汪小兰有机化学课件(第四版)3
合集下载
汪小兰有机化学第四版CAI教学配套课件
命名时，Z，E要加注双键位置的编号数字，并 按编号小的在前、编号大的在后顺序写在化合物名 称前面。
21
Ⅰ、烯 烃 > 三、烯烃的物理性质
在常温下，C2-C4的烯烃为气体，C5-C16的为 液体，C17以上为固体。沸点、熔点、比重都随分 子量的增加而上升，比重都小于1，都是无色物质， 溶于有机溶剂，不溶于水。
主 链 选 择 (1) X
C2= HC2- C3 H
(2) X
C2-HC2-H C3H
(3)
1 2 3 4 5 6 编 号 正 确
C3-HC=C 2- C H-H 3C- C HH
6
4 3 2 1 编 号 错 误
C3H C3H
2-乙基-1-戊烯
2，5-二甲基-2-己烯
12
Ⅰ、烯 烃 > 二、烯烃的异构和命名
双键( C=C) = σ键 + π键
3
Ⅰ、烯 烃 > 一、乙烯的结构 CH2=CH2
CH3CH3
Ⅰ、烯 烃 > 一、乙烯的结构 杂化轨道理论认为，碳原子在形成双键时是以另 外一种轨道杂化方式进行的，这种杂化称为sp2杂化。
2p
2s 激发态
sp2杂化
2p
sp2 sp2 sp2 杂化态
一个sp2
三个sp2 的关系
18
Ⅰ、烯 烃 > 二、烯烃的异构和命名
同理：(CH3)3C- > CH3CH(CH3)CH- > CH3)2CHCH2> CH3CH2CH2CH2-
③ 当取代基为不饱和基团时，则把双键、三键 原子看成是它与多个某原子相连。
19
Ⅰ、烯 烃 > 二、烯烃的异构和命名
Z、E命名法的具体内容是：
21
Ⅰ、烯 烃 > 三、烯烃的物理性质
在常温下，C2-C4的烯烃为气体，C5-C16的为 液体，C17以上为固体。沸点、熔点、比重都随分 子量的增加而上升，比重都小于1，都是无色物质， 溶于有机溶剂，不溶于水。
主 链 选 择 (1) X
C2= HC2- C3 H
(2) X
C2-HC2-H C3H
(3)
1 2 3 4 5 6 编 号 正 确
C3-HC=C 2- C H-H 3C- C HH
6
4 3 2 1 编 号 错 误
C3H C3H
2-乙基-1-戊烯
2，5-二甲基-2-己烯
12
Ⅰ、烯 烃 > 二、烯烃的异构和命名
双键( C=C) = σ键 + π键
3
Ⅰ、烯 烃 > 一、乙烯的结构 CH2=CH2
CH3CH3
Ⅰ、烯 烃 > 一、乙烯的结构 杂化轨道理论认为，碳原子在形成双键时是以另 外一种轨道杂化方式进行的，这种杂化称为sp2杂化。
2p
2s 激发态
sp2杂化
2p
sp2 sp2 sp2 杂化态
一个sp2
三个sp2 的关系
18
Ⅰ、烯 烃 > 二、烯烃的异构和命名
同理：(CH3)3C- > CH3CH(CH3)CH- > CH3)2CHCH2> CH3CH2CH2CH2-
③ 当取代基为不饱和基团时，则把双键、三键 原子看成是它与多个某原子相连。
19
Ⅰ、烯 烃 > 二、烯烃的异构和命名
Z、E命名法的具体内容是：
汪小兰有机化学课件
汪小兰有机化学课件
有机物的结构决定有机物性质－－－结构式的重要性。
第三节有机化合物中的化学键
1.价键理论
