第一单元 有机化合物的结构

1、 专题专题2 有机物的结构与分类有机物的结构与分类 第一单元第一单元 有机化合物的结构有机化合物的结构 第二单元第二单元 有机化合物的分类和命名有机化合物的分类和命名 2021-7-12021-7-1 一、有机物中碳原子的成键特点一、有机物中碳原子的成键特点 碳原子在元素周期表中位于第碳原子在元素周期表中位于第 周期周期 族族; ; 碳原子中含有碳原子中含有 价电子，可以跟其它原子形成价电子，可以跟其它原子形成 共价键。共价键。 你知道吗？你知道吗？ 二二 4 4个个4 4条条 A A 请你去寻找！请你去寻找！ 4 4个碳原子相互结合可能有多少种方式？个碳原子相互结合可能有多少种方式？ 1 1

2、、碳原子含有、碳原子含有4 4个个价电子，可以跟其它原子形价电子，可以跟其它原子形 成成4 4条条共价键。共价键。 2 2、碳原子间能相互结合成共价键（、碳原子间能相互结合成共价键（单键单键、双双 键、叁键键、叁键）可以形成）可以形成碳链，碳链，也可以形成也可以形成碳碳 环。环。 球棍模型球棍模型比例模型比例模型 1091092828 甲烷分子的模型甲烷分子的模型( (CHCH4 4) ) C C H H H H H H H H CHCH4 4P P4 4 1091092828 6060 CHCH4 4CHCH3 3ClClCHCH2 2ClCl2 2CHClCHCl3 3CClCCl4 4

3、状态状态 空间空间 构型构型 气态气态气态气态液态液态液态液态液态液态 正四面体正四面体 四面体四面体 四面体四面体 四面体四面体正四面体正四面体 大家动手做大家动手做! 正四面体正四面体正四面体正四面体 乙烷分子的模型乙烷分子的模型 小结小结: : 当碳原子与当碳原子与4 4个原子以个原子以单键单键相连时，碳原子与周围的相连时，碳原子与周围的 4 4个原子都以个原子都以四面体四面体取向成键。取向成键。 乙烯分子的模型乙烯分子的模型( (C C2 2H H4 4) ) 约约120120 球棍模型球棍模型比例模型比例模型 C CC C H H H H H HH H 小结小结: : 当碳原子形成碳

4、碳双键时，双键上的碳原子以及当碳原子形成碳碳双键时，双键上的碳原子以及 与之直接相连的与之直接相连的4 4个原子处于同一平面上。个原子处于同一平面上。 乙炔分子的模型乙炔分子的模型( (C C2 2H H2 2) ) 球棍模型球棍模型比例模型比例模型 180180 小结小结: : 当碳原子形成碳碳叁键时，叁键上的碳原子以及当碳原子形成碳碳叁键时，叁键上的碳原子以及 与之直接相连的与之直接相连的2 2个原子处于同一直线上。个原子处于同一直线上。 HCCHHCCH 甲烷甲烷乙烯乙烯乙炔乙炔 球棍模型球棍模型 比例模型比例模型 空间构型空间构型 键角键角 空间各原空间各原 子的位置子的位置 2C2C

5、和和2H2H在在 同一直线上同一直线上 1091092828 4H4H位于正四面体位于正四面体 的四个顶点，的四个顶点，C C在在 正四面体的中心正四面体的中心 120120 2C2C和和4H4H在同在同 一平面上一平面上 正四面体正四面体平面型平面型直线型直线型 180180 碳原子的成键方式与空间构型碳原子的成键方式与空间构型 四面体型四面体型 平面型平面型 直线型直线型 空间构型空间构型分子成键方式分子成键方式 C C C CC C CC CC 请动手搭建下列含氧有机物的模型，并写出结构式。请动手搭建下列含氧有机物的模型，并写出结构式。 CHCH4 4O O（甲醇）（甲醇） CHCH2

