高中化学奥赛培训教程全集 之有机化学
[成套]高中化学化学竞赛辅导有机化学教案01.绪论
1-- 绪论第一节有机化学的研究对象一、有机化合物和有机化学有机化学〔organic chemistry 〕是研究有机化合物的来源、制备、结构、性能、应用以及有关理论和方法学的科学,是化学学科的一个分支,它的研究对象是有机化合物。
什么是有机化合物呢?早期化学家将所有物质按其来源分为两类,人们把从生物体〔植物或动物〕中获得的物质定义为有机化合物,无机化合物那么被认为是从非生物或矿物中得到的。
现在绝大多数有机物已不是从天然的有机体内取得,但是由于历史和习惯的关系,仍保存着“有机〞这个名词。
象人类认识其它事物一样,人们对有机化合物和有机化学的认识也是逐步深化的。
自从拉瓦锡〔 Lavoisier.A.L) 和李比希〔 Von Liebig.J.F) 创造有机化合物的分析方法之后,发现有机化合物均含有碳元素,绝大多数的含氢元素,此外,很多的有机化合物还含氧、硫、氮等元素。
于是,葛美林〔 Gmelin.L) 凯库勒 (KeKule .A) 认为碳是有机化合物的根本元素,把“碳化合物称为有机化合物〞,“有机化学定义为碳化合物的化学〞。
后来,肖莱马〔 Schorlemmer,c.) 在此根底上开展了这个观点,认为碳的四个价键除自己相连之外,其余与氢结合,于是就形成了各种各样的碳氢化合物——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,把有机化学定义为研究烃及其衍生物的化学。
二、有机化合物的特性(1〕分子组成复杂有机化合物虽然由为数不多的元素组成,但数目庞大,结构复杂而且精巧,像维生素 B12的组成是 C63H90N14PCo,结构就相当复杂,现在的有机化合物有七百万种以上,而且还在不断增加。
同分异构现象是有机化学中极为普遍的现象,而在无机化学中较为罕见,所以在有机化合物不能只用分子式表示,而且要用结构式或构造式。
例如,我们熟知的乙醇,其分子式是C2 H6O,同时又是甲醚的分子式。
但它们的化学结构不同:H H H HH C C O H H C O C HH H H H乙醇甲醚沸点 /O与金属钠剧烈反响,放出氢气不与金属钠反响从上面可以看出,乙醇和甲醚虽然结构是相同但化学性质截然不同,属于两类化合物。
高中化学奥赛有机化学部分教案2-2024鲜版
芳香烃加成反应及机理
1 加成反应类型
芳香烃的加成反应相对较少,主要包括与氢气、卤素等 的加成。
2 与氢气的加成
在催化剂作用下,苯可与氢气发生加成反应,生成环己 烷。
3 与卤素的加成
在高温高压和催化剂作用下,苯可与卤素发生加成反应 ,生成卤代环己烷。
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4 机理
芳香烃的加成反应机理通常涉及亲电试剂对苯环的攻击 和后续质子转移等步骤。在催化剂作用下,亲电试剂首 先与苯环形成π-络合物,然后经过质子转移等步骤生成 加成产物。
物理性质
02
低级醛为无色液体或气体,有刺激性气味;高级醛为固体,熔
沸点较高。
化学性质
03
醛基具有还原性,可被氧化为羧酸;同时醛基也具有弱氧化性
,可与强还原剂反应生成醇。
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酮类结构和性质
酮基结构
酮类化合物分子中含有酮基(>C=O),是酮类化合 物的官能团。
物理性质
酮类化合物多为无色液体或固体,具有特殊的气 味。
橡胶
具有高弹性、耐磨性、耐油性等 特点,用于轮胎、密封件、橡胶 管等制品。
涂料与胶粘剂
具有保护、装饰、粘合等功能, 应用于建筑、汽车、家具等行业 。
01
塑料
具有可塑性、耐腐蚀性、绝缘性 等特点,广泛应用于包装、建筑 、电子等领域。
02
03
纤维
具有高强度、耐磨损、吸湿性等 特点,用于纺织、服装、家居用 品等领域。
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苯及其同系物结构和性质
01
02
03
苯的结构
苯分子为平面正六边形结 构,碳碳键长介于单键和 双键之间,具有独特的稳 定性。
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苯的物理性质
高中化学奥赛辅导课件有机化学课件〖无忧资源〗
聚合反应
烯烃参与的聚合反应的原理和应 用。
氢化反应
烯烃的氢化反应机理和实际应用。
芳香族化合物及其反应
1
芳香性质
芳香族化合物的特征和芳香性质,以及它们与环代烃的区别。
2
亲电取代反应
芳香族化合物中的亲电取代反应的机理和应用。
3
自由基取代反应
芳香族化合物的自由基取代反应和稳定性。
醇、酚及其衍生物反应
醚的合成与反应