回顾中学化学键概念，写出几种简单无机物、有机物的电子式；简述价键理论要点。
2.分子轨道理论
介绍分子轨道理论的要点；原子轨道线性组合成分子轨道，有成键
轨道和反键轨道；成键电子围绕整个分子运动电子。
成键三原则：对称性匹配、能量近似、最大重叠。
表示方法：波函数表示
3.碳原子杂化轨道理论
详细讲述杂化轨道理论要点，从价键理论过渡到杂化轨道理论，
用轨道式表示碳原子的价层电子的排布。
讲述杂化轨道概念及SP3杂化、SP2杂化态、SP杂化态。
论述σ键、π键的形成过程、电子云形状与特点。
简述共价键的四个参数：键能、键长、键角与偶极矩。
简述分子几何构型、极性与分子化学键的关系。
介绍化学键的异列与均裂。
第四节有机化合物的结构式及其表示方法
1.用容
第三节烷烃和环烷烃的异构与构象
1.烷烃和环烷烃同分异构现象。
2.乙烷和丁烷的构象，
3.环烷烃和取代环烷烃的构象。
讲述对象包装工程专业本科学生教学目的 1.使学生了解共轭二烯烃的结构特征和性质
2.掌握离域键，电子离域及共轭效应等重要概念
3．了解苯的结构及化学性质教学重点1.共轭二烯烃和苯的结构特点
2.共轭二烯烃1,4-加成和苯的亲电取代反应教学难点电环化反应的立体选择性教学方法启发式课时安排
100分钟
45分钟
教学步骤、内容。
环烷烃的结构环戊烷的构象
Ⅱ、芳香烃 > 一、单环芳香烃
当引入的烷基为三个碳以上时，引入的烷基会发生碳 链异构现象。
+ CH3CH=CH2
+ CH3CHCH3
OH
AlCl 3 H+
CH3 CH
CH3
CH3 CH
CH3
Ⅱ、芳香烃 > 一、单环芳香烃
酰基化反应：
O
+ CH3C
Cl
乙酰氯
AlCl 3
O
CH3 + HCl
甲基苯基酮 苯乙酮 97%
Ⅰ、脂环烃 〉二、环已烷及其衍生物的构象 3．一元取代环己烷的构象
Ⅰ、脂环烃 〉二、环已烷及其衍生物的构象
4、二元取代环己烷的构象
CH3 CH3 （顺式） CH3 CH3
（反式）
CH3
CH3 只能是e,a 构象
CH3
a,a
CH3 构象
CH3 CH3
e,e 构象 (优势构象)
Ⅰ、脂环烃 〉二、环已烷及其衍生物的构象
CH3
CH3
（反式）
CH3 CH3
CH3 H
H CH3
只有e,a 构象 (其中有大的基团时，则在 e键上)
CH3
CH3
H CH3
H CH3
（顺式）
a,a 构象
e,e 构象 (优势构象)
Ⅰ、脂环烃 〉二、环已烷及其衍生物的构象
Ⅰ、脂环烃 〉二、环已烷及其衍生物的构象
小结： 1°环己烷有两种极限构象（椅式和船式），椅 式为优势构象。 2°一元取代基主要以e键和环相连。 3°多元取代环己烷最稳定的构象是e键上取代基 最多的构象。 4°环上有不同取代基时，大的取代基在e键上构 象最稳定。
汪小兰有机化学课件(第四版)综合
[4] + H2O；
[5] + R-MgCl；
[6] + NH3及衍生物；注意产物的命名；
[7] 羟醛缩合； [8] 卤代反应-碘仿反应； [9] 氧化；Tollen，Fehling，Benedict，KMnO4/H+ ； [10] 还原反应；a、H2 + Pt b、NaBH4 [11] Clemmensen反应； [12] 歧化反应； LiAlH4 ；
[3]支链比较复杂.
