有机化学课件4
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有机化学 第四章 炔烃
R-C
C-Na + NH3↑
R-C≡C-Na + R/X R/X/
6、聚合反应
Cu2Cl2 2 CH CH NH Cl H2O CH2 CH 4
CH CH CH2 CH Cu2Cl2 NH 4Cl H 2O
C CH
C
C CH CH2
增碳
例： 以乙炔为原料合成下列化合物： （1）Z-3-己烯； （3）醋酸乙烯脂； （2）E-3-己烯；
2） 和卤化氢加成
RC
注：
CH
HX
HgCl2
R
C X
CH2 HX
HgCl2
R
X C X
CH3
① 反应可以停留在卤代烯烃阶段； ② 在催化剂汞盐或铜盐存在时，叁键与HX反应 活性比双键大； ③ 不对称炔烃与HX加成符合马氏规则，对于HBr 有过氧化物效应。
3) 和水加成
RC CH + H2O
HgSO4 H 2SO4 ） （稀
5 4 3 2 1
CH3-CH = CH-C
CH
3-戊烯-1-炔
（不叫 2-戊烯-4-炔）
如对称，优先考虑双键。
HC CCHCH=CH 2 CH 3
6 5 4 3 2 1
3-甲基-1-戊烯-4-炔
HC C-CH2-CH2-CH=CH2
1-己烯-5-炔
§4.3 物理性质（自学） §4.4 化学性质 1、氢化反应 1）催化氢化
RC CR' + H2
催化加氢反应活性：炔烃＞烯烃
Ni(Pt , Pd)
RCH
CHR'
Ni(Pt, Pd)
H2
RCH2CH2R'
RC
有机化学-4-环烃
多环烃
桥环烃：
二、脂环烃的命名
1、 单环脂环烃
（1）根据分子中成环碳原子数目称为“环某烷”；
（2）使取代基的位次尽可能最小（小基团位次最低）； （3）环烯(或炔)烃编号时，双(三)键位次最小。
1,3-二甲基环戊烷
1-甲基-3-异丙基环己烷 1，3-二甲基环己烯
（4）对复杂的化合物，可把环看为取代基。
H H H H H H 1
4
6 5 3
H
5 4
2 1
H
H H H
3
6
2
H
5%
95%
(2) 多元取代环己烷中，e键多者为优势构象。
(3) 环上有不同取代基时，最大取代基处于e键上的构象最 稳定。
练习：写出1,2-二甲基取代环己烷的构象式，并排列其稳定性次序：
CH3 CH3
顺式 CH3
CH3 CH3 反式 CH3 CH3 CH3 （Ⅱ） CH3 （Ⅲ）
单环芳烃
H3C CH3
CH3
芳烃 多环芳烃
联苯
多苯代脂烃
CH2
稠环芳烃
2、 芳烃的命名
1) 烃基取代的苯 ①一元取代苯，以苯为母体，烷基为取代基，省略“基”字
甲苯
乙苯
异丙苯
②二元取代苯，可用邻、间、对来表明取代基位置：
CH3 CH3
CH3
H3C
CH3
CH3
邻二甲苯 1,2-二甲苯 O-
间二甲苯 1,3-二甲苯 m-
张力，它的能量比椅型高 30 kJ∙mol-1。
183pm 船 式 H 4 构 H 象
H H H
5 H 3 6
H
H H H
2
1
H H
大学有机化学课件第四章 芳香烃
定条件下还是能加成的。
加氢：
加氯： 3．氧化反应 苯环侧链的氧化： 烃基苯侧链可被高锰酸钾或重铬酸钾的酸性或碱性溶液或稀硝酸所氧化，并在与苯环直接相连 的碳氢键开始，如果与苯环直接相连的碳上没有氢时，不被氧化。氧化时，不论烷基的长短，最后 都变为羧基，苯环不容易氧化。
苯环的氧化：
第四节 苯环的亲电取代定位规律 一、定位规律 1. 定位基在苯环上引入新的取代基时,其进入苯环的位置,主要决定于原有取代基的性质。这个原有 的取代基称为定位基。 2． 定位基类型 第一类：邻、对位定位基，使反应容易进行，并使新导入基主要进入苯环的邻、对位。 如：－NH2、－ph、－ N(CH3)2 、－NHCOCH3 、－OH、－ OCH3 第二类：间位定位基,使反应难于进行,并使新导入基进入苯环的间位。 ＋ 如：－COOH 、－NO2 、－ N(CH3)3 、－CF3 第三类：使反应较难进行，又使新基导入邻位或对位。 如：－F、－ Cl、－ Br 、－CH2Cl 二、定位规律的解释 1. －COOH 、－NO2 、－ N(CH3)3 、－CF3等。 这类定位基与苯环直接连接的原子都具有一定的正电荷，吸引苯环上的电子，使苯环上的电子 云降低，使亲电取代反应较难进行。以硝基为例，硝基的π轨道和苯环构成π－π共轭体系，由于 氧、氮的电负性强于碳，使共轭体系的电子云移向硝基。诱导效应和共轭效应协同作用的结果，降 低了苯环的电子云密度，其中以邻、对位为甚，而间位相对来说降低的少一些。
+ 3H 2
二、近代物理方法测定苯的结构
+Q
应该 Q＝120×3＝360KJ/mol，而实际上苯的氢化热=208 KJ / mol，比理论值低 152 KJ / mol 。
1．近代物理方法测定苯的结构： （1）6 个碳组成一个平面正六边形，6 个氢与 6 个 碳都在同一个平面上。 （共平面性） （2）所有键角都是 120° （3）碳碳键键长为 0. 139nm. 2．轨道杂化理论： 苯环所有碳原子都是采用 SP2 杂化，每个碳原子以三个杂化轨道分别与相邻的碳原子和氢原子形成 三个σ键。每个碳原子的未参与杂化的 P 轨道都垂直于碳环的平面。相邻的两个 P 轨道彼此从侧面 重叠，形成一个封闭的共轭体系，这个封闭的共轭体称为大π键，由于π电子高度离域，从而使键 达到完全平均化。
有机化学课件 第二版 高占先主编 (第4章 结构的表征)
â × ¸ Æ
Ö Ó Ë ¯ ¹ ¼ ¯ ¢ ñ ¯ ¢ ª ¯ ¢ Ë â ç Ó Ë ¯ È ·×Ô ¶ £ Æ ¶ ¡ Õ ¶ ¡ ׶ ¡ ¹ Í µ ×Ô ¶ µ £ ¾ Ó ¯ Ä ¨Ü ¾ ä ¯ º ¬ ø £ Á ׺ µ £ Ä Á ±º ² Á Ð © ¾ ö Ö Ó Ð º Ü æ Ú º ¨ý ¾ Ä ª à · ·×Ö Ö Ä ´ Ô Ò ¶ Ê Á µ ×é ¯ ¢ ñ ¯ ¡ ç Ó ½ ¨Ü ¶ ¶ ¡ Õ ¶ ¢ µ ×Ô Ç Ä »
4.2.1 基 本 原 理
1. 分子振动的类型 (1)伸缩振动
成键的两原子沿键轴方向伸长和缩短的振动
称为伸缩振动，常用ν 表示。
振动频率（近似地按简谐运动处理）
振动频率ν 与两原子的质量m1、m2、 键的力常数 k 有关：
或用波数σ 表示为：
①键的力常数k与键能有关，键能大，力常数
大，振动频率也大。
d
化学位移
10
6
为什么选用TMS(四甲基硅烷)作为标准物质?
绝大多数吸收峰均出现在它的左边。 (2)结构对称，是一个单峰。 (3)容易回收(b.p低)，与样品不反应、不缔合。
(1)屏蔽效应强，共振信号在高场区(δ 值规定为0)，
例：在60MHz的仪器上，测得氯仿与TMS间吸收 频率差为437Hz，用δ 表示氢的化学位移为
•
各种官能团的红外吸收频率汇于下表:
4.2.3 红外吸收光谱图及其解析
1. 红外吸收光谱图
cm
1
1
横坐标：波长/λ或波数/cm-1。
m
10
4
A log(
1 T
)
纵坐标：吸光度A或透光率T。
有机化学 第四章 立体异构
和溶液的浓度、样品管的长度、温度、 光的波长都有关系。
（二）、旋光仪和比旋光度
Nicol棱镜
旋光仪的工作原理
WXG-4圆盘旋光仪
t： 比旋光度 [ α ]λ
测定温度
比旋光度
[α] t λ=
波长
α
旋光度（旋光仪上的读数）
l × ρ
溶液的浓度（g/ml） 盛液管长度（dm）
质量浓度ρB = 1g/ml的旋光物质溶液，放在l = 1dm长的盛液管中测得的旋光度为这个物质的比
CHO H OH CH2OH COOH [O] HgO H OH CH2OH
D-（+）-甘油醛
D-（-）-甘油酸
If the —OH or —NH2 which attaches to the
chiral carbon atom lies on the right，the
molecule is called ―D‖；if on the left，i H H Cl F H
有对称中心的分子能和它的镜像重合，没有手性
一般来讲，一种分子不能重叠镜像的条件是这 种分子没有对称面，也没有对称中心。
Plane of Symmetry
对映异构体
对映体的物理性质和化学性质一般 都相同，比旋光度的数值相等，但旋光 方向相反；等量对映体的混合物称为外 消旋体（Racemate） ，用dl或（± ） 表示。 Racemic Mixtures
手性分子
Amino acid possesses a carbon with four different attached groups (R, NH2, H, COOH); there is no such carbon in propanoic acid.
（二）、旋光仪和比旋光度
Nicol棱镜
旋光仪的工作原理
WXG-4圆盘旋光仪
t： 比旋光度 [ α ]λ
测定温度
比旋光度
[α] t λ=
波长
α
旋光度（旋光仪上的读数）
l × ρ
溶液的浓度（g/ml） 盛液管长度（dm）
质量浓度ρB = 1g/ml的旋光物质溶液，放在l = 1dm长的盛液管中测得的旋光度为这个物质的比
CHO H OH CH2OH COOH [O] HgO H OH CH2OH
D-（+）-甘油醛
D-（-）-甘油酸
If the —OH or —NH2 which attaches to the
chiral carbon atom lies on the right，the
molecule is called ―D‖；if on the left，i H H Cl F H
有对称中心的分子能和它的镜像重合，没有手性
一般来讲，一种分子不能重叠镜像的条件是这 种分子没有对称面，也没有对称中心。
Plane of Symmetry
对映异构体
对映体的物理性质和化学性质一般 都相同，比旋光度的数值相等，但旋光 方向相反；等量对映体的混合物称为外 消旋体（Racemate） ，用dl或（± ） 表示。 Racemic Mixtures
手性分子
Amino acid possesses a carbon with four different attached groups (R, NH2, H, COOH); there is no such carbon in propanoic acid.
