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有机化学绪论烷烃单烯烃炔烃二烯烃脂环烃芳香烃卤代烃醇酚醚醛和酮羧酸及其衍生物含氮有机化合物杂环化合物对映异构碳水化合物氨基酸和蛋白质全套可编辑PPT课件

第1章绪论1.2有机化合物的结构和特点1.1有机化合物与有机化学1.4有机化学的学习方法1.3有机化合物的分类

1.1有机化合物与有机化学在化学上，人们通常把化合物分为无机化合物和有机化合物两大类。有机化合物又简称为有机物，广泛存在于自然界中。现代有机化合物的定义是指碳氢化合物及其衍生物，而有机化学则是研究有机化合物的合成、结构及性质的一门化学，它是化学科学的一个分支。

1.2有机化合物的结构和特点有机化合物的结构1.2.1共价键的键参数1.（1）键长形成共价键的两个原子之间保持着一定的距离，这个距离就是两个原子核之间的距离，称为键长。键长的单位为nm。表1-1给出了一些常见的共价键的键长。表1-1常见共价键的键长

1.2有机化合物的结构和特点（2）键角

两价以上的原子与其他原子成键时，两个共价键之间的夹角称为键角，如甲烷分子中H-C-H键键角为109°28′,丙烷分子中C-CH2-C键键角为112°。键角的大小是随着分子结构的不同而有所改变的。键角反映了分子的空间结构。

1.2有机化合物的结构和特点（3）键能两个原子结合形成共价键时所放出的能量称为键能。双原子分子的键能也就是解离能，1mol气态的双原子分子共价键解离为气态原子时所需要的能量称为解离能，而多原子分子的键能则是多个共价键解离能的平均值，如将1mol甲烷分子解离成四个氢原子与一个碳原子，需要打开四个C-H键，而打开每一个C-H键所需的能量是不一样的。通常键能越大，键越牢固，分子也越稳定。一些常见共价键键能见表1-2。

1.2有机化合物的结构和特点表1-2一些共价键的键能

1.2有机化合物的结构和特点（4）键矩当两个相同原子结合成共价键时，电子云对称地分布于两个原子核之间，而两个不同原子结合形成共价键时，由于电负性的差异，电子云靠近电负性较大的原子一端。这样的键具有极性，称为极性共价键，成键的两个原子电负性相差越大，键的极性越大。极性共价键中由于电荷分布不均匀而使得正电中心和负电中心不能重叠，称为一个偶极。偶极矩μ即键矩，是指正、负电荷中心的电荷值q与正负电荷中心之间的距离d的乘积：μ=qd

1.2有机化合物的结构和特点

偶极矩的单位为C·m（库·米），常用D（Debye的第一个字母）表示，1D=3.3336×10-3C·m。双原子分子中键的键矩就是分子的键矩，而多原子分子的键矩则是整个分子中各个共价键键矩的矢量和。例如，甲烷是对称性分子，各键矩向量和为零，而一氯甲烷分子中C-Cl键矩未被抵消，μ=1.94D。

1.2有机化合物的结构和特点共价键的断裂和有机反应类型2.

共价键的断裂有两种方式。一种方式是成键的一对电子平均分配给两个原子或原子团。所生成的两个原子或原子团又称为自由基。这种断裂方式称为均裂。X∶YX·+Y·在有机反应中，经历自由基历程的反应称为自由基反应。另外一种方式是成键的一对电子被成键的其中一个原子所占据，这种断裂方式称为异裂。X∶YX++Y-或X∶YX-+Y+在异裂过程中，生成了正离子或负离子，这种通过异裂生成正离子和负离子的反应称为异裂反应。

1.2有机化合物的结构和特点有机化合物的特点1.2.2数目庞大，结构复杂1.虽然有机化合物分子中仅含有碳元素和氢元素，有的还含有其他元素，但有机化合物却数目众多，结构复杂，其主要原因就在于碳原子之间可以相互结合成键，而且可以以不同的方式来结合；另外，碳原子可以与元素周期表上的大部分元素结合成键，并且在有机化合物中同分异构现象普遍存在。

1.2有机化合物的结构和特点熔、沸点较低2.

与无机化合物相比，大部分有机化合物的熔、沸点都很低。有些有机化合物在常温常压下是气体或液体，即使在常温常压下为固体的有机化合物，其沸点也常常不超过300℃，如乙烷在常温下为气体，其沸点为-88.6℃，熔点为-172℃；苯酚在常温下为固体，其沸点为181.8℃，熔点为40.8℃。大部分无机化合物的熔、沸点都很高，如我们常见的氯化钠的沸点为1413℃，熔点为801℃。

1.2有机化合物的结构和特点热稳定性差，容易燃烧3.

大多数有机化合物的热稳定性都比较差，加热到一定温度会被氧化、分解或升华。大多数有机化合物容易燃烧，生成水和二氧化碳或一氧化碳,如汽油主要含有C2~C12烃类混合物，易于燃烧，放出大量的热。而大多数无机化合物则比较稳定，不易燃烧，如无机盐类、无机金属氧化物、无机酸类等都不易燃烧。

1.2有机化合物的结构和特点难溶于水，易溶于有机溶剂4.大多数的有机化合物都不溶于水，如苯、乙醚、烃类等，它们都易溶于有机溶剂而不溶于水；而大多数的无机化合物都可以溶于水中，如硫酸、氯化钾、氢氧化钠等。

1.2有机化合物的结构和特点反应速度慢5.有机化合物之间的反应很慢，有的需要几个小时，有的需要几天，常常还需要加热和加入催化剂才能进行；而无机化合物之间的反应很迅速，例如将氢氧化钠水溶液滴入硫酸铜水溶液中，立刻就有蓝色絮状沉淀生成。

1.2有机化合物的结构和特点副反应多6.有机反应不仅仅进行得慢，而且常常伴随有副反应的发生，因此如何从所得的混合物中分离出所要的主产物就是在有机合成过程中常常会遇到和要解决的主要问题。

1.3有机化合物的分类按照碳骨架分类1.（1）链状化合物

链状化合物是指有机化合物分子中成键的碳原子之间相互结合成为链状。例如：

1.3有机化合物的分类（2）脂环族化合物脂环族化合物是指有机化合物分子中成键的碳原子之间相互结合成环状，其化学性质与链状化合物相似。例如：

1.3有机化合物的分类（3）芳香族化合物

大多数芳香族化合物分子中都含有苯环，其化学性质与脂环族化合物不同。例如：

1.3有机化合物的分类（4）杂环化合物

杂环化合物分子中也含有环状结构，但是在环状结构中还含有碳原子以外的其他原子，因此成为杂环化合物。例如：

1.3有机化合物的分类按官能团分类2.

官能团是指在有机化合物分子结构中能起化学反应的活性部位，有机化合物分子中的官能团直接影响到有机化合物的化学性质。有机化合物按照官能团分类可以分为烷烃、烯烃、炔烃、脂环烃、芳香烃、卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、羧酸、羧酸衍生物、含氮有机化合物、杂环化合物等。表1-3列出了一些常见有机化合物的官能团及其名称。

1.3有机化合物的分类表1-3常见有机化合物的官能团及其名称

1.3有机化合物的分类续表

1.4有机化学的学习方法分析有机化合物的分子结构特点，掌握其物理性质和化学性质1.在学习有机化学时，我们要分析有机化合物的分子结构，找出其官能团。有机化合物的性质往往由其官能团决定，因此通过分析某一有机化合物的结构，找出其官能团，就可以推断出该化合物的性质，而且据此可以推知其他同系物的性质，这一点在有机化学中表现得特别明显，不仅表现在化学性质中，而且也体现在物理性质上。在有机化学的学习中，要善于运用这一学习方法。

1.4有机化学的学习方法灵活学习2.

