радиусов
«флагштоковых» атомов водорода – 0,24 нм, а расстояние между ними –
0,18 нм.
0,18 нм

Аксиальные и экваториальные
С-Н связи в циклогексане
Аксиальные связи
Экваториальные связи конверсия кольца
Экваториальная конформация
Аксиальная конформация
Экваториальная конформация энергетически более
выгодная, так как в ней отсутствуют 1,3-диаксиальные
взаимодействия – дополнительные напряжения.
1,3- диаксиальные отталкивания

Стереоизомерия дизамещенных производных циклогексана
Какой из двух геометрических изомеров устойчивее: цис- или транс-?
Для получения ответа на этот вопрос необходимо
рассмотреть конформации этих дизамещенных
производных

Конформационный анализ производных циклогексана конверсия кольца конверсия кольца
Транс-е,е
Транс-а,а
Цис-а,е
Цис-е,а
Устойчивее тот изомер, который дает более устойчивую конформацию!

Химические свойства циклогексана
Цикл устойчивый,
вступает в реакции свободно-радикального замещения:

Циклогексановое кольцо в биологически активных соединениях
Алкалоиды
– органические основания, вырабатываемые
растениями и оказывающие сильное физиологическое действие
на животные организмы
Источник: http://images.yandex.ru

Стероиды
• В основе стероидов лежит полициклическая структура.
• Стероидная структура найдена в алкалоидах, составляет основу холестерина, гормонов надпочечников, половых гормонов.

Алкалоид самандарин
Источник: http://images.yandex.ru

Стероиды - изопреноиды
Источник: http://images.yandex.ru

Холестерин
HO
CH
3
CH
3
H
3
C
CH
3
H
3
C
Источник: http://images.yandex.ru

Прогестерон
Источник: http://images.yandex.ru

Источник: http://images.yandex.ru

Источник: http://images.yandex.ru

Источник: http://images.yandex.ru

Каталог: files
files -> Детская стоматология
files -> Лекция №1. «Введение. Анатомо-физиологические аспекты органов ротовой полости и их особенности у различных видов животных»
files -> Стоматология
files -> Стоматология
files -> Учебный план дополнительной профессиональной программы повышения квалификации «Стоматологическая помощь населению»
files -> Учебно-тематический план дополнительной профессиональной программы повышения квалификации «Стоматологическая помощь населению»
files -> Терапевтическая стоматология


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©stomatologo.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница