有机化学第五章1讲解
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第五章进入合成有机高分子化合物的时代第一节合成高分子化合物的基本方法一、合成高分子化合物的基本反应类型1.加成聚合反应(简称加聚反应)(1)特点①单体分子含不饱和键(双键或三键);②单体和生成的聚合物组成相同;③反应只生成聚合物。
(2)加聚物结构简式的书写将链节写在方括号内,聚合度n在方括号的右下角。
由于加聚物的端基不确定,通常用“—”表示。
如聚丙烯的结构式。
(3)加聚反应方程式的书写①均聚反应:发生加聚反应的单体只有一种。
如②共聚反应:发生加聚反应的单体有两种或多种。
如2.缩合聚合反应(简称缩聚反应)(1)特点①缩聚反应的单体至少含有两个官能团;②单体和聚合物的组成不同;③反应除了生成聚合物外,还生成小分子;④含有两个官能团的单体缩聚后生成的聚合物呈线型结构。
(2)缩合聚合物(简称缩聚物)结构简式的书写要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团。
如(3)缩聚反应方程式的书写单体的物质的量与缩聚物结构式的下角标要一致;要注意小分子的物质的量:一般由一种单体进行缩聚反应,生成小分子的物质的量为(n-1);由两种单体进行缩聚反应,生成小分子的物质的量为(2n-1)。
①以某分子中碳氧双键中的氧原子与另一个基团中的活泼氢原子结合成水而进行的缩聚反应。
②以醇羟基中的氢原子和酸分子中的羟基结合成水的方式而进行的缩聚反应。
③以羧基中的羟基与氨基中的氢原子结合成H2O的方式而进行的缩聚反应。
特别提醒单体与链节不同,如单体是CH2===CH2,链节为—CH2—CH2—,加聚物与单体结构上不相似,性质不同,不为同系物。
如分子中无。
3.加聚反应与缩聚反应的比较加聚反应缩聚反应不同点反应物单体必须是不饱和的单体不一定是不饱和的,但必须要含有某些官能团生成物生成物只有高分子化合物生成物除高分子化合物外,还有水、卤化氢、氨等小分子化合物聚合物分子组成与单体相同分子组成与单体不完全相同相同点反应物可以是同一种单体,也可以是不同种单体,生成物是高分子化合物二、高分子化合物单体的确定1.加聚产物、缩聚产物的判断判断有机高分子化合物单体时,首先判断是加聚产物还是缩聚产物。
大学有机化学课件第五章 旋光异构1
2. 含两个相同手性C原子的化合物
COOH HO H C C H OH
H HO COOH C C OH H HO HO COOH C C H H H H COOH C C OH OH
COOH
COOH
COOH
COOH
Ⅰ (-)酒石酸 (S,S)
OH
Ⅱ (+)酒石酸 (R,R)
COOH
Ⅲ
Ⅳ
内消旋酒石酸 (S,R)
3.11
4.80
内消旋体 (含有相同手性碳原子旋光 异构体数<2n)
对映体
非对映体
外消旋体
内消旋体
相同化合物
内消旋酒石酸(S,R)分子模型
5.5 含手性碳原子 的环状化合物的旋光异构
1,2-环丙烷二甲酸
H H H H H
1
H H COOH HOOC
1
H H H
2
*
HOOC
* COOH
*
HOOC (1R ,2 R )
5.1.2 旋光仪与比旋光度
1. 旋光仪 测定化合物的旋光度是用旋光仪,旋光仪 主要部分是有两个尼可尔棱镜(起偏棱镜和检 偏棱镜),一个盛液管和一个刻度盘组装而成。 若盛液管中为旋光性物质,当偏光透过该 物质时会使偏光向左或右旋转一定的角度,如 要使旋转一定的角度后的偏光能透过检偏镜光 栅,则必须将检偏镜旋转一定的角度,目镜处 视野才明亮,测其旋转的角度即为该物质的旋 光度α 。如下图所示
5.2.2 对称因素 1. 对称面
假设分子中有一平面能把分子切成互 为镜象的两半,该平面就是分子的对称面。
H 对称面 Cl H C H Cl C Cl 对称面
C
Cl
CH 3
具有对称面的分子无手性
有机化学 第五章旋光异构
旋光性
旋光仪(polarimeter)
旋光性的表示方法: • 旋光性--能旋转偏振光的振动方向的性质叫旋光性
• 旋光性物质(或叫光活性物质)--具有旋光性的物质.
• 右旋物质--能使偏振光的振动方向向右旋的物质. 通常用 “d” 或 “+” 表示右旋. • 左旋物质--能使偏振光的振动方向向左旋的物质. 通常用 “ l” 或 “-” 表示左旋. l • 旋光度-- 偏振光振动方向的旋转角度.用“”表 示.
