有机化学教案 教材:谷亨杰主编有机化学(第二版)北京高等教育出版社2000 第一章绪论 教学目的 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 机物的构造式,认识一般有机官能团和能给单官能团有机化合物分类 3.使学生掌握杂化轨道概念,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,了解有机物结构特 点与一般理化性质的关系;了解价键理论和分子轨道理论。 教学重点 有机物的结构表示方法、杂化轨道理论及有机物分类方法。 教学难点 杂化轨道理论、价键理论与分子轨道理论,σ键、π键的特点。 第一节有机化合物和有机化学 有机化合物和有机化学的涵义 有机化合物是指碳氢化合物及其衍生物。 有机化学是研究有机合物的结构特征合成方法和理化性质等的化学 有机化学的产生和发展 1858年凯库勒和古柏尔提出有机化合物分子中碳原子是四价及碳原子之间相互连接成 碳链的概念,成为有机化合物分子结构的,最原始和最基础的理论 1861年布特列洛夫对有机化合物的结构提出了较完整的的概念,提出原子之间存在着相 互的影响。 1874年范荷夫和勒贝尔建立分子的立体概念,说明了对映异构和顺反异构现象 *碳原子总是四价的,碳原子自相结合成键,构造和构造式 分子中原子的连接顺序和方式称为分子的构造表示分子中各原子的连接顺序和 方式的化学式叫构造式(结构式).用两小点表示一对共用电子对的构造式叫电子式用短横线 (-)表示共价键的构造式叫价键式有时可用只表达官能团结构特点的化学式既结构简式 三、有机化合物的特征 碳原子的价电子层1S2S2P2因此,有机物分子是共价键结合。 1.可燃性:绝大多数有机物都是可燃的。 2.耐热性、熔点、沸点低: 3.水溶性:小,原理依据,相似相溶原理、与水形成氢键的能力
有 机 化 学 教 案 教材：谷亨杰主编 有机化学（第二版） 北京 高等教育出版社 2000 第一章 绪 论 教学目的 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 机物的构造式，认识一般有机官能团和能给单官能团有机化合物分类。 3. 使学生掌握杂化轨道概念，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，了解有机物结构特 点与一般理化性质的关系；了解价键理论和分子轨道理论。 教学重点 有机物的结构表示方法、杂化轨道理论及有机物分类方法。 教学难点 杂化轨道理论、价键理论与分子轨道理论，σ键、π键的特点。 第一节 有机化合物和有机化学 一、有机化合物和有机化学的涵义 有机化合物是指碳氢化合物及其衍生物。 有机化学是研究有机合物的结构特征.合成方法和理化性质等的化学。 二、有机化学的产生和发展 1858 年凯库勒和古柏尔提出有机化合物分子中碳原子是四价及碳原子之间相互连接成 碳链的概念，成为有机化合物分子结构的，最原始和最基础的理论。 1861 年布特列洛夫对有机化合物的结构提出了较完整的的概念，提出原子之间存在着相 互的影响。 1874 年范荷夫和勒贝尔建立分子的立体概念，说明了对映异构和顺反异构现象。 *碳原子总是四价的，碳原子自相结合成键，构造和构造式 分子中原子的连接顺序和方式称为分子的构造.表示分子中各原子的连接顺序和 方式的化学式叫构造式(结构式).用两小点表示一对共用电子对的构造式叫电子式,用短横线 (-)表示共价键的构造式叫价键式.有时可用只表达官能团结构特点的化学式,既结构简式. 三、有机化合物的特征 碳原子的价电子层 1S22S22P2 因此，有机物分子是共价键结合。 1.可燃性：绝大多数有机物都是可燃的。 2.耐热性、熔点、沸点低： 3.水溶性 ：小 ，原理依据，相似相溶原理、与水形成氢键的能力
4.导电性能:差。 5反应速度:慢。 6反应产物:常有副产物,副反应 7普遍在同分异构体 同分异构体是指分子式相同结构式不同,理化性质不同的化分物。 四、有机化学的重要性 第二节共价键的一些基本特征 共价键的本质 1.价键理论 2.分子轨道理论 共价键的键参数 1键长:形成共价键的两个原子核间距离。 2键角:两个共价键之间的夹角 3键能:指断单个特定共价键所吸收的能量,也称为该键的离解能 共价键的键能是断裂分子中全部同类共价键所需离解能的平均值。 4共价键的极性和诱导效应: 三、共价键的断裂方式和有机反应的类型 键的极性与键合原子的电负性有关,一些元素电负性数值大的原子具有强的吸电子能 力。常见元素电负性为 H C N O F Si P s CI Br 2.12.53.03.54.01.82.12.53.02.52.0 对于两个相同原子形成的共价键来说,可以认为成键电子云是均匀的分布在两核之间 这样的共价键没有极性,为非极性共价键。但当两个不同原子形成共价键时,由于原子的电 负性不同,成键电子云偏向电负性大的原子一边,这样一个原子带有部分正电荷。电子云不 完全对称而呈现极性共价键叫做极性共价键, 键的极性大小,通常用偶极矩表示: 第三节研究有机化合物的一般过程 、分离提纯 二、检验纯度 三、实验式和分子式的确定 四、构造式的确定 第四节有机分子结构和结构式的写法 、电子式 价键式 、键线式 第五节有机化合物的分类
4.导电性能：差。 5.反应速度：慢。 6.反应产物：常有副产物，副反应。 7.普遍在同分异构体 同分异构体是指分子式相同结构式不同，理化性质不同的化分物。 四、有机化学的重要性 第二节 共价键的一些基本特征 一、共价键的本质 1.价键理论 2.分子轨道理论 二、共价键的键参数 1.键长：形成共价键的两个原子核间距离。 2.键角：两个共价键之间的夹角。 3.键能：指断单个特定共价键所吸收的能量,也称为该键的离解能。 共价键的键能是断裂分子中全部同类共价键所需离解能的平均值。 4.共价键的极性和诱导效应： 三、共价键的断裂方式和有机反应的类型 键的极性与键合原子的电负性有关,一些元素电负性数值大的原子具有强的吸电子能 力。常见元素电负性为： H C N O F Si P S Cl Br I 2.1 2.5 3.0 3.5 4.0 1.8 2.1 2.5 3.0 2.5 2.0 对于两个相同原子形成的共价键来说，可以认为成键电子云是均匀的分布在两核之间， 这样的共价键没有极性，为非极性共价键。但当两个不同原子形成共价键时，由于原子的电 负性不同，成键电子云偏向电负性大的原子一边，这样一个原子带有部分正电荷。电子云不 完全对称而呈现极性共价键叫做极性共价键。 键的极性大小，通常用偶极矩表示：. 第三节 研究有机化合物的一般过程 一、分离提纯 二、检验纯度 三、实验式和分子式的确定 四、构造式的确定 第四节 有机分子结构和结构式的写法 一、电子式 二、价键式 三、键线式 第五节 有机化合物的分类
、按碳架分类 1开链化合物 2碳环化合物 3杂环化合物 、按官能团分类 第二章烷烃和环烷烃自由基取代反应 教学目的 1.使学生熟悉简单烷烃的普通命名法和较复杂烷烃的系统命名法。理解原子序数优先规则 能够准确的写出较复杂烷烃的构造式或名称 2.使学生理解“构象”概念,能够认识和书写简单烃类的构象的透视式和纽曼式、能够比 较简单构象式的能量差别,掌握环己烷优势构象的画法。 3.使学生了解饱和碳原子上的游离基取代反应、反应历程的概念和游离基稳定规律。 教学重点 1.烷烃的系统命名规则、环己烷优势构象。 2.原子序数优先规则 教学难点 1.烷烃的构象(透视式与纽曼式)、环己烷优势构象。 2.饱和碳原子上的游离基取代历程 第一节烷烃的同系列和同分异构现象 、烷烃的同系列 二、烷烃的同系列和同分异构现象 第二节烷烃和环烷烃的命名 、普通命名法 其基本原则是: (1)含有10个或10个以下碳原子的直链烷烃,用天干顺序甲、乙、丙、丁、戊、已 庚、辛、壬、癸10个字分别表示碳原子的数目,后面加烷字。 例如:CHCH2CH2CH3命名为正丁烷 (2)含有10个以上碳原子的直链烷烃,用小写中文数字表示碳原子的数目。 如CH3(CH2)1oCH3命名为正十二烷。(3)对于含有支链的烷烃,则必须在某烷前面加上 一个汉字来区别。在链端第2位碳原子上连有1个甲基时,称为异某烷,在链端第二位碳原
一、按碳架分类 1.开链化合物 2.碳环化合物 3.杂环化合物 二、按官能团分类 第二章 烷烃和环烷烃 自由基取代反应 教学目的 1. 使学生熟悉简单烷烃的普通命名法和较复杂烷烃的系统命名法。理解原子序数优先规则， 能够准确的写出较复杂烷烃的构造式或名称。 2. 使学生理解“构象”概念，能够认识和书写简单烃类的构象的透视式和纽曼式、能够比 较简单构象式的能量差别，掌握环己烷优势构象的画法。 3. 使学生了解饱和碳原子上的游离基取代反应、反应历程的概念和游离基稳定规律。 教学重点 1. 烷烃的系统命名规则、环己烷优势构象。 2. 原子序数优先规则 教学难点 1. 烷烃的构象（透视式与纽曼式）、环己烷优势构象。 2. 饱和碳原子上的游离基取代历程。 第一节 烷烃的同系列和同分异构现象 一、烷烃的同系列 二、烷烃的同系列和同分异构现象 第二节 烷烃和环烷烃的命名 一、普通命名法 其基本原则是： （1）含有 10 个或 10 个以下碳原子的直链烷烃，用天干顺序甲、乙、丙、丁、戊、已、 庚、辛、壬、癸 10 个字分别表示碳原子的数目，后面加烷字。 例如： CH3CH2CH2CH3 命名为正丁烷。 （2）含有 10 个以上碳原子的直链烷烃，用小写中文数字表示碳原子的数目。 如 CH3（CH2）10CH3 命名为正十二烷。（3）对于含有支链的烷烃，则必须在某烷前面加上 一个汉字来区别。在链端第 2 位碳原子上连有 1 个甲基时，称为异某烷，在链端第二位碳原
子上连有2个甲基时,称为新某烷。 如:CH3CH2CH2CH2CH3 正戊烷 异戊烷CH3)2CHCH2CH3 CH3 新戊烷 二、系统命名法 1烷烃的命名 系统命名法是我国根据1892年曰内瓦国际化学会议首次拟定的系统命名原则。国际纯 粹与应用化学联合会(简称 IUPAC法)几次修改补充后的命名原则,结合我国文字特点而 制定的命名方法,又称曰内瓦命名法或国际命名法 烷基:烷烃分子去掉一个氢原子后余下的部分。其通式为CnH2n+1-,常用R-表示。 常见的烷基有: 甲基 (Me) 乙基 CH3 CH2- (Et) 正丙基 CH3 CH2CH2- (n-Pr) 异丙基 (CH3) 2CH (iso-Pr) 正丁基 CH: CH2CH2 CH2- (n-Bu) 异丁基 (CH3)2CHCH2- CH3CHCH 仲丁基 CH3 (sec-Bu) 叔丁基 (CH3) 3C (ter-Bu 在系统命名法中,对于无支链的烷烃,省去正字。对于结构复杂的烷烃,则按以下步骤 命名: (1)选择分子中最长的碳链作为主链,若有几条等长碳链时,选择支链较多的一条为 主链。根据主链所含碳原子的数目定为某烷,再将支链作为取代基。此处的取代基都是烷 基 (2)从距支链较近的一端开始,给主链上的碳原子编号。若主链上有2个或者个以上 的取代基时,则主链的编号顺序应使支链位次尽可能低。 (3)将支链的位次及名称加在主链名称之前。若主链上连有多个相同的支链时,用小 写中文数字表示支链的个数,再在前面用阿拉伯数字表示各个支链的位次,每个位次之间 用逗号隔开,最后一个阿拉伯数字与汉字之间用半字线隔开。若主链上连有不同的几个支 链时,则按由小到大的顺序将每个支链的位次和名称加在主链名称之前。 如果支链上还有取代基时,则必须从与主链相连接的碳原子开始,给支链上的碳原子编号。 然后补充支链上烷基的位次名称及数目 2环烷烃和多环脂环烃的命名 按照分子中所含环的多少分为单环和多环脂环烃 根据脂环烃的不饱和程度又分为环烷烃和环烯烃(环炔烃)。 在多环烃中,根据环的连接方式不同,又可分为螺环烃和桥环烃 (1)单环脂环烃的命名:环烷烃的命名与烷烃相似,根据成环碳原子数称为“某”烷, 并在某烷前面冠以“环”字,叫环某烷。例如:
子上连有 2 个甲基时，称为新某烷。 如： CH3CH2CH2CH2CH3 正戊烷 异戊烷 (CH3)2CHCH2CH3 新戊烷 二、系统命名法 1.烷烃的命名 系统命名法是我国根据 1892 年曰内瓦国际化学会议首次拟定的系统命名原则。国际纯 粹与应用化学联合会（简称 IUPAC 法）几次修改补充后的命名原则，结合我国文字特点而 制定的命名方法，又称曰内瓦命名法或国际命名法。 烷基：烷烃分子去掉一个氢原子后余下的部分。其通式为 CnH2n+1-，常用 R-表示。 常见的烷基有： 甲基 CH3— （Me） 乙基 CH3CH2— （Et） 正丙基 CH3CH2CH2— （n-Pr） 异丙基 （CH3）2CH— （iso-Pr） 正丁基 CH3CH2CH2CH2— （n-Bu） 异丁基 （CH3）2CHCH2— （iso-Bu） 仲丁基 （sec-Bu） 叔丁基 （CH3）3C— （ter-Bu） 在系统命名法中，对于无支链的烷烃，省去正字。