有机化合物的结构和命名

有机化合物的结构和命名 一、 有机化合物的结构 1.共价键的一些基本概念 (1) 碳原子的轨道杂化： sp3、 sp2、 sp杂化 (2) 键与 键 (3) 电子的离域 碳原子的价电子层结构 2 s 2 p E 碳 原 子 的 价 电 子 层 结 构 杂 化s p 3 s p 杂 化杂 化s p 2 碳 原 子 的 杂 化 sp3杂化轨道 电子云分布示意图 Sp2杂化示意图 乙烯中键的形成 键和 键 键可以绕键的对称轴 旋转，其键不会发生断裂，旋转时所需 的能量很少，故烷烃的构象丰富多彩。 键的特点 1） 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-C 键为轴自由旋转，如果吸收一 定的能量，克服 p 轨道的结合力，才能围绕碳碳 键旋转，结果使 键破坏。 2） 键由两个 p轨道侧面重叠而成，重叠程度比 一般 键小，键能小，容易断裂发生化学反应。 3） 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 电子的束缚力较小， 因此 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 键被破坏而发生 化学反应。 乙炔的结构 Pz Py sp杂化，直线型结构 苯分子中六个碳 原子 都以 sp2杂化相互成键 (1) 键长 (2) 键角 (3) 键能 (4) 偶极矩 键的参数 键的类型 键长 (pm) 键能 (kJ/mol) 碳 -碳单键 150 347.3 碳 -碳双键 134 601.9 碳 -碳三键 120 836.8 碳 -氢键 110 104 键的极性 -偶极矩 例： CH3+ Cl- 键距 = ed e: 中心电荷 d： 正负电荷中心的距离 Cl-Cl ( 键距为零 ) 分子的偶极距是各键的键距向量和 : =0 =0 =1.94D CCl Cl Cl Cl C H Cl H H CH H H H 2.分子轨道理论 * H1s F2Px 二个不同的原子轨道组成分子轨道的能量关系 E 当两个互相平行的 P轨道在侧面重叠形成分 子轨道时，如 Py-Py or Pz-Pz所形成的分子 轨道称 轨道。 轨道还保留着对称面（基 面）。例： . C C C C C C 节点 一般写法 在节面上电子云 密度为零 原子轨道组成分子轨道必须符合三个原则： a） 对称性匹配原则 b） 原子轨道重叠部分要最大 c） 能量相近原则 3.有机化合物分子结构表示法 路易斯 电 子式 : 凯库 勒式 : 结 构 简 式 : 键线 式 : C H 3 C H 2 C H 2 C H 3 C H 3 C H 2 C H ( C H 3 ) 2 C H 3 C H C H 2 C H 2 C C H 3 C l O C H 3 C H 2 C H 2 O H 二、有机化合物的分类 1.按碳架 2. 按官能团 化合物类别官能团名称（结构）举例 烯烃碳碳双键 C=C 炔烃碳碳三键 卤代烃卤素 F, Cl, Br, I 醇及酚羟基 -OH 硫醇及硫酚巯基 -SH 醚键 -O- 硫醚键 -S- 醛基 -CHO 酮基（羰基） -CO- 羧酸基 -COOH 羧酸衍生物 : 酯、酰卤、酸酐、酰胺 氨基 -NH2 硝基化合物 -NO2 磺酸基 -SO3H 3. 两种分类法结合运用 环己醇 苯甲醇 -呋喃甲醛 三、有机化合物的命名 1.开链烃及其衍生物（含氧、氮、卤素）的命名 2.环状化合物（包括单环脂烃、芳香烃，几个杂环 化合物的母核）及其衍生物的命名 3.顺反异构体及光学异构体的构型标记和命名 1、 按官能团的优先次序来确定分子所属的主官能团类 COOH、 SO3H、 COOR、 COX、 CONH2、 CN、 CHO、 COR、 OH、 SH、 NH2、 OR、 CC、 C=C、 R 、 2、 选取含有主官能团在内的碳链最 长 的取代基最 多 的侧 链位次最 小 的主链作为母体 3、 将母体化合物进行编号，使主官能团位次尽量小 4、 确定取代基位次及名称，按 次序规则 *给取代基列出 次序，较优基团后列出 5、按系统命名的基本格式写出化合物名称 系统命名法 *次序规则 ： a.