(2)锲形式——比较直观 •将手性碳原子表示在纸面上,用实线表示在纸面 上的键,虚线表示伸向纸后方的键,用锲形实线表 示伸向纸前方的键。
2、构型的标记 (1)D—L法
(相对标记法)
甘油醛
D-(+)-甘油醛
L-(-)-甘油醛
目前,糖类、氨基酸的构型仍采用D、L标 记法,适合含一个C*的分子构型。
(2) R-S标记法
(补充). 螺环化合物
• 类似于丙二烯型化合物
a b
H HOOC
c a b ,c d 时, d 存在对映体
CH3 COOH
例2:联苯(邻位上有较大取代基时):
两个苯环不在一个平面 • 如果两个苯环上的取代基分布不对称,整个分子就具有 手性.(6,6’-二硝基-2,2’-联苯二甲酸)
HOOC
NO2
构造异构:分子式相同而分子中原子或 基团连接顺序不同 立体异构:分子中原子的结合顺序相同 而原子或基团在空间相对位置不同 对映异构:分子式和构造式相同,构型 不同并呈镜象对映关系的立体异构现象 称为对映异构,又称旋光异构或光学异 构。
一、 手性和对映体
生活中的对映体 (1)-镜象
沙漠胡杨
生活中的 对映体(2) -镜象
有机化学 第五章 不饱和烃 (1)
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(1) 烯烃
(a) 反应机理 → 离子型亲电加成
C C
X C C C C X
慢
H X
H X
快
H
HBr CH3CH2 CH CH2 CH3CH2 CH Br H2O CH2 H + 4:1 CH3 CH CH3CH2 CH H CH2 Br CH2
CH3 CH3 C
CH2
1856 年,入喀山大学法学系读书,同时旁听布特列夫的有 机化学课程,大学毕业后,留校为化学实验室助手。 1862 年 布特列洛夫患病,他开始讲授无机化学,分析化学。 1865 年,答辩硕士论文,题目为《论有机化合物的同分异 构现象》。其后被送到国外留学二年,先后在拜耳实验室和 柯尔贝实验室等处从事科学研究工作。回国后,在喀山大学 任副教授。 1869 年,获博士学位,论文题目为《化合物中原 马尔柯夫尼柯夫 V.W.Markovnikov 子相互影响的一些材料》。 1871--1873 年任诺沃罗历斯克大学教授。 1873 年一直在莫 (1839—1940) 俄国化学家 斯科大学任教授。随着著名化学家马尔柯夫尼柯夫到任莫斯 科大学才开始有了起色。 他发展了布特列洛夫的结构理论,其中最重要的为以他的 名字命名的马尔柯夫尼柯夫的规则,这个经验规则经历了时 间的考验。
A A
+ +
B B
(异裂)
自由基加成
(均裂)
11
结构分析
● 炔烃
H C C
H 1.076Å (pm) HC HC DH°= 229 kcal· mol-1 H2C = H 2C DH°= 173 kcal· mol-1 H3C - H3C -1 DH°= 90 kcal· mol 12
有机化学 第5章 芳烃
Cl
催化剂: 催化剂:FeCl3 、FeBr3 、AlCl3等 卤素活性: 卤素活性:F > Cl > Br > I 芳烃活性: 芳烃活性:烷基苯 > 苯 > 卤代苯
Cl
Cl Cl2 FeCl3
39% %
Cl Cl
Cl Cl
Cl 55 %
6%
CH3
CH3 Cl
Cl2
CH3 Cl
CH3
FeCl3 ,25℃
H H 120° H o.140nm 120° H H H
0.140nm
价键理论: ② 价键理论:
苯分子的轨道结构
氢化热低(208.5< 119.3),苯具有特殊稳定性。 ),苯具有特殊稳定性 氢化热低(208.5<3×119.3),苯具有特殊稳定性。
苯的结构式: 苯的结构式:
或
或
苯同系物(单环芳烃) 5.2 苯同系物(单环芳烃)异构和命名
Cl Cl Cl Cl Cl Cl
(B)加氯
3 Cl2
紫外光
只有γ异构体有杀虫效果: 六六六有八种异构体,只有γ异构体有杀虫效果:
Cl Cl Cl Cl Cl
Cl
(3)氧化反应
(苯环本身的氧化) 苯环本身的氧化
O
2
空 9 O2(空气)
V2O5 400-500 ℃
2
O 70% O
4 CO2 4 H2O
O , N(CH3)2 ,
R,
NH2 ,
Cl ,
OH ,
Br ,
OCH3 ,
I, C6H5
NHCOCH3
OCOCH3 ,
间位定位基( (2)第二类定位基 间位定位基(间位异构体 )第二类定位基—间位定位基 > 40%) ) 使苯环钝化, 使苯环钝化,并使新引进的取代基主要进入 其间位。例如 例如: 其间位 例如:
有机化学教案第5章 第1节
第一节 合成高分子化合物的基本方法[目标定位] 1.知道并会应用有关概念:单体、高聚物、聚合度、链节、加聚反应和缩聚反应等。
2.熟知加聚反应和缩聚反应的原理,会写相应的化学方程式,学会高聚物与单体间的相互推断。
一 加成聚合反应1.写出乙烯分子间相互反应生成聚乙烯的化学方程式: n CH 2===CH 2――→催化剂CH 2—CH 2。
(1)像这种由含有不饱和键的化合物分子以加成反应形式结合成高分子化合物的反应叫加成聚合反应,简称加聚反应。
(2)能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物称为单体;高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位称为链节;含有链节的数目称为聚合度,通常用n 表示。
(3)聚合物的平均相对分子质量等于链节的相对质量×n 。
2.写出丙烯发生加聚反应的化学方程式,并注明高聚物的单体、链节、聚合度:。
3.写出下列物质发生加聚反应的化学方程式:(1)丙烯酸: 。
(2)苯乙烯:。
(3)1,3丁二烯:n CH 2===CH—CH===CH 2――→催化剂CH 2—CH===CH—CH 2。
(4)乙烯、丙烯(1∶1)共聚: n CH 2===CH 2+n CH 2===CH—CH 3 ――→催化剂(或 )。
(5)丙烯与1,3丁二烯(1∶1)共聚:n CH 2===CH—CH 3+n CH 2===CH—CH===CH 2――→催化剂(或)。
4.写出下列加聚产物的单体(1) :___________________________________________。
(2) :________________________________________________。
(3) :______________________________________________。
答案 (1)(2)CH 2===CH 2和CHCH 3CH 2(3)1.加聚反应的特点(1)单体必须是含有双键、三键等不饱和键的化合物。
高等有机化学 第五章 芳环讲解
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• 取代基中与苯环相连接的原子带有孤电子
对。
Z
由于Z有未公用电子对,通过共轭作用可以 把电子部分地转移到环中,使得环中的电子
云密度增大,有利于亲电试剂的进攻,生成
σ络合物后,正电荷可以转到Z上。
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上面结论还可以用共轭效应来分析定位问题: Z
Óë Y+ ¿É ÒÔ ÐÎ ³É ÒÔ Ï s Âç ºÏ Îï
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12
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☛ o-,p-比m-多一个Lewis 结构式(12或13), 且12和13对共振体的贡献又最大(除H外的 每一个原子都是8隅体),因为o-和p-比m中间体要稳定得多。
☛ 因此这样的Z是邻位、对位定位基。 ☛ 结论:在与环相连的原子上有未公用电子
对的基团是致活基团,且是邻、对位定位基。
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这是因为: ① 量子力学计算σ络合物的正电荷在各个C点
上的分布如下:
HH
0.25
0.25
0.1
0.1
0.3
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② 邻位有位阻效应,特别是对于大的基团这 个效应更加明显。如:
Br HNO3
Br +
Br NO2
NO2
90% 以上
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(3)Orientation in Benzene Rings with More than One Substituent
L
slowly
Y
L
L
Y
Y
1
L Y
fast 2
第五章_金属有机化学-1.
H Fe H
2+
HFe H
当时Wilkinson正在做些金属有机化学,他发现这个 新化合物的结构有问题,所以想着手做这个实验。由于 他是才拿到助教授的位子,教学任务很重,所以他不得 不每天干得很晚,很少早 上两点回宿舍的。
几周以后他的第一篇文章就写成了, 文章中他证明了茂环上氢的等价性。而就
在同时,大西洋对岸的E.O.Fischer也测定和描述了二茂 铁的结构:由上下两个平行的环戊二烯与一个铁原子配 位而形成的夹心结构。通过这次科学上的竞赛,最后导 致了Fischer和Wilkinson共获1973年的诺贝尔奖。
第5章 金属有机化学
主要内容 有机金属化合物的分类和命名 有机金属化合物的结构 过渡金属有机配合物的构型 有机金属化合物的制备 有机金属化合物稳定性和反应性的影响因素 过渡金属有机化合物的基元反应 几个过渡金属有机化合物催化的反应
金属有机化学是无机化学和有机化学相互交叉 渗透的学科,它作为一个完整的学科是在50年代形成 的,自那以后金属有机化学取得了突飞猛进的发展, 现在已经成为化学中最具生命力的分支之一。如果 作为一门课程来讲授也是分量很重的一门课程。
缺电子键型
这类化合物由于金属价电子不足,常常以二聚或多 聚的形式存在,从成键情况看它们形成所谓的非经典的 多中心键。
这是介于含碱金属的离子化合物和像Si, Sn, Pb等易 组成σ键化合物之间的中间物。周期表中Li, Be, B, Al多 形成这一键型。
如 (CH3)3Al , Be(Me)2, B2H6, CH3Li等。
Байду номын сангаас
50年代初, 二茂铁的发现与π键型夹心结构的阐明以 及Ziegler-Natta催化剂的使用, 使金属有机化学的发展出 现了一个飞跃。自60年代以来, 先后已有8位从事金属有 机化学研究的科学家获得诺贝尔化学奖。
