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1有機(jī)化學(xué)
2前言:有機(jī)化學(xué)課程簡介有機(jī)化學(xué)課主要內(nèi)容一二學(xué)習(xí)目標(biāo),教學(xué)與考核方法有機(jī)化學(xué)的應(yīng)用舉例三31、第1、2章(緒論、飽和烴)-6學(xué)時2、第3章(不飽和烴)-6學(xué)時3、第4章(芳香烴)-3學(xué)時5、第7章(鹵代烴)-2學(xué)時考試1--1學(xué)時4、第5章(對映異構(gòu))-4學(xué)時基礎(chǔ)必修課,共45學(xué)時,2.5學(xué)分有機(jī)化學(xué)課主要內(nèi)容一47、第9章(醛酮醌)-3學(xué)時8、第10章(羧酸、羧酸衍生物和取代酸
)
-4學(xué)時6、第8章(醇酚醚)-3學(xué)時考試2--1學(xué)時9、第11章(含氮有機(jī)化合物)-3學(xué)時510、第12章(雜環(huán)化合物)-2學(xué)時11、第13章(糖類化合物)-4學(xué)時總復(fù)習(xí)-2學(xué)時12、第15章(脂類)-自學(xué)考試3--1學(xué)時6掌握有機(jī)化學(xué)的基本概念
1掌握有機(jī)化學(xué)的重要反應(yīng)2掌握典型有機(jī)化合物的性質(zhì)和應(yīng)用3了解有機(jī)化學(xué)的新知識、新進(jìn)展4
學(xué)以致用,利用有機(jī)化學(xué)的知識來認(rèn)識世界、改造世界?。?!三學(xué)習(xí)目標(biāo),教學(xué)與考核方法學(xué)習(xí)目標(biāo):7教學(xué)方法:
課堂學(xué)習(xí)、練習(xí);課堂討論、測驗、課下作業(yè);期末考試考核方法:
平時成績(30%)+期末成績(70%)8★
應(yīng)用廣,與人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)★應(yīng)用早,兩千多年前就開始應(yīng)用有機(jī)物★有機(jī)化學(xué)的知識是我們認(rèn)識世界、改造世界的有力武器有機(jī)化學(xué)的應(yīng)用舉例三9
幾千年前,我國古人就有釀酒、制醋、制糖、造紙的紀(jì)錄,如今有機(jī)物己廣泛應(yīng)用到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)藥、汽車工業(yè)、包裝、建筑、紡織、航空航天等各個領(lǐng)域。有機(jī)物質(zhì)與人們的衣、食、住、行、生產(chǎn)、生活息息相關(guān)有機(jī)物的應(yīng)用10我被有機(jī)物包圍了呀!酚醛塑料滌綸有機(jī)玻璃聚苯乙烯聚氯乙烯蜜胺塑料纖維PE塑料淀粉環(huán)保漆11“北京泳衣”:聚亞安酯涂層超快緊身泳衣,創(chuàng)造北京奧運(yùn)會24次刷新21項世界紀(jì)錄的創(chuàng)舉,被戲稱為“高科技興奮劑”
。兩大優(yōu)點:“天衣無縫”
、減少阻力
認(rèn)識世界12人造心臟由于某些合成高分子材料如:有機(jī)硅聚合物、有機(jī)氟聚合物、聚乙烯醇、醋酸纖維素等,與生物體中的天然高分子有極其相似的化學(xué)結(jié)構(gòu),生物相容性較好,較少受到排斥,安全無毒,可用于制作醫(yī)用組織和人造器官。
人造關(guān)節(jié)改造世界——人造器官組織13人造皮膚邁克爾-杰克遜----世界著名流行歌手14改造世界——海水淡化15
能從海水中分離出淡水的是一種半透膜,只讓水分子通過,而含鹽的低分子溶質(zhì)幾乎不能通過,施加一定的壓力后,就能使水加速擠出。這種半透膜已達(dá)到大規(guī)模使用的階段,在非洲一些缺水地區(qū)建立起不少海水淡化裝置。建于沙特阿拉伯的基塔自來水廠,是世界上最大的海水淡化廠,日供應(yīng)淡水12000噸。小資料:16第1章緒論
有機(jī)化合物與有機(jī)化學(xué)1.1有機(jī)化合物的特點1.2有機(jī)化合物的分類1.3學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的重要性1.4171.1有機(jī)化合物與有機(jī)化學(xué)什么是有機(jī)化合物有機(jī)化合物:
碳?xì)浠衔铮N)及其衍生物。18烴:
CH4H2C=CH2HC≡CHCH3ClCH3NH2CH3COOHHOCH3衍生物:CH419有機(jī)化學(xué):研究內(nèi)容:
研究有機(jī)物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途、合成方法、以及它們之間的相互轉(zhuǎn)變和內(nèi)在聯(lián)系。研究碳?xì)浠衔锛捌溲苌锏幕瘜W(xué)20●為什么把有機(jī)化學(xué)與無機(jī)化學(xué)分為兩個學(xué)科來研究?有機(jī)化合物數(shù)目龐大,據(jù)目前統(tǒng)計有2230萬種以上,現(xiàn)仍在以指數(shù)形式的速率迅速增長,而無機(jī)化合物只有幾萬種;主要原因是有機(jī)化合物與無機(jī)化合物在組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上有很大的差異,使得有機(jī)化合物有很多獨特的的特點。211.2有機(jī)化合物的特點1.組成上的特點:構(gòu)成有機(jī)化合物的元素種類少主要有:C、H、O、S、N、P……
結(jié)合方式不一,能組成約幾千萬種有機(jī)物,無機(jī)物僅有十萬余種22(1)主要元素C:在周期表中第二周期第四主族,外圍有4個電子,排布為1S22S22P2,形成化合物時,不易得失電子。①在化合物中顯四價,并主要以共價鍵相結(jié)合。
如CH4
23
②結(jié)合能力強(qiáng)。碳原子間通過單、雙、叁鍵結(jié)合成鏈狀或環(huán)狀物③碳原子還可以與其它元素的原子相結(jié)合。
C—OHC—XC—NH2—C—C—、—C=C—、—C≡C—CCCC24⑵其它元素:HONPS……
1871516
原子序數(shù)小,半徑小,易形成穩(wěn)定的共價鍵(以單鍵,雙鍵,叁鍵方式)—C≡NCOSOHOOOHOPOH252.結(jié)構(gòu)上的特點:以碳元素為結(jié)構(gòu)骨架的共價化合物維生素D2
263.物理性質(zhì)上的特點:
