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文档简介
1、第二章第二章 烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃Alkanes and Cycloalkanes了解烷烃的氧化反应。了解烷烃的氧化反应。目的要求:目的要求:掌握烷烃碳原子的杂化状态及结构特点。掌握烷烃碳原子的杂化状态及结构特点。掌握烷烃的异构现象及其产生原因。掌握烷烃的异构现象及其产生原因。掌握烷烃的系统命名法和普通命名法。掌握烷烃的系统命名法和普通命名法。掌握烷烃的卤代反应及其自由基反应机理。掌握烷烃的卤代反应及其自由基反应机理。Kunming medical college目的要求:目的要求:*掌握环丙烷的性质(重点是化学掌握环丙烷的性质(重点是化学性质)性质)*掌握环己烷的构象异构及稳定性掌握环己
2、烷的构象异构及稳定性的排列的排列*掌握脂环烃的命名,掌握脂环烃的命名,了解脂环烃了解脂环烃的分类的分类Kunming medical college四、烷烃的化学性质四、烷烃的化学性质一、烷烃的结构一、烷烃的结构二二、烷烃的异构现象、烷烃的异构现象三、烷烃的命名三、烷烃的命名第一节第一节 烷烷 烃烃Alkanes一、烷烃的结构一、烷烃的结构烷烃分子中碳原子都是烷烃分子中碳原子都是sp3杂化杂化Structure Of Alkanes烷烃分子仅含单键烷烃分子仅含单键-碳碳-碳键和碳碳键和碳-氢键都是氢键都是键键键:指成键电子轨道键:指成键电子轨道沿键轴方沿键轴方向向以以“头碰头头碰头”方式方式正
3、面重叠正面重叠而而成的共价键。成的共价键。键的特点:键的特点:1.1.电子云沿键轴呈圆柱形对电子云沿键轴呈圆柱形对称分布,所以可自由旋转称分布,所以可自由旋转2.2.键稳定键稳定烷烃的同系列及通式:烷烃的同系列及通式:CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3烷烃的通式烷烃的通式: : CnH2n+2同系列:一个或多个同系列:一个或多个CH2同系物同系物 同系列差同系列差CH2CH2同分同分异构异构现象现象(isomerism)指分指分子式相同,子式相同,结构结构( (structure) )不同不同的现象。的现象。同分异构同分异构构造异构构造异构constructure isomers立体异构
4、立体异构stereo-isomers二、烷烃的异构现象二、烷烃的异构现象Isomerism Of Alkanes碳链异构碳链异构(构造异构)(构造异构)构象异构构象异构(立体异构)(立体异构)chain isomerismconformational isomerism烷烃的异构现象烷烃的异构现象三、烷烃的命名三、烷烃的命名 Nomenclature Of Alkanes(一)普通命名法(一)普通命名法(1)直链烷烃)直链烷烃1 1、C10 C10 用天干名用天干名(甲、乙、丙、(甲、乙、丙、丁、戊、已、庚、辛、壬、癸)丁、戊、已、庚、辛、壬、癸)2 2、C C1010用小写中国数字命名用小写
5、中国数字命名十一、十二、十一、十二、(2)侧链烷烃)侧链烷烃(烃基的命名)(烃基的命名)异异丁烷丁烷异异戊戊烷烷异异某某烷烷CH3CHCH3CH3CH3CHCH3RCH3CHCH3CH2CH3新新戊戊烷烷新新已已烷烷新新某某烷烷CH3CCH3CH3CH3CH3CCH3RCH3CH3CCH3CH2CH3CH3CH3-CH3CH2-CH3CH2CH2-CH3CHCH3甲基甲基(methyl)乙基乙基(ethyl)(正)丙基(正)丙基(propyl)异丙基异丙基(isopropyl)烷基的命名:烷基的命名:CH3CH2CH2CH2-(正)丁基(正)丁基(n-butyl)CH3CH2CHCH3仲丁基仲
6、丁基(sec-butyl)CH3CHCH2-CH3叔丁基叔丁基(ter-butyl)CH3-C-CH3CH3异丁基异丁基(isobutyl)(3)碳原子的类型:)碳原子的类型:伯碳原子伯碳原子(1)仲碳原子仲碳原子(2)(3)(4)季碳原子季碳原子叔碳原子叔碳原子( (二二) )系统命名法系统命名法( (IUPACIUPAC命名法命名法) )系统命名法原则系统命名法原则:1 1最长原则最长原则2 2最小原则最小原则3 3最多原则最多原则1 1最长原则最长原则: :选择选择最长的连续的最长的连续的碳链碳链为主链为主链, ,按碳原子数命名为按碳原子数命名为“某烷某烷”。系统命名法原则系统命名法原则
7、:2 2最小原则最小原则: :从靠近取代基的一从靠近取代基的一端开始给主链编号,使端开始给主链编号,使取代基位取代基位次最小次最小。用。用“1,2,3”表示,表示,并将取代基名称写在主链名之前,并将取代基名称写在主链名之前,取代基位次写在取代基之前并用取代基位次写在取代基之前并用短短“”相连。相连。(等距离处遇相同取代基(等距离处遇相同取代基,从位次从位次和和小的一端编号,若位次和相等小的一端编号,若位次和相等从取代基小的一端编号)从取代基小的一端编号)(2) (2) 若含不相同取代基时,按若含不相同取代基时,按优先秩优先秩序原则序原则由小到大排列。优先基团排在由小到大排列。优先基团排在主链名
