有机化学讲义课件(徐寿昌 全)3
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有机化学课件(徐寿昌)
（★产生同分异构现象的本质是在分子中原子成键
的顺序和空间排列方式不同.） 例1:乙醇和二甲醚 CH3CH2-OH, CH3-O-CH3
例2:丁烷和异丁烷 CH3CH2CH2CH3, CH3CH(CH3)CH3
◎碳化合物含有的碳原子数和原子种类越多,它的同
分异构体也越多。如: C7H16的同分异构体数 9 个;
★键的极性大小主要取决于成键两原子的电负性
值之差，与外界条件无关，是永久的性质。
电负性：一个元素吸引电子的能力。
偶极矩：正电中心或负电中心的电荷与两个电荷中心之
间的距离d的乘积. (方向性:正到负,一般用符号 表示。 qd (D,德拜)
■ 在两原子组成的分子中，键的极性就是分子的极性，键
的偶极矩就是分子的偶极矩。
它原子所形成的两个共价键之间的夹角.
(3)键能 ——气态原子A和气态原子B结合成A-B分
子(气态)所放出的能量,也就是气态分子A-B离解 成A和B两个原子(气态)时所吸收的能量.
键能泛指多原子分子中几个同类型键的离解能的
平均值.
离解能 :一个共价键离解所需的能量 .指离解特定共
价键的键能.（在多原子分子中，即使相同的键其解
一.有机化合物和有机化学
◎1806年柏则里斯（Berzelius）首先提出(有机
化学)名词，以区别于其它矿物质的化学 ——
无机化学
◎1828年，魏勒（F.Wöhler）在实验室由氰酸铵
(NH4OCN)合成尿素(NH2CONH2),促进了有机
化合物的人工合成:
O N H O C N 4 H H NC N 2 2
C8H18的同分异构体数可达18个;
C10H22的同分异构体数可达75个。
2.性质上：① 容易燃烧 ② 热稳定性差 ③ 熔点、沸点低 ④ 难溶于水； ⑤ 反应速度慢 ⑥ 副反应多 三、有机化合物中的共价键 共价键广泛存在于有机物中，也可说共价键 是有机物的结构基础。关于共价键，目前有两 种常用的理论： ◎1、价键理论 从“形成共价键的电子只处于形成共价键两原子 之间” 的定域观点出发。
的顺序和空间排列方式不同.） 例1:乙醇和二甲醚 CH3CH2-OH, CH3-O-CH3
例2:丁烷和异丁烷 CH3CH2CH2CH3, CH3CH(CH3)CH3
◎碳化合物含有的碳原子数和原子种类越多,它的同
分异构体也越多。如: C7H16的同分异构体数 9 个;
★键的极性大小主要取决于成键两原子的电负性
值之差，与外界条件无关，是永久的性质。
电负性：一个元素吸引电子的能力。
偶极矩：正电中心或负电中心的电荷与两个电荷中心之
间的距离d的乘积. (方向性:正到负,一般用符号 表示。 qd (D,德拜)
■ 在两原子组成的分子中，键的极性就是分子的极性，键
的偶极矩就是分子的偶极矩。
它原子所形成的两个共价键之间的夹角.
(3)键能 ——气态原子A和气态原子B结合成A-B分
子(气态)所放出的能量,也就是气态分子A-B离解 成A和B两个原子(气态)时所吸收的能量.
键能泛指多原子分子中几个同类型键的离解能的
平均值.
