有机化学课件(邢其毅)-第02章
有机化学-邢其毅课件(全)
供电子诱导效应（+ I）：
O
COO
(CH 3)3C
(CH 3)2CH
CH3CH2
CH3
H
§有机化学反应的类型和试剂的分类
一、共价键的断裂方式：
1、 均裂：成键的一对电子平均分给两个原子或原子 团。均裂生成的带单电子的原子或原子团称为自由基， 或游离基。
自由基不带电荷，呈电中性。有很高的化学活性。 自由基反应：通过共价键的均裂而进行的反应。
键矩：极性共价键正或负电荷中心的电荷（q）与两 个电荷中心之间的距离（d）的乘积叫键矩（u）。
化学键的极性：以键矩又称偶极矩（）来量度。
偶极矩是向量，带有方向性，一般以“ ”来表示，
箭头表示从正电荷到负电荷的方向。
Cl
多原子分子的偶极矩是分子中各个 键的偶极矩的向量和。 H Br
μ = 2.60 × 10-30 C.m
有机化学的任务
1．发现新现象（新的有机物，有机物的新的来源、 新的合成方法、合成技巧，新的有机反应等） 2．研究新的规律（结构与性质的关系，反应机理等） 3．提供新材料 （提供新的高科技材料，推动国民经 济和科学技术的发展） 4．探索生命的奥秘（生命与有机化学的结合）。
6、 学习有机化学的要求
1）、认真听课，作好笔记。 2）、勤思考、多提问，再理解的基础上记忆。 3）、学完每章，应归纳、总结。掌握该章的重点、难 点和规律。 4）、按时独立的完成作业。 5）、参阅有关的资料（参考书、杂志）。 6）、重视有机实验，以实验促进学习。
键角反映了分子的空间形象。 键矩和键的极化性反映了分子的化学反应活性，并影 响它们的物理性质。
键能：气态时原子A和原子B结合成1molA-B双原子分子（气 态）所放出的能量。通常键能愈大，键愈牢固。
有机化学总结--邢齐毅
有机化学总结--邢齐毅work Information Technology Company.2020YEAR基础有机化学第一章、绪论有机化学—organic chemistry ；碳化合物— carbon compound KekuleA 提出碳四价理论。
Synthesis第二章、有机化合物的分类表示方法命名烃（hydrocarbon）R---rectus ； S ---- sinister第三章、立体化学第四章、烷烃自由基取代反应小环烷烃的开环反应：与氢反应属于自由基反应，与卤素和氢碘酸反应属于离子反应。
第五章、紫外光谱红外光谱核磁共振和质谱紫外和可见光谱（ultraviolet and visible spectrum） UV凡是能在一段光波内产生吸收的基团，就称为这一段波长的生色基团。
关键词：助色效应，助色基团，红移，蓝移（紫移），增色效应，减色效应。
Woodward Fieser规则。
红外光谱（Infrared Spectroscopy） IR实际吸收峰的数目少于振动自由度的数目：1.简并；2.偶极变化为零；3.仪器分辨率不高。
孤立甲基只在1380附近出现单峰，异丙基的双峰强度相等，三级丁基的双峰强度不等。
影响化学键和基团特征频率的因素：共振减三十，氢键减六十。
核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance） NMR弛豫：纵向弛豫，横向弛豫。
偶合常数与化学位移不同，它不随外磁场的改变而改变。
磁等价化学一定等价，反之则不成立。
质谱（Mass Spectrum） MS分子被电子束轰击失去一个电子形成的离子称为分子离子。
分子离子峰的质量数要符合氮规则。
麦氏重排：γ氢转移。
第六章、脂肪族饱和碳原子上的亲核取代反应及β-消除反应关键词：诱导效应、共轭效应、超共轭效应。
Walden转换：构型转换。
影响亲核取代反应的因素：烷基的结构、离去基团的离去能力、试剂的亲核性及溶剂在反应中的作用。
邢其毅有机化学.ppt
25
• 离去基团和α氢原子必须处于反式共平面状态
使H-C-C-X四个原子在同一个平面上只有两种可能的情况
• 一种是分子取对交叉构象，进行 反式消除， • 一种是分子取重叠构象，进行顺 式消除.
对交又构象比较稳定，故卤代烷的E2消除是反式消除(anti elimination).
机理进行.