8、前,最不优先基团远离主链名,主链名前,最不优先基团远离主链名,取代基之间用短取代基之间用短“”相连。相连。(1) (1) 若含相同取代基时,合并相同若含相同取代基时,合并相同取代基取代基, ,位次用逗号相连,取代基数位次用逗号相连,取代基数目用目用“二、三二、三”表示。表示。优先次序原则:优先次序原则:1、比较与中心原子相连的第一个原子、比较与中心原子相连的第一个原子的原子序数,原子序数大的就优先。的原子序数,原子序数大的就优先。2、如果第一个原子的原子序数相同,、如果第一个原子的原子序数相同,就比较与第一个原子相连的第二个原就比较与第一个原子相连的第二个原子的原子序数,原子序数大的优先,子的
9、原子序数,原子序数大的优先,否则,比较第三个原子的原子序数,否则,比较第三个原子的原子序数,以此类推。以此类推。3、如果是同位素,原子量大的优先。、如果是同位素,原子量大的优先。叔丁基叔丁基 仲丁基仲丁基 异丙基异丙基 异丁基异丁基 丁丁 基基 丙丙 基基 乙乙 基基 甲甲 基基烷基的排列顺序:烷基的排列顺序:3 3最多原则:最多原则:如果有多条最长如果有多条最长的相同碳数的碳链可作为主链,的相同碳数的碳链可作为主链,选取含取代基最多的一条最长选取含取代基最多的一条最长碳链为主链。碳链为主链。(碳链等长时,以取代碳链等长时,以取代基最多的碳链为主链)基最多的碳链为主链)注意两个符号的使用:注意
10、两个符号的使用: (短线和逗号)(短线和逗号)四、烷烃的化学性质四、烷烃的化学性质Chemical Properties Of Alkanes氧化反应氧化反应 oxidation reaction卤代反应卤代反应 halogenater reaction决决定定反反映映结结构构性性质质自由基反应自由基反应Free radical chain reaction烷烃的卤代反应机制:烷烃的卤代反应机制: 自由基的稳定性自由基的稳定性(Stability Of free radical)R3CR2CHRCH2CH3第二节第二节 环烷烃(脂环烃)环烷烃(脂环烃)Cycloalkanes环烃环烃 脂环烃脂
11、环烃Alicyclic hydrocarbon 芳香烃芳香烃Aromaticlic hydrocarbonCyclic Hydrocarbons环烃环烃:只含碳氢两种元素的环状化合物只含碳氢两种元素的环状化合物脂脂 环环 烃烃一、脂环烃的分类和命名一、脂环烃的分类和命名Alicyclic Hydrocarbons二、脂环烃的化学性质二、脂环烃的化学性质三、脂环烃的构象异构三、脂环烃的构象异构一、脂环烃的分类和命名一、脂环烃的分类和命名1.1.分类分类脂环烃脂环烃环烷烃环烷烃( CnH2n)环烯烃环烯烃( CnH2n-2)Cyclic AlkanesCyclic Alkenes脂环烃脂环烃单脂环
12、烃单脂环烃多脂环烃多脂环烃螺环螺环烃烃稠环稠环烃烃桥环桥环烃烃Unialicyclic HydrocarbonsMultialicyclic Hydrocarbons螺螺spiro环环cyclo稠稠dense单脂环烃单脂环烃:只含一个环的脂环烃只含一个环的脂环烃多脂环烃多脂环烃:含两个或两个以上环的含两个或两个以上环的 脂环烃脂环烃螺环烃螺环烃(Helical hydrocarbon):(Helical hydrocarbon):共共 用一个碳原子的多脂环烃用一个碳原子的多脂环烃稠环烃稠环烃:共用两个碳原子的多脂环烃共用两个碳原子的多脂环烃桥环烃(桥环烃(Bridged hydrocarbon
13、Bridged hydrocarbon): :共用两个以上碳原子的多脂环烃共用两个以上碳原子的多脂环烃2. 命名命名掌握单脂环烃的命名法。掌握单脂环烃的命名法。了解多脂环烃的命名法。了解多脂环烃的命名法。单脂环烃的命名法:单脂环烃的命名法:根据环上所含碳原子数命名为根据环上所含碳原子数命名为环某烷或环某烯,英文名也是环某烷或环某烯,英文名也是在链烃名前加词头在链烃名前加词头cyclo.螺环烃的命名法:螺环烃的命名法:根据螺环上所含碳原子总数命名为根据螺环上所含碳原子总数命名为螺螺某烷,某烷,英文名在环烃名前加词头英文名在环烃名前加词头spiro。环共用的碳原子叫环共用的碳原子叫螺碳原子,螺碳原
14、子,将螺碳将螺碳原子所连碳链上碳原子数写在螺子与原子所连碳链上碳原子数写在螺子与某烷之间,并用方括号括起来,数字某烷之间,并用方括号括起来,数字之间用圆点相隔,数字排列从小到大。之间用圆点相隔,数字排列从小到大。编号编号从小环从小环经螺碳原子经螺碳原子到大环。到大环。桥环烃的命名法:桥环烃的命名法:根据桥环上所含环数和碳原子总数命根据桥环上所含环数和碳原子总数命名为名为某环某烷某环某烷,英文名在环烃名前加,英文名在环烃名前加环数。环共用的碳原子叫环数。环共用的碳原子叫桥头碳桥头碳,将,将桥头碳原子所连各桥碳原子数写在某桥头碳原子所连各桥碳原子数写在某环与某烷之间,并用方括号括起来,环与某烷之间
