《基本有机化合物》PPT课件

第 九 章 基 本 有 机 化 合 物u 1 有 机 化 合 物 概 述u 2 链 烃u 3 芳 香 烃u 4 烃 的 含 氧 衍 生 物 第 一 节 概 述 ： 碳 氢 化 合 物 及 其 衍 生 物 。（ CO、 CO2、 H2CO3除 外 ） ： 研 究 碳 氢 化 合 物 及 其 衍 生 物的 化 学 。一 、 有 机 化 合 物 和 有 机 化 学 定 义 二 、 分 子 结 构 表 示 方 法简 化 式 ： CH3CH3； CH3CH2CH3骨 架 式立 体 结 构 式模 型 COOHC H CH3OH 练 习 ： 以 下 结 构 式 ， 请 同 学 指 出 错 误 ， 并 改 正 。 CH3CHCHOH2CH3CH 3 CH3CH2COH HH改 正 ： CH3CHCOHCH3CH3 CH3CH2CH2OH Hor CH 3CH2CHO or 三 、 有 机 化 合 物 的 分 类 两 种 分 类 法 ：官 能 团 指 有 机 物 中 能 决 定 一 类 化 合 物主 要 性 质 的 原 子 或 基 团 。 见 表 9-1链 状碳 环杂 环 第 二 节 链 烃 分 子 中 只 含 有 C、 H两 种 元 素 的 化 合 物 碳 氢 化 合 物 ， 简 称 烃 。链 烃环 烃 饱 和 烃不 饱 和 烃烷 烃烯 烃炔 烃脂 环 烃芳 香 烃 一 、 链 烃 的 结 构 （ P111）V 处 于 激 发 态 的 四 个 原 子 轨 道 可 按 不 同 方 式 重 新组 合 杂 化 。 V 所 组 合 成 的 新 的 轨 道 杂 化 轨 道 。根 据 杂 化 轨 道 理 论 ， 碳 原 子 成 键 时 处 于 激 发 态 。2s 2p 激 发基 态 激 发 态6C C原 子 可 形 成 的 杂 化 轨 道 有 三 种 类 型 ： 杂 化 类 型 夹 角 空 间 构 型 sp3 109 28 正 四 面体 sp2 120 平 面 三 角形sp 180 直 线形杂 化 轨 道 呈 一 头 大 ， 一 头 小 ， 利 于 成 键 。 2s 2p 2p2p 有 机 物 中 化 学 键 共 价 键共 价 键 成 键 方 式 有 两 种 ：键 ： 成 键 轨 道 沿 键 轴 方 向 重 叠 （ ）键 ： 成 键 轨 道 相 互 平 行 ， 从 侧 面 重 叠 （ ） 1. 烷 烃 的 结 构结 构 特 征 ： C为 sp3杂 化 ， 各 原 子 间 以 单 键 相 连 （ 键 ） 。如 ：键 角 10928， 具 有 正 四 面 体构 型 。 由 于 C上 所 连 基 团 不 同 ， 键 角有 所 变 化 ， 但 也 接 近 10928。 CHH H H sp3-sCH4 ,甲 烷 sp3-sCH3 CH3 , C HH H C H H Hsp3-sp3乙 烷键 的 特 点 ： 键 能 大 ， 电 子 云 对 键 轴 呈 圆 柱 形 对 称分 布 。 导 致 烷 烃 化 学 性 质 稳 定 。 2. 烯 烃 的 结 构 结 构 特 征 ： 含 C=C官 能 团 ， 双 键 C为 sp2杂 化 ，饱 和 C为 sp3杂 化 。乙 烯 为 例 ： CH2= CH2 CHH C HH sp2-s sp2-sp2 两 个 C、 四 个 H处 于， 剩 余 P轨 道 垂 直 此平 面 ， 平 行 重 叠 成 键 。键 双 键 由 一 个 键 + 一 个 键组 成 。键 的 特 点 ： （ 1） 键 能 小 ， 重 叠 少 ， 易 断 裂 ， 发生 反 应 。 （ 2） 成 键 两 C不 能 自 由 旋 转 。 二 、 链 烃 的 同 分 异 构 现 象 （ P115 ） 由 于 分 子 中 碳 原 子 的 连 接 方 式 不 同 而 形 成 不 同 碳链 的 异 构 现 象 。