19
• 偶极溶剂有利SN2反应
在质子溶剂中进行SN2反应时， • 由于溶剂化作用，有利于离去基团的离去， • 由于亲核试剂可以被溶剂分子所包围，因此必须付出能量,先在亲 核试剂周围除掉一部分溶剂分子，才能使试剂接触底物而进行反应。 最后的影响是两种作用的共同结果.
在偶极溶剂中反应时, • 对于负离子很少溶剂化，亲核试剂一般可以不受偶极溶剂分子包围，
弱
4
若两个或多个试剂的碱性大小和可极化性大小的顺序是 相反的，亲核性大小主要取决于哪一个因素则与溶剂有关
同一族的元素，由上至下碱性减小，可极化性增大
5
溶剂对碱性和亲核性的影响
碱性决定亲核性
可极化性决定亲核性决定
6
溶剂对碱性和亲核性的影响
原因：
可极化性受溶剂的影响 不大，但碱性与溶剂的 关系很大
31
6.9.2 E2反应和SN2反应的并存与竞争
卤代烃放在碱性体系中加热，常常 会得到亲核取代和消除两种产物
32
E2机理
SN2机理
• 试剂亲核性强、碱性弱、体积小时，有利于SN2反应. • 试剂碱性强、浓度大、体积大、反应温度高时有利于E2反3应3
6. 10. E1反应
单分子消除反应用E1表示. E表示消除反应.1代表单分子 过程 • 大多数卤代烃在碱作用下的消除反应都是按E2机理进行的 • 三级卤代烷在无碱存在时的消除反应却是按E1机理进行的.
基础有机化学(邢其毅主编)02烷烃.pdf
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2005-10-11
二、正丁烷的构象
CH3 H H3C H H H H H CH3 CH3 H H CH3 H H H
H CH3
E
18.8kJ.mol 15.9kJ.mol
-1
-1
3.7kJ.mol-1 CH3 H H CH3 H H CH3 H3C H H H H H H H CH3 CH3 H H H CH3 CH3 H H
E
H2= -105kJ mol
-1 -1
Ea2= +8.4kJ mol
Reaction
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2005-10-11
2、活化能
CH3 H X
Ea E X + CH3-H Reaction Ho
CH3 + HX
X• Ea(kJ/mol)
F• 4
Cl • 17
Br • 75
00
600
1200
1800
2400
3000
3600
旋 转 角 度
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2005-10-11
戊烷
H H H
H
C H
C H
C
C
C
H H H
H H
H
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2005-10-11
药效构象
药效构象：药物受体一般只于药物多种构象中的一 种结合，这种构象称为药效构象。 受体(receptor)：对特定的生物活性物质具有识别能 力，并可选择结合的生物大分子。 OH OH HO HO CH2 CH2 NH2 H H 多巴胺
邢其毅《基础有机化学》笔记和课后习题(含考研真题)详解(有机化合物的分类 表示方式命名)
第2章 有机化合物的分类 表示方式命名2.1 复习笔记一、有机化合物的分类、表示方式及结构1．有机化合物的分类 按碳价分类，各类化合物的关系如下图所示：按官能团的不同，可分为烯烃、炔烃、醇、醛及羧酸等。
2．有机化合物的表示方式分子中原子的连接次序和键合性质叫做构造，表示分子构造的化学式称为构造式。
有机化合物构造式的表示方式有：路易斯结构式、蛛网式、结构简式和键线式。
分子的结构除了质分子的构造外，还包括原子在空间的排列方式，即它们的立体结构。
3．有机化合物的同分异构体 具有相同分子式而具有不同结构的现象称为同分异构现象(isomerism)。
分子式相同、碳环化合物 杂环化合物 脂环族化合物 芳香族化合物 脂杂环化合物 芳杂环化合物环形化合物 开链化合物（脂肪族化合物） 有机化合物结构不同的化合物称为同分异构体(isomer)，有机化学中的同分异构体可划分为如下类别：同分异构体可分为构造异构体和立体异构体。
前者是指因分子中原子的连接次序不同或者键合性质不同引起的异构体，可分为5种：碳架异构体、位置异构体、官能团异构体、互变异构体和价键异构体。