对于结构复杂的烷烃，则按以下步骤 命名： （1） 选择分子中最长的碳链作为主链，若有几条等长碳链时，选择支链较多的一条为 主链。根据主链所含碳原子的数目定为某烷，再将支链作为取代基。此处的取代基都是烷 基。 （2） 从距支链较近的一端开始，给主链上的碳原子编号。若主链上有 2 个或者个以上 的取代基时，则主链的编号顺序应使支链位次尽可能低。 （3） 将支链的位次及名称加在主链名称之前。若主链上连有多个相同的支链时，用小 写中文数字表示支链的个数，再在前面用阿拉伯数字表示各个支链的位次，每个位次之间 用逗号隔开，最后一个阿拉伯数字与汉字之间用半字线隔开。若主链上连有不同的几个支 链时，则按由小到大的顺序将每个支链的位次和名称加在主链名称之前。 如果支链上还有取代基时，则必须从与主链相连接的碳原子开始 ，给支链上的碳原子编号。 然后补充支链上烷基的位次.名称及数目。 2.环烷烃和多环脂环烃的命名 按照分子中所含环的多少分为单环和多环脂环烃。 根据脂环烃的不饱和程度又分为环烷烃和环烯烃（环炔烃）。 在多环烃中，根据环的连接方式不同，又可分为螺环烃和桥环烃。 （1）单环脂环烃的命名：环烷烃的命名与烷烃相似，根据成环碳原子数称为“某”烷， 并在某烷前面冠以“环”字，叫环某烷。例如： CH3 C CH3 CH3 CH3 CH3CH2CH CH3
△口 环丙烷 环丁烷 环已烷 环上带有支链时,一般以环为母体,支链为取代基进行命名,如 二甲基环丙烷 1-甲基-4-异丙基环已烷 若环上有不饱和键时,编号从不饱和碳原子开始,并通过不饱和键编号,如 5-甲基-1,3-环戊二烯 3-甲基环已烯 环上取代基比较复杂时,环烃部分也可以作为取代基来命名。如: CH CHOCHCHCH 2-甲基-3-环戊基戊烷 (2)螺环烃的命名:在多环烃中,两个环以共用一个碳原子的方式相互连接,称为 螺环烃。其命名原则为:根据螺环中碳原子总数称为螺某烃。在螺字后面用一方括号,在 方括号内用阿拉伯数字标明每个环上除螺原子以外的碳原子数,小环数字排在前面,大环 数字排在后面,数字之间用园点隔开。如: 螺[44]壬烷 螺151,6癸二烯 3)桥环烃的命名:在多环烃中,两个环共用两个或两个以上碳原子时,称为桥环 烃。命名时以二环(双环)为词头,后面用方括号,按照桥碳原由多到少的顺序标明各桥 碳原子数,写在方括号内(桥头碳原子除外),各数字之间用园点隔开,再根据桥环中碳原 子总数称为某烷。如: 双环[3.2.1辛烷 双环{440癸烷 桥环烃编号是从一个桥头碳原子开始,沿最长的桥路编到另一个桥头碳原子,再沿次长 桥编回桥头碳原子,最后编短桥并使取代基的位次较小。如: 1-乙基-7,7-二甲基双环[2.2.1庚烷 第三节烷烃和环烷烃的结构 烷烃的分子结构
环丙烷 环丁烷 环已烷 环上带有支链时，一般以环为母体，支链为取代基进行命名，如： 二甲基环丙烷 1-甲基-4-异丙基环已烷 若环上有不饱和键时，编号从不饱和碳原子开始，并通过不饱和键编号，如： 5-甲基-1，3-环戊二烯 3-甲基环已烯 环上取代基比较复杂时，环烃部分也可以作为取代基来命名。如： 2-甲基-3-环戊基戊烷 （2） 螺环烃的命名： 在多环烃中，两个环以共用一个碳原子的方式相互连接，称为 螺环烃。其命名原则为：根据螺环中碳原子总数称为螺某烃。在螺字后面用一方括号，在 方括号内用阿拉伯数字标明每个环上除螺原子以外的碳原子数，小环数字排在前面，大环 数字排在后面，数字之间用园点隔开。如： 螺[4.4]壬烷 螺[4.5]-1，6-癸二烯 （3）桥环烃的命名： 在多环烃中，两个环共用两个或两个以上碳原子时，称为桥环 烃。命名时以二环（双环）为词头，后面用方括号，按照桥碳原由多到少的顺序标明各桥 碳原子数，写在方括号内（桥头碳原子除外），各数字之间用园点隔开，再根据桥环中碳原 子总数称为某烷。如： 双环[3.2.1]辛烷 双环[4.4.0]癸烷 桥环烃编号是从一个桥头碳原子开始，沿最长的桥路编到另一个桥头碳原子，再沿次长 桥编回桥头碳原子，最后编短桥并使取代基的位次较小。如： 1- 乙基-7，7-二甲基双环[2.2.1]庚烷 第三节 烷烃和环烷烃的结构 一、烷烃的分子结构 CH3 CH3 CH3 CH3CH2CHCHCH3