《有机化学》讲义4
第四章环烃（Chapter 4 Cyclohydrocarbons）4.0知识回顾（Review）脂环烃：（alicyclic hydrocarbon）* 环烃：碳链结成环状的烃类芳香烃：（aromatic hydrocarbon）*脂环烃：•组成之比相应的开链脂肪烃少两个氢原子；•性质与相应的开链脂肪烃相似。
环烷CnH2n，环单烯CnH2n-2，环单炔CnH2n-4（n≥3）。
*芳香烃：•通式：CnH2n-6（n≥6）；•结构特点：SP2杂化轨道。
苯环有σ键（C-H）和大п键（C-C），同系物有烃基侧链；•化学通性：苯环不与KMnO4溶液反应，侧链能被KMnO4溶液氧化，能与卤素、硝酸等起取代反应。
可跟氢气、氯气等起加成反应；可燃。
Ⅰ脂环烃（Alicyclic Hydrocarbon）4.1脂环烃的命名和异构（Nomeclature & Isomerism）1)命名：①简单环烃只需在相应脂肪烃的名称前加一“环”字；②对取代环烃的碳链编号时,应使所有取代基的位置号尽可能最小，且较优的基团给以较大的编号；③环上有不饱和键时，应使其位置号最小；④简单的环上连有较长的碳链时，可将环作取代基。
如:环丙基庚烷取代基位置异构2)异构：①碳链异构；②立体异构。
环结构异构* 小环：3~4C；普环：5~7C；中环：8~11C；大环：12C以上。
4.2环烷的结构（Structure of Cycloalkanes）* 环烷烃中C原子为SP3杂化,通常环烷中的C-C键角不等于杂化轨道间的夹角.因此C-C键间的电子云并未达到最大程度的重叠,因此环烷的稳定性比相应的直链烷烃低。
通常叫“分子内存在张力”，这种张力是因键角偏差引起故称“角张力”。
环烷中C原子数↘，键角偏差↗，角张力↗，稳定性↘。
这种带有角张力的结构常被形象的称为“弯曲的键”（banana bond 香蕉键）*三元以上的环，成环原子可不在同一平面内。
如这样可使C-C间杂化轨道渐趋正常，键角和最大程度重叠。
有机化学课件第四版详解演示文稿
2–丁烯
H3C C
C CH3
H
H
顺–2–丁烯
b.p: 3.7℃
H3C C
H C
H
CH3
反–2–丁烯 b.p: 0.9 ℃
第13页，共95页。
反–2–丁烯
顺–2–丁烯 图 3.6 2–丁烯顺反异构体的模型
第14页，共95页。
构型和构象都是用来描述分子 中各原子或基团在空间的不同的 排列，但，其涵义不同。
选择含碳碳双键在内的连续最长碳链作为母 体，根据其碳原子的个数称“某烯”。
• 编号
使碳碳双键的编号最小；即碳原子的编号从距离双键 最近的一端开始。
• 指出取代基的位次、数目、名称 此步骤与烷烃同。
• 当碳原子数超过10时，称“某碳烯”。
CH3CH2
C CH3CH2CH2
C
H H
2–乙基–1–戊烯
CH3
第27页，共95页。
1、加成反应 通式：
CC +
Y--Z
1、1个π 键 2个σ键； 2、sp2杂化的碳 sp3杂化的碳； 3、构型的改变：平面 四面体。
CC YZ
第28页，共95页。
(1) 烯烃的催化氢化（还原反应）
烯烃在催化剂存在下，与氢气进行加成反 应，生成烷烃：
CC
+
H2
催化剂 室温
HH CC
有机化学课件第四版详解演示 文稿
第1页，共95页。
优选有机化学课件第四版
第2页，共95页。
3-1 烯烃的结构
一、碳碳双键的组成
基态
激发态
2p
2p
sp2 杂化态
2p
sp2
2s
2s
1s
1s
H3C C
C CH3
H
H
顺–2–丁烯
b.p: 3.7℃
H3C C
H C
H
CH3
反–2–丁烯 b.p: 0.9 ℃
第13页，共95页。
反–2–丁烯
顺–2–丁烯 图 3.6 2–丁烯顺反异构体的模型
第14页，共95页。
构型和构象都是用来描述分子 中各原子或基团在空间的不同的 排列，但，其涵义不同。
选择含碳碳双键在内的连续最长碳链作为母 体，根据其碳原子的个数称“某烯”。
• 编号
使碳碳双键的编号最小；即碳原子的编号从距离双键 最近的一端开始。
• 指出取代基的位次、数目、名称 此步骤与烷烃同。
• 当碳原子数超过10时，称“某碳烯”。
CH3CH2
C CH3CH2CH2
C
H H
2–乙基–1–戊烯
CH3
第27页，共95页。
1、加成反应 通式：
CC +
Y--Z
1、1个π 键 2个σ键； 2、sp2杂化的碳 sp3杂化的碳； 3、构型的改变：平面 四面体。
CC YZ
第28页，共95页。
(1) 烯烃的催化氢化（还原反应）
烯烃在催化剂存在下，与氢气进行加成反 应，生成烷烃：
CC
+
H2
催化剂 室温
HH CC
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第2页，共95页。
3-1 烯烃的结构
一、碳碳双键的组成
基态
激发态
2p
2p
sp2 杂化态
2p
sp2
2s
2s
1s
1s
有机化学ppt课件完整版
重排反应通常发生在含有不稳 定结构或官能团的化合物中， 需要加热或加入催化剂。在重 排过程中，分子的骨架结构可 能发生变化。
重排反应在有机合成中具有重 要的应用价值，可以用于合成 具有特定结构或官能团的有机 化合物。同时，重排反应也是 研究有机化合物结构和性质的 重要手段之一。
