2023年有机化学精品讲义上.pdf

《2023年有机化学精品讲义上.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2023年有机化学精品讲义上.pdf（83页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、 时 间 月 日 课 第一章 绪 论（4 课时）星期 题 教 学 目 标 1.有机化合物及有机化学。2.有机化合物构造式的表示方法。3.共价键的基本属性。4.共价键的断键方式及有机反应中间体。教 学 重 点 共价键理论及其在有机化学上的应用；教 学 难 点 共价键理论及其在有机化学上的应用；课 型 专业基础课 教学媒体 多媒体 教 法 选 择 互动启发式教学法 教 学 过 程 板书要点 第一章 绪 论 第一节 有机化学的研究对象 一.有机化合物和有机化学的涵义 有机化合物和有机化学的涵义 1.有机化学(Organic Chemistry)有机化学:是一门研究有机化合物的化学 2.有机化合物(O

2、rganic Compounds)早期:1806 年瑞典贝采利乌斯（Berzeliuus J.）有机化学:植物物质及动物物质的化学,或是生命力影响下所制成的物质的化学 即来自有机体的化合物称为“有生机之物”。中期:1848年德葛美林（Gmelin L.)德凯库勒（Kekl F A.):投 影 此表 2 学时填写一份,“教学过程”栏不足者可附页 有机化合物：含碳化合物(除 CO、CO2、碳酸及其盐、金属氰化物及氰酸盐等)后期：德肖莱马（Schorlemmer C.）:有机化合物是碳氢化合物（烃）及其衍生物 有生机之物 碳化合物 烃和烃的衍生物 二.有机化学的产生和发展 1.建立时期（18 世纪末

3、19 世纪中叶）这一时期的特点：主要工作是从天然物中提取纯的有机化物,积累实验资料 建立分析方法,分析有机化合物的化学组成 最显著的人 瑞典药剂师舍勒（Scheele S.W.)1769 年：葡萄汁 酒石酸 1773 年：尿液 尿素 1776 年：植物汁 草酸 1780年：酸牛奶 乳酸 1783 年：橄榄油 甘油 1784年：柠檬 柠檬酸 1785 年：苹果 苹果酸 1786 年：五味子 没食子酸 其他化学家的主要工作：1773 年：牛和骆驼尿 马尿酸 1805 年：鸦片 吗啡 1815 年：动物脂肪 胆固醇 1820年之后 金鸡呐碱、番木鳖碱、辛可宁碱等 分析方法的建立：1781 年：法拉瓦

4、锡（Lavoisier)有机定性 分析的奠基人 植物物质主要由 C、H、O 三种元素组成 动物物质则主要 C、H、O、N四种元素组成 1814 年：瑞典贝采利乌斯（Berzelius L.)有机定量分析的奠基人 创立了 C.H.O 的定量分析法 1831 年：德李比息（Libig J.)建立了完善的有机分析方法，对有机化合物中的元素分析可以得到精确的结果 19 世纪中叶，随着实验资料的积累、分析方法的建立，有机化学形成了自己的体系，成为一门科学 有机合成的发展与“生命力”论的破产 1806 年:贝采利乌斯（Berzilius L.）提出有机物,并寓意有生机之物 1828 年：德维 勒（W hl

5、er F）加热氰酸铵得到尿素 1845 年：柯尔贝（Kolbe H)合成了醋酸 1854 年：贝洛特（Berthelot P E M)合成了油脂 2.发展时期（19 世纪中 20 世纪 30 年代）这一时期的特点：对有机化合物进行理论的研究，建立经典的结构理论 代表人物 1857 年：德凯库勒（KeK l F A.）英库帕（Couper A S)提出碳原子的四价以及碳原子之间结合成链的概念有机结构理论基础 1874 年：荷兰Vant Hoff,j H 法勒.贝尔 Le Bel j A提出碳原子正四面体概念,开创了有机化合物的立体学说 1917 年:英Lewis 用电子对说明化学键、费歇尔（Fi

6、scher E）确定了许多碳水化合物的结构、从蛋白水解产物分离氨基酸-开创了研究产然产 物新时代 1931 年:量子化学解决不饱和化合物和芳烃的结构 3、近代有机化学（1926 年以后）经典的结构理论与量子力学相结合，及先进的物理方法手段引入之后发展起来的有机化学 过去的有机化学：实验现象的记录，实验经验的积累即“经验 技巧”的一门艺术 现在的有机化学：构思巧妙、逻辑严密、理论严格，比较成熟的近代科学（1）这一时期特点：理论比较严格，手段比较先进（2）这一时期的“四个新”新有机化合物和新有机反应层出不穷 当年有机物数量 年增加量 1900 年：15万 1945 年：110 万 （2.1 万）1

7、961年：175 （4 万）1972 年：400 万 （20 万）1984年：近 800 万 （33 万）1990 年：1057.6 万 （42 万）2000年：2343 万 （128 万）部分重要合成 1960 年:美伍德（Woodward)合成了 VB12 1965 年：我国化学家合成了结晶牛胰岛素 1970 年：美国化学家合成了人生长激素 1981 年：我国合成了酵丙氨酸转移核糖核酸 1985 年：发现足球烯 C60.现在合成了 C76、C78、C84、C90、C94 等.将可用作高级润滑剂 新理论、新概念日新月异 1965 年：美Woodward和 Hoffmann 提出“分子轨道对称

8、守恒原理”20 世纪 80 年代初：美 赫尔顿（Herndon）提出“结构共振论，使得鲍林的共振论得以定量化发现的新活性中间体有阳离子自由基、阴离子自由基、叶立德、卡宾、苯炔等 新方法新技术不断发展 新合成方法：光合成、电合成、超声波合成、微波合成等、计算机设计合成 新的实验测试手段日益更新 最常用的测定手段：NMR、IR、UV、MS、顺磁共振、激光拉曼光谱、X射线衍射、中子衍射、电子自旋光谱、高倍电子显微镜、扫描隧道显微镜等 21 世纪有机化学将在：有机合成化学“绿色合成”、尤其是有独特功能或天然产物的合成研究。天然产物化学重点是开展中草药药效的研究和海洋生物资源的研发。农药化学着重研究生物

9、调控剂、仿生化学农药和植物防御、免疫激活剂，以及“绿色农药”等。有机新材料化学。有机化学研究正在进入一个富有发展活力的新阶段 有机化学发展中的两个事例：富勒烯 Fullerenes 1985年，科学家英国的克罗托和美国斯莫利等意外地发现了碳的第三种同素异形体 C60。碳原子之间相互键联，形成一个由 12 个正五边形和 20个正六边形组成的闭合系统。C60 的发现将开辟有机化学的新纪元。海葵毒素 (C145H264N4O78)1989 年，Kishi 经 8 年的努力，由 24 位研究生和博士后完成了全合成。海葵毒素是由海洋生物中分离得到的一个最复杂的天然有机物，也是目前最毒的化合物（LD50

10、0.4 g/kg，为河豚毒素的 25 倍)。有 24 个手性中心，可能存在 271 个异构体。这一复杂立体专一的合成显示了有机合成界当今所具有的非凡的能力。三、有机化学的任务与作用 任务：发现和研究自然界存在的化合物，了解其结构和性能，总结规律，合成与天然化合物结构完全相同或类似但性能更好的化合物 作用：建立一个更加丰富的物质世界，丰富、美化人们的生活 有机化学与人类健康 合成药物 30 年代中后期肺炎、脑膜炎、败血症等 HNSO2NHRR抗癌药物紫杉醇 2/3 以上开发中的药物为手性药物，市场上 40%的手性药物为单一异构体 2002 年全球手性药物市场 1590 亿美元 有机化学与材料 聚

11、烯烃:2002 年世界产量：8800 万吨 2003 年中国产量：839.8 万吨,市场消费 1579.8 万吨 聚乙烯:2002 年世界产量：5000 万吨 2002 年中国产量:354万吨,市场消费 809.5 万吨 中国聚乙烯消费量:3.4 千克/人,年世界聚乙烯人均消费量:6.2 千克/人,年 四、有机化合物的特点 1组成和结构特点 种类多、数目大（已有两千多万种），但组成元素少（C,H,O,N,P,S,X等）原因:1)C 原子相互结合力强 2)结合方式多样（单键、双键、三键、链状、环状）3)同分异构现象（构造异构、构型异构、构象异构）2熔点低、热稳定性差易燃烧 有机物的熔点（m.p）

12、一般小于 400，沸点(b.p.)较低，易挥发 3绝大多数难溶于水 有机物多数都不溶于极性溶剂中，而有强极性基团的在水中溶解度较大 4、反应速度慢、副反应多产物复杂 有机反应一般是非离子反应，常伴有副反应、产生的混合物复杂，主要的反应产率低 NNHOOOONNHOOOO第二节 共价键的一些基本概念 1、共价键理论(1)价键理论(以价电子定域为出发点、着眼于价电子仅限于成键的两原子核之间运动(a)共价键的定域性 自旋反平行的两个电子，属成键原子共同所 有。电子对在两核之间出现的几率最大(b)共价键的饱和性 每个原子成键的总数,由原子的成单电子数决定 c)共价键的方向性 原子轨道沿一定方向重叠时，

13、重叠度最大 (2)分子轨道理论(共价电子离域为出发点)1)分子轨道是电子在分子中运动的状态函数.由几个原子轨道可组合成几个分子轨道 比原来原子轨道能量低的叫成键轨道;比原来原子轨道能量高的叫反键轨道 1=c1 1+c2 2 1=c1 1 c2 2 ：分子轨道函数 ：原子轨道函数 c：系数，波的振幅，有大小及正负之分，反映原子轨道在形成分子轨道时贡献的大小 2)分子轨道由原子轨道线性组合而成,并遵守 a.能量相近 b.电子云最大重叠 c.对称性匹配等三原则 3)电子在分子轨道中排列遵守能量最低原理、保里（Pauli）原理和洪特规则 +1 s1 s分子轨道氢 分 子2 p1 s+2 p1 s+1