15、,并用方括号括起来,数字之间用圆点相隔,数字排列从大数字之间用圆点相隔,数字排列从大到小。到小。编号从一个桥头碳原子到另一编号从一个桥头碳原子到另一个桥头碳,先编最长的桥,后编最短个桥头碳,先编最长的桥,后编最短的桥。的桥。二、脂环烃的化学性质二、脂环烃的化学性质脂环烃的化学性质与环的大小、脂环烃的化学性质与环的大小、环的稳定性有着密切的关系环的稳定性有着密切的关系最稳定的环是六元环、五元环,最稳定的环是六元环、五元环,其次是三元环,四元环和七元其次是三元环,四元环和七元环以上的环均较不稳定。环以上的环均较不稳定。(一)环烷烃的稳定性(一)环烷烃的稳定性 与环大小的关系与环大小的关系根据杂化轨
16、道理论环烷烃中根据杂化轨道理论环烷烃中C-C-CC-C-C的的键角是键角是109109o o2828,偏离此角度就会产生,偏离此角度就会产生张力。而根据平面几何三六元环的张力。而根据平面几何三六元环的内角为内角为6060O O、9090O O 、108108O O 、120120O O,它,它们与自然键角有偏差,因此有恢复到们与自然键角有偏差,因此有恢复到自然键角的趋势,产生角张力。这种自然键角的趋势,产生角张力。这种偏差越大,张力越大,环越不稳定。偏差越大,张力越大,环越不稳定。(二)化学性质(二)化学性质1. 加成反应加成反应Addtion reaction2. 2. 氧化反应氧化反应Ox
17、ygoen reaction(1)加氢)加氢 Addition hydrogen1. 加成反应加成反应(2)加卤素、卤化氢)加卤素、卤化氢加成反应的方向:加成反应的方向:遵循遵循 Markovnikov Markovnikov 规则。规则。断键方向:断键方向:断开含氢较多和含氢较断开含氢较多和含氢较 少的碳原子之间的化学键。少的碳原子之间的化学键。2. 2. 氧化反应氧化反应环丙烷不能被环丙烷不能被KMnOKMnO4 4氧化。氧化。三、脂环烃的构象异构三、脂环烃的构象异构构象异构(构象异构(conformation isomer):):由于碳碳由于碳碳键的自由旋键的自由旋转,使得碳原子上的原子
18、或基团转,使得碳原子上的原子或基团在空间的排列不同,所产生的异在空间的排列不同,所产生的异构现象。构现象。1. 1. 乙烷分子的构象异构现象乙烷分子的构象异构现象Newmann投影式投影式2丁烷丁烷分子的构象异构现象分子的构象异构现象3. 环己烷环己烷分子的构象异构现象分子的构象异构现象椅式椅式构象构象船式船式构象构象稳定稳定不稳定不稳定23456HHH1230pm123456183pmHH123456aaaaaaC1C3C5的的a 键竖直向上键竖直向上C2C4C6的的a 键竖直向下键竖直向下234eeeeC1C3C5的的e 键平行向下键平行向下C2C4C6的的e 键平行向上键平行向上环己烷椅
19、式环己烷椅式构象的构象的a键、键、 e键键156eea(竖键竖键,axial)e(横键或平伏键横键或平伏键equaitorial)一取代环己烷的构象一取代环己烷的构象大基团在大基团在e键上的稳定,在键上的稳定,在a键键上的不稳定上的不稳定二取代环己烷的构象二取代环己烷的构象两个相同取代基时两个相同取代基时两个不相同取代基时两个不相同取代基时第四章第四章 烯烃烯烃 炔烃炔烃 二烯烃二烯烃Alkenes Alkynes Dienes本章目的要求:本章目的要求:掌握烯烃的结构特点掌握烯烃的结构特点(SP2杂化、兀键、杂化、兀键、CC双键)双键)掌握烯烃的命名及异构现象掌握烯烃的命名及异构现象掌握烯烃
20、的亲电加成反应及机理掌握烯烃的亲电加成反应及机理掌握诱导效应的概念掌握诱导效应的概念掌握烯烃的氧化反应掌握烯烃的氧化反应了解烯烃的聚合反应了解烯烃的聚合反应掌握烯烃的游离基加成反应掌握烯烃的游离基加成反应烯烃烯烃掌握炔烃的结构特点掌握炔烃的结构特点掌握炔烃的命名及异构现象掌握炔烃的命名及异构现象掌握炔烃的加成反应,氧化反应,掌握炔烃的加成反应,氧化反应,端位炔烃的酸性及金属炔化物的生端位炔烃的酸性及金属炔化物的生成。成。(SP杂化,杂化,C C叁键)叁键)炔烃炔烃掌握共轭二烯烃的结构特点及共轭效应掌握共轭二烯烃的结构特点及共轭效应(共轭,共轭,p共轭,共轭,超共轭,超共轭,p超共轭)超共轭)掌
21、握共轭二烯烃的亲电加成反应掌握共轭二烯烃的亲电加成反应(1,2-加成反应和加成反应和1,4-加成反应)加成反应)了解二烯烃的分类和命名了解二烯烃的分类和命名二烯烃二烯烃第一节第一节 烯烃烯烃Alkenes 烯烃烯烃单烯烃单烯烃多烯烃多烯烃二烯烃二烯烃分类:分类:一、烯烃的同分异构现象一、烯烃的同分异构现象二、烯烃的命名二、烯烃的命名三、烯烃的结构三、烯烃的结构四、烯烃的化学性质四、烯烃的化学性质同分异构同分异构构造异构构造异构立体异构:立体异构:碳链异构碳链异构官能团位置异构官能团位置异构顺反异构顺反异构一、烯烃的同分异构现象一、烯烃的同分异构现象单烯烃的通式:单烯烃的通式:CnH2n官能团异
