有机化学学习笔记烷烃公开课获奖课件

第一章烷烃

命名构造理论电子效应异构现象有机化学反应类型自由基机理卤代反应活性与选择性与烷烃有关知识学习有机化学基本工具第1页1.1命名与构造1．命名A.一般命名法所有碳原子参与命名，以“甲乙丙丁戊己庚辛壬癸”等表达碳原子数量；以“正”、“异”、“新”表达构造差异；第2页B.基团命名法

基团：有机物去掉一种氢原子后剩余部分；它并不是可以独立存在物种。第3页第4页C.碳原子分类与一种碳相连碳称为一级碳，伯碳，1C,上面氢为1H;与两个碳相连碳称为二级碳，仲碳，2C,上面氢为2H;与三个碳相连碳称为三级碳，叔碳，3C,上面氢为3H;与四个碳相连碳称为四级碳，季碳，4C。第5页D.同系列与同系物

CH4中H被-CH3取代形成CH3CH3CH3CH3中H被-CH3取代形成CH3CH2CH3最终形成一种可以用CnH2n+2表达系列这样一系列化合物称为同系列。同系列中每个化合物之间互称同系物。第6页E.IUPAC命名法----系统命名法a.最长：选择(具有特性官能团)最长碳链作主链

例如：酸特性官能团-COOH醇特性官能团-OH醛特性官能团-CHO酮特性官能团C=O烯烃特性官能团C=C炔烃特性官能团CC烷烃特性官能团R第7页b.最多:具有尽量多支链c.最小:编号时使特性官能团号码最小对于烷烃来说就是从离支链近来处开始编号d.最简:命名时合并所有相似官能团第8页F.复杂取代基命名1．最长:选择最长碳链作支链主链；2．最多:使支链中支链最多；3．编号特殊:从与主链相连碳原子处开始；4.最简:命名时合并支链中取代基名称。第9页2.构造理论价电子配对理论假如化学键是由成键原子价电子配对形成，环丙烷和丙烷价电子配对状况完全相似，应当具有相似反应，不过怎样解释如下事实？阐明价电子配对理论具有局限性，但仍不失为对有机物成键状态一种以便理解方式。第10页价键理论

从原子轨道重叠角度解释上述反应环丙烷形成头碰头键重叠程度较小，具有烯烃性质。键长：两成键原子核之间距离键角：两键之间夹角第11页价键理论总结第12页分子轨道理论

解释1,3-丁二烯(CH2=CH-CH=CH2)分子构造通过解上述行列式，x代表能量，解出能量后再得出波函数，这是构造化学内容。第13页分子轨道理论总结第14页共振论

用价键理论表述分子构造构造式来表达电子离域，以1,3-丁二烯为例：第15页写共振极限式原则a.原子核位置不动——核不动；b.未成键电子数不变——数不变；第16页c.极限式表观能量低——能量低；双键多，电荷分散有助于能量减少

d.整个分子共平面——共平面写共振极限式原则：核不动数不变能量低共平面第17页共振论总结第18页以重氮甲烷(CH2N2)为例理解共振式CH2N2共振式第19页具有负碳离子性质N核外有5个电子，呈电中性N核外只剩余4个电子，呈正电性C核外有5个电子，呈负电性第20页C核外有4个电子，呈中性N核外只剩余4个电子，呈正电性N核外有6个电子，呈负电性具有卡宾性质第21页具有正碳离子性质C核外只剩余3个电子，呈正电性N核外有5个电子，呈电中性N核外有6个电子，呈负电性第22页共振式实质上就是写出了该化合物电子异构体一般状况下，我们还是以价电子配对旳形式来理解有机化合物构造第23页1.2异构现象

1．构型异构

构型：分子中原子或基团连接状态构型异构：碳链异构官能团异构

几何异构(顺反异构)烯烃部分互变异构醛酮部分

旋光异构立体化学第24页2．构象异构构象：分子在空间也许采用姿态构象异构：由于单键旋转而使分子中各基团或原子相对位置不一样样A．构象表达措施伞形式锯架式Newman式旋转单键横在眼前斜放旋转单键顺着视线放置旋转单键第25页伞形式锯架式Newman式重叠式交叉式第26页B．乙烷构象