14、s2 p+1 2反键轨道成键轨道 A B A B能量12=12+121=12+2=1212能量成键轨道反键轨道“+”与“”表示波的位相 2、共价键的参数 键长:成键原子引力、斥力作用平衡后原子核间的平均距离 一定的化学键键长是一定的 同一类型化学键的键长在不同化合物 中稍有差别 键角:共价键对称轴的间夹角,反映分子的结构 键能:对于双原子分子由气态原子生成气态分子放出的能量或由气态分子打开共价键生成气态原子所需要能量 多原子分子指同类型共价键离解能的平均值 键的极性:由于两原子的电负性不同而使共价键的一端带正电荷，另一端带负电荷，这种共价键叫做极性共价键 共价键的极性用偶极矩表示=q.d 单位

15、 D(德拜 Debye)q：正或负电荷中心的电量 d：正负电荷中心之间的距离 偶极矩有方向通常由正指向负，用表示,分子的偶极矩是各个共价键偶极矩的向量和 3、共价键断裂方式和有机反应类型 共价键断裂方式:均裂:成键的一对电子平均分给两个原子或原子团，生成两个中性自由基。反应称为均裂型反应或自由基型反应 能量成键轨道反键轨道*1s原子轨道1s原子轨道能量成键轨道反键轨道*2p原子轨道2p原子轨道2=12+341=12+34+3=12+344=12+344*3*21HOMOLUMO能量1,3-丁二烯的 分子轨道图HCH3ClClXY.X.+Y.自由基（游离基）：带单电子的原子或原子团 异裂:成键的

16、一对电子在断裂时给某一原子或原子团，生成正或负离子，此反应称为异裂反应,也叫离子反应 自由基、碳正离子和碳负离子是反应过程中的中间体在生成的瞬间就参与反应 离子型反应 亲电试剂:反应中接受电子或共用电子的试剂 亲电反应:由亲电试剂进攻而引发的反应 亲核试剂:反应中提供电子而进攻反应物中带部分正电荷的碳原子的试剂 亲核反应:由亲核试剂进攻而引发的反应 第三节 研究有机化合物的一般过程 1、分离提纯 2、纯度的检定 3、实验式和分子式的确定 钠熔法确定元素组成,定量分析元素比例计算得到实验式 实验式：表示分子中各元素原子相对数目的最简单式子 4、结构的确定 化学或物理方法（紫外光谱、红外光谱、核磁

17、共振谱、质谱等）分子结构包括构造、构象和构型,分子构造是指分子中原子的连接顺序如：甲烷 第四节 有机化合物的分类 一、按碳架分类：开链化合物（脂肪族化合物）：碳和碳相互结合成开链而非环状其中包括：烷烃、烯烃、炔烃等 碳环化合物（环状化合物）脂环族化合物：碳碳连接成环，环内可有双键、叁键，性质与脂肪族化合物相似 芳香族化合物：分子中含有一个或多个由碳原子组成的在同一平面内的闭环共轭体系，如苯环等 3）杂环化合物：由碳原子与杂原子（氧、硫和氮）形成环状结构且具有芳香性的化合物例如 C :X(2)(1)(1)(2)+XCXC碳正离子碳负离子 二、按官能团分类 官能团：具有不同性质的原子或基团称为官能

18、团 烷烃、烯烃、炔烃、卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、醌、羧酸及其衍生物、胺、硝基化合物、偶氮化合物、糖类、氨基酸和蛋白质 ONOH 时 间 月 日 课 第二章 烷 烃 星期 题 教 学 目 标 掌握烷烃的同分异构现象、分类及命名 熟悉烷烃的结构和构象 掌握烷烃的化学性质和物理性质 掌握烷烃的自由基取代反应历程 了解重要烷烃的来源和用途 教 学 重 点 烷烃的同分异构现象、命名，烷烃的化学性质 教 学 难 点 烷烃的自由基取代反应历程 课 型 专业基础课 教学媒体 多媒体 教 法 选 择 互动启发式教学法 教 学 过 程 板书要点 第二章 烷 烃 烃（碳氢化合物）由碳氢两元素形成的有机物 饱和烃

19、开链烃烷 环 烃环烷 开链不饱和烃烯烃和炔烃 烃 不饱和烃 环状不饱和烃环烯和环炔 芳香烃 苯 开链饱和烃叫烷烃 特征：C与 C以单键相连，其余碳原子均被氢原子所饱和 通式为：CnH2n+2 投 影 此表 2 学时填写一份,“教学过程”栏不足者可附页 CH4CH2CH3CH3CH3CH2CH3CH2CH2第一节 烷烃的同系列和同分异构现象 一、烷烃的同系列 1、同系列：有一个通式、结构相似、化学性质也相似、物理性质随碳原子的增加而有规律性变化的一系列化合物叫同系列，同系列中的化合物互称为同系物。2、系列差：相邻同系物相差的CH2 叫系列差 二、烷烃的同分异构现象 1、同分异构（构造异构、构型异