离解能 :一个共价键离解所需的能量 .指离解特定共
价键的键能.（在多原子分子中，即使相同的键其解
一.有机化合物和有机化学
◎1806年柏则里斯（Berzelius）首先提出(有机
化学)名词，以区别于其它矿物质的化学 ——
无机化学
◎1828年，魏勒（F.Wöhler）在实验室由氰酸铵
(NH4OCN)合成尿素(NH2CONH2),促进了有机
化合物的人工合成:
O N H O C N 4 H H NC N 2 2
C8H18的同分异构体数可达18个;
C10H22的同分异构体数可达75个。
2.性质上：① 容易燃烧 ② 热稳定性差 ③ 熔点、沸点低 ④ 难溶于水； ⑤ 反应速度慢 ⑥ 副反应多 三、有机化合物中的共价键 共价键广泛存在于有机物中，也可说共价键 是有机物的结构基础。关于共价键，目前有两 种常用的理论： ◎1、价键理论 从“形成共价键的电子只处于形成共价键两原子 之间” 的定域观点出发。
有机化学 徐寿昌 第二版
H2CrO4 Br2 HOAc
(C6H5)3COH (C6H5)3CBr (C6H5)3C-Na+ + NH3
(C6H5)3CH + Na+NH2
CH3CH3 pka ~50 C6H5CH3 41 NH3 34-35
(C6H5)2CH2 34
(C6H5)3CH 31.5
CH ≡ CH 25
7.2 联苯
4HC≡CH
Ni(CN)2 15-20 atm, 50oC
（70%）
无芳香性
- 2K
乙醚
=
≡
有芳香性
C-C键键长平均 化，均为1.40A。 八个碳原子共平 面。
*K给出二个电子。
7.4.2轮烯芳香性的判别
1 定义： 分子式符合(CH)n的环多次甲基化合物称为轮烯。 （n≥10） 2 命名： 轮烯是根据碳氢的数目来命名的。
COOH
电子云密度高的环易被氧化。
（2） 萘的还原
H2 / 弱催化剂 H2 / pt 高温高压 H2 / Ni (pd) Na C2H5OH 152oC Na (or Li) NH3-C2H5OH (2mol) Na C2H5OH 78oC 高温高压
Na (or Li) NH3-C2H5OH (4mol)
NO2
O2N
NO2
Br
NH2
Br2
NH2 Br
7.3 稠环化合物
1 定义：
两个或多个苯环公用两个邻位碳原子的化合物 称为稠环芳烃。
2 重要稠环化合物的名称和结构
8 7 6 5 4 1 2 3
8 9 10 1 2 3 5 4
6
5
4
3 2
萘
7 6
蒽
(C6H5)3COH (C6H5)3CBr (C6H5)3C-Na+ + NH3
(C6H5)3CH + Na+NH2
CH3CH3 pka ~50 C6H5CH3 41 NH3 34-35
(C6H5)2CH2 34
(C6H5)3CH 31.5
CH ≡ CH 25
7.2 联苯
4HC≡CH
Ni(CN)2 15-20 atm, 50oC
（70%）
无芳香性
- 2K
乙醚
=
≡
有芳香性
C-C键键长平均 化，均为1.40A。 八个碳原子共平 面。
*K给出二个电子。
7.4.2轮烯芳香性的判别
1 定义： 分子式符合(CH)n的环多次甲基化合物称为轮烯。 （n≥10） 2 命名： 轮烯是根据碳氢的数目来命名的。
COOH
电子云密度高的环易被氧化。
（2） 萘的还原
H2 / 弱催化剂 H2 / pt 高温高压 H2 / Ni (pd) Na C2H5OH 152oC Na (or Li) NH3-C2H5OH (2mol) Na C2H5OH 78oC 高温高压
Na (or Li) NH3-C2H5OH (4mol)
NO2
O2N
NO2
Br
NH2
Br2
NH2 Br
7.3 稠环化合物
1 定义：
两个或多个苯环公用两个邻位碳原子的化合物 称为稠环芳烃。
2 重要稠环化合物的名称和结构
8 7 6 5 4 1 2 3
8 9 10 1 2 3 5 4
6
5
4
3 2
萘
7 6
蒽
有机化学徐寿昌版
CH2=HC-CH2-CCH + Br2 CH2BrCHBrCH2CCH
.
**为什么炔烃的亲电加成不如烯烃活泼?
•烷基碳正离子(中间体)—正碳原子是sp2杂化状态,它的正电荷易 分散到烷基上.
•烯基碳正离子(中间体)—sp杂化状态, 正电荷不易分散.所以能量 高,不稳定.形成时需要更高的活化能,不易生成.
Pd-BaSO4
C2H5
C2H5
C2H5-CC-C2H5 + H2 Lindlar催化剂 C = C
H
H
生成顺式烯烃.
(顺-2-丁烯)
•由于乙炔比乙烯容易发生加氢反应,工业上可利用此性 质控制 H2 用量,使乙烯中的微量乙炔加氢转化为乙烯.
.
(2) 亲电加成 (A) 和卤素的加成 例1. 炔烃与氯,溴加成: HCCH + Cl2 ClCH=CHCl + Cl2 HCCl2-CHCl2
•在 H2 过量的情况下,不易停止在烯烃阶段. •乙炔和乙烯的氢化热
• HCCH + H2 H2C=CH2 氢化热=175kJ/mol H2C=CH2 + H2 H3C-CH3 氢化热=137kJ/mol ——所以,乙炔加氢更容易.
