有机化学B全册配套完整课件

有机化学B全册配套完整课件主要参考书邢其毅、徐瑞秋、周政、裴伟伟,《基础有机化学》第二版，上下册，高等教育出版社胡宏纹主编，《有机化学》第二版，上下册，高等教育出版社曾昭琼主编,《有机化学》第三版，高等教育出版社高鸿宾主编,《有机化学》第四版，高等教育出版社

第一章绪论

1.1有机化学研究对象及有机化合物的特点1.2有机化合物中的共价键电子理论1.3共价键的键参数---共价键的属性1.4有机化合物的分类1.1有机化学研究对象及有机化合物的特点一.有机化学研究对象

化学：研究物质的组成、结构、性质及其变化的一门科学。

有机化学:研究有机化合物的化学，即研究有机化合物的组成、结构、性质及其变化。有机

什么是有机化合物呢？物质就其组成和性质分为无机物和有机物两大类，无机物就是大家熟悉的如:矿物、金属、盐类等;此外,还有一类性质特点与其截然不同的物质称为有机物,有机物不仅广泛存在于自然界,同时亦有大量是人工合成的物质,与人们日常生活密切相关。如：粮食、油料、丝、毛、棉、麻、糖、药物、味精、炸药、油漆

等。有机

白加黑

日用片夜用片

对乙酰氨基酚325mg325mg

盐酸伪麻黄碱30mg30mg

氢溴酸右美沙芬15mg15mg

盐酸苯海拉明-25mg对乙酰氨基酚:抑制前列腺素的合成而产生解热作用。是快克,康泰克,白加黑,康必得,速效感冒胶囊,泰诺等感冒药物的主要成份。盐酸伪麻黄碱:既可消除鼻塞、流涕、打喷嚏等感冒的前期症状,又可治疗由于感冒引起头痛、发烧、咳嗽。

氢溴酸右美沙芬:为很好的镇咳药物有镇痛作用,但没有吗啡的成瘾性和吗啡的副作用。盐酸苯海拉明:抗过敏药物,可减轻感冒所致的流涕、打喷嚏等过敏症。有镇静,防晕,止吐作用(可缓解支气管平滑肌痉挛)。对乙酰氨基酚食用叶绿素经脱镁,脱植醇基,去异五环,芳构化制成游离卟啉,再经亚铁络合即成铁卟啉Ironporphyrin

1,3,5,8-四甲基-2,4-二乙基-6,7-二丙酸铁卟啉

N-乙酰基-5-甲氧基色胺松果素褪黑素

红桃K脑白金Melatonine

十八世纪末把存在于生物体的物质统称为“有机物”,把矿物质称为“无机物”研究发现有机化合物均含有碳元素,于是,凯库勒(KeKule.A德1829

1896)认为碳是有机化合物的基本元素，把“碳化合物称为有机化合物”。肖莱马(Schorlemmer,c德)认为碳的四个价键除自己相连之外,也与氢结合形成了碳氢化合物—烃,其他有机化合物都是由别的元素取代烃中的氢衍生出来的,因此,把有机化合物定义为碳氢化合物及其衍生物有机化学是研究烃及其衍生物的化学。

在十九世纪初期,有机物的取得都来源于动、植物,而动、植物都是有生命的物体(质),也就是说有机物来源于有生命的物体(质),如:

Scheele舍勒:酒石酸/酒石(1770);草酸/酢浆草(1776);乳酸/酸牛奶(1780);尿酸/尿(1780);柠檬酸/柠檬(1784);苹果酸/苹果(1785);没食子酸/五倍子(1786);此前只知蚁酸,醋酸,安息香酸(二苯羟乙酸)和琥珀酸(丁二酸)4种

Rouelle罗勒尔:尿素(脲)/尿液(1773)

Serturner塞特纳:吗啡/鸦片(1806)

Pelletier皮里特等:叶绿素/植物(1818)有机

我国在770

780年的制烧酒技术是目前有机物合成与制备中仍广泛使用的蒸馏法提取(提纯)有机物技术的鼻祖。

有机吗啡是鸦片中最主要的生物碱（含10-15%）,1806年法国化学家Serturner塞特纳首次从鸦片中分离出来。他用分离得到的白色粉末在狗和自己身上进行实验，结果狗吃下去后很快昏昏睡去，用强刺激法也无法使其兴奋苏醒；他本人吞下这些粉末后也长时间昏睡。据此他用希腊神话中的睡眠之神吗啡斯（Morphus）的名字将这些物质命名为“吗啡”。HOHOONHHCH3H

1806年提取分离1952年确定结构并合成经历了近150年Morphine吗啡叶绿素叶绿素可作为卟啉铁的生产原料

由于这些有机物与无机物在组成及性质上有极大的差别，人们便赋于有机化合物一种神秘的色彩，贝齐里乌斯

(BerzeliusJ.J瑞典)认为有机物只能来源于“生命体”,是由“生命力”创造的，“有机”这个名词亦由此而来，意为“有生机之物”,因此有机物不可能由人工合成得到,使人们放弃了人工合成有机物。

“生命力”学说极大地阻碍了有机化学的发展。有机1828年魏勒(F.woler1800-1882德)在实验室将无机物氰酸铵溶液加热蒸发时,却得到了原来只能从尿液中得到的有机物--尿素(脲):

NH4NCOH2NCONH2

这一实验结果打破了“生命力”学说的神话(F.woler同期还发现元素Al、Be),随后人们陆续通过无机物合成了有机物草酸、醋酸、油脂等，这说明有机物不仅来源于动、植物,等有生命力的有机体,有机物亦可通过人工合成制备。

有机生命力动摇?1845年:Kolbe(柯尔伯)合成了醋酸1854年:Berthelot(贝特罗)合成了油脂1861年:布特列洛夫合成了糖1965年:我国合成了牛胰岛素1981年:我国合成了与天然转移核糖核酸相同化学结构和生物活性的酵母丙氨酸转移核糖核酸。一百多年来人工合成的有机化合物己超过700万种,但“有机物”这一名称却沿用至今。现在人们不仅能大量合成有机物,还用天然分子作模式,合成出特性远远超过天然分子的新型分子。并将合成物质进一步加工成纤维、塑料、橡胶、药物、香料等。甚至可以进行分子裁剪,分子设计(生物工程、基因库研究、克隆技术等)。