08
有机化学在生活中的应 用
定义
特点
加成反应在有机合成中具有重要的应用价值，可以用 于合成各种烯烃、醇、醛、酮等有机化合物。
应用
加成反应通常发生在分子中的不饱和键上，需要一定 的反应条件和催化剂。
消除反应
定义
消除反应是指有机化合物分子中 失去一个小分子（如水、卤化氢
等），形成不饱和键的反应。
种类
包括脱水消除、脱卤化氢消除、 热消除等。
反应。此外，醇还可以与酸反应生成酯，是重要的有机合成原料。
酚类化合物结构与性质
结构特点 酚类化合物的分子中含有苯环和羟基（-OH）官能团，通 式为Ar-OH，其中Ar为苯基或其衍生物。
物理性质 酚类化合物一般为无色或淡黄色的固体或液体，具有特殊 的气味和较强的毒性。酚的熔点和沸点较高，易溶于有机 溶剂。
化学性质
03
可发生加成、氧化、还原等反应，如与氢气加成生成醇，被弱
氧化剂氧化成酸。
酮类化合物结构与性质
结构特点
羰基(C=O)两侧连接烃基或芳基，无双键性质。
物理性质
沸点较高、难溶于水、易溶于有机溶剂。
化学性质
主要发生加成和还原反应，如与氢气加成生成醇，被还原剂还原 成仲醇。
醌类化合物结构与性质
结构特点
04
醇、酚、醚类化合物
醇类化合物结构与性质
01
结构特点
高等有机化学课件第四章 有机化合物的芳香性
丁二烯的分子轨道能量
类似处理可以得到其它单环共轭体系的轨道能量为：
芳香体系的特征—芳香性是与分子轨道的“特殊 稳定性”相联系的。分子轨道理论假设，在芳香体系 中，除了碳-碳和碳-氢之间有键以外，还存在着一种 更稳定的键 (大键)。
Hü ckel对芳香化合物的特征用简单分子轨道理论 作了满意的解释，提出以sp2杂化的原子形成的含有 4n+2个电子的单环平面体系，具有相应的电子稳定性。 通常把这个规律称为4n+2规律。
光谱研究的结果表明苯分子具有六重对称性，其 中六个碳原子位于平面正六边形的角顶，六个碳-碳 键彼此相当。X-射线分析、电子衍射和偶极矩测定， 也都证明了苯的平面六边形结构。
苯的实验结构数据
共价键理论对苯结构的解释： 苯分子的各个键角都是120，因而碳原子必须采 取sp2杂化轨道，构成六个C-C 键和六个C-H 键。而 每一个碳原子的另外一个p电子轨道，则在与环垂直的 方向形成8字形的轨道相继重叠，均匀对称地配布在整 个环上，形成一个环状共轭体系。这里，电子公共化， 电子密度平均化，环上没有单键复键的区别。因而， 经典的定域化的价键结构式(环己三烯式)不能代表苯 的结构。
NMR研究证明蓝烃的芳香性。蓝烃分子的化学活 性相当于一个活泼的芳香化合物。亲电取代很容易地 发生在1(3)位置上，亲核取代发生在4(8)位置上。蓝烃 似乎不发生加成反应。这样的化学活性也表明此烃的 芳香性。 理论计箅的结果和测定的数值是一致。以此键长 与苯的键长(1.395Å)相比就表明了蓝烃的芳香性。9， 10-键显然没有参加共轭体系，因此可以把蓝烃看作 [10]轮烯。蓝烃的共轭能是302千卡／摩尔。
(3)富烯衍生物 富烯不很稳定，但是它的寿命和偶极矩 可以被环丙基和胺基所提高。富烯、6，6—二环丙基富 烯和6，6—二(二甲胺基)富烯的偶极矩分别为1.1，1.7和 5.4D。
有机化学课件-4-对映异构
（一）酒石酸的立体异构体： CO2H
酒石酸的构造式为： 其可能的立体异构体有：
CHOH CHOH CO2H
A 型
A 共3种立体异构体。
CO2H
CO2H
CO2H
CO2H
H C OH HO C H
HO C H
H C OH
H C OH m
H C OH
HO C H m
HO C H
CO2H
CO2H
CO2H
CO2H
§ 3 含一个手性碳原子化合物的对映异构
一、不对称（或手性）碳原子：
连有四个各不相同基团的碳原子称为不对称（或手性）碳原子， 用C*表示。
凡是含有一个手性碳原子的有机化合物分子都具有手性，是手性 分子。
二、含一个手性碳原子化合物的对映异构：
含一个C*的化合物，具有两个互为实物与镜象的对映异构体；
镜子
第四章 对映异构（Enantiomerism）
立体化学是有机物的一个重要组成部分，前面，我们学习过烷 烃的各种构象，也学习过环烷烃的顺反异构，在今天的课程里， 我们将引进一种新的立体异构。
如：乳酸的构造为：CH3CHCOOH
OH
从人体运动产生的乳酸的结构是： HO
H COOH
C
CH3 H
HOOC
牛奶通过乳酸菌发酵产生的乳酸的结构是：
*左边两式不存在对称中心；
相同物质
CO2H H C OH HO C H
CO2H
CO2H HO C H
H C OH CO2H
CO2H H C OH H C OH
CO2H
（＋）－酒石酸 （－）－酒石酸 内消旋（meso－）酒石酸
(2R,3R)-(+)-酒石酸 (2S,3S)-(-)-酒石酸
浙江大学有机化学课件讲义4
Br
Br C
C C
C
C
C
碳正离子
环正离子 (溴鎓离子）
溴正离子加到双键上后先生成碳正离子， 由于溴的核外有三对孤对电子， 其中一对与碳正离 子结合生成环正离子。生成环正离子后，由于多生成一个共价键，而且组成三元环正离子的 每个原子都具有八隅体的结构，结构比碳正离子稳定。 － 第二步：Br 加到环正离子上，完成加成反应。
CH2
CH2 + Br2
NaCl
CH2 Br