1.碳原子的四面体概念和构型 2碳原子的sp3杂化和o键 3.烷烃的构象 (1)乙烷的构象 (2)丁烷的构象 环烷烃的结构 1环烷烃的分子结构和环的稳定性 2.环烷烃的构象 (1)环己烷的构象 环已烷可以椅式和船式枃象存在。在环已烷的构象中,最稳定的构象是椅式构象,在椅式 构象中,所有键角都接近正四面体键角,所有相邻两个碳原子上所连接的氢原子都处于交 叉式构象 环已烷的船式构象比椅式构象能量高。因为在船式构象中存在着全重叠式构象,氢原 子之间斥力比较大。另外船式构象中船头两个氢原子相距较近,约183pm,小于它们的范 德华半径之和240pm,所以非键斥力较大,造成船式能量高 在环已烷的椅式构象中,12个碳氢键分为两种情况,一种是6个碳氢键与环已烷分子 的对称轴平行,称为直键,简称a键。另一种是6个碳氢键与对称轴成109度的夹角,称为 平键,简称e键。环已烷的6个a键中,3个向上3个向下交替排列,6个e键中,3个向 上斜伸,3个向下斜伸交替排列。 在环已烷分子中,每个碳原子上都有一个a键和一个e键。两个环已烷椅式构象相互转 变时,a键和e键也同时转变,即a键变为e键,e键变为a键, H (2)取代环己烷的构象 环已烷的一元取代物有两种可能构象,取代a键或是取代e键,由于取代a键所引起的非键 斥力较大,分子内能较高,所以取代e键比较稳定。甲基环已烷的优势构象为: 当环已烷分子中有两个或两个以上氢原子被取代时,在进行构象分析时,还要考虑顺反 构型问题。但就能量而言,不论两个取代基相对位置如何(1,2位、1,3位或1,4位), 取代基连在e键上总是能量最低。二元取代物有反-1,2-,顺-1,3-和反1,4-三种具有稳 定构象的顺、反异构体。二甲基环已烷各种异构体的优势构象为: CH
1.碳原子的四面体概念和构型 2.碳原子的 sp3 杂化和σ键 3.烷烃的构象 （1） 乙烷的构象 （2）丁烷的构象 二、环烷烃的结构 1.环烷烃的分子结构和环的稳定性 2.环烷烃的构象 （1）环己烷的构象 环已烷可以椅式和船式构象存在。在环已烷的构象中，最稳定的构象是椅式构象，在椅式 构象中，所有键角都接近正四面体键角，所有相邻两个碳原子上所连接的氢原子都处于交 叉式构象。 环已烷的船式构象比椅式构象能量高。因为在船式构象中存在着全重叠式构象，氢原 子之间斥力比较大。另外船式构象中船头两个氢原子相距较近，约 183pm，小于它们的范 德华半径之和 240pm，所以非键斥力较大，造成船式能量高。 在环已烷的椅式构象中，12 个碳氢键分为两种情况，一种是 6 个碳氢键与环已烷分子 的对称轴平行，称为直键，简称 a 键。另一种是 6 个碳氢键与对称轴成 109 度的夹角，称为 平键，简称 e 键。环已烷的 6 个 a 键中，3 个向上 3 个向下交替排列，6 个 e 键中，3 个向 上斜伸，3 个向下斜伸交替排列。 在环已烷分子中，每个碳原子上都有一个 a 键和一个 e 键。两个环已烷椅式构象相互转 变时，a 键和 e 键也同时转变，即 a 键变为 e 键，e 键变为 a 键。 （2）取代环己烷的构象 环已烷的一元取代物有两种可能构象，取代 a 键或是取代 e 键，由于取代 a 键所引起的非键 斥力较大，分子内能较高，所以取代 e 键比较稳定。甲基环已烷的优势构象为： 当环已烷分子中有两个或两个以上氢原子被取代时，在进行构象分析时，还要考虑顺反 构型问题。但就能量而言，不论两个取代基相对位置如何（1，2 位、1，3 位或 1，4 位）， 取代基连在 e 键上总是能量最低。二元取代物有反-1，2-，顺-1，3-和反 1，4-三种具有稳 定构象的顺、反异构体。二甲基环已烷各种异构体的优势构象为： H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H CH3 CH3 CH3 CH CH3 3 CH3 CH3
