《烃和卤代烃》PPT课件.ppt

第 十 一 章 烃 和 卤 代 烃v烃 （ hydrocarbons） ： 1、 碳 氢 化 合 物 ， 只 含 碳 和 氢 。 2、 是 有 机 化 合 物 的 “ 母 体 ” 。 3、 一 切 有 机 化 合 物 可 以 看 作 是 烃 的 衍 生物 。 烃 的 分 类烃 开 链 烃（ 脂 肪 烃 ） 饱 和 烃闭 链 烃（ 环 烃 ） 不 饱 和 烃脂 环 烃芳 香 烃 烯 烃二 烯 烃炔 烃 v烷 烃 分 子 通 式 为 CnH2n+2v系 列 差 ： CH2v同 系 列 ： 具 有 同 一 分 子 通 式 和 相 同 结 构 特 征的 一 系 列 化 合 物 。v同 系 列 中 的 化 合 物 互 称 同 系 物 。v同 系 列 是 有 机 化 学 中 一 种 普 遍 现 象 。（ 一 ） 烷 烃 的 结 构第 一 节 开 链 烃一 、 开 链 烃 的 结 构 烷 烃 的 结 构vsp3杂 化v烷 烃 分 子 中 的 碳 原 子都 以 单 键 相 连 ， 其 余的 价 键 完 全 为 氢 原 子所 饱 和 ， 所 以 又 称 为饱 和 链 烃 。v键 角 109 28 v键 的 特 点 ：v成 键 原 子 可 以 绕 键 轴 旋 转 而 键 不 断 裂v旋 转 的 结 果 改 变 了 分 子 空 间 排 列 C-HC-CC-Cl 乙 烷 的 构 象 （ 二 ） 烯 烃 的 结 构v 官 能 团 ： C=C-CH(CH3)2 前 ： Cl H H 后 ： C C H 3、 有 双 键 或 叁 键 的 基 团 ， 一 个 键 相 当 于 连 一 个原 子 ， 重 复 计 算 。HCC- CH2=CH- CH3CH2-COOH -CHO - CH2OH注 意 ： 比 较 的 是 原 子 序 数 的 大 小 ， 而 不 是 几个 原 子 的 原 子 序 数 之 和 。*几 种 常 见 的 原 子 或 原 子 团 ：-Cl-SO 3H-F-OH-NO2-NH2-CH2Cl-COOH-COR-CHO-CH2OH-CR3-C6H5-CH2R-CH3-D-H (一 )烷 烃 的 命 名1、 普 通 命 名 法（ 1） 直 链 烷 烃 按 碳 原 子 数 目 命 名 ， 10以 下 按 天干 顺 序 ， 10以 上 中 文 数 字 表 明 碳 原 子 数 。 甲 烷 methane乙 烷 ethane 丙 烷 propane 丁 烷 butane戊 烷 pentane十 一 烷 己 烷 hexane庚 烷 heptane辛 烷 octane壬 烷 nonane癸 烷 decane十 二 烷 v链 端 为 (CH3)2CH-： 加 “ 异 ” (iso-)。v链 端 为 (CH3)3C-： 加 “ 新 ” (neo-)。v直 链 烷 烃 ： 加 “ 正 ” （ n-常 省 略 ）（ 2） 含 支 链 的 烷 烃 分为三步：一选二编三命名。1. 选主链：碳链最长，取代最多2. 编号：位次最低(最低系列原则)3. 