(3)難溶于水,易溶于有機(jī)溶劑(2)有機(jī)物的沸點、熔點較低(1)有機(jī)物多呈弱極性或非極性例:27(2)反應(yīng)速度慢,產(chǎn)物復(fù)雜。(1)多數(shù)有機(jī)物易燃燒。原因:CH4CO2+H2O注:CCl4可滅火。O24.化學(xué)性質(zhì)上的特點:281.根據(jù)碳架不同分類(1)開鏈化合物:分子中碳原子間相互結(jié)合而成首尾不相連的碳鏈。乙烯
乙炔乙烷乙醇1.3有機(jī)化合物的分類29(2)碳環(huán)化合物:碳原子連接成環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物。
①脂環(huán)化合物(不含苯環(huán)結(jié)構(gòu),性質(zhì)似脂)環(huán)丁烷環(huán)戊二烯環(huán)己醇30:苯萘蒽菲②芳香族化合物(含苯環(huán)結(jié)構(gòu),具芳香性)(3)雜環(huán)化合物:除碳原子外還有其它原子組成的環(huán)狀化合物
噻吩吡啶吡咯312.根據(jù)官能團(tuán)不同分類:官能團(tuán):決定有機(jī)物性質(zhì)的原子或基團(tuán)。
按分子所含的官能團(tuán)不同,有機(jī)化合物可分為烴,鹵代烴,醇,酚,醚,醛,酮,羧酸等(P9)321.有機(jī)化學(xué)與人類生活密切相關(guān)。1.4學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的重要性33烴:分類:根據(jù)分子中碳原子的連接方式不同分類。僅由碳、氫兩種元素組成的化合物。第二章第三章第四章34烷烴的來源比較廣泛:
白菜葉C29烷蘋果皮C27-C29烷煙葉C27-C31烷蜂蠟C29-C31烷石油——各種烴的混合物天然氣——主要成份是甲烷動植物
來源2.1烷烴烷烴:碳碳之間以單鍵相連,其余價鍵均為氫原子所飽和的化合物。35
烷烴通式CnH2n+2R-H
CH4CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3……同系列:結(jié)構(gòu)相似,組成相差CH2或其倍數(shù)的一系列化合物。同系物:同系列中各化合物互稱同系物。2.1.1烷烴的同系列系差:—CH2—36(1)同分異構(gòu)現(xiàn)象:分子式相同結(jié)構(gòu)不同的現(xiàn)象。2.1.2烷烴的同分異構(gòu)現(xiàn)象丁烷C4H10CH3CH2CH2CH3CH3—CH—CH3CH3-0.6℃正丁烷-11.7℃異丁烷
b·p·37
說明:同一分子式,C數(shù)越多,異構(gòu)體數(shù)越多
丁2
戊3
己5
庚9
癸75(2)同分異構(gòu)體:分子式相同而結(jié)構(gòu)式不同的化合物。甲、乙、丙烷無異構(gòu)現(xiàn)象38碳原子數(shù)異構(gòu)體數(shù)碳原子數(shù)異構(gòu)體數(shù)(推算)42123555313802651418587915434781820363199352536797588107530411164676311159烷烴的同分異構(gòu)體數(shù)目【了解】
39
C|C—C—C—C
異戊烷
27.9℃C—C—C—C—C
b·p·正戊烷
36.1℃戊烷C5H12
C|C—C—C|
C新戊烷
9.5℃練習(xí):寫出戊烷的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)40伯(一級)1°:與另外一個C相連1°
仲(二級)2°:與另外二個C相連H
2°
叔(三級)3°:與另外三個C相連3°
季(四級)4°:與另外四個C相連
碳原子
C|C—C—C|4°C
C|C—C—C—C3°C—C—C—C—C2°1°碳原子、氫原子的種類41構(gòu)造異構(gòu):分子中各原子連接方式和次序不同而引起的異構(gòu)。碳鏈異構(gòu):僅由分子中碳原子的連接方式不同而產(chǎn)生的異構(gòu)。烷烴的構(gòu)造異構(gòu)是由碳鏈異構(gòu)而引起。碳鏈異構(gòu)屬于構(gòu)造異構(gòu)的一種42
請寫出庚烷(C7H16)的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)式并標(biāo)明1o、2o
、3o
、4o碳原子及1o、2o、3o氫原子。課下練習(xí):43
CH3CH2CH2CH2CH2CH32.1.3烷烴的命名★★★★★普通、系統(tǒng)(國際)、俗名等名稱結(jié)構(gòu)
1、普通法(簡單、含碳較少的烷烴)C10以內(nèi)用天干次序(甲、乙……癸)C10以上用中文數(shù)字(十一、二……)名稱前冠“正”或n直鏈烷烴正十五烷
正己烷CH3(CH2)13CH344在鏈端C2上連一個甲基為“異”—iso-在鏈端C2上連二個甲基為“新”—neo-側(cè)鏈烷烴CH3-CH2-CH2CHCH3異己烷
|
CH3
CH3
|CH3-C-CH2-CH3新己烷
|
CH3C原子個數(shù)包括支鏈。45烷基:烷烴分子中去掉一個氫原子剩下的基團(tuán)。CnH2n+1-,R-CH3CH2CH2CH2-
正丁基
CH3|CH3-CHCH2-
異丁基
|CH3CHCH2CH3
仲丁基
CH3
|CH3-C-
|CH3
叔丁基
CH3-
CH3CH2-
CH3CH2CH2-
CH3-CH-
|
甲基乙基丙基CH3
異丙基
練習(xí):寫出異戊基、新戊基、仲戊基、叔戊基。462、系統(tǒng)命名法(IUPAC,InternationalUnionofPureandAppliedChemistry,國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會):
1892年制定,1960年頒布,1980修改,要點:(1)選主鏈(定母體,最長最多):(2)編號:“最低系列”最長碳鏈作為母體(某烷)。當(dāng)多個碳鏈可供選擇時,則選支鏈最多的碳鏈為主鏈。最近支鏈端開始編號;取代基位次和最小。
47(3)寫全名位置——阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)取代基位次。數(shù)目——中文數(shù)字表取代基數(shù)目。名稱——按“優(yōu)先次序規(guī)則”排列取代基,較優(yōu)基團(tuán)列后。
取代基(前)母體(后)優(yōu)先次序規(guī)則(P45)
1、按原子序數(shù)大小排列:如
2、第一個原子相同比較第二個,依次類推。>CH3CH2CH2-
CH3-CH-CH3
|
丙基異丙基
<48(4)兩符號:“,”“-”
阿拉伯?dāng)?shù)字間用“,”阿拉伯?dāng)?shù)字與中文間用“-”4-甲基-3-異丙基己烷