二.有机化合物特点1.有机化合物组成上的特点我们知道有机化合物都包含碳原子，此外亦还有氢及少量的氧、硫、磷、氮、硅、硼等。由此可见有机物元素构成比较简单，但其数量就非常多，其数量远远超过无机物，

举例来说:氢、氧两种元素构成无机物为H2O及H2O2;而由碳、氢两种元素构成的有机物自然界至少有3000余种。椐《科学通报》1977年不完全统计:有机物为404万种(而由一百多种元素构成的无机物仅50余万种),1985年有机物达800万种,且仍以数千种/年的速度增加,无机物在数量上变化不大。有机2.有机化合物结构上的特点结构:指原子在分子中结合的序列

a.同分异构现象有机化合物数目庞大，首先是由于碳原子相互结合能力很强，碳原子之间可以相互连接成碳原子数目不等的碳链及碳环,碳链的碳原子可以从一个、二个到几十个甚至几万或数十万(有机高分子化合物)即使是碳原子相等的分子，其连接方式不同，也可以组成许多不同的有机物。有机

这种分子式相同，而分子结构式不同，而使其在性质上(物理性质或化学性质)各异的现象称之为同分异构现象，这类化合物互称为同分异构体。

如：丁烷与异丁烷

CH3CH2CH2CH3CH3CH(CH3)CH3有机如：甲醚与乙醇

CH3OCH3CH3CH2OH有机如：丙醛与丙酮

CH3CH2CHO

CH3COCH3显然，碳化合物含碳原子的数目和原子种类愈多，其分子间排列方式也愈多，理论上C10H22同分异构体达75个,可见同分异构现象是造成有机化合物数量众多的主要原因，同分异构现象也是有机化合物的主要特点之一。

b.分子结构复杂在众多的有机物中,有甲烷、乙烷、乙烯、乙炔

等结构简单的有机物,但更多的是结构复杂的有机物,如:甾体化合物、蛋白质、多肽、多糖及核酸等例:维生素B12—C63H90N14O14PCo。

3.有机化合物性质上的特点

a.易燃:

多数有机物都是易燃品,如:油类等,燃烧的最终产物CO2、H2O;亦有阻燃物,如:CCl4有机b.熔点低：部分为液、气体,固体物熔点较低，超过300

C有机化合物较少，这主要是由于有机化合物晶体是由分子间引力维系所致(无机物熔点高，无机物晶体结构单元离子晶格能较大)。c.热稳定性差：易受热分解,许多有机物在200

300

C逐渐分解，有些并无确定的熔点(未到熔点就分解)。象维生素、味精等都是热稳定性较差的有机物。耐高温的碳纤维应用于航天领域。有机d.水溶性差：水是极性分子，而有机物多为弱极性或完全无极性，依“相似相溶”原理,多数有机物不溶于水,而显极性乙醇、乙酸、糖等易溶于水。

e.反应速度慢：有机化合物多数不是离子型反应，而是分子间反应，只有当分子具有一定能量时，才能起反应，因此，反应速度慢时间长,往往需通过加热、光照或加催化剂等手段来提高反应速度(增加分子动能，降低活化能或改变反应历程)；TNT一经引发即为瞬间反应。有机f.副反应多：有机反应中往往伴随有若干副产物，即副反应多，一般把特定条件下主要进行的反应叫主反应，其它叫副反应，由于副反应存在，会降低目标产物得率:

CH3CH2CH3

CH3CHClCH3+CH3CH2CH2ClCl2/h

/

53%47%

因此，抑制副反应，提高主反应得率是有机化学研究的课题之一。亦有专属反应:酶反应。有机1.2有机化合物中的共价键电子理论一.有机化合物的结构

1.碳的结构及成键方式

C61S22S22P2

有机化合物的性质，取决于有机化合物的结构，它是指分子中原子间的排列顺序和结合方式，在有机化合物中碳原子为四价元素，它可与四个原子或原子团结合，以达到其饱和度。有机

有机分子结构中各原子并不处于同一平面，但我们通常习惯以平面结构式来表达，式中短线表示价键，烷烃中碳原子间以单键相连，单键碳链不是直线型，而是曲折的，具有弹性，如橡皮、橡胶等。有机物除单键外，还有C=C，C

C以及环状及支链的区别，当含有杂原子时，亦形成含杂原子的链或环。

C-C,C=C，C

CC-H,C=O，C

N有机2.有机物结构表达式结构表达式主要有凯库勒(Kekule)式;路易斯(Louis)式;平面结构式;结构简式;键线式等,除键线式外其余几种我们都比较熟悉,键线式以120

夹角的锯齿线比较形象地表达碳链的形状,其拐点及端点都表示碳原子,碳及氢原子不写出来而杂原子及与杂原子相连的氢原子则要写出来:

己烷3-氯丙醇有机有机化合物构造式的表示方法

凯库勒式构造简式键线式路易斯式CH3CH2CH(CH3)CH3或

二.有机化合物中的共价键理论

1.价键法(共价键法或电子配对法)

碳原子在形成有机化合物时，碳原子总是和其它原子各提供一个电子，形成两个原子共有电子对的化学键，这种化学键称为共价键,共价键的数量代表该原子在化合物中的化合价。共价键是两个原子的未成对而又自旋相反的电子偶合配对的结果。两个电子的配合成对也就是两个原子轨道相互重叠，重叠部分越大，形成的共价键就越牢固。有机原子轨道--原子轨道用电子波函数φ表示反映电子的运动状态原子核和电子组成原子,核外电子围绕原子核运动,这种运动可用波函数来描述,通过概率统计得到电子在核外运动的区域,我们把这种区域称为原子轨道,亦形象地称为电子云。1s轨道xyz1s电子云分布图

因此,原子轨道也可以用电子云来描述。电子云：电子围绕原子核作高速运动,就象围绕在核外的带负电荷的云。

φ2叫电子云密度,也就是电子在核外某处出现的几率密度。

φ2的图形与φ的图形是相似的、一致的。1S2Px2Py2Pzxyz正负号只代表位(波)相的不同,与电荷无关。只有位相相同的原子轨道重叠才能有效的成键。有机化学中参与成键的主要是s轨道和p轨道。

共价键有两种:

键—成键原子间重叠的电子云沿键轴呈园柱状对称分布;

键--成键原子间重叠的电子云垂直键轴呈镜像反对称。

有机原子轨道的重叠（对称性和最大重叠原则）“头碰头”键“头碰头”键“肩并肩”键要点：

共价键是两个原子轨道(电子云)相互重叠的结果成键电子定域于成键原子之间共价键具有饱和性共价键具有方向性氢原子原子轨道重叠氢分子氢分子的形成共价键的方向性沿x轴方向最大重叠成键沿y轴方向重叠小不成键++--原子轨道的重叠（对称性相同和最大重叠）yH(1S)Cl(3P)xxxyy++++++++----结合不稳定不结合

价键法把价键的形成看作是两个原子轨道(电子云)重叠的结果,成对的电子把两个原子连接起来形成共价键,这两个电子在这两个原子之间运动,时电子云重叠越多,其共价键越牢固。价键理论中配合三原则：①饱和性:几个未成对电子就可与几个自旋相反的电子配对(两个氢原子形成氢分子,而两个氦原子却不能,因氦原子外无未成对电子)；②方向性：电子云重叠取最大方向；③定域性:配对的电子只在成键的二个原子之间运动。有机价键法的局限性:a.不能解释O2分子磁性:按价键法氧分子配对后没有未成对电子应呈反磁性，而实验中发现O2分子具顺磁性(即有未成对电子存在,为三电子

键)。

b.共轭体系(单、双键交替出现)的稳定性没法解释。有机

分子轨道理论

量子力学的处理方法，原子轨道组成分子轨道必须具备三个条件：a.能量相近；b.电子云最大重叠；c.对称性匹配(波相相同)。

分子轨道:原子轨道线性组合为分子轨道。要点：成键电子的运动范围不是局限于两个成键原子之间，而是在整个分子的区域内分子中价电子的运动状态用分子轨道描述分子中的电子根据能量最低原理、保里原理和洪特规则填充在分子轨道上决定分子化学性质的主要是原子的价电子

原子通过共价键形成分子后,成键电子的运动不再局限于原子轨道,而是在分子轨道中运动,即价电子不再认为定域,而是在整个分子中运动,每个分子轨道中最多可容纳二个自旋相反的电子。有机反键轨道成键轨道能量

成键轨道

1=φ1+φ2φ1

反键轨道*2=φ1-φ2φ2H与H2轨道能级图

氢分子轨道的形成（σ分子轨道）↑↓成键轨道反键轨道能量

1=φA+φBφA*2=φA-φBφB能量

分子轨道的形成

分子轨道遵循三原则:a.能量最低原理电子填充原子轨道时，将尽可能进入能量低的轨道;b.鲍里(Pauli)不相容原理任一原子轨道只允许二个自旋相反的电子;c.洪特(Hund)规则电子在等能量轨道中充填时，将尽可能以相同自旋方向分占不同轨道。有机1.3共价键的键参数(共价键的属性)

共价键的键参数决定了共价键的性质，键参数主要有键长、键角、键能、元素电负性与键的极性等。

有机r1dr4r2r3baa.

键长:成键原子的核间距离d

:a－b键长r1:a原子范氏半径r2:a原子共价半径r3:b原子范氏半径r4:b原子共价半径d=r2+r4

键长是原子核对共用电子对吸引力与两原子核间的排斥力达相互平衡时的体现。不同的共价键有不同的键长,即使是同一类型的共价键,在不同的化合物中,由于受到不同的元素或原子团的影响,其键长也有差别。常见的键长数据列如下:C-C0.154nm;C=C0.134nm;C

C0.120nm(环己烷C-C0.153nm)有机

b.

键角:两个共价键之间的夹角共价键有方向性，分子中某一原子与另外两个原子形成的两个共价键在空间所形成的角度叫键角，键角随分子结构不同差别较大，如:甲烷与乙炔，分别是109.5

和180

。键长和键角决定着分子的立体形状，同样，由于其它原子或原子团的影响，不同化合物中同样的原子形成的夹角(键角)也有所不同。有机

c.

键能

键离解能：在气态下将形成共价键的两个原子于标准状态下分开至无限远时所需能量。键能：双原子分子的键能等于键的离解能;多原子分子的键能等于各键离解能的平均值。如:甲烷每离解一个氢原子的离解能均不同，键能取其4个的平均值。键能通常用焓变来表示(

H):

H=

破裂键能-

生成键能符号含义:+代表吸热;-代表放热有机例:计算丙烯与溴加成的生成热(

H)解:CH3CH=CH2+Br2

CH3CHBrCH2Br破裂键:C=C键能为611-348=263kj/molBr-Br键能为193kj/mol生成键:二个C-Br键能为2

285=570kj/mol

H=

破裂键能-

生成键能

=(263+193)-(285+285)=-114kj/mol

负值表示该反应过程为放热反应有机

相同原子形成的共价键,如Cl-Cl、H-H、Br-Br、C-C等电子云在两原子间对称分布,我们称之为对称共价键,这种共价键正电荷中心与负电荷中心重叠,其共价键没有极性。若是不同的原子组成共价键时，由于成键的两个原子对价电子的吸引力不同，使成键电子云在两个原子间的分布不对称，造成共价键的正负电荷中心不重合形成极性键。H－Clδ+δ-电负性大的原子带负电性电负性小的原子带正电性d键的极性极性键μ=q·d

极性共价键的正电中心负电中心不重合，构成一个偶极。正电中心或负电中心的电荷q(库仑，C)与两个电荷中心之间的距离d(米，m)的乘积叫偶极矩μ,μ的单位:C·m(库仑·米)

。H－Cl偶极矩为矢量，一般用箭头来表示方向,箭头由正电性原子指向负电性原子。偶极矩μ=3.44×10-30C·mμ=5.17×10-30C·mμ=0双原子分子中，键的偶极矩就是分子的偶极矩多原子组成的分子，分子的偶极矩是分子中各个键偶极矩的矢量和键的极性和分子的极性问题:乙炔分子

=0,乙醚分子是否亦为零?