20、构和构象异构）构造异构：分子式相同而构造不同的异构体(分子中原子的连接顺序不同)互称为构造异构体 2、碳链（架）异构 由于碳原子的连接顺序不同而引起的异构 3.书写烷烃构造异构体的要点：(以庚烷为例)写出此烷烃的最长直链式 再写出少一个 C原子的直链，另一个 C作为取代基 再写少二个 C原子的直链，另二个 C作为取代基（甲基或乙基）类推，再写少三个 C原子的直链 不重复的只能写出 9 个 构造式、简式、碳干式和键线式 三、伯、仲、叔、季碳和伯、仲、叔氢 CH4CH2CH3CH3CH3CH2CH3CH2CH2CH3CH2CH2CH2CH3CH3CH2CHCH3CH3CH3CH2CH2CH2CH2

21、CH2CH3CH3CHCH2CH2CH2CH3CH3CH2CHCH2CH2CH3CH3CH3CH3CHCH2CHCH3CH3CH3CH CHCH2CH3CH3CH2CCH2CH3CH3CH2CHCH2CH3CH3CCH2CH2CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3C2H5CH3CCH3CH3CHCH3CH3伯碳：（第一碳）用 1O表示与一个 C原子直接相连 仲碳：（第二碳）用 2O表示与二个 C原子直接相连 叔碳：（第三碳）用 3O表示与三个 C原子直接相连 季碳：（第四碳）用 4O表示与四个 C原子直接相连 伯仲叔碳原子上连接的氢原子分别称为伯氢、仲氢和叔氢，分别表示为 1O H、

22、2O H和 3O H 第二节 烷烃的命名法 一、普通命名法 1、烷烃名称称为“某烷”英文名词尾-nae 2、碳原子数小于 10 用“甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸”来表示、碳原子数大于 10 则以“十一、十二、十三”等汉字来表示 例如:CH3-CH3 乙 烷 CH3(CH2)10CH3 十二烷 3、同分异构体常用一些词头区别 例如:“正（normal）”表示直链烷烃 “异(iso)”表示有（CH3）2CH 结构的烷烃 “新(neo)”表示有（CH3）3C结构的烷烃 异丁烷 异戊烷 新戊烷 二、烃基 烷基：烃分子上去掉一个 H原子后剩余部分称为烃基，常用 R表示，通式 为 CnH2n-1

23、 甲基：CH3-(Me)；乙基：CH3CH2-(Et)丙基：CH3CH2CH2-(n-Pr)丁基：CH3CH2CH2CH2-(n-Bu)CH3CHCH3CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CCH3CH3CH3CH3CHCH2HHCH3CH2CH2CH3CHCH3简写成(CH3)2CHn_C3H7简写成或i_C3H7（正）丙基异丙基 烃分子上去掉两个氢原子后叫亚甲基 三、系统命名法(IUPAC命名法)按国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）规定、结合我国汉字特点制定的命名原则 1、烷烃的命名 1)直链烷烃 与普通命名法基本相，取掉“正”字称为“某烷”2)支链烷烃 看作是直链烷烃的烷基衍生物

24、a.选主链 选最长碳链为主链，(若有等长主链以含取代基多者为主链)并根据主链碳原子数目称为“某”烷.例如 CH3CH2CHCH2HHCH3CH2CH2CH2CH3CH2CHCH3CH3CCH3CH2H HCH3CHCH3CH2CH3CCH3CH3(CH3)3C或（正）丁基仲丁基异丁基叔丁基CH2C=CHHHHCH3CH=CHCH2=CHCH2CH2=CCH3丙烯基烯丙基异丙烯基或C6H5CH2或C6H5CH2苯基苄基CH2CHCH3C(CH3)2亚甲基亚乙基亚异乙基CH2CH21,2-亚乙基CH2CH2CH21,3-亚乙基CH3CHCH2CHCH2CH3CH2CH3CH2CH2CH3CH3CH

25、CH2CHCH2CH3CH2CH3CH2CH2CH312345612345678b.编号从距离支链最近的一端依次编号（支链的位置为所连碳原子的位号）c.书写 支链名称写在母体名称前，支链位号写在支链前，二者之间用“-”隔开。例如上例命名为：4-乙基辛烷 读作四位乙基辛烷(1)如果有几个相同取代基，则用二、三、四等表示它们的个数，位号之间用逗号隔开，如上例 2,5-二甲基-3,4-二乙基已烷(2)如果有几个不相同的取代基，则要按照次序规则中次序较小的在前，较大的在后依次写出(3)如果两个不同取代基，距两端位置相同，则从较小基团（按次序规则）开始编号。例如:应命名为:3-甲基-5-乙基-4-丙基庚