2,4-二甲基-3-乙基己烷3,5-二甲基-4-乙基己烷123456××(√)例1不包括支鏈C原子數(shù)492,5,5-三甲基-3-乙基庚烷
3,3,6-三甲基-5-乙基庚烷3,3-二甲基-5-異丙基庚烷(√)(×)(×)CH3|CH3-CH2-CH-CH2-C-CH2-CH3||CH-CH3CH3|CH3例250
CH2CH2CH3|CH3-CH-CH-CH-CH-CH-CH2-CH3
||||CH3CH3CH(CH3)2CH2CH32,3-二甲基-6-乙基-5-丙基-4-異丙基辛烷例3課下練習(xí):教材P17問題2-2512.1.4、烷烴的結(jié)構(gòu)1、甲烷的分子結(jié)構(gòu)碳--sp3雜化鍵—σ單鍵正四面體結(jié)構(gòu)52
形狀:梨形能量:()伸展方向:正四面體軸線方向,鍵角109°28′碳原子構(gòu)型:正四面體型特點(1)sp3雜化四個能量等同新軌道的過程重新組合1個s軌道3個p軌道53(2)σ
鍵:原子軌道沿著對稱軸的方向重疊而成的鍵54①σ鍵的電子云圍繞鍵軸對稱分布。②繞鍵軸自由旋轉(zhuǎn),圖形及符號保持不變。σ鍵特點:③σ鍵鍵能大,穩(wěn)定,不易斷裂●●55(3)
甲烷的結(jié)構(gòu)
球棍模型斯陶特模型透視模型564個C-Hσ鍵,鍵角109°28′鍵長0.109nm,鍵能414.2kJ·mol-1鍵線式572.乙烷的分子結(jié)構(gòu)
1個C-Cσ鍵6個C-Hσ鍵鍵角~109.5°C-C0.154nmC-H0.109nm鍵長鍵能C-C347.3kJ·mol-158其它烷烴類似于甲、乙烷,除甲烷外,其余烷烴鍵角稍有改變,三個碳以上烷烴分子中的碳鏈常呈鋸齒形。°°59C—C以單鍵相連(sp3-sp3方式)σ鍵,牢固。C—CC—H
有四面體構(gòu)型(sp3具有方向性,單鍵可旋轉(zhuǎn))烷烴結(jié)構(gòu)特點60(1)構(gòu)象:有機(jī)分子中,由于C—Cσ鍵的自由旋轉(zhuǎn)或扭曲,使碳原子上連接的原子或基團(tuán)在空間具有多種不同排列形式稱構(gòu)象。(2)構(gòu)象異構(gòu)體:同一分子的不同構(gòu)象。3.乙烷的構(gòu)象61(3)表示方法:
透視式和紐曼投影式交叉式透視式紐曼投影式62重疊式透視式紐曼投影式63(4)優(yōu)勢構(gòu)象:內(nèi)能小,穩(wěn)定性最大的構(gòu)象(5)能量圖
能壘64(7)推廣:A3C—CA3
的優(yōu)勢構(gòu)象如Cl3C—CCl3(CH3)3C—C(CH3)3
(6)能壘:兩種構(gòu)象的能量差12.6KJ/Mol交叉式重疊式654、丁烷的構(gòu)象
CH3CH2——CH2CH3
表明二個甲基典型構(gòu)象66(1)紐曼投影式表示:67(2)能量圖
對位交叉式>鄰位交叉式>部分重疊式>全重疊式穩(wěn)定性:68
(3)推廣:ACH2CH2B(A=B或A≠B)
例:1,2-二溴乙烷(對位交叉式構(gòu)象約占84%)乙二醇/胺(分子內(nèi)氫鍵,主要為鄰位交叉式構(gòu)象)691.物態(tài):常溫常壓下C1—C4氣體,
C5—C17液體,C17以上固體。2.1.5烷烴的物理性質(zhì)2.沸點:①同系列中,C越多,b·p·
越高②同分異構(gòu)體:直鏈>支鏈,
支鏈越多,
b·p·越小。
b·p·36.1℃28℃9.5℃
戊烷異戊烷新戊烷70分子間接觸面積大作用力強(qiáng)分子間接觸面積小作用力弱bp:36.1℃bp:9.5℃713.熔點:對稱性大的烷烴熔點要高些,但總體還是上升。(1)Cn越多,熔點越高(2)偶數(shù)碳的比相鄰奇數(shù)碳的熔點高72烴是非極性化合物,易溶于非極性溶劑,不溶與水,可以用“相似相溶”原理解釋。4.溶解度5.相對密度
分子量↑,密度↑,但<1。
73練習(xí)將下列化合物按沸點由高到低順序排列:(1)3,3-二甲基戊烷(2)正庚烷(3)2-甲基庚烷(4)正戊烷(5)2-甲基己烷答案:(3)(2)(5)(1)(4)74σ鍵,牢固。C—CC—H
有四面體構(gòu)型(sp3具有方向性,單鍵可旋轉(zhuǎn))烷烴結(jié)構(gòu)特點C—C以單鍵相連(sp3-sp3方式)乙烷、丁烷優(yōu)勢構(gòu)象(透視式、紐曼投影式)752.1.6
、烷烴的化學(xué)性質(zhì)烷烴分子,C—C,C—Hσ鍵牢固,分子極化度小,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,一般情況下不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑反應(yīng),特殊條件下能發(fā)生氧化,取代,裂化等反應(yīng)。76烷烴在空氣中燃燒,生成二氧化碳和水,并放出大量的熱能。用途:內(nèi)燃機(jī)中汽油,柴油等發(fā)生熱能的基本反應(yīng),熱源利用(沼氣等)。1.氧化反應(yīng)無機(jī)氧化:電子的得失,化合價的升降有機(jī)氧化:加氧去氫為氧化,加氫去氧為還原772.取代反應(yīng):有機(jī)分子中原子或原子團(tuán)被其它原子或原子團(tuán)取代的反應(yīng)。CH4CH3ClCH2Cl2CCl4Cl2光Cl2光Cl2光CHCl3Cl2光麻醉劑溶劑溶劑氯仿滅火劑CH4:Cl2=50:1(CH3Cl為主)1:50(CCl4為主)(1)鹵代反應(yīng):烷烴中的H被X代替的反應(yīng)。Br2,Cl2
78(2)烷烴氯代反應(yīng)歷程均裂異裂游離基(自由基)離子共價鍵斷裂方式游離基反應(yīng)(自由基反應(yīng)):采取共價鍵均裂方式進(jìn)行的反應(yīng)。反應(yīng)歷程(機(jī)理):由反應(yīng)物到產(chǎn)物所經(jīng)歷的過程。離子型反應(yīng):采取共價鍵異裂方式進(jìn)行的反應(yīng)。79烷烴氯代屬于游離基取代反應(yīng)歷程。反應(yīng)條件:由光、輻射、熱(高溫)、過氧化物引發(fā),在氣相或非極性溶劑中進(jìn)行。80游離基歷程包括三個階段:
(1)、鏈引發(fā):光、熱、過氧化物作用產(chǎn)生自由基。Cl22Cl·(2)、鏈增長:自由基與其它分子間的交換反應(yīng)。(3)、鏈終止:自由基相互反應(yīng)生成穩(wěn)定化合物,消耗自由基,終止反應(yīng)。81第一步鏈引發(fā)第二步鏈增長第三步鏈終止82鏈引發(fā)注意:得到混合物,控制條件,可使某一種產(chǎn)物占主要。鏈增長鏈終止……832.2環(huán)烷烴(cycloalkane)環(huán)烷烴是鏈形烷烴兩端的碳原子相互以σ鍵結(jié)合形成的環(huán)狀化合物。84分類:環(huán)碳原子數(shù)目:三元環(huán)、四元環(huán)、五元環(huán)等。分子內(nèi)環(huán)的數(shù)目:單環(huán)烴、雙環(huán)烴、多環(huán)烴。環(huán)數(shù):使環(huán)狀化合物變成開鏈化合物所需打破的碳碳鍵的數(shù)目。852.2.1環(huán)烷烴的異構(gòu)1.碳環(huán)異構(gòu):
