汪小兰有机化学课件(第四版)3
汪小兰有机化学第四版CAI教学配套课件
21
Ⅰ、烯 烃 > 三、烯烃的物理性质
在常温下，C2-C4的烯烃为气体，C5-C16的为 液体，C17以上为固体。沸点、熔点、比重都随分 子量的增加而上升，比重都小于1，都是无色物质， 溶于有机溶剂，不溶于水。
主 链 选 择 (1) X
C2= HC2- C3 H
(2) X
C2-HC2-H C3H
(3)
1 2 3 4 5 6 编 号 正 确
C3-HC=C 2- C H-H 3C- C HH
6
4 3 2 1 编 号 错 误
C3H C3H
2-乙基-1-戊烯
2，5-二甲基-2-己烯
12
Ⅰ、烯 烃 > 二、烯烃的异构和命名
双键( C=C) = σ键 + π键
3
Ⅰ、烯 烃 > 一、乙烯的结构 CH2=CH2
CH3CH3
Ⅰ、烯 烃 > 一、乙烯的结构 杂化轨道理论认为，碳原子在形成双键时是以另 外一种轨道杂化方式进行的，这种杂化称为sp2杂化。
2p
2s 激发态
sp2杂化
2p
sp2 sp2 sp2 杂化态
一个sp2
三个sp2 的关系
18
Ⅰ、烯 烃 > 二、烯烃的异构和命名
同理：(CH3)3C- > CH3CH(CH3)CH- > CH3)2CHCH2> CH3CH2CH2CH2-
③ 当取代基为不饱和基团时，则把双键、三键 原子看成是它与多个某原子相连。
19
Ⅰ、烯 烃 > 二、烯烃的异构和命名
Z、E命名法的具体内容是：
汪小兰有机化学课件
汪小兰有机化学课件汪小兰有机化学课件第一章饱和烃1.使学生了解有机化化学的研究对象和有机化合物的特殊性质。
2.使学生掌握有机化合物的结构表示方法和有机化合物的分类方法。
能够正确书写简单有机物的电子式、结构式和结构简式；认识一般有机官能团和能给单官能团有机化合物分类。
.使学生了解杂化轨道概念，能判别简单有机物分子中碳原子的杂化类型。
4.使学生熟悉有机化合物分子中化学键：偶极矩、σ键、π键的特点和酸碱电子理论；了解价键理论和分子轨道理论。
第二章饱和烃1.使学生熟悉简单烷烃的普通命名法和较复杂烷烃的IUPAC命名法。
教学重点1.有机化合物结构的基本理论2.烷烃和环烷烃的结构教学难点 1.键能、键的极性与偶极矩与化合物结构的关系2.杂化轨道概念、价键理论和分子轨道理论教学方法启发式课时安排10分钟5分钟20分钟10分钟5分钟教学步骤、内容第一章绪论第一节有机化学的研究对象简述：从人类生存、生产的历史阐明有机物的历史性与广泛性，人类生存离不开有机物的事实。
给出有机物的原始概念、演变后的现代概念及其演变历程。
阐明有机物与无机物在结构和性质上的差异。
分析有机物与无机物互相转化的关系及相对性。
第二节有机化合物特性从人类生活的衣食住行必须物来分析有机物的共同性质1.从衣食住行必需品的种类数量分析得到有机物数量多的印象。
简单解释：碳链延长与分枝所致。
2.从生活中的防火知识进行演绎，得出大多数有机物易燃的结论。
简单解释：碳碳键和碳氢键大都可以转变成碳氧键和氢氧键并且放出能量。
.从酒精、食油、燃气等有机物存在状态导出有机物低熔点性质：简单解释：分子化合物，弱极性键所致。
4从石油、食油、氯仿、苯的水溶性导出大多数有机物不溶于水的结论。
简单解释：相似者相溶。
5.从绝缘体引出大多数有机物不导电的性质。
诸如反应慢、副反应多性质也从生活事实导出。
汪小兰有机化学课件(第四版)3
H H C C +
催化 剂 H2 室 温
C C
催化剂： 催化剂：Pt, Pd, Ni 作用：反应定量完成，可用于测定双键数目 作用：反应定量完成， 催化氢化反应(catalytic hydrogenation) 催化氢化反应
CH2CH2CH3
Z或E式与顺或反式
没有相关性
甲基–2 己烯 (Z) –3–甲基 2–己烯 3 甲基 甲基–2 己烯 反–3–甲基 2–己烯 3 甲基