.
林德拉(Lindlar)催化反应
Lindlar催化剂—附在碳酸钙（或BaSO4）上的钯并用 醋酸铅处理.铅盐起降低钯的催化活性,使烯烃不再加氢.
RCCH + Ag(NH3)2NO3 RCCAg + NH4NO3 + NH3
•与氯化亚铜的液氨溶液作用-- 炔化亚铜 (红色沉淀)
CHCH + 2Cu(NH3)2Cl CuCCCu +2NH4Cl + 2NH3 乙炔亚铜(红色沉淀)
.
**为什么炔烃的亲电加成不如烯烃活泼?
•烷基碳正离子(中间体)—正碳原子是sp2杂化状态,它的正电荷易 分散到烷基上.
•烯基碳正离子(中间体)—sp杂化状态, 正电荷不易分散.所以能量 高,不稳定.形成时需要更高的活化能,不易生成.
Pd-BaSO4
C2H5
C2H5
C2H5-CC-C2H5 + H2 Lindlar催化剂 C = C
H
H
生成顺式烯烃.
(顺-2-丁烯)
•由于乙炔比乙烯容易发生加氢反应,工业上可利用此性 质控制 H2 用量,使乙烯中的微量乙炔加氢转化为乙烯.
.
(2) 亲电加成 (A) 和卤素的加成 例1. 炔烃与氯,溴加成: HCCH + Cl2 ClCH=CHCl + Cl2 HCCl2-CHCl2
•在 H2 过量的情况下,不易停止在烯烃阶段. •乙炔和乙烯的氢化热
• HCCH + H2 H2C=CH2 氢化热=175kJ/mol H2C=CH2 + H2 H3C-CH3 氢化热=137kJ/mol ——所以,乙炔加氢更容易.
.
林德拉(Lindlar)催化反应
Lindlar催化剂—附在碳酸钙（或BaSO4）上的钯并用 醋酸铅处理.铅盐起降低钯的催化活性,使烯烃不再加氢.
RCCH + Ag(NH3)2NO3 RCCAg + NH4NO3 + NH3
•与氯化亚铜的液氨溶液作用-- 炔化亚铜 (红色沉淀)
CHCH + 2Cu(NH3)2Cl CuCCCu +2NH4Cl + 2NH3 乙炔亚铜(红色沉淀)
有机化学徐寿昌第3-1 烯烃
C C C H
H 氧化反应 取代反应
碳原子—— 与官能团相连的碳原子, 其氢为H。 p-p 键，不稳定，可极化能力强－反应原因 与缺电子或带正电荷的分子反应(亲电)－反应动力 亲电加成(Electrophilic addition)－反应结果
18
一、加成反应
加成反应: 烯烃的π键断裂, 原来的双键上各 加一个原子或基团。
31
注: 亲电加成是反式加成, 因此产物的立体特征是
得到反式产物。
如：
CH3 CH3
Br2/CCl4
Br
CH3
反式加成
H2/Pt
Br CH3 H H
顺式加成
CH3 CH3
32
烯烃加成反应的活性：双键碳上所连烷基越多越活泼。
CH3 CH3 CH2 C CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 C C CH3 H
28
NaCl
CH2—CH2 + Br Br
CH2—CH2 + Br Br
CH2—CH2 Br Cl
CH2—CH2 Br I CH2—CH2 NO2 Br
3. H2C = CH2 + Br2
NaI
NaNO2
CH2—CH2 + Br Br
无 CH2—CH2 和 Cl Cl H2C = CH2 + NaCl
一) 乙烯的结构
117° 121.7°
H H
H H
C
C
0.108nm
0.133nm 物理方法证明: 1. 所有碳原子和氢原子共平面; 2. 键角接近120°; 3. 双键键长0.133nm比单键键长0.154nm短; 4. 双键键能611kJ/mol小于单键键能两倍 347×2=694 kJ/mol
H 氧化反应 取代反应
碳原子—— 与官能团相连的碳原子, 其氢为H。 p-p 键，不稳定，可极化能力强－反应原因 与缺电子或带正电荷的分子反应(亲电)－反应动力 亲电加成(Electrophilic addition)－反应结果
18
一、加成反应
加成反应: 烯烃的π键断裂, 原来的双键上各 加一个原子或基团。