26、烷 不应命名为:3-乙基-4-丙基-5-甲基庚烷；3-甲基-4-丙基-5-乙基庚烷 第三节 烷烃的结构 一、碳原子的四面体概念和构型 甲烷的四个 CH键完全相同，键角均为 109.5，键长为 109.1pm 二、碳原子的 sp3 杂化和键 碳原子的基态电子结构 C:1S22S22Px12Py1 CH2CH2CH3 CH3-CH2-CH-CH-CH-CH2-CH3 CH3 CH2CH32Pz2Py2Px2S激发2P2S杂化SP3一个 s 轨道和三个 p 轨道进行重新组合（杂化），故称为 sp3 杂化 (1)sp3 杂化轨道具有以下特点：a.成分相同（1/4s 轨道和 3/4p 轨道），能量相等

27、b.电子云分布更集中，成键能力增强，能更有效地与其它原子轨道重叠形成化学键 c.sp3 杂化轨道对称轴空间取向是指向正四面体的顶点，轨道夹角 10928 (2)键 沿着对称轴的方向以“头碰头”的方式相互重叠形成的键叫做键,构成键的电子称为电子 键的成键特点：1)“头碰头”成键，电子云近似圆柱形布;2)键可以沿轴旋转 3)键较稳定，存在于一切共价键中 4)只含有键的化合物性质是比较稳定的（烷烃）总之:烷烃的结构不象我们所写的那样一成不变，而是运动的，一般为锯齿形,并且在平衡位置不断旋转和振动 四、有机分子结构的表示方法 楔形透视示 锯架式 纽曼投影式 第四节 烷烃的构象 构 象：由于单键旋转而产

28、生的原子或原子团在空间的不同排列（1）乙烷的构象 a.乙烷分子有无穷多个构象,其中有两种极限构象重叠式和交叉式 b.构象的表示 透视式用短线表示分子中原子或原子团在空间的相对位置式子 HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH纽曼(Newman)投影式重叠式构象交叉式构象 c.重叠式与交叉式 重叠式：所有的 H原子都重叠在一起，靠的近，H与 H原子的电子云排斥，内能高是不稳定的构象 交叉式：H与 H原子交叉相隔 60，距离较远，拆力小，内能低，是较稳定的构象 d.乙烷各种构象的能量变化 （2）正丁烷的构象 饶 C2-C3单键旋转时的四种特殊构象 丁烷各种构象的能量变化：重

29、叠式交叉式HHHHHHHHHHHH纽曼(Newman)投影式重叠式构象交叉式构象+重叠式交叉式12.5 KJ/mol-060120180240300360E旋转角度能量12.6 kj.mol-1H3CCH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH全重叠式(顺叠式)邻位交叉式(顺错式)部分重叠式(反错式)对位交叉式(反叠式)部分重叠式(反错式)邻位交叉式(顺错式)构象的稳定性 对位交叉式 邻位交叉式 部分重叠式全重叠式 结论：对位交叉式是丁烷的优势构象（最稳定构象)室温下占 72%，邻位交叉式占 28%，其他两种极少（3）直链烷

30、烃的构象锯齿形 偶数碳原子烷烃两端碳在两侧 奇数碳原子烷两端碳在同侧 第五节 烷烃的物理性质 1.状态：常温常压 C1 C4:气态 C5C16:液态 直链 C17：固态 烷烃 2.沸点：直链烷烃 M b.p ，原因：M 接触面积增大，范德华力 ；M 分子运动所需能量大。（增加一个 C，b.p 约 2030）-060120180240300360E旋转角度能量18.8 kj.mol-1CHCHCHCHCHCHH CHHCHHCHHCHH C CHH C CH15.93.7CH3CH3CH3CH3 同分异构体，支链，b.p 原 因：支链多，接触面积小，分子间作用力小 沸点高低的判断法小结:碳原子数

31、目，b.p 碳原子数目相同支链，b.p 3.熔点:直链烷烃 M，m.p(C3 以后)由图可见：含偶数 C，m.p的多；含奇数 C，m.p的少，从而形成了“偶上奇下”两条曲线。含偶数碳原子的碳链具有较好的对称性，晶格排列紧密 4.相对密度:分子量，密度，但1；支链，密度 5.溶解度:无极性或弱极性，不溶于强极性溶剂水等，可溶于氯仿、乙醚、四氯化碳等.(相似相溶)第六节 烷烃的化学性质 从结构上讲：CC C H-键，强度大，键能高，烷烃分子电子云密度分布均匀,化学性质不活泼，室温下与强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂不发生反应。在高温或光照下能通过自由基历程进行反应 一、氧化反应（oxidation