（1）碳架异构体：因碳架不同而产生的异构体称为碳架异构体(carbon skeleton isomer)，如正丁烷和异丁烷，正戊烷、异戊烷和新戊烷。
（2）位置异构体：因官能团在碳链或碳环上的位置不同而产生的异构体称为位置异构体(position isomer)，如正丙醇和异丙醇。
（3）官能团异构体：因分子中所含官能团的种类不同而产生的异构体称为官能团异构体(functional group isomer)，如乙醇和甲醚。
（4）互变异构体：因分子中某一原子在两个位置迅速移动而产生的官能团异构体称为互变异构体(tautomeric isomer)，如丙酮与1-丙烯-2-醇。
（5）价键异构体：因分子中某些价键的分布发生了改变，与此同时也改变了分子的几何形状，从而引起的异构体称为价键异构体(valence bond isomer)，如棱晶烷与苯等。
5、邢其毅版基础有机化学第二版课件--烯烃
HOOH C
H COOH
高 温
H 2O
H COOH
H COOH
O O
O
第二 节 烯烃的命名
一 几个重要的烯基
CH2=CH－ 乙烯基
CH3CH=CH－ 丙烯基
Vinyl
CH=CHCH2－ 烯丙基 allyl
propenyl CH 3
CH2=C－ 异丙烯基
isopropenyl
构型不能错。
5* 当3-位上有取代基时，要首
先考虑避免双邻位交叉构象
-B r
+
B r
Br H3C
Br
双邻位交叉构象
CH 3 Br
Br
H3C
Br
Br
(S)-4-甲基环己烯的加溴反应
6* 原料要尽可 能取优势构象。
CH3
CH3 H
Br2
优势构象
Br
+
CH 3 H
-Br
CH 3 B r
Br
(1R，2R，4S)-4-甲基 -1,2-二溴环己烷(主)
二 亚基
有两个自由价的基称为亚基。
H2C= 亚甲基
Methylidene －CH2－ 亚甲基
Methylene
CH3CH= 亚乙基
ethylidene －CH2CH2－ 1,2- 亚乙基 ethylene (dimethylene)
(CH3)2C= 亚异丙基
isopropylidene －CH2CH2CH2－
实例二
Cl
H
Br
Cl
(Z)-1,2-二氯-1-溴乙烯 （Z)-1-bromo-1,2-dichloroethylene
实例三
基础有机化学(邢其毅、第三版)第2章PPT
§2. 烷烃§2.1 烷烃的结构及同分异构B、σ键的特点a, 沿键轴方向重叠b, 电子云成筒型分布c, 可以任意旋转C、化学键的有关概念a,键角: 键与键之间的夹角, 甲烷C-H键角109.5°b,键长: 成键原子核之间的距离, C-H 0.11nmc,键能: 断裂(形成)一个化学键所需要(放出)的能量, C-H 439.3 kJ/mol2.烷烃的结构A. 甲烷的结构B. 烷烃的结构每个碳都以四面体形式存在如：CH COCH与CH CH CHOB.同系物与同系列CH4中的H被-CH3取代CH3CH3CH3CH3中的H被-CH3取代CH3CH2CH3形成一个可以用C n H2n+2表示的系列 这样一系列的化合物称为同系列。
同系列中每个化合物之间互称同系物。
§2.2 烷烃的命名1.普通命名法：正－异－表示在第二个碳上有一个甲基支链。
新－把所有的烷烃都看作是甲烷的衍生物，选级别最高的碳作为甲烷的母碳，称为某某甲烷。
碳的分级及烷基的命名碳的分级：1级碳（伯碳）－与一个碳相连2级碳（仲碳）－与两个碳相连3级碳（叔碳）－与三个碳相连4级碳（季碳）－与四个碳相连C, H原子的分类与一个碳相连的碳称为一级碳，伯碳，1°C, 上面的氢为1°H;与两个碳相连的碳称为二级碳，仲碳，2°C, 上面的氢为2°H;与三个碳相连的碳称为三级碳，叔碳，3°C, 上面的氢为3°H;与四个碳相连的碳称为四级碳，季碳，4°C如：烷基的命名烷基：烷烃去掉一个氢所剩的含一个自由价的部分3.系统命名法（C.最小§2.3 烷烃的异构现象1、碳链异构C6H142. 构象异构b,锯架式:D,构象与分子能量的关系b,丁烷:§2.4 烷烃的物理性质感官性质物理性质物理常数烷烃状态C1～C4 气体C5～C16 液态各种油汽油C17以上固态煤油柴油润滑油§2.5 化学键的断裂与有机反应类型§2.6 烷烃的化学性质2.裂解：A.热裂解：>750℃R -R’→R -H + R’-HB.催化裂解：在催化剂作用下，在<450 ℃3.卤代：烷烃与卤素（重点是Cl2和Br2）在光或热作用下反应生成卤代烃的反应A.