《有机化学》研讨课讲解课件

2-乙基-1-丁醇,2-乙基-1-溴丁烷,2-丙烯-1-醇,官能团：X、NO2,一、 卤代烃和硝基化合物的命名,1、为什么把这两者放在一起讲述？,3-甲基-2-丁醇,2-甲基-3-氯丁烷,4 3 2 1,2、命名下列化合物,3、如果把X、NO2换成OH，又该怎样命名？谈一谈，这两组命名的主要差别。,(1),(2),(3),X、 NO2没有母体名称的官能团，只能作取代基。,3-硝基-1-丙烯,3-溴甲基戊烷,OH,1 2 3 4,研讨课01系统命名规则的应用(讲解),选主链最长碳链；连取代基多 编号最先碰面；先小后大,选主链含主官能团的最长碳链； 编号靠近主官能团一端；,二、命名下列各组化合物，比较说明编号原则的应用,1、,2、,3、,2,3-二甲基-5-苯基-2-戊烯,3,4-二甲基-1-苯基戊烷,6-硝基-2-氯-2-环己烯甲酸,2-硝基-6-氯环己烷甲酸,2-甲基-1-硝基-3-氯环己烷,2-甲基-1-硝基-3-氯苯,2-硝基-6-氯甲苯,研讨课01系统命名规则的应用(讲解),1-乙基-3-异丙基苯,1-甲基-3-溴-5-碘苯,4-甲基-1-硝基-2-氯苯,1-异丙基-2-氯-4-溴苯,1-乙基-4-硝基苯,2-氯-4-溴异丙苯,研讨课01系统命名规则的应用(讲解),三、选择正确的系统命名，并说明错误所在。,(A)5-甲基-2-乙基-5-溴-3-己醇 (B)3,6-二甲基-6-溴-4-庚醇,(C)2,5-二甲基-2-溴-4-庚醇 (D)2-溴-2,5-二甲基-4-庚醇,1、,主链选择错误(最长碳链),编号错误(最先碰面),书写错误(先小后大),编号、书写错误,(B)4-硝基-1-氯-3-溴苯,(C)1-硝基-2-溴-4-氯苯,(A)1-氯-3-溴-4-硝基苯,(D)1-硝基-4-氯-2-溴苯,2、,编号错误,书写错误,研讨课01系统命名规则的应用(讲解),(A)7-甲基-2-乙基双环3.3.2-9-癸烯,(B)3-甲基-8-乙基双环3.3.2-9-癸烯,(C)9-甲基-5-乙基双环3.3.2-2-癸烯,(D)6-甲基-8-乙基双环3.3.2-2-癸烯,3、,(A)连氯苯二甲酸,(B)3-氯邻苯二甲酸,(C)3-氯-1,2-苯二甲酸,(D)3-氯-1,2-二苯甲酸,4、,编号错误,1,3,4,5,2,6,7,8,9,10,研讨课01系统命名规则的应用(讲解),违反：最先碰面原则,违反：桥环编号原则,违反：桥环编号和最先碰面原则,四、多种母体官能团化合物的主链选择和母体称谓,1、命名下列化合物,(1),(2),(3),(4),(5),5-丙基-5-己烯-2,4-二酮,3-烯丙基-2,4-戊二酮,4-乙基-2-烯丙基-4-戊烯酸,3,4-二丙基-1,3-已二烯-5-炔,4-乙烯基-4-庚烯-2-炔,主链选择连接主官能团最多的最长碳链(依次考虑母体官能团的资格、数量、最长C链)。,研讨课01系统命名规则的应用(讲解),问题2：有机结构理论主要包括哪些内容？,预习思路第三章 有机结构理论,1、有机物结构基础,2、有机物的立体结构,有机物的性质是有机化学的主要内容，然而结构决定了性质，了解结构可以更明晰性质之所以然，既可以解释已有的事实，也能够推测可能的性质。,问题1：有机结构理论在整个课程中具有怎样的位置？,问题3：结构基础主要讲述哪些理论？说明哪些问题？,结构基础主要讲述：杂化轨道理论、分子轨道理论、共振论等。可用以解释说明有机物的价键是怎样形成的。如：甲烷为什么是正四面体结构？