分析有机化合物的分子结构，掌握同系物的性质，系统掌握有机化学知识，是学习有机化学的基本方法。值得注意的是，有些有机化合物的物理性质和化学性质与其同系列有差别，这就要求我们在学习有机化学知识时，不仅要弄懂其性质的相同之处，又要灵活运用知识，掌握其不同之处。

1.4有机化学的学习方法找出官能团之间的相互转化关系，从而全面掌握有机化学知识3.在有机化学的学习中，除了要掌握好各类有机物的物理性质和化学性质以及用途以外，更要掌握有机化合物官能团之间是如何相互转化的，不仅要掌握转化过程中的有机反应、反应的类型、反应所需要的条件，更要理解其转化过程与性质、用途的关系，从而全面掌握有机化学的知识。

1.4有机化学的学习方法要学会运用有机化学知识4.

我们知道，化学是一门实验性很强的学科，有机化学更是如此，因此，有机化学实验与掌握有机化学知识是分不开的。在实验过程中，我们要善于运用学到的有机化学知识来解释有机化学实验现象，说明原因，这对掌握有机化学知识也大有帮助。另外，我们也要运用有机化学知识分析日常生活中的化学现象，并解释这些化学现象，在解决这些问题的过程中就会加深我们对有机化学知识的理解。谢谢观看！有机化学

第2章烷烃2.2烷烃的命名2.1烷烃的同系列与同分异构2.4烷烃的物理性质2.3烷烃的构型2.5烷烃的物理性质

2.1烷烃的同系列与同分异构

同系列中同系物的结构和性质相似，其物理性质也随着分子中碳原子数目的增加而呈规律性变化，所以掌握了同系列中几个典型的有代表性的化合物的化学性质，就可以推知同系列中其他化合物的一般化学性质，为系统研究数目繁多的有机化合物提供了方便。管同系物在结构和性质方面有共性，但也要注意它们的个性，根据分子结构上的差异来理解性质上的差别。烷烃的同系列2.1.1

2.1烷烃的同系列与同分异构烷烃的同分异构2.1.2

丁烷的分子式为C4H10，其构造式可以有以下两种形式：

2.1烷烃的同系列与同分异构

像正丁烷和异丁烷这样具有相同的分子式而结构不同的两个或两个以上有机化合物分子称为同分异构体，这种同分异构是由于碳原子之间相互连接方式不同而引起的，因此称为碳干异构。同分异构现象在有机化合物中普遍存在，如分子式为C5H12的戊烷有三个同分异构体：

2.1烷烃的同系列与同分异构伯、仲、叔和季碳原子2.1.3

从戊烷的同分异构体的结构不难发现，有的碳原子只与一个碳原子相连，称为伯碳原子，用1°表示，也称为一级碳原子；有的碳原子则与两个碳原子相连，称为仲碳原子，用2°来表示，也称为二级碳原子；与三个碳原子相连的碳原子称为叔碳原子，用3°来表示，也称为三级碳原子；而与四个碳原子相连的碳原子称为季碳原子，用4°来表示，也称为四级碳原子。例如：

2.2烷烃的命名烷烃的普通命名法2.2.1根据烷烃分子中碳原子数目称为“某烷”，碳原子数在十个以内的依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示，十以上的用中文数字表示碳原子数，如十一、十二、十三等。根据烷烃的结构，直链的烷烃称为正某烷，带有支链的烷烃则称为异某烷或新某烷。例如：普通命名法的优点是简单方便，但只适用于那些构造比较简单的烷烃。对于结构比较复杂的烷烃则必须使用系统命名法。

2.2烷烃的命名烷基2.2.2

烷基是指烷烃分子中去掉一个氢原子后剩下的部分，其通式为—CnH2n+1，常用—R表示。这里烷基有一价的含义。由于烷基是由普通命名法衍生而来，因此在系统命名法中有一些烷基的名称仍然沿用，常用的烷基如表2-1所示。

2.2烷烃的命名表2-1常用的几种烷基

2.2烷烃的命名两价的烷基称为“亚”某基，是指烷烃分子从形式上消除两个单价或一个双价的原子或基团所剩余的部分。例如：三价的烷基称为“次”某基，是指烷烃分子从形式上消除三个单价的原子或基团所剩余的部分，在系统命名中的次基限于三个价集中在一个原子上的结构。例如：

2.2烷烃的命名次序规则2.2.3次序规则是指在有机化合物命名中所使用的排列原子或基团顺序的一些规定,主要内容如下：①比较各取代基的原子的原子序数的大小，大的为“较优基团”，如出现同位素，则将质量大的定为“较优基团”。例如：Br>Cl>S>P>F>O>N>C>B>D>H>∶(孤对电子)②如果两个基团的第一个原子相同，则顺次比较与该原子相连的几个原子的原子序数。例如：—OR>OH,CHCl2>CH2Cl如第二个原子还相同，则继续比较第三个、第四个，直至比出次序为止。

2.2烷烃的命名③如有基团含有双键或三键，则可以将其看做是两个或三个单键，即认为其连有两个或三个相同的原子。例如:

2.2烷烃的命名

以下是一些常见的基团按次序规则由高至低排列的顺序：

2.2烷烃的命名有机化合物的系统命名法2.2.4直链烷烃的命名1.系统命名法中，直链烷烃的命名与普通命名法基本相同，只是去掉了普通命名法中的“正”字，称为“某烷”。例如：

2.2烷烃的命名带支链烷烃的命名2.（1）选主链（母体）选择含碳原子数目最多的碳链作为主链，支链作为取代基；分子中有两条以上等长碳链时，则应选择支链多的一条为主链。例如：

2.2烷烃的命名（2）给主链碳原子编号主链选定后，就要给主链碳原子编号，编号的目的是为了确定取代基的位次，从靠近取代基的一端开始，将主链碳原子依次用阿拉伯数字编号，例如：

2.2烷烃的命名（3）书写规则书写命名时，应将取代基连同取代基的位号写于母体之前，取代基位号与取代基之间用“-”隔开，因此上述烷烃的命名应为“3-甲基己烷”；如果含有多个不同取代基，书写烷烃命名时，按次序规则排序，将优先基团写在后面；如果含有多个相同取代基时，则将这些取代基合并，其数目用二、三、四等来表示，表示位置的数字间要用逗号隔开，位次和取代基名称之间要用“半字线”隔开，写于取代基的前面。例如：

2.3烷烃的构型碳原子的四面体概念2.3.1

甲烷分子中的碳原子为四价，构型为正四面体。碳原子位于正四面体构型的中心，四个氢原子分别在四面体的四个顶点上，四个C-H键键长均为0.109nm，所有H-C-H键键角均为109.5°，如图2-1所示。图2-1甲烷的正四面体构型

2.3烷烃的构型碳原子的sp3杂化2.3.2

在有机化合物分子中碳原子都是以杂化轨道参与成键的，而在烷烃分子中碳原子是以sp3杂化轨道成键的。

杂化后所形成的四个能量相等的新轨道称为sp3杂化轨道，碳原子的这种杂化方式称为sp3杂化，每一个sp3杂化轨道都含有1/4s成分和3/4p成分。

2.3烷烃的构型

四个sp3杂化轨道对称地分布在碳原子的四周，对称轴之间的夹角为109.5°,这样可使价电子尽可能彼此离得最远,相互间的斥力最小,有利于成键。sp3杂化轨道有方向性，图形为一头大，一头小，示意图如图2-2所示。图2-2sp3杂化轨道的形状以及在空间的分布

2.3烷烃的构型烷烃分子的形成2.3.3

甲烷分子形成时，碳原子的四个等同的sp3杂化轨道沿着对称轴的方向分别与四个氢原子的1s轨道达到最大重叠，四个C-H键完全等同，形成正四面体结构，四个氢原子位于四面体的顶点，碳原子则位于四面体的中心，如图2-3所示。图2-3甲烷分子的形成示意图