6、2O O（甲醛）（甲醛） H H C C H H H H O O H H H HH H O O C C H H H HO O O O C C CHCH2 2O O2 2（甲酸）（甲酸） H HC C O O H H H H H H H HH H O O C CH HH HO O O O C C结构式结构式 结构示意图结构示意图 1 1、当一个碳原子与其他、当一个碳原子与其他4 4个原子连接时，这个个原子连接时，这个 碳原子将采取四面体取向与之成键。碳原子将采取四面体取向与之成键。 2 2、当碳原子之间或碳原子与其他原子之间形成、当碳原子之间或碳原子与其他原子之间形成 双键时，形成双键的原子以及

7、与之直接相连的双键时，形成双键的原子以及与之直接相连的 原子处于同一平面上原子处于同一平面上。 3 3、当碳原子之间或碳原子与其他原子之间形成、当碳原子之间或碳原子与其他原子之间形成 叁键时，形成叁键的原子以及与之直接相连的叁键时，形成叁键的原子以及与之直接相连的 原子处于同一直线上。原子处于同一直线上。 碳原子成键规律小结：碳原子成键规律小结： 练一练练一练 1 1、正已烷的碳链呈、正已烷的碳链呈（ ） A A、直线形、直线形 B B、正四面体、正四面体 C C、锯齿形、锯齿形 D D、有支链的直线形、有支链的直线形 C C CHCH3 3 CHCH3 3 CHCH2 2 CHCH2 2 C

8、HCH2 2 CHCH2 2 2 2、下列关于、下列关于CH3CHCH3CHCHCCCF3CHCCCF3分子的分子的 结构叙述正确的是结构叙述正确的是 （ ） A A、6 6个碳原子有可能都在一条直线上个碳原子有可能都在一条直线上 B B、6 6个碳原子不可能都在一条直线上个碳原子不可能都在一条直线上 C C、6 6个碳原子一定都在同一平面上个碳原子一定都在同一平面上 D D、6 6个碳原子不可能都在同一平面上个碳原子不可能都在同一平面上 BCBC C C C C C CC CC CC C F F F F H H F F H H H H H H H H 1 1 2 2 3 34 45 56 6

9、 CHCH3 3CHCHCHCCCFCHCCCF3 3 A A、CHCH2 2CHCNCHCN 3 3、已知、已知CNCN是直线型结构是直线型结构, ,下列有机分子中，下列有机分子中， 所有的原子不可能处于同一平面的是（所有的原子不可能处于同一平面的是（ ） B B、CHCH2 2CHCHCHCHCHCH2 2 3 32 21 1 3 34 41 12 2 3 34 41 12 2 5 5 C C | | C C、CHCH2 2CCHCCHCHCH2 2 CHCH3 3 乙烷、乙烯与乙炔结构的对比乙烷、乙烯与乙炔结构的对比 分子式分子式乙烷乙烷乙烯乙烯乙炔乙炔 球棍模型球棍模型 比例模型比例模

10、型 空间各原空间各原 子子 的位置的位置 2C2C和和2H2H在同在同 一直线上一直线上 2C2C和和6H6H不在同不在同 一平面上一平面上 2C2C和和4H4H在同在同 一平面上一平面上 4 4、烃分子中，、烃分子中， 仅以单键方式成键的碳原子称为仅以单键方式成键的碳原子称为 碳原子；碳原子； 以双键或叁键方式成键的碳原子称为以双键或叁键方式成键的碳原子称为 碳碳 原子。原子。 饱和饱和 不饱和不饱和 B B、CHCH2 2CHCN CHCN A A、CHCH3 3CHCHCHCCCFCHCCCF3 3 3 32 21 1 | | C C、CHCH2 2CCHCCHCHCH2 2 CHCH3