有机化学 第五章 脂环烃讲解
CH2CH3
CH3 CH2CH3
乙基环己烷
H3C
1,4-二甲基-2-乙基环己烷
2.单环烯烃的命名
单环烯烃的命名是根据组成环的碳原子数目称为环某烯。编号时,
把1、2号位次留给双键的碳原子。若有取代基时,取代基的位置数则
以双键为准依次排列。
CH3
3-甲基-1-环己烯
CH3
5-甲 基 -1,3-环 戊 二 烯5—甲基—3—异丙基环己烯
1-溴-5-甲基螺[3,4]辛烷 三环[3,3,1,13,7]癸烷(金刚烷)
第二节 环烷烃的性质
一、环烷烃的物理性质 1.物态 温常压下,环丙烷、环丁烷为气体,环戊烷
至环十一烷是液体,其它高级环烷烃为固体。 2.熔点、沸点 环烷烃的熔点、沸点比相应的烷烃高一些。 3.相对密 相对密度仍小于1。 4.溶解性 常不溶于水,易溶于有机溶剂。
0.745 0.779 0.779 0.769 0.810 0.836
二、环烷烃的化学性质
从化学键的角度来分析,环烷烃与烷烃相似; 但是,由于脂环烃具有环状构造,小环烃会出现 一些特殊的化学性质,主要表现在环的稳定性上, 小环较不稳定,大环则较稳定。
1.取代反应
环戊烷、环己烷和氯气在光照下反应,生 成一氯环烷烃。
与环丙烷相似,环丁烷分子中存在着张力,但比环丙烷的小, 因在环丁烷分子中四个碳原子不在同一平面上,见下图:
环丁烷
环戊烷
环丁烷比环丙烷要稳定些。环戊烷分子(见上图)中, C-C-C夹角为108°,接近sp3杂化轨道间夹角109.5°,环张 力甚微,是比较稳定的环。环戊烷分子中几乎没有什么角张 力,故五元环比较稳定,不易开环,环戊烷的性质与开链烷 烃相似。 在环己烷分子中,六个碳原子不在同一平面内,碳 碳键之间的夹角可以保持109.5°,因此环很稳定。
有机化学第五章知识点总结
第五章立体化学基础
1. 概述:
旋光异构与顺反异构都属于立体异构;
碳架异构,官能团异构和位置异构都属于构造异构;
立体异构和构造异构属于同分异构。
2. 右旋+d;左旋–l;
手性原子(即上面连有4个不同的原子或基团)是引起化合物产生手性最普遍的原因,但不能将是否含有手性原子作为产生手性分子的绝对条件,产生手性的必要和充分条件是分子与其镜像不能重叠(即分子的不对称性)。
有些分子虽然不含任何手性原子,但具有手性;
3. 凡具有对称面或对称中心,一定是非手性的,无对应异构体,无旋光性;
即无对称面又无对称中心的化合物,一定是手性化合物,具有旋光性。
4. 费歇尔投影式:与手性碳原子相结合的两个横键指向平面前方,两个竖键向后。
5. DL命名法:甘油醛,羟基在右边(费歇尔投影式中),右旋甘油醛,为D构型。
6. RS命名法:最次的放在后面,若剩下的由大到小顺时针为R;逆时针为S;
7. 赤藓糖:相同原子团在同侧为赤型;
苏阿糖:相同原子团在异侧为苏型;。
有机化学 第五章 芳烃
Ⅰ 贡献大
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ 贡献小 键长、键角不等 的不等价结构
Ⅴ
键长,键角完全 相等的等价结构
H
H
H
H
H
H
苯的结构小结
(1)苯是一个正六边形的平面分子,键长、键角平均化; )苯是一个正六边形的平面分子,键长、键角平均化; (2)电子云分布在苯环的上方和下方; )电子云分布在苯环的上方和下方; 电子高度离域, 个 电子在基态下都在成键轨道 (3)π电子高度离域,6个π电子在基态下都在成键轨道 ) 电子高度离域 内,故体系的能量降低,而使苯环稳定。 故体系的能量降低,而使苯环稳定。
(3)具有平面和接近平面的环状结构。 (3)具有平面和接近平面的环状结构。 具有平面和接近平面的环状结构 (4) 易发生亲电取代反应 不易发生加成反应。 易发生亲电取代反应,不易发生加成反应 不易发生加成反应。
单环芳烃 联苯和联多苯 苯系芳烃 如:
联苯
芳烃
多环芳烃
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第五章
芳烃—— 芳香族碳氢化合物 芳烃
(1)碳氢比高 如: C:H=1:1 C : H = 10 : 8
特点
碳碳键长介于C—C与C=C之间 (2) 碳碳键长介于C—C与C=C之间 如: 0.139nm C— C 0.154nm C=C 0.133nm
三苯甲烷 2,3-二甲基 苯基己烷 二甲基-1-苯基己烷 二甲基
苯基: 苯基: -Ph 、 芳基: -Ar 芳基: R CH2H3C-CH3
m-二甲苯 二甲苯 1,3-二甲苯 二甲苯
高二化学第五章第一节甲烷课件人教.ppt
仅含碳和氢两种元 素的有机化合物称为 碳氢化合物,又称为
烃。
根据有机物的组成和结构特点; 烃
有机物 烃的衍生物
高分子化合物(包括人工合成)
甲烷是最简单的烃
学习内容
烷烃
烃 链烃 烯烃
炔烃 环烷烃 环烃 芳香烃
学习内容
分子结构
烷
甲 烷
化学性质:取代反应
=0.717g/L(S.T.P)
极难溶于水
(密度求算公式: =M/22.4 )
俗名:沼气、坑气,是天然气的主 要成分(80-97%)
•甲烷的化学性质
1.甲烷能够在氧气 中燃烧
(1)反应原理:CH4+2O2 点燃 CO2+2H2O
(2)反应现象:产生淡蓝色火焰,火焰上方罩 一 个干而冷的烧杯,烧杯壁上有水珠生成.