2.3烷烃的构型

乙烷分子形成时，分子中的两个碳原子各以一个sp3杂化轨道沿着对称轴的方向形成C-Cσ键，另外又各以三个sp3杂化轨道沿着对称轴的方向分别与三个氢原子的1s轨道相互重叠成σ键，如图2-4所示。图2-4乙烷分子的形成示意图

2.3烷烃的构型

其他烷烃形成时与乙烷相似，碳原子都是以sp3杂化轨道与其他原子形成σ键，碳原子均为正四面体结构，因此碳链一般是以锯齿状排布在空间。例如：

2.4烷烃的物理性质有机化合物的物理性质主要包括化合物的物理状态、熔点、沸点、相对密度、溶解性、折光率等，这些物理性质主要应用于有机化合物的分离、提纯和鉴别。表2-2列出了含有20个碳原子以下的直链烷烃的物理常数，从表中可以看出，直链烷烃的物理性质是随着碳原子的增加而有规律地递变。

2.4烷烃的物理性质表2-2一些直链烷烃的物理常数

2.4烷烃的物理性质物理状态1.在常温、常压下，含有1～4个碳原子的烷烃为气体，5～17个碳原子的烷烃为液体，18个碳原子以上的烷烃为固体。

2.4烷烃的物理性质沸点2.直链烷烃的沸点是随着分子中碳原子数目的增加而有规律地升高的。对于含有相同碳原子数的烷烃的同分异构体之间相比，其中直链烷烃的沸点最高，含有支链越多的异构体其沸点越低。

2.4烷烃的物理性质熔点3.直链烷烃的熔点也是随着碳原子个数的增加而有规律地升高。其中在含有四个碳原子以上的烷烃中，含碳原子数为偶数的烷烃其沸点的升高比含有奇数碳原子的烷烃沸点的升高要快。

2.4烷烃的物理性质相对密度4.直链烷烃的相对密度也是随着碳原子数目的增加而有规律地增大，但是超过20个碳原子的烷烃其相对密度接近于0.78。

2.4烷烃的物理性质溶解度5.烷烃是非极性分子，难溶于水，而易溶于有机溶剂。一些烷烃的物理性质如表2-2所示。

2.5烷烃的化学性质卤代反应1.烷烃的氢原子被卤素取代生成卤代烃的反应称为卤代反应。烷烃的卤代通常是指氯代或溴代。反应进行的条件是光照或加热。

2.5烷烃的化学性质

烷烃的卤代反应是由烷烃制备卤代烃的主要方法。甲烷和氯气在光照或加热的条件下，就可以发生氯代反应，甲烷的氯化反应很难停留在一氯甲烷阶段，而是一氯甲烷、二氯甲烷、氯仿和四氯化碳的混合物。控制反应条件和原料的配比，可以使其中一种氯代烷烃为主要产品。例如，控制甲烷∶氯气=10∶1，在400~450℃时，CH3Cl在混合物中的含量可高达98%；而控制甲烷∶氯气=1∶4，在400℃时，则主要产物为CCl4。

2.5烷烃的化学性质氧化反应2.（1）燃烧反应

烷烃在充足的空气中完全燃烧，生成产物为二氧化碳和水，反应中放出大量的热能。例如：汽油、柴油等用作内燃机的燃料，就是利用其在空气中燃烧放出大量的热这个原理。

2.5烷烃的化学性质（2）催化氧化虽然烷烃在常温下通常不与氧化剂反应，但是控制一定的条件如在引发剂的引发下，烷烃可以进行选择性氧化，产物为醛、醇、酸等含氧化合物，这些产品都是重要的化工原料。

2.6自然界中的烷烃甲烷2.6.1

甲烷是烃类分子中组成最简单的物质，其化学式为CH4。甲烷是无色、无味的气体，微溶于水，溶于醇、乙醚。甲烷性质稳定，跟酸性KMnO4溶液或溴水均不发生反应。点燃甲烷和空气的混合气会发生爆炸。低级烷烃的蒸汽与空气混合达到一定比例时，遇明火迅速燃烧，放出的大量热不能迅速消散，同时产生的CO2和水蒸汽突然膨胀，发生爆炸。这个混合物的比例称为爆炸极限。甲烷主要有两方面的用途，一是作为燃料，二是作为化工原料。

2.6自然界中的烷烃高级烷烃2.6.2

以硼化物为催化剂，可将C12～C14的正构烷烃氧化成高级仲醇；可将C8～C30脂肪烃氧化成相应的高级脂肪酸，高级脂肪酸为制造肥皂的原料。制备醇或酸——氧化反应1.

2.6自然界中的烷烃

采用热氯化或三氯化磷催化氯化可将C10～C30烷烃氯化成相应的一氯或多氯代烃。一氯代烃可制造表面活性剂，多氯代烃可作增塑剂及阻燃剂。合成氯代烃——热氯化反应2.

2.6自然界中的烷烃

C15～C17烷烃在光的催化下与氧及二氧化硫作用可得仲碳磺化烃，这是一种能全部进行生化处理的表面活性剂。合成磺化烃——磺化反应3.

2.6自然界中的烷烃

高级烷烃裂解可用于合成α-烯烃。α-烯烃是制造表面活性剂、增塑剂及石油产品添加剂的原料。合成α-烯烃——高级烷烃裂解4.谢谢观看！有机化学

第3章单烯烃3.2烯烃的结构3.1烯烃的命名和异构3.4烯烃的化学性质3.3烯烃的物理性质3.5自然界中的烯烃

3.1烯烃的命名和异构烯烃的命名3.1.1烯烃的系统命名1.（1）选主链选择包含双键在内的最长碳链为主链；如果有多条链等长时，则选择含取代基最多的链为主链，根据主链碳原子的个数（如烷烃一样）命名时称为“某烯”。例如：

3.1烯烃的命名和异构（2）给主链碳原子编号从靠近双键的一端起开始给主链碳原子编号，并尽可能地给双键以最小的编号。例如：

3.1烯烃的命名和异构（3）标位次标出双键碳原子中位次较小的一个，书写时放在母体烯烃名称的前面。需要注意的是，1-烯烃中的“1”往往省去，所以单烯烃的名称前面没有数字表明其为“1烯烃”,其他跟烷烃的命名原则相同。例如：

3.1烯烃的命名和异构烯烃的顺反异构命名2.当双键上的每个碳原子连有两个不同的原子或基团且双键的两个碳原子上有一对或两对相同的原子或基团时可在烯烃名字前面加“顺”或“反”字，即为“顺反命名法”。当两个双键碳原子上相同基团在双键的同一侧时，称为“顺式”,反之，称为“反式”。例如：

3.1烯烃的命名和异构如果双键碳原子上所连接的四个原子或基团均不相同时，需要采用Z/E命名法。系统命名法中的次序规则可应用于这里来判断每个双键碳原子上所连接的原子或基团中哪个为较优基团，若两个双键碳原子上所连接的较优基团在双键的同一侧，则称为“Z”式，反之则为“E”式。例如：

3.1烯烃的命名和异构若烯烃分子中有两个或两个以上双键，且每一个双键碳原子上都有Z或E两种构型，则需要标出所有这些双键的构型。例如:

3.1烯烃的命名和异构烯烃的同分异构3.1.2烯烃的构造异构1.（1）碳链异构在烯烃分子中由于碳骨架不同所引起的同分异构现象称为碳链异构。例如：

3.1烯烃的命名和异构（2）官能团异构在烯烃分子中由于双键位置不同所引起的同分异构现象称为官能团异构。例如：上述两个烯烃分子的碳链中双键的位置发生了改变。

3.1烯烃的命名和异构顺反异构2.在2-丁烯分子中，由于分子中碳碳双键不能自由旋转，甲基、氢、甲基、氢四个基团在空间上会有如下两种排布方式：这种由于烯烃分子中碳碳双键不能自由旋转而使得两个双键碳原子所连接的原子或基团在空间的排布不同所引起的同分异构现象称为顺反异构。并不是所有的烯烃都存在顺反异构，只有符合下述条件的烯烃才会存在顺反异构：