命名：先小后大(优先基团后列出) 同基合并关键是如何确定主链和处理取代基的位置2、 系 统 命 名 法 2、 系 统 命 名 法选 择主 链 最 长 的 连 续 碳 链取 代 基 最 多含 母 体 官 能 团取 代 基 简 单（ 1） 最 长 : CH2CH2CH2CH(CH3)2CH3CH2CH=CHCHCH2CH(CH3)CH2CH3含 官能 团 : 例 子 : 最 多 ： 简 单 编号 2、 近 （ 低 ） 从靠 近 侧 链 一 端开 始3、 优 先 顺 序(a)等 距 两 端 同 时 遇 到 不 同 取 代 基 ， 小 的基 团 在 前 ， 大 的 基 团 在 后(b)等 距 两 端 同 时 遇 到 相 同 取 代 基 则 比 较第 二 个 取 代 基 大 小（ 2）1、 近 （ 低 ） 母 体 官能 团 位 次 最 低 近 （ 低 ） 母 体 官 能 团 近 支 链 近 官 能 团 优 先 于 近 支 链 近（ 低 ） 2 ,7,8-三 甲 基 癸 烷 （ 和 17）(不 是 3,4,9-三 甲 基 癸 烷 )（ 和 16） 优 写 出名 称 多 个 相 同 取 代 基 合并 ， 用 二 、 三 、 四等 表 示按 优 先 顺 序写 出 取 代 基多 个 相 同 官 能 团 合并 ， 用 二 、 三 、 四等 表 示（ 3） 5-丁 基 -4-异 丙 基 癸 烷2,2,4-三 甲 基 戊 烷 2-戊 烯丁 二 炔写 出名 称 2-甲 基 -3-己 烯 命 名 基 本 格 式构 型 + 取 代 基 + 母 体R, S; D, L; Z, E; 顺 ,反 取 代 基 位 置 号 + 个 数 + 名 称(有 多 个 取 代 基 时 ， 中 文 按 顺序 规 则 确 定 次 序 ， 小 的 在 前 。英 文 按 英 文 字 母 顺 序 排 列 ) 官 能 团 位 置 号+名 称(没 有 官 能 团 时不 涉 及 位 置 号 ) 四 、 开 链 烃 的 性 质（ 一 ） 物 理 性 质1、 沸 点 （ bp)v C1 C4气 态 ， C5 C16液 体 ， C17以 上 固体v 随 碳 数 增 加 ， 沸 点 增 加 。 2、 溶 解 度 ； 比 重 沸 点 （ 二 ） 开 链 烃 的 化 学 性 质v 一 般 情 况 下 ， 烷 烃 相 当 稳 定v 不 与 强 酸 、 强 碱 及 常 用 的 氧 化 剂 、 还原 剂 反 应 。v 不 易 发 生 离 子 型 反 应v 可 以 进 行 游 离 基 反 应 卤 代 反 应v 卤 代 反 应 ： 烷 烃 的 氢 原 子 被 卤 素 原 子 取 代 。v 卤 代 反 应 主 要 指 氯 代 和 溴 代 反 应 。v 甲 烷 的 氯 代 反 应 ， 光 照 或 高 温 条 件 下 ， 可 以 得到 一 氯 甲 烷 、 二 氯 甲 烷 、 三 氯 甲 烷 （ 氯 仿 ） 和四 氯 化 碳 的 混 合 物 。 反 应 机 理 (了 解 ) （ 游 离 基 取 代 反 应 ） v游 离 基 反 应 分 三 步 ： 链 引 发 、 链 增 长 和 链终 止 。 链 引 发 链 增 长活 泼 的 氯 游 离 基 引 起 连 锁 反 应 链 终 止 v化 学 性 质 ： 较 活 泼 。（ 1） 加 成 反 应 催 化 加 氢v在 催 化 剂 Pt、 Pd、 Ni作 用 下 的 加 氢 反 应 。 v活 泼 性 ： F2Cl2Br2I2。v反 应 可 使 溴 的 四 氯 化 碳 /水 溶 液 褪 色 。 常 用 来 鉴定 碳 碳 双 键 。 加 卤 素 （ 亲 电 加 成 反 应 ） 加 卤 化 氢 （ 亲 电 加 成 反 应 ）v活 性 顺 序 ： HIHBrHClv卤 化 氢 是 极 性 分 子 ， 氢 卤 酸 为 H+X-。v第 一 步 ， 质 子 （ H+） 与 烯 烃 生 成 碳 正 离 子 （ 中 间 体 ） 。v第 二 步 ， X-与 碳 正 离 子 结 合 ， 生 成 卤 代 烷 。 