3-3 一、物理性质
烯烃的性质
• 沸点、熔点和密度随碳原子数的增加而升高。 沸点、 常温下：C2～4：气体 常温下： ～ 异构体 ： b.p C5～18：液体 ～ C19以上：固体 以上：
密度小于1 比水轻。 密度小于1，比水轻。 直链烯烃 ＞ 支链烯烃 反式烯烃(偶极距＝ 顺式烯烃 ＞反式烯烃(偶极距＝0） m.p 反式烯烃 ＞ 顺式烯烃 反式异构体的分子在晶格中可以排得较紧） （反式异构体的分子在晶格中可以排得较紧） • 溶解性：难溶于水，易溶于苯，乙醚，氯仿，四氯化碳 溶解性：难溶于水，易溶于苯，乙醚，氯仿， 等非极性或弱极性有机溶剂。 等非极性或弱极性有机溶剂。
催化剂的作用 降低反应的活化能。 降低反应的活化能。
E1
无催化剂
能 量
C C + H2
E2 > E1 放热反应 键的断裂： 键的断裂： π键, H－H σ键 键 － 键 键的形成: 键的形成: 2 C－H σ键 － 键
E2
有催化剂
C C H H
反应进程
3.7
化反应
化
催化氢化反应机理: 催化氢化反应机理:
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汪小兰有机化学课件•有机化学概述•烃类化合物•烃衍生物目录•含氮化合物•杂环化合物与生物碱•周环反应与有机光化学•有机合成与绿色合成策略有机化学概述01有机化学定义与发展定义有机化学是研究有机化合物结构、性质、合成、反应机理及其应用的科学。
发展历程从18世纪末开始，随着化学学科的不断发展，有机化学逐渐从无机化学中分离出来，成为一门独立的学科。
有机化合物特点与分类特点有机化合物通常含有碳元素，具有多样性、复杂性和可变性等特点。
分类根据碳骨架的不同，有机化合物可分为烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等；根据官能团的不同，可分为醇、酚、醚、醛、酮、羧酸、酯等。
揭示生命现象促进材料科学发展推动医药事业发展拓展能源领域应用有机化学研究意义有机化合物是构成生命体的基本物质，研究有机化学有助于揭示生命现象的本质。
许多药物都是有机化合物，研究有机化学可以为药物设计和合成提供思路和方法。
有机材料在材料科学中占有重要地位，研究有机化学可以为材料科学的发展提供理论支持。
有机化合物在能源领域也有广泛应用，如石油、天然气等化石燃料以及太阳能电池等新能源技术。
烃类化合物02简单介绍烷烃的分子通式、结构特点以及命名规则。
烷烃的通式与结构特点烷烃的物理性质烷烃的化学性质烷烃的来源与用途详细阐述烷烃的颜色、状态、气味、密度、熔点、沸点等物理性质。
全面介绍烷烃的取代反应、氧化反应、异构化反应等化学性质，并配以实例说明。
简要说明烷烃在自然界中的存在形式、工业制备方法以及其在燃料、溶剂、化工原料等方面的应用。
介绍烯烃的分子通式、结构特点以及命名规则，特别强调双键的存在对分子性质的影响。
烯烃的通式与结构特点阐述烯烃的颜色、状态、气味、密度、熔点、沸点等物理性质，并与烷烃进行比较。
烯烃的物理性质详细介绍烯烃的加成反应、氧化反应、聚合反应等化学性质，配以实例说明，强调双键的反应活性。
烯烃的化学性质说明烯烃在自然界中的存在形式、工业制备方法以及其在合成橡胶、塑料、纤维等高分子化合物方面的应用。
汪小兰有机化学课件(第四版)综合
[4] + H2O；
[5] + R-MgCl；
[6] + NH3及衍生物；注意产物的命名；
[7] 羟醛缩合； [8] 卤代反应-碘仿反应； [9] 氧化；Tollen，Fehling，Benedict，KMnO4/H+ ； [10] 还原反应；a、H2 + Pt b、NaBH4 [11] Clemmensen反应； [12] 歧化反应； LiAlH4 ；
[3]支链比较复杂.
