有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)筆記烷烴公開課獲獎(jiǎng)?wù)n件

第一章烷烴

命名構(gòu)造理論電子效應(yīng)異構(gòu)現(xiàn)象有機(jī)化學(xué)反應(yīng)類型自由基機(jī)理鹵代反應(yīng)活性與選擇性與烷烴有關(guān)知識(shí)學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)基本工具第1頁1.1命名與構(gòu)造1．命名A.一般命名法所有碳原子參與命名，以“甲乙丙丁戊己庚辛壬癸”等表達(dá)碳原子數(shù)量；以“正”、“異”、“新”表達(dá)構(gòu)造差異；第2頁B.基團(tuán)命名法

基團(tuán)：有機(jī)物去掉一種氫原子后剩余部分；它并不是可以獨(dú)立存在物種。第3頁第4頁C.碳原子分類與一種碳相連碳稱為一級(jí)碳，伯碳，1C,上面氫為1H;與兩個(gè)碳相連碳稱為二級(jí)碳，仲碳，2C,上面氫為2H;與三個(gè)碳相連碳稱為三級(jí)碳，叔碳，3C,上面氫為3H;與四個(gè)碳相連碳稱為四級(jí)碳，季碳，4C。第5頁D.同系列與同系物

CH4中H被-CH3取代形成CH3CH3CH3CH3中H被-CH3取代形成CH3CH2CH3最終形成一種可以用CnH2n+2表達(dá)系列這樣一系列化合物稱為同系列。同系列中每個(gè)化合物之間互稱同系物。第6頁E.IUPAC命名法----系統(tǒng)命名法a.最長：選擇(具有特性官能團(tuán))最長碳鏈作主鏈

例如：酸特性官能團(tuán)-COOH醇特性官能團(tuán)-OH醛特性官能團(tuán)-CHO酮特性官能團(tuán)C=O烯烴特性官能團(tuán)C=C炔烴特性官能團(tuán)CC烷烴特性官能團(tuán)R第7頁b.最多:具有盡量多支鏈c.最小:編號(hào)時(shí)使特性官能團(tuán)號(hào)碼最小對(duì)于烷烴來說就是從離支鏈近來處開始編號(hào)d.最簡:命名時(shí)合并所有相似官能團(tuán)第8頁F.復(fù)雜取代基命名1．最長:選擇最長碳鏈作支鏈主鏈；2．最多:使支鏈中支鏈最多；3．編號(hào)特殊:從與主鏈相連碳原子處開始；4.最簡:命名時(shí)合并支鏈中取代基名稱。第9頁2.構(gòu)造理論價(jià)電子配對(duì)理論假如化學(xué)鍵是由成鍵原子價(jià)電子配對(duì)形成，環(huán)丙烷和丙烷價(jià)電子配對(duì)狀況完全相似，應(yīng)當(dāng)具有相似反應(yīng)，不過怎樣解釋如下事實(shí)？闡明價(jià)電子配對(duì)理論具有局限性，但仍不失為對(duì)有機(jī)物成鍵狀態(tài)一種以便理解方式。第10頁價(jià)鍵理論

從原子軌道重疊角度解釋上述反應(yīng)環(huán)丙烷形成頭碰頭鍵重疊程度較小，具有烯烴性質(zhì)。鍵長：兩成鍵原子核之間距離鍵角：兩鍵之間夾角第11頁價(jià)鍵理論總結(jié)第12頁分子軌道理論

解釋1,3-丁二烯(CH2=CH-CH=CH2)分子構(gòu)造通過解上述行列式，x代表能量，解出能量后再得出波函數(shù)，這是構(gòu)造化學(xué)內(nèi)容。第13頁分子軌道理論總結(jié)第14頁共振論