卤代反应选择性：氯代－1°：2°：3°H=1 : 3.8 : 5溴代－1°：2°：3°H=1 : 82 : 1600事实：a,丙烷卤代:CHB,活性及选择性1)活性：反应的难易程度对于烷烃:3°H > 2°H > 1°H > CH4; 对于卤素: F2>>Cl2>Br2>>I22)选择性: 反应部位的专一程度Br > Cl为什么?应用：C.机理：room temperature CH.4.烷烃的其它反应A,硝化R-H + HNO3→R -NO2+ H2O B,磺化R -H + H2SO4→RSO3H + H2O§2.7 卤代反应选择性的理论解释1) 过渡态: 反应历程中能量最高的状态2)活化能: 反应物到过渡态的能量(山有多高)活化能高反应速率小(山高爬的慢) 3) Hammond假设:过渡态的结构与近的一边类似2，溴代及氯代反应的过渡态a,过渡态更接近于左侧中间体的性质; b,CH3CH2CH3中1°H : 2°H = 6 : 2; 取代1°H更为有利;c,但CH3CH.CH3比CH3CH2CH2.稳定, 取代2°H有利。
大学有机化学课件-杂环化合物
β —CHO
γ 4 5 6
3β 2α
COOH
1 吡啶—3—甲酸 （尼古丁酸 —吡啶甲酸 或烟酸）
N
CH3
4 5
3 N
Br
2
4 5
N S1
2
3
N1 H
5—甲基咪唑
4—溴噻唑
9
稠杂环化合物（P232）
5 6 7 8 N 1 4 3 2
6 7 8 1 5 4 3
N2
喹啉 (quinoline)
糠醛是不具α—氢的芳醛，能进行类似于苯甲 醛的反应。
NaOH
__
O
CH2OH
+
O
__
COONa
O
2
O
__
CHO
康尼查罗反应
OH KCN 乙醇
__
CH___ C___
O
O
安息香缩合反应
O CH3COONa CHO + (CH3CO)2O 150C CH=CHCOOH O
30
普尔金反应
O
CH3COONa CHO + (CH3CO)2O 150C
4β 5α
O 1
β 3 α2
4β 5α
β 3
4β 5α
β 3 α2
呋喃(furan)
1 α2 N H
吡咯(pyrrole)
S 1 噻吩(thiophene)
唑的命名 含有两个或两个以上杂原子的五元杂环，若至少有 一个杂原子是氮时，则该杂环化合物称为唑。
4 5 N H1 3 N2
5 4 N3 2
4 5
N H
＞
O
＞
S
＞
＞
12
邢其毅版基础有机化学第二版--绪论有机化合物的命名ppt课件
3 CH2CH
CH3 CH3
若多原子基团的第一个连接原子相 同，则比较与它相连的其它原子，先 比较原子序数最大的原子，再比较第
CH2CH 2
CH3 CH2Cl
二大的，依次类推。若第二层次的原 子仍相同，则沿取代链依次相比，直
至比出大小为至。
Cl H
H H
CH
CH
OH
H
H
CH H
CC H
CC H
C HH H
3 命 名： 中文名称： 2,3,5-三甲基-4-丙基辛烷
英文名称： 2,3,5-trimethyl-4-n-propyloctane
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21
123
4
5
6
7
实
765
4
3
2
1
例
CH3CH2CH CH CH2 CH CH3
三
CH3 5CH2
CH3
6CH CH3
7CH3
1 确定主链：有两根等长的主链，侧链数均为三个。
异丁基 （iso）
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13
C H 3 C H 3 C H 2 C
C H 3
三级戊基 （Tert or t ）
C H 3 H 3 CC
C H 3
三级丁基
C H 3 H 3 CCC H 2
C H 3
新戊基 （neo）
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14
*3 顺序规则 各种原子或取代基按先后次序排列的规则称为顺序规则。
H 3C C H C H 2 C H 2 C H 3 C H 3
CH3CHCH2CH2CH2CH3 CH3
键线式
OH
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有机化学课件邢其毅
常见有机基团
中文名称
化学式