原子按原子序数的大小排列，同位数按原子 量大小次序排列 I,Br,Cl,S,P,O,N,C,D,H b.对原子团来说，首先比较第一个原子的原 子序数，如相同时则再比较第二、第三， 以此类推。 C C C CH H H H H H H H H H C C C C ClH O c. 如果基团含有双键或三键时，则当作两个或三个 单键看待，认为连有两个或三个相同原子。 C H 3 C C H 3 C H 3 C H 3 C H C H 3 C H 3 C H C H 3 C H H C H 3 C H H C H H C H 3 C H H C H H H ClBrI +I： (CH3)3C (CH3)2CH CH3CH2 CH3 2. 共轭效应：（共轭稳定化）在共轭体系中，由于 电子离域而产生的效应，只存在于共轭体系中， 传递时远而不弱。 O H 2 C C H C H 2 + C H 2 C H C l C C H H H H C H 2 - 共 轭 体 系 p - 共 轭 体 系 - 共 轭 体 系 共 轭 体 系 O C H 3 C H H H N O O C N 共 轭 效 应 供 电 子 共 轭 效 应 ( C ) 吸 电 子 共 轭 效 应 ( C ) 3.在许多有机化合物中，诱导效应与共轭效应往 往同时起作用，其综合影响决定于两种效应的方 向及相对强度。 N O 2 O H 3 C C C l O H 3 C C N H 2 ( - I ) + ( - C ) - I + C - I HO C6H5O CH3COO R3C R2N RO F 碳正离子的稳定性 碳负离子的稳定性 游离基的稳定性 C R 2 + s p 2 杂 化 R 1 R 3 C - R 3R 2 R 1 s p 3 杂 化 六、分子间力及其与物理性质的关系 1.静电力 ： 主要存在于极性较大得分子之间，其影 响大于非极性分子的范得华力，分子相对 质量相近的极性分子与非极性分子比较， 前者的沸点比后者高。 2.范德华力： 这是非极性分子之间的一种主要作用力， 它随着分子之间间距的增大急剧减小。因 此，直链较多的化合物与它的支链异构体 相比其沸点要低。例：烷烃同分异构体的 沸点变化规律。 3.氢键： 是具有活泼氢原子的有机化合物分子之 间最强烈的一种相互作用力。它可分为分 子内氢键、同种物质分子间氢键、溶质溶 剂间形成的氢键。氢键愈多、愈强，在分 子质量相近的化合物中其沸点越高 醇分子之间能形成氢键。 固态，缔合较为牢固。液态，形成氢键和氢 键的解离均存在。气态或在非极性溶剂的稀溶液 中，醇分子可以单独存在。 由于醇分子之间能形成氢键，沸点较相应分子 量的烷烃高。 由于醇分子与水分子之间能形成氢键，三个碳 的醇和叔丁醇能与水混溶。 用系统命名法命名下列化合物 H 3 C H C H 2 C H 3 C H 3 B r ( 1 ) H P h C H O H ( 2 ) C l C H 3 C O O H ( 3 ) H 3 C H 3 C C H 3 C H 3 C H 3 ( 4 ) H 3 C H H H 3 C C H 3 ( 5 ) H 3 C H 2 N H C l H C O O H ( 6 ) 将下列化合物按酸性增强的次序排列 1. CH3COOH, (CH3)3CCOOH, FCH2COOH, ClCH2COOH 2. C O O H C O O H H O O C C O O H 将下列化合物按碱性增强的次序排列 N H 2 N O 2 N H 2 N H 2 C H 3 N H 2 C O O H N H 2 C l 1.苯胺，甲胺，二甲胺，氨，三甲胺 2. 比较下列化合物熔点的高低