2、化学性质 [1]卤代 a 、Fe or FeX3 [2]硝化 b、光
[3]磺化
[4] Friedel-Crafts 反应 a、烷基化（重排） b、酰基化
[5] 支链的氧化
3、定位规律
[1]邻对位定位基
[2]间位定位基 [3]活化基团 [4]钝化基团
4、Huckel 规则 [1]成环的每一个原子上都具有P轨道
[2] 化学性质；
[A] 酸性； [B]脱羧反应； [C]氧化； [D]乙酰乙酸乙酯的互变结构； 酮式分解 （稀NaOH）； 酸式分解（浓NaOH）。
第十二章 含氮有机化合物
一、胺 1、命名：伯胺、仲胺、叔胺的命名； 2、化学反应 [1] 胺的碱性强弱； [2] 酰基化反应，保护氨基； [3] 与苯磺酰氯的反应；不同的胺反应现象。 [4] + HNO2 ，不同的胺反应现象。 [5] +NaNO2/HCl 重氮盐的反应；
二、酰胺 1、命名：酰胺、一元取代酰胺，二元取代酰胺的命名；
2、化学反应
[1] 酰胺的碱性强弱； [2] 水解反应； [3] + HNO2 ； [4] +NaOH/Br2 （Hofmann降解）；
NO2 Fe/HCl NH2
汪小兰有机化学(第四版)3-上传
19
反应历程 :
Br Br -
WW
.. :Br: C C
Br C C
Br
C C
慢 决速步
-
Br C C Br
-Br
溴æf离子中间体 Cyclic bromonium
正负离子反应，快
Cl
Br C C Cl
.. H2O
Br C
C
+OH2
-H+
Br C C OH
20
亲电加成本质： 缺电子试剂进攻富电子烯(炔等)，生成碳正离子中间体
第三章 不饱和烃
A B C 烯烃 炔烃 双烯烃
• 不饱和烃的结构、同分异构现象、命名 • 物理性质、化学性质
1
不饱和烃：分子中含有不饱和键的碳氢化合物。 包括单烯烃(烯烃)、多烯烃、环烯烃和炔烃等。
H2C
CH2
CH3 CH
CH
CH3
H2C CH CH CH2
H2C CH CH2 CH
H2C H2C H2 C CH CH
CH2
≡
C H2
CH
CH
2
3-1
乙烯的结构 (H2C=CH2)
烯烃的结构
WW
• EC=C = 611 kJ/mol， C－C: 348KJ/mol E π= 611-348 = 263 kJ/mol，故更活泼。
3
物理方法测定：电子衍射光谱
a. 所有原子处于同一平面 b. 键角接近120 c. 键长 C=C 0.134 nm, C-H 0.1076 nm 丙烯 C=C 0.134 nm, C-C 0.150 nm 烷烃 C-C 0.154 nm, C-H 0.109 nm (杂化不同，超共轭)
反应历程 :
Br Br -
WW
.. :Br: C C
Br C C
Br
C C
慢 决速步
-
Br C C Br
-Br
溴æf离子中间体 Cyclic bromonium
正负离子反应，快
Cl
Br C C Cl
.. H2O
Br C
C
+OH2
-H+
Br C C OH
20
亲电加成本质： 缺电子试剂进攻富电子烯(炔等)，生成碳正离子中间体
第三章 不饱和烃
A B C 烯烃 炔烃 双烯烃
• 不饱和烃的结构、同分异构现象、命名 • 物理性质、化学性质
1
不饱和烃：分子中含有不饱和键的碳氢化合物。 包括单烯烃(烯烃)、多烯烃、环烯烃和炔烃等。
H2C
CH2
CH3 CH
CH
CH3
H2C CH CH CH2
H2C CH CH2 CH
H2C H2C H2 C CH CH
CH2
≡
C H2
CH
CH
2
3-1
乙烯的结构 (H2C=CH2)
烯烃的结构
WW
• EC=C = 611 kJ/mol， C－C: 348KJ/mol E π= 611-348 = 263 kJ/mol，故更活泼。
3
物理方法测定：电子衍射光谱
a. 所有原子处于同一平面 b. 键角接近120 c. 键长 C=C 0.134 nm, C-H 0.1076 nm 丙烯 C=C 0.134 nm, C-C 0.150 nm 烷烃 C-C 0.154 nm, C-H 0.109 nm (杂化不同，超共轭)
汪小兰主编《有机化学》 卤代烃ppt课件
6
卤代烯烃命名时，以烯烃为母体，以双键位次最 小编号。
