有机化学课程教案 授课题目(教学章节或主题):第二章.单烯烃授课类型|理论课 授课时间|第3周第6-12节 教学目标或要求:了解单烯烃的结构理论以及烯烃的化学性质。掌握马氏规则和亲电 加成理论。 教学内容(包括基本内容、重点、难点): 本章难点是烯烃的结构,π键的特征,烯烃的化学性质及应用,亲电加成反应的历程,马式规则的应用。 难点是:烯烃的结构,π键的特征,亲电加成反应的历程,烯烃的结构对亲电加成反应速率和取向的影 CH3CH=CH2 + HX CH3CHCH3 烯键的形成 CH3CH=CH2+HX一 CH3 CH, CHrX 形成烯键的两个碳原子为sp2杂化,它们各用一个sp2杂化轨道“头碰头”重叠形成C-Co键 每个碳原子余下的两个sp2轨道分别与其它原子或基团结合形成两个o单键;这样而形成的五个o 键均处于同一平面上,两个碳原子各剩余一个未参与杂化的P轨道,并垂直于该平面,且互相平行 从而侧面重叠形成π键。所以碳碳双键相当于由一个C-Co单键和一个CCπ键组成,平均键能为 610.9KJ·mo,其中C-Cσ键的平均键能为347.3KJ·mol,π键的键能为2636KJ·mol1,π键 能较σ键小 2.π键的特点 与σ键相比,π键具有自己的特点,由此决定了烯烃的化学性质 (1)π键没有轴对称,因此以双键相连的两个原子之间不能再以CCo键为轴自由旋转,如 果吸收一定能量,克服P轨道的结合力,才能围绕碳碳σ旋转,结果使π键被破坏 (2)π键由两个P轨道侧面重叠而成,重叠程度比一般σ键小,键能小,容易发生反应。 (3)π键电子云不是集中在两个原子核之间,而是分布在上下两侧,原子核对π电子的束缚 力较小,因此π电子有较大的流动性,在外界试剂电场的诱导下,电子云易变形,导致π键被破坏 而发生化学反应
有机化学 课程教案 授课题目（教学章节或主题）：第二章．单烯烃 授课类型 理论课 授课时间 第 3 周第 6-12 节 教学目标或要求：了解单烯烃的结构理论以及烯烃的化学性质。掌握马氏规则和亲电 加成理论。 教学内容（包括基本内容、重点、难点）： 烯烃 本章难点是烯烃的结构，π键的特征，烯烃的化学性质及应用，亲电加成反应的历程，马式规则的应用。 难点是：烯烃的结构，π键的特征，亲电加成反应的历程，烯烃的结构对亲电加成反应速率和取向的影 响。 1． 烯键的形成 形成烯键的两个碳原子为 sp2 杂化，它们各用一个 sp2 杂化轨道“头碰头”重叠形成 C-Cσ键； 每个碳原子余下的两个 sp2 轨道分别与其它原子或基团结合形成两个σ单键；这样而形成的五个σ 键均处于同一平面上，两个碳原子各剩余一个未参与杂化的 P 轨道，并垂直于该平面，且互相平行， 从而侧面重叠形成π键。所以碳碳双键相当于由一个 C-Cσ单键和一个 C-Cπ键组成，平均键能为 610.9 KJ·mol-1 , 其中 C-Cσ键的平均键能为 347.3 KJ·mol-1 ,π键的键能为 263.6 KJ·mol-1，π键 能较σ键小。 2．π键的特点： 与σ键相比，π键具有自己的特点，由此决定了烯烃的化学性质。 （1） π键没有轴对称，因此以双键相连的两个原子之间不能再以 C-Cσ键为轴自由旋转，如 果吸收一定能量，克服 P 轨道的结合力，才能围绕碳碳σ旋转，结果使π键被破坏。 （2） π 键由两个 P 轨道侧面重叠而成，重叠程度比一般σ键小，键能小，容易发生反应。 （3） π键电子云不是集中在两个原子核之间，而是分布在上下两侧，原子核对π电子的束缚 力较小，因此π电子有较大的流动性，在外界试剂电场的诱导下，电子云易变形，导致π键被破坏 而发生化学反应。 CH3CH CH2 + HX CH3CHCH3 X CH3CH CH2 + HX CH3CH2CH2 X
3.亲电加成反应历程 般地,亲电加成反应历程分两步进行: 第一步,生成正离子中间体 D +E 由于π键的特点,特别是π电子云分布在双键所在平面的上、下两侧,使双键碳原子极易接受 外界亲电试剂的进攻。同时π电子云在外界试剂电场诱导下,发生极化,使双使键碳原子带上不同 的微电荷,设C-1带部分正电荷,C2带部分负电荷。于是E优先进攻C-2,一对电子向E转移, 在C2和E之间形成一个0单键,ENu之间的一对电子转移给Nu,Nu带一对电子离去。同时C-2 由原来的sp2杂化转变成sp3杂化。C-1仍然为sp2杂化,但由于一对π电子的离去,周围只有六个 电子,因而带上一个正电荷,这样的结构叫碳正离子 第二步,碳正离子难以稳定存在,带正电荷的C-1易与体系中的亲核物种结合,生成产物, 时,C-1,C-2都为sp杂化 碳正离子为平面型结构,对于亲核试剂部分Nu而言,可以从两个不同的方向与C-1结合,得顺 式加成产物和反式加成产物的混合物 4.