胺及其衍生物反应
合成方法
胺的合成方法,包括亲电和亲核 取代反应。
衍生物反应
性质和应用
胺和胺衍生物的反应,包括酰化、 取代和烷化反应。
胺的常见性质和实际应用。
烷基卤代烃及其反应
1 卤代烃的合成与反应
烷基卤代烃的合成方法和常见反应。
2 卤代烃的亲电取代反应
卤代烃与亲电试剂的取代反应,包括醇和胺的亲核取代反应应。
芳基卤代烃及其反应
1
芳基卤代烃的取代反应
2
芳基卤代烃与亲电试剂的取代反应。
3
芳基卤代烃的合成与性质
芳基卤代烃的合成方法和化学性质。
芳基卤代烃的亲电取代反应
芳基卤代烃参与的亲电取代反应和衍生 物的合成。
碳酸酯、酰卤及其反应
酯的合成
碳酸酯的合成方法和应用。
醇与醚的合成方法和反应机 制。
酯的合成与反应
醇与酸的反应生成酯的机理 和应用。
酚的合成与反应
醇与酚的区别以及酚的合成 方法和反应。
醛、酮及其衍生物反应
1
加成与缩合反应
2
醛与酮参与的加成和缩合反应的应用。
3
醛与酮的性质
醛与酮的特性和性质,以及它们的物理 和化学特征。
2020高中化学竞赛(入门篇)-基础有机化学-第01、02章 绪论、有机化合物命名(共66张PPT)
7
CH3
CH3
CH3 CH3
2,6,8-三甲基癸烷
如处于对称位置,优先考虑较简单的取代基。 1 2 34 C5H3CH62CHC7H2CHCH2CH3 3-甲基-5-乙基庚烷
CH3 CH2CH3
1 23 456 6 54 321
CH3CHCH2CHCHCH3
CH3 H3C CH3
CH3
甲苯
CH(CH3)2
CH3 CH3
异丙苯
邻二甲苯 o-二甲苯 1,2-二甲苯
CH3
CH3
CH3
间二甲苯 m-二甲苯 1,3-二甲苯
CH3
对二甲苯 p-二甲苯 1,4-二甲苯
CH3 CH3
CH3
1,2,3-三甲苯 连三甲苯
CH3 CH3
CH3
CH3
1,2,4-三甲苯 偏三甲苯
H3C
CH3
1,3,5-三甲苯 均三甲苯
命名规则:
(1)选主链:选择最长的碳链作主链,按主链的碳 原子数命名为“某烷”。
(2)编号:从靠近支链(取代基)的一端对主链进行 编号,根据支链所连碳原子的编号表示支链的位次。
65 4 3 2
CH3CH2CH2CHCH2CH3 CH3
1
3-甲基己烷
(3)命名:将支链的位次、个数、名称写在主体 名称的前面,中间用短线隔开。
654
CH3
CH3CH2CHCH2CHCH3
3 21
2-甲基-4-环己基己烷
H CH3
C2H5 H
反-1-甲基-4-乙基环己烷
C2H5 CH3 CH3
r-1,反-1,2-二甲基-反-4-乙基环己烷
桥环:共用两个或两个以上碳原子的多环烷烃
高中化学竞赛培训讲义有机物常识烃
有机物常识 烃【竞赛要求】有机化合物基本类型及系统命名.烷、烯、炔、环烃、芳香烃的基本性质及相互转化.异构现象.C=C 加成.马可尼科夫规则.取代反应.芳香烃取代反应及定位规则.芳香烃侧链的取代反应和氧化反应.【知识梳理】一、有机化合物的分类和命名(一)有机化合物的分类1、按基本骨架分类(1)脂肪族化合物:分子中碳原子相互结合成碳链或碳环.(2)芳香族化合物:碳原子连接成特殊的芳香环.(3)杂环化合物:这类化合物具有环状结构,但是组成环的原子除碳外,还有氧、硫、氮等其他元素的原子.2、按官能团分类官能团是决定某类化合物的主要性质的原子、原子团或特殊结构.显然,含有相同官能团的有机化合物具有相似的化学性质.表13-1 常见的官能团及相应化合物的类别 碳碳双键 烯烃碳碳叁键 炔烃 卤素原子 —X 卤代烃羟基 —OH 醇、酚 醚基 醚 醛基 醛 羰基 酮等 羧基 羧酸 酰基 酰基化合物氨基 —NH 2 胺硝基 —NO 2 硝基化合物磺酸基 —SO 3H 磺酸巯基 —SH 硫醇、硫酚氰基 —CN 腈(二)有机化合物的命名1、烷烃的命名烷烃通常用系统命名法,其要点如下:C C C C C O C C H OC OC OH OC R O(1)直链烷烃根据碳原子数称“某烷”,碳原子数由1到10用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示,如CH3CH2CH2CH3叫丁烷,自十一起用汉数字表示,如C11H24,叫十一烷. (2)带有支链烷烃的命名原则:A.选取主链.从烷烃构造式中,选取含碳原子数最多的碳链为主链,写出相当于这一碳链的直链烷烃的名称.B.从最靠近取代基的一端开始,用1、2、3、4……对主链进行编号,使取代基编号“依次最小”.C.如果有几种取代基时,应依“次序规则”排列.D.当具有相同长度的碳链可选做主链时,应选定具有支链数目最多的碳链为主.例如:2、脂环烃的命名脂环烃分为饱和的脂环烃和不饱和的脂环烃.饱和的脂环烃称为环烷烃,不饱和的脂环烃称环烯烃或环炔烃.它们的命名是在同数目碳原子的开链烃的名称之前加冠词“环”.