如 ： 戊 烷 有 三 种 碳 链 异 构（ 正 ） 戊 烷 异 戊 烷 新 戊 烷 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CHCH2CH3CH 3 CH3 CCH3CH 3 CH3 随 着 C数 增 加 ， 有 机 物 会 出 现 分 子 组 成 相 同 而结 构 不 同 的 现 象 同 分 异 构 现 象 。 同 样 烯 烃 中 也 存 在 碳 链 异 构 。如 ： 丁 烯 C4H8 CHCH2CH3 CCH3CH 3 H2CH2C1-丁 烯 2-甲 基 -1-丙 烯碳 原 子 的 类 型 ： 碳 1； 碳 2； 碳 3； 碳 4。 （ ） （ ） （ ） CH3 CH2 C CH2 CH2 CH2 CH3 CH3 CH3 2 1答 案 ： 练 习 ： 写 出 分 子 式 为 C9H20， 含 有 8个 2 氢原 子 和 12个 1 氢 原 子 的 烷 烃 结 构 式 。 碳 链 骨 架 相 同 ， 但 官 能 团 位 置 不 同 而 产 生 的异 构 现 象 。如 ： 丁 烯 C4H8 CH2 CHCH2CH3 CH3CH CHCH31-丁 烯 2-丁 烯 1. 普 通 命 名 法 用 于 简 单 烷 烃 ， C1C10用 天 干 ： 甲 、 乙 、 丙 。如 CH4甲 烷 ， C5H12戊 烷 ， C8H18辛 烷 。直 链 ： 前 加 “ 正 ” ， 也 可 省 略含 “ CH3 CH(CH3) ”端 基 ， 无 其 他 支 链 ， 前 加 “ 异 ”含 “ CH3C(CH3)2 ”端 基 ， 无 其 他 支 链 ， 前 加 “ 新 ”三 、 链 烃 的 命 名 （ P116） 例 如 ： CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CHCH2CH3CH 3 CH3 CCH3CH 3 CH3（ 正 ） 戊 烷 异 戊 烷 新 戊 烷复 杂 烷 烃 用 系 统 命 名 法 。 2. 系 统 命 名 法烃 基 烃 分 子 去 掉 一 个 H；烷 基 烷 烃 去 掉 一 个 H。常 见 的 烷 基 见 书 上 P117， 其 中 14C 烷 基 要 记 住 。原 则 ： 主 链 选 最 长 ； 侧 链 当 作 基 ； 编 号 近 侧 链 ；基 位 注 在 前 。 CH3 CHCH 2 CH2 CHCH2 CH2 CH3 CH2CH3 CH2CH3 CH3 CH2 CHCHCH 3 CH2 CHCH 3 CH3 CH3 4-甲 基 -6-乙 基 壬 烷（ *注 ： CH3、 CH2CH3位 次相 同 ， 小 基 先 写 。 ）2,5-二 甲 基 -3-乙 基 己 烷（ *两 条 相 同 主 链 ， 选 含 取 代 基 多 的 ； 如 相 同 取代 基 位 次 相 同 ， 则 使 第 三 取 代 基 位 次 最 小 。 ）练 习 ： 命 名 下 列 化 合 物 类 似 烷 烃 ： 主 链 含 双 键 ； 编 号 近 双 键 ； 号 码注 在 前 。CH2=CH 乙 烯 基 ； CH3CH=CH 丙 烯 基 ；CH2=CHCH2 烯 丙 基 。练 习 ： CH3CH2CHCH2CCH2CH3CH 3 CH2 4-甲 基 -2-乙 基 己 烯 四 、 链 烃 的 主 要 化 学 性 质1. 烯 烃 的 加 成 反 应 （ P120）加 氢 反 应 H2/ Ni CH3CH3CH2 CH2 加 X2、 HX CH2 CH2 Br2/CCl4 HBr CH2 CH2Br Br CH3 CH2Br 键 断 裂 ， 试 剂 中 两 个 原 子 或 原 子 团 加到 相 邻 两 个 C上 。 