偶极距的大小反映了有机分子极性的强弱。分子的极性对熔点、沸点和溶解度等物理性质有较大影响。键的极性对化学反应起决定性作用。

常见元素的电负性：

FOClNBrICSHPBSi4.03.53.13.02.82.62.52.52.152.12.01.8有机e.分子间的力

定向力:极性分子间的作用力，偶极—偶极作用力，

色散力:极性分子和非极性分子内之间的作用力。分子内部电荷分布不均匀，运动瞬间产生暂时偶极。极化率：RI>RBr>RCl>RF

氢键:氢原子与原子半径小,电负性强且有未共用电子对的原子(F,O,N)结合时产生的力。三种力大小比较:氢键>定向力>色散力

上述三种力远远小于化学键力

离子键:成键原子间通过电子转移产生正、负离子,两者相互吸引所形成的化学键。共价键:成键的两个原子各提供一个电子,通过共用一对电子相互结合的化学键。配位键:是一种特殊的共价键,形成共价键的一对电子是由一个原子提供的。有机化合物中绝大多数化学键是共价键。常见化学键f.

键的可极化性共价键具有可被极化的性质,如:溴分子是不具极性的Br-Br共价键,但在外界条件(极性分子、离子性介质、磁场、电场等)影响下,非极性的溴分子会极化而成为极性分子Br

+-Br

-(诱导偶极子)。许多有机化学反应需通过键的极化进行。有机1.绝大多数有机物分子中都存在共价键。2.共价键的键能和键长反映了键的强度，即分子的热稳定性；3.键角反映了分子的空间形象(构型)；4.键的偶极矩和键的极化性反映了分子的化学反应活性和它们的物理性质。共价键的属性小结

有机反应的基本类型均裂:共价键断裂时,成键的一对电子平均地分给两个原子或基团,生成的带电子的原子或原子团叫自由基,按这种方式发生的反应称为游离基反应:A:B

A.

+B.Cl:Cl

Cl.+Cl.CH4+Cl.

CH3.+Cl2

发生均裂的反应条件是光照、辐射、加热或有过氧化物存在。均裂的结果是产生了具有不成对电子的原子或原子团——自由基。有自由基参与的反应叫做自由基反应或均裂反应。异裂:共价键断裂时,成键的一对电子为其中的一个原子或原子团所有,生成了正离子与负离子,按这种方式发生的反应为离子型反应:C:X

C++X-

形成碳正离子

C:X

C-+X+

形成碳负离子

发生异裂的反应条件是有催化剂、极性试剂、极性溶剂存在。异裂的结果产生了带正电荷或负电荷的离子。发生共价键异裂的反应,叫做离子型反应。周环反应(协同反应):反应不受外界条件的影响,反应时共价键的断裂和生成同时进行,反应过程中不生成游离基或离子活性中间体,经过多中心环状过渡态协同地进行。

有机反应的基本类型应反原还化氧

有机化学中的电子效应诱导效应(I):

因原子或原子团的极性而引起电子沿着价键链由近至远传递的效应(短程作用),称为诱导效应(inductivedffect),以氢为标准,斥(给,供)电子的原子的诱导效应表现在其本身将带有微量正电荷,用“+I”表示;反之,吸电子的原子产生的诱导效应可用“-I”表示。有效电荷：-0.713+0.681+0.028+0.002“-I”效应主要原子(团)的有：

-X、-NO2、-CN、=O、-NH2“+I”效应主要是烷基和一些带负电的原子(团)如：

-O-、-R烷基给电子的能力：

R3C->R2CH->RCH2-1.电子的定域运动：如乙烯,π键的两个P电子的运动范围局限在两个原子之间,这叫做定域的运动CH2=CH2。

2.电子的离域现象

共轭效应(C)

这种电子通过共轭体系的传递方式,叫做共轭效应,给电子:“+C”；吸电子:“-C”

。单重键交替出现的分子称为共轭分子,又称

-共轭..

,-共轭以及,P-共轭（超共轭）牵涉-键的共轭,比上述共轭弱得多P-共轭存在于氧、硫、氮、卤素等孤对电子以及正负离子、自由基与双键之间的共轭效应CH2=CH-C+H2研究新的有机化合物,一般程序：1.分离提纯:重结晶,升华,蒸馏,分馏,色谱分离2.物理常数的测定:熔点,沸点,相对密度,折光率3.元素分析和实验式的确定定性分析:确定化合物的元素组成;

定量分析:确定各元素的相对含量;4.分子式和结构的确定化学方法:

官能团反应化学降解及模拟合成物理方法:X衍射,红外光谱,核磁共振谱,质谱1.4有机化合物的分类有机化合物数量极为庞大，而且不断有新的有机物发现,为了便于进行研究和应用，有必要对有机化合物进行分类，分类方法主要有二种:a.按碳架分类(碳原子连接方式)b.按官能团分类。

有机一.按碳架分类(三类:开链、碳环及杂环)1.开链化合物:分子中碳原子相互连接成链状而不成环的有机物,开链化合物最先从油脂中发现故又称为脂肪族化合物,可分为饱和与不饱和两种。

2.

碳环化合物:分子中碳原子相连成环状骨架(碳原子成环),a.脂环族化合物:脂环族化合物性质与脂肪族相似,包括饱和与不饱和两种:有机

b.

芳香族化合物分子中含苯环结构,且性质较特殊。

苯萘蒽

3.

杂环化合物环中除碳原子外,还含有其它原子。

呋喃噻吩吡咯有机

二.按官能团分类官能团是分子中比较活泼易于发生化学反应的原子或基团，官能团决定化合物典型性质,含有相同的官能团的化合物是同类物质,按官能团分类可将有机物分为：烷、烯、炔、卤代烃、芳香烃、醇、酚、醚、醛、酮、醌、羧酸、羧酸衍生物、硝基化合物、胺、重氮和偶氮化合物、杂环化合物…

…等。按官能团分类,便于对其进行系统的研究。官能团分类法更能反映各类有机化合物之间的区别及内在联系,因此课程将按官能团分类法进行介绍和讨论。有机一些重要官能团

CCCCCOHCO-X卤基(卤原子)-OH羟基C-O-C醚键双键叁键醛基酮基OHCO羧基-CN氰基-NO2

硝基-NH2

氨基-SO3H磺(酸)基官能团名称官能团官能团

学习有机化学的重要性有机化学是一门基础学科。化学工业、能源工业、材料科学、生命科学、环境科学等都离不开有机化学。有机化学与人类日常生活、国民经济有密切关系脂肪、淀粉和蛋白质;