连有取代基的环烷烃,命名时使取代基的编号最小.取代的不饱和环烃,要从重键开始编号,并使取代基有较小的位次.环之间有共同碳原子的多环化合物叫多环烃.根据环中共用碳原子的不同可分为螺环烃和桥环烃.螺环烃分子中两个碳环共有一个碳原子.螺环烃的命名是根据成环碳原子的总数称为螺某烷,在螺字后面的方括号内,用阿拉伯数字标出两个碳环除了共有碳原子以外的碳原子数目,将小的数字排在前面,编号从较小环中与螺原子(共有碳原子)相邻的一个碳原子开始,经过共有碳原子而到较大的环进行编号,在此编号规则基础上使取代基及官能团编号较小.如脂环烃分子中两个或两个以上碳环共有两个或两个以上碳原子的称为桥环烃.桥环烃中多个环共用的两个碳原子称为“桥头碳”,命名使先确定“桥”,并由桥头碳原子之一开始编号,其顺序是先经“大桥”再经“小桥”.环数大写于前,方括号内标出各桥的碳原子数,最后写某烷.如3、含单官能团化合物的命名含单官能团化合物的命名按下列步骤:(1)选择主链:选择含官能团的最长碳链为主链作为母体,称“某烯”、“某炔”、“某醇”、“某醛”、“某酸”等(而卤素、硝基、烷氧基则只作取代基),并标明官能团的位置.(2)编号:从靠近官能团(或取代基)的一端开始编号.(3)词头次序:同支链烷烃,按“次序规则”排列.如:4、含多官能团的化合物命名含多官能团的化合物按下列步骤命名:(1)选择主链(或母体):开链烃应选择含尽可能多官能团(尽量包含碳碳双键或碳碳三键)的最长碳链为主链(或母体);碳环,芳环,杂环以环核为母体.按表13-2次序优先选择一个主要官能团作词尾,即列在前面的官能团,优先选作词尾.表13-2 引用作词尾和词头的官能团名称 官能团 词 尾 词 头 (某)酸 羧基—SO 3H (某)磺酸 磺基 (某)酸(某)酯 酯基 (某)酰卤 卤甲酰基 (某)酰胺 氨基甲酰基 C OH O C OR OC X OC NH 2O—CN (某)腈氰基(某)醛甲酰基(某)酮羰基—OH (某)醇羟基—SH (某)醇(或酚)巯基—NH2 (某)胺氨基= NH (某)亚胺亚氨基(某)烯双键(某)炔三键(2)开链烃编号从靠近主要官能团(选为词尾的官能团)的一端编起;碳环化合物,芳香环使主要官能团的编号最低.而苯环上的2–位、3–位、4–位常分别用邻位、间位和对位表示.(3)不选作主要官能团的其他官能团以及取代基一律作词头.其次序排列按“次序规则” . 例如:醛基(–CHO)在羟基(–OH)前,所以优先选择–CHO 为主要官能团作词尾称“己醛”,–CH2CH3、–OH、–CH3、–Br 作词头,根据“次序规则”,其次序是甲基、乙基、羟基、溴.编号从主要官能团开始,并使取代基位次最小.所以命名为:4 –甲基–2–乙基–3–羟基–5 –溴己醛.主要官能团是– COOCH3 ,所以叫苯甲酸甲酯.– OH、– NO2作词头,其次序是硝基、羟基.编号从主要官能团开始,并使取代基位次最小.所以命名为:3 –硝基– 2 –羟基苯甲酸.二、烷烃(一)烷烃的组成和结构烷烃的通式为C n H2n+2,其分子中各元素原子间均以单键即σ–键相结合,其中的碳原子均为sp3杂化形式.由于单键可以旋转,所以烷烃的异构有碳架异构和构象异构(见第16讲立体化学).(二)烷烃的物理性质烷烃随着碳原子数增加,其熔点、沸点均呈上升趋势,常温下甲烷至丁烷为气体,戊烷至十六烷为液体,十七以上者为固体,但同碳数的异构烷烃,其溶沸点往往也有很大区别.例如:含五个碳原子的开链烷烃的三个异构体戊烷,2–甲基丁烷和新戊烷,其沸点分别为36.1℃、25℃、9℃,七熔点分别为–130℃、–160℃、–17℃.C HOCOC CC C(三)烷烃的化学性质烷烃从结构上看,没有官能团存在,因而在一般条件下它是很稳定的.只有在特殊条件下,例如光照和强热情况下,烷烃才能发生变化.这些变化包括碳链上的氢原子被取代,碳 – 碳键断裂,氧化或燃烧.烷烃的化学反应:1、取代反应CH 4 +Cl 2 CH 3Cl + HCl CH 3Cl + Cl 2 CH 2Cl 2 + HCl CH 2Cl 2 + Cl 2 CHCl 3 + HClCHCl 3 + Cl 2 CCl 4 + HCl卤素反应的活性次序为:F 2 >Cl 2 > Br 2 > I 2对于同一烷烃,不同级别的氢原子被取代的难易程度也不是相同的.大量的实验证明叔氢原子最容易被取代,伯氢原子最难被取代.卤代反应机理:实验证明,甲烷的卤代反应机理为游离基链反应,这种反应的特点是反应过程中形成一个活泼的原子或游离基.其反应过程如下:(1)链引发:在光照或加热至250 ~ 400℃时,氯分子吸收光能而发生共价键的均裂,产生两个氯原子游离基,使反应引发.Cl 2 2Cl •(2)链增长:氯原子游离基能量高,反应性能活泼.