英文代号 中文名称
化学式
英文代号
甲基 丙基 丁基 叔丁基
CH3CH3CH2CH2CH3CH2CH2CH2-
(CH3)3C-
Methyl n-Propyl n-Butyl t-Butyl
vinyl propenal
Ar-
1 绪论
1.3 有机化合物的命名原则
1.3.1 有机化合物的系统命名法 1.3.1.2 化合物书写
1 书写时根据主链碳原子数目的多少进行命名。当主链碳原子数在10以内时，分 别用甲,乙,丙,丁,戊,己,庚,辛,壬,癸表示；当主链碳原子数超过10时，则直接用中 文数字表示。
的其它部分,这种作用称为诱导效应(inductive effect)。常用“I”表示 。
δδCδ
δCδ
δ
C
δCl
γ
β
α
●诱导效应通过化学键传递时，随着传递的化学键增多，诱导效应迅速减弱。 ●诱导效应是一种永久效应，它影响化合物的分子极性。 ●诱导效应的比较标准是氢原子。
给电子效应：用“＋I”表示；吸电子基效应：用“－I”表示。
1 根据化合物中所含官能团的情况,确定母体.
2 选取含母体官能团的最长碳链作为主链
3 主链碳原子上其它支链全部作为取代基
4 用文字表达命名
1 绪论
1.3 有机化合物的命名原则
1.3.1 有机化合物的系统命名法
母体选择顺序(排在前面的优先)为：
-+NR3(铵) -COOH(羧酸) -SO3H(磺酸) -COOR(酯) -COX(酰卤) -CONH2(酰胺) -CN(腈) -CHO(醛) -COR(酮) -OH(醇，酚) -NH2 (胺) -R(烷基) -OR(烷氧基)
基础有机化学(第三版)邢其毅下册 (G)有机物的命名资料
（i）碳原子的级
下面化合物中含有四种不同碳原子：
(i)
CH3
(i) (i)
CH3CH3H
(iv) (iii) (ii) (i)
C C C CH3
C(i)H3H H
① 与一个碳相连的碳原子是一级碳原子，用1˚C表示（或称伯碳，primary carbon），1˚C上的氢称为一级氢，用1˚H表示。 ② 与两个碳相连的碳原子是二级碳原子，用2˚C表示（或称仲碳，secondary carbon），2˚C上的氢称为二级氢，用2˚H表示。 ③ 与三个碳相连的碳原子是三级碳原子 ，用3˚C表示（或称叔碳，tertiary carbon），3˚C上的氢称为三级氢，用3˚H表示。 ④ 与四个碳相连的碳原子是四级碳原子，用4˚C表示（或称季碳，quaternary carbon）
CH3CH2CH3
12
CH3CHCH3
普通命名法
IUPAC命名法
中文名称 （英文名称）
中文名称 （英文名称）
甲基
甲基（methyl，
（methyl，缩写Me）
缩写Me）
乙基 （ethyl，缩写Et）
乙基（ethyl， 缩写Et）
（正）丙基 （n−propyl，缩写n−Pr）
丙基（propyl， 缩写Pr）
（ii）烷基的名称
烷烃去掉一个氢原子后剩下的部分称为烷基。英文名称为alkyl，即将 烷烃的词尾−ane改为−yl。烷基可以用普通命名法命名，也可以用系统命名 法命名。表2列出了一些常见烷基的名称。
表2 一些常见烷基的名称
烷烃
相应的烷基
甲烷 CH4
CH3
乙烷 CH3CH3
CH3CH2
丙烷
CH3CH2CH2
有机化学绪论ppt课件
44
4、键的极性和可极化性
当成键原子相同时，形成的共价键无极性
（H-H）。当成键原子电负性不同时，电负性 大的原子带部分负电荷（δ-）；电负性小的原 子带部分正电荷（δ+）。键的极性强弱用偶极 矩或键矩，即部分电荷与电荷之间距离的乘积
（μ）来衡量。μ=q.d（C.m)
δ+
H
δ-
Cl H
Cl μ=3.57x10-30（C.m)
（二） 按分子不饱和程度的不同
饱和脂肪族化合物、不饱和脂肪族化合物和芳香 族化合物
2021精选ppt
51
1. 链状化合物（无环化合物，脂肪族化物）
如：丁烷，丙烯，乙酸，丙醇等。 2. 环族化合物 （按环的特点，分为两类） （A）脂环族化合物
OH
（B）芳香族化合物
O H
3. 杂环化合物
N O 2
O
N
Pauling于20世纪30年代提出杂化轨道 理论。
基本要点： (1) 原子在成键时，可以变成激发态；而且
能量相近的原子轨道可以重新组合形成 新的原子轨道，既杂化轨道。 (2) 杂化轨道的数目等于参加杂化的原子轨 道的数目。 (3) 杂化轨道的方向性更强，成键能力更大。
2021精选ppt
30