甲烷
通常情况下比较稳定,一般不与强酸、强 碱及强氧化剂反应
甲烷通入酸性高锰酸钾溶液高锰酸钾不 褪色
2、甲烷的取代反应
2.甲烷与氯气的反应
(1)反应装置(如图)
(2)反应条件:光照
(3)实验现象:
量筒内液面上升 气体颜色变浅
量筒内壁有油状液体生成 少量晶体析出
有机物分子里的某些原子或原子团被其 他原子或原子团所代替的反应叫做取代反应
应,得到的产物中物质的量最多的是(D )
• CH3Cl
• CH2Cl2
• CCl4
• HCl
3.某气态烃在标准状况下的密度为 0.717g/L,其中氢元素的质量分 数为25%,求该烃的分子式。
❖ M=22.4L/mol× 0.717g/L=16g/mol ❖ H元素的原子个数=16 ×25%÷1=4 ❖ C元素的原子个数=(16-4)÷12=1 ❖ 所以,该烃的分子式: CH4
有机化学第章烯烃
σ键 和 π键 的比较
σ键
π键
沿键轴重叠 柱状 σ 键可以单独存在 σ 键能较大 σ 键可以旋转 不易反应
平行键轴重叠 块状 有流动性 不可以单独存在 π 键能小 π 键不能旋转 易反应
CH3
CH3 C C H2C l OH
5) 烯烃的自由基加成
(1) 定义
烯烃受自由基进攻而发生的加成反应称为自由 基加成反应。
(2 )反应式 CH3CH=CH2 + HBr
ROOR
CH3CH2CH2Br
反马氏规则的加成产物: 原因是此反应遵循着自由基历程 进行的加成反应
1933年由 M S Karasch首先发现的,又称卡拉施效应 。
X2 (对称试剂) → R-CHX-CH2X R-CH=CH2 + < 不对称烯烃 HX (不对称试剂) → R-CHX-CH3 (主要产物)
R-CH2-CH2X (次要产物)
不对称烯烃与不对称试剂加成,遵守马氏规则
以烯烃为例介绍加成反应机理:
a Br-Br → Brδ + - Brδ 溴分子受外界环境的影响可以变为偶极分子
2 烯烃的命名
A. 选主链---含有双键最长的碳链 B. 主链编号---从靠近双键的一端开始编号 C.写名字--- (取代基)-n- 某烯( n指双键
中编号较小的)
CH3-CH=CH-CH2-CH3 2-戊烯 ( 2-pentene )
CH3-CH2-(CH3)C(CH3)-CH=CH-CH3 4,4-二甲基-2-己烯 (4,4-dimethylhexene)
有机化学 第五章 脂环烃
(3) 其它方法
+
CHO
。
30 C
100%
OH
+ ZnBr2 CHO
环戊二烯的工业来源和制法
石油热裂解的C5馏分加热至100℃,其中的 环戊二烯聚合为二聚体,蒸出易挥发的 其他C5馏分,再加热至约200℃,使二聚 体解聚为环戊二烯:
。
+
100 C
。
200 C
(八) 萜类和甾族化合物
萜类化合物广泛存在于自然界,是植物香精 油的主要成分,广泛用于医药、香料工业。
CH +
CH
双烯体 亲双烯体
双环[2,2,1]-2,5-庚二烯
(四) 环烷烃的结构与稳定性
• 环的大小与环张力、环的稳定性 • 环丙烷的结构 • 环丁烷的结构 • 环戊烷的结构
(四) 环烷烃的结构与稳定性
实验事实: 环的稳定性:三元环<四元环<五元、六元环 why? 结构所致!环张力所致!