根据构象分析得知,当环上有不同取代基时,基团最大的取代基连在e键上最稳定,这 种构象属于优势构象。对多取代基的环已烷,e键上连的取代基越多越稳定,所以e键上 取代基最多的构象是它的优势构象 椅式构象是环己烷的优势构象。船式构象与椅式构象相比,其能量高29.7KJ/mo,在椅 式构象中,几乎不存在环张力。 由分析可以得到结论 Ae型比a型构象稳定(优势构象) B环上有不同取代基时,大基团处于e键稳定 第四节烷烃和环烷烃的物理性质 、沸点 二、熔点 三、密度 四、溶解度 第五节烷烃和环烷烃的化学性质 卤代反应 将甲烷与氯气混合,在漫射光或适当加热的条件下,甲烷分子中的氢原子能逐个被氯 原子取代,得到多种氯代甲烷和氯化氢的混合物 CH4 CH3Cl HCl CH3Cl Cl2 h CH2 Cl2 HCI h U CHCI 13 Hcl hU 卤素反应的活性次序为:F2>C>Br2>l2 对于同一烷烃,不同级别的氢原子被取代的难易程度也不是相同的。大量的实验证明叔 氢原子最容易被取代,伯氢原子最难被取代。 氧化反应 CHa O CO2+H2O+热量 在控制条件时烷烃可以部分氧化,生成烃的含氧衍生物。例如石蜡(含20-40个碳原子 的高级烷烃的混合物)在特定条件下氧化得到高级脂肪酸 2R whOz-rcooh+ rCooh 环烷烃的反应 1卤代反应 在高温或紫外线作用下,脂环烃上的氢原子可以被卤素取代而生成卤代脂环烃。如:
根据构象分析得知，当环上有不同取代基时，基团最大的取代基连在 e 键上最稳定，这 种构象属于优势构象。对多取代基的环已烷，e 键上连的取代基越多越稳定 ，所以 e 键上 取代基最多的构象是它的优势构象。 椅式构象是环己烷的优势构象。船式构象与椅式构象相比，其能量高 29.7KJ/mol，在椅 式构象中，几乎不存在环张力。 由分析可以得到结论： A.e 型比 a 型构象稳定（优势构象）； B.环上有不同取代基时，大基团处于 e 键稳定 第四节 烷烃和环烷烃的物理性质 一、沸点 二、熔点 三、密度 四、溶解度 第五节 烷烃和环烷烃的化学性质 一、卤代反应 将甲烷与氯气混合，在漫射光或适当加热的条件下，甲烷分子中的氢原子能逐个被氯 原子取代，得到多种氯代甲烷和氯化氢的混合物。 CH4 + HCl hυ HCl Cl2 CH3Cl CH2Cl2 CCl 4 Cl2 Cl2 Cl2 HCl HCl + + + + + + + CH3Cl CH2Cl2 CHCl 3 CHCl 3 hυ hυ hυ 卤素反应的活性次序为：F2 >Cl2 > Br2 > I2 对于同一烷烃,不同级别的氢原子被取代的难易程度也不是相同的。大量的实 验证明叔 氢原子最容易被取代，伯氢原子最难被取代。 二、氧化反应 CH4 + O2 CO2 + H2O + 点燃 热量 在控制条件时,烷烃可以部分氧化,生成烃的含氧衍生物。例如石蜡（含 20—40 个碳原子 的高级烷烃的混合物）在特定条件下氧化得到高级脂肪酸。 RCH2CH2R + O2 + MnO2 RCOOH RCOOH 三、环烷烃的反应 1.卤代反应 在高温或紫外线作用下，脂环烃上的氢原子可以被卤素取代而生成卤代脂环烃。如：
CI t HCI +Br2-300℃ 2氧化反应 不论是小环或大环环烷烃的氧化反应都与烷烃相似,在通常条件下不易发生氧化反应, 在室温下它不与高锰酸钾水溶液反应,因此这可作为环烷烃与烯烃、炔烃的鉴别反应 环烯烃的化学性质与烯烃相同,很容易被氧化开环。 KMnO4 HOOCCH 2 CH2 CH CH2 COOH 3加成反应 (1)加氢在催化剂作用下,环烷烃加一分子氢生成烷烃。 CH3CH2CH3 ()+H2-2NT-CHCHCHCH, ○+h一CHH 环烷烃加氢反应的活性不同,其活性为环丙烷〉环丁烷〉环戊烷。 (2)卤素在常温下可以卤素与发生加成反应。 Br2-m-BrCH2CH2CH2Br BrCH2CH2CH2CH_Br (3)加卤化氢环丙烷及其衍生物很容易与卤化氢发生加成反应而开环 CkA+HBr-室温 CH3 CHBrCH 2CH 第六节烷烃的卤代反应历程 、甲烷的氯代反应历程 卤代反应机理:实验证明,甲烷的卤代反应机理为游离基链反应,这种反应的特点是反 应过程中形成一个活泼的原子或游离基。其反应过程如下: (1)链引发:在光照或加热至250400度时,氯分子吸收光能而发生共价键的均裂, 产生两个氯原子游离基,使反应引发。 (2)链增长:氯原子游离基能量高,反应性能活泼。当它与体系中浓度很高的甲烷分 子碰撞时,从甲烷分子中夺取一个氢原子,结果生成了氯化氢分子和一个新的游离基—一甲 基游离基