木材、煤、石油和天然气;

天然橡胶、纸、棉花、羊毛和蚕丝;

合成纤维、合成橡胶、合成塑料;

药物、染料、化妆品。有机化学是一门迅速发展的学科

1901～1998年，诺贝尔化学奖共90项，其中有机化学方面的化学奖55项，占化学奖61%1999年,艾哈迈德-泽维尔(埃及和美国双国籍)“运用激光技术通过化学反应观测原子在分子中的运动成为可能”;2000年,美国艾伦·黑格、艾伦·马克迪尔米德以及日本白川英树。在导电聚合物领域作出了开创性贡献;

2001年,诺贝尔化学奖奖金一半授予美国威廉·诺尔斯与日本野依良治，以表彰他们在“手性催化氢化反应”领域所作出的贡献；另一半授予美国巴里·夏普莱斯，以表彰他在“手性催化氧化反应”领域所取得的成就2002年,美国约翰·芬恩、日本田中耕一和瑞士库尔特·维特里希。他们发明了对生物大分子进行识别和结构分析的方法2003年,美国彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农。在细胞膜通道领域作出了“开创性贡献”而获奖

2004年,以色列阿龙·切哈诺沃、阿夫拉姆·赫什科和美国欧文·罗斯。他们发现了泛素调节的蛋白质降解。2005年,美国罗伯特·格拉布、理查德·施罗克以及法国伊夫·肖万，他们在“有机合成的烯烃复分解反应研究方面作出了贡献。”

2006年,美国罗杰·科恩伯格，以奖励他在“真核转录的分子基础”研究领域作出的贡献。2007年,德国格哈德·埃特尔因在表面化学研究领域做出开拓性贡献而获奖。2008年,日本下村修、美国马丁·沙尔菲、美籍华裔钱永健发现和研究绿色荧光蛋白方面做出贡献而获奖。2009年,印裔美籍文卡特拉曼·拉马克里希南、美

国托马斯·施泰茨和以色列阿达·约纳特因“对核糖体结构和功能的研究”而获奖。2010年,美国理查德·赫克、日本根岸荣一和铃木章因在有机合成领域中钯催化的交叉偶联反应

方面的卓越研究获奖。作业(做作业请抄题目)P10~11

1.11.21.8

第二章饱和烃(烷烃)

2.1烷烃通式、同系列及同分异构现象2.2烷烃命名2.3烷烃的结构2.4物理性质2.5化学性质2.6烷烃氯代(卤化、取代)反应历程2.7环烷烃烃：碳氢化合物,仅含C、H两种元素。烃的衍生物：烃分子中氢被其它原子或基团所取代。烃

开链烃

(脂肪烃)环状烃饱和烃(烷烃、石蜡烃)不饱和烃脂环烃芳香烃烯烃炔烃二烯烃环烷烃环烯烃单/多环芳烃稠环芳烃2.1烷烃通式、同系列及同分异构现象环烷烃的通式:CnH2n开链烷烃通式：CnH2n+2

同系列：通式相同,且结构(分子结构上相差若干个CH2)

及化学性质相似,物理性质则随着碳原子数目的增加而有规律地变化的化合物称为同系列

例：甲烷/丙烷/丁烷(同糸列)

甲醇/丙醇/丁醇(同糸列)

甲醚/乙醇(非同糸列)

丙酮/丁醛(非同糸列)

同系列中的化合物互称为同系物。相邻的同系物在组成上相差CH2,这个CH2称为系列差。有机同分异构分子式相同结构式不同的现象称为同分异构,这些化合物互称同分异构体1.同系物的同分异构丙烷中的一个氢原子被甲基取代,可得到两种不同的丁烷：正丁烷异丁烷2.非同系物的同分异构例:甲醚/乙醇丙酮/丙醛环丙烷/丙烯环丁烯/丁二烯/丁炔同系物的同分异构对物理性质的影响

丁烷异丁烷

b.p.(C

)-0.5-10.2

正戊烷异戊烷新戊烷

b.p.(C

)36.1289.5

m.p.(C

)-129.8-159.9-16.8

二.碳、氢原子类型有机

与三个氢原子相连的碳原子,叫伯碳原子(或一级碳原子),用1

表示与二个氢原子相连的碳原子,叫仲碳原子(或二级碳原子),用2

表示与一个氢原子相连的碳原子,叫叔碳原子(或三级碳原子),用3

表示与四个碳原子相连的碳原子,叫季碳原子(或四级碳原子),用4

表示碳原子上的氢则对应碳原子类型称为伯氢原子(一级氢,1

H),仲氢原子(二级氢,2

H),叔氢原子(三级氢,3

H)。

不同类型的氢其反应活性有差别。1

伯碳1

伯氢2

仲碳3

叔碳4

季碳2

仲氢3

叔氢碳、氢原子的类型

2.2烷烃命名一.普通命名法(习惯命名法)1.以天干(甲、乙、丙

壬、癸)命名碳链，超过十个碳用中文数字表示，如：C12H26---正十二烷。

2.以正、异、新表示异构体(例见上述：戊烷及异构体):

正(n-)---没支链的正构烷烃；异(iso-)---链端第二位碳上有一个甲基取代基；新(neo-)---链端第二位碳上有二个甲基取代基。有机

3.烷基命名烷基(常用R表示)：烷烃中一个氢原子被取代后的基团(二个氢原子被取代称亚，三个氢原子被取代称次)。异丁基---异丁烷中伯氢被取代；仲丁基---正丁烷中仲氢被取代；叔丁基---异丁烷中叔氢被取代。有机常见烷基:

CH3-

甲基

C2H5-

乙基

CH3CH2CH2-

正丙基异丙基CH3CH2CH2CH2-正丁基仲丁基异丁基叔丁基新戊基i-Pr（isopropyl）Me（Methyl）Et（Ethyl）n-Pr（Propyl）n-Bu（Butyl）s-Bu（sec-butyl）i-Bu（isobutyl）t-Bu（tert-butyl）Neopentyl

二.衍生命名法

甲烷作母体(选取代基最多的碳原子为母体碳)