C3無C42種C55種
86(1)
概念:由于分子中與雙鍵或環(huán)相連接的原子或原子團(tuán)的相對旋轉(zhuǎn)受到阻礙可能產(chǎn)生的立體異構(gòu)稱順反異構(gòu)。順-1,2-二甲基環(huán)丙烷(b.p.37℃)反-1,2-二甲基環(huán)丙烷(b.p.29℃)2.順反異構(gòu)87在系統(tǒng)命名前分別加“順-”或“反-”。兩個相同的原子或原子團(tuán)在環(huán)的同側(cè)為順式構(gòu)型。兩個相同的原子或原子團(tuán)在環(huán)的異側(cè)為反式構(gòu)型。構(gòu)象:同一構(gòu)型的化合物,由于單鍵的旋轉(zhuǎn)和扭曲,而使得原子或原子團(tuán)在空間產(chǎn)生多種不同的排布方式。(2)異構(gòu)的表示(3)*構(gòu)象和構(gòu)型的異同點(區(qū)別)88構(gòu)型:表示分子中原子或原子團(tuán)在空間的排布方式。相同點:都表示分子中原子或原子團(tuán)在空間的排布方式。不同點:一種構(gòu)型變成另一種構(gòu)型需要化學(xué)鍵的斷裂與形成。一種構(gòu)象變成另一種構(gòu)象只需要鍵的旋轉(zhuǎn),其構(gòu)型不變。
89同分異構(gòu)構(gòu)造異構(gòu)立體異構(gòu)碳鏈異構(gòu)官能團(tuán)異構(gòu)位置異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)順反異構(gòu)旋光異構(gòu)90(1)環(huán)上無取代基時:環(huán)+烷烴名稱
如:環(huán)丙烷,環(huán)丁烷,環(huán)戊烷……(2)環(huán)上有取代基時,取代基(前),母體(環(huán))編號:用小數(shù)字標(biāo)小基團(tuán)位,和最小。1-甲基-2-乙基-5-異丙基環(huán)己烷2.2.2.環(huán)烷烴命名:類似烷烴91
反-1-甲基-4-異丙基環(huán)己烷若取代基碳鏈較長,則環(huán)作為取代基。2-甲基-3-環(huán)丙基庚烷92
(3)雙環(huán)烷烴螺環(huán):兩個碳環(huán)共用一個碳原子橋環(huán):兩個或兩個以上碳環(huán)共用兩個或兩個以上碳原子分類3個橋931,5—二甲基螺[3.5]壬烷1549母體:螺[×.Y]
某烷(“某”指碳原子總數(shù)[×.Y]小到大排,除去螺原子以外的碳原子數(shù)目)編號:近螺碳,小環(huán)經(jīng)螺原子到大環(huán),位次和最小。
螺環(huán)
943,7,7-三甲基二環(huán)[4.1.1]辛烷2,7,7-三甲基二環(huán)[4.1.0]庚烷136781267③.編號:先編大橋后編小橋,從橋頭碳開始編,使取代基位次最小。②.環(huán)數(shù)的確定:把橋環(huán)烴變?yōu)殒湡N,打開幾次,就是幾元環(huán)。①.確定母體:幾環(huán)某烷(由橋環(huán)中總碳數(shù)確定)。④幾環(huán)[a.b.c]某烷,a,b,c由大到小,不包括橋頭碳橋環(huán)95螺、橋環(huán)命名異同點同:某烷(除支鏈外總碳數(shù))
[.]
取代基小-大,位次和最小
[]內(nèi)不包括螺原子,橋頭碳異:[]內(nèi)數(shù)字小-大(螺環(huán));大-?。颦h(huán))編號:小橋-大橋(螺環(huán)),大橋-小橋(橋環(huán))從近螺C開始(螺環(huán)),從橋頭C開始(橋環(huán))
962.2.3環(huán)烷烴的物理性質(zhì)(自學(xué))
m.p.b.p.d420同碳數(shù)環(huán)烷烴>烷烴
,不溶水,易溶有機(jī)溶劑。m.p.b.p.d4202.2.4環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)
結(jié)構(gòu)分析:C—C,C—Hσ鍵,牢固,化性穩(wěn)定,似烷烴;但C3—C4環(huán)易破,環(huán)可以加成似烯烴97(1)催化加氫
CH3CH2CH3CH3(CH2)2CH3CH3(CH2)3CH3H2H2H2H2Ni/80℃Pt/300℃Ni/120℃×結(jié)論:環(huán)丙烷、環(huán)丁烷不穩(wěn)定,環(huán)戊烷以上者較穩(wěn)定,證明環(huán)烷的穩(wěn)定性與環(huán)大小有關(guān)。1.加成反應(yīng)98(2)加鹵素(3)加鹵化氫+Br2室溫(褪色)CH2CH2CH2BrBr+HBrCH3CH2CH2Br+
HBrCH3C-CHCH2CH3CH3BrH室溫下只有環(huán)丙烷能反應(yīng)馬氏規(guī)則:環(huán)斷裂在連接H原子最多和最少的兩個C原子間;H加在含H多的C上。用于鑒別992.取代反應(yīng)
Cl2光Cl2hvBr2hvClClBr3、氧化反應(yīng)×+KMnO4室溫鑒別烯烴和環(huán)烷烴自由基反應(yīng)HNO3(濃)HOOC–(CH2)4–COOH己二酸1002.2.5環(huán)烷烴的分子結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性化學(xué)性質(zhì)表明:環(huán)丙烷和環(huán)丁烷不穩(wěn)定;環(huán)戊烷和環(huán)己烷較穩(wěn)定。環(huán)丙烷環(huán)丙烷三個C處于同一平面上,張力較大,具有較高的能量。因此,環(huán)丙烷的化學(xué)性質(zhì)活潑,容易開環(huán)加成。101環(huán)丁烷(蝴蝶式結(jié)構(gòu))環(huán)丁烷與環(huán)丙烷相似,C-C鍵也是彎曲的,C-C-C鍵角約111.5o,其中四個C不在同一平面。角張力和扭轉(zhuǎn)張力比環(huán)丙烷小,比環(huán)丙烷穩(wěn)定。
102環(huán)戊烷(信封式)五個C不在同一平面,其中,四個C處于同一平面,鍵角接近109o28’,環(huán)張力很小,比較穩(wěn)定,不易發(fā)生開環(huán)作用,易發(fā)生取代反應(yīng)。103環(huán)己烷碳原子不在同一平面內(nèi),C-C-C鍵角為109。28’,為無張力環(huán),環(huán)很穩(wěn)定。1042.2.6、環(huán)已烷及衍生物的構(gòu)象★★★★★(1)典型構(gòu)象:
1.環(huán)已烷的構(gòu)象
椅式船式105(2)穩(wěn)定性:椅式(優(yōu)勢構(gòu)象)>船式交叉狀態(tài)全重疊狀態(tài)106107(3)椅式構(gòu)象中的平伏鍵和直立鍵(4)轉(zhuǎn)環(huán)作用108a--直立鍵e--平伏鍵環(huán)已烷椅式構(gòu)象的畫法及鍵的排列1092.取代環(huán)己烷的構(gòu)象分析110(1)一元取代環(huán)已烷結(jié)論:一取代環(huán)己烷優(yōu)勢構(gòu)象是取代基占e鍵且取代基越大,則優(yōu)勢構(gòu)象含量越高。CH3CH3
5%95%<<<<99.99%構(gòu)象“凍結(jié)”111(2)多元取代環(huán)己烷的穩(wěn)定構(gòu)象規(guī)律:取代基在e鍵上居多時的構(gòu)象最穩(wěn)定,取代基不同時,大取代基在e鍵上的構(gòu)象最穩(wěn)定。112以二甲基環(huán)己烷為例:順–1,2–取代:反–1,2–取代:優(yōu)構(gòu)113順–1,3–取代:反–1,3–取代:優(yōu)構(gòu)114順–1,4–取代:反–1,4–取代:優(yōu)構(gòu)1151°環(huán)己烷有兩種極限構(gòu)象(椅式和船式)
椅式為優(yōu)勢構(gòu)象2°一元取代基主要以e鍵和環(huán)相連。3°多元取代環(huán)己烷最穩(wěn)定的構(gòu)象是取代基占e鍵最多的構(gòu)象4°環(huán)上有不同取代基時,大的取代基在e鍵上構(gòu)象最穩(wěn)定。結(jié)論116117含碳碳雙鍵(烯烴)或三鍵(炔烴)的烴稱為不飽和烴。烯烴、炔烴、環(huán)烯烴、環(huán)炔烴和多烯烴(二烯烴)等。定義:分類:1183.1烯烴和炔烴烷烴:CH3—CH3CnH2n+2氫飽和,烯烴:H2C=CH2CnH2n氫稀少,炔烴:HC≡CHCnH2n-2氫缺少。1193.1.1
烯、炔的分子結(jié)構(gòu)
1.乙烯的結(jié)構(gòu)(1)碳--sp2雜化
2p另一個p軌道保留原狀態(tài)的過程叫sp2雜化。
三個能量形狀“重新組合”“混合”等同新雜化軌道,
1個S軌道2個P軌道120(2)乙烯的結(jié)構(gòu)
形狀—梨形,成分—(s+p)取向—同一平面上,夾角120°未雜化p軌道⊥三個sp2雜化軌道所在平面。乙烯分子中的σ鍵乙烯分子中的π鍵特點121CCHHHHπ鍵電子對C-Cσ鍵電子對122由兩個未雜化的p軌道側(cè)面(肩并肩)重疊形成。
特點鍵長短:C-C0.154nmC=C0.134nm。鍵能比σ鍵小
C=C611kJ·mol-1不牢固,電子流動性大。不能繞鍵軸自由旋轉(zhuǎn),可能存在順反異構(gòu)。C—C347C—C264σππ鍵:1232.乙炔的結(jié)構(gòu)(1)碳—
sp雜化
2p另兩個p軌道保持原有狀態(tài)-sp2雜化。
124特點形狀—梨形,成分—(s+p)方向—兩軸在一條線上,夾角180°未雜化p軌道互相⊥,都⊥雜化軌道的軸(2)乙炔結(jié)構(gòu)CC125C≡C鍵長0.120nm鍵能837kJ·mol-1
分子中兩個π鍵相互垂直,形成了分布于C—Cσ鍵周圍、類似圓筒狀的π鍵電子云1263.1.2烯烴和炔烴的異構(gòu)現(xiàn)象及命名1.異構(gòu)現(xiàn)象
(1)構(gòu)造異構(gòu)CH3CH2CH2CH3
C4烷有二種:CH3CHCH3CH3127C4烯有三種:位置異構(gòu):分子式相同,由不飽和鍵或官能團(tuán)位置不同而引起的異構(gòu)。2-甲基-1-丙烯碳鏈異構(gòu)位置異構(gòu)構(gòu)造異構(gòu)2-丁烯
CH3CH=CHCH31-丁烯
CH3CH2CH=CH2=CH3CCH2CH3128(2)順反異構(gòu)(構(gòu)型)
因雙鍵不能自由旋轉(zhuǎn),可能導(dǎo)致雙鍵碳上的原子和基團(tuán)有兩種不同排列方式。相同取代基在同側(cè)為順式,相同基團(tuán)在異側(cè)為反式.反–2–丁烯
順–2–丁烯129
產(chǎn)生順反異構(gòu)的條件:若a≠b且d≠e有2個)若a=b或d=e無①分子中存在限制旋轉(zhuǎn)的因素雙鍵、環(huán)。②同一碳原子上的原子或原子團(tuán)不同。130N≤2n(n為雙鍵數(shù)目)
含2個雙鍵
A—CH=CH-CH=CH—B
(n=2)N≤4(視A、B是否相同)順反異構(gòu)體數(shù)目(N):含1個雙鍵(n=1)N=2131例:順,順—反,反—
順,反—
反,順—
CH3CH3CH3CH3A、B相同,三個順反異構(gòu)體132例:順,順—
反,反—
反,順—
順,反—
1111思考:炔烴有沒有順反異構(gòu)??A、B不同,四個順反異構(gòu)體1332.不飽和烴的命名(1)系統(tǒng)命名法①選主鏈:含雙、叁鍵,最長最多。例:
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7CH3
CH32-乙基-1-丁烯
4-甲基-2-戊炔9-十八碳烯反-9-十八碳烯②編號:近雙、叁鍵,小號標(biāo)雙、叁鍵位。134母體--先烯后炔,編號:誰近誰優(yōu)先,相同烯優(yōu)先。2-庚烯-5-炔CH3—CH=CH—CH2—C≡C—CH3③同時有雙、叁鍵的烴:思考:取代基不同時異構(gòu)體命名?135(2)順反異構(gòu)體的Z,E標(biāo)記命名法按與雙鍵連接的兩個碳原子上的原子或基團(tuán)的優(yōu)先次序確定構(gòu)型。
Z:優(yōu)先原子或基團(tuán)在雙鍵(環(huán))同側(cè)Zusammen.
E:優(yōu)先原子或基團(tuán)在雙鍵(環(huán))異側(cè)Entgegen.
兩個雙鍵碳原子上連接四個不同的原子或基團(tuán)時,則采用Z、E來標(biāo)記其順反構(gòu)型。136I>Br>Cl>S>F>O>N>C>H>孤電子對5335
17
1698761優(yōu)先次序規(guī)則:①按原子序數(shù)的大小排列,大前小后,孤對電子最后。E-型Z-型137②如果直接相連的第一個原子的序數(shù)相同時,再比較其次相連原子的序數(shù),依次外推。
Z-3-甲基-4-異丙基-3-庚烯
C=C(C,H,H)(C,H,C)CH3CH3CH2CH2CH2CH3CHCH3CH3138③當(dāng)基團(tuán)中有重鍵時,將雙鍵或三鍵看作是以單鍵和多個原子連接。
C=CC=OC≡NCCCCNNNCOO139注意:兩種命名法有時一致,即順式為Z型,反式為E型;有時矛盾。兩種命名法沒有必然聯(lián)系.