当它与体系中浓度很高的甲烷分子碰撞时,从甲烷分子中夺取一个氢原子,结果生成了氯化氢分子和一个新的游离基——甲基游离基.Cl • + CH 4 HCl + CH 3•甲基游离基与体系中的氯分子碰撞,生成一氯甲烷和氯原子游离基.CH 3• + Cl 2 CH 3Cl + Cl •反应一步又一步地传递下去,所以称为链反应.CH 3Cl + Cl • CH 2Cl • + HClCH 2Cl • + Cl 2 CH 2Cl 2 + Cl •(3)链终止:随着反应的进行,甲烷迅速消耗,游离基的浓度不断增加,游离基与游离基之间发生碰撞结合生成分子的机会就会增加.Cl • + Cl • Cl 2CH 3• + CH 3• CH 3CH 3CH 3• + Cl • CH 3Cl2、热裂反应+ CH 2=CHCH 3 CH 3CH 2CH 2CH 3 CH 3CH 3 + CH 22=CHCH 2CH 3 + H 23、异构化反应CH 3CH 2CH 2CH 3 4、氧化反应:烷烃很容易燃烧,燃烧时发出光并放出大量的热,生成CO 2和 H 2O. CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2O + 热量三、烯烃(一)烯烃的组成和结构点燃 h υh υ h υh υ h υ AlCl 3 加热、加压 CH 3CHCH 3 CH 3烯烃的通式为C n H 2n ,分子中含碳碳双键,形成双键的两个碳均发生sp 2杂化.以乙烯的形成为例:碳原子的1个2s 轨道与2个2p 轨道进行杂化,组成3个能量完全相等、性质相同的sp2杂化轨道.在形成乙烯分子时,每个碳原子各以2个sp 2杂化轨道形成2个碳氢σ键,再以1个sp 2杂化轨道形成碳碳σ键.5个σ键都在同一个平面上,2个碳原子未参加杂化的2p 轨道,垂直于5个σ键所在的平面而互相平行.这两个平行的p 轨道,侧面重叠,形成一个π键.因乙烯分子中的所有原子都在同一个平面上,故乙烯分子为平面分子.由于烯烃的双键可处于碳链的不同位置上,导致了位置异构的出现;由于π键不能自由旋转,又导致烯烃存在顺反异构(见第16讲 立体化学)(二)烯烃的性质烯烃的物理性质基本上类似于烷烃,即不溶于水而易溶于非极性溶剂,比重小于水.一般说,四个碳以下的烯为气体,十九个碳以上者为固体.烯烃于烷烃相比,分子中出现了双键官能团.由于双键中的π键重叠程度小,容易断裂,故烯烃性质活泼.烯烃的化学反应1、加成反应(1)催化加氢在催化剂作用下,烯烃与氢发生加成反应生成相应的烷烃.CH 2=CH 2 + H 2 CH 3CH 3 (2)加卤素CH 2=CH 2 + Br 2 CH 2BrCH 2Br 将乙烯通入溴的四氯化碳溶液中,溴的颜色很快褪去,常用这个反应来检验烯烃.(3)加卤化氢CH 2=CH 2 + HI CH 3CH 2I同一烯烃与不同的卤化氢加成时,加碘化氢最容易,加溴化氢次之,加氯化氢最难.(4)加硫酸(加水)烯烃能与浓硫酸反应,生成硫酸氢烷酯.硫酸氢烷酯易溶于硫酸,用水稀释后水解生成醇.工业上用这种方法合成醇,称为烯烃间接水合法.CH 3CH=CH 2 + H 2SO 4 CH 3CH(OSO 3H)CH 3 CH 3CH(OH)CH3 + H 2SO4 (5)加次卤酸烯烃与次卤酸加成,生成β– 卤代醇.由于次卤酸不稳定,常用烯烃与卤素的水溶液反应.如:CH 2=CH 2 + HOCl CH 2(OH)CH 2Cl2、氧化反应(1)被高锰酸钾氧化用碱性冷高锰酸钾稀溶液作氧化剂,反应结果使双键碳原子上各引入一个羟基,生成邻二醇. CH 2=CH 2 + KMnO 4 + H 2O CH 2(OH)CH 2(OH) + MnO 2 + KOH若用酸性高锰酸钾溶液氧化烯烃,则反应迅速发生,此时不仅π键打开,σ键也可断裂.双键断裂时,由于双键碳原子连接的烃基不同,氧化产物也不同.CH 2=CH 2 + KMnO 4 + H 2SO 4 2CO 2 + MnO 2CH 3CH=CH 2 + KMnO 4 + H 2SO 4 CH 3COOH + CO 2CH 3CH=CHCH 3 + KMnO 4 + H 2SO 4 2CH 3COOHCH 3C(CH 3)=CHCH 3 + KMnO 4 + H 2SO 4 CH 3COOH +CH 3COCH 32、臭氧化NiCCl 4Δ 碱性在低温时,将含有臭氧的氧气流通入液体烯烃或烯烃的四氯化碳溶液中,臭氧迅速与烯烃作用,生成粘稠状的臭氧化物,此反应称为臭氧化反应.如:臭氧化物在还原剂存在的条件下水解(为了避免生成的醛被过氧化氢继续氧化为羧酸),可以得到醛或酮.例如:烯烃经臭氧化再水解,分子中的CH 2= 部分变为甲醛,RCH= 部分变成醛,R 2C= 部分变成酮.这样,可通过测定反应后的生成物而推测原来烯烃的结构. 3、聚合反应4、α– H 的活性反应双键是烯烃的官能团,与双键碳原子直接相连的碳原子上的氢,因受双键的影响,表现出一定的活泼性,可以发生取代反应和氧化反应.