普通命名及衍生命名均只适用于较为简单的烷烃。

二甲基乙基仲丁基甲烷二甲基乙基异丙基甲烷三.系统命名法有机化合物最常用的命名法是国际纯粹化学和应用化学联合会(InternationUnionofPureandAppliedChemistry,简称IUPAC)制订的系统。我国现用的系统命名法是依据IUPAC规定的原则,再结合中文特点制订的。(1)选择主链

选择最长、含支链最多的链为主链，根据主链碳原子数称为“某”烷。例：2-甲基戊烷步骤和原则如下:3-甲基己烷6个碳原子,4个支链6个碳原子，2个支链选择红色为主链2,2,5-三甲基-3-乙基己烷(2)给主链编号

用于确定取代基(支链)的位置。例：2-甲基丁烷从最接近取代基的一端开始编号3-甲基-4-乙基己烷例：若有相同编号，则小基团先编号123456789101111109876543212,4,5,5,9,10–(编号错误)2,3,7,7,8,10–(编号正确)2,3,7,8,10-五甲基-7-乙基十一烷最小规则若取代基还有支链，则以括号在主链位置下标出2-甲基-5,5-二(1,2-二甲基丙基)-壬烷

命名顺序:先找出最长碳链写出母体化合物名称,于母体烷烃之前按从简单到复杂将取代基依次写出,并将取代基的位次、个数标明、相同基团合并，用中文数字(二,三

)表示其数目。

较优基团排序，按Z/E命名(烯烃)规则确定，

注：国外文献基团按字母排序，则乙基ethyl排在甲基methyl前。有机次序规则的主要内容原子序数大的次序大，原子序数小的次序小，同位素中质量高的次序大。I>Br>Cl>S>P>F>O>N>C>D>H如果原子团的第一个原子相同，则比较与它相连的其它原子（第二个原子）的原子序数大小，其它依次类推。含有双键或叁键的原子团，可以认为连有二个或三个相同的原子。系统命名规则小结选主链:最长碳链,取代基最多；编号:a.从离支链最近的一端开始编号；

b.位置和最小(以前);最低系列(现在)写出名称

a.支链烷基名称和位置写在前；

b.小基团在前,大基团在后(次序规则);c.相同基团合并,以中文二,三,四等标明数目。注意1.数字与中文间用“-”隔开,数字间用“,”分开;2.“某基”和“某烷”之间不能用“-”隔开;3.中文二,三,四等不能用阿拉伯数字2,3,4等替换

2,7-二甲基-4-(1,1-二甲基乙基)辛烷3,3-二甲基-4-乙基-5-(2,2-二甲基丙基)壬烷有机课堂练习2.3烷烃的结构一.甲烷的构型甲烷的正四面体结构棍球模型(Kekülé)

比例模型(Stuart)HHHHC甲烷的正四面体结构HCH键角109.5ºC－H键长0.110nm有机化合物中碳原子的杂化激发三种杂化方式Sp3杂化Sp2杂化Sp杂化基态碳原子激发态碳原子C:1S22S22P2正四面体形Sp3杂化轨道sp3杂化C-Hσ键平面三角形sp2杂化轨道sp2杂化直线型sp杂化轨道sp杂化

S轨道P轨道SP3轨道(简化)SP3轨道四个SP3轨道成键能力：

S轨道=1；P轨道=1.73；SP3杂化轨道=2

主要特征:

正四面体

SP3杂化,

键,H-C-H夹(键)角109.5

,C-C键长0.154nm,C-H键长0.110nm有机二、烷烃的构象

构象是由于分子主链键旋转(转动)而使原子(基团)相对位置不同,造成分子处于不同能量水平的现象。

构象：互变键不破裂

构型：互变键破裂

分子的构象可通过透视式(锯架式)或纽曼(Newman)投影式来表示。乙烷的典型构象有两种：

交叉式重叠式透视式纽曼投影式乙烷的重叠式构象能量最高的最不稳定构象乙烷的交叉式构象能量最低的最稳定构象丁烷构象对位交叉式部分重叠式邻位交叉式完全重叠式

一般情况下重叠式与交叉式能量差为15

25kj/mol(

室温下分子热运动能)，故常温下重叠式构象与交叉式构象可快速互变。

构型是固定的，而构象一般是瞬间的。构型的变化须破坏化学键,而构象的变化则不会发生键的断裂。

2.4物理性质

一、物态常温下C1

C4为气体(石油气、天然气、沼气等),C5

C17为液体(汽油、煤油、柴油、机油等)，C18以上为固体(凡士林、石蜡、沥青等)。

二、沸点烷烃分子为非极性分子，是靠范德华力维持在一起的，其中主要为色散力,范德华力与其共价键数目有关，有机

若共价键越多，范德华力越大，因此，分子量越大，沸点越高，此外，色散力是短程力,随分子间距离增加而迅速降低(F

1/d6)，因此，支链越多，分子间距离越大，故沸点越低。三.熔点与分子对称性相关，对称性高熔点高，偶数对称性好于奇数，熔点曲线表现为锯齿状。

有机四.密度<1,最后趋于0.78,

支链使密度降低。五.溶解度(相似相溶)

非极性，难溶于水，易溶有机溶剂。有机2.5化学性质

在所有的有机物中，烷烃是不含官能团的化合物，分子中只有

键，除C-C键外就只有C-H键，为非极性分子，所以烷烃的化学性质是最不活泼的，在一般情况下，烷烃不与大多数试剂反应，如:强酸、强碱、强氧化剂等，但在高温或某些催化剂作用下也可发生一系列反应。有机

一.氧化反应

1.