①双键上的两个碳原子都连有两个不同的原子或基团；

②双键的两个碳原子上有一对或两对相同的原子或基团。

3.2烯烃的结构烯烃分子中存在碳碳双键，这是与烷烃分子在结构上最大的差别，因此研究烯烃的结构主要就是研究双键的结构。烯烃中最简单的分子就是乙烯，我们可以通过乙烯来了解烯烃双键的结构。乙烯分子中的碳碳双键并不是由两个单键形成的，而是由一个σ键和一个π键构成的。现代物理方法表明乙烯分子中所有的原子都在同一个平面上，每个碳原子和三个原子相连，键长和键角如下：

3.2烯烃的结构

杂化轨道理论根据这些事实，设想乙烯碳原子成键时，碳原子是以一种原子轨道杂化方式进行杂化，即由一个s轨道和两个p轨道进行杂化，组成三个等同的sp2杂化轨道，这三个sp2杂化轨道的对称轴在同一个平面上，彼此成120°角。我们把这种杂化方式称为sp2杂化。

3.2烯烃的结构

sp2杂化轨道的形状和sp3杂化轨道的形状相似，也是不对称的葫芦形，一头大一头小，只是小的一头比sp3杂化轨道略小，大的一头比sp3杂化轨道的一头略大。三个sp2杂化轨道的对称轴分布在同一个平面上，并以碳原子为中心，分别指向三角形的三个顶点，对称轴的夹角约为120°，每个碳原子剩下一个未参与杂化的2p轨道，仍保持原来的形状，其对称轴垂直于三个sp2杂化轨道的对称轴所在的平面，如图3-1所示。图3-1sp2杂化轨道的形状及在空间的伸展方向

3.2烯烃的结构

在乙烯分子中每个碳原子各以一个sp2杂化轨道头碰头重叠形成一个C-Cσ键外，又各以两个sp2杂化轨道和四个氢原子的1s轨道重叠，形成四个C-Hσ键，这样形成的五个σ键均在同一个平面上，如图3-2所示。每个碳原子还剩有一个对称轴垂直于这个平面的p轨道，这两个p轨道肩并肩侧面重叠，组成一个新的轨道，称为π键。图3-12乙烯分子σ键和π键的形成

3.2烯烃的结构

其他烯烃的双键也都是由一个σ键和一个π键组成的。与σ键相比，π键具有以下特点：

①π键不如σ键牢固，也不能自由旋转，因为形成π键的两个p轨道是从侧面重叠的，而不是沿着p轨道的轴向重叠；

②π键电子云沿键轴上下分布，不集中，易极化，因而易发生反应；

③π键不能独立存在，必须与σ键同时存在。

3.3烯烃的物理性质

烯烃的物理性质随着碳原子数的增加而递变。在常温下，含有2~4个碳原子的烯烃是气体，5~18个碳原子的烯烃是液体，19个碳原子以上的为固体。它们的熔点、沸点和相对密度都随着相对分子质量的增加而上升，但是烯烃的相对密度都小于1，均为无色，不溶于水，易溶于有机溶剂。乙烯略带甜味，液态烯烃有汽油的气味。常见烯烃物理性质如表3-1所示。

3.3烯烃的物理性质表3-1一些常见烯烃的物理常数

3.3烯烃的物理性质续表

3.4烯烃的化学性质烯烃的加成反应3.4.1催化氢化1.在催化剂的存在下，烯烃与氢气作用生成烷烃的反应称为催化氢化。这个反应常用的催化剂有铂黑、钯粉、RaneyNi等。乙烯与氢气的催化氢化反应方程式如下：自从1897年人们发现烯烃可以在镍的存在下氢化生成烷烃以来，烯烃的催化氢化已经有了很大的发展，无论在科学研究上还是在工业生产上都有着重要的应用。烯烃的氢化是定量进行的，因此可以根据烯烃吸收氢气的体积算出烯烃分子中双键的数目。

3.4烯烃的化学性质亲电加成2.（1）与酸的加成

强酸分子可以解离出质子（即H+是亲电试剂），可以与烯烃进行亲电加成反应。而弱的有机羧酸，如乙酸、甲酸、醇和水等只有在强酸（如硫酸）催化下才能与烯烃发生亲电加成反应。其反应通式如下：

其中，-Nu为-X，-OSO3H，-OH，-OCOCH3等。

3.4烯烃的化学性质

①与卤化氢的加成烯烃很容易与HX发生加成反应，生成卤代烷。由于HX水溶液的活性较小，反应时可以把干燥的HX气体通入烯烃或烯烃的醋酸溶液中来反应，而不是用HX的水溶液来发生反应。另外，水与烯烃也可以发生加成反应。

烯烃与HX发生反应时，HX的反应活性顺序：HI>HBr>HCl。不对称烯烃与HX气体的加成产物遵守马氏规则。例如：

3.4烯烃的化学性质

下列化合物与卤化氢起加成反应时，主要产物是什么？(1)异丁烯(2)丁烯(3)2，4-二甲基-2-己烯思考题3-1

3.4烯烃的化学性质

②与硫酸的加成将乙烯通入冷的浓硫酸中生成硫酸氢乙酯：硫酸氢乙酯水解生成乙醇：不对称烯烃与硫酸加成反应的取向符合马氏规则，例如：工业上常常利用这一反应从石油裂化气制备乙醇及其同系物。但缺点是消耗大量的硫酸，设备的腐蚀极为严重。

3.4烯烃的化学性质（2）与水的加成

一般情况下烯烃与水是不发生加成反应的，但是在强酸如磷酸的催化下，烯烃可以跟水发生加成反应生成醇,这是工业上制备乙醇和异丙醇的方法，称为烯烃的直接水合法。

不对称烯烃与水加成遵守马氏规则。例如：

3.4烯烃的化学性质（3）与卤素的加成

烯烃能与卤素起加成反应，生成的产物为邻二卤代物。这个反应在常温就可以迅速而定量地进行。当卤素为溴的四氯化碳溶液时，与烯烃反应，溴会褪色。因此实验室里常利用该反应来检验烯烃。卤素的反应活性次序：F2>Cl2>Br2>I2。

3.4烯烃的化学性质（4）与次氯酸的加成

HOCl、HOBr等都能与烯烃发生加成反应，生成物是在相邻的碳原子上连有卤原子和羟基的化合物，称为卤代醇。反应遵守马氏规则，因为在次卤酸分子中氧原子的电负性较强，使之极化成HOδ-Xδ+，卤素成为了带正电荷的试剂，加在含氢较多的双键碳原子上。

卤代醇是重要的化工原料，可用于制造多种重要产品，如环氧化物、甘油等。

3.4烯烃的化学性质（5）与甲硼烷的加成（硼氢化反应）

甲硼烷分子中的硼原子外层只有6个电子，是缺电子试剂，因此能与烯烃反应。B-H键与烯烃双键进行加成的反应，称为硼氢化反应。反应的产物为三烷基硼，是分步进行加成而得到的。

不对称烯烃与硼烷发生加成反应时，硼原子加到含氢较多的双键碳原子上。烷基硼与过氧化氢(H2O2)的氢氧化钠(NaOH)溶液作用，立即被氧化，同时水解为醇。

3.4烯烃的化学性质烯烃的加成反应3.4.2用KMnO4或OsO4氧化1.(1)用稀、冷的碱性或中性KMnO4水溶液氧化

反应中，烯烃被氧化成邻二醇，KMnO4的紫色褪去，且有MnO2沉淀生成。故此反应可用来鉴定不饱和烃。上述反应生成的产物为顺-1，2-二醇，可看成是特殊的顺式加成反应。也可以用OsO4代替KMnO4进行反应。

3.4烯烃的化学性质(2)用酸性KMnO4氧化

烯烃在酸性加热的条件下用KMnO4氧化，反应进行得很快，得到碳链断裂的氧化产物，如低级酮、羧酸或二者的混合物，因为在酸性条件下，KMnO4氧化能力较强，Mn7+被还原为Mn2+，不仅可以氧化烯烃，其他很多化合物也能被氧化。氢氧化钠(NaOH)溶液作用，立即被氧化，同时水解为醇。

3.4烯烃的化学性质臭氧化反应2.