22、构官能团异构系统命名法系统命名法:1. 最长原则最长原则2. 最小原则最小原则二、烯烃的命名二、烯烃的命名CH2=CH-乙烯基乙烯基ethenyl or vinylCH2=CH-CH2-CH3-CH=CH-CH3-C=CH2烯丙基烯丙基 allyl丙烯基丙烯基 propenyl异丙烯基异丙烯基isopropenyl烃基的命名:烃基的命名:+4HPsp2sp2sp2Psp2sp2sp2HHHH键键三、烯烃的结构三、烯烃的结构碳碳双键中的碳原子是碳碳双键中的碳原子是sp2杂化杂化碳碳双键中有一个碳碳双键中有一个键和一个键和一个键键电子云暴露在外,因而烯烃有电子云暴露在外,因而烯烃有较强的化学活性较
23、强的化学活性 键键键键(存在)(存在)单独存在单独存在与与 键共存键共存(形式)(形式) 头碰头头碰头肩并肩肩并肩(电子云)(电子云)柱状,密柱状,密集集块状,分块状,分散散(键能)(键能)较大,稳较大,稳定定较小,不稳定较小,不稳定(键极化)(键极化)较小较小较大较大(键旋转)(键旋转)可旋转可旋转不可旋转不可旋转比较:比较:1. 催化加氢催化加氢2. 亲电加成反应亲电加成反应3. 氧化反应氧化反应4. 聚合反应聚合反应5. 游离基加成反应游离基加成反应Kunming medical college四、烯烃的化学性质四、烯烃的化学性质1. 催化加氢催化加氢2. 亲电加成反应亲电加成反应A-B
24、CCRRRRABCRRCRR+亲电加成反应:亲电加成反应:由亲电试剂进攻由亲电试剂进攻而引起的加成反应而引起的加成反应R-CH=CH2R-CH-CH2XXHXR-CH-CH2HXHOHR-CH-CH2HOH X2 CCl4可用溴水鉴别烯烃可用溴水鉴别烯烃R-CH=CH2R-CH-CH2XOHHOSO3HHOX(X2+H2O)R-CH-CH2HOSO3HR-CH-CH2HOH+H2O马氏规则马氏规则(V.V.Markovnikov) 不对称烯烃与不对称试剂加成不对称烯烃与不对称试剂加成时,试剂中带正电荷部分总是加时,试剂中带正电荷部分总是加在含氢较多的双键碳原子上;带在含氢较多的双键碳原子上;带
25、负电荷部分总是加在含氢较少的负电荷部分总是加在含氢较少的双键碳原子上。双键碳原子上。or不对称烯烃与不对称试剂加成时,不对称烯烃与不对称试剂加成时,氢总是加在含氢较多的双键碳原子氢总是加在含氢较多的双键碳原子上。上。亲电加成反应的取向亲电加成反应的取向:诱导效应:诱导效应: Inductive effects 分子中由于成键原子电负性的分子中由于成键原子电负性的不同,导致分子中电子云密度分不同,导致分子中电子云密度分布发生改变,并通过静电诱导,布发生改变,并通过静电诱导,沿分子键传递,这种静电效应叫沿分子键传递,这种静电效应叫做诱导效应。做诱导效应。诱导效应诱导效应(Inductive eff
26、ects)诱导效应随碳链增长而迅诱导效应随碳链增长而迅速减弱速减弱诱导效应具有加和性诱导效应具有加和性诱导效应诱导效应( 效应)效应)吸电子诱导效应吸电子诱导效应斥电子诱导效应斥电子诱导效应(- 效应)效应)(+ 效应)效应)电负性大小顺序:电负性大小顺序:-F-Cl-Br-I-OCH3-OH-NHCOCH3-C6H5-CH=CH2H-CH3-CH2CH3-CH(CH3)2C(CH3)3- + 碳正离子的稳定性:碳正离子的稳定性:R3C R2CH RCH2 CH3+正电荷越分散,体系能量越低,正电荷越分散,体系能量越低,碳正离子越稳定。碳正离子越稳定。CH2 = CH2+Br-Br+ - CH
27、2CH2Br Br+ - CH2CH2Br+溴溴鎓鎓离子离子Br-CCBrHHHBrH与卤素加成反应的机制:与卤素加成反应的机制:*与酸性与酸性KMnO4反应,断键,生成反应,断键,生成酸或酮或酸或酮或CO23. 氧化反应氧化反应(oxidation)(1)KMnO4 氧化反应氧化反应可用酸性可用酸性KMnO4来鉴别烯烃来鉴别烯烃可根据生成物来推测烯烃的结构可根据生成物来推测烯烃的结构*与碱性与碱性KMnO4反应,生成邻二醇反应,生成邻二醇(2)O3 氧化反应氧化反应 生成过氧化物,用生成过氧化物,用Zn+H2O分解分解得羰基化合物。得羰基化合物。(3)环氧化反应)环氧化反应 双键被过氧酸氧化
28、得环氧乙烷双键被过氧酸氧化得环氧乙烷顺式氧化顺式氧化4. 聚合反应聚合反应polymerization reaction5. 游离基加成反应游离基加成反应free radical additionCCRRRR+A-BCRRCRRABR-O-O-RCH3-CH=CH2HBrCH3CO3HCH3-CH-CH2BrH反反Markovnikov规则规则第二节第二节 炔烃炔烃 Alkynes二炔烃二炔烃炔烃炔烃单炔烃单炔烃多炔烃多炔烃分类:分类:二、炔烃的同分异构现象二、炔烃的同分异构现象三、炔烃的命名三、炔烃的命名一、炔烃的结构一、炔烃的结构四、炔烃的化学性质四、炔烃的化学性质+PPspspspPPs
29、p2HHH键键键键键键键键一、炔烃的结构一、炔烃的结构碳碳三键中的碳原子是碳碳三键中的碳原子是sp杂化。杂化。碳碳三键中有一个碳碳三键中有一个键和两个互键和两个互相垂直的兀键。相垂直的兀键。兀电子云暴露在外,因而炔烃有兀电子云暴露在外,因而炔烃有较强的化学活性。较强的化学活性。构造异构构造异构碳链异构碳链异构官能团位置异构官能团位置异构单炔烃的通式:单炔烃的通式:CnH2n-2二、炔烃的同分异构现象二、炔烃的同分异构现象官能团异构官能团异构系统命名法系统命名法:1最长原则最长原则2最小原则最小原则3同时含双键和叁键的化合物同时含双键和叁键的化合物(命名类同烯烃)(命名类同烯烃)Kunming