完全氧化(燃烧)

燃烧产物为CO2+H2O并产生大量热能，提供日常生活、生产能源。C1

C6与空气混合至一定比例时，遇到火花会发生爆炸这是煤矿发生爆炸(瓦斯)事故的原因。甲烷的爆炸极限5.53

14%，在此浓度范围内遇火爆炸，在此范围之外,只燃烧而不爆炸。有机

2.部分氧化在催化剂存在及着火点以下，烷烃可被氧化为多种含氧化合物，氧化的结果是碳链的任何部分都可能断裂，不能用一个完整的反应式来表示(选择氧化技术有待完善)：

O2/Mn盐

R-CH3

RCOOH+RCHO+RCOR+RCH2OH

工业上利用高级烷烃制备脂肪醇及酸用于制备肥皂和表面活性剂。有机

二.异构化炼油工业利用异构化直链

支链提高汽油质量。辛烷值：正庚烷与异辛烷混合液中异辛烷的体积百分数。纯异辛烷辛烷值为100,辛烷值高则质量好,支链多则燃烧完全、安静、振动小。

异辛烷(2,2,4-三甲基戊烷)有机三.裂化(无氧条件)

裂化温度400

600

C,裂解>700

C,加热可使C-C、C-H发生断裂成为较小的分子，产物较复杂,有烷、烯、H2等，由于C-C键能(348kj)小于C-H键能(416kj),故产物中H2较少,如:甲烷需1200

C才能分解(CH4

C+2H2)。通过裂化和异构化反应在重油馏分中制备汽油，可使油品产量及质量都有较大的提高，一般原油馏分中直接得汽油约10

20%,通过裂化或加入催化剂可使长碳链烷烃裂解为短链烷烃,使油产率大大提高,由于断链过程伴随异构化反应(亦有环化反应),可使油品质量提高。有机四.取代反应

甲烷在黑暗中与Cl2不反应,但经强光照射,则剧烈反应,甚至发生爆炸

CH4+Cl2

C+HCl+热量

在较缓和光照或热及催化剂存在下，则可发生多级取代反应：

有机强光

反应中会生成四种氯代产物的混合物,当投料比为CH4:Cl2=10:1时,一取代物CH3Cl为主要产物;而CH4:Cl2=1:4时,则CCl4为主要产物。实际工业生产中控制投料比例,是常采用的方法,通过这种工艺手段可达到:①使目标产物产量提高；②使稀有或价值高的原料尽可能多的转化为产品。有机一．甲烷氯化反应历程通常高温气相反应及在非极性溶剂中光或游离基催化下(过氧化物)的液相反应均是自由基反应；而极性溶剂中的液相反应大多为离子型反应。

1.链引发:氯在光量子作用下均裂为原子(自由基)

Cl2

2C1·

△H=+242.5kj/mol2.链增长:自由基与甲烷作用产生一系列链反应

·C1+CH4

·CH3+HC1

·CH3+C12

CH3C1+·C1

·C1+CH3C1

·CH2C1+HC1

·CH2C1+C12

CH2C12+·C1

……

……有机3．链终止：自由基相互作用生成无活性死分子,氧气抑制反应,它可与甲基自由基作用生成化学活性很低的过氧甲基自由基(CH3OO

)等

·C1+·C1

C12

·CH3+·CH3

CH3CH3

·CH3+·C1

CH3C1

·CH3+O2

CH3OO

……

……

所有的自由基反应均有这三个过程。链引发:只产生自由基不消耗自由基;链增长:消耗一个自由基同时产生另一个自由基;链终止:只消耗自由基而不产生自由基。高碳烷烃的氯代反应在工业上有重要的应用例如：二.反应热、活化能、过渡态能量反应进程

过渡态或活化能大,则反应需要能量高,反应难进行;反之过渡态或活化能小,则反应需要的能量低,化学反应容易进行。反应热(H)负值为放热反应,产物能量低,更稳定。活化能

(E)反应热(H)过渡态

二.不同类型氢原子的活性

CH3CH2CH3

+Cl2

CH3CHClCH3+CH3CH2CH2Cl

57％

43％仲氢:伯氢=57/2：43/6=4：1

(CH3)3CH

+Cl2

ClCH2CH(CH3)2+(CH3)3CCl

64％

36％叔氢:伯氢=36/1：64/9=5.1:1

故氢的相对反应活性:叔氢:仲氢:伯氢=5:4:1这一结果可通过氢原子的离解能(3

H

2

H1H)及中间体自由基的稳定性(3R

2R

1R

)来解释。

有机不同氢C-H键的离解能:键离解能/kJ·mol-1伯氢CH3CH2CH2－H410仲氢(CH3)2CH－H395叔氢(CH3)3C－H380三．其它卤素与烷烃的取代反应

溴反应活性小于氯，只对某些活性较大的氢原子(如：叔氢)有取代反应，其选择性较好，在实验室研究工作中应用广泛；烷烃溴代活性顺序同氯代反应,且不同类型氢原子活性差别更大。

溴代化学活性:

(氯代36％64％)

叔氢:仲氢:伯氢=1600:82:1痕量99%

氟与烷烃剧烈反应，不易控制，甚至发生爆炸,这类反应没有实际应用价值。

碘反应活性很低，较难发生取代反应，且其产物之一HI是一种较强的还原剂，其逆反应占优势。此外，C-I键能小，C-I键易断裂，也促进逆反应进行。卤素卤代反应活性：氟》氯>溴>碘共价键类型C-FC-ClC-BrC-I

键能(kj/mol)485339285218有机顺-1，2-二甲基环丙烷反-1，2-二甲基环丙烷取代基在环的同侧为顺式取代基在环的不同侧为反式2.7环烷烃

环烷烃(饱和脂环烃)是碳链呈闭合状的饱和烃，单环烷烃的通式同烯烃CnH2n,它们互为同分异构体。

一.

命名命名与烷烃相似，根椐成环碳原子数目称环某烷，环上有取代基以数字(最小原则)标出，数字编号逆时针或顺时针都可，尽可能用最小数字表示最小取代基。

有机单环脂环烃的命名与烷烃相似，只是将碳原子数相应的链烃前面加上一个“环”字环上的碳原子用阿拉伯字编号，使取代基有最小位次环丙烷1，2-二甲基环丙烷在有多个取代基时，编号应从较小的取代基开始1-甲基-2-异丙基环戊烷

二.性质

1.

物理性质

环烷烃常态下三、四环为气态，熔点、沸点都较含同数碳原子的烷烃和烯烃高，相对密度较含同数碳原子的直链烷烃和烯烃大，但仍比水轻。

2.