烯烃结构对亲电加成反应活性和反应取向的影响: (1)反应活性指反应的速率大小:一般地,双键上电子云密度越大,亲电反应活性越大。反应 取向指区域选择性,即当反应有可能产生几个异构体时,只生成或主要生成一个产物。与双键直接 相连的基团的电子效应影响反应活性和反应取向 当R是烷基时,一般地,烷基有推电子的诱导效应H,有的还有推电子的超共轭效应+C,使C==C 双键上的电子云密度增大,反应速率比乙烯大,双键上烷基越多,反应速率越快。此时,反应速率 与空间效应关系不大。产物符合马氏规则,如HX与丙烯反应主要生成产物 5.在过氧化物HO2或 存在下,HBr与烯烃发生自由基加成反应,其中速率决定步骤 Br+ H3CCH=CH H3C CHCHBr H3 CChBrCh (I) 自由基(I)比Br·加在含氢少的双键碳原子上所生成的自由基(I)
C C 1 2 C C E 1 2 + E Nu + Nu - 3．亲电加成反应历程： 一般地，亲电加成反应历程分两步进行： 第一步，生成正离子中间体 由于π键的特点，特别是π电子云分布在双键所在平面的上、下两侧，使双键碳原子极易接受 外界亲电试剂的进攻。同时π电子云在外界试剂电场诱导下，发生极化，使双使键碳原子带上不同 的微电荷，设 C-1 带部分正电荷，C-2 带部分负电荷。于是 E 优先进攻 C-2，一对π电子向 E 转移， 在 C-2 和 E 之间形成一个σ单键，E-Nu 之间的一对电子转移给 Nu-，Nu-带一对电子离去。同时 C-2 由原来的 sp2 杂化转变成 sp3 杂化。C-1 仍然为 sp2 杂化，但由于一对π电子的离去，周围只有六个 电子，因而带上一个正电荷，这样的结构叫碳正离子。 第二步，碳正离子难以稳定存在，带正电荷的 C-1 易与体系中的亲核物种结合，生成产物，此 时，C-1，C-2 都为 sp3 杂化。 碳正离子为平面型结构，对于亲核试剂部分 Nu-而言，可以从两个不同的方向与 C-1 结合，得顺 式加成产物和反式加成产物的混合物： 4. 烯烃结构对亲电加成反应活性和反应取向的影响： （1）反应活性指反应的速率大小；一般地，双键上电子云密度越大，亲电反应活性越大。反应 取向指区域选择性，即当反应有可能产生几个异构体时，只生成或主要生成一个产物。与双键直接 相连的基团的电子效应影响反应活性和反应取向。 当 R 是烷基时，一般地，烷基有推电子的诱导效应+I，有的还有推电子的超共轭效应+C，使 C==C 双键上的电子云密度增大，反应速率比乙烯大，双键上烷基越多，反应速率越快。此时，反应速率 与空间效应关系不大。产物符合马氏规则，如 HX 与丙烯反应主要生成产物 5．在过氧化物 H2O2 或 存在下，HBr 与烯烃发生自由基加成反应，其中速率决定步骤 为： （I） 自由基（I）比 Br·加在含氢少的双键碳原子上所生成的自由基（II） + H H3C CHCH2Br Br 3CCH=CH2 H3CCHBrCH2
稳定,所以HBr与烯烃发生自由基加成反应,生成反马氏规则的产物。其它氢卤酸, 如HCl,H与烯烃反应时,不受过氧化物影响,反应取向仍符合马氏规则。 教学手段与方法:课堂讲授 思考题、讨论题、作业:第75面,1,2,3,4,5,6,7,8,9,11,12,14,15 17,21题) 参考资料(含参考书、文献等) 1. Solomons, Organic Chemistry, fifth adition 2. Oxford; Organic Chemistry 3.北京大学,有机化学 4.南京大学,有机化学,(上,下) 5.邢其毅,有机化学,(上,下) 注:1、每项页面大小可自行添减;2一次课为一个教案;3、“重点”、“难点”、“教学手段 与方法”部分要尽量具体;4、授课类型指:理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题 课等
（II） 稳定，所以 HBr 与烯烃发生自由基加成反应，生成反马氏规则的产物。其它氢卤酸， 如 HCl，HI 与烯烃反应时，不受过氧化物影响，反应取向仍符合马氏规则。 教学手段与方法：课堂讲授 思考题、讨论题、作业：第 75 面，1，2，3，4，5，6，7，8，9，11，12，14，15， 17，21 题) 参考资料（含参考书、文献等）： 1. Solomons, Organic Chemistry, fifth adition 2. Oxford; Organic Chemistry 3. 北京大学， 有机化学 4．南京大学， 有机化学，（上，下） 5．邢其毅，有机化学， （上，下） 注：1、每项页面大小可自行添减；2 一次课为一个教案；3、“重点”、“难点”、“教学手段 与方法”部分要尽量具体；4、授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题 课等