11、 3 1 12 23 34 46 65 5 3 34 41 12 2 5 5 4 4、找出下列物质中的饱和碳原子与不饱和碳原子、找出下列物质中的饱和碳原子与不饱和碳原子 激发杂化 (线性组合) 4个sp 杂化轨道 3 3个sp2 p轨道 2个sp p轨道 (sp 杂化) 3 (sp 杂化) (sp杂化) 2 C: 2s 2p 22 s轨道 p轨道 碳原子基态时的外层电子的分布：碳原子基态时的外层电子的分布： C：2S2 2Px1 2py1 2pz杂化：杂化：SP3、SP2、SP （1 1）SPSP3 3：S S轨道成分占四分之一，轨道成分占四分之一，P P轨道成分占轨道成分占 四分之三。为四面

12、体构型，键角为四分之三。为四面体构型，键角为1091092828/ / 基 态 激 发 2S 2 2P 2 SP 3 杂 化 2S 2P 激 发 态 SP 3 杂 化 轨 道 基 态 激 发 2 S 2 2 P 2 S P 3 杂 化 2 S 2 P 激 发 态 S P 3 杂 化 轨 道 sp3轨道具有更强的成键能力和更大的方向性。轨道具有更强的成键能力和更大的方向性。 甲烷及烷烃等甲烷及烷烃等饱和碳原子饱和碳原子 构型构型原子在空间的排列方式。原子在空间的排列方式。 （2）SP2：S轨道成分占三分之一，轨道成分占三分之一，P轨道成分占三轨道成分占三 分之二。形状为平面三角形，键角分之二。形

13、状为平面三角形，键角120 基 态 激 发 2 S 2 2 P 2 S P 2 杂 化 S P 2 杂 化 轨 道 P 轨 道 2 S 2 P 激 发 态 基 态 激 发 2 S 2 2 P 2 S P 2 杂 化 S P 2 杂 化 轨 道 P 轨 道 2 S 2 P 激 发 态 乙烯、烯烃、苯及芳香烃等双键碳原子乙烯、烯烃、苯及芳香烃等双键碳原子 （3）SP：S、P轨道成分各占二分之一。为一直线轨道成分各占二分之一。为一直线 形分子。键角形分子。键角180 基 态 激 发 2S 2 2P 2 2S 2P 激 发 态 S P 杂 化 S P 杂 化 轨 道 P 轨 道 基 态 激 发 2 S

14、 2 2 P 2 2 S 2 P 激 发 态 S P 杂 化 S P 杂 化 轨 道 P 轨 道 乙炔及炔烃等三键碳原子乙炔及炔烃等三键碳原子 键：可以沿键轴旋转。键：可以沿键轴旋转。 电子云沿键轴近似于圆柱形对称分布。电子云沿键轴近似于圆柱形对称分布。 成键的两个成键的两个 原子可以围绕键轴旋转，而不影响电子云的分布。原子可以围绕键轴旋转，而不影响电子云的分布。 键：不能沿键轴旋转。键：不能沿键轴旋转。 电子云分布在电子云分布在 键所在平面的上下两方，呈块键所在平面的上下两方，呈块 状状 分布分布 二、有机物结构的表示方法二、有机物结构的表示方法 表示方法：表示方法： 分子式分子式 C5H1

15、2 C6H12O6 结构式结构式 CCCCC HHHHH H HH H HHH CCCCC O-HO-HO-HO-H H OH H HHH C O-H H 结构简式结构简式: C H3C H2C H2C H2C H3 C H3C H2C H2C H2C H3 C H3(C H2)3C H3 CCCCC HHHHH H HH H HHH CH2OHCHOHCHOHCHOHCHOHCHO CH2OH(CHOH)4CHO CH2C OHOH OH OH H O CHCHCHCH OH CCCCC O-HO-HO-HO-H H OH H HHH C O-H H CCCH H H H C H HH H