CH2 + CH2 Br Br
CH2 Cl
这说明，烯烃与溴的加成是分步进行的，而且笫一步必定是溴先加到双键上。因为 π 键电子 云暴露在外，所以，溴必定以正性（Br+）形式先加到双键上。笫二步加上一个阴离子时， 溶液中存在两种阴离子 Br–和 Cl–，两者都可以加上去，最后生成 1,2-二溴乙烷和 1-氯-2-溴 乙烷的混合物。 （2）很多实验事实证明，两个 Br 原子是从双键平面的两侧加上去的。这说明，溴与烯 烃加成生成的中间体，必定有一种空间因素，阻碍了两个溴原子从同一个方向进攻。因此， 推测中间体是一个环正离子中间体。
C C
+
XY
C C X Y C C X Y XY X Y C C X Y
C C
+ XY
加成试剂 XY 不同，加成反应的类型也不同。常见的加成反应有亲电加成反应、亲核加成反 应、催化加氢等。 4.1. 亲电加成反应 π键电子云分布在碳碳键轴的上、 下两侧， 由于电子云裸露在外， 而碳原子被包含在内， + + + 所以一些缺电子试剂——亲电试剂(electrophiles，例如 H , Br , Cl 等)易向π电子云进攻， 使π键断裂，生成σ键，这类加成反应称为亲电加成反应。亲电加成反应是不饱和烃最典型 的反应。 4.1.1. 加卤素 1． 烯烃与卤素的加成 烯烃容易与卤素进行加成反应，生成邻二卤化合物。
有机化学课件(李景宁主编)第4章_炔烃和二烯烃
û Æ Ã ³ Ò È ² û ² ±È 1-¶ È ¡ ² 1-Î È ì ² 2-Î È ì ² 3-¼ ù -1-¶ È ³» ¡ ² 1-¼ È º ² 1-· È ý ² 1-Ê °Ì È ® Ë ¼ ² Û ã È µ / C -81.8 -101.5 -122.5 -98 -101 -124 -80.9 22.5 Ð ã ²µ / C -83.4 -23.3 8.5 39.7 55.5 28(10kPa) 71.4 99.8 180(2kPa) ´ Ô Ü È 4 Ï ¶ à ¶ (d20 ) 0.618 0.671 0.668 0.695 0.713 0.685 0.719 0.733 0.870
CH3 C CH
Br2
CH3 C CH Br Br
Br2
CH3
Br Br C CH Br Br
现象：溴的红棕色消失,用于检验烯烃、炔烃及其他含有碳碳 重键的化合物。
C
C
CH3 + Br2
C
Br +
C
CH3
Br－
C Br
C
Br CH3
反式加成
CH2 CH CH2 C CH + Br2
-20 C CCl4
其过程为自由基加成得反马式加成产物与水的加成烯醇式不稳定酮式稳定互变异构两种构造异构体处于相互转化的平衡中在转化tomerizm
作业
P98 2(1)(2)(3); 8; 14(6); 19. 11;
第四章 炔烃和二烯烃
alkyne and diene
AgNO3
6、聚合
TiCl4 Al(C2H5)3 聚乙炔类导电聚合物由日本化学家白川英树研 n HC CH CH CH 制成功，2000年获诺贝尔化学奖。顺式和反式 n
CH3 C CH
Br2
CH3 C CH Br Br
Br2
CH3
Br Br C CH Br Br
现象：溴的红棕色消失,用于检验烯烃、炔烃及其他含有碳碳 重键的化合物。
C
C
CH3 + Br2
C
Br +
C
CH3
Br－
C Br
C
Br CH3
反式加成
CH2 CH CH2 C CH + Br2
-20 C CCl4
其过程为自由基加成得反马式加成产物与水的加成烯醇式不稳定酮式稳定互变异构两种构造异构体处于相互转化的平衡中在转化tomerizm
作业
P98 2(1)(2)(3); 8; 14(6); 19. 11;
第四章 炔烃和二烯烃
alkyne and diene
AgNO3
6、聚合
TiCl4 Al(C2H5)3 聚乙炔类导电聚合物由日本化学家白川英树研 n HC CH CH CH 制成功，2000年获诺贝尔化学奖。顺式和反式 n
有机化学 第4章芳香烃
H X O C R
卤代反应
NO2
SO 3 H
R
酰基化 反应* 反应
硝化反应
磺化反应
烷基化反应
1.卤代反应 1.卤代反应
+ Br 2 Fe 或 FeBr 3 Br + HBr
卤代反应机制： 卤代反应机制： （1）产生亲电试剂Br+： 产生亲电试剂Br
Fe + Br2 FeBr 3 + Br2 FeBr 3 Br + FeBr 4
4. 烷基化反应
H + CH 3CH2 Cl
无水AlC l 3
25 ℃
CH 2 CH 3 + HCl
此反应又称付瑞德尔-克拉夫茨 此反应又称付瑞德尔-克拉夫茨(Friedel付瑞德尔 Crafts)烷基化反应，简称“付-克”烷基化反应。 烷基化反应，简称“ 烷基化反应 烷基化反应。 在“付-克”烷基化反应中，当烷基大于2 烷基化反应中，当烷基大于2 个碳原子时，则发生碳链异构化作用。例如： 个碳原子时，则发生碳链异构化作用。例如：
CH3 + HNO 3
H2 SO 4 30℃ ℃
CH3 NO2
CH3
CH3
+
NO2
+
NO 2
(59％) ％
(37％) ％
(4%)
硝基苯硝化时，须提高温度， 硝基苯硝化时，须提高温度，并增加硝酸的浓 主产物为间-二硝基苯。 度，主产物为间-二硝基苯。