烯烃为什么比烷烃活泼？根据苯的分子组成，怎样解释其稳定性？,预习思路第三章 有机结构理论,(1)电子效应：讨论有机分子中电子的排布状态。怎样使分子更稳定？怎样使某一价键更易反应？,问题5：有机物立体结构主要学习哪些内容？,构型异构包括：顺反异构和对映异构。,构象：主要掌握各种构象式稳定性的差异和表达方式。,问题4：有机结构基础理论在有机反应中如何应用？,(2)结构对活泼中间体稳定的影响：活泼中间体是反应机理探讨的中心，其稳定性越高，也就越容易生成，反应也就越容易发生。,有机物的立体结构包括：构型和构象。,顺反异构和对映异构：主要掌握造成异构的原因、正确的书写表达、系统命名规则。,CH2CHCHCH2,超共轭CH键越多越稳定,CH2CH2,-超共轭使体系稳定,-共轭使体系稳定,2391272=254,研讨课02有机结构理论(讲解),问题1：根据氢化热的概念，通过比较以下各组氢化热数据，用电子效应解释烯烃结构稳定性的差别。,研讨课02有机结构理论(讲解),问题2：用电子效应解释碳正离子和碳负离子的稳定性排序。,正碳离子稳定性：,(CH3)3C,(CH3)2CH,CH3CH2,CH3,+,+,+,+,CH2=CH-CH2,+,碳负离子稳定性：,(CH3)3C,-,CH3,-,CH3CH2,-,(CH3)2CH,-,CH2=CH-CH2,-,碳正离子，缺电子；碳负离子，富电子。 CH3供电基团(+I效应)，连CH3越多，碳正离子越稳定，碳负离子越不稳定。,烯丙基具有p-共轭结构，不管是碳正离子、碳负离子还是碳自由基，其稳定性均优于其它简单离子。,CH3OH,pKa=16.0,pKa=3.77,CO键长均为：0.127nm,A-越稳定，则HA酸性越强。,酸性HA给出H+的能力。,研讨课02有机结构理论(讲解),问题3：用电子效应解释甲酸的酸性为什么远远大于甲醇？,甲醇，pKa=16.0,甲酸，pKa=3.77,CH3OH,问题4：举例说明并归纳总结，命名烯烃顺反异构体时，“顺/反”和“Z/E”的适用范畴。,也可用“顺/反”,可用“Z/E”,只能用“Z/E”,顺-3-甲基-2-氯-2-戊烯,(Z)-3-甲基-2-氯-2-戊烯,(Z)-2-氯-3-溴-2-戊烯,顺-2-氯-3-溴-2-戊烯,研讨课02有机结构理论(讲解),举例：,总结：,不能用“顺/反”,问题5、判断下列说法正误，并说明理由。,研讨课02有机结构理论(讲解),错误。对映异构体的旋光方向(用+/-表示)和构型(R/S表示)之间没有对应联系。,(2)有手性碳的分子就是手性分子。,(3)对映异构体一定是实物和镜像的关系。,(1)具有R构型的物质，其旋光方向一定是右旋。,错误。手性碳是判定分子具有手性最常用的条件，但不是充分条件。例如：(2R,3S)酒石酸，虽然含有手性碳，但不是手性分子。,错误。对映异构体包括对映体和非对映体两种关系，对映体之间一定是实物和镜像的关系，非对映体之间则不是。,问题4-1：什么是饱和烃？,问题4-5：怎样理解环烷烃化学反应的特性？,问题4-4：烷烃的主要化学性质有哪些？,问题4-3：烷烃的结构有什么特点？,问题4-2：讨论烷烃物理性质的意义何在？,预习思路第四章 饱和烃,预习思路第四章 饱和烃,问题4-2：讨论烷烃物理性质的意义何在？,也称烷烃，C、C之间都是单键，连接最多的H。,(1)沸点、熔点、溶解度等物理性质，是物质的特征常数，是鉴定有机物的依据。 (2)同系列有机物的物理常数有明显的变化规律：与含碳数(分子质量)有关；与碳链结构有关。 (3)大多数同系列具有相似的物理特性及变化规律，仅以烷烃为例简要论述。,问题4-1：什么是饱和烃？,预习思路第四章 饱和烃,问题4-5：怎样理解环烷烃化学反应的特性？,问题4-4：烷烃的主要化学性质有哪些？,烷烃分子性质稳定，不易反应。氧化、裂化、异构化等反应的主要意义在于其实际应用。主要讨论烷烃的卤代反应(机理：自由基取代反应)。,结构理论对环的稳定性的描述，可以通过反应条件的比对得以证实。,问题4-3：烷烃的结构有什么特点？,烷烃分子中只有CC、CH，均为键。,问题5-3：不饱和键的加成反应有几种类型？,问题5-4：三种不饱和烃(烯烃、二烯烃、炔烃) 学习的重点分别是什么？,预习思路第五章 不饱和烃,问题5-2：不饱和键的典型反应有哪些(官能团分析)？,问题5-1：不饱和烃的结构有什么特点？,预习思路第五章 不饱和烃,官能团含有键(也称不饱和键) 键特点：(1)重叠较小，结合力较弱，易反应； (2)电子受原子核束缚较小，易极化。,问题5-2：不饱和键的典型反应有哪些(官能团分析)？,反应位置 键： 典型反应加成；氧化；聚合,反应位置-H： 典型反应取代,其中，加成反应是不饱和键最重要的反应。,问题5-1：不饱和烃的结构有什么特点？,顺式加成,加成试剂的两个基团，从双键的同一侧连接。,反式加成,加成试剂的两个基团，分别从双键的两侧连接。,根据加成机理,催化加氢,亲电加成,自由基加成,碳正离子中间体,环正离子中间体,乙硼烷加成,根据加成方式,问题5-3：不饱和键的加成反应有几种类型？,预习思路第五章 不饱和烃,预习思路第五章 不饱和烃,问题5-4：三种不饱和烃学习重点的分别是什么？,(1)烯烃： 键的典型反应 加成反应；氧化反应；-H的取代反应 (2)二烯烃：键相对位置影响产生的特性(共轭结构) 共轭加成；双烯合成；周环反应 (3)炔烃：sp杂化，两个键集于一体产生的特性 亲核加成；炔-H活泼性,问题1-1：链引发阶段，为什么首先产生的是Cl而 不是CH3 和H ？,(),(),243,ClCl,435,CH3H,研讨课03烷、烯、炔的化学性质(讲解),离解能(kJmol-1),431,HCl,349,CH3Cl,243,ClCl,366,HBr,293,CH3Br,192,BrBr,297,HI,234,CH3I,150,II,435,CH3H,主题1：烷烃卤代反应机理,根据能量变化对反应的影响和表中的数据，解释下列问题：,产生Cl需要的能量更少,问题1-2：链增长过程，为什么不是一步生成CH3Cl？,CH3 + Cl2,CH3Cl + Cl,Cl + CH4,CH3 + HCl,Cl + CH4,CH3Cl + H,(),(),H + Cl2,HCl + Cl,431,HCl,349,CH3Cl,243,ClCl,435,CH3H,H=435-349= +86,H=243-431= -188,H=435-431= +4,H=243-349= -106,研讨课03烷、烯、炔的化学性质(讲解),研讨课03烷、烯、炔的化学性质(讲解),反应热(H)和活化能(E)两个概念之间的关系,反应热(H)描述的是两个反应状态(反应物和产物)之间的能量差，与过程无关。讲的是可能性，其值可通过键能计算。,活化能(E)描述的是反应经历的过程。同样的两个状态，可以经由不同的过程到达，讲的是实施性。,H0，吸热反应(理论上)不容易发生； H0，放热反应(理论上)容易发生。