马 氏 规 则v当 不 对 称 烯 烃 和 卤 化 氢 加 成 时 ， 氢 原 子 主 要 加在 含 氢 较 多 的 双 键 碳 原 子 上 ， 叫 做 马 氏 规 则(Markovnikovs rule) 。v例 如 ： 丙 烯 与 氯 化 氢 加 成 （ 2） 氧 化 反 应v烯 烃 很 容 易 被 氧 化 。v随 着 氧 化 剂 及 反 应 条 件 的 不 同 ， 氧 化 产 物 也 不 同 。1、 高 锰 酸 钾 氧 化 ： 紫 色 褪 去 。2、 其 他 方 法 氧 化 可 以 常 用 来 鉴 定 R-CCH(端 基 炔 )结 构 的 炔 烃*端 炔 特 有 的 反 应 ： 炔 化 物 的 生 成 例 如 :鉴 别 结 构 五 、 共 轭 二 烯 烃v 含 有 两 个 C=C双 键 ,分 子 通 式 为 CnH2n-2 。1、 聚 集 二 烯 烃例 如 ： CH2=C=CH-CH3 。 2、 孤 立 二 烯 烃例 如 ： CH2=CH-CH2-CH=CH2 。 3、 共 轭 二 烯 烃 两 个 C=C间 有 一 个 单 键 （ 单 双 键 交 替 ,共 轭 双 键 )。例 如 :1， 3-丁 二 烯 CH 2=CH-CH=CH2 (C杂 化 类 型 sp2 sp2 sp2 sp2） 。 性 质 很 特 殊 。二 烯 烃 分 类 1,3-丁 二 烯 的 结 构 v1,3 丁 二 烯 分 子中 p轨 道 的 重 叠 v1,3 丁 二 烯 分 子中 共 轭 键v 电 子 离 域 ， 键 长 的 平 均 化 ， 系 统 更 加 稳 定 。v 这 种 体 系 叫 做 共 轭 体 系 ， 这 种 键 称 为 共 轭 键 。 v加 溴 ， 生 成 3,4-二 溴 -1-丁 烯 和 1,4-二 溴 -2-丁 烯 。（ 二 ） 1,3-丁 二 烯 的 加 成v加 HX， 也 得 到 1,2-及 1,4-加 成 产 物 。 第 二 节 诱 导 效 应 和 共 轭 效 应电 子 效 应 ： 分 子 中 电 子 云 的 分 布 对 物 质 产 生 的 影 响 。 电 子 效 应 又 可 分 为 诱 导 效 应 和 共 轭 效 应 。一 、 诱 导 效 应 （ I效 应 ） ： 由 键 的 极 性 产 生 的 使 分 子 的电 子 云 密 度 分 布 沿 价 键 链 发 生 一 定 程 度 的 改 变 。v诱 导 效 应 将 随 着 传 递 距 离 的 增 加 而 迅 速 地 减 弱v一 般 经 过 3 4个 键 后 ， 可 以 忽 略 。 v诱 导 效 应 的 方 向 以 C-H键 作 为 比 较 标 准 （ I效 应 =0） 。vX的 电 负 性 大 于 氢 原 子 叫 吸 电 子 基 。 引 起 的 诱 导 效 应叫 做 吸 电 子 诱 导 效 应 （ -I）vY的 电 负 性 小 于 氢 原 子 叫 斥 电 子 基 。 引 起 的 诱 导 效 应叫 做 斥 电 子 诱 导 效 应 （ +I） v根 据 实 验 结 果 ， 一 些 原 子 或 原 子 团 电 负 性 大 小 的次 序 如 下 ： v丙 烯 是 不 对 称 烯 烃 ， 甲 基 是斥 电 子 基 ， 由 于 氢 的 电 负 性比 甲 基 大 ， 所 以 ， 丙 烯 碳 碳双 键 上 电 子 云 分 布 不 均 匀 。 