在低温下将含有臭氧（6%~8%）的氧气通入液态烯烃或烯烃的四氯化碳溶液中，臭氧迅速而定量地与烯烃作用生成臭氧化物的反应，称为臭氧化反应。生成的臭氧化物，经进一步处理，分解成醛、酮或二者的混合物，结果是烯烃双键断裂。

3.4烯烃的化学性质臭氧化反应

烯烃臭氧化物的还原水解产物与烯烃结构有如下对应关系：因此，可以通过臭氧化物的还原水解产物来推测原烯烃的结构，把所得到的醛、酮分子中的氧去掉，剩余部分用双键连接起来，即为原来的烯烃。

3.4烯烃的化学性质臭氧化反应

某化合物A的分子式为C7H14，经臭氧化还原水解后得到一分子醛和一分子酮，请推测原烯烃的分子结构。思考题3-2

3.4烯烃的化学性质催化氧化3.

某些烯烃在特定催化剂存在下能被氧化生成重要的化工原料，如环氧乙烷、乙醛、丙酮等。此类反应是特定反应，不能泛用。例如，若要将其他烯烃氧化成环氧烷烃，则要用过氧酸来氧化。乙烯和丙烯在氯化钯的催化下可以被氧气氧化生成乙醛和丙酮。

3.4烯烃的化学性质烯烃的聚合反应3.4.3在一定的条件下（如在少量引发剂或催化剂作用下），烯烃分子中的π键断裂而互相加成形成高分子化合物的反应称为聚合反应。例如乙烯的聚合：

聚乙烯是一种电绝缘性能好、耐酸碱、抗腐蚀、用途广的高分子材料（塑料）。合成高分子化合物的主要直接原料叫单体，如乙烯就是聚乙烯的单体。

3.4烯烃的化学性质烯烃α-H的反应3.4.4α-H的取代反应1.温度低于250℃时，烯烃与氯或溴的四氯化碳溶液主要发生加成反应，产物为邻二卤代烷；但在500~600℃高温时，烯烃与氯或溴则主要发生α-H的取代反应，产物为一卤代烷。

3.4烯烃的化学性质α-H的氧化反应2.

工业上用金属氧化物的混合物为催化剂，在空气中氧化丙烯为丙烯醛：丙烯醛再进一步氧化则生成丙烯酸：丙烯在胺的作用下进行氧化，可以生成丙烯腈：

3.5自然界中的烯烃

乙烯3.5.1乙烯在常压下为无色可燃性气体，微具甜味，沸点为-103.7℃，临界温度为9.9℃，临界压力为50.5MPa。乙烯在空气中容易燃烧，呈明亮的火焰；几乎不溶于水，难溶于乙醇，易溶于乙醚和丙酮；由乙烷、石脑油、轻柴油等经裂解、压缩、分离、精制而成。乙烯是重要的石油化工原料，主要用于制备合成树脂、合成橡胶、合成纤维，还用于生产乙二醇、环氧乙烷、乙醛、醋酸、苯乙烯等有机合成产品。乙烯有着合成塑胶聚乙烯及聚氯乙烯、合成乙醇(酒精)、催熟农产品等重要用途,也是一种已证实的植物和昆虫激素。

3.5自然界中的烯烃

丙烯3.5.2丙烯为无色略带甜味的气体，其沸点为-47.7℃，是重要的基本有机化工原料，工业上主要由烃类裂解所得到的裂解气和石油炼厂的炼厂气分离获得。丙烯用量最大的是生产聚丙烯，另外由丙烯可制得丙烯腈、异丙醇、苯酚和丙酮、丁醇和辛醇、丙烯酸及其脂类以及制环氧丙烷和丙二醇、环氧氯丙烷和合成甘油等。谢谢观看！有机化学

第4章炔烃4.2炔烃的命名4.1炔烃的同分异构4.4炔烃的物理性质4.3炔烃的结构4.6炔烃的制法4.5炔烃的化学性质4.7乙炔

4.1炔烃的同分异构含有两个碳原子和三个碳原子的炔烃没有同分异构体，超过三个碳原子的炔烃可能会存在碳干异构和官能团位置异构现象。例如，丁炔由于叁键所在的位置不同而存在官能团位置异构：含有五个碳的炔烃则不仅存在官能团位置异构，还存在碳干异构,例如：

4.2炔烃的命名炔烃的系统命名与烯烃基本一样，在命名时将“烯”字改为“炔”字即可。例如：

4.2炔烃的命名

用系统命名法命名下列炔烃。思考题4-1

4.3炔烃的结构

杂化轨道理论认为在乙炔分子中碳原子是采取sp杂化方式，乙炔分子中的每个碳原子，各以一个2s轨道和一个2p轨道进行sp杂化，组成了两个完全相同的sp杂化轨道（含1/2s成分和1/2p成分），两个sp杂化轨道成180°分布，每个碳原子还各剩余两个未参与杂化的2p轨道，这两个未杂化的p轨道互相垂直，且都垂直于sp杂化轨道轴所在的直线，如图4-1所示。杂化过程如下：

4.3炔烃的结构图4-1乙炔分子中sp杂化轨道的取向及其与p轨道的关系

4.3炔烃的结构

乙炔分子在成键时，每个sp杂化的碳原子各以一个sp杂化轨道沿轴向“头碰头”形成一个C—Cσ键，每个碳原子再用各自剩余的一个sp杂化轨道分别与一个氢原子的1s轨道沿轴向形成两个C—Hσ键，所形成的三个σ键呈直线型，如图4-2所示。图4-2乙炔分子的σ键

4.3炔烃的结构

每个碳原子还各剩余两个未参与杂化的互相垂直的p轨道，其对称轴都垂直于sp杂化轨道对称轴所在的直线。每个碳原子余下的这两个p轨道所在的对称轴是分别两两平行的，因此可以从侧面重叠成两个互相垂直的π键，如图4-3所示。π键电子云呈圆柱状围绕在乙炔分子所在的直线外，如图4-4所示。图4-3乙炔分子的π键图4-4乙炔的π键电子云示意图

4.4炔烃的物理性质状态1.常温常压下，含有4个碳以下的炔烃为气体，含5~18个碳的为液体，超过18个碳的炔烃为固体。

4.4炔烃的物理性质沸点和相对密度2.炔烃的沸点和相对密度都是随分子量增加而增加，炔烃的沸点和相对密度比相应的含有相同个数碳原子的烯烃略高。

4.4炔烃的物理性质溶解性3.炔烃有微弱的极性，不溶于水，易溶于有机溶剂（如苯、石油醚、醚、丙酮等）。一些常见炔烃的物理常数见表4-1。表4-1一些炔烃的物理常数

4.5炔烃的化学性质加成反应4.5.1与卤化氢和卤素的加成1.炔烃与烯烃一样也能与卤化氢加成，但是炔烃与卤化氢的加成不如烯烃容易，不对称炔烃与卤化氢加成产物遵守马氏规则。反应中加入卤化氢的量不同，生成的产物也不同，如炔烃加入不过量的卤化氢，产物为一卤代烯烃，而加入两分子的卤化氢生成的产物为二卤代烷烃。