2、化学性质 [1]卤代 a 、Fe or FeX3 [2]硝化 b、光
[3]磺化
[4] Friedel-Crafts 反应 a、烷基化（重排） b、酰基化
[5] 支链的氧化
3、定位规律
[1]邻对位定位基
[2]间位定位基 [3]活化基团 [4]钝化基团
4、Huckel 规则 [1]成环的每一个原子上都具有P轨道
[2] 化学性质；
[A] 酸性； [B]脱羧反应； [C]氧化； [D]乙酰乙酸乙酯的互变结构； 酮式分解 （稀NaOH）； 酸式分解（浓NaOH）。
第十二章 含氮有机化合物
一、胺 1、命名：伯胺、仲胺、叔胺的命名； 2、化学反应 [1] 胺的碱性强弱； [2] 酰基化反应，保护氨基； [3] 与苯磺酰氯的反应；不同的胺反应现象。 [4] + HNO2 ，不同的胺反应现象。 [5] +NaNO2/HCl 重氮盐的反应；
二、酰胺 1、命名：酰胺、一元取代酰胺，二元取代酰胺的命名；
2、化学反应
[1] 酰胺的碱性强弱； [2] 水解反应； [3] + HNO2 ； [4] +NaOH/Br2 （Hofmann降解）；
NO2 Fe/HCl NH2
汪小兰有机化学(第四版)3-上传
反应历程 :
Br Br -
WW
.. :Br: C C
Br C C
Br
C C
慢 决速步
-
Br C C Br
-Br
溴æf离子中间体 Cyclic bromonium
正负离子反应，快
Cl
Br C C Cl
.. H2O
Br C
C
+OH2
-H+
Br C C OH
20
亲电加成本质： 缺电子试剂进攻富电子烯(炔等)，生成碳正离子中间体
第三章 不饱和烃
A B C 烯烃 炔烃 双烯烃
• 不饱和烃的结构、同分异构现象、命名 • 物理性质、化学性质
1
不饱和烃：分子中含有不饱和键的碳氢化合物。 包括单烯烃(烯烃)、多烯烃、环烯烃和炔烃等。
H2C
CH2
CH3 CH
CH
CH3
H2C CH CH CH2
H2C CH CH2 CH
H2C H2C H2 C CH CH
CH2
≡
C H2
CH
CH
2
3-1
乙烯的结构 (H2C=CH2)
烯烃的结构
WW
• EC=C = 611 kJ/mol， C－C: 348KJ/mol E π= 611-348 = 263 kJ/mol，故更活泼。
3
物理方法测定：电子衍射光谱
a. 所有原子处于同一平面 b. 键角接近120 c. 键长 C=C 0.134 nm, C-H 0.1076 nm 丙烯 C=C 0.134 nm, C-C 0.150 nm 烷烃 C-C 0.154 nm, C-H 0.109 nm (杂化不同，超共轭)
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有机化学——饱和烃
反应历程： （两步）
H δ+ δ.. C C .Br - Br ... C C H H H H π络合物 H H H.. . H C C Br . + .. Br + Br + C C H H H H H H
δ+ δ+ Br - Br
H
Br ：+ C C
碳正离子
σ络合物 (溴鎓离子，环正离子)
• 大部分催化加氢都是顺式加成。 • 一个C=C 加一分子H2 ，反应定量进行。
有机化学——饱和烃
(2) 与卤素的加成 CH2=CH2 + Br2/CCl4 Br2/CCl4褪色（常温） CH2BrCH2Br 鉴定烯烃 （也能使溴水褪色）
X2反应活性：F2 ＞＞ Cl2 > Br2 > I2
I2一般不与烯烃发生反应， F2反应太激烈，易发生碳链断