16、CH2CHCH2CH3 CH2CHCH2CH3 CC O OH H HH CH3CO O H CH3COOH 键线式键线式: 将结构式中氢原子和碳原子符号将结构式中氢原子和碳原子符号 省略（但不是所有的氢原子和碳原子符省略（但不是所有的氢原子和碳原子符 号都省略），用锯齿状的折线表示有机号都省略），用锯齿状的折线表示有机 化合物中的共价键情况，每个拐点和终化合物中的共价键情况，每个拐点和终 点均表示一个碳原子。点均表示一个碳原子。 C H3C H2C H2C H2C H3 CH2OHCHOHCHOHCHOHCHOHCHO HO OH OH OH OH O H CH2CHCH2CH3 CH3CO

17、 O H O H 练习：练习： 、写出下列有机化合物的结构简、写出下列有机化合物的结构简 式和键线式。式和键线式。 （）丙烷（）丙酸（）丙烷（）丙酸 （）（） H C H H C H H H C C （）（） H H H C H H C H C C C C （5） H C H H C H H H C C Br Br H H H H H H H C H HC H C C C C (6) 包括：碳架异构、位置异构、官能团异构包括：碳架异构、位置异构、官能团异构 戊烷有三种同分异构体戊烷有三种同分异构体 烷烃的烷烃的分子形状分子形状 正戊烷异戊烷新戊烷 沸点(b.p)36.127.99.5 支链烷烃

18、支链烷烃:相同相同C原子的烷烃，支链愈多沸点愈低。原子的烷烃，支链愈多沸点愈低。 构造异构构造异构(同分异构同分异构)：是指具有相同的分子式，但由于分：是指具有相同的分子式，但由于分 子中原子结合的顺序不同而产生的异构。子中原子结合的顺序不同而产生的异构。 三、有机化合物的同分异构现象三、有机化合物的同分异构现象 分子式相同分子式相同, 结构不同的化合物称为同分异构体结构不同的化合物称为同分异构体, 也叫也叫结构异构体。结构异构体。 碳链异构碳链异构: 指碳原子的连接次序不同引起的异构。指碳原子的连接次序不同引起的异构。 位置异构位置异构: 官能团的位置不同引起的异构如官能团的位置不同引起的异

19、构如: CH3CH=CHCH3 和和 CH3CH2CH=CH2 官能团异构官能团异构: 官能团不同引起的异构官能团不同引起的异构, 如如: 乙酸和甲酸甲酯乙酸和甲酸甲酯 书写方法书写方法: : 碳链异构碳链异构位置异构位置异构官能团异构官能团异构 理解理解 三个相同三个相同：分子组成相同、分子量相同、分子组成相同、分子量相同、 分子式相同分子式相同 二个不同：二个不同：结构不同、性质不同结构不同、性质不同 具有同分异构体现象的化合物互称为同分异构体。具有同分异构体现象的化合物互称为同分异构体。 同分异构体： COOH 键线式：键线式： 结构简式：结构简式： CH3CHCHCH2CH2CHCOO

20、H CH3CH3CH3 骨架式：骨架式：CCCCCCCOOH CCC 练习练习 一边走，不到端一边走，不到端 最短链最短链 碳数应碳数应 不少于不少于 (n+1) / 2 (n为奇数时) (n+2) / 2 (n为偶数时） （n4） 同分异构体的书写口诀同分异构体的书写口诀 主链由主链由“长长”到到 “短短” 支链由支链由“整整”到到 “散散” 位置由位置由“心心”到到 “边边” 排布由排布由“对对”到到“邻邻”再再 到到“间间” 例例: 写出庚烷的同分异构体写出庚烷的同分异构体(9种种) 烷烃的碳原子数与其对应的同分异构体数 碳原子 数 12345678910 同分异 构体数 1112359