实际上反应能否顺利进行，还需要讨论过程活化能(E)。,问题1-3：根据链增长阶段的能量变化分析，Cl2和Br2 谁更活泼？为什么I2代反应难以进行？,CH3 + X2,CH3X + X,X + CH4,CH3 + HX,H=435-431= +4,H=243-349= -106,-102,H=435-366= +69,H=192-293= -101,-32,H=435-297= +138,H=150-234= -84,+54,放热反应 Cl2比Br2活泼,吸热反应， 不易发生。,研讨课03烷、烯、炔的化学性质(讲解),问题2-1：从反应机理说明，在烯烃的加成反应中，是否可能发生(1020)的正碳离子重排？为什么？,问题2-2：在下述反应中，能否发生正碳离子的重排？ 如果能，请写出重排产物；如果不能，请说明理由。,主题2、正碳离子重排,Ni,根据马氏规则，烯烃亲电加成不可能生成10正碳离子。,不能生成更稳定的正碳离子,在催化加氢机理过程中，不生成碳正离子中间体。,研讨课03烷、烯、炔的化学性质(讲解),主题3、烯丙基重排,问题3：下述反应式能写出几种产物？根据机理做出合理的解释。,1-溴甲基环己烯,2-甲基-3-溴环己烯,1-甲基-3-溴环己烯,1-亚甲基-2-溴环己烷,3-甲基-3-溴环己烯,2-甲基-3-溴环己烯,研讨课03烷、烯、炔的化学性质(讲解),问题4：下述反应会有几种产物？哪一种产物最稳定？试解释其原因。,主题4、共轭加成,+,+,+,CH2=CHCH=CHCH=CH2 + H-Br,3-溴-1,4-己二烯,1-溴-2,4-己二烯,5-溴-1,3-己二烯,1,2-加成,1,4-加成,1,6-加成,(最稳定),有5个C-H键与-共轭构成-超共轭,研讨课03烷、烯、炔的化学性质(讲解),3 2 1,3 2 1,研讨课03-1 烯丙基重排扩展,研讨课03烷、烯、炔的化学性质(讲解),研究共轭加成的思路：,1、写出可能的中间体。,2、从中选择出一个最稳定的(共轭结构最完整的)中间体。,3、按照烯丙基重排规律写出这个共轭结构中间体所有共振式。,4、中间体最稳定的(因为都是-p共轭结构，看与C+形成的-p超共轭)是速率产物。,5、产物结构最稳定的(看-共轭以及与-共轭形成的-超共轭)是平衡产物。,1,2-产物最容易生成,1,6-产物最稳定,CH2=CHCH=CHCH=CHCH=CH2 + H-Br 有几种产物？ 谁是速率产物？ 哪一个是最稳定的平衡产物？,学习思路第六章 芳烃,问题6-2：什么是芳性？,组成为高度不饱和(如：苯C6H6)，但性质不同于不饱和烃，表现为易发生取代反应，而不易发生加成、氧化等反应，此特性称为“芳性”。芳性主要体现在两个方面稳定性、整体性。,问题6-1：什么是芳烃？,芳烃是具有特殊稳定性的不饱和环状化合物。其结构特点是环状闭合共轭体系。包括：单环芳烃、多环芳烃和非苯芳烃三类。以单环芳烃为主要讲述内容。,学习思路第六章 芳烃,问题6-3：芳烃的典型反应有哪些(官能团分析)？,反应位置苯环的键： 典型反应加成、氧化,反应位置苯环上的H： 典型反应取代(亲电),反应位置苯环侧链的-H： 典型反应取代、氧化,其中，苯环上的亲电取代反应最重要。,问题6-4：苯环上亲电取代反应的学习重点是什么？,定位规律定位基团对反应速率的影响 定位基团对反应位置的影响,- + - +,研讨课04阶段测验(1-6章)试卷评判及分析(讲解),一、4,1、4,1、2,关键：分析不对称共轭烯烃的电子排布，或中间体稳定性。