1 -甲 CH = CH-CH-CH -Cl 3 4 -氯 基 丁 烯 2 2 1 -氯 2 -甲 3 CH 基 丁 烯× 3 Cl CH 3 4 5 -氯 甲 基 环 己 烯
卤代芳烃命名时，以芳烃为母体。侧链卤代芳烃 命名时，卤原子和芳环都作为取代基。
24
小结：
伯卤代烃主要按SN2历程进行。叔卤代烃主要按SN1历程进行。 仲卤代烃的亲核取代反应，则据反应条件，可按 SN2 历程，也 可按SN1历程，或同时按SN2和SN1历程。 桥环化合物的桥头碳原子上，进行亲核取代反应时，不论是 SN2或SN1历程都显得十分困难。 SN2，由于环的影响，亲核试剂不得从背面进攻中心C原子； SN1，由于环的限制，要离解成碳正离子的平面结构，比较困难。
CH CH 3 3 KOH CH CCH -CH C H C H = C ( C H ) + C H C H C = C H 3 2 3 3 2 3 2 2 乙 醇 3 X
H H 3C C C CH 2 H H C H H
7 1 % 2 9 %
H H H C H H C C C H
H H
C H H
15
氏试剂的用途及个别的卤代烃。
3
一、 分类
1．根据原子数目可分
一卤代烃：CH3X C6H5X 多卤代烃：CHX3 C6H6X6
饱和卤代烃 不饱和卤代烃 芳香卤代烃
2．根据卤代烃中烃基的结构不同可分
C CCl 乙 烯 式 H 2 H C CCH Cl 丙 式H 2 2 不 饱 和 卤 代 烃烯 H C C (CH ) Cl n ≥ 2 孤 立 式H 2 2 n H
C H = C H C H X 2 2
汪小兰有机化学第四版共52页
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
汪小兰有机化学第四版
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
Hale Waihona Puke 后名，于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
汪小兰有机化学第四版
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
Hale Waihona Puke 后名，于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
烯烃在催化剂存在下， 烯烃在催化剂存在下，与氢气进行加成反 生成烷烃： 应，生成烷烃：
H H C C +
催化 剂 H2 室 温
C C
催化剂： 催化剂：Pt, Pd, Ni 作用：反应定量完成，可用于测定双键数目 作用：反应定量完成， 催化氢化反应(catalytic hydrogenation) 催化氢化反应
CH2CH2CH3
Z或E式与顺或反式
没有相关性
甲基–2 己烯 (Z) –3–甲基 2–己烯 3 甲基 甲基–2 己烯 反–3–甲基 2–己烯 3 甲基
3-3 一、物理性质
烯烃的性质
• 沸点、熔点和密度随碳原子数的增加而升高。 沸点、 常温下：C2～4：气体 常温下： ～ 异构体 ： b.p C5～18：液体 ～ C19以上：固体 以上：
密度小于1 比水轻。 密度小于1，比水轻。 直链烯烃 ＞ 支链烯烃 反式烯烃(偶极距＝ 顺式烯烃 ＞反式烯烃(偶极距＝0） m.p 反式烯烃 ＞ 顺式烯烃 反式异构体的分子在晶格中可以排得较紧） （反式异构体的分子在晶格中可以排得较紧） • 溶解性：难溶于水，易溶于苯，乙醚，氯仿，四氯化碳 溶解性：难溶于水，易溶于苯，乙醚，氯仿， 等非极性或弱极性有机溶剂。 等非极性或弱极性有机溶剂。
催化剂的作用 降低反应的活化能。 降低反应的活化能。
E1
无催化剂
能 量
C C + H2
E2 > E1 放热反应 键的断裂： 键的断裂： π键, H－H σ键 键 － 键 键的形成: 键的形成: 2 C－H σ键 － 键
E2
有催化剂
C C H H
反应进程
3.7
化反应
化
催化氢化反应机理: 催化氢化反应机理:
C C
一、烯烃同分异构现象 (isomerism in alkenes and alkynes) C4H8:
H C H C CH2CH3 H H H CH3 CH3
C C
CH3CH CHCH3
1–丁烯 丁烯
2–甲基丙烯 甲基丙烯
2–丁烯 丁烯
构造异构
碳架异构 官能团位次异构
几何异构： 几何异构：烯烃的顺反异构 ——属于立体异构 属于立体异构 属于
H2C CH2
CH3 CH CH CH3
H2C CH CH CH2
H2C CH CH2 CH
H2 C H2C H2C C H2 CH CH
CH2
HC
CH
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 1s
2s 1s 1s
杂化－ －电子跃迁－ 电子跃迁－ －杂化－ 图 3.1 sp2 杂化轨道形成过程示意图
前 缀 顺– 反–
CH3 C C CH2CH2CH3
同侧 异 侧
H H3C
甲基–2 己烯 顺–3–甲基 2–己烯 3 甲基
甲基–2 己烯 反–3–甲基 2–己烯 3 甲基
顺反异构的命名： 顺反异构的命名：
…顺式？反式？ 顺式？反式？ 顺式
CH3 H
Cl CH2CH2Cl
H3 C H
Cl CH2CH3
• C＝Ｃ双键不能自由旋转； ＝Ｃ双键不能自由旋转 双键不能自由旋转； • 每个双键上碳原子各连有两个不同的原子或基团。 每个双键上碳原子各连有两个不同的原子或基团。 H3C CH3 C C H H CH3CH CHCH 3 顺–2–丁烯 2 丁烯 b.p: 3.7℃ ℃ 2–丁烯 丁烯 H3C H C C CH3 H 反–2–丁烯 2 丁烯 b.p: 0.9 ℃
CH3CH2 C CH3CH2CH2
CH3
C
H H
CH3 C
CH CHCH3
乙基–1 戊烯 2–乙基 1–戊烯 乙基
二甲基–2 戊烯 4,4 –二甲基 2–戊烯 二甲基
CH3
CH3(CH2)3CH
CH(CH2)4CH3
十一碳烯 5 –十一碳烯 十一 思考题：请命名下列化合物。 思考题：请命名下列化合物。
构
构
绕σ键轴相 对旋转而得 象 的各种空间 排列 因σ键轴旋 转受阻而引 型 起
不同构象 一般较低 的分子一 般不能分 离 较高
不同构型的 分子能稳定 存在，可以 分离。
下三式有无顺 反异构？ 反异构？
CH3 CH2 H
C
C
H H
CH 3 C H C
CH3 CH 3
CH3 (CH3)2CH
CH3 C C H
C2 H5
CH3
H3CC CH C CH2CH3 H3C C CH3 CH3
3,5,6,6- 甲基- 乙基3,5,6,6-四甲基-5-乙基-3-庚烯
3、 烯烃顺反异构体的命名 (1) 顺,反–标记法 标记法 对于二取代的烯烃： 对于二取代的烯烃： 相同的原子 双键 或 基团
H3C H CH3 C C CH2CH2CH3
C
C
图 3.9 裸露的 π电子云
亲电加成反应：不饱和烃受亲电试剂进攻后， 亲电加成反应：不饱和烃受亲电试剂进攻后，π键 断裂，试剂的两部分分别加到重键两端的碳原子上。 断裂，试剂的两部分分别加到重键两端的碳原子上。
（2）烯烃与X2的加成 烯烃与X
δ+ δ−
C
C
+
X
X
CCl4
C
C
溶剂： 溶剂： CH2Cl2, CHCl3, CCl4
• 产生顺反异构的条件 组成双键的每个C原子所联接的二 组成双键的每个C 个原子或基团均不得相同， 个原子或基团均不得相同，即：
A C B C
E D
A D
B E
} 同时成立
二、 烯烃的命名 (nomenclature of alkenes and alkynes)
1、烯基 常见的烯基： 常见的烯基：
显然， ”“反 表示已无能为力。 显然，用“顺”“反”表示已无能为力。
(2) Z,E–标记法 标记法 • 较“优先” 基团在双键的同侧, 标记为Z式； 优先” 基团在双键的同侧, 优先” 基团在双键的异侧, 较“优先” 基团在双键的异侧, 标记为E式。 (依“次序规则”判断基团的优先顺序） 次序规则”判断基团的优先顺序）
第三章 不饱和烃
A B C 烯烃 炔烃 双烯烃
• 不饱和烃的结构现象、 • 物理性质、化学性质 物理性质、
不饱和烃：分子中含有不饱和键的碳氢化合物。 不饱和烃：分子中含有不饱和键的碳氢化合物。