室温下可以自由旋转交叉式是优势构象

第27页C．丁烷构象第28页丁烷构象与能量关系对位交叉式是优势构象

第29页1.3物理性质

感官性质

颜色，气味等物理常数

相对密度(d)，熔点(m.p.)，沸点(b.p.)，水中溶解度，折光率(nD20)，比旋光度([]D20)等烷烃：d<1，不溶于水；C1~C4气体；C5~C16液体；C16以上固体。

第30页1.4有机化学反应类型及理论

按照基团变化分为：取代反应、加成反应、消除反应，氧化反应、还原反应按照电荷行为分为：亲电反应、亲核反应1．反应理论

A.碰撞理论

v=P

Z

e

–Ea/RT

v

反应速率；P

有效碰撞分数；

Z

碰撞次数；Ea

活化能；

R

摩尔气体常量；T

热力学温度第31页B.过渡态理论

第32页C.Hammond假设

对于放热反应来说，过渡态构造与反应物更为靠近，因此称“过渡态来得早”；对于吸热反应来说，过渡态构造与生成物更为靠近，因此称“过渡态来得晚”。第33页2．反应类型

A.协同反应请注意总结有哪些反应属于协同反应第34页B.分步反应

绝大多数有机化学反应属于分步反应第35页第36页1.5化学性质----自由基取代反应

(氯代和溴代)

1.甲烷氯代——自由基机理第37页实例:

自由基引起阶段一般要用到过氧化物(ROOR)作为引起剂第38页第39页NBS为溴代试剂，在温和条件下反应

目前采用DBDMH替代NBS，其溴含量更大，反应效率更高。第40页氯化硫酰作为为烯丙基位氯代试剂第41页2.自由基构造与稳定次序A.自由基构型

B.自由基稳定次序第42页3.电子效应理论及对自由基稳定性解释

诱导效应——I效应由于原子电负性不一样样而引起电子沿键偏移；短程、永久效应。吸电子诱导效应用-I表达；推电子诱导效应用+I表达。Cl-C+C+C+-CCl具有-I效应；CH3+C-C-C--CCH3具有+I效应。A.电子效应诱导效应；共轭效应；超共轭效应第43页共轭效应——C效应

电子在共轭体系内离域效应。共轭体系即单双键交替、或是单双键交替时，在应当出现双键处出现是电子对旳体系，如C-C=C-C=C-C=C；C-C=C-Ö-C=C长程、遍及整个共轭体系效应。吸电子共轭效应用-C表达；推电子共轭效应用+C表达。分类：-共轭、p-共轭第44页-共轭：1,3-丁二烯CH2=CH-CH=CH2

第45页p-共轭：甲基乙烯基醚CH3Ö-CH=CH2

第46页超共轭效应——C-H键共轭效应

由于氢原子半径非常小，导致C-H键电子云近似桶型；其键角为109.5，与90较为靠近，C-H键电子云与双键部分重叠形成类似共轭效应。

只存在于C-H键，并且只是推电子。

第47页超共轭效应实例：CH3CH=CH2超共轭效应强度：-CH3>-CH2R>-CHR2>-CR3第48页电子效应影响

共轭效应>超共轭效应>诱导效应

解释自由基稳定性次序

烯丙基自由基

第49页苄基自由基

3自由基第50页4.卤代反应活性与选择性

A.氯代反应

第51页

反应活性反应难易程度对应产物产率除以对应氢原子个数为该级别氢原子反应活性，1H:2H=(46/6)/(54/2)=1/3.51H:3H=(64/9)/(36/1)=1/5.0

反应活性还可以通过反应速率比值得到，甲烷与乙烷氯代时反应速率之比为：CH4/CH3CH3=1/270。

反应活性比例为：CH4:1H:2H:3H=(1/270)/1.0/3.5/5.0第52页B.溴代反应反应选择性是指反应部位专一程度。结论：溴代反应选择性比氯代反应好。第53页C.Hammond假设解释

反应机理：CH3CH2CH3+Cl.(Br.)CH3CH2CH2.

CH3CH2CH3+Cl.(Br.)CH3CH.CH3生成两种自由基：1自由基：CH3CH2CH2.

2自由基：CH3CH.CH3试验现象