4.5炔烃的化学性质可以控制卤化氢的加入量，而使反应停留在只加一分子的卤化氢阶段。与烯烃一样，卤化氢与炔烃加成的反应活性顺序：HI>HBr>HCl>HF。炔烃与卤素也可以发生加成反应。炔烃与溴的四氯化碳溶液加成，可使溴的四氯化碳溶液褪色，与烯烃一样，这个反应也可以用来鉴别炔烃。

4.5炔烃的化学性质由于双键的加成活性要比炔烃强，因此对于分子内同时含有双键和叁键的烯炔，与卤素或卤化氢加成时，卤素或卤化氢首先要加到烯烃的双键上，例如：

4.5炔烃的化学性质与水的加成2.炔烃在硫酸汞的稀硫酸溶液中可与水发生加成反应，先生成不稳定的烯醇，接下来烯醇迅速转化为稳定的醛或酮。不对称炔烃与水加成也遵守马氏规则。例如：

4.5炔烃的化学性质

乙炔与水加成生成乙醛，其他炔烃与水的加成产物都为酮。这一反应是库切洛夫在1881年发现的，故称为库切洛夫反应。本反应中使用了汞盐做催化剂，汞及汞盐毒性很大，影响人类的健康，对环境的污染也很严重。

4.5炔烃的化学性质

试写出下列炔烃与水加成产物。（1）乙炔（2）丁炔（3）2-丁炔（4）2-甲基-1-戊炔思考题4-2

4.5炔烃的化学性质还原反应4.5.2催化氢化1.与烯烃相似，炔烃也能在催化剂的存在下与两分子的氢发生加成反应生成烷烃。反应时炔烃先断裂一个π键与一分子的氢加成生成烯烃，然后再断裂另外一个π键与另外一分子的氢加成生成烷烃。例如：

4.5炔烃的化学性质

炔烃的催化氢化很难停留在烯烃阶段，因此只有选择恰当的催化剂，如将催化剂部分毒化和控制反应条件，才能使反应停留在烯烃阶段。例如，Lindlar催化剂是指在Pd-CaCO3催化剂中加入醋酸铅和喹啉，这样就会使Pd-CaCO3催化剂部分毒化，从而使其催化能力下降，使反应停留在烯烃阶段，而且可以获得顺式构型的烯烃。例如：

4.5炔烃的化学性质钠的液氨溶液或金属氢化物还原2.

炔烃用钠的液氨溶液或金属氢化物如LiAlH

4还原也可以停留在烯烃阶段，产物为反式烯烃。例如：

4.5炔烃的化学性质

试写出下列反应的产物，并给出产物构型。（1）(CH3)3CC≡CC(CH3)3与氢在Lindlar催化剂催化下的反应产物；（2）(CH3)3CC≡CC(CH3)3与氢在钠的液氨溶液中的反应产物。思考题4-3

4.5炔烃的化学性质氧化反应4.5.3与烯烃相似，炔烃与氧化剂反应其叁键断裂，产物为羧酸、二氧化碳等。例如：由于反应过程中高锰酸钾的紫色褪去，因此这个反应可用来鉴别炔烃。

4.5炔烃的化学性质

某炔烃与高锰酸钾反应生成二氧化碳和异丁酸，试根据产物的结构来判断该炔烃的结构。思考题4-4

4.5炔烃的化学性质金属炔化物的生成4.5.4与叁键碳原子直接相连的氢原子由于受到叁键的影响而具有弱的酸性，因此末端炔烃的炔氢可以被一些金属离子所取代。在银离子的氨溶液或铜离子的氨溶液中，有末端炔烃的氢被一价银离子或铜离子所取代，生成金属炔化物。例如：反应所生成的产物炔化银为灰白色沉淀，而炔化亚铜为棕红色沉淀。因此可以通过这个反应来鉴别炔烃的结构。

4.5炔烃的化学性质应注意,干燥的炔化银和炔化亚铜受热或振动易发生爆炸生成金属和碳，因此为避免爆炸，反应结束后，应加入浓盐酸将炔化物分解掉。另外，有炔氢的炔烃还可以在液氨中与氨基化钠反应生成炔化钠。例如：炔化钠可作为原料与卤代烃反应来合成增长碳链的炔烃。例如：

4.5炔烃的化学性质

鉴别下列各组化合物:（1）CH3CH2C≡CCH3与CH3C≡CH（2）CH3C≡CH与CH3CHCH2思考题4-5

4.6炔烃的制法乙炔的制法4.6.1电石法1.

乙炔是基本有机化工原料，因此乙炔的制备是非常重要的。通常工业上制备乙炔是由电石水解来制备：CaC2+2H2O→C2H2+Ca（OH）2生产电石的原料为氧化钙和焦炭，将其放入电炉内，由于受到电极尖端电弧热，将原料加热至2300℃以上生成的产品为碳化钙即电石。电石法生产乙炔的优点是可以直接获得99%的乙炔;缺点是耗电量大，成本高。

4.6炔烃的制法甲烷裂解法2.

将含有甲烷的天然气或焦炉煤气通入电弧炉中，加热至1500℃，则甲烷裂解生成乙炔和氢气等。之后为阻止其进一步分解，将其迅速导入骤冷器，被直接喷入的冷水骤冷至100℃以下，就可获得乙炔等产品，这也是生产乙炔的一种方法。

4.6炔烃的制法其他炔烃的制法4.6.2由邻二卤代烷脱卤化氢制备炔烃1.邻二卤代烷的结构如下：由邻二卤代烷脱卤化氢制备炔烃的过程如下：

4.6炔烃的制法反应的第一步脱掉一分子的卤化氢很容易，而第二步需要在热的氢氧化钾醇溶液中或氨基化钠的存在下才能再脱一分子卤化氢生成炔烃。例如：

4.6炔烃的制法由金属炔化物来制备2.可用炔化钠或炔化锂与卤代烃反应来制备炔烃。例如：

这个反应可用来合成增长碳链的炔烃。

4.7乙炔乙炔的分子式是C2H2，结构简式是CH≡CH。纯净的乙炔是没有颜色、没有臭味、比空气稍轻、微溶于水、易溶于有机溶剂的气体。乙炔燃烧火焰明亮且有大量黑烟。明亮是因为燃烧时，一部分碳氢化合物裂化成细微分散的碳颗粒，这些碳粒受灼热而发光，因此乙炔曾作为照明气使用；黑烟是因为乙炔含碳量高，燃烧不充分造成的。乙炔是重要的基本有机原料，可用于制备氯乙烯、聚氯乙烯等。乙炔燃烧时产生的氧炔焰可用来切割或焊接金属。谢谢观看！有机化学

第5章二烯烃5.2共轭二烯烃的结构5.1二烯烃的分类和命名5.4共轭二烯烃的化学性质5.3共轭效应5.5重要的共轭二烯烃

5.1二烯烃的分类和命名二烯烃的分类5.1.1累积二烯烃1.

累积二烯烃是指分子中的两个双键都连接在同一个碳原子上的烃，其结构式为。累积二烯烃的数量很少且实际应用也不多。

5.1二烯烃的分类和命名共轭二烯烃2.共轭二烯烃是指分子中的两个双键被一个碳碳单键所隔开的烃，其结构式为。共轭二烯烃有不同于普通烯烃的一些特性，在理论和实际应用上都很重要。

5.1二烯烃的分类和命名孤立二烯烃3.