包括单烯烃(烯烃) 多烯烃、 包括单烯烃(烯烃)、多烯烃、环烯烃和炔 烃等。 烃等。
图 3.5 乙烯分子中的π键
+ 3个 sp2 轨道在空间的分布 个 未参与杂化的 p 轨道
π键的特点： 键的特点： 键的特点 1.成键原子不能绕两核连线自由旋转。 1.成键原子不能绕两核连线自由旋转。 成键原子不能绕两核连线自由旋转 2.π键比σ键易断裂。 2.π键比σ键易断裂。 3.π电子云易极化。 3.π电子云易极化。
CH2 CH CH2 CH CH2
乙烯基 (vinyl) 烯丙基(allyl 或 烯丙基 allylic group) 丙烯基 (propenyl) 异丙烯基 (isopropenyl)
CH3 CH CH
CH2 C CH3
2、 烯烃的命名 掌握系统命名法 • 确定母体 选择含碳碳双键在内 含碳碳双键在内的连续最长碳链作为母 选择含碳碳双键在内的连续最长碳链作为母 根据其碳原子的个数称“某烯” 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 编号最小； 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。 最近的一端开始。 • 指出取代基的位次、数目、名称 指出取代基的位次、数目、 此步骤与烷烃同。 此步骤与烷烃同。 • 当碳原子数超过10时，称“某碳烯”。 当碳原子数超过10时 10 某碳烯”
X X (X ＝ Cl， Br) ，
常温下可迅速进行，不需高温、光照、 常温下可迅速进行，不需高温、光照、 和催化剂。 和催化剂。 卤素活性： 卤素活性： F2＞>Cl2 ＞Br2 ＞I2
一般不与烯烃发生反应， 反应太激烈， I2一般不与烯烃发生反应， F2反应太激烈，易发生碳 链断裂，无实用意义。 链断裂，无实用意义。
图3.4 乙烯的结构
键的形成：垂直于sp C－Cπ键的形成：垂直于sp2 杂化轨道 所在平面且相互平行的2 所在平面且相互平行的2个p 轨道进行侧面 交盖，组成新的分子轨道—— 轨道。 ——π 交盖，组成新的分子轨道——π轨道。 处于π轨道上的一对自旋相反的电子 电子。 ——π电子。 由此构成的共价键 ——π键。 键中，电子云分布在两个C 在π键中，电子云分布在两个C原子 所处平面的上方和下方。 所处平面的上方和下方。
图 3.3 sp2杂化的碳原子
二、乙烯的结构 (H2C=CH2) • EC=C = 611 kJ/mol， C－C: kJ/mol， E
π=
348KJ/mol
611kJ/mol，故更活泼。 611-348 = 263 kJ/mol，故更活泼。
在乙烯分子中， 杂化。 在乙烯分子中，每个碳原子都是 sp2 杂化。 sp sp2–sp2 交盖 键的形成: C－Cσ键的形成: 键的形成: C－Hσ键的形成: sp2-1s 交盖 一个C－Cσ键和4个C－Hσ键共处同一平面。 一个C 键和4 键共处同一平面。
反–2–丁烯 丁烯
顺–2–丁烯 丁烯
图 3.6 2–丁烯顺反异构体的模型 丁烯顺反异构体的模型
构型和构象都是用来描述分 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， 的排列，但，其涵义不同。 其涵义不同。
构象与构型涵义的比较 构象与构型涵义的比较 涵义 起 因 转化能量 分离情况
二、烯烃的化学性质 双键的结构与性质分析
H H C C +
催化 剂 H2 室 温
C C
催化剂： 催化剂：Pt, Pd, Ni 作用：反应定量完成，可用于测定双键数目 作用：反应定量完成， 催化氢化反应(catalytic hydrogenation) 催化氢化反应
CH2CH2CH3
Z或E式与顺或反式
没有相关性
甲基–2 己烯 (Z) –3–甲基 2–己烯 3 甲基 甲基–2 己烯 反–3–甲基 2–己烯 3 甲基
3-3 一、物理性质
烯烃的性质
• 沸点、熔点和密度随碳原子数的增加而升高。 沸点、 常温下：C2～4：气体 常温下： ～ 异构体 ： b.p C5～18：液体 ～ C19以上：固体 以上：