化学性质环烷烃化学性质与开链脂肪烃相似,能发生游离基取代反应,常温下不能被KMnO4氧化,但由于成环而又有区别于开链烷烃的性质,如:三、四环的开环加成等。有机a.环上反应(取代反应)

环烷烃也是饱和烃，同样可发生游离基取代反应

光/热

/+Cl2

/+HClb.开环反应(a）催化加氢

+H2

(Ni/80

C)+H2

(Ni/200

C)+H2

(Ni/300

C)有机(b)加卤素或卤化氢

+Br2

(CCl4)

+HBr

(H2O)

三碳环在室温及暗处即可发生上述开环反应,但四碳环开环较难,在常温下与卤素及卤化氢等不发生开环反应，五、六环与卤素作用只发生环上取代反应。有机

环丙烷的烷基衍生物与卤化氢加成，环破裂在含氢最多和最少的两个碳原子之间，加成方式遵守马尔科夫尼科夫(马氏规则)规则：氢原子加在含氢多的碳原子上，而卤原子加在含氢较少的碳原子上。(越加越多)。

有机(c)氧化反应常温下环烷与一般氧化剂(KMnO4、O3)不起反应，据此可鉴别环烷烃与烯烃，但加热时与强氧化剂作用或催化剂存在，环烷烃可被氧化：

有机140~180℃，1~2.5MPaO2，钴催化剂HNO3加热KMnO4H2O可用于区别环烷烃和烯烃双键对氧化剂不稳定常温下，饱和的环对氧化剂稳定

三.环烷烃的结构在上述讨论中，我们已经知道五、六环较三、四环稳定，这可从其结构上来说明：(环)烷烃中碳原子均为SP3杂化，在环烷烃中，由于碳环大小不同，其键角就不同，只要键角不等于109.5

，分子内部就存在角张力，角度差别越大，这种角张力就越大，其稳定性也就越差。环丙烷夹角为60

，角张力大，存在有机

香蕉键(弯曲键)，C-C-C105

，电子云不是最大重叠，键不牢固，易断裂；其次由于环丙烷中三个碳原子在同一个平面上，相邻的两个碳原子上的C-H键都是重叠式的，具有较高的能量，这种构象重叠产生的张力称之为扭转张力。角张力和扭转张力是造成环丙烷化学性质活泼极易开环的原因。有机环丙烷的结构105°ＣＣＣ碳原子为sp3杂化为缓解角张力形成弯曲键具有重叠构象，氢原子排斥产生“重叠张力”Ｃ-Ｃ-Ｃ键角偏离正常键角产生角张力环丙烷分子具有较高的内能，不稳定30º30º

环丁烷的C－C键与环丙烷类似也呈弯曲键，也易开环。但它的碳原子杂化轨道重叠程度比环丙烷大,而且四个碳原子不在同一个平面内，所以角张力较小，其稳定性比环丙烷大，发生开环反应比环丙烷困难。为了降低分子的扭转张力，环丁烷空间构型呈“海鸥式”构象存在（约与平面成30º角）同一平面也只有三个碳原子，使张力有所降低，故比环丙烷稳定。

环戊烷的夹角108

，与正常SP3键角相近，角张力很小，“信封式”构型也使扭转张力较小，整体分子张力较小，故环戊烷的化学性质比较稳定。有机信封式

环己烷分子中的C－C键可以在一定的范围内自由旋转，形成无数个构象异构体。其中有两种没有角张力的极限构象：船式构象和椅式构象。这两种构象中，每个碳原子都保持了109.5º的键角，因而都是稳定构象。椅式构象船式构象

常温下椅式构象占99.9%，因此，环己烷分子实际上是一个无张力环，具有类似开链烷烃类似的化学稳定性。

在船式构象中,四个船弦碳的C-H键为重叠式,存在扭转张力;船式构象中船头和船尾的两个C－H键相距较近时也产生一定的张力。

椅式构象时，相邻两个碳原子上的C－H键都是处于交叉式的位置，能量较低。

环己烷椅式构象中每个碳原子上都有一个a键和一个e键，在环中上下交替排列。如图：直立键(a)--与对称轴平行平伏键(e)--与对称轴呈109.5

对称轴

当环己烷由一种椅式构象翻转为另一种椅式构象时，原来的a键变成e键，原来的e键变成a键。由于六个碳上连接的都是氢原子，所以两种椅式构象完全等同。一取代环己烷取代基占a键取代基占e键

取代环己烷由一种椅式构象翻转为另一种椅式构象时，翻转前后的两种构象可能是不同的。R处于邻位交叉位R处于对位交叉位能量低较稳定能量高不稳定

一取代环已烷取代基在e键时，构象较稳定；二元取代的环己烷两个取代基都占据e键时，构象较稳定；当两个取代基不同时，较大体积的取代基尽可能占据e键时，构象较稳定；如果环上同时有多个取代基时，则e键取代最多的一般都是最稳定的构象。

燃烧热:一摩尔物质完全燃烧，生成CO2和H2O时，所放出的热量。表2-1一些环烷烃的张力能和燃烧热

碳原子数

n345678

总张力能

kj/mol1141082502140

燃烧热

H/nkj/mol697686664659662664可燃冰

“可燃冰”学名为“天然气水合物”，其化学式为CH4·8H2O。是天然气在0℃和30个大气压的作用下结晶而成的“冰块”。“冰块”里甲烷占80～99.9%，因此也常称为“甲烷水合物”。可燃冰可直接点燃，燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要小得多。1立方米这种可燃冰燃烧，相当于约164立方米的天然气燃烧所产生的热值。据粗略估算，在地壳浅部，可燃冰储层中所含的有机碳总量，大约是全球石油、天然气和煤等化石燃料含碳量的两倍。可燃冰主要分布在东、西太平洋和大西洋西部边缘，是一种极具发展潜力的新能源。

作业(做作业请抄题目)

P28~29

2.32.82.132.16第三章不饱和烃

3.1烯烃3.2二烯烃3.3炔烃基本内容和重点

烯烃、炔烃和二烯烃的化学性质烯烃、炔烃和二烯烃的结构特征烯烃亲电加成反应历程共轭体系和共轭效应

重点:要求掌握烯烃、炔烃和二烯烃的结构和化学性质；亲电加成反应历程、马氏规则；共轭效应。3.1烯烃

分子中含C=C的烃(含开链与闭环两大类),C=C是烯烃的官能团，分子中可含一个或多个,这里主要讨论单烯开链烃,其通式为CnH2n

一．烯烃结构

有机3个sp2杂化轨道3个sp2杂化轨道互相平行的2个P轨道从侧面相互重叠，形成π键。σπ每个sp2杂化轨道具有1/3s成分和2/3p成分。sp2杂化轨道形状：C:1S22