32、reaction）1、烷烃燃烧生成 CO2 和 H2O的同时放出大量的热，使烷烃（石油）成为最重要的能源 CnH2n+2+(3n+1)/2O2 =n CO2+(n+1)H2O+热量 CH3CH2CH2CH2CH3(CH3)2CHCH2CH3(CH3)4C36.1 C.27.9 C.9.5 C.2、在高温和加压或在催化剂作用下部分氧化 3、高级烷烃（如石蜡C20C30）氧化成高级脂肪酸 二、热裂反应(pyrolysos reaction)隔绝空气 1.高温裂解：烷烃 乙烯，丙烯，丁二烯，高温 氢气主要为获取基本化工原料烯烃 2、催化裂化 在催化剂作用下的热裂化可得到多支链的烷烃,获取高品质的汽油

33、 三、卤代反应（helgenation reaction）取代反应：分子中原子或基团被另一种原子或基团所代替的反应称为取代反应 卤代反应：烷烃的氢原子被卤素取代生成卤代物和卤化氢的反应称为卤代反应 甲烷的氯代 甲烷Cl2 主产物 10 1 一氯甲烷 1 4 四氯甲烷(四氯化碳)卤素的反应活性：F2 Cl2 Br2 I2 其它烷烃的氯代或溴代伯、仲、叔氢原子的反应活性 CH3CH2CH3CH4+CH2=CH2CH2=CHCH3+H2460高温CH4+Cl2强光CHCl4+2CH4+Cl2HClCH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4+光25+Cl2HCl+CH3CH3光CH3CH2Cl25+Cl

34、2+CH3CH2CH3光CH3CH2CH2ClCH3CHCH3Cl57%43%()CH3CH2CH2CH3+Cl2h取代1 H。取代2 H。CH3CH2CH2CH2ClCH3CHCH2CH3Cl正丁基氯仲丁基氯28%72%()CH3CHCH3CH3+Cl2取代1 H。取代3 H。CH3CHCH2ClCH3CH3CHCH3CH3Cl异丁基氯叔丁基氯64%36%h 室温下伯、仲、叔氢的氯代活性:伯:仲:叔=1：4：5 同理可得溴代伯:仲:叔氢的活性=1：80：1600 第七节 烷烃的卤代反应历程 一、烷烃的卤代历程 实验事实:(1)CH4、Cl2 混合物在黑暗中长期保存，不反应(2）CH4经光照后

35、与 Cl2 混合，也不反应（3）Cl2 经光照后，迅速在黑暗中与 CH4混合，反应立即发生 结 论：烷烃的卤代反应是从 Cl2 的光照开始的 甲烷氯代历程：1 H。2 H。正丁基氯仲丁基氯各类 H 原子的比例预计产物比例实际产物比例()=46=40%60%正丁基氯仲丁基氯=72%28%1 H。3 H。()=19异丁基氯叔丁基氯=10%90%异丁基氯叔丁基氯=36%64%各类 H 原子的比例预计产物比例实际产物比例()72(仲丁基氯)28(正丁基氯)=2 H 数目。2 H 活性。1 H 数目。1 H 活性。=42 H 活性。612 H 活性。=722864=3.86()36(叔丁基氯)64(异丁

36、基氯)=13 H 活性。913 H 数目。3 H 活性。1 H 数目。1 H 活性。=3 H 活性。=366491=5.06结 论：反应活性3 H2 H1 HCH3H。链引发：Cl：ClhClCl+链增长：Cl+CH3HHCl+CH3CH3+Cl2CH3Cl+ClCH3Cl+ClHCl+CH2ClCH2Cl+Cl2CH2Cl2Cl+生成活泼质点原有的活泼质点消失，生成新的活泼质点。+HCl+Cl2+HCl2HCClCHCl3CHCl2+ClCHCl2+HCl+Cl2+HCl3CClCCl4+ClCCl3CCl3 二、卤代反应中卤素的相对活性 甲烷氯代反应的能量变化 键能(KJ/mol)435.

37、1 242.5 351.4 431.0 断裂键需吸收的能量：435.1+242.5=677.6 KJ/mol (H 0)形成键放出的能量：-（431.0+351.5）=-782.5KJ/mol(H 0)反应热 H=677.6-782.5=-104.9 KJ/mol 表 2-5 甲烷卤代的反应热 X CH3 H +X X CH3X +H X H/KJ.mol-1 F Cl Br I 435.1 154.8 447.7 564.8 435.1 242.5 351.4 431.0 435.1 188.3 292.9 368.2 435.1 150.6 234.3 298.7 -422.6 -104.