31
注: 亲电加成是反式加成, 因此产物的立体特征是
得到反式产物。
如：
CH3 CH3
Br2/CCl4
Br
CH3
反式加成
H2/Pt
Br CH3 H H
顺式加成
CH3 CH3
32
烯烃加成反应的活性：双键碳上所连烷基越多越活泼。
CH3 CH3 CH2 C CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 C C CH3 H
28
NaCl
CH2—CH2 + Br Br
CH2—CH2 + Br Br
CH2—CH2 Br Cl
CH2—CH2 Br I CH2—CH2 NO2 Br
3. H2C = CH2 + Br2
NaI
NaNO2
CH2—CH2 + Br Br
无 CH2—CH2 和 Cl Cl H2C = CH2 + NaCl
一) 乙烯的结构
117° 121.7°
H H
H H
C
C
0.108nm
0.133nm 物理方法证明: 1. 所有碳原子和氢原子共平面; 2. 键角接近120°; 3. 双键键长0.133nm比单键键长0.154nm短; 4. 双键键能611kJ/mol小于单键键能两倍 347×2=694 kJ/mol
有机化学课件徐寿昌
碳氢化合物的衍生物
研究烃的衍生物，如醇、醛、酮、羧 酸等有机化合物的结构和性质。
有机化学的发展历史
01
02
03
萌芽时期
从远古时期人们使用天然 有机物开始，到18世纪化 学家开始研究有机物的组 化学家李 比希和法国化学家贝采利 乌斯为代表，建立了有机 化学的基本理论和方法。
醇、酚、醚具有氧化反应、酯化反应、醚化反应等化学性质。其中，氧化反应是醇的重要反应之一，可用于合成 醛、酮等化合物；酯化反应是醇和羧酸的重要反应之一，可用于合成酯类化合物；醚化反应则是醇与醇之间的重 要反应之一，可用于合成醚类化合物。
醛、酮、醌
醛的分类和命名
酮的分类和命名
醌的分类和命名
醛、酮、醌的物理 性质
品质。
环境领域
研究有机污染物的来源 、迁移转化和治理方法
，保护生态环境。
02 有机化合物的结构与性质
有机化合物的结构特点
碳原子的四价性
碳原子最外层有四个电子 ，可以形成四个共价键， 是有机化合物结构多样性 的基础。
碳链和碳环
碳原子之间可以通过共价 键形成碳链和碳环，构成 有机化合物的基本骨架。
官能团
醛、酮、醌的物理性质 与其结构密切相关，一 般具有较低的沸点和熔 点，且随着分子量的增 加，沸点和熔点逐渐升 高。此外，它们还具有 一定的溶解性和极性。
醛和酮具有还原性、氧 化反应、缩合反应等化 学性质；而醌则具有氧 化性、还原性以及亲电 取代反应等化学性质。 这些反应在有机合成中 具有重要的应用价值。
醚的分类和命名
醚是氧原子连接两个烃基的化合物 ，根据烃基的不同，醚可分为单醚 、混醚等。醚的命名遵循系统命名 法。
醇、酚、醚
醇、酚、醚的物理性质
有机化学课件4徐寿昌著
02
芳香族胺是含有氨基(-NH2)的芳香族化合物，具有碱性、亲核
性等特点。
芳香族硝基化合物和芳香族胺的转化关系
03
芳香族硝基化合物可以通过还原反应转化为芳香族胺，而芳香
族胺也可以通过氧化反应转化为芳香族硝基化合物。
22
05 杂环化合物和生 物碱
2024/1/28
23
杂环化合物的分类和命名
2024/1/28
2024/1/28
17
羧酸及其衍生物
2024/1/28
羧酸的分类和命名
羧酸是含有羧基的化合物。羧酸可以根据羧基所连接的烃 基的不同进行分类，如甲酸、乙酸等。羧酸的命名遵循系 统命名法，以羧酸为母体，烃基作为取代基。
羧酸衍生物的分类和命名
羧酸衍生物是羧酸中的羟基被其他基团取代后生成的化合 物。常见的羧酸衍生物有酯、酰卤、酰胺等。它们可以根 据取代基的不同进行分类和命名。
13
醇、酚、醚
2024/1/28
醇的分类和命名
醇可以根据羟基所连接的碳原子的类型进行分类，如伯醇、仲醇和叔醇等。醇的命名遵循 系统命名法，以醇为母体，羟基作为取代基。