30、medical college三、炔烃的命名三、炔烃的命名1. 选择含有碳碳叁键在内的最长选择含有碳碳叁键在内的最长碳链为主链,命名为碳链为主链,命名为“某炔某炔”。2. 从靠近碳碳叁键的一端开始从靠近碳碳叁键的一端开始编号,(碳碳叁键的位次需要编号,(碳碳叁键的位次需要标出,将较小编号写在母体名标出,将较小编号写在母体名前)。其次才考虑取代基位次前)。其次才考虑取代基位次较小。较小。3. 当双键和叁键共存时,编号当双键和叁键共存时,编号应采取最小原则。使双键和叁应采取最小原则。使双键和叁键的位次最小,命名为键的位次最小,命名为“某烯某烯-炔炔”;若位次相同,优先考虑;若位次相同,优先考虑双键
31、的位次最小,其次才考虑双键的位次最小,其次才考虑取代基。取代基。CH3CH3CH=C-CH2CCH4-甲基甲基-4-己烯己烯-1-炔炔4-methyl-4-hexene-1-yne3-甲基甲基-2-庚烯庚烯-5-炔炔3-methyl-2-heptene-5-yneCH3CH3CH=C-CH2CC-CH3C-HC乙炔基乙炔基(ethynyl)C-CH3C丙炔基丙炔基(1-propynyl)CCH2-HC炔丙基炔丙基(2-propynyl)1催化加氢催化加氢2亲电加成反应亲电加成反应3氧化反应氧化反应4端位炔烃的反应端位炔烃的反应四、炔烃的化学性质四、炔烃的化学性质1催化加氢催化加氢catalyt
32、ic hydrogenation2亲电加成反应亲电加成反应electrophilic addition reaction可用溴水鉴别炔烃可用溴水鉴别炔烃注意第二步加成的方向及注意第二步加成的方向及重排现象重排现象可用酸性可用酸性KMnO4来鉴别炔烃来鉴别炔烃3氧化反应氧化反应oxidation reaction4端位炔烃的反应端位炔烃的反应Ag(NH3)2NO3Cu(NH3)2Cl此反应可鉴别末端炔烃此反应可鉴别末端炔烃现象:白色沉淀现象:白色沉淀 砖红色沉淀砖红色沉淀第三节第三节 二烯烃二烯烃 (多烯烃)(多烯烃) Dienes一、二烯烃的分类一、二烯烃的分类二、二烯烃的命名二、二烯烃的命名
33、四、共轭二烯烃的结构四、共轭二烯烃的结构五、共轭体系和共轭效应五、共轭体系和共轭效应三、三、1,3-丁二烯的亲电加成反应丁二烯的亲电加成反应二烯烃二烯烃聚集二烯烃聚集二烯烃共轭二烯烃共轭二烯烃隔离二烯烃隔离二烯烃(不稳定不稳定)(有特殊性质有特殊性质)(类同单烯烃类同单烯烃)一、二烯烃的分类一、二烯烃的分类C=C=CC=C-C=CC=C-.C=C(Cumulative diene)(Conjugated diene)(Isolated diene)命名类同烯烃命名类同烯烃1. 最长原则最长原则 选主链应尽可能包选主链应尽可能包含所有双键,命名为含所有双键,命名为“某某烯某某烯”。2. 最小原则
34、最小原则 使所有双键的位置使所有双键的位置最小,其次才考虑取代基。最小,其次才考虑取代基。二、二烯烃的命名二、二烯烃的命名CH2=CH-CH=CH2HClCH2=CH-CH-CH3ClCH2-CH=CH-CH3Cl1,2-加成产物加成产物1,4-加成产物加成产物三、三、1,3-丁二烯的亲电加成反应丁二烯的亲电加成反应每个碳原子都是每个碳原子都是sp2杂化,肩并肩杂化,肩并肩重叠,形成大重叠,形成大键。键。CCCCHHHHHH四、共轭二烯烃的结构四、共轭二烯烃的结构共轭二烯烃的特性:共轭二烯烃的特性:1. 键长平均化键长平均化2. 分子比较稳定分子比较稳定3. 交替极化交替极化五、共轭体系和共轭
35、效应五、共轭体系和共轭效应共轭体系共轭体系(conjugative system):由于电子的离域由于电子的离域(delocalization),分子中形成的大分子中形成的大键体系。键体系。共轭效应共轭效应(conjugative effect):在在共轭体系中,电子云平均化共轭体系中,电子云平均化 ,体,体系能量降低,分子趋于稳定的电子系能量降低,分子趋于稳定的电子效应。共轭效应又叫效应。共轭效应又叫C效应。效应。共轭体系共轭体系(conjugativesystem)-共轭体系共轭体系(-共轭效应共轭效应)p-共轭体系共轭体系(p-共轭效应共轭效应)-超共轭体系超共轭体系(-超共轭效应超共轭
36、效应)-p超共轭体系超共轭体系(-p超共轭效应超共轭效应)共轭效应共轭效应静态共轭效应静态共轭效应动态共轭效应动态共轭效应电子的离域电子的离域(delocalization)Conjugated effectsKunming medical college共轭效应共轭效应吸电子共轭效应吸电子共轭效应供电子共轭效应供电子共轭效应C效应效应Kunming medical college-C效应效应+C效应效应共轭效应共轭效应诱导效应诱导效应产生原因产生原因成键原子的成键原子的电负性不同电负性不同电子的离域电子的离域作用方式作用方式短程效应短程效应有加和性有加和性远程效应远程效应导致结果导致结果电子