褪 色鉴 别 双 键不 对 称 试 剂 加 成 反 应 取 向 ： HBr+ CH3 CH CH3 Br CH3 CH2 CH2BrCH3 CH CH2 溴 丙 烷 2-溴 丙 烷主 要 产 物马 氏 规 则 不 对 称 加 成 时 ， 氢 加 在 含 H多的 双 键 C上 。： CH3 CH2 C CH2CH 3 HBr CH3 CH2 C CH3 CH3 Br 2. 烯 烃 的 氧 化 反 应 （ P124） 碱 性 或 中 性 酸 性 RCH CHR KMnO4/OH RCH CHROH OH可 用 于 鉴 别 双 键可 推 断 原 烯 烃 结 构 RCH CH2 KMnO4/H+ RCOOH + CO2 C CHRRR KMnO4/H+ COR R + RCOOH酮 羧 酸 褪 色 羧 酸 单 取 代 双 键 C原 子 ： = CHR酮 双 取 代 双 键 C原 子 ： =CR2CO2末 端 双 键 C原 子 ： =CH2产物思 考 题 ： 某 化 合 的 分 子 式 C6H12， 能 使 溴 水 褪 色 ， 加 氢 生成 正 己 烷 。 如 用 酸 性 高 锰 酸 钾 氧 化 ， 可 得 两 种 不 同的 羧 酸 。 试 写 出 该 化 合 物 的 结 构 式 。解 ： CH3CH CHCH2CH2CH3 第 三 节 芳 香 烃（ P129） H HHH H H 分 子 式 ： C6H6 有 局 限 性 ， 如 ： 苯 的 邻 二 元 取 代物 可 写 出 两 种 ， 而 实 际 只 有 一 种 。 X X X X= 每 个 C剩 下 的 P轨 道 重 叠 大 键 。结 构 特 征 ： C原 子 sp2杂化 ， 6个 C、 6个 H同 一平 面 苯 环 平 面 。CCC C C C HH HH HH sp2-sp2sp2-s电 子 云 密 度 、 键 长 平 均 化结 构 可 表 示 为 ： 取 代 反 应 + Cl2 FeCl3 Cl卤 代 氯 苯 + HONO2 H2SO4 NO2硝 基 苯硝 化 + HOSO3H SO3 SO3H苯 磺 酸磺 化 分 子 中 H被 另 一 个 原 子 或 基 团 所 取 代 。 第 四 节 烃 的 含 氧 衍 生 物1. 醇 酚 （ P140、 145、 150、 161 ）通 式 ： R-OH Ar-OH官 能 团 ： 醇 -OH 酚 -OH-OH 羟 基 如 ： CH3OH OH 醇 可 根 据 -OH所 连 C类 型 不 同 分 为 ： R CH2 OH R CHR OH R CRR OH 伯 醇 仲 醇 叔 醇酚 可 根 据 -OH数 目 分 为 ： 一 元 酚 、 多 元 酚 。 OH OH OH如 ： 2. 醛 酮通 式 ： R CO H R CO R CO 在 一 端 CO 在 中 间 CO H CO官 能 团 ： 醛 基 酮 基 除 HCHO外 ， 一 边 连 H， 一 边 连 R。 两 边 连 R。 含 有 CO 羰 基 根 据 所 连 R的 种 类 不 同 分 为 ：脂 肪 族 醛 、 酮 C=O与 脂 肪 烃 基 相 连芳 香 族 醛 、 酮 C=O至 少 有 一 端 与 苯 环 相 连 酮 基 一 端 连 甲 基 甲 基 酮 CH3CCH2CH3O CO CH3脂 肪 族 甲 基 酮 芳 香 族 甲 基 酮 3. 羧 酸通 式 ： RCOOH官 能 团 ： -COOH 羧 基 根 据 R的 不 同 可 分 为 ：脂 肪 族 、 脂 环 族 和 芳 香 族 羧 酸 。 （ P142） 脱 水 反 应 分 子 内 ： CH3CH2OH 170H2SO4浓 CH2 CH2 + H2O 分 子 间 ： 2CH3CH2OH 140H2SO4浓 CH3CH2OCH2CH3 + H2O -消 除 分 子 中 脱 去 一 个 简 单 分 子 （ 如 H2O、 HX） 形成 不 饱 和 结 构 的 反 应 消 除 反 应 乙 烯乙 醚 CH3CH2COHCH3CH 3 H2SO4 CH3CH C CH3CH 3 Saytzeff规 则 消 除 时 ， -C上 H少 的 易 消 除 。消 除 反 应 的 取 向 ：CH3CH2CHCH3OH CH3CH2CH CH2 CH3CH CHCH3H2SO4浓 +1-丁 烯 2-丁 烯主 要 产 物练 习 ： H3C OH H 2SO4 CH3 氧 化 反 应氧 化 实 质 脱 去 2H（ OH上 的 H和 -C上 的 H） 。常 用 氧 化 剂 O： K MnO 4 /H+； K 2Cr2O7 /H+。1 醇 醛 羧 酸2 醇 O 酮 OO 3 醇 O 不 反 应； ；可 用 作 鉴 别 3醇 。 练 习 ： 1. CH3CH2CH2OH KMnO4/H+ 2. OH KMnO4/H+ 3. CH3CH2COHCH3CH3 KMnO4/H+ CH3CH2COOH O不 反 应 （ P146） 弱 酸 性 OH + NaOH O-Na+ + H2O OH+ CO2 + H2OO-Na+ + NaHCO3酸 性 比 碳 酸 弱 。 与 FeCl3显 色含 酚 -OH的 化 合 物 均 能 与 FeCl3显 色 。 用 于 鉴 别 酚 类 （ P153、 155） 羰 基 的 加 成 反 应 加 醇 R CO H + HOR 干 燥 HCl R CORHOR 半 缩 醛 干 燥 HClHORR C OH H OR 缩 醛 + H2O 缩 醛 在 OH-中 稳 定 ， 遇 H+分 解 ， 在 有 机 合成 可 用 于 保 护 醛 基 。酮 在 同 样 条 件 下 难 反 应 。 半 缩 醛 羟 基 RCH2CHO + Cl2 RCHCHOClOH- RCCHOClClCl2 CH3 CO R(H) CX3 CO R(H) CHX3 + (H)R-COO-X2, OH- OH- 含 -H的 醛 、 酮 都 可 反 应 。OH-中 分 解 卤 仿常 用 I2/NaOH作 为 反 应 试 剂 ， 产 物 为 淡 黄 色 CHI3 碘 仿 反 应 CH3 CH (R)O + I2 NaOH CONaO(R) H + CHI3 -H的 取 代 反 应 碘 仿 反 应 思 考 ： 下 列 那 些 化 合 物 能 发 生 碘 仿 反 应 ？CH3CO CH3CHOH凡具有 （ 先 氧 化 ） 结 构 的 化 合 物均 可 发 生 碘 仿 反 应 。、(1) CH 3CH2OH (2) CH3CHCH2CH2CH3OH (3) CH3CH2CHCH2CH3OH (4) CH3CH2CH2OH (5) CH3CHCH2CH3OH (6) CH3CHCH3OH (7) CH3CH2CHO (8) CO CH3 I2/NaOH来鉴别：CH3C O CH3CHOH、 可用 （ 甲 基 酮 ） 、 乙 醛 （ 醇 ） 。 （ P163、 164） 酸 性 RCOOH+NaHCO3 RCOONa+H2O+CO2RCOOH+NaOH RCOONa+H2O酸 性 酚 、 碳 酸酚 溶 于 NaOH， 不 溶 于 NaHCO3。羧 酸 溶 于 NaOH和 NaHCO3。 酯 的 生 成羧 酸 与 醇 生 成 酯 和 水 酯 化 反 应 CH3COOH+CH3CH2OH CH3COOCH2CH3+H2OH+ 乙 酸 乙 酯 练 习 ： OH COOH + NaHCO3 OH COONa