NO2 + HNO 3
H2 SO 4 95~100℃ ℃
1. 一烷基苯 一烷基苯命名时，多以苯为母体， 一烷基苯命名时，多以苯为母体，烷基为取 代基，称为“某苯” 例如: 代基，称为“某苯”。例如:
卤代反应
NO2
SO 3 H
R
酰基化 反应* 反应
硝化反应
磺化反应
烷基化反应
1.卤代反应 1.卤代反应
+ Br 2 Fe 或 FeBr 3 Br + HBr
卤代反应机制： 卤代反应机制： （1）产生亲电试剂Br+： 产生亲电试剂Br
Fe + Br2 FeBr 3 + Br2 FeBr 3 Br + FeBr 4
4. 烷基化反应
H + CH 3CH2 Cl
无水AlC l 3
25 ℃
CH 2 CH 3 + HCl
此反应又称付瑞德尔-克拉夫茨 此反应又称付瑞德尔-克拉夫茨(Friedel付瑞德尔 Crafts)烷基化反应，简称“付-克”烷基化反应。 烷基化反应，简称“ 烷基化反应 烷基化反应。 在“付-克”烷基化反应中，当烷基大于2 烷基化反应中，当烷基大于2 个碳原子时，则发生碳链异构化作用。例如： 个碳原子时，则发生碳链异构化作用。例如：
CH3 + HNO 3
H2 SO 4 30℃ ℃
CH3 NO2
CH3
CH3
+
NO2
+
NO 2
(59％) ％
(37％) ％
(4%)
硝基苯硝化时，须提高温度， 硝基苯硝化时，须提高温度，并增加硝酸的浓 主产物为间-二硝基苯。 度，主产物为间-二硝基苯。
NO2 + HNO 3
H2 SO 4 95~100℃ ℃
1. 一烷基苯 一烷基苯命名时，多以苯为母体， 一烷基苯命名时，多以苯为母体，烷基为取 代基，称为“某苯” 例如: 代基，称为“某苯”。例如:
有机化学 第四章 环烃
苯结构的表达
1. Kekulé苯
Kekulé苯结构式能解释
(a) 苯的一取代物只有一种
Br
Br
Br
(b) 苯可以加氢还原为环己烷
催化剂
+ H2
Kekulé苯结构式却不能解释
(a) 苯容易发生取代反应，却难于发生加成和氧化反应
(b) 按照Kekulé结构式，邻位二取代苯应该有两个异构体， 但实际上只有一个
5
2
2'
1 1'
6 6'
3' 4'
CH3
5'
4,4'-二 甲 基 联苯
23
1
4
6
5
1,4- 联三 苯
65
1
4
2
3
1,3- 联三 苯
（2）多苯代脂肪烃：可看作脂肪烃分子中氢原子被苯取代：
CH2
CH
CH CH
二苯 甲 烷
三苯 甲 烷
二苯 乙 烯
（3）稠环芳烃：并联：两个或两个以上苯环共用两个相邻碳原子。
CH3
1
6
2
5
3
4
CH3
1,4-二甲基环己烷
CH3
3
4
2
5
6 1 CH3
1,3-二甲基环己烷
CH3
1
6
2
5
3
4
CH
CH3 CH3
1-甲基-4-异丙基环己烷
3. 当环上连有取代基及不饱和键时，即为环烯(炔)烃时， 不饱和键以最小的号数表示。
4-甲基环已烯
CH3
4
5
3
6
2
1
4. 某些情况下，如当简单的环上连有较长的碳链时，也 可将环当作取代基，如：
有机化学第四章二烯烃-共轭效应PPT课件
唯一一个两次单独获得诺贝尔奖的人。
-
23
4.4.2 书写极限结构式的基本原则 (1)
(1) 极限结构式要符合价键理论和Lewis结构理论。
H 2 CC HC H 2
1 4
H 2 CC HC H 2
1 4
提示：
➢极限结构之间只是 电子排列不同
➢共振杂化体不是极 限结构混合物
➢共振杂化体也不是 互变平衡体系
-
22
美国化学家莱纳斯·鲍林
Linus Pauling，1901.2.28-1994.8.19. 1925 年获物理化学博士学位
荣获1954年诺贝尔化学奖:贡献是阐释化学键 的本质，并将其应用于解释复杂物质的结构。 1962年诺贝尔和平奖。
RCC CH2 CH CH2
CH3 CH CH
CH3
稳
定
性
CH3 CH2
降
低
CH3 CH CH3
CH3
CH3 C
CH3
-
19
中间体稳定性小结
碳正离子：缺电子，含空p轨道。供电取代基的+C 效 应即p-p和p-π共轭效应以及σ-p超共轭效 应作用较明显。
自由基： 电中性。p-π 共轭效应作用较明显，受取 代基电负性影响很小。
➢极限结构之间只是 电子排列不同
一个分子所具有的极限结构式越多，分子越稳定。➢共振杂化体不是极
不同极限结构对共振杂化体的贡献不同
限结构的混合物
➢共振杂化体也不是
-
互变平衡体系 21
共振论的基本思想
当一个分子、离子或自由基的结构可用一个以上不同电子排列的经典 结构式（共振式）表达时，就存在着共振。这些共振式均不是这一分子、 离子或自由基的真实结构，其真实结构为所有共振式的杂化体。
4版有机化学第四章-二烯烃课件
图4.4 1,3–丁二烯的分子轨道ψ有 lo3w*轨e是s道t最u(Ln低Uo未cMu占pOie,d
mole. orbital)。
4.3 电子离域与共轭体系
4.3.1 π,π–共轭
CH2 CH CH CH2
1,3–丁二烯
CH2 CH C CH
乙烯基乙炔
1,3,5–己三 烯
O
CH2 CH C H
乙烯基甲醛
5个共价键
CH2 CH CH CH2
CH2 CH CH CH2
4个共价键
(c) 含有电荷分离的比没有电荷分离的 贡献小：
CH2 CH CH O