37、云平均化电子云平均化交替极化交替极化分子发生极化分子发生极化Kunming medical college注意:注意:一个分子中同时存在两种一个分子中同时存在两种效应时,通常效应时,通常共轭效应共轭效应大大于于诱导效应诱导效应。Kunming medical college第五章第五章 芳芳 香香 烃烃Aromatic Hydrocarbons芳香烃:具有芳香性的化合物芳香烃:具有芳香性的化合物芳香性:分子中存在着闭合环芳香性:分子中存在着闭合环状共轭的大状共轭的大键,使得分子易键,使得分子易发生取代反应,难发生加成和发生取代反应,难发生加成和氧化反应。氧化反应。本章内容提要本章内容提要*掌握
38、芳香烃的命名及芳香性掌握芳香烃的命名及芳香性*掌握单环芳香烃的化学性质及掌握单环芳香烃的化学性质及定位效应定位效应熟悉稠环芳香烃的结构、命名、熟悉稠环芳香烃的结构、命名、性质性质熟悉环戊烷并氢化菲的结构熟悉环戊烷并氢化菲的结构一、芳香烃的分类和命名一、芳香烃的分类和命名二、苯环的结构二、苯环的结构三、芳香烃的化学性质三、芳香烃的化学性质四、稠环芳香烃四、稠环芳香烃一、芳香烃的分类和命名一、芳香烃的分类和命名1芳香烃的分类芳香烃的分类芳香烃芳香烃苯型芳香烃苯型芳香烃Benzenoid aromatic hydrocarbon非苯型芳香烃非苯型芳香烃Nonbenzenoid aromatic hy
39、drocarbon苯型芳香烃苯型芳香烃单环芳香烃单环芳香烃多环芳香烃多环芳香烃多环芳香烃多环芳香烃多苯代脂烃多苯代脂烃联苯及联多苯联苯及联多苯稠环芳香烃稠环芳香烃芳香性芳香性(aromaticity):分子中具有高分子中具有高度不饱和的结构体系,但却容易发度不饱和的结构体系,但却容易发生取代反应,不容易发生加成反应生取代反应,不容易发生加成反应和氧化反应的性质。和氧化反应的性质。产生芳香性的条件:产生芳香性的条件:怎样判断分子具怎样判断分子具有芳香性?有芳香性?必要条件:必要条件:分子内具有闭合的环状的分子内具有闭合的环状的共轭大共轭大 键;键;充分条件:充分条件: 电子数满足电子数满足Hck
40、el规则规则 (4n+2规则规则)(n=0,1,2)2芳香烃的命名芳香烃的命名苯同系物苯同系物的命名的命名简单苯同系物的命名简单苯同系物的命名 以苯为母体以苯为母体复杂苯同系物的命名复杂苯同系物的命名以苯的侧链为母体,以苯的侧链为母体,苯为取代基苯为取代基常常以甲苯、二甲苯、异丙苯等常常以甲苯、二甲苯、异丙苯等为母体为母体烃基的命名:烃基的命名:苯基(芳基)苯基(芳基)Ph-(phenyl)Ar-(Aryl)苄基(苯甲基)苄基(苯甲基) benzylCH2二、苯环的结构二、苯环的结构杜瓦式杜瓦式DewarKakule式式120o0.139nmC=C0.134nmC CO.152nmC=C-C=
41、C0.146nm三、芳香烃的化学性质三、芳香烃的化学性质1亲电取代反应亲电取代反应2苯环侧链上的取代反苯环侧链上的取代反应应3加成反应加成反应4氧化反应氧化反应1取代反应取代反应亲电取代反应机制亲电取代反应机制苯苯鎓鎓离子离子络合物络合物+ E+催化剂催化剂慢慢+HE快快- H+E(1)卤代反应)卤代反应:halogenation reaction(2)硝化反应)硝化反应:nitration reaction(3)磺化反应)磺化反应:sulfonition reaction (4)FC反应反应 FridelCrafts reaction FC烷基化反应烷基化反应 FC酰基化反应酰基化反应 F-
42、C烷基化反应的局限性:烷基化反应的局限性:(1)发生多取代的危险性;)发生多取代的危险性;(2)烷基重排的可能性;)烷基重排的可能性;(3)卤代芳香烃不能替代卤代烃;)卤代芳香烃不能替代卤代烃;(4)活泼性比卤代苯还弱的芳香环)活泼性比卤代苯还弱的芳香环不发生不发生F-C烷基化反应,因烷基化反应,因R+是个较是个较弱的亲电试剂;弱的亲电试剂;(5)凡含)凡含-NH2,-NHR,-NR2基团的基团的芳香环不起芳香环不起F-C烷基化反应,因胺基烷基化反应,因胺基结合了结合了Lewis酸酸AlCl3。注意:当苯环上含致钝基时(如注意:当苯环上含致钝基时(如-NO2,-COOH等),等),FC反应不能
43、反应不能进行;其他取代反应也较难进行。进行;其他取代反应也较难进行。为什么?为什么?酰基碳正离子不会重排酰基碳正离子不会重排2苯环侧链上的取代反应苯环侧链上的取代反应注意与卤代反应注意与卤代反应比较比较,注意反应条,注意反应条件件 反应类型反应类型 反应条件反应条件 反应部位反应部位亲电取代亲电取代 Fe,铁屑铁屑 芳环芳环C上的上的H自由基取代自由基取代 光照光照 侧链饱和侧链饱和C上的上的H+ HX CH3+ X2CH2Xh3加成反应加成反应不易发生加成反应不易发生加成反应4氧化反应氧化反应苯环不易发生氧化反应,苯环不易发生氧化反应,侧链上侧链上第一个碳原子上有氢时,第一个碳原子上有氢时,