C原子的电子排布如下
节面
2021精选ppt
38
线性组合：最大重叠原则、能量近似原则、对称性匹配原则 电子排布：Pauling不2相021容精选原pp则t 、能量最低原则、Hund规则 39
第三节 共价键的几个参数和断裂方式
一、几个重要参数
1、键长 形成共价键的两个原子核间的距
离称为键长。下表是常见共价键平均键长。
共价键 CC CH CN CO CF
有机化学I高等化学邢其毅
§有机化合物的特点
有机化合物的特点通常可用五个字概括：“多、燃、 低、难、慢”。
1．组成和结构之特点 有机化合物种类繁多、数目庞大（已知有七百多万种、且 还在不但增加） 但组成元素少 （C， H， O， N ，P， S， X等）
原因： 1） C原子自身相互结合能力强 2) 结合的方式多种多样（单键、双键、三键、链状、环状） 3) 同分异构现象 （构造异构、构型异构、构象异构）普遍 例如，C2H6O就可以代表乙醇和甲醚两种不同的化合物
有机化合物构造式的表示方法通常有：
:::: ::::
HHHH H:C :C :C :C :H
HHHH
HH H H HCCCC H
HH H H
C3C H2C H2C H3H 或 C3(H C2)2 H C3H
路 易 斯 构 造 式 短 线 （ 或 网 络 ） 构 造 式
构 造 简 式
键 线 式
较常用的为构造简式和键线式。如：
离子型反应：通过共价键的异裂而进行的反应。离子型 反应一般在酸、碱等极性试剂的作用下进行。它又分为 亲核反应和亲电反应。
二、有机中间体 自由基 碳正离子（R+） 碳负离子（R-）。
C3H +
sp2
.H
C C3H C3H C
C3H
C3H
.
(C3)H 3C+的 结 构 (C3)H 2CH 的 结 构
..
C 3 C H 2 C H 2 C H O C C 2 O C lH 2 C H 2 C H O C 3 C O H C C H 2 H C lH O C 3 C O H 2 C H C H C H lO
p K a 4 .8 2
4 .5 2
4 .0 6
有机化学I高等化学邢其毅
研究有机化合物的一般步骤
1、分离提纯：重结晶、升华法、蒸馏法、色层分析法 以及离子交换法等 2、纯度的检定：测定熔点、沸点、相对密度和折射率 等 3、实验式和分子式的确定：元素定性分析和定量分析 、测其分子量，确定实验式和分子式。 4、结构式的确定： [化学方法] 官能团分析、化学降解及合成
[物理方法] 红外(IR)、紫外(UV)、核磁(NMR)、质谱 (MS)、气液色谱和X衍射等。
C H
Cl H μ = 5.34 × 10 -30 C .m
非极性共价键：两个相同原子组成的共价键，成键电子云 均匀分布在两核周围。 Cl2 ； H2 极性共价键：不同原子组成的共价键，成键电子云均偏向 电负性大的原子一边。HCl ；H2O
键的极性：键的极性大小取决于成键两原子电负性的 差值，与外界条件无关，是永久的性质。
2、性质上的特点 A、 物理性质方面特点
1) 挥发性大，熔点、沸点低 2) 水溶性差 （大多不容或难溶于水，易溶于有机溶剂 B、化学性质方面的特点 1) 易燃烧 2) 热稳定性差，易受热分解（许多化合物在200~300度 就分解） 3) 反应速度慢 4) 反应复杂，副反应多
§共价键的形成及其属性 一、共价键的形成
p K a 5 .5 0
4 .8 4
4 .7 6
3 .7 7
+ I 效应：(CH3)3C— ＞ (CH3)2CH— ＞ CH3CH2— ＞ CH3—
I C 2 C H OO B C H 2 C rH OO C C H 2 C lH OO F C 2 C H H O
p K a 3 .1 8
2 .9 0
C 3 C 2 H C 2 H C H O C C 2 O C l2 H C 2 H H C H O C 3 C O C H C H 2 C H lH O C 3 C O 2 H C C H C H H lO
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H
H
φ 2p
H
H
(a)
φ 2p φ'2p π*
φ '2p π φ 2p +φ'2p
(b)
H
H
C
C
H
H
H
H
H CC H
2. 共轭效应和超共轭效应
1) 共轭效应(conjugation)——C效应
a. 定义：电子在共轭体系（单双键交替体系）内的离域效应.