孤立二烯烃是指分子中两个双键之间间隔两个或两个以上单键的烃，其结构式为。孤立二烯烃的性质和单烯烃相似。

5.1二烯烃的分类和命名共轭二烯烃的命名5.1.2共轭二烯烃的命名步骤和规则如下：

①共轭二烯烃命名时，要选择包含两个双键在内的最长碳链为主链，编号时要从靠近双键的一侧开始编号，两个双键所在的四个碳原子的编号要连续，取代基的位次、个数和取代基的名称写于母体二烯烃之前。例如：

5.1二烯烃的分类和命名

②对于有顺反异构的烯烃要标出每一个双键的构型。例如：

5.2共轭二烯烃的结构在共轭二烯烃中，1，3-丁二烯是最简单的共轭二烯烃，因此下面就以1，3-丁二烯的结构为例来介绍共轭二烯烃的结构。1，3-丁二烯分子中每个碳原子都为sp2杂化，成键时都以sp2杂化轨道分别与相邻碳原子的sp2杂化轨道或氢原子的1s轨道重叠，共形成三个C—Cσ键和6个C—Hσ键，所有的成键原子都在同一平面上，键角都接近于120°。此外，每一个碳原子上都有一个未参与杂化的p轨道，这四个p轨道均垂直于上述平面，四个p轨道的对称轴互相平行侧面重叠，形成了包含四个碳原子在内的四电子共轭体系，这个共轭体系称为四原子四电子大π键。如图5-1所示。

5.2共轭二烯烃的结构图5-11，3-丁二烯分子中的σ键和π键的位置

5.3共轭效应共轭π键的形成条件5.3.1以σ键相连的三个或三个以上的原子满足以下两个条件，就能形成共轭π键：①这些原子都在同一个平面内；②每一个原子有一个垂直于上述平面的p轨道，且这些p轨道互相平行。以上两个条件保证了所有的p轨道能够达到“肩并肩”最大程度的重叠。

5.3共轭效应共轭体系的类型5.3.2π-π共轭1.

π-π共轭是指原子数和π电子数相等的正常共轭π键。例如：

5.3共轭效应p-π共轭2.

p-π共轭分为多电子p-π共轭和缺电子p-π共轭两种情况。

①多电子p-π共轭π电子数多于原子数的p-π共轭体系。例如：

②缺电子p-π共轭原子数多于π电子数的p-π共轭体系。例如：

5.3共轭效应超共轭效应3.

σ-π共轭和σ-p共轭称为超共轭效应。例如，丙烯分子（CH3—CHCH2）中，甲基的C—H键的σ轨道（sp3杂化轨道）能与CC双键的π轨道部分重叠形成σ-π共轭，因为是不完全平行的重叠，重叠很少，所以称为超共轭效应。例如：

5.4共轭二烯烃的化学性质1，4-加成反应5.4.1共轭二烯烃与卤素、卤化氢等试剂的加成有两种情况：一种是1，2-加成；另一种是1，4-加成。例如，1，3-丁二烯与溴的加成有两种产物：影响共轭二烯烃1，2-加成和1，4-加成的主要因素有反应的温度、反应物的结构、产物的稳定性和溶剂的极性等。

5.4共轭二烯烃的化学性质

双烯合成5.4.2共轭二烯烃和某些具有碳碳双键、三键的不饱和化合物进行1，4-加成，生成六元环状化合物的反应称为双烯合成反应。双烯合成又称为狄尔斯-阿德尔（Diels-Alder）反应，该反应进行所需的条件为加热或光照，不需要催化剂，反应是定量完成的。例如：

5.4共轭二烯烃的化学性质当共轭二烯烃的两个双键在单键的同一侧时的构象称为s-顺式（s表示单健的意思），两个双键在单键的两侧的构象称为s-反式，双烯合成要求共轭二烯烃构象必须为s-顺式。例如：

5.4共轭二烯烃的化学性质

写出下列反应的产物：思考题5-1

5.5重要的共轭二烯烃1，3-丁二烯5.5.1

1，3-丁二烯为具有微弱芳香气味的无色气体，易液化。其熔点为-108.9℃，沸点为-4.41℃，溶于醇和醚，也可溶于丙酮、苯、二氯乙烷、醋酸戊酯和糠醛、醋酸铜氨溶液，不溶于水，在氧气存在下易聚合。

1，3-丁二烯是生产合成橡胶（丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶）的主要原料。苯乙烯与1，3-丁二烯共聚，可生产各种用途广泛的树脂，如ABS树脂、SBS树脂、BS树脂、MBS树脂等。1，3-丁二烯还用于生产乙叉降冰片烯（乙丙橡胶第三单体）、1,4-丁二醇（工程塑料）、己二腈（尼龙66单体）、环丁砜、蒽醌、四氢呋喃，等等。因而1，3-丁二烯也是重要的基础化工原料。

5.5重要的共轭二烯烃

环戊二烯5.5.2环戊二烯存在于煤焦油中，石油馏分如石脑油或瓦斯油裂解时，也生成环戊二烯。在常温常压下环戊二烯为无色液体，其熔点为-97.542℃，沸点为40℃，易于燃烧，不溶于水，易溶于有机溶剂中。环戊二烯在室温下聚合，生成双环戊二烯，其工业品也是二聚体，双环戊二烯是合成橡胶和乙丙橡胶的第三单体。环戊二烯和双环戊二烯热聚合，可制得石油树脂，用于制增粘剂、增塑剂、涂料、防腐剂和油墨等。环戊二烯与过渡金属的盐作用，可生成茂金属化合物，如图5-2所示的二茂铁。图5-2二茂铁的夹心结构谢谢观看！有机化学

第6章脂环烃6.2环烷烃的结构6.1脂环烃的分类和命名6.4环烷烃的化学性质6.3环烷烃的物理性质6.5重要的脂环烃化合物

6.1脂环烃的分类和命名脂环烃的分类6.1.1按碳原子的饱和度分类1.

按照碳原子的饱和程度来分，脂环烃可分为环烷烃、环烯烃和环炔烃。例如：

6.1脂环烃的分类和命名按分子中所含碳环的数目分类2.（1）单环脂肪烃分子的碳架中含有一个碳环的烃，称为单环脂肪烃。例如：（2）二环脂肪烃分子的碳架中含有两个碳环的烃，称为二环脂肪烃。例如：

（3）多环脂肪烃分子的碳架中含有三个或三个以上碳环的烃，称为多环脂肪烃。例如：

6.1脂环烃的分类和命名脂环烃的命名6.1.2简单结构脂环烃命名（以碳环为母体）1.①当脂环烃的环上没有取代基时，脂环烃的命名与烷烃、烯烃和炔烃相似，根据脂环烃分子中组成碳环的碳原子数，称为环某烷、环某烯和环某炔。例如：

6.1脂环烃的分类和命名②当碳环上有取代基时，若取代基的结构简单，则仍以碳环为母体，将取代基名称写于环烷烃前，取代基的编号和列出次序则参照“最低系列原则”和“次序规则”。例如：

6.1脂环烃的分类和命名复杂结构脂环烃命名（以环作为取代基）2.当碳环上所连烃基的结构复杂时，则选择以环作为取代基，而以烃作为母体。例如：

6.1脂环烃的分类和命名

写出下列化合物的结构式：(1)1-甲基-1，4-环己二烯(2)1-甲基-4-溴环辛烷思考题6-1

6.2环烷烃的结构现代物理实验方法证明，环丙烷分子中C—C—C键的键角为105.5°,即在环丙烷分子中所形成的C—C键为弯键，其形状如香蕉。从轨道重叠越大、形成的键越牢固、分子越稳定的观点来分析，105.5°比正常的109.5°要小，这是环丙烷中C—C键容易断裂的原因。环丙烷的成键情况如图6-1所示。

6.2环烷烃的结构图6-1环丙烷的成键情况

6.3环烷烃的物理性质

环烷烃的熔点和沸点都比相应的烷烃略高，相对密度也略高于相应的烷烃，比水轻。一些常见环烷烃的物理常数见表6-1。表6-1常见环烷烃的物理性质

6.4环烷烃的化学性质取代反应6.4.1在高温或紫外光的作用下，环烷烃和卤素发生取代反应生成卤代环烷烃。例如：

6.4环烷烃的化学性质加成反应6.4.2加氢反应1.在催化剂的作用下，环丙烷很容易加氢，环丁烷需要在较高的温度下加氢，环戊烷加氢的反应则需在300℃才能进行。环烷烃加氢后生成与其相同碳原子数的开链烷烃。例如：