• 环烷烃的环张力越大,表明分子的能量越高, 稳定性越差,越容易开环加成。
(甲) 桥环烃 (乙) 螺环烃
(二) 脂环烃的命名
(1) 单环脂环烃
CH2 CH2 CH2
即
CH2 CH2
环戊烷
CH3
即
CH
H3C
CH3
CH3
CH3 CH3
甲基环丁烷
1,2-二甲基环戊烷
H CH3
H CH3
CH3 H
即
CH3 H
1-甲基-4-异丙基环己烷
CH3
反-1,4-二甲基环己烷
CH3
1-甲基-1-环己烯
环己烷的船式构象
船式与椅式翻转,环己烷二种椅式构象互换
取代环己烷的构象1
高中化学选修五第五章第一节上课讲义
二、加成聚合反应
1、概念:由含有不饱和键的化合物分子以加 成反应的方式结合成高分子化合物的反应叫 加成聚合反应;简称加聚反应。
2、加聚反应方程式书写:
如:nCH2=CH2 催 化 剂 [CH2—CH2]n
单体
链节 聚合度
M聚合物= 链节的相对质量×n
3、加聚反应的特点:
(1)单体含不饱和键:
凡链节为H 体必为一种,
OH结构的,其单
在链节的-NH上加氢原子、羰基上加羟 基, 所得氨基酸为单体。
如H
OH的单体是
凡链节为H
OH结构的单体
C”划线断开,然后将半键闭合.
• 5、常见的加聚反应
• 含一个碳碳双键的单体的加聚:如聚丙烯 • 含共轭双键的单体的加聚:如聚1,3-丁二烯 • 不同烯烃的共聚:如乙烯与丙烯加聚 • 含碳氧双键的单体的加聚:如聚甲醛 • 含碳碳三键的单体的加聚:如聚乙炔
P.100 思考与交流
有何特征?
单体名称 单体的结构简式
1、相对分子质量的大小不同:
低分子1000以下(准确值),高分子10000以 上(平均值)。
2、基本结构不同:
高分子化合物由若干个重复的结构单元组成。小 分子没有重复结构单元
3、物理、化学性质不同:
各方面性质差别较大。
【学与问】
• 通过聚合物的链节,可以看出聚合物的单体, 你知道下面两个聚合物由何种单体聚合而成的 吗? CH2=CHCl 氯乙烯
• 2、缩聚反应方程式的书写: • (1)缩聚物结构式要在方括号外侧写出链节余下的
端基原子或原子团。(这与加聚物不同,而加聚物 的端基不确定,通常用横线“—”表示。)
• (2)单体物质的量与缩聚产物结构式的下角 标要一致;由一种单体进行缩聚时生成小分子 的物质的量应为(n-1);由两种单体进行缩 聚反应生成小分子的物质的量应为(2n-1)。
高等有机化学-第5章-活泼中间体1
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2
碳正离子的中心碳原子是缺电子的(价电子层仅有六个电 子),其成键形式可以采取下列两种情况:一是碳原子以 sp2杂化轨道和三个原子(团)成键,呈平面型结构,有一个空 的p轨道垂直于该平面;另一种是碳原子以sp3杂化轨道与其 它三个原子(团)成键,呈棱锥型结构,有一个空的sp3杂化轨 道。
空间效应: 碳正离子的中心碳原子处于sp2杂化状态的平面构型是
较稳定的,但是当空间因素使碳正离子不能具有平面构型 时,则其稳定性大为降低。如叔丁基氯能与乙醇-硝酸银 溶液迅速反应,但1-氯双环[2,2,1]庚烷(A)则不能与之反应。 因为(A)难以生成如(B)所示的正离子。
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另外,烯丙基正离子通常是稳定的,但是(C)所示正 离子很不稳定。因为非平面结构不能使电荷离域。
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(C6H5)3C+ +
H
H
(C6H5)3CH +
+
此外,自由基被高价铜离子氧化,也生成碳正离子。
R. + Cu 2+
R+ + Cu+
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四、碳正离子的反应
ห้องสมุดไป่ตู้
碳正离子一般是活性很高的中间体,可进一步发生多
种化学反应。它们是亲电物种,其反应一般是亲电试剂要 求的反应。
H
13
羰基化合物C=O双键的氧原子也可发生质子化形成碳 正离子。如酮在浓硫酸中产生如下的碳正离子:
R
C
R
O + H+
R
+
C
OH
R
卤素正离子可由卤素或取代卤素产生,例如:
有机化学 第五章 旋光异构
c = 3.2/52.5 = 0.06 (g/ml)
12:40
10
化合物的旋光性 与分子结构的关系
12:40
11
分子的对称性、手性与旋光特性
一、 手性的概念
手性:物体和它的镜象不能重叠,这种特征称为手性,手性同样 存在于微观世界中的分子中。某些化合物也具有手性。
为测定时光的波长,一般采用钠光(波长589.3 nm, D表示) 即:
t
D
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8
如:右旋酒石酸在乙醇中,浓度为5 %时,其比旋光度为: []D20 = + 3.79 (乙醇,5 %)
物质在浓度(ρ), 管长(l)条件下测得旋光度(),可以