例如,丙烯与氯气混合,在常温下是发生加成反应,生成1,2–二氯丙烷.而在500℃的高温下,主要是烯丙碳上的氢被取代,生成3–氯丙烯. CH 3CH=CH 2 + Cl 2 CH 3CHClCH 2ClCH 3CH=CH 2 + Cl 2 CH 2ClCH=CH 2(三)烯烃加成反应的反应机理1、亲电加成反应机理将乙烯通入含溴的氯化钠水溶液,反应产物除了BrCH 2CH 2Br 外,还有少量BrCH 2CH 2Cl 生成,但没有ClCH 2CH 2Cl.CH 2=CH 2 + Br 2 CH 2BrCH 2Br + CH 2BrCH 2Cl 这一实验表明,乙烯与溴的加成反应,不是简单地将乙烯的双键打开,溴分子分成两个溴原子,同时加到两个碳原子上这样一步完成的.如果是这样的话,则生成物应该只有BrCH 2CH 2Br,不应该有BrCH 2CH 2Cl,因Cl - 是不能使BrCH 2CH 2Br 转变为BrCH 2CH 2Cl 的.由此可知,乙烯与溴的加成反应不是一步完成的,而是分步进行的.当溴分子接近双键时,由于π电子的排斥,使非极性的溴–溴键发生极化,离π键近的溴原子带部分正电荷,另一溴原子带部分负电荷.带部分正电荷的溴原子对双键的亲电进攻,生成一个缺电子的碳正离子.而碳正离子中,带正电荷的碳原子的空p 轨道,可与其邻位碳原子上的溴原子带有末共用电常温 500℃ NaCl 水 C C O O O C C O 3 + C C R H H H C O R H C O H H O 3 Zn + C C R H R R C O R HC O R R O 3 Zn + CH 2 CH 2 n [CH 2CH 2] n C C Br Br C CBr +子对的p轨道相互重叠,形成一个环状的溴正离子.可用下式表示:接着溴负离子进攻溴正离子中的一个碳原子,得到加成产物.从上述的反应过程可以看出:(1)在这个有机反应过程中,有离子的生成及其变化,属于离子型反应.(2)两个溴原子的加成是分步进行的,而首先进攻碳碳双键的是溴分子中带部分正电荷的溴原子,在整个反应中,这一步最慢,是决定反应速度的一步.所以这个反应称为亲电性离子型反应,溴在这个反应中作亲电试剂.(3)两个溴原子先后分别加到双键的两侧,属于反式加成.2、马尔科夫尼要夫规则当乙烯与卤化氢加成时,卤原子或氢原子不论加到哪个碳原子上,产物都是相同的.因为乙烯是对称分子.但丙烯与卤化氢加成时,情况就不同了,有可能生成两种加成产物:CH3CH2CH2XCH3CH=CH2 + HXCH3CHXCH3实验证明,丙烯与卤化氢加成时,主要产物是2–卤丙烷.即当不对称烯烃与卤化氢加成时,氢原子主要加到含氢较多的双键碳原子上,这一规律称为马尔科夫尼可夫规则,简称马氏规则.马氏规则可用烯烃的亲电加成反应机理来解释.由于卤化氢是极性分子,带正电荷的氢离子先加到碳碳双键中的一个碳原子上,使碳碳双键中的另一个碳原子形成碳正离子,然后碳正离子再与卤素负离子结合形成卤代烷.其中第一步是决定整个反应速度的一步,在这一步中,生成的碳正离子愈稳定,反应愈容易进行.一个带电体系的稳定性,取决于所带电荷的分布情况,电荷愈分散,体系愈稳定.碳正离子的稳定性也是如此,电荷愈分散,体系愈稳定.以下几种碳正离子的稳定性顺序为:CH3+ < CH3CH2+ < (CH3)2CH+ < (CH3)3C+甲基与氢原子相比,前者是排斥电子的基团.当甲基与带正电荷的中心碳原子相连接时,共用电子对向中心碳原子方向移动,中和了中心碳原子上的部分正电荷,即使中心碳原子的正电荷分散,而使碳正离子稳定性增加.与中心碳原子相连的甲基愈多,碳正离子的电荷愈分散,其稳定性愈高.因此,上述4个碳正离子的稳定性,从左至右,逐步增加.四、炔烃(一)炔烃的组成和结构炔烃的通式为C n H2n-2,分子中含碳碳三键,形成三键的两个碳均发生sp杂化.以乙炔为例:两个碳原子采用sp杂化方式,即一个2s轨道与一个2p轨道杂化,组成两个等同的sp杂化轨道,sp杂化轨道的形状与sp2、sp3杂化轨道相似,两个sp杂化轨道的对称轴在一条直线上.两个以sp杂化的碳原子,各以一个杂化轨道相互结合形成碳碳σ键,另一个杂化轨道各与一个氢原子结合,形成碳氢σ键,三个σ键的键轴在一条直线上,即乙炔分子为直线型分子.每个碳原子还有两个末参加杂化的p轨道,它们的轴互相垂直.当两个碳原子的两p轨道分别平行时,两两侧面重叠,形成两个相互垂直的π键.由于碳碳三键为直线型,所以炔烃无顺反异构.(二)炔烃的性质炔烃的物理性质与烯烃相似,乙炔、丙炔和丁炔为气体,戊炔以上的低级炔烃为液体,高级炔烃为固体.简单炔烃的沸点、熔点和相对密度比相应的烯烃要高.炔烃难溶于水而易溶于有机溶剂.炔烃中的官能团是碳碳三键.因此三键的结构及其对分子中其他部位的影响,将决定炔烃的化学行为.