密度小于1 比水轻。 密度小于1，比水轻。 直链烯烃 ＞ 支链烯烃 反式烯烃(偶极距＝ 顺式烯烃 ＞反式烯烃(偶极距＝0） m.p 反式烯烃 ＞ 顺式烯烃 反式异构体的分子在晶格中可以排得较紧） （反式异构体的分子在晶格中可以排得较紧） • 溶解性：难溶于水，易溶于苯，乙醚，氯仿，四氯化碳 溶解性：难溶于水，易溶于苯，乙醚，氯仿， 等非极性或弱极性有机溶剂。 等非极性或弱极性有机溶剂。
催化剂的作用 降低反应的活化能。 降低反应的活化能。
E1
无催化剂
能 量
C C + H2
E2 > E1 放热反应 键的断裂： 键的断裂： π键, H－H σ键 键 － 键 键的形成: 键的形成: 2 C－H σ键 － 键
E2
有催化剂
C C H H
反应进程
3.7
化反应
化
催化氢化反应机理: 催化氢化反应机理:
C C
一、烯烃同分异构现象 (isomerism in alkenes and alkynes) C4H8:
H C H C CH2CH3 H H H CH3 CH3
C C
CH3CH CHCH3
1–丁烯 丁烯
2–甲基丙烯 甲基丙烯
2–丁烯 丁烯
构造异构
碳架异构 官能团位次异构
几何异构： 几何异构：烯烃的顺反异构 ——属于立体异构 属于立体异构 属于
H2C CH2
CH3 CH CH CH3
H2C CH CH CH2
H2C CH CH2 CH
H2 C H2C H2C C H2 CH CH
CH2
HC
CH
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 1s
2s 1s 1s
杂化－ －电子跃迁－ 电子跃迁－ －杂化－ 图 3.1 sp2 杂化轨道形成过程示意图
前 缀 顺– 反–
CH3 C C CH2CH2CH3
同侧 异 侧
H H3C
甲基–2 己烯 顺–3–甲基 2–己烯 3 甲基
甲基–2 己烯 反–3–甲基 2–己烯 3 甲基
顺反异构的命名： 顺反异构的命名：
…顺式？反式？ 顺式？反式？ 顺式
CH3 H
Cl CH2CH2Cl
H3 C H
Cl CH2CH3
• C＝Ｃ双键不能自由旋转； ＝Ｃ双键不能自由旋转 双键不能自由旋转； • 每个双键上碳原子各连有两个不同的原子或基团。 每个双键上碳原子各连有两个不同的原子或基团。 H3C CH3 C C H H CH3CH CHCH 3 顺–2–丁烯 2 丁烯 b.p: 3.7℃ ℃ 2–丁烯 丁烯 H3C H C C CH3 H 反–2–丁烯 2 丁烯 b.p: 0.9 ℃
CH3CH2 C CH3CH2CH2
CH3
C
H H
CH3 C
CH CHCH3
乙基–1 戊烯 2–乙基 1–戊烯 乙基
二甲基–2 戊烯 4,4 –二甲基 2–戊烯 二甲基
CH3
CH3(CH2)3CH
CH(CH2)4CH3
十一碳烯 5 –十一碳烯 十一 思考题：请命名下列化合物。 思考题：请命名下列化合物。
构
构
绕σ键轴相 对旋转而得 象 的各种空间 排列 因σ键轴旋 转受阻而引 型 起
不同构象 一般较低 的分子一 般不能分 离 较高
不同构型的 分子能稳定 存在，可以 分离。
下三式有无顺 反异构？ 反异构？
CH3 CH2 H
C
C
H H
CH 3 C H C
CH3 CH 3
CH3 (CH3)2CH
CH3 C C H
C2 H5
CH3
H3CC CH C CH2CH3 H3C C CH3 CH3
3,5,6,6- 甲基- 乙基3,5,6,6-四甲基-5-乙基-3-庚烯
3、 烯烃顺反异构体的命名 (1) 顺,反–标记法 标记法 对于二取代的烯烃： 对于二取代的烯烃： 相同的原子 双键 或 基团
H3C H CH3 C C CH2CH2CH3
C
C
图 3.9 裸露的 π电子云
亲电加成反应：不饱和烃受亲电试剂进攻后， 亲电加成反应：不饱和烃受亲电试剂进攻后，π键 断裂，试剂的两部分分别加到重键两端的碳原子上。 断裂，试剂的两部分分别加到重键两端的碳原子上。
（2）烯烃与X2的加成 烯烃与X
δ+ δ−
C
C
+
X
X
CCl4
C
C
溶剂： 溶剂： CH2Cl2, CHCl3, CCl4
• 产生顺反异构的条件 组成双键的每个C原子所联接的二 组成双键的每个C 个原子或基团均不得相同， 个原子或基团均不得相同，即：
A C B C
E D
A D