HH CC
HC
CH
CC H2 H2
π-π共轭
H2C
3. 紫外光谱
吸收
0.8 λmax
0.7
CH3
CH3
CH3 C CH CH C CH3
0.6
0.5
0.4
吸收
0.3
0.2
0.1
200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 波长 (nm)
4. 质谱
100 相 80 对 丰 60 度 40 /%
20
0 0
41
29
55 69 83
意 】
2)顺式不一定是Z构型，反式不一定是E构型.
2.2.3 构象异构
构象异构：由于C－C单键旋转而引起的分子中各原子不同 空间排列而产生的立体异构
1.构象表示方式 1) 锯架式(透视投影式)
(I)
(II)
2) Newman投影式
(I)
交叉式构象
(II)
Melvin S. Newman
重叠式构象 (1908–1993)
O
C H
CH3
H H2C C
O CH3
p-π共轭
b. 特点：①通过π电子传递 ②长程的 ③贯穿整个共轭体系
c. 表示：① 吸电子的共轭效应为-C. 如：-NO2 ,-CN, -COOH, -CHO,COR.
② 给电子的共轭效应为＋C.如：-NH2(R),-NHCOR,OH,-OR, -OCOR.
H2C
解答
萘分子中有10个碳原子(4价)和8个氢原子(1价)，根 据上述公式计算 F=[10C×(4-2)+ 8H×(1-2)]/2+1=7
2.1.1 烃的电子结构特点
1. 电子与电子 1) 烷烃中电子的饱和性与烷烃的结构
R2
C
R1 R3
R4
H
H H
H
H H
2) 不饱和烃中电子的流动性与烯烃和炔烃的结构
2.3 脂肪烃的物理性质
2.3.1 脂肪烃的物理常数
熔点与分子对称性顺序一致 对称性顺序为：乙烷<乙烯<乙炔; 己烯<己炔<己烷<苯 沸点和密度与分子极性和分子间作用力大小顺序一致 分子间作用力顺序为：烷烃<烯烃<炔烃<芳烃
某些烃类化合物物理常数的比较
化合物
熔点/℃ 沸点/℃
密度
乙烷 －183.3 －88.6 0.456
(原子间结合
与官能团有关
同 顺序不同) 官能团异构
分
异 构
顺反异构 构型异构
原子在空间排 列位置不同
立体异构
对映异构
(空间位 置不同) 构象异构
2.2.2 烯烃的顺反异构 1. 顺反异构
1) 条件:—双键任一碳原子连接的两个原子或基团都不同 2)定义：顺式——两个相同基团处于双键同侧,反式——异侧.
脂
单 环 烃
环烷烃 环烯烃
CnH2n CnH2n—2
环
环
多 环
桥环烃
CnH2n—2
烃
烃
螺环烃
CnH2n—2
含饱和C－C和C-H键 含不饱和CC双键 含不饱和CC叁键
含饱和C-C和C-H键
含带双键的碳环 两个环共用两个以上碳原 子 两个环共用一个碳原子
CH3CH3 乙烷 CH2CH2 乙烯 CHCH 乙炔 C6H12 环己烷 C6H10 环己烯
R'
R'
H
H
3o
2o
1o
R''
H
H
CH=CH-CH2+ > R C > R C > R C
R'
R'
H
H > HC
H
3o
2o
1o
CH=CH-CH2 ＞H
H C -＞R
H C - ＞R
H C - ＞R
R'' C-
H
H
R'
R'
1o
2o
3o
2.2 脂肪烃的立体化学
2.2.1 烃的同分异构
碳链异构
构造异构 位置异构
吸收
4000
CC H
伸缩
CH2,CH3
伸缩
3500 3000
2500
CC
伸缩
CH3
弯曲
CH2
弯曲
CH CH2
平面外弯曲
2000 1800 1600 1400
波数 (cm-1)
1201000 800 600 400 200
1-己烯 CH3CH2CH2CH2 CH CH2 的IR图
例:请比较下例键的红外光谱振动频率大小？ C—C，C=C和C≡C
O
C H
CH3
p-π共轭
δ+
H
H2C
C
δ+ C
O
H δ-
δ-
π-π共轭
Cl
表示方法
2) 超共轭效应(hyperconjugation)——C－H键的共轭效应 a. 定义：C－H键的σ电子的离域效应.