6.4环烷烃的化学性质加卤素反应2.环丙烷容易与卤素进行开环加成，生成相应的卤代烃。例如：环丁烷与卤素在常温下不反应，必须加热才能进行开环加成。例如：环丁烷与Br2的加成反应中溴褪色，因此可用上述反应来鉴别环丙烷和环丁烷。环戊烷和环己烷与Br2均不发生加成反应。

6.4环烷烃的化学性质加卤化氢反应3.环丙烷及其烷基取代物也容易与卤化氢进行开环加成反应。例如：

当环丙烷的烷基衍生物与卤化氢加成时，环的断裂发生在连接氢原子最多和最少的两个成环碳原子之间，而且环丙烷衍生物与卤化氢的加成符合马氏规则。例如：

6.4环烷烃的化学性质

完成下列反应：思考题6-2

6.4环烷烃的化学性质氧化反应6.4.3常温下，高锰酸钾或者臭氧等氧化剂并不能氧化环烷烃，因此，可以利用高锰酸钾水溶液来鉴别烯烃和环烷烃。但是在加热时与强氧化剂作用，或在催化剂作用下用空气直接氧化，则环烷烃可以发生氧化反应，而且随着反应条件的不同，产物也不同。例如：

6.5重要的脂环烃化合物环己烷6.5.1环己烷是有汽油气味的无色流动性液体。它的熔点为6.5℃，沸点为80.8℃，不溶于水，易挥发，能燃烧，可与乙醇、乙醚、丙酮、苯等多种有机溶剂混溶。环己烷存在于原油中，工业上生产环己烷主要采用如下两种方法:①在80℃,用三氯化铝做催化剂，进行异构化反应，使甲基环戊烷转化为环己烷。

6.5重要的脂环烃化合物②以Ni为催化剂，在180~250℃进行苯的加氢反应，生成环己烷。

6.5重要的脂环烃化合物环戊烷6.5.2环戊烷为无色透明液体，有苯样的气味，它的熔点为-93.7℃，沸点为49.3℃，不溶于水，溶于醇、醚、苯、四氯化碳、丙酮等多数有机溶剂。环戊烷可通过先蒸馏石油醚获得异戊烷和正戊烷，再分馏而得到，也可由环戊酮还原或环戊二烯催化加氢来制备。环戊烷可用作有机反应的溶剂，如用作聚异戊二烯橡胶等溶液聚合用溶剂、纤维素醚的溶剂等。此外，环戊烷还广泛应用于生产无氟冰箱、冰柜行业以及冷库、管线保温等领域。谢谢观看！无机化学

第7章芳香烃7.2单环芳烃的结构、同分异构与命名7.1芳香烃的分类7.4单环芳烃的化学性质7.3单环芳烃的物理性质

第7章芳香烃7.6稠环芳烃7.5苯环上亲电取代定位规律7.7重要的芳烃

7.1芳香烃的分类单环芳烃1.分子结构中只含有一个苯环的芳烃称为单环芳烃。例如：

7.1芳香烃的分类单环芳烃2.（1）多苯代脂肪烃多苯代脂肪烃是指链烃分子中的氢被两个或多个苯基取代的化合物。例如：

7.1芳香烃的分类（2）联苯联苯是指苯环之间通过环上的一个碳原子直接相连的芳烃。例如：

7.1芳香烃的分类（3）稠环芳烃稠环芳烃是指两个或多个苯环共用两个相邻碳原子的化合物。例如：

7.2单环芳烃的结构、同分异构与命名单环芳烃的结构7.2.1

苯是最简单且比较重要的单环芳烃，苯系芳烃中都含苯环，因此可以通过苯的结构来了解其他芳烃的结构。苯的分子式为C6H6，是一个很稳定的化合物，在起反应时，六个碳原子是作为一个整体参与反应的。苯的一元取代物只有一种，说明苯分子中的六个氢原子是等同的，每个碳原子上连有一个氢原子，六个碳原子首尾相连形成一个环。

7.2单环芳烃的结构、同分异构与命名

苯的环状结构是德国化学家凯库勒首先提出来的，为了保证碳的四价，凯库勒在苯环内加上三个双键，这就是苯的凯库勒式，如图7-1所示。这样，既可以说明苯在反应中六个碳原子作为一个整体参与反应，又可以说明苯的二元取代物只有三种，同时取代基相同的三元取代物也是三种。图7-1苯的凯库勒式

7.2单环芳烃的结构、同分异构与命名

但是苯的凯库勒式不能解释下面两个问题：

①苯分子结构中含有三个双键，但是却不能起类似烯烃的加成反应;②根据凯库勒式，苯的邻二元取代物应该为下列两种化合物：

7.2单环芳烃的结构、同分异构与命名由于苯的凯库勒式存在上述问题，因此人们一直致力于对苯的结构的研究。现代物理实验方法表明苯分子的六个碳原子和六个氢原子都在同一个平面上，六个碳原子组成一个正六边形。苯分子中的所有C—C键的键长和C—H键的键长都相等，C—C键的键[JP2]长为0.140nm，C—H键的键长为0.108nm，所有的键角都是120°，如图7-2所示。图7-2苯的结构

7.2单环芳烃的结构、同分异构与命名

苯分子中碳原子均为sp2杂化，成键时，每个碳原子各以两个sp2杂化轨道与相邻两个碳原子的sp2杂化轨道“头碰头”成σ键，每个碳原子又各以另外一个sp2杂化轨道与氢原子的s轨道成σ键。这样就形成了苯分子的基本骨架结构，所有的成键原子都在同一个平面上，所有的键角都为120°。另外，每个碳原子还剩余一个未参与杂化且垂直于苯分子平面的p轨道，这些p轨道相互平行，从侧面“肩并肩”相互重叠成一个闭合的环状六原子六电子大π键,如图7-3所示。图7-3苯分子中的π键

7.2单环芳烃的结构、同分异构与命名单环芳烃的同分异构7.2.2苯的一元取代物没有同分异构体，而其二元取代物就有同分异构体。例如，二硝基苯有三种同分异构体，这三种异构体是由于两个硝基在苯环上的相对位置不同所引起的。

7.2单环芳烃的结构、同分异构与命名邻位是指苯环上的两个取代基位于相邻的位置，也可用“o-”表示；间位是指两个取代基在苯环上的位置间隔了一个碳原子，也可用“m-”表示；而对位是指两个取代基在苯环上的位置间隔了两个碳原子，也可用“p-”表示。三硝基苯也有如下三种异构体：

7.2单环芳烃的结构、同分异构与命名

写出分子式为C10H14的芳烃的所有同分异构体的构造式。思考题7-1

7.2单环芳烃的结构、同分异构与命名单环芳烃的命名7.2.3以苯环为母体1.苯环上所连支链比较简单的单环芳烃，将苯环作为母体，取代基的名称放在苯环前面，称为“某基苯”，例如：二元取代苯命名时，在取代基名称前加邻、间、对来表示两个取代基在苯环上的相对位置，例如：

7.2单环芳烃的结构、同分异构与命名三元取代苯则要在取代基名称前加连、偏、均来表示三个取代基在苯环上的相对位置。例如：

7.2单环芳烃的结构、同分异构与命名以苯环为取代基2.苯环上所连支链比较复杂，则以苯为取代基，支链为母体，称为“苯（基）某”，例如：

7.2单环芳烃的结构、同分异构与命名

试命名下列化合物：思考题7-2

7.3单环芳烃的物理性质状态1.常温常压下，苯及其同系物多数为无色液体，有些具有特殊的芳香气味。

7.3单环芳烃的物理性质溶解性2.苯及其同系物一般不溶于水，可以溶于有机溶剂，如乙醚、四氯化碳等，液态的芳烃是许多有机化合物的良好溶剂。

7.3单环芳烃的物理性质密度3.