B E
} 同时成立
二、 烯烃的命名 (nomenclature of alkenes and alkynes)
1、烯基 常见的烯基： 常见的烯基：
显然， ”“反 表示已无能为力。 显然，用“顺”“反”表示已无能为力。
(2) Z,E–标记法 标记法 • 较“优先” 基团在双键的同侧, 标记为Z式； 优先” 基团在双键的同侧, 优先” 基团在双键的异侧, 较“优先” 基团在双键的异侧, 标记为E式。 (依“次序规则”判断基团的优先顺序） 次序规则”判断基团的优先顺序）
第三章 不饱和烃
A B C 烯烃 炔烃 双烯烃
• 不饱和烃的结构现象、 • 物理性质、化学性质 物理性质、
不饱和烃：分子中含有不饱和键的碳氢化合物。 不饱和烃：分子中含有不饱和键的碳氢化合物。
包括单烯烃(烯烃) 多烯烃、 包括单烯烃(烯烃)、多烯烃、环烯烃和炔 烃等。 烃等。
图 3.5 乙烯分子中的π键
+ 3个 sp2 轨道在空间的分布 个 未参与杂化的 p 轨道
π键的特点： 键的特点： 键的特点 1.成键原子不能绕两核连线自由旋转。 1.成键原子不能绕两核连线自由旋转。 成键原子不能绕两核连线自由旋转 2.π键比σ键易断裂。 2.π键比σ键易断裂。 3.π电子云易极化。 3.π电子云易极化。
CH2 CH CH2 CH CH2
乙烯基 (vinyl) 烯丙基(allyl 或 烯丙基 allylic group) 丙烯基 (propenyl) 异丙烯基 (isopropenyl)
CH3 CH CH
CH2 C CH3
2、 烯烃的命名 掌握系统命名法 • 确定母体 选择含碳碳双键在内 含碳碳双键在内的连续最长碳链作为母 选择含碳碳双键在内的连续最长碳链作为母 根据其碳原子的个数称“某烯” 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 编号最小； 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。 最近的一端开始。 • 指出取代基的位次、数目、名称 指出取代基的位次、数目、 此步骤与烷烃同。 此步骤与烷烃同。 • 当碳原子数超过10时，称“某碳烯”。 当碳原子数超过10时 10 某碳烯”
X X (X ＝ Cl， Br) ，
常温下可迅速进行，不需高温、光照、 常温下可迅速进行，不需高温、光照、 和催化剂。 和催化剂。 卤素活性： 卤素活性： F2＞>Cl2 ＞Br2 ＞I2
一般不与烯烃发生反应， 反应太激烈， I2一般不与烯烃发生反应， F2反应太激烈，易发生碳 链断裂，无实用意义。 链断裂，无实用意义。
图3.4 乙烯的结构
键的形成：垂直于sp C－Cπ键的形成：垂直于sp2 杂化轨道 所在平面且相互平行的2 所在平面且相互平行的2个p 轨道进行侧面 交盖，组成新的分子轨道—— 轨道。 ——π 交盖，组成新的分子轨道——π轨道。 处于π轨道上的一对自旋相反的电子 电子。 ——π电子。 由此构成的共价键 ——π键。 键中，电子云分布在两个C 在π键中，电子云分布在两个C原子 所处平面的上方和下方。 所处平面的上方和下方。
图 3.3 sp2杂化的碳原子
二、乙烯的结构 (H2C=CH2) • EC=C = 611 kJ/mol， C－C: kJ/mol， E
π=
348KJ/mol
611kJ/mol，故更活泼。 611-348 = 263 kJ/mol，故更活泼。
在乙烯分子中， 杂化。 在乙烯分子中，每个碳原子都是 sp2 杂化。 sp sp2–sp2 交盖 键的形成: C－Cσ键的形成: 键的形成: C－Hσ键的形成: sp2-1s 交盖 一个C－Cσ键和4个C－Hσ键共处同一平面。 一个C 键和4 键共处同一平面。
反–2–丁烯 丁烯
顺–2–丁烯 丁烯
图 3.6 2–丁烯顺反异构体的模型 丁烯顺反异构体的模型
构型和构象都是用来描述分 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， 的排列，但，其涵义不同。 其涵义不同。
构象与构型涵义的比较 构象与构型涵义的比较 涵义 起 因 转化能量 分离情况
二、烯烃的化学性质 双键的结构与性质分析