Hπ H
CC
H
C
σ σ
H
Hσ H
π H
H2C C
σ-π共轭
H CH H
b. 特点：①只存在C-H σ键
部分烯烃的燃烧热和氢化热(kJ.mol-1)
化合物
燃烧热 氢化热 化合物
CH2=CH2
CH3CH=CH2
CH3CH2CH=CH2
CH3CH2CH2CH2CH=CH2
(CH3)2C=CH2
(H3C)2HC C
H3C
CH2
2718 2701
136.5 125.2 126.0 126.4 117.6
116.4
乙烯
－169.1 －103.7
乙炔 －80.8 －84.0 0.6181
己烷 －95.3 68.7 0.659
1-己烯 －139.8
63.3 0.6731
1-己炔 －132.0
71.3 0.7155
苯
5.5 80.1 0.879
2.3.2 脂肪烃的光谱特征 1. 红外光谱
C－H ： 2850~3000 cm-1
2.4.1 氧化反应
氧化反应：有机化合物中碳的氧化态升高的反应
1. KMnO4——鉴别饱和烃和不饱和烃
KMnO4/H+ RCOOH + RCOR
RCH RC
CR2 稀KMnO4/OHRCH CR2 检验C=C
KMnO4 CH
H2O
HO OH (顺式产物)
RCOOH + CO2 +H2O
检验C≡C
烷烃和环烷烃无上述反应
②给电子效应
c.强度：直接连接的C-H键越多，超共轭效应越大
d.表示：
H C C=CH2
【注意】共轭效应>超共轭效应
3. 共轭不饱和烃的结构
两个不饱和键相隔两个以上单键的叫孤立不饱和烃 CH2=CH-CH2-CH=CH2
两个不饱和键直接相连的叫累积不饱和烃 CH2=C=CH2
两个不饱和键相隔一个单键的叫共轭不饱和烃 CH2=CH-CH=CH2 CH2=CH-C≡CH
H C
CH3
H C CH3
顺-2-丁烯
b.p. 3.5oC
CH3 C H
H
C CH3
反-2-丁烯
b.p. 0.9oC
CH3CH2 C H
H
C CH(CH3)2
【 在双键两个碳原子连接的四个原子或基团都
注 意
不相同时，不能用顺反命名法命名.
】
3. E-Z命名法—IUPAC命名法
要点： 根据各取代基的优先顺序来命名顺反异构 优先取代基在双键同侧——Z-式(Zusammen) 优先取代基在双键异侧——E-式 (Entgegen)。
双环[2.1.1]己烷
螺[4.4]壬烷
烃
单环芳烃
芳 多环芳烃 烃
非苯芳烃
CnH2n-6 CnH2n-12
含一个芳环的碳环
苯
含两个或以上芳环
萘
含有结构和性质与苯环相 似的芳烃
薁
2.1 脂肪烃化合物的结构
不饱和度：环数目＋π键数
FΣ某元素的原 (化 子 合 个 2价 ) 数 1－ 2
例: 计算萘的不饱和度？
H
烯丙基H 乙烯基H
CH3
苄基H
5. 活泼中间体
自由基中间体C·
碳正离子中间体C＋
CH3
CH3 C Cl CH3
CH3
CH3 C CH3
+ Cl- △ H = 656.9 kJ·mol -1
碳负离子中间体C-
R Li
R- + Li+
R''
H
H
H
CH2=CH-CH2 . > R C . > R C . > R C . > H C .
a
C 'a
b
C b'
Z构型
a
C 'a
b'