酚的分类和命名
酚是羟基直接连接在芳香环上的化合物。酚可以根据芳香环的类型进行分类，如苯酚、萘 酚等。酚的命名遵循系统命名法，以酚为母体，羟基作为取代基。
2024/1/28
29
电环化反应
定义
电环化反应是指在共轭 体系中，通过电子的环 形流动导致体系中的π 电子数发生变化的一类 周环反应。
2024/1/28
举例
例如，1,3-丁二烯在加 热或光照条件下可以发 生电环化反应，生成环 丁烯或甲基环丙烷等产 物。
机理
电环化反应的机理通常 涉及到π电子的流动和 重排，以及可能的键的 断裂和形成。
2024有机化学课件徐寿昌全精品PPT
全精品PPT•有机化学概述•烃类化合物•烃的衍生物•有机反应类型及机理•有机合成与策略•有机化学实验技术与方法有机化学概述有机化学定义与特点定义有机化学是研究有机化合物的结构、性质、合成和反应机理的一门科学。
特点有机化合物种类繁多，结构复杂，具有独特的物理和化学性质。
有机化合物分类及命名分类按照碳架分类、按照官能团分类、按照性质分类等。
命名系统命名法、普通命名法、衍生物命名法等，遵循IUPAC命名规则。
有机化学发展历史早期历史从天然有机物的提取和利用开始，如糖、油脂、染料等。
现代发展合成有机化学的兴起，如塑料、橡胶、药物等人工合成有机物的广泛应用。
有机化学在现实生活中的应用塑料、橡胶、纤维等合成材料的制备与改性。
药物的合成、分析与新药研发，如抗生素、抗癌药物等。
农药、化肥的研制与使用，提高农作物产量和品质。
有机污染物的处理与资源化利用，保护生态环境。
材料领域医药领域农业领域环境领域烃类化合物烷烃是碳氢化合物中最简单的一类，通式为CnH2n+2，仅由碳碳单键和碳氢单键构成。
定义与通式根据IUPAC 命名法，烷烃的命名基于其碳原子数和结构。
直链烷烃称为正烷烃，带有支链的称为异烷烃。
命名与结构烷烃通常为无色、无味、非极性的气体或液体，不溶于水，易溶于有机溶剂。
物理性质烷烃的主要化学反应包括燃烧、卤化、裂化等。
化学性质定义与通式命名与结构物理性质化学性质烯烃是含有至少一个碳碳双键的烃类化合物，通式为CnH2n。
烯烃通常为无色气体，不溶于水，但部分烯烃可溶于水。
烯烃的命名基于其碳原子数和双键的位置。
双键可以位于分子链的任何位置，形成不同的异构体。
烯烃的主要化学反应包括加成、氧化、聚合等。
由于双键的存在，烯烃比烷烃更活泼。
定义与通式命名与结构物理性质化学性质炔烃01020304炔烃是含有至少一个碳碳三键的烃类化合物，通式为CnH2n-2。
炔烃的命名基于其碳原子数和三键的位置。
三键使得分子具有直线型结构。
炔烃通常为无色、有刺激性气味的气体，不溶于水，易溶于有机溶剂。
有机化学课件徐寿昌
C H ( C H 3 ) 2
+ CH3CHCH3
H2SO4 65oC
OH
H+ ROH
+H RO
H
CH(CH3)2
R+ + H2O
H+
+
RCH CH2
R CH CH3
烷基重排
+ C H 3 C H 2 C H 2 C l无 水 A lC l3
C H 2 C H 2 C H 3 C H ( C H 3 ) 2 +
在苯环上引入烷基的反应称为傅－克烷基化反应； 在苯环上引入酰基的反应称为傅－克酰基化反应， 统称傅－克反应。
+ C2H5Br
AlBr3 0 ~ 25 ℃
C2H5 + HBr
Friedel-Crafts 烷基化反应
+ CH3COCl
AlCl3
COCH3 + HCl
Friedel-Crafts 酰基化反应
Cl + HCl
Br + HBr
有机化学课件徐寿昌
卤代反应机理 B r 2+ F e B r 3
_
F e B r 4 + B r +
H Br _
FeBr4
+
Br + HBr + FeBr3
有机化学课件徐寿昌
取代苯的反应
CH3 + Cl2
Fe or FeCl3
Cl + Cl2
30℃
Fe or FeCl3
未成对电子数不相等
×－
+
C H 2 C H 2 C H C H 3
原子排列不同