E-3-乙基-1,3-戊二烯140Z/E(比較優(yōu)先基團(tuán))E型Z型順/反(比較CH3)順式反式HCHC=CBrCH33HCHC=CBrCH331413.3烯烴和炔烴的化學(xué)性質(zhì)結(jié)構(gòu)分析:π鍵:加成,氧化,聚合炔化物
1421.親電加成反應(yīng)
含有不飽和鍵的化合物與試劑作用時,π鍵斷裂,試劑中的兩個原子或原子團(tuán)分別加到兩個不飽和碳原子上,形成兩個新的σ鍵,這種反應(yīng)稱加成反應(yīng)。親電加成反應(yīng):
親電試劑與不飽和烴的加成反應(yīng)親電試劑:具有親電性能的試劑143(1)加HX
活潑性:HI>HBr>HCl
HCCHHXCH3CHX2CH2CHXHX①反應(yīng)歷程:144第一步:HBrH碳正離子中間體145第二步:HBrHBrH146②加成取向CH3—CHCH2HBrCH3—CH—CH381%CH3—CH2—CH2
19%BrBr不對稱烯烴與鹵化氫的親電加成:147
馬氏規(guī)則:
當(dāng)不對稱烯烴與鹵化氫等極性試劑加成時,氫原子加到含氫較多的雙鍵碳原子上,而鹵原子(或其它原子、原子團(tuán))則加到含H較少的雙鍵碳上。為什么??148由于分子中電負(fù)性不同的原子或基團(tuán)的影響,引起成鍵電子云向著一個方向偏移,從而使分子發(fā)生極化的效應(yīng)(Inductioneffect)。例:
CH3CH2CH2δδδ+δ-Clδδ+δ+CH3CHCH2δ+δ-③誘導(dǎo)效應(yīng):149A:誘導(dǎo)效應(yīng)的強(qiáng)弱,取決于原子或基團(tuán)的電負(fù)性,與H原子的電負(fù)性相差越大,誘導(dǎo)效應(yīng)就越強(qiáng)。
F>Cl>Br>I>CH3O->HO->C6H5->H吸電子能力越大
H<CH3-<C2H5-<(CH3)2CH-<(CH3)3C-斥電子能力越大順序:誘導(dǎo)效應(yīng)特點:150B:沿著碳鏈傳遞,并隨著碳鏈的增長而迅速減弱,三個碳以后影響可忽略不計。CH3CH2CH2δδδ+δ-Clδδ+δ+★-I吸電子誘導(dǎo)效應(yīng):由吸電子基引起的誘導(dǎo)效應(yīng)。★
+I(xiàn)斥電子誘導(dǎo)效應(yīng):由斥電子基引起的誘導(dǎo)效應(yīng)。分類:CH3CHCH2δ+δ-斥電子基團(tuán)吸電子基團(tuán)CNCHCH2δ-δ+151C:具有疊加性,方向相同相加,相反相減。
ClClClC—C—OHOCH3C—C—OHOCH3CH3D:只改變鍵的電子云密度分布,而不改變鍵的本質(zhì)。
152④誘導(dǎo)效應(yīng)應(yīng)用:解釋馬氏規(guī)則
CH3→CH=CH2+H—BrCH3—CH—CH3
Brδ+δ-δ-δ+CH3HHHδ+δ-0.9721.043HHHH11
不對稱烯烴與不對稱試劑加成,試劑的正性部分加到烯烴的負(fù)性部分,試劑的負(fù)性部分加到烯烴的正性部分。
電荷密度:153解釋正碳離子穩(wěn)定性與反應(yīng)活潑性CH3CH3CH3CH3CH3CH3HHHHHH>>>CH3—CHCH2H+CH3—CH—CH3
2°CH3—CH2—CH2
1°++穩(wěn)定154練習(xí)1、(CH3)2CCH2+HBr2、(CH3)3CCHCHCH3+HBr3、CF3CHCH2+HBr類似-CF3的基團(tuán)還有—CHO,—COOH,—NO2,—CN等155⑤反馬氏規(guī)則:CH3CH=CH2+HBr過氧化物
當(dāng)有過氧化物(H2O2,ROOR等)存在下,烯烴與HBr加成的產(chǎn)物遵守反馬氏規(guī)則,而HCl,HI的加成無此過氧化物效應(yīng)。CH3CH2CH2Br自由基型反應(yīng)156用途:用于不飽和鍵的鑒別紅棕色無色(2)加X2
鹵素活性:F2
>Cl2
>Br2
>I2
157離子型親電加成溴鎓離子(中間體)
異裂歷程:158親電試劑:具有親電子性能的試劑稱親電試劑。親電加成反應(yīng):由親電試劑進(jìn)攻而進(jìn)行的加成反應(yīng)。159少量NaClBr-Cl-OH-機(jī)理實驗證據(jù)中間體160(3)加H2SO4(符合馬氏規(guī)則)CH2+H-OSO3HCH3CH—OSO3HCH3CHH2OCH3CHOHCH3CH3△(4)與H2O加成(產(chǎn)物為醇,馬氏加成)硫酸氫異丙酯161(5)與鹵素水溶液加成
α-鹵代醇1–氯-2-醇
+CH3CH
CH2
Cl2
H2O+CH3
CH
CH2OH
Cl+C
COHXHO
XC
C1622.自由基加成反應(yīng)
反應(yīng)不遵循馬氏規(guī)則,按自由基歷程進(jìn)行穩(wěn)定不穩(wěn)定1633.催化氫化說明:①催化劑的作用是把反應(yīng)物吸咐在表面上,減弱π鍵和H—Hσ鍵,降低活化能。164Step1Step2Step3Step4165放熱反應(yīng):氫化熱——一摩爾烯烴氫化時,放出的熱量。氫化熱越小,穩(wěn)定性越大。CH3HHCH3CH3CH2CH2CH3
119.7kJ·mol-1
H2NiCH3HHCH3CH3CH2CH2CH3
115.5kJ·mol-1
H2Ni166條件或試劑不同,其氧化產(chǎn)物不同
(1)催化氧化+OCHCH22OCHCH222Ag℃200
3004.氧化反應(yīng)
環(huán)氧乙烷167(2)KMnO4氧化OHOHCHCHCHKMnO4中性或堿性2CHCHCH233OOH+CO+OHCCHH
+322順式鄰二醇羧酸168說明:①氧化規(guī)律:雙變羰,氫變羥169②用途例:某烯烴氧化產(chǎn)物為
CH3—C—CH3和CH3—CH—COOH,
推測其構(gòu)造式。OCH3A.根據(jù)氧化產(chǎn)物推原烯雙鍵的位置B.鑒別:紫紅色→無色。例:乙烷乙烯KMnO4H+紫紅色褪色者為乙烯余者為乙烷(CH3)2CHCH=C(CH3)2170臭氧解:處理臭氧化物分解成醛或酮混合物的反應(yīng)。臭氧化:在低溫下,烯與O3反應(yīng),生成臭氧化物的反應(yīng)。(3)臭氧化和臭氧解CCHCH3CH3CH3OCHOOCCH3CH3CH3O3臭氧化物171說明(1)氧化規(guī)律:“羰變氫不變”CH2=RCHORCH=H2C=OR2C=OR2C=(2)用途:A從烯烴合成醛、酮B推導(dǎo)結(jié)構(gòu)例:某二烯烴C6H10,經(jīng)臭氧化-還原水解得到兩分子CH3CHO和一分子OHC-CHO。寫出該二烯烴的構(gòu)造式。CH3CH=CH-CH=CHCH31725.α
-氫的取代反應(yīng)條件:①有α-氫;②高溫或光自由基反應(yīng)α
-氫α
-碳173由低相對分子質(zhì)量化合物轉(zhuǎn)變?yōu)楦呦鄬Ψ肿淤|(zhì)量化合物的反應(yīng)。