44、极易被氧化为羧酸极易被氧化为羧酸。若第一个若第一个C上无上无H时,就不能被氧时,就不能被氧化。化。某些条件下,也可氧化开环。某些条件下,也可氧化开环。苯环上亲电取代反应的定位效应苯环上亲电取代反应的定位效应(1)邻、对位)邻、对位(ortho,para direction) 致活定位基致活定位基:-NR2 , -NHR , -NH2 , -OH , -OR ,-NHCOR , -OCOR , -R , -Ar致活性由强到弱:致活性由强到弱:(2)间位)间位(meta direction) 致钝定位基致钝定位基:-NR3 , -NO2 , -CN , -SO3H , -CHO , -COR ,
45、-COOH , COOR+致钝性由强到弱:致钝性由强到弱:(3)邻、对位)邻、对位( ortho,para direction)致钝定位基致钝定位基: -X(-F,-Cl,-Br,-I)四、稠环芳香烃四、稠环芳香烃(一)萘(一)萘(二)蒽和菲(二)蒽和菲1.取代反应取代反应2.加成反应加成反应3.氧化反应氧化反应12345678910ABCDCyclopentaaphenanthrene11121314151617环戊烷并氢化菲(环戊烷多氢菲)环戊烷并氢化菲(环戊烷多氢菲)第六章第六章 卤代烃卤代烃HalohydrocarbonR-X (X=F、Cl、Br、I)卤代烃:烃分子中的氢被卤素卤代烃
46、:烃分子中的氢被卤素 取代后的产物取代后的产物本章目的要求:本章目的要求:1、掌握卤代烃的分类和命名;、掌握卤代烃的分类和命名;2、掌握卤代烃的化学性质(亲核取、掌握卤代烃的化学性质(亲核取代反应、消除反应、代反应、消除反应、Grignard 试剂的试剂的制备);制备);3、熟悉卤代烃的结构;、熟悉卤代烃的结构;4、掌握卤代烃的亲核取代反应历程、掌握卤代烃的亲核取代反应历程和消除反应历程;和消除反应历程;5、了解卤代烃的应用。、了解卤代烃的应用。卤代烃的化学性质卤代烃的化学性质结构:结构:CXCHNu:-+亲亲核核取取代代反反应应消除反应消除反应亲亲核核试试剂剂一、取代反应一、取代反应-亲核取
47、代反应亲核取代反应三、消除反应三、消除反应二、不饱和卤代烃的取代反应二、不饱和卤代烃的取代反应四、四、Grignard 试剂的制备试剂的制备一、亲核取代反应一、亲核取代反应 nucleophilic substitution1被被-OH取代:取代:反应活性:反应活性:SN2历程历程 CH3X 伯伯R-X仲仲R-X叔叔R-X2被被-OR取代取代(Williamson合成法)合成法):可制备对称醚和不对称醚,烷基可制备对称醚和不对称醚,烷基醚和芳基醚醚和芳基醚3被被-CN取代:取代:利用此反应可合成多一个利用此反应可合成多一个C原子的腈或羧酸原子的腈或羧酸反应活性:反应活性: 叔叔R-X仲仲R-X
48、伯伯R-X CH3X4被被-NH2取代:取代:利用此反应可在链烃中引入利用此反应可在链烃中引入N原子,可制原子,可制备伯胺、仲胺和叔胺(备伯胺、仲胺和叔胺(NH3、NH2R、NHR2)。)。5、被、被 -SH 取代取代6、被、被-取代取代碘代烃和氟代烃一般均不直接取代,碘代烃和氟代烃一般均不直接取代,而是用碘化钠(钾)与氯代烃或溴代而是用碘化钠(钾)与氯代烃或溴代烃反应制得。烃反应制得。7、被、被-ONO2取代:取代:SN1历程历程(1)注意反应条件,特别与)注意反应条件,特别与AgNO3的氨的氨溶液比较;溶液比较;(2)注意反应现象和反应产物;)注意反应现象和反应产物;(3)注意反应活性。)
49、注意反应活性。*鉴别不同的卤代烃:鉴别不同的卤代烃:*鉴别相同的卤代烃:根据反应速度鉴别相同的卤代烃:根据反应速度的快慢的快慢叔叔R-X 仲仲R-X 伯伯R-X CH3XAgClAgBrAg白色白色淡黄色淡黄色黄色黄色立即立即加热几加热几分钟分钟长时间加热长时间加热少量少量SN2与与SN1的比较的比较: SN2 SN1 反应速率反应速率 R-XNu: R-X 反应物结构反应物结构 空间阻碍空间阻碍碳正离子稳定性碳正离子稳定性反应活性反应活性CH3X1O2O3O3O2O1OCH3X产物结构产物结构构型转变(翻转)构型转变(翻转) 外消旋体外消旋体(保持和翻转保持和翻转)离去基团离去基团RRBrR
50、ClRFRRBrRClRF亲核试剂亲核试剂亲核性越强越易反应亲核性越强越易反应无影响无影响溶剂极性溶剂极性极性大反应速率减慢极性大反应速率减慢 极性大反应速率加快极性大反应速率加快SN1反应活性:反应活性:*烯丙基型、苄基型叔仲伯甲烯丙基型、苄基型叔仲伯甲基型乙烯型、苯基型基型乙烯型、苯基型SN2反应活性:反应活性:*甲基型伯仲叔乙烯型、苯基甲基型伯仲叔乙烯型、苯基型型三、消除反应三、消除反应 Elimination1、注意反应条件,与水解反应相区别;、注意反应条件,与水解反应相区别;2、注意反应产物,制备烯烃;注意反应产物,制备烯烃;3、注意反应活性,、注意反应活性,叔仲伯叔仲伯 。C CH