用價(jià)鍵理論表述分子構(gòu)造構(gòu)造式來表達(dá)電子離域，以1,3-丁二烯為例：第15頁寫共振極限式原則a.原子核位置不動(dòng)——核不動(dòng)；b.未成鍵電子數(shù)不變——數(shù)不變；第16頁c.極限式表觀能量低——能量低；雙鍵多，電荷分散有助于能量減少

d.整個(gè)分子共平面——共平面寫共振極限式原則：核不動(dòng)數(shù)不變能量低共平面第17頁共振論總結(jié)第18頁以重氮甲烷(CH2N2)為例理解共振式CH2N2共振式第19頁具有負(fù)碳離子性質(zhì)N核外有5個(gè)電子，呈電中性N核外只剩余4個(gè)電子，呈正電性C核外有5個(gè)電子，呈負(fù)電性第20頁C核外有4個(gè)電子，呈中性N核外只剩余4個(gè)電子，呈正電性N核外有6個(gè)電子，呈負(fù)電性具有卡賓性質(zhì)第21頁具有正碳離子性質(zhì)C核外只剩余3個(gè)電子，呈正電性N核外有5個(gè)電子，呈電中性N核外有6個(gè)電子，呈負(fù)電性第22頁共振式實(shí)質(zhì)上就是寫出了該化合物電子異構(gòu)體一般狀況下，我們還是以價(jià)電子配對(duì)旳形式來理解有機(jī)化合物構(gòu)造第23頁1.2異構(gòu)現(xiàn)象

1．構(gòu)型異構(gòu)

構(gòu)型：分子中原子或基團(tuán)連接狀態(tài)構(gòu)型異構(gòu)：碳鏈異構(gòu)官能團(tuán)異構(gòu)

幾何異構(gòu)(順反異構(gòu))烯烴部分互變異構(gòu)醛酮部分

旋光異構(gòu)立體化學(xué)第24頁2．構(gòu)象異構(gòu)構(gòu)象：分子在空間也許采用姿態(tài)構(gòu)象異構(gòu)：由于單鍵旋轉(zhuǎn)而使分子中各基團(tuán)或原子相對(duì)位置不一樣樣A．構(gòu)象表達(dá)措施傘形式鋸架式Newman式旋轉(zhuǎn)單鍵橫在眼前斜放旋轉(zhuǎn)單鍵順著視線放置旋轉(zhuǎn)單鍵第25頁傘形式鋸架式Newman式重疊式交叉式第26頁B．乙烷構(gòu)象

室溫下可以自由旋轉(zhuǎn)交叉式是優(yōu)勢(shì)構(gòu)象

第27頁C．丁烷構(gòu)象第28頁丁烷構(gòu)象與能量關(guān)系對(duì)位交叉式是優(yōu)勢(shì)構(gòu)象

第29頁1.3物理性質(zhì)

感官性質(zhì)

顏色，氣味等物理常數(shù)

相對(duì)密度(d)，熔點(diǎn)(m.p.)，沸點(diǎn)(b.p.)，水中溶解度，折光率(nD20)，比旋光度([]D20)等烷烴：d<1，不溶于水；C1~C4氣體；C5~C16液體；C16以上固體。

第30頁1.4有機(jī)化學(xué)反應(yīng)類型及理論

按照基團(tuán)變化分為：取代反應(yīng)、加成反應(yīng)、消除反應(yīng)，氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)按照電荷行為分為：親電反應(yīng)、親核反應(yīng)1．反應(yīng)理論

A.碰撞理論

v=P

Z

e

–Ea/RT

v

反應(yīng)速率；P

有效碰撞分?jǐn)?shù)；

Z

碰撞次數(shù)；Ea

活化能；

R

摩爾氣體常量；T

熱力學(xué)溫度第31頁B.過渡態(tài)理論

第32頁C.Hammond假設(shè)

對(duì)于放熱反應(yīng)來說，過渡態(tài)構(gòu)造與反應(yīng)物更為靠近，因此稱“過渡態(tài)來得早”；對(duì)于吸熱反應(yīng)來說，過渡態(tài)構(gòu)造與生成物更為靠近，因此稱“過渡態(tài)來得晚”。第33頁2．反應(yīng)類型

A.協(xié)同反應(yīng)請(qǐng)注意總結(jié)有哪些反應(yīng)屬于協(xié)同反應(yīng)第34頁B.分步反應(yīng)