CH2 CH CH O CH2 CH CH O
CH2 CH CH O
CH2 CH CH O
贡献很小
贡献最大
贡献较小
(d) 键角和键长变形较大的，贡献小：
共振论的应用 烯丙基自由基稳定的原因：共振杂化体为
所有的原子共平面。
图 4.2 1,3–丁二烯的 键角：120°。
结构示意图
CC13－－CC24ππ键键 2p–2p 交盖 C2－C3: 2p–2p 部分交盖
4个π电子离域在4个
图 4.3 1,3–丁二烯 的π键
C原π子电上子。的离域降低了 体系的能量。
1,3–丁二烯两种可能的平面构象：
s–顺式 构象
Br
(20%)
40℃ H2C
CH CH Br
CH3 + CH2 CH Br
CH
CH3
(20%)
(80%)
低温利于1,2–加成，温度升高，利于1,4–加成
4.5.2 1,4–加成的理论解释
反应机理
第一步：
H2C CH CH
mole. orbital)。
4.3 电子离域与共轭体系
4.3.1 π,π–共轭
CH2 CH CH CH2
1,3–丁二烯
CH2 CH C CH
乙烯基乙炔
1,3,5–己三 烯
O
CH2 CH C H
乙烯基甲醛
5个共价键
CH2 CH CH CH2
CH2 CH CH CH2
4个共价键
(c) 含有电荷分离的比没有电荷分离的 贡献小：
CH2 CH CH O
CH2 CH CH O CH2 CH CH O
CH2 CH CH O
CH2 CH CH O
贡献很小
贡献最大
贡献较小
(d) 键角和键长变形较大的，贡献小：
共振论的应用 烯丙基自由基稳定的原因：共振杂化体为
所有的原子共平面。
图 4.2 1,3–丁二烯的 键角：120°。
结构示意图
CC13－－CC24ππ键键 2p–2p 交盖 C2－C3: 2p–2p 部分交盖
4个π电子离域在4个
图 4.3 1,3–丁二烯 的π键
C原π子电上子。的离域降低了 体系的能量。
1,3–丁二烯两种可能的平面构象：
s–顺式 构象
Br
(20%)
40℃ H2C
CH CH Br
CH3 + CH2 CH Br
CH
CH3
(20%)
(80%)
低温利于1,2–加成，温度升高，利于1,4–加成
4.5.2 1,4–加成的理论解释
反应机理
第一步：
H2C CH CH
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芳环上的氢原子被烷基或酰基取代的反应。
• 常用的催化剂：无水AlCl3、FeCl3、ZnCl2、H2SO4等。
R CH2 Cl
AlCl3
R
+ CH2 +
AlCl4
-
• 苯环上有强吸电子基团时(硝基、羰基等)，不发生付-克反应。 如：硝基苯不发生付-克反应，可作付-克反应的溶剂。
① 烷基化反应：
苯环上的氢原子被烷基取代的反应。
＜
＜
＜
• 环丙烷的结构:
• 弯曲键：电子云没有轨道轴对称,而是分布在一条曲线上。 • 张力： 角张力：键角偏离正常键角而引起的张力。
扭转张力：构象是重叠式而引起的张力。
• 环丁烷的结构：
蝴蝶式
• 环戊烷的结构：
信封式
• 环己烷的结构：存在两种主要构象。
椅型
船型
5
6 2
4
1
3
直立键或a键
平伏键或e键
+ Br
+
慢
H +
Br
Br
快
[FeBr4]-
+ HBr + FeBr3
亲电取代反应历程
H
+ E+ E+
E+
E + H+
正碳离子中间体(σ络合物)
CH3 Cl2
光照，△
CH2Cl
CHCl 2
CCl3
苯三氯甲烷
CH2 CH3 Cl2 Cl CHCH3
光照
hν
历程：
CH3 Cl CH2
Cl2
2 Cl
·
以苯为母体。把烷基当作取代基
CH3
甲苯 乙苯
CH3 CH CH3
CH2CH3
异丙苯
2、二元取代物 多取代苯须标出取代基的位置。 如取代基不同，可选一个基团加苯环为母体。
CH3
CH3 CH3
邻二甲苯 1, 2-二甲苯
CH3
间二甲苯 1, 3-二甲苯
CH3
H3C
CH3
CH2CH3
3-乙基甲苯
对二甲苯 1, 4-二甲苯
3、三元取代物
CH3 CH3 CH3
1,2,3-三甲苯 连三甲苯
CH3 CH3 CH3 1,2,4-三甲苯 偏三甲苯
CH3
H3C
CH3
1,3,5-三甲苯 均三甲苯
侧链较复杂时选侧链为母体 ，苯作为取代基。
CH CH2
苯乙烯
CH2 CH CH2
3-苯基丙烯
苯基：苯分子去掉一个氢原子得到的基团。以ph－表示。
比苯容易
NO 2 6% 比苯难 93% 0.3%
① 第一类定位基
（邻、对位定位基）：使苯环活化(卤素例外)。 -NH2，-OH，-OCH3，-NHCOCH3，-OCOCH3，-R, -X
② 第二类定位基
（间位定位基）：使苯环钝化。 -NO2，-CCl3，-CN，-SO3H，-CHO，-COCH3，-COOH， -COOCH3，-CONH2
· · CH2
Cl2
CH2Cl + Cl
·
+ HCl
·
(2). 硝化
+ HNO3
浓H2SO4
50～60℃
NO 2
NO 2 NO 2
浓H2SO4
+ HNO3 发烟
100 ℃
NO 2
CH3 + HNO3
浓H2SO4 30℃
CH3 NO 2
62%
CH3 + NO 2
33%
反应活性：甲苯＞苯＞硝基苯
硝化反应历程：
62% 65℃