51、XCH3CH2OHC=C+ NaOH(KOH)+NaX(KX)+H2O消除反应的方向消除反应的方向Saytzeff规则:规则:总是消除含氢较少的总是消除含氢较少的-C上的上的-H,即即优先形成较稳定异构体的取向。优先形成较稳定异构体的取向。与亲电加成反应类似,与亲电加成反应类似,Saytzeff规则指出规则指出了消除反应主产物的方向。了消除反应主产物的方向。Example:CH3CH2CHCH2CH2CH3BrKOHC2H5OH?CH3CHCH(CH3)2Br+ KOHCH3CH2OHCH3CH=C(CH3)2CH2CHCH(CH3)2BrCH=CHCH(CH3)2CHCH=C(CH3)2+主
52、主副副说明了消除反应取向以生成说明了消除反应取向以生成稳定异稳定异构体构体为准则为准则消除反应消除反应 VS 取代反应:取代反应:竞争性反应竞争性反应C CXHZ:SEE2 对对SN2RX= 1 2 3 O O O消除增加消除增加取代增加取代增加C CHZ:SE+E1 对对 SN1RX= 1 2 3 O O O消除增加消除增加取代增加取代增加高极性溶剂和强亲核性有利于高极性溶剂和强亲核性有利于SN2取取代反应,低亲核性有利于代反应,低亲核性有利于SN1取代反应;取代反应;低极性溶剂和高浓度强碱有利于消除低极性溶剂和高浓度强碱有利于消除反应。反应。四、四、Grignard 试剂的制备试剂的制备R
53、X + MgRMgX无水乙醚无水乙醚Grignard试剂试剂烷基卤化镁烷基卤化镁C Mg X强极性强极性共价键共价键离子键离子键生成过程中,生成过程中,R保持保持不变,即不重排不变,即不重排最有用、最最有用、最多能的试剂多能的试剂之一之一X = Cl、BrGrignard 试剂是很活泼的,烷基有显著试剂是很活泼的,烷基有显著的碳负离子特性,可以认为的碳负离子特性,可以认为Grignard 试试剂是一个非常弱的酸(剂是一个非常弱的酸(R-H)的镁盐的镁盐(RMgX)。)。任何一个只要在氧或氮上连任何一个只要在氧或氮上连有有H的化合物,它的酸性就比烷烃强得多,的化合物,它的酸性就比烷烃强得多,因而
54、就能分解因而就能分解Grignard 试剂。试剂。RMgX + HOH R-H + Mg(OH)X较强的酸较强的酸较弱的酸较弱的酸RMgX + NH3 R-H + Mg(NH2)XRMgX + CH3OH R-H + Mg(OCH3)XGrignard 试剂的制备:试剂的制备:无水乙醚无水乙醚CH3CH2CH2Cl + Mg CH3CH2CH2MgCl(CH3)2CHCl + Mg (CH3)2CHMgCl无水乙醚无水乙醚CH2=CHCl + Mg CH2=CHMgCl四氢呋喃四氢呋喃CH2=CHCH2Cl + Mg CH2=CHCH2MgCl无水乙醚无水乙醚+ MgBrMgBr无水乙醚无水乙
55、醚Grignard 试剂的反应:试剂的反应:RMgX + RCH2CH2-OMgX RCH2CH2-OHH2OO乙醚乙醚乙醚乙醚RMgX + CO2 RCOOMgX RCOOH + Mg(OH)XH+,H2O乙醚乙醚RMgX + R-C-R(H) R-C-OMgX R-C-OHH2OORRR(H)R(H) 第七章第七章 醇醇 酚酚 醚醚醇醇(alcohol)酚酚(phenol)醚醚(ether)(Ar)R O R(Ar)Ar OHR OH本章内容提要本章内容提要掌握醇的结构、分类和命名。掌握醇的结构、分类和命名。掌握醇的化学性质。掌握醇的化学性质。了解醚的化学性质。了解醚的化学性质。掌握酚的分
56、类和命名及电子结构。掌握酚的分类和命名及电子结构。掌握酚的化学性质。掌握酚的化学性质。了解酚的氧化反应和重要的酚。了解酚的氧化反应和重要的酚。熟悉醚的结构和分类。熟悉醚的结构和分类。第一节第一节 醇醇alcoholR OH一、醇的结构、分类和命名一、醇的结构、分类和命名二、醇的化学性质二、醇的化学性质醇的化学性质醇的化学性质RHHOCCH1. 与金属钠反应(与金属钠反应(O H 键断裂)键断裂)碱性:碱性:R ONa NaOH 2. 与氢卤酸反应与氢卤酸反应 ( CO 键断裂键断裂 ) 反应历程:亲核取代反应反应历程:亲核取代反应 ( SN反应反应 )烯丙基醇、苄醇烯丙基醇、苄醇 叔醇叔醇 仲
57、醇仲醇 伯醇伯醇不同结构的醇反应活性:不同结构的醇反应活性: 不同不同HX活性:活性:HI HBr HC1 Lucas(卢卡斯卢卡斯)试剂:由浓盐酸和无试剂:由浓盐酸和无水氯化锌水氯化锌(ZnC12)配成的溶液。配成的溶液。 不同醇与不同醇与Lucas试剂反应活性:试剂反应活性: 烯丙基型烯丙基型叔醇叔醇 仲醇仲醇 伯醇伯醇 甲醇甲醇少于六个碳以下的醇可溶于少于六个碳以下的醇可溶于Lucas试剂试剂,反应生成的卤代烃难溶而呈浑浊分层。反应生成的卤代烃难溶而呈浑浊分层。实验室常用于鉴别伯、仲、叔醇实验室常用于鉴别伯、仲、叔醇 3. 生成酯的反应(生成酯的反应(CO键断裂)键断裂)4. 脱水反应脱水反应 分子内脱水(分子内脱水(CO键断裂)成烯键断裂)成烯 不同醇脱水活性:不同醇脱水活性:叔醇叔醇 仲醇仲醇 伯醇伯醇含多个含多个- H的醇脱水取向:的醇脱水取向:遵循遵循 Saytzeff 规则规则 分子间脱水(分子间脱水(C
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