CH3CHO
有机化学——饱和烃
３. 聚合反应
• 低分子量的化合物相互作用而生成高分子量化合物的反应。
n CH2 CH2 O2 CH2—CH2
n CH3—CH
CH2
高压 △ Al(C 2H 5)3--TiCl 4 高压
n
△
CH-CH2 CH3
n
单体
聚合物
n: 聚合度, (600～1000)
有机化学——饱和烃
乙烯基 丙烯基 烯丙基 异丙烯基
CH2=CHCH3CH=CHCH2=CHCH2-
CH3 C CH2
有机化学——饱和烃
2.Z、E命名法
Z：优先基团同侧
E：优先基团异侧。
H3C
C2H5 C C C3H7 H
CH3 C C H H
(E)-3-乙基-2-己烯
H3C
H3C
H C C CH3 H
(E)- 2-丁烯 反-2-丁烯
3-2
一、同分异构和命名
炔烃
• 炔烃：分子中含有C≡C叁键的不饱和烃。
• 官能团： －C≡C－
同分异构： CH3CH2CH2C≡CH 1-戊炔 (丙基乙炔) CH3CH2C≡CCH3 2-戊炔(甲基乙基炔)
通式：CnH2n-2
CH3 CHC CH CH3
3-甲基-1-戊炔 (异丙基乙炔)
CH2=CHCH=CHCH3 1,3-戊二烯 CH2=CHCH2CH=CH
CH3CH CH2 + Cl2
400～500℃
CH2CH CH2 Cl
自由基取代反应
α -C：与官能团直接相连的碳。α -H：α -C上的氢。
有机化学——饱和烃
链引发 链传递
Cl ：Cl
●
400～500℃
· ●
2Cl
●
Cl + CH3CH＝CH2
CH2－CH＝CH2 + HCl 特别稳定
· ●
CH2－CH＝CH2 + Cl2
• 溶解性：难溶于水，易溶于苯，乙醚，氯仿，四氯化碳等 有机溶剂。
有机化学——饱和烃
二、化学性质 • 官能团：
C C
易发生加成、氧化、聚合反应。
1.加成反应
C
C
+Y
_
Z
C Y
C Z
有机化学——饱和烃
(1) 催化加氢
H H CH3 Pt, Pd 或 Ni H C C +H_H H C C CH3 H H H H
H2C CH2 + Cl2 + H2O
CH2 CH2 OH Cl
有机化学——饱和烃
(6)与烯烃加成(烯烃的聚合) 在酸催化下，烯烃可发生分子间加成，生成烯烃的二聚体。
CH3
CH3 CH3 C CH2
60% H2SO4 70oC
CH3 CH3 C CH3
+
CH3
C
CH2
CH3 CH3 C CH2 CH3 C CH3 CH3
有机化学——饱和烃
H Br + H
-
C C
H Br H
+
H H C Br Br C H H
以反式加成产物为主 NaCl水溶液
CH2 CH2 + Br2
CH2 Br
Br Br CH2 + CH2 CH2 Cl
亲电试剂：有亲电性能的试剂。
δ+
Br 亲电加成反应:由亲电试剂进攻而引起的加成反应。
有机化学——饱和烃
CH2－CH＝CH2 + Cl
Cl
●
自由基的稳定性：
●
烯丙基＞叔＞仲＞伯＞甲基＞乙烯基
（CH2＝CH）
有机化学——饱和烃
(3) 与卤化氢的加成
H2C CH2 + HCl
130～150℃ AlCl3 AlCl4－ + H＋
CH3CH2Cl
AlCl3 + HCl
HX的活泼性： HI >HBr >HCl
•通式：CnH2n
存在同系列，系列差：CH2 CH3CH=CH2 CH3CH2CH=CH2
CH2=CH2
官能团：
C C
有机化学——饱和烃
一、烯烃的同分异构现象
例：C4H8
CH3CH2CH=CH2 CH3CH=CHCH3
CH3 C CH2 CH3
H3C H
C C