炔烃的化学反应主要有:1、加成反应(1)催化加氢HC≡CH + H 2 CH 2=CH 2 CH 3CH 3 (2)加卤素 HC≡CH + Br 2 CHBr=CHBr CHBr 2CHBr 2 虽然炔烃比烯烃更不饱和,但炔烃进行亲电加成却比烯烃难.这是由于sp 杂化碳原子的电负性比sp 2杂化碳原子的电负性强,因而电子与sp 杂化碳原子结合和更为紧密,不容易提供电子与亲电试剂结合,所以叁键的亲电加成反应比双键慢.例如烯烃可使溴的四氯化碳溶液很快褪色,而炔烃却需要一两分钟才能使之褪色.故当分子中同时存在双键和三键时,与溴的加成首先发生在双键上.+ Br 2 CH 2BrCHBrC≡CH(3)加卤化氢 炔烃与卤化氢的加成,加碘化氢容易进行,加氯化氢则难进行,一般要在催化剂存在下才能进行.不对称炔烃加卤化氢时,服从马氏规则.例如:+ HI CH 3CI=CH 2 CH 3CI 2CH 3 在汞盐的催化作用下,乙炔与氯化氢在气相发生加成反应,生成氯乙烯.HC≡CH + HCl CH 2=CHCl 在光或过氧化物的作用下,炔烃与溴化氢的加成反应,得到反马氏规则的加成产物.如: (4)加水在稀酸(10℅H 2SO 4)中,炔烃比烯烃容易发生加成反应.例如,在10℅H 2SO 4和5℅硫酸汞溶液中,乙炔与水加成生成乙醛,此反应称为乙炔的水化反应或库切洛夫反应.汞盐是催化剂. HC≡CH + H 2O CH 3CHO其他的炔烃水化得到酮.如+ H 2O CH 3CH 2COCH 3 (5)加醇在碱性条件下,乙炔与乙醇发生加成反应,生成乙烯基乙醚.HC≡CH + CH 3CH 2OH CH 2=CHOCH 2CH 3 2、氧化反应炔烃被高锰酸钾或臭氧氧化时,生成羧酸或二氧化碳.如:R C≡CH + KMnO 4 RCOOH + CO 2 R C≡C R + KMnO 4 RCOOH + RCOOH 3、聚合反应在不同的催化剂作用下,乙炔可以分别聚合成链状或环状化合物.与烯烃的聚合不同的是,炔烃一般不聚合成高分子化合物.例如,将乙炔通入氯化亚铜和氯化铵的强酸溶液时,可发生二聚或三聚作用.CH CH 3C HI HgCl 2碱酸性催化剂 催化剂 H 2 Br 2CH CH CH 2 C CH CH 3CH 2C CHBr CH 3CH 2CH CH 3CH 2CH 2CH 2CHBr 2 HgSO 4 HgSO 4 CH CH 3CH 2C 酸性 Cu 2Cl 2CHCHHC≡CH + HC≡CH 乙烯基乙炔在高温下,三个乙炔分子聚合成一个苯分子.3 HC≡CH C 6H 64、炔化物的生成与三键碳原子直接相连的氢原子活泼性较大.因sp 杂化的碳原子表现出较大的电负性,使与三键碳原子直接相连的氢原子较之一般的碳氢键,显示出弱酸性,可与强碱、碱金属或某些重金属离子反应生成金属炔化物.乙炔与熔融的钠反应,可生成乙炔钠和乙炔二钠:CH≡CH + Na HC≡C Na Na C≡C Na 丙炔或其它末端炔烃与氨基钠反应,生成炔化钠:R C≡CH + NaNH 2 R C≡C Na 炔化钠与卤代烃(一般为伯卤代烷)作用,可在炔烃分子中引入烷基,制得一系列炔烃同系物.如:R C≡C Na + RX R C≡C R + NaX 末端炔烃与某些重金属离子反应,生成重金属炔化物.例如,将乙炔通入硝酸银的氨溶液或氯化亚铜的氨溶液时,则分别生成白色的乙炔银沉淀和红棕色的乙炔亚铜沉淀:HC≡CH + Ag(NH 3)2NO 3 Ag C≡C Ag + NH 4NO 3 + NH 3HC≡CH + Cu(NH 3)2Cl Cu C≡C Cu + NH 4Cl + NH 3上述反应很灵敏,现象也很明显,常用来鉴别分子中的末端炔烃.利用此反应,也可鉴别末端炔烃和三键在其他位号的炔烃.如:R C≡CH + Ag(NH 3)2NO 3 R C≡C AgR C≡C R + Ag(NH 3)2NO 3 不反应五、二烯烃(一)二烯烃的组成和分类分子中含有两个或两个以上碳碳双键的不饱和烃称为多烯烃.二烯烃的通式为C n H 2n -2,故二烯烃与同碳数的炔烃互为同分异构体.根据二烯烃中两个双键的相对位置的不同,可将二烯烃分为三类:1、累积二烯烃:两个双键与同一个碳原子相连接,即分子中含有C=C=C 结构的二烯烃称为累积二烯烃.例如:丙二烯 CH 2=C=CH 2 .2、隔离二烯烃:两个双键被两个或两个以上的单键隔开,即分子骨架为C=C –(C)n –C=C 的二烯烃称为隔离二烯烃.例如,1、4–戊二烯 CH 2=CH –CH 2–CH=CH 2.3、共轭二烯烃:两个双键被一个单键隔开,即分子骨架为C=C –C=C 的二烯烃为共轭二烯烃.例如,1,3–丁二烯 CH 2=CH –CH=CH 2.本讲重点讨论的是共轭二烯烃.