,+ - + -,关键：反应物(顺/反)构型和产物(苏/赤)构型之间的关系。反顺；顺反。,研讨课04阶段测验(1-6章)试卷评判及分析(讲解),一、5,2R,3S 2S,3R 2S,3S 2R,3R,链接到 幻灯片9,D-A反应：双烯体、亲双烯体均连基团时，产物以邻、对位结构为主。,研讨课04阶段测验(1-6章)试卷评判及分析(讲解),CH2=CHCHO,+ -,与苯环上的定位规律是两个不同概念,研讨课04阶段测验(1-6章)试卷评判及分析(讲解),D-A反应：双烯体连供电基团，亲双烯体连吸电基团，反应较易发生。,研讨课04阶段测验(1-6章)试卷评判及分析(讲解),Cl,没有母体官能团，根据取代基最早碰面、先小后大的原则编号。,(B)2-氯-4-溴-1-硝基苯,(C)3-氯-4-硝基-1-溴苯,(A)1-氯-2-硝基-5-溴苯,编号、书写错误,书写错误,编号、书写错误,正确：1-硝基-2-氯-4-溴苯,14-2、用反应历程解释下述反应事实,H+,CH2CH2CH,OH,CH3,CH3,CCH3,作业讲评第十四讲 单环芳烃的化学性质,(1)生成碳正离子,(2)碳正离子重排 (1,2-甲基迁移),(3)发生关环的F-C烷基化反应,作业讲评第十五讲 单环芳烃亲电取代反应的定位规律,15-2-3、1,1-二苯基乙烷,15-2、以苯和乙烯为原料合成,16-2、芳烃A，分子式为C10H14；有五种可能的一溴取代物C10H13Br。A经氧化得酸性化合物C8H6O4(B)， B经硝化只有一种硝化产物C8H5O4NO2(C)。试推出A、B、C的构造式并命名。,B是什么？,苯二甲酸,A,B,主要产物,C,只有一种,作业题解第十六讲 多环芳烃和非苯芳烃,邻位易生成酸酐,返回到 幻灯片2,ROH + Na RONa(醇钠) + H2,反应活性：伯醇仲醇叔醇,反应活性：叔醇仲醇伯醇,主题05-1：有关伯、仲、叔醇鉴别的讨论,ROH + HCl,RCl + H2O,因RCl不溶于水，反应呈浑浊现象。,问题05-1-1：可否用Na鉴别伯、仲、叔醇？,问题05-1-2：为什么卢卡斯试剂(浓HCl+ZnCl2)只适合于鉴别4-6个C的醇？有一个例外，含7个C的醇很适合用卢卡斯试剂鉴别，是哪一个？(提示：从反应现象入手，查找相关物理性质作出判断。),ZnCl2,研讨课05卤代烃、醇、醚、酚性质讨论(讲解),现象差异不足以区分。,C3，RCl沸点低，呈气态，即使反应也看不到混浊； C7，ROH不溶于水，即使不反应也是混浊状态。,05-2-1：用反应机理解释，2,2-二甲基-1-溴丙烷在KOH/乙醇作用下得到的产物，再经臭氧化、锌粉还原水解后，生成乙醛和丙酮。,主题05-2：有关反应机理的讨论,研讨课05卤代烃、醇、醚、酚性质讨论(讲解),新戊基溴，没有-H，只能按照E1消除，发生碳正离子重排。,+ CH3CHO,05-2-2：用反应机理解释，1-溴-2-丁烯和3-溴-1-丁烯水解后得到相同的产物？,研讨课05卤代烃、醇、醚、酚性质讨论(讲解),1-溴-2-丁烯和3-溴-1-丁烯都是烯丙型卤代烃，水解按SN1机理进行，形成碳正离子中间体。,两者形成的碳正离子中间体，恰好是烯丙基碳正离子重排的两种共振式。,所以两者的水解产物都是2-丁烯-1-醇和3-丁烯-2醇。,05-2-3：从反应机理和生成产物两方面比较分析，下述两个消除反应的不同之处。,研讨课05卤代烃、醇、醚、酚性质讨论(讲解),E1机理,E2机理,不是反查消除,05-