單體聚合物3CHCH三苯基膦Ni(CO)2苯26.聚合反應(yīng)174π鍵:加成,氧化,聚合復(fù)習(xí):烯烴的化學(xué)性質(zhì)1751.親電加成反應(yīng)(1)加HXHBrH碳正離子中間體176第二步:HBrHBrH177離子型親電加成歷程:(2)加X2
(Br2/CCl4)鑒別不飽和鍵178(3)加H2SO4——硫酸氫酯(溶于濃H2SO4)——除去烷烴中少量烯烴(4)與H2O加成(5)與鹵素水溶液加成符合馬氏規(guī)則1792.自由基加成反應(yīng)反應(yīng)不遵循馬氏規(guī)則,按自由基歷程進(jìn)行3.催化氫化氫化熱越小,穩(wěn)定性越大1804.氧化反應(yīng)(1)催化氧化+OCHCH22OCHCH222Ag℃200
300(2)KMnO4氧化OHOHCHCHCHKMnO4中性或堿性2CHCHCH233OOH+CO+OHCCHH+322氧化規(guī)律:雙變羰,氫變羥鑒別181(3)臭氧化和臭氧解CCHCH3CH3CH3OCHOOCCH3CH3CH3O3氧化規(guī)律:羰變氫不變1825.α
-氫的取代反應(yīng)條件:①有α-氫;②高溫或光自由基反應(yīng)α
-氫α
-碳183由低相對分子質(zhì)量化合物轉(zhuǎn)變?yōu)楦呦鄬Ψ肿淤|(zhì)量化合物的反應(yīng)。
單體聚合物3CHCH三苯基膦Ni(CO)2苯26.聚合反應(yīng)184由于分子中電負(fù)性不同的原子或基團(tuán)的影響,引起成鍵電子云向著一個方向偏移,從而使分子發(fā)生極化的效應(yīng)(Inductioneffect)。例:
CH3CH2CH2δδδ+δ-Clδδ+δ+CH3CHCH2δ+δ-誘導(dǎo)效應(yīng)185(1)誘導(dǎo)效應(yīng)的強(qiáng)弱,取決于原子或基團(tuán)的電負(fù)性,與H原子的電負(fù)性相差越大,誘導(dǎo)效應(yīng)就越強(qiáng)。
F>Cl>Br>I>CH3O->HO->C6H5->H吸電子能力越大
H<CH3-<C2H5-<(CH3)2CH-<(CH3)3C-斥電子能力越大順序:誘導(dǎo)效應(yīng)特點:186(2)沿著碳鏈傳遞,并隨著碳鏈的增長而迅速減弱,三個碳以后影響可忽略不計。CH3CH2CH2δδδ+δ-Clδδ+δ+(3)具有疊加性,方向相同相加,相反相減。
ClClClC—C—OHOCH3C—C—OHOCH3CH3(4)只改變鍵的電子云密度分布,而不改變鍵的本質(zhì)。
1873.3.2炔烴的化學(xué)性質(zhì)1、親電加成反應(yīng)當(dāng)分子中同時含有碳碳雙鍵和叁鍵時,親電加成首先發(fā)生在雙鍵上。與X2、HX、H2O等加成:1881892、催化氫化Lindelar催化劑:Pd-CaCo3-喹啉產(chǎn)物:順式烯烴190被高錳酸鉀或臭氧氧化時,叁鍵斷裂生成羧酸、二氧化碳等產(chǎn)物。3、氧化反應(yīng)1914、炔烴的特殊反應(yīng)(1)與氫氰酸加成在催化劑存在下可以加成生成烯腈。192(2)炔化物的生成
乙炔和鏈端炔烴()
叁鍵碳上的氫原子具有微弱的酸性,生成炔化物:乙炔鈉炔化亞銅-磚紅色炔化銀-白色用途:鑒別193用途:鑒別含有-C≡C-H的炔例:乙烷乙烯乙炔[Ag(NH3)2]+灰白色↓者為乙炔余者為乙烷乙烯Br2CCl4褪色者為乙烯余者為乙烷194隔離二烯烴
CH3—CH=CH—CH2—CH=CH2
性質(zhì)似單烯烴累積二烯烴
H2C=C=CH2
性質(zhì)不穩(wěn)定,易轉(zhuǎn)變?yōu)槿补曹椂N—兩個雙鍵被一個單鍵隔開.
H2C=CH—CH=CH2
兩個雙鍵互相影響分類3.4二烯烴
分子中含有兩個碳碳雙鍵的開鏈烴1953.4.11,3一丁二烯的結(jié)構(gòu)和共軛效應(yīng)1、1,3-丁二烯結(jié)構(gòu)
大π鍵(離域π鍵):凡由三個或三個以上p軌道組成的π鍵。1961,3-丁二烯分子中,原子都在同一平面,鍵角都接近120°,C=C鍵長0.137nm,比乙烯的C=C鍵長0.134nm長,C-C鍵長為0.148nm,比乙烷C-C鍵長0.154nm短。分子中碳碳間的鍵長趨向于平均化。1972、共軛體系和共軛效應(yīng)(1)π電子離域:在含有大π鍵的體系中,π電子已經(jīng)不局限于兩個C原子之間,而是分布于整個分子軌道之中的現(xiàn)象。(2)共軛體系:凡能發(fā)生電子離域的結(jié)構(gòu)體系(含大π鍵的體系)π-π共軛體系:由單雙鍵交替排列的共軛體系。
C=C—C=C198(3)共軛體系特點:
①參與共軛體系的各原子都在同一平面上,其形成大π鍵的p軌道均垂直于該平面。②共軛體系中單雙鍵鍵長有平均化傾向,共軛鏈越長,平均化程度越大。0.140nm
完全平均化CC—CC
部分平均化0.137nm0.148nm199③共軛體系的內(nèi)能較低,比較穩(wěn)定。
兩者差值28KJ/mol,稱為離域能或共軛能,其值越大,說明共軛體系越穩(wěn)定200(4)共軛效應(yīng)(C):由于共軛體系中原子間的相互影響,而引起電子離域的作用。
共軛效應(yīng)特點:
①共軛效應(yīng)沿共軛π鍵傳遞,并不因共軛鏈的增長而減弱。
②共軛體系中π電子云轉(zhuǎn)移時,共軛鏈上各原子的電子云密度出現(xiàn)疏密交替的現(xiàn)象。
+C2013.4.2共軛二烯烴的化學(xué)性質(zhì)
烯烴共性(氧化、加成、聚合等)且具特性1,4-加成:共軛體系中,試劑的兩部分分別加到共軛體系的兩端,在原來單鍵位置形成新的雙鍵的過程稱。CH—CHCH2H2C1,2-加成1,4-加成CH—CH—CH2H2CBrBrCH2—CHCH—CH2BrBrBr21.1,2-加成和1,4-加成202反應(yīng)歷程:
不對稱共軛二烯烴與鹵化氫加成時,也遵循馬氏規(guī)則離域正離子
一般以1,4-加成為主(極性溶劑和常溫下)2032、狄爾斯—阿德爾(Diels-Alder)反應(yīng)(雙烯合成)共軛二烯烴和含碳碳雙鍵或三鍵的化合物在加熱條件下發(fā)生1,4-加成,生成不飽和環(huán)狀化合物的反應(yīng)。CH2CH2+CH2CH2△OOO+OOO△苯順-丁烯二酸酐順-△4-四氫化鄰苯二甲酸酐雙烯體親雙烯體1位4位1位4位204定義:芳香烴,一般是指分子中含苯環(huán)結(jié)構(gòu)的碳?xì)浠衔?。芳香烴具有其特征性質(zhì)——芳香性(易取代,難加成,難氧化)。205稠環(huán)芳烴
單環(huán)芳烴苯系芳烴分類:多環(huán)芳烴非苯芳烴聯(lián)苯
分類:苯系芳烴、非苯芳烴2064.1單環(huán)芳烴1825年發(fā)現(xiàn)苯,分子式為C6H6分子中只含一個苯環(huán)的芳香烴為單環(huán)芳香烴
4.1.1苯的分子結(jié)構(gòu)1.Kekule結(jié)構(gòu)式1865年凱庫勒提出了苯的結(jié)構(gòu)是一個單鍵、雙鍵交替排列的對稱六碳環(huán)---凱庫勒結(jié)構(gòu)式207Kekule結(jié)構(gòu)式未解決的問題(1)苯環(huán)有3個C=C,應(yīng)有不飽和烴的特點.