38、8 -37.7 +52.7 可见卤素的反应活性：F Cl Br I 三、卤代反应中伯、仲、叔氢的相对活性自由（游离）基的稳定性 研究表明:烷基自游基是 SP2 杂化,由 CH4转化为 CH3Cl，碳原子的杂化方式发生如下变化 (1)各类 CH键的离解能：+ClCH3HClH3C ClH+ClCH4ClCH3Cl2CH3ClSP3SP2SP3HHHHHHHHClClHHH反 应 物过 渡 状 态中 间 体SP3SP2SP3SP2介于之间109.5。120。键 角109.5。120。链终止：ClCl+Cl2CH3+ClCH3Cl活泼质点消失。H 原子的反应活性次序为：3H 2 H 1 H 自由基形

39、成的难易应为：自由基的稳定性顺序为：2)自由基稳定性的理论解释 ，p-超共轭效应:相邻碳原子上的 C-H健电子离域到轨道的作用,其的大小与参与共轭的 CH键数目有关 第八节 过渡态理论 反应物 过渡态 产物 过渡态：旧化学键未完全断裂,新化学键未完全生成的状态 反应进程中能量的变化 CH3HCH3+HCH2HCH3CH3CH2+HCH3CHHCH3+HCH3CHCH3CH3CHCH3CH3CH3CCH3CH3+Hmol-1410.3439.6KJmol-1KJ397.7mol-1KJ389.4mol-1KJ离解能，反应活性。3。2。1。CCCCH3易难。2。1。CCCCH33CCCCHHHHH

40、HHHCCCHHHHHHHHHCCCHHHHHHHCCHHHHHCHHHC9630A +B-CA-B+CA +B-CA-B+CA B CE活H1E活正逆E反应进程A +B-CA-B+CA B C氯原子和甲烷反应如下 第九节 重要的烷烃 甲烷 甲烷是无色、无味、易燃易爆的气体，微溶于水。可用来合成氨、尿素、甲醇等。天然气、石油气、沼气、可燃冰的主要成分，天然气分干和湿两种,干天然气甲烷含量为 86-99%,湿天然气甲烷含量为 60-70%,还含有乙烷、丙烷、丁烷等 实验室制备常用醋酸钠与碱石灰等 CH4+ClCH3+HClCH3HClCH3+Cl2CH3ClClCH3Cl+ClCH4+ClCH3

41、HClE活H1E活正逆E反应进程H2CH3+Cl2CH3ClClCH3Cl+ClE活正E活逆CH4+O2H2O+400500HCHOV2O5CH41500+O2COH2H2O+53电弧3+6+3C2H2CH4725+COH2H2O3（g）Ni+CH4+CH3COONaNaOHNa2CO3CaO时 间 月 日 课 第三章 单烯烃 星期 题 教 学 目 标 熟悉烯烃的结构 掌握烯烃的命名 了解烯烃的物理性质 熟练掌握烯烃的化学性质 理解亲电加成、自由基加成反应历程 了解重要烯烃的用途和石油化工 教 学 重 点 烯烃的命名,烯烃的化学性质 教 学 难 点 亲电加成、自由基加成反应历程 课 型 专业基

42、础课 教学媒体 多媒体 教 法 选 择 互动启发式教学法 教 学 过 程 板书要点 第三章 单烯烃 烯烃是含有碳碳双键（C=C）即烯键的烃，碳碳双键是烯烃的官能团,（单烯烃、二烯烃和多烯烃）单烯烃的通式为 CnH2n它与环烷烃互为同分异构体.第一节 烯烃的分子结构 乙烯(ethylene)的结构 乙烯分子中的所有原子在同一平面键角接近于 120.碳碳双键由键与键组成 投 影 此表 2 学时填写一份,“教学过程”栏不足者可附页 CCHHHH121.71170.108nm0.133nm 2.碳原子的 SP2 杂化 a)SP2 杂化轨道由 1/3s 轨道和 2/3p 轨道组成；b)成键能力较 sp3

43、 杂化轨道弱，但比未杂化轨道强 c)杂化轨道对称轴在同一平面，夹角 120,未杂化 2p 轨道垂直这一平面 3、键：未杂化的 p 轨道沿对称轴平行方向(“肩并肩”)重叠成形成键,构成 键的电子叫做电子 碳碳双键 碳-碳单键键 长（nm）0.134 0.154键 能（Kj/mol）610.0 345.6单双键键长、键能比较表C:1S22S22Px12Py12S2 2Px1 2Py1 Pz 3SP2 Pz杂化 4.键与 键的差异：键 键 存在的情况 a.可以单独存在 键必须与 键共存仅存 b.存在于任何共价键中 在于不饱和键如双键中 成键方式 沿轴向“头碰头”重叠 沿对称轴平行方向“肩并肩”重叠

44、电子云分布 a.集中于两原子核中间，呈圆柱形 a.电子云分布在 键所在平面的上下，呈块状 b.键有一个对称轴，轴上电子云密度最大 b.只有对称面，对称面上的电子云密度最小 键的性质 a键能：较大 较小，不能自由旋转，较大 b旋转：可自由旋转 c极化度：较小 分子轨道法解释 键的形成 CC 第二节 烯烃的同分异构和命名 一、烯烃的同分异构现象 1、构造异构(碳干异构、位置异构和官能团异构)碳干（链）异构：分子中原子连接次序不同.如 a,b 与 c 位置异构:由于碳-碳双键位置的不同而产生的异构如 a 与 b 官能团异构:烯与环烷烃,如 a、b、c 与 d 2、烯烃的顺反异构 顺反异构:分子中各原