(二)共轭二烯烃的结构1,3–丁二烯分子中,4个碳原子都是以sp 2杂化,它们彼此各以1个sp 2杂化轨道结合形成碳碳σ键,其余的sp 2杂化轨道分别与氢原子的s 轨道重叠形成6个碳氢σ键.分子中所有σ键和全部碳原子、氢原子都在一个平面上.此外,每个碳原子还有1个末参加杂化的与分子平面垂直的p 轨道,在形成碳碳σ键的同时,对称轴相互平行的4个p 轨道可以侧面重叠形成一个包含4个碳原子的离域键,也称大π键.像这样具有离域键的体系称为共轭体系.在共轭体系中,由于原子间的相互影响,使整个分子电子云的分布趋于平均化的倾向称为共轭效应.由π电子离域而体现的共轭效应称为π-π共轭效应.共轭效应与诱导效应是不相同的.诱导效应是由键的极性所引起的,可沿σ键传递下去,这种作用是短程的,一般只在和作用中心直接相连的碳原子中表现得最大,相隔一个原子,所受的作用力就很小了.而共轭效应是由于p 电子在整个分子轨道中的离域作用所引起的,其作用300℃ 液氨液氨Na可沿共轭体系传递.共轭效应不仅表现在使1,3–丁二烯分子中的碳碳双键健长增加,碳碳单键健长缩短,单双键趋向于平均化.由于电子离域的结果,使化合物的能量降低,稳定性增加,在参加化学反应时,也体现出与一般烯烃不同的性质.(三)1,3 –丁二烯的性质1、稳定性物质的稳定性取决于分子内能的高低,分子的内能愈低,其分子愈稳定.分子内能的高低,通常可通过测定其氢化热来进行比较.例如:CH 2=CHCH 2CH=CH 2 +2H 2 CH 3CH 2CH 2CH 2CH 3 ΔH = –255kJ ·mol -1CH 2=CHCH=CHCH 3 + 2H 2 CH 3CH 2CH 2CH 2CH 3 ΔH = –227kJ ·mol -1从以上两反应式可以看出,虽然1,4-戊二烯与1,3 – 戊二烯氢化后都得到相同的产物,但其氢化热不同,1,3 – 戊二烯的氢化热比1,4 –戊二烯的氢化热低,即1,3 – 戊二烯的内能比1,4 – 戊二烯的内能低,1,3 – 戊二烯较为稳定.2、亲电加成与烯烃相似,1,3 –丁二烯能与卤素、卤化氢和氢气发生加成反应.但由于其结构的特殊性,加成产物通常有两种.例如,1,3 –丁二烯与溴化氢的加成反应:CH 3CHBrCH=CH 2 3–溴–1–丁烯CH 2=CHCH=CH 2 + HBr CH 3CH=CHCH 2Br 1–溴–2–丁烯这说明共轭二烯烃与亲电试剂加成时,有两种不同的加成方式.一种是发生在一个双键上的加成,称为1,2–加成另一种加成方式是试剂的两部分分别加到共轭体系的两端,即加到C 1和C 4两个碳原子上,分子中原来的两个双键消失,而在C 2与C 3之间,形成一个新的双键,称为1,4–加成.共轭二烯烃能够发生1,4–加成的原因,是由于共轭体系中π电子离域的结果.当1,3–丁二烯与溴化氢反应时,由于溴化氢极性的影响,不仅使一个双键极化,而且使分子整体产生交替极化.按照不饱和烃亲电加成反应机理,进攻试剂首先进攻交替极化后电子云密度;较大的部位C 1和C 3,但因进攻C 1后生成的碳正离子比较稳定,所以H + 先进攻C 1.CH 2=CHC +HCH 3 ①CH 2=CHCH=CH 2 + H +C +H 2CH 2CH=CH 2 ②当H + 进攻C 1时,生成的碳正离子①中C 2的p 轨道与双键可发生共轭,称为p –π共轭.电子离域的结果使C 2上的正电荷分散,这种烯丙基正碳离子是比较稳定的.而碳正离子②不能形成共轭体系,所以不如碳正离子①稳定.在碳正离子①的共轭体系中,由于π电子的离域,使C 2和C 4都带上部分正电荷.反应的第二步,是带负电荷的试剂Br - 加到带正电荷的碳原子上,因C 2和C 4都带上部分正电荷,所以Br - 既可以加到C 2上,也可以加到C 4上,即发生1,2 – 加成或1,4 – 加成.3、双烯合成共轭二烯烃与某些具有碳碳双键的不饱和化合物发生1,4-加成反应生成环状化合物的反应称为双烯合成,也叫狄尔斯-阿尔德(Diels-Alder )反应.这是共轭二烯烃特有的反应,它将链状化合物转变成环状化合物,因此又叫环合反应.CH 2 CH CH CH 3 4 3 2 1δ+ δ+ 200℃+ CH 2=CH 2。
1 奥林匹克化学竞赛培训纲要 基础知识
均裂(homolysis): 以上均为均裂,均裂能即为键能。
异裂(heterolysis): 异裂是分解成正负离子的方式。这种断 裂比均裂所需能量高4200 KJ/mole.。因此,在气相中,反应 均以均裂方式进行,而在液相中的反应,尤其在极性溶剂中, 由于溶剂的溶剂化效应,异裂变得较容易进行。所以,在极性 溶剂中反应均以异裂方式进行。
H2的分子轨道
1
2
乙烯的分子轨道 C C
σ-键
HC H
π-键
H CH
乙炔的分子轨道
CC
HCC H
σ-键
π-键
1.5.4 有机化合物的表示方法