通过下面公式把它换算成比旋光度[]t。
CO2H HO H
CH3
对映体
12:40
36
5. 取代基互换位置偶数次,构型不变。
CO2H 取代基位置
H OH CH3 互换偶数次
CO2H
HO
CH3
H
相同
每旋转90,构型改变一次;两个基团调换,构型改变; 旋转180,构型不变;
12:40
37
课堂练习 下列各对化合物是否为同一构型
CHO
CHO
OH
H
OH OH
H CHO
H
CH2OH
CH2OH
CH2OH
I
II
I
CH2OH
OH
H
CHO
I
12:40
38
用费歇尔投影式确定构型时,在纸面上观察: 当最小基团处在上方或下方(即处于竖线的位置)时: 当a,b,c为顺时针时,为R构型,当a,b,c为逆时针时,为S 构型。 当最小基团处在左方或右方(即处于横线的位置)时: 当a,b,c为顺时针时,为S构型,当a,b,c为逆时针时,为R 构型。
第五章 第一节 饱和链烃(1)
根据来源分类
无机物(源于矿物体)
有机物(源于动植物—有生机之物)
从葡萄中分离出酒石酸; 从酸牛奶中分离出乳酸; 从金鸡树皮中分离出奎宁; 干馏木材得甲醇、丙酮、和醋酸…
“生命力学说”——超自然的神秘力量—将无、有机物截然分开。
(CN)2 + 4H2O △ HOOCCOOH
综上所述,有机化合物的概念是 碳氢化合物及其衍生物
2、有机化合物的特性
◆对热不稳定,容易燃烧 ◆熔点低 ◆难溶于水,易溶于有机溶剂 ◆反应速度比较慢 ◆稳定性差 ◆反应产物复杂
三、有机化合物的结构
1、碳原子的结构特点及结合方式
有机化合物中C原子的价
4价
(共价键)
C与C或C与其他 原子单键相连
CC
伯、仲、叔和季碳原子
直接与一个碳原子相连的称为"伯"或一级碳原子; 直接与二个碳原子相连的称为"仲"或二级碳原子; 直接与三个碳原子相连的称为"叔"或三级碳原子; 直接与四个碳原子相连的称为"季"或四级碳原子;
仲碳
HHH
1
2
1
HC C CH
伯碳
HHH
伯碳
仲氢
H
叔氢
2
CH3 C
伯碳
1
CH3
叔碳 CH3
CH3
... ... )
`
第一节 烷烃 (饱和链烃)
一、甲烷 (一)甲烷的性质
甲烷是无色、无臭的气体,密度是0.717g/L(标准状况), 极难溶于水。
甲烷是池沼底部产生的沼气和煤矿的坑道所产生的气体的 主要成分。这些甲烷都是在隔绝空气的情况下,由植物残体 经过微生物发酵的作用而生成的。
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室温 AgCl 立即
AgCl(立即)
加热
AgNO3 AgCl (稍慢) AgCl 稍慢 EtOH
AgCl AgCl
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1.4.2 消除反应
β
α
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查依采夫规则
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1.4.3 与金属反应
① 与镁反应
RX + Mg
无水乙醚
④ 与氨作用
卤代烷与氨作用,卤原子被氨基取代生成伯胺
RX + 2 NH3 RNH2 RX RNH2 + NH4X R2NH RX R3N RX R4N X
因为生成的伯胺仍是一个亲核试剂,它可以继 续与卤代烷作用,生成仲胺或叔胺的混合物,故反 应要在过量氨(胺)的存在下进行
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⑤ 与硝酸银作用 (用于鉴别卤代烷烃)
0.194
C—I 218
0.214
故C—X 键比C—H键容易断裂而发生各种化学 反应。
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1.3 卤代烷烃的物理性质
① 沸点:M↑,b.p↑
碳原子数相同的卤代烷:RI>RBr >RCl 支链↑, b.p↓
② 相对密度:一氯代烷<1;一溴代烷和一碘
代烷>1,同系列中,卤代烷的相对密度随 碳原子数的↑而↓ ③ 可燃性:随X原子数目的↑而↓ ④ 不少卤烷带有香味,但卤烷蒸汽有毒,特别 是碘烷,应防止吸入
Corey-House 反应
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反应机理的实验证据:
1.5.1 亲核取代反应历程
以溴甲烷和叔丁基溴水解为例
在80%乙醇 溶液中水解速度: 加入OH- 后: 固定[RX],改变[OH-]: 反应速率方程:
快 不变 不变
慢 加快 改变
有两种不同的速率方程,说明叔丁基溴和 溴甲烷的水解可能按照两种不同的方式进行
醇 醇 醇
RCI+ AgNO3 RBr+ AgNO3 RI + AgNO3
R ONO2 + AgCI R ONO2 + AgBr R ONO2 + AgI 硝酸酯
白色 淡黄色 黄色
反应活性: 碘代烃 > 溴代烃 > 氯烃