300℃ Cl2 HCl + + + + hυ Cl Br Br 2 HBr 2.氧化反应 不论是小环或大环环烷烃的氧化反应都与烷烃相似，在通常条件下不易发生氧化反应， 在室温下它不与高锰酸钾水溶液反应，因此这可作为环烷烃与烯烃、炔烃的鉴别反应 环烯烃的化学性质与烯烃相同，很容易被氧化开环。 H + KMnO4 HOOCCH 2CH2CH2CH2COOH 3.加成反应 （1）加氢 在催化剂作用下，环烷烃加一分子氢生成烷烃。 300℃ + + + H2 H2 H2 Ni CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH3 Ni Ni 80℃ 200℃ 环烷烃加氢反应的活性不同，其活性为 环丙烷 > 环丁烷 > 环戊烷。 （2）卤素 在常温下可以卤素与发生加成反应。 + + Br2 BrCH2CH2CH2Br Br2 BrCH2CH2CH2CH2Br 室温 （3）加卤化氢 环丙烷及其衍生物很容易与卤化氢发生加成反应而开环。 + CH3 HBr CH3CHBrCH 2CH3 室温 第六节 烷烃的卤代反应历程 一、甲烷的氯代反应历程 卤代反应机理：实验证明，甲烷的卤代反应机理为游离基链反应，这种反应的特点是反 应过程中形成一个活泼的原子或游离基。其反应过程如下： （1）链引发: 在光照或加热至 250—400 度时，氯分子吸收光能而发生共价键的均裂， 产生两个氯原子游离基，使反应引发。 Cl2 hυ 2 Cl （2）链增长： 氯原子游离基能量高，反应性能活泼。当它与体系中浓度很高的甲烷分 子碰撞时，从甲烷分子中夺取一个氢原子，结果生成了氯化氢分子和一个新的游离基——甲 基游离基
H3 甲基游离基与体系中的氯分子碰撞,生成一氯甲烷和氯原子游离基 CH3 Cl2 CH3Cl CI 反应一步又一步地传递下去,所以称为链反应 CHaCI+ CI H2cCI + HCI H2CCI+ CI2 CH,Cl+ Cl 3)链终止:随着反应的进行,甲烷迅速消耗,游离基的浓度不断增加,游离基与 游离基之间发生碰撞结合生成分子的机会就会增加。 CH3 CH3 CH3CH3 第七节重要的烷烃和环烷烃(自学) 第三章烯烃和炔烃亲电加成反应 教学目的 1.使学生掌握烯烃的鮞反异构和Z仼异构概念,能够准确写出较复杂烯烃的结构式或名称 2.使学生掌握烯烃的马氏加成规则和常见的马氏加成反应、烯烃的氧化反应及其应用,了 解亲电加成概念、机理、碳正离子的稳定性规律 3.使学生掌握炔烃加成反应(水合成酮、乙炔与氢氰酸加成)及端基炔的成盐反应。 4.使学生理解离域键与共轭效应,掌握丁二烯型化合物的1,4-加成和双烯合成性质。 5.使学生了解萜类化合物的结构特点。 教学重点 1.烯烃的Z/E命名法 2.烯烃的马氏加成规则、亲电加成概念:常见的马氏加成反应。 3.烯烃的氧化反应,及其应用 4.丁二烯型化合物的1,4-加成和双烯合成反应 教学难点 1烯烃的马氏加成规则。 2.丁二烯型化合物的共轭效应与双烯合成反应产物结构式书写。 第一节烯烃与炔烃的分子结构
+ CH4 Cl CH + HCl 3 甲基游离基与体系中的氯分子碰撞,生成一氯甲烷和氯原子游离基. + Cl CH3 2 CH3Cl + Cl 反应一步又一步地传递下去，所以称为链反应。 + CH3Cl HCl CH2Cl Cl2 2 + + Cl H2CCl + H2CCl Cl （3）链终止： 随着反应的进行，甲烷迅速消耗，游离基的浓度不断增加，游离基与 游离基之间发生碰撞结合生成分子的机会就会增加。 + Cl + Cl 2 CH3 Cl CH3 CH3CH3 第七节 重要的烷烃和环烷烃（自学） 第三章烯烃和炔烃 亲电加成反应 教学目的 1. 使学生掌握烯烃的顺/反异构和 Z/E 异构概念，能够准确写出较复杂烯烃的结构式或名称。 2. 使学生掌握烯烃的马氏加成规则和常见的马氏加成反应、烯烃的氧化反应及其应用，了 解亲电加成概念、机理、碳正离子的稳定性规律。 3. 使学生掌握炔烃加成反应（水合成酮、乙炔与氢氰酸加成）及端基炔的成盐反应。 4. 使学生理解离域键与共轭效应，掌握丁二烯型化合物 的 1，4-加成和双烯合成性质。 5. 使学生了解萜类化合物的结构特点。 教学重点 1. 烯烃的 Z/E 命名法 2. 烯烃的马氏加成规则、亲电加成概念；常见的马氏加成反应。 3. 烯烃的氧化反应，及其应用。 4. 丁二烯型化合物的 1，4-加成和双烯合成反应。 教学难点 1.烯烃的马氏加成规则。 2.丁二烯型化合物的共轭效应与双烯合成反应产物结构式书写。 第一节 烯烃与炔烃的分子结构