CH3 H
Hale Waihona Puke H3C HH C C CH3
2
1,4-戊二烯 环戊烯
有机化学——饱和烃
命名：
• 系统命名法：同烯烃相似，选择含三键的最长碳链为主链。
CH3CH2C≡CCH3
2-戊炔
CH3C
CCHCH3 CH2CH3
4-甲基-2-己炔
有机化学——饱和烃
若分子中同时含有双、叁键称为烯炔。 命名时选含有双、叁键的碳链为主链,从最靠近双、叁键的一端
有机化学——饱和烃
(Z)- 2-丁烯 顺-2-丁烯
3-3
一、物理性质
烯烃的性质
• 沸点、熔点和密度随碳原子数的增加而升高。 常温下：C2～4：气体 密度小于1，比水轻。 C5～18：液体 C19以上：固体
异构体 ： b.p
直链烯烃 ＞ 支链烯烃
顺式烯烃 ＞反式烯烃(偶极距＝0）
m.p
反式烯烃 ＞ 顺式烯烃（反式对称性高）
+
CH3 CH3 C CH2 CH3 C CH3 CH3
+
-H
+
CH3 CH3 C CH CH3 C CH3 + CH3 CH3
CH3 C CH2 CH3 C CH2 CH3
80%
20%
有机化学——饱和烃
(7) 硼氢化反应
1 甲硼烷、乙硼烷的介绍 H BH3 H B H
H3B THF
H3B OR2
有机化学——饱和烃
不饱和烃：分子中含有不饱和键的碳氢化合物。 包括单烯烃(烯烃)、多烯烃、环烯烃和炔烃等。
A 烯烃 B 炔烃 C 双烯烃
H2C
CH
CH2
CH
CH3 CH
CH CH3
H2C CH CH CH2
H2 C H2C H2C C H2 CH CH
H2C CH CH2 CH
CH2
≡
不饱和烃的结构、同分异构现象、命名 • 物理性质、化学性质
·
· 链终止 CH3CHCH2Br +Br· CH3CHBrCH2Br
过氧化物只对HBr有影响，不影响HCl和HI。
有机化学——饱和烃
(4) 与H2O加成
OSO 2OH δ+ δ + 室温 CH3CH CH2 + HOSO2OH CH3CH CH3 H2O CH3CHCH3 + H2SO4 OH
硫酸氢异丙酯
(稀/冷)
R CH CH2
KMnO4
H+
O O R C OH + H C OH CO2 + H2O ［O］
R1 KMnO4 R CH C H+ R2
O R1 R C OH + O C R2
有机化学——饱和烃
(2) 臭氧化反应
O CH3CH CH2
O3
CH3HC O
CH2 O
Zn/H2O H2O2
CH3CHO + HCHO CH3COOH + HCOOH
醋酸
CH3CH CH2 + HBr
CH3CHCH3 + CH3CH2CH2 Br Br
主要产物
次要产物
有机化学——饱和烃
有机化学——饱和烃
诱导效应：受分子中电负性不同的原子或基团的影响，整个分
子中成键的电子云向着一个方向偏移，分子发生极化的效应。
H3C
δ+ δδ+ δCH CH2 + HBr
CH3CHCH2 Br
开始编号，相同时使双键的位次最小(不考虑取代基）。
CH2 CHCH2C
CH
1-戊烯-4-炔 3-戊烯-1-炔 √ 2-戊烯-4-炔 ×
CH3CH2 CHC
CH3 H2C CHCH2 CH C
CH
CH
4-甲基-1-己烯-5-炔
有机化学——饱和烃
CH3CH=CH2 + HBr
过氧化物或光照
CH3CH2CH2Br（主）
历程： （自由基加成）
引发
R-O-O-R RO· +HBr 2RO· ROH+ Br·
链传递 Br· CH3CH=CH2 +
CH3CHCH2Br + HBr
· · CH3CHCH2Br + CH3CHBrCH2 （主）