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CH2Cl CH2 CHCH2Cl (CH3)3CCl (CH3)2CHCl CH3CH2CH2Cl CH2 CHCl Cl
第五章 卤代烃( R—X 一.分类
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1-甲基-4-氯环己烷
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3-氯甲苯
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1.2 卤代烷烃的结构
sp3 H C H H
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p
Cl
① 分子中C—X 键为极性共价键,碳带部分正电 荷,易受带负电荷或孤电子对的试剂的进攻。
③ 与醇钠作用
卤代烷与醇钠在相应的醇溶液中反应,卤原子 被烷氧基取代生成醚
RX + R'ONa
醇
R O R' + NaX
该法是合成不对称醚的常用方法,称为 Williamson(威廉逊)合成法 采用该法以伯卤烷效果最好,仲卤烷效果较差,但不 能使用叔卤烷,
因为叔卤烷易发生消除反应生成烯烃。
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作用:溶剂 ;催化剂
RMgX 烃基卤化镁 有机镁化合物 格氏试剂(Grignard reagent)
无水溶剂
C2H5 C2H5
R O Mg O X
C2H5 C2H5
反应条件
无水环境 干燥反应器 隔绝空气
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格氏试剂与活泼氢的反应
HOH R-OH ′ ′ RCOOH HX R-C ′ CH R-H + R-H + R-H + R-H + R-H + Mg Mg Mg Mg Mg OH X OR X OCOR′ X X X X C CR ′
RMgX +
新的格氏试剂,很有用
上述反应是定量进行的,可用于有机分析中测定化合物所含 活泼氢的数量目(叫做活泼氢测定发)。
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CH3MgI + A-H 定量的
CH4 + AI 测定甲烷的体积,可推算出 所含活泼氢的个数。
格氏试剂遇水就分解,所以,在制备和使用格 氏试剂时都必须用无水溶剂和干燥的容器。操作要 采取隔绝空气中湿气的措施。 在利用RMgX进行合成过程中还必须注意含活 泼氢的化合物。
2019/5/10
格氏试剂能溶于乙醚,不需分 离即可直接用于各种合成反应。但是 保存时应使它隔绝空气。
RMgX + 1/2 O2 HOH HOR' RMgX 2019/5/10 + HNH2 ROMgX H2O ROH + Mg(OH)X
烷氧基氯化镁 RH + HO MgX
RH + R'O MgX RH + H2N MgX
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1.4 卤代烷烃的化学性质
2019/5/10
1.4.1 亲核取代反应
2019/5/10
① 水解反应
卤代烷与强碱的水溶液共热,则卤原子被羟基取代生成醇, 称为水解反应
RX + NaOH
H2O
ROH + NaX
利用卤代烃的水解反应可制备一些结构较为复杂的醇。 水解反应常在强碱溶液中进行,这是因为:OH-的亲
② 与锂反应
卤代烷与金属锂在非极性溶剂(无水乙醚、石油 醚、苯)中作用生成有机锂化合物:
RX + 2Li
醚
强的亲核试剂,不需分离 LiX RLi + 直接参与反应
2RLi + CuX
醚
R2CuLi + LiX
醚
有机铜锂试剂
[CH3(CH2)3]2CuLi + 2CH3(CH2)6Cl
2CH3(CH2)3 (CH2)6CH3 + LiCl + CuLi
卤代烷: D) 偶极矩μ ( CH3CH2-Cl 2.05 CH3CH2-Br 2.03 CH3CH2-I 1.91 CH3CH3 0
②分子中C—X 键的键能(C—F除外)都比C—H 键小。
键 键能KJ/mol
键长(nm)
C—H 414
0.110
C—F 456
0.139
C—Cl 339
0.176
C—Br 285
2019/5/10
反应历程的推测:
许多研究者从反应动力学、立体化学、以及 反应物的结构、亲核试剂的性质、溶剂等方面对 反应速度的影响系统地进行了研究,提出SN1和 SN2两种历程。
核性更强,使反应易于进行,且水解产生的HX被碱中和,
加速反应进行。
2019/5/10
② 与氰化钠作用
卤代烷与氰化钠或氰化钾作用,则卤原子被氰基 取代生成腈
RX + NaCN
醇
RCN + NaX
O
增长碳链
氰基还可以转变为羧基、酰胺基等
RCN
2019/5/10
H2O
O RC NH2
H2O H
RC OH