絕大多數(shù)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)屬于分步反應(yīng)第35頁第36頁1.5化學(xué)性質(zhì)----自由基取代反應(yīng)

(氯代和溴代)

1.甲烷氯代——自由基機(jī)理第37頁實(shí)例:

自由基引起階段一般要用到過氧化物(ROOR)作為引起劑第38頁第39頁NBS為溴代試劑，在溫和條件下反應(yīng)

目前采用DBDMH替代NBS，其溴含量更大，反應(yīng)效率更高。第40頁氯化硫酰作為為烯丙基位氯代試劑第41頁2.自由基構(gòu)造與穩(wěn)定次序A.自由基構(gòu)型

B.自由基穩(wěn)定次序第42頁3.電子效應(yīng)理論及對(duì)自由基穩(wěn)定性解釋

誘導(dǎo)效應(yīng)——I效應(yīng)由于原子電負(fù)性不一樣樣而引起電子沿鍵偏移；短程、永久效應(yīng)。吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)用-I表達(dá)；推電子誘導(dǎo)效應(yīng)用+I表達(dá)。Cl-C+C+C+-CCl具有-I效應(yīng)；CH3+C-C-C--CCH3具有+I效應(yīng)。A.電子效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)；共軛效應(yīng)；超共軛效應(yīng)第43頁共軛效應(yīng)——C效應(yīng)

電子在共軛體系內(nèi)離域效應(yīng)。共軛體系即單雙鍵交替、或是單雙鍵交替時(shí)，在應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)雙鍵處出現(xiàn)是電子對(duì)旳體系，如C-C=C-C=C-C=C；C-C=C-?-C=C長程、遍及整個(gè)共軛體系效應(yīng)。吸電子共軛效應(yīng)用-C表達(dá)；推電子共軛效應(yīng)用+C表達(dá)。分類：-共軛、p-共軛第44頁-共軛：1,3-丁二烯CH2=CH-CH=CH2

第45頁p-共軛：甲基乙烯基醚CH3?-CH=CH2

第46頁超共軛效應(yīng)——C-H鍵共軛效應(yīng)

由于氫原子半徑非常小，導(dǎo)致C-H鍵電子云近似桶型；其鍵角為109.5，與90較為靠近，C-H鍵電子云與雙鍵部分重疊形成類似共軛效應(yīng)。

只存在于C-H鍵，并且只是推電子。

第47頁超共軛效應(yīng)實(shí)例：CH3CH=CH2超共軛效應(yīng)強(qiáng)度：-CH3>-CH2R>-CHR2>-CR3第48頁電子效應(yīng)影響

共軛效應(yīng)>超共軛效應(yīng)>誘導(dǎo)效應(yīng)

解釋自由基穩(wěn)定性次序

烯丙基自由基

第49頁芐基自由基

3自由基第50頁4.鹵代反應(yīng)活性與選擇性

A.氯代反應(yīng)

第51頁

反應(yīng)活性反應(yīng)難易程度對(duì)應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)率除以對(duì)應(yīng)氫原子個(gè)數(shù)為該級(jí)別氫原子反應(yīng)活性，1H:2H=(46/6)/(54/2)=1/3.51H:3H=(64/9)/(36/1)=1/5.0

反應(yīng)活性還可以通過反應(yīng)速率比值得到，甲烷與乙烷氯代時(shí)反應(yīng)速率之比為：CH4/CH3CH3=1/270。

反應(yīng)活性比例為：CH4:1H:2H:3H=(1/270)/1.0/3.5/5.0第52頁B.溴代反應(yīng)反應(yīng)選擇性是指反應(yīng)部位專一程度。結(jié)論：溴代反應(yīng)選擇性比氯代反應(yīng)好。第53頁C.Hammond假設(shè)解釋

反應(yīng)機(jī)理：CH3CH2CH3+Cl.(Br.)CH3CH2CH2.

CH3CH2CH3+Cl.(Br.)CH3CH.CH3生成兩種自由基：1自由基：CH3CH2CH2.

2自由基：CH3CH.CH3試驗(yàn)現(xiàn)象