45、子或基团的连接方式和次序相同，但由于自由旋转受阻而在空间排列方式不同产生的异构体 CH2=CHCH2CH3CH3CH=CHCH3CH2=CCH3CH3能量 *成键轨道反键轨道 原子轨道2p2p 顺反异构产生的条件 1.分子中有限制自由旋转的因素,如双键或环平面 2.双键所连的两个碳子各连有不同的原子或基团 二、烯基 CH2=CH-乙烯基 vinyl CH3CH=CH-丙烯基(1-丙烯基)1-propenl CH2=CH-CH2-烯丙基(2-丙烯基)allyl 1-甲基乙烯基（异丙烯基）isopropenyl CH2=CHCH2CH2-3-丁烯基 三、烯烃的系统命名 1.选主链：选含有双键的最长

46、碳链为主链，并按主链的碳原子数称为“某烯”英文词尾 ene 2.编号:从最靠近双键一端开始,使双键的位次最小 3.书写取代基与烷烃相同，不饱和键的位置用位号较小的一个标在主体名称的前面如前二例 4、碳原子数超过十时，须在烯字前加碳字叫“某碳烯”其它与烷烃相同如 CH3（CH2）8CH=CH-CH3 2-十二碳烯 5、顺反异构体命名 顺反标记法：两个双键碳原子上有相同原子或基团时，相同基团在同一侧冠以“顺”字(cis-)，在异侧时冠以“反”字(trans-)CCCH3HH3CHCCCH3HH3CH 顺式反式CCdcaba bc dCH2=CCH3CH3CHCH=CH2CH2CH3CH3CH2CH

47、2CH3CHCH=CCH3CH3(CH3)2CH Z、E标记法 1依次对双键碳原子上所连接的原子或基团按“顺序规则”排序 2两双键碳原子上优先的原子或基团在同侧为 Z型,在异侧为 E型 Z是德文 Zusammen的字头-指同一侧 E是德文 Entgegen 的字头-指相反 顺序规则(Sequence Rule)是确定原子或基团优先顺序的条文，共三条 将各取代基的原子按其原子序数的大小排列，大的排在前面叫较优基团，同位素则按原子量大小排列 例如:I Br ClONCDH (“”表示优先于)若两基团的第一个原子相同，则比较与它相连的其它原子的原子序数大小进行排列若仍相同，则沿碳链依次进行比较，直至

48、比出优先次序为止 C1(O.H.H)C1(C.H.H)C1(C.H.H)C2(C.C.H)C2(C.C.H)C3(CI.H.H)C3(H.H.H 重键看作多个单键 如：-OH -CHO -CH2OH Me3C-CH3CH2CH(CH3)-(CH3)2CHCH2-CH3CH2CH2CH2-CH3CH2-CH3-第三节 烯烃的物理性质 状态:常温下 C2-C4气体，C5-C18液体，C19以上为固体.CH3CH=CHCH32-丁烯CCCH3HH3CH 顺-2-丁烯CCCH3HH3CH反-2-丁烯CCdcababcdCCcdab条件Z构型E构型CH2CH2CH2OHCH3CH3CH3CHCHCH2C

49、I1223311 熔沸点:M b.p ,M m.p 它比相应的烷烃高几度 b.p顺式反式,m.p 反式顺式（2-丁烯）b.p 顺式（3.5）反式（0.9）m.p 反式(-105.5)顺式(-139.3)极 性:比烷烃高,顺式比反式高 溶解性:难溶于水，易溶于酒精 密 度:比水轻，比相应的烷烃略高 折光率:较相应的烷高 第四节 烯烃的化学性质 一.亲电加成反应（electrophilic addition reaction）富电子键受到亲电试剂（缺电子试剂）的进攻而发生的加成反应 缺电子试剂：正离子、易被极化的双原子分子和路易斯酸 1、与酸的加成 强酸能与烯烃起加成反应，弱酸只有在强酸催化下才发

50、生加成反应(1)与卤化氢加成 烯烃与卤化氢加成生成一卤代烷 HX的反应活性:HI HBr HCl HF(HF加成无实用价值)浓盐酸加成常在无水三氯化铝催化和加热下进行 不对称烯烃与卤化氢的加成 马尔科夫尼科夫(Markovnikov)规则(马氏规则):不对称烯烃与酸(HX)加成，带正电荷的部分总是加到含氢较多的双键碳原子上，带负电荷的部分总是加到含氢较少的双键碳原子上(顺马加成)如 1-丁烯与溴化氢加 区位专一性和区位选择性 凡反应中键的形成或断裂有两种以上取向而只有一种产物生成者称为区位专一性(regio-specificity)凡反应中键的形成或断裂有两种以上取向而有主要产物生成者称为区位