、烯烃的分子结构 乙烯的结构 乙烯分子中的碳碳双键的键能为610KJ·mol,键长为134pm,而乙烷分子中碳碳单键 的键能为345KJ·mo’,键长为154pm。比较可知,双键盘并不是单键的加合。乙烯分子中 的碳原子,在形成乙烯分子时,采用SP2杂化,即以1个2S轨道与2个2P轨道进行杂化, 组成3个能量完全相等、性质相同的SP2杂化轨道。在形成乙烯分子时,每个碳原子各以2 个SP杂化轨道形成2个碳氢σ键,再以1个SP杂化轨道形成碳碳σ键。5个σ键都在同 个平面上,2个碳原子未参加杂化的2P轨道,直于5个σ键所在的平面而互相平行。这 两个平行的P轨道,侧面重叠,形成一个π键。乙烯分子中的所有原子都不得在同 面上,乙烯分子为平面分子 键的特点:(1)重叠程度小,容易断裂,性质活泼。 (2)受到限制,不能自由旋转。否则π键断裂 二、炔烃的分子结构 乙炔的结构 H—C 在乙炔分子中,两个碳原子采用SP杂化方式,即一个2S轨道与一个2P轨道杂化, 组成两个等同的SP杂化轨道,SP杂化轨道的形状与SP2、SP3杂化轨道相似,两个SP杂化 轨道的对称轴在一条直线上。两个以SP杂化的碳原子,各以一个杂化轨道相互结合形成碳 碳σ键,另一个杂化轨道各与一个氢原子结合,形成碳氢σ键,三个σ键的键轴在一条直 线上,即乙炔分子为直线型分子 每个碳原子还有两个末参加杂化的P轨道,它们的轴互相垂直。当两个碳原子的两P 轨道分别平行时,两两侧面重叠,形成两个相互垂直的π键。 第二节烯烃与炔烃的同分异构 烯烃与炔烃的构造异构 烯烃的顺反异构 第三节烯烃与炔烃的命名 系统命名法 1烯烃的命名 (1):选择含有双键的最长碳链为主链,命名为某烯 (2):从靠近双键的一端开始,给主链上的碳原子编号。 (3)以双键原子中编号较小的数字表示双键的位号,写在烯的名称前面,再在前面写 出取代基的名称和所连主链碳原子的位次 2.炔烃的命名 炔烃的命名原则与烯烃相同,即选择包含叁键的最长碳链作主链,碳原子的编号从距叁 键最近的一端开始
一、烯烃的分子结构 乙烯的结构 C C H H H H 乙烯分子中的碳碳双键的键能为 610KJ•mol-1，键长为 134pm，而乙烷分子中碳碳单键 的键能为 345 KJ•mol-1，，键长为 154pm。比较可知，双键盘并不是单键的加合。乙烯分子中 的碳原子，在形成乙烯分子时，采用 SP2 杂化，即以 1 个 2S 轨道与 2 个 2P 轨道进行杂化， 组成 3 个能量完全相等、性质相同的 SP2 杂化轨道。在形成乙烯分子时，每个碳原子各以 2 个 SP2 杂化轨道形成 2 个碳氢σ键，再以 1 个 SP2 杂化轨道形成碳碳σ键。5 个σ键都在同 一个平面上，2 个碳原子未参加杂化的 2P 轨道，直于 5 个σ键所在的平面而互相平行。这 两个平行的 P 轨道，侧面重叠，形成一个π键。乙烯分子中的所有原子都不得在同一个平 面上，乙烯分子为平面分子。 π键的特点：（1）重叠程度小，容易断裂，性质活泼。 （2）受到限制，不能自由旋转。否则π键断裂。 二、炔烃的分子结构 乙炔的结构 H C C H 在乙炔分子中，两个碳原子采用 SP 杂化方式，即一个 2S 轨道与一个 2P 轨道杂化， 组成两个等同的 SP 杂化轨道，SP 杂化轨道的形状与 SP2、SP3 杂化轨道相似，两个 SP 杂化 轨道的对称轴在一条直线上。两个以 SP 杂化的碳原子，各以一个杂化轨道相互结合形成碳 碳 σ 键，另一个杂化轨道各与一个氢原子结合，形成碳氢 σ 键，三个 σ 键的键轴在一条直 线上，即乙炔分子为直线型分子。 每个碳原子还有两个末参加杂化的 P 轨道，它们的轴互相垂直。当两个碳原子的两 P 轨道分别平行时，两两侧面重叠，形成两个相互垂直的π键。 第二节 烯烃与炔烃的同分异构 一、烯烃与炔烃的构造异构 二、烯烃的顺反异构 第三节 烯烃与炔烃的命名 一、系统命名法 1.烯烃的命名 （1）：选择含有双键的最长碳链为主链，命名为某烯。 （2）：从靠近双键的一端开始，给主链上的碳原子编号。 （3）以双键原子中编号较小的数字表示双键的位号，写在烯的名称前面，再在前面写 出取代基的名称和所连主链碳原子的位次。 2. 炔烃的命名 炔烃的命名原则与烯烃相同，即选择包含叁键的最长碳链作主链，碳原子的编号从距叁 键最近的一端开始