用 诱 导 效 应 解 释 马 氏 规 则 v不 对 称 烯 烃 与 HX反 应 第 一 步 生 成 的 碳 正 离 子有 两 种 可 能 性 ：碳 正 离 子 的 稳 定 性 解 释 马 氏 规 则 v电 荷 稳 定 性 ： 一 个 体 系 电 荷 越 分 散 ， 这 个 体 系越 稳 定 。 （ 烷 基 是 斥 电 子 基 ， 碳 正 离 子 所 接 的烷 基 越 多 越 稳 定 ） 。v碳 正 离 子 的 稳 定 性 顺 序 为 ： 3 C+ 2 C+ 1 C+ CH3 + 。v碳 正 离 子 的 稳 定 性 ： 二 、 共 轭 效 应（ 一 ） 共 轭 效 应v具 体 表 现 ： 共 轭 链 两 端 的 原 子 的 电 负 性 不 同 ，共 轭 体 系 中 电 子 离 域 有 方 向 性 ， 共 轭 链 上 正 、负 电 荷 交 替 出 现 ， 沿 共 轭 链 一 直 传 递 下 去 。v静 态 共 轭 效 应 ； 动 态 共 轭 效 应 。（ 二 ） 共 轭 效 应 的 分 类v吸 电 子 共 轭 效 应 (-C)和 斥 电 子 共 轭 效 应 (+C)。v共 轭 体 系 的 分 类 : -共 轭 体 系 、 p-共 轭 体 系 、 超 共 轭 体 系 。 诱 导 效 应 （ I效 应 ） 共 轭 效 应 （ C效 应 ）起 源 电 负 性 电 负 性 ， （ 共 轭 ）电 子 对存 在 任 何 键 上 共 轭 体 系 中传 递 方 式 诱 导 方 式 共 轭 方 式传 递 路 线 沿 键 传 递 沿 共 轭 链 传 递传 递 距 离 短 ， 一 般 不 超 过 三 个共 价 键 远 ， 从 共 轭 链 一 端到 另 一 端极 性 效 果 单 一 方 向 交 替 出 现共 轭 效 应 与 诱 导 效 应 比 较 第 三 节 脂 环 烃v具 有 链 烃 性 质 的 环 烃 。v脂 环 烃 及 其 衍 生 物 广 泛 存 在 于 自 然 界 中v石 油 中 的 环 烷 烃v植 物 中 的 挥 发 油 ， 大 多 是 环 烯 烃 及 其 含氧 衍 生 物 。v甾 族 化 合 物 都 是 脂 环 烃 的 衍 生 物 环 丙 烷 环 丁 烷 环 戊 烷 环 己 烷v 环 烷 烃 (CnH2n)， 与 单 烯 烃 互 为 同 分 异 构 体 。v 称 环 某 烷 ， 环 戊 烷 和 环 己 烷 最 常 见一 、 脂 环 烃 的 命 名1-甲 基 -4-异 丙 基 环 己 烷1,2,4-三 甲 基 环 己 烷 v环 烯 烃 (CnH2n-2)， 与 二 烯 烃 互 为 同 分 异 构 体 。v称 环 某 烯 ， 双 键 位 次 为 最 小 （ 1,2位 ）4-甲 基 -1-环 己 烯3-甲 基 -1-环 己 烯 正 确错 误1,6-二 甲 基 -1-环 己 烯2,3-甲 基 -1-环 己 烯 正 确错 误 （ 一 ） 加 成 反 应小 环 易 反 应 ， 开 环 加 成 。 小 环 象 烯 ， 大 环 象 烷 。符 合 马 氏 规 则 。 （ 断 裂 在 含 氢 最 多 和 最 少 的 C-C上 ）二 、 脂 环 烃 的 化 学 性 质 （ 二 ） 游 离 基 取 代v环 烷 烃 与 卤 素 高 温 、 光 照 下 进 行 游 离 基取 代 反 应 。环 烷 烃 的 稳 定 性 ： 环 己 烷 环 戊 烷 环 丁 烷 环 丙 烷 第 四 节 苯 系 芳 烃v芳 烃 可 分 为 苯 系 芳 烃 和 非 苯 系 芳 烃 ；v苯 系 芳 烃 又 可 分 为 单 环 芳 香 烃 和 多 环 芳 香 烃 两 类 。