21、18 35 75 常见的类别异构现象常见的类别异构现象 序号序号类别类别通式通式 1 烯烃烯烃 环烷烃环烷烃 2 炔烃炔烃 二烯烃二烯烃 3 饱和一元脂肪醇饱和一元脂肪醇 饱和醚饱和醚 4 饱和一元脂肪醛饱和一元脂肪醛 酮酮 5 饱和羧酸饱和羧酸 酯酯 CnH2n CnH2n-2 CnH2n+2O CnH2nO CnH2nO2 伯碳：与一个伯碳：与一个C原子直接相连。原子直接相连。 仲碳：与二个仲碳：与二个C原子直接相连原子直接相连。 叔碳：与三个叔碳：与三个C原子直接相连。原子直接相连。 季碳：季碳： 与四个与四个C原子直接相连。原子直接相连。 CH3CH2CH2CH2CH3 1 。 2 。

22、 1 。 2 。 2 。 CH3C CH3 CH3 CHCH3 CH3 3。 4。 1。 1。1。 1。 1。 1、碳原子分类、碳原子分类 同一碳原子上的氢原子是等效的。同一碳原子上的氢原子是等效的。 同一碳原子上所连接甲基上的氢原子是等效的。同一碳原子上所连接甲基上的氢原子是等效的。 处于同一面对称位置上的氢原子是等效的处于同一面对称位置上的氢原子是等效的。 2、确定一元取代物的同分异构体的基本方法与技巧、确定一元取代物的同分异构体的基本方法与技巧 (1)等同氢等同氢 常见一元取代物只有一种的常见一元取代物只有一种的10个碳原子以内个碳原子以内 的烷烃的烷烃 CH3CH3CH4 CH3 CH

23、3-C-CH3 CH3 例如：对称轴例如：对称轴 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3-CH2-CH-CH2-CH3 CH2 CH3 CH3 CH3 C CH2- CH3 CH3 aa b b bb aa （2）对称技巧）对称技巧 例题例题1: C11H16 的苯的同系物中的苯的同系物中, 只含有一个支链只含有一个支链, 且支链上且支链上 含有两个含有两个“CH3”的结构有四种的结构有四种, 写出其结构简式写出其结构简式. 例例2、进行一氯取代后，只能生成进行一氯取代后，只能生成3种沸点不同的产种沸点不同的产 物的烷烃是物的烷烃是-（ ） A、（、（CH3）2CHCH2CH2CH3 B、(C

24、H3CH2)2CHCH3 C、（、（CH3）2CHCH（CH3）2 D、（、（CH3）3CCH2CH3 A、 C CCCC C D、 C CCCC C D （3）转换技巧）转换技巧 例例3、已知化学式为已知化学式为C12H12的物质的物质A的结构简式为的结构简式为 A苯环上的二溴代物有苯环上的二溴代物有9种同分异种同分异 构体，以此推断构体，以此推断A苯环上的四溴代苯环上的四溴代 物的异构体数目有物的异构体数目有 -（ ） A.9种种 B. 10种种 C. 11种种 D. 12种种 CH3 CH3 A 例例4、式量为、式量为43的烷基取代甲苯苯环上的一个氢原的烷基取代甲苯苯环上的一个氢原 子，

25、所得芳香烃产物的数目为子，所得芳香烃产物的数目为 （ ） A.3 B.4 C.5 D.6 CH3 CHCH3 D CH2 CH2CH3 C3H7 CH3 C3H7 56 例题例题5.5. 已知二甲苯有三种同分异构体已知二甲苯有三种同分异构体, 则四氯苯有则四氯苯有 _ 种同分异构体种同分异构体. 分析分析: : 四氯苯四氯苯苯环上有两个苯环上有两个H原子原子H原子有邻、原子有邻、 间、对三种位置关系间、对三种位置关系四氯苯有三种同分异构体四氯苯有三种同分异构体 练习练习: : 已知二氯丙烷有四种同分异构体已知二氯丙烷有四种同分异构体, 则六氯丙烷则六氯丙烷 有有 _ 种同分异构体种同分异构体. 例题例题6.6. 一氯戊烷中含有两个一氯戊烷中含有两个“CH3”的结构为的结构为 _ 种种. 分析分析: : 必须先写出戊烷的三种碳架必须先写出戊烷的三种碳架: 练