CH3 + SO3H
32%
在较高温度时，以对位为主
• 芳磺酸是强酸，酸性与硫酸相当。
• 易溶于水和NaOH水溶液。
SO3H NaOH SO3Na
SO3H NaOH C12H25
SO3Na
C12H25
(4).Friedel-Crafts反应（付—克反应） • 在无水AlCl3等催化剂的作用下，芳烃与卤代烷或酰卤等作用，
O2，钴催化剂 95℃,105Pa
HOOCCH2CH2CH2CH2COOH
4-2 芳香烃
• 芳香烃：苯是最典型的芳香烃。 • 含有苯环结构的化合物。 • 少数非苯芳烃，不含苯环，但含有结构、性质与苯环相似的 芳环。
•芳香性：具有苯的结构特点 ，不饱和度高但结构稳定，容易 进行取代反应，不易进行加成反应和氧化反应。
不同之处： a. 烷基化剂含三个或以上碳原子时，往往发生烷基异构化。 b. 烷基化反应较难停留在一元取代阶段，而是生成多元取代物。
CH3 + CH3Cl
无水AlCl3
CH3
CH3
2、加成反应 Ni,150℃ 1Mpa
+ H2
Cl
紫外光 Cl + Cl2 50℃ Cl
Cl
Cl Cl
六氯化苯 “666”
CH3
2 1
苯基
2-甲苯基 邻甲苯基
CH3
3 2 1
CH3
CH2
苯甲基 苄基
2,3-二甲苯基
四、芳烃的物理性质
• 无色有芳香气味的液体（苯及其同系物）。 • 不溶入水，易溶于有机溶剂。
• 密度0.86--0.93。
• 有一定的毒性，燃烧带黑烟。 • 液态芳烃是一种良好溶剂。
五、芳烃的化学性质
1、亲电取代反应 (1). 卤代
第四章 环 烃
环烃：由碳和氢两种元素组成的环状化合物。 分成脂环烃和芳香烃两类
4-1 脂环烃
一、脂环烃的分类
环烷烃、环烯烃、环炔烃
CH2 CH2 or
CH2
CH2
环己烷
环己烯
环戊二烯
环辛炔
通式：环烷烃CnH2n ；环烯烃CnH2n-2 ；环炔烃CnH2n-4。
二、环烃的命名 1、环烷烃的命名 (1) 简单环烃的命名与烷烃相似，只需加 “环”字即可。
苯环中含有三个双键，但却不象烯烃那样易发生加成反应，而 是易发生取代反应。 （2）、 依据凯库勒式，苯的邻二取代物应有两种异构体：
Cl
Cl Cl
Cl
实际上只有一种。因而凯库勒提出了共振式来解释。
（3）、按凯库勒式，C=C(0.134 nm), C-C(0.154 nm)的键长
应该不一样。 但实验表明，苯分子的所有C-C键长均相等。
+ Cl2
Cl + HCl
⑵.催化加氢
Ni, H2 80℃ Ni, H2 180℃ Ni, H2 300℃
CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
CH3CH2CH2CH2CH3
Ni, H2 80℃
CH3 CH3CH2CHCH3
支链化合物比较稳定
CH2CH3
⑶.加卤素和加卤化氢 Br2
CH2 CH2 CH2 室温 Br Br
例：1，2-二甲基环已烷，反式稳定
CH3 H3C H H
H H3 C H
CH3
顺-1,2-二甲基环已烷（a e型）
反-1,2-二甲基环已烷（e e型）
H
H
H
CH3
CH3
CH3
CH3
H
三、环烷烃的性质 1.物理性质 环烷烃的熔点、沸点和密度都比同碳数的烷烃高。 2.化学性质 一般与烷烃相似，但由于“张力”的存在，小环化合物具有一 些特殊性质, 易开环。 ⑴.取代反应 hγ
共轭效应：
CH3－CH＝CH2
σ-π超共轭效应
CH3－CH＝CH－CH＝CH2
δ＋
δ－
δ＋
δ－
(2).取代定位规律的解释
① 硝基（吸电子基） 诱导效应：吸电子 共轭效应：吸电子(π -π 共轭)
O N δ O
-
δ+ δδ+
δ+
δ-
0.7 0.705 0.79 0.72
NO2
② 甲基（给电子基）
Br2 加热
CH2 CH2 CH2 CH2 Br Br
CH3 CH2 CH2 室温 Br
HBr
CH3 CH C H2C
CH3 HBr CH3
CH3 CH3 CH3 CH C CH3 Br
• 含氢最多的碳原子与含氢最少的碳原子之间断裂； • 氢加在含氢最多的碳原子上。（类似双键加成的马氏规则）
⑷.氧化反应 不易氧化，不与KMnO4稀溶液反应，可用来区别烯烃。
CH2 H2C CH2 H2C H2C CH2 CH2
H2 C H2C H2C CH2 CH2 CH2
CH3
环丙烷
环丁烷
环己烷
甲基环己烷
(2) 当有2个取代基时, 则从取代基开始编号，并以最小和数为原 则。
H3C
CH2CH3
H3C
CH3 CH3
1-甲基-3-乙基环己烷
CH3
HC H2C
1,2 ,4-三甲基环己烷
一、芳香烃的分类 1. 单环芳烃
CH3
H C
2
萘
三苯甲烷
蒽
菲
二、苯的结构
1、苯的环状结构——凯库勒式
分子式： C6H6
H C C H
H C H C
C H C H
研究表明, 凯库勒的结构式基本上是正确的。
但它不能解释苯的全部性能.
（1）、 无法解释苯特有的稳定性。
诱导效应：给电子 共轭效应：给电子(σ-π超共轭)
H H C H
δ+ δδ+ δδ+
δ-
0.96 1.017 0.999 1.011
CH3
③ 羟基（给电子基） 诱导效应：吸电子 共轭效应：给电子(p-π共轭) 共轭效应＞诱导效应 δδ+