一 、 苯 的 结 构苯 分 子 环 状 结 构 及 电 子 云 分 布 图 苯 分 子 模 型 v一 个 取 代 基 ， 烷 基 作 取 代 基 。二 、 苯 同 系 物 的 命 名 和 异 构甲 苯 乙 苯 苯 乙 烯 v两 个 取 代 基 ， 则 有 三 种 位 置 异 构 体 。 两 个 取 代 基 的相 对 位 置 ， 可 用 邻 （ o） 、 间 （ m） 和 对 （ p） 或 数字 表 示 。 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3邻 -二 甲 苯 间 -二 甲 苯 对 -二 甲 苯 o- (1,2-) m- (1,3-) p- (1,4-) v三 个 取 代 基 ， 它 们 的 位 置 用 数 字 表 示 ， 相 同 的 三 元取 代 基 还 可 用 “ 连 ” 、 “ 偏 ” 、 “ 均 ” 表 示 。 CH3 CH 3 CH3 CH3CH3 CH3 CH3 CH3CH3 连 -三 甲 苯 偏 -三 甲 苯 均 -三 甲 苯1,2,3- 1,2,4- 1,3,5- v芳 香 烃 分 子 中 的 一 个 氢 原 子 被 去 掉 后 ， 所 余 下 的原 子 团 称 为 芳 基 ， 常 用 Ar-表 示 。 CH2 Ph- （ 苯 基 ） PhCH2- （ 苄 基 ） 三 、 苯 及 同 系 物 的 性 质v单 环 芳 烃 有 特 殊 的 气 味 ， 蒸 汽 有 毒 ， 对 呼 吸 道 、 中 枢 神 经 和 造 血 器 官 产 生 损 害 。v良 好 的 有 机 溶 剂（ 一 ） 物 理 性 质（ 二 ） 化 学 性 质v苯 及 同 系 物 具 有 特 殊 的 “ 芳 香 性 ” 。v芳 香 性 ： 难 加 成 ， 难 氧 化 ， 易 取 代 ， 环 系 稳 定 。v取 代 反 应 最 重 要 。 邻 、 对 位1、 取 代 反 应 （ 亲 电 取 代 ）v（ 1） 卤 代 反 应日 光 或 加 热 条 件 甲 苯 与 氯 气 反 应 ， 则 取 代 在 侧 链 上 。 CH3 CH2Cl + Cl2 光 照 （ 2） 硝 化 反 应v浓 硝 酸 及 浓 硫 酸 的 混 合 物 （ 混 酸 ） 共 热 。 邻 、 对 位间 位（ 3） 磺 化 反 应 *苯 环 的 取 代 定 位 规 律v 第 二 个 取 代 基 进 入 苯 环 的 位 置 和 难 易 程 度 主 要决 定 于 原 有 取 代 基 的 性 质 ， 而 与 进 入 的 取 代 基关 系 较 少 。 这 就 是 苯 环 亲 电 取 代 的 定 位 规 律 。v 苯 环 上 原 有 的 取 代 基 叫 做 定 位 基 。定 位 基 邻 、 对 位 定 位 基 ：-NH2-OH-OR-R-X间 位 定 位 基 :-N +(CH3)3-NO2-CHO-COOH 2、 氧 化 反 应v在 剧 烈 条 件 下 和 催 化 剂 存 在 时 ， 苯 环 才 被 破 坏 。v苯 侧 链 可 被 K MnO4等 强 氧 化 剂 氧 化 ， 苯 环 被 保 留 。3、 加 成 反 应 （ 了 解 ）v苯 环 的 加 成 需 要 较 高的 或 特 殊 的 反 应 条 件 。 