但不易發(fā)生加成、氧化反應(yīng),易于取代反應(yīng)(芳香性)。H2NiNi3H2苯環(huán)與三個雙鍵的氫化能差值:119.6×3-208.4=150.4kJ·mol-1(2)環(huán)異常穩(wěn)定,氫化能小=-119.6kJ·mol-1=-208.4kJ·mol-1208(3)苯環(huán)若是單雙鍵交替結(jié)構(gòu),應(yīng)為不等六邊形二元取代苯不應(yīng)只有一種產(chǎn)物.因此凱庫勒結(jié)構(gòu)式并不能確切反映苯的真實情況209苯分子中每個碳原子都用兩個sp2雜化軌道與相鄰碳的sp2雜化軌道沿對稱軸的方向重疊,形成C–Cσ鍵,組成一個正六邊形的環(huán)。2.苯分子結(jié)構(gòu)的近代觀點2103.苯的構(gòu)造式的表示法
苯分子中每個碳原子未雜化的p軌道與相鄰碳的p雜化軌道肩并肩重疊,形成大π鍵,計作苯П66。
2114.1.2單環(huán)芳烴的同分異構(gòu)和命名1.一元取代苯一元取代苯的結(jié)構(gòu)只有一種,沒有異構(gòu)體。(1)簡單烴基苯命名是以苯環(huán)作為母體,烴基為取代基,稱為某烴基苯
甲苯異丙苯
212(2)若烴基較復(fù)雜或含有不飽和鍵時,以把鏈烴當(dāng)作母體,苯環(huán)當(dāng)作取代基2–甲基–3–苯基戊烷2–苯基–2–丁烯2132.二元取代苯CH3CH3CH3CH3CH3CH3二元取代苯有三種異構(gòu)體,命名時以苯環(huán)為母體,通常用阿拉伯?dāng)?shù)值或用鄰(o)、間(m)、對(p)表示取代基位置,如鄰二甲苯間二甲苯對二甲苯(1,2–二甲苯)(1,3–二甲苯)(1,4–二甲苯)2143.三元取代苯CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3三元取代苯也有三種異構(gòu)體,命名時以苯環(huán)為母體,用阿拉伯?dāng)?shù)值或用連、均、偏表示取代基的位置連三甲苯均三甲苯偏三甲苯(1,2,3)–三甲苯(1,3,5)–三甲苯(1,2,4)–三甲苯2154.芳基芳烴分子去掉一個或幾個H原子后剩余的基團(tuán),Ar-。苯基芐基,或苯甲基216芳香烴命名規(guī)則:(1)定母體簡單的取代基:環(huán)為母體復(fù)雜的取代基(取代基大、含重鍵):環(huán)為取代基
(2)編號:以小數(shù)字標(biāo)小基團(tuán),位次和最小可用:鄰、間、對,連、均、偏可用:阿拉伯?dāng)?shù)字2-乙基甲苯C2H5CH35-乙基-2-異丙基甲苯C2H5CH3CH(CH3)22173-苯基己烷CH—CH2—CH3CH2—CH2—CH3苯乙烯CH═CH2若芳香環(huán)上連有官能團(tuán)時,則以最優(yōu)先的官能團(tuán)作為母體,其他基團(tuán)作為取代基。-COOH,-SO3H,-COOR,-CHO,-CN,-OH,-NH2,-R,-NO2,-X218對羥基苯甲酸3-甲基苯磺酸對硝基苯酚4.1.3單環(huán)芳烴的物理性質(zhì)(自學(xué))2194.1.4單環(huán)芳香烴的化學(xué)性質(zhì)芳香性:不易氧化,不易加成,易取代1.取代反應(yīng)(1)鹵代反應(yīng)(Cl2或Br2)
+HBrBr55~60℃FeBr3+Br2H220BrBrBrBr+Br2,FeBr3Br△較苯難CH3Cl+Cl2/FeCl3CH3CH3Cl較苯易221Br|:Br+FeBr3異裂Br++[FeBr4]-Br+快Br+慢Br+HBr-H+快π-絡(luò)合物σ-絡(luò)合物(五軌道四電子共軛體系)[FeBr4]-
+H+FeBr3+HBr說明:①歷程:
222223CH3Cl+Cl2,FeCl3CH3CH3ClCH3Cl2光CH2ClCl2
光CHCl2注意:不同條件的取代產(chǎn)物不同!問題4-1答案類似.224(2)硝化反應(yīng)+
HO-NO255~60℃濃H2SO4H+H2ONO2CH3+
HO-NO2
30℃濃H2SO4CH3NO2CH3O2N+NO2+
HO-NO2(發(fā)煙)95℃濃H2SO4NO2NO2+
H2O225(3)磺化反應(yīng)+HO-SO3H70~80℃濃H2SO4H+H2OSO3HSO3H200~230℃發(fā)煙H2SO4SO3HSO3HCH3+濃H2SO4CH3CH3SO3HHO3S226(4)傅-克反應(yīng)烷基化:在無水AlCl3的作用下,芳香烴與鹵代烷生成烷基苯的反應(yīng)說明(1)C3以上直鏈烷基異構(gòu)化.如:CH(CH3)2+CH3CH2CH2Cl無水AlCl3(CH2)2CH3+
主次227(2)催化劑:AlCl3,
FeCl3,SnCl4,HF,H2SO4………(3)烷基化劑:鹵代烴,烯烴,醇CH(CH3)2+CH3CH=CH2
H2SO4(5)?;涸跓o水AlCl3的作用下,芳香烴與酰鹵、酸酐生成芳香酮的反應(yīng)228(3)當(dāng)苯環(huán)上連有-NO2,-CN,-SO3H時,不發(fā)生烷基化和?;?)?;划惢?。說明:+
無水AlCl3+HCl(1)?;噭乎{u、酸酐2292.氧化反應(yīng)H3CC(CH3)3KMnO4HOOCC(CH3)3H+說明(1)含α-H
(2)一律成-COOHV2O5400~500℃+O2+CO2+H2O順丁烯二酸酐2303.側(cè)鏈鹵代反應(yīng)反應(yīng)主要發(fā)生在α碳位置,屬于自由基取代反應(yīng).CH2CH3CHCH3CH2CH2+Cl2,光ClCl91%9%2314.加成反應(yīng)2324.1.5親電取代反應(yīng)的定位效應(yīng)第二個取代基進(jìn)入苯環(huán)位置的機(jī)會,從表面上看似乎是:事實上:1、定位效應(yīng)233定位基:苯環(huán)上原有的取代基定位效應(yīng):定位基對苯環(huán)上取代反應(yīng)位置和難易的影響234作用
①使苯環(huán)電子密度增加,親電取代比苯容易,苯環(huán)活化.②使第二個取代基主要進(jìn)入原取
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