一 、 卤 代 烃 的 分 类 和 命 名（ 一 ） 分 类按 烃 基 的结 构 分 类 芳 香 卤 代 烃按 卤 素 连接 的 碳 原子 分 类 CH3CH2X CH2=CHCH2X X CH2X(CH3)2CHCH2Cl CH3CH2CHCH3Br (CH3)3C-I叔 （ 3） 卤 代 烷v卤 素 不 同 或 卤 原 子 的 个 数 不 同 分 类饱 和 卤 代 烃 不 饱 和 卤 代 烃仲 （ 2） 卤 代 烷伯 （ 1） 卤 代 烷 第 五 节 卤 代 烃 1、 普 通 命 名 法 （ 简 单 卤 代 烃 ） a、 某 烃 基 卤 （ 二 ） 命 名叔 丁 基 溴 苄 基 氯 （ 氯 化 苄 ）烯 丙 基 溴b、 卤 （ 代 ） 某 烃碘 代 甲 烷 氯 乙 烯 溴 苯 v主 链 含 卤 原 子 ， 以 相 应 烃 为 母 体 ， 将 卤 原 子 作 为取 代 基 。2、 系 统 命 名 法v不 饱 和 卤 代 烃 ： 不 饱 和 键 最 小 编 号3-甲 基 -2-氯 戊 烷（ 最 低 系 列 ） 2-甲 基 -4-氯 戊 烷（ 优 先 顺 序 ）5,6-二 氯 -2-己 烯 （ 一 ） 亲 核 取 代 反 应二 、 卤 代 烃 的 性 质卤 烃 和 碱 (NaOH/K OH)的 水 溶 液 共 热 ， 又 称 碱 性 水 解 。 （ 二 ） 消 除 反 应 （ -消 除 ）v碱 （ NaOH/K OH)的 乙 醇 溶 液 共 热 ， 发 生 消 除 反 应 。v条 件 : 碳 原 子 上 必 须 有 H原 子 存 在 。v产 物 ： 消 去 -H生 成 烯 烃 (-消 除 )。查 依 采 夫 规 则 ： 卤 代 烷 ： 脱 去 H少 的 一 方 。 练 习v .按 照 优 先 顺 序 ， 基 团 -COOCH3； OH； -NH3； -CH2OH； -C6H5的 大 小 顺 序 为 （ ） A、 B、 C、 D、 v .丙 烷 中 含 有 环 丙 烷 杂 质 ， 可 加 入 酸 性 高 锰 酸 钾 溶 液 洗 涤 后 分 离 。 ( )v 正 确 为 ： 通 过 溴 水 洗 涤v .苯 环 结 构 为 共 轭 的 大 键 ， 容 易 发 生 亲 电 取 代 反 应 。 （ ） v .所 有 炔 烃 都 能 与 AgNO3的 氨 溶 液 作 用 生 成 炔 化 银 沉 淀 。 （ ）v .下 列 属 于 烃 基 的 是 （ ） 。v A、 C6H5CO- B、 -CH2COOH v C、 CH2CH=CH2 D、 OCH3v 6在 乙 烯 和 HCl的 亲 电 加 成 反 应 生 成 正 碳 离 子 的 过 程 中 化 学 键 发 生了 ( ) v A、 均 裂 B、 异 裂 v C、 不 断 裂 D、 既 不 是 异 裂 也 不 是 均 裂 v 7.下 列 碳 正 离 子 的 稳 定 性 最 大 的 是 （ ） 。v A、 B、 v C、 D、v 8. 下 列 烃 不 能 够 被 浓 热 的 高 锰 酸 钾 溶 液 氧 化 的 是 ( )v A、 甲 苯 B、 丁 烷 v C、 环 己 烷 D、 CH2=CHCH=CHCH3v 9. 下 列 化 合 物 进 行 硝 化 反 应 时 最 难 的 是 ： ( )A、 苯 B、 硝 基 苯 C、 甲 苯 D、 氯 苯(CH3)3C CH3 CH3CH2 (CH3)2CH v 10下 列 化 合 物 命 名 错 误 的 是 。 （ ）v A、 1-甲 基 环 己 烯 v v B、 1,3,4-三 甲 基 环 己 烷v C、 甲 基 环 己 烷 v v D、 环 戊 烷 v 11. 下 列 化 学 反 应 的 主 要 产 物 错 误 的 是 。 （ ）v A、 v B、 v C、v D、 + HCl Cl + Br2 BrBr