构造简式,如:CH3CH2CH3, (CH3)3CCH2CH3等。 键线式,如:
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第一讲:基础知识
1.1 有机化合物 定义:从有机体中得到的化合物叫有机化合物 有机化合物的特性:
1. 易燃(少数不燃烧,如聚四氟乙烯); 2. 不溶于水(因无极性,少数溶于水); 3. 不导电; 4. 熔点低(极少数超过300℃); 5. 反应速度慢,副反应多。
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1.5.3.2 原子轨道理论Atomic orbital theory:
要点:
1.原子轨道: 原子中电子的运动状态叫原子轨道, 用波函数 φ表示,它是电子运动的空间坐标的函数。电子绕原子核运 动无固定路线,在某一点周围出现的几率与φ2成正比。统 计的结果象一团云,离核越近,密度越大。原子轨道即电子 云出现几率大的区域。如:
如:已知某化合物的分子量为60,C、H、O的含量分别为 60.00%、13.40% 和26.60,
最新高中化学竞赛有机化学基础课件
CH3COOH
pKa
4.76
ClCH2COOH 2.86
Cl2CHCOOH 1.36
Cl3CCOOH 0.63
取代羧酸的酸性与在烃基同一位置上引入-I基团的数目有关, 数目越多,酸性越强。
CH3CH2CH2COOH ClCH2CH2CH2COOH CH3CHClCH2COOH CH3CH2CHClCOOH
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)。
§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”。
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。
转。
3、键的可极化度:较大。
3、键的可极化度:较小。
二、共价键的属性
1、键长:以共价键键合的两个原子核间的距离为键长。
2、键角:同一原子上的两个共价键之间的夹角。 3、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。
4、键的极性和键矩 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)。
电负性: s sp sp2 sp3 p
高中化学奥赛培训教程全集---之有机化学
化学奥赛系列之有机化学第一节 有机化学基本概念和烃1、下列构造式中:①指出一级、二级、三级碳原子各一个。
②圈出一级烷基、二级烷基、三级烷基各一个。
CH 3CCH 23CH 3C CHCH 3CH 3CH 3CHCH 2CH 33解析:↓1℃2℃3℃↑↑↑三级烷基三级烷基一级烷基CH 3CH 3CHCH 3CH 3CH 3CH 3CH 2CCH 3CCH CH 2CH 32、已知下列化合物的结构简式为:(1)CH 3CHClCHClCH 3 (2)CH 3CHBrCHClF (3)CH 3CHClCHCH 2CH 33分别用透视式、纽曼式写出其优势构象。
解析:用透视式和纽曼式表示构象,应选择C 2—C 3间化学键为键轴,其余原子、原子团相当于取代基。
这四个化合物透视式的优势构象为(见图)其纽曼式的优势构象见图3、(2000年广东省模拟题)用烃A分子式为C10H16,将其进行臭氧化后,水解得到HCHO 和A催化加氢后得烃B,B化学式为C10H20,分子中有一个六元环,用键线式写出A,B的结构。
解析:从A催化加氢生成的B的化学式可推知,原A分子中有两个C=C键和一个六元环。
从水解产物可知,C1与C6就是原碳环连接之处HCHO的羰基,只能由C3支链上双键臭氧化水解生成。
所以A的结构为,B的结构为。
4、下列化合物若有顺反异构,写出异构体并用顺、反及E、Z名称命名。
5、(河南省98年竞赛题)写出符合C6H10的所有共轭二烯烃的异构体,并用E—Z命名法命名。
解析:6、用化学方法鉴别下列化合物:CH3CH2CH2CH3,CH3CH2CH=CH2,CH3CH2C≡CH。
解析:(1)用Br2,CH3CH2CH=CH2与CH3CH2C≡CH可褪色,CH3CH2CH2CH3不反应。
(2)用[Ag(NH3)2]+溶液,CH3CH2C≡CH可生成白色沉淀,CH3CH2CH=CH2不反应。
7、以乙炔或丙炔为原料合成:(1)正丙醇。
奥赛讲座之有机化学
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2
1
1828年德国化学家武勒从典型的无机化合物氰酸钾与氯化
我国科学家在20世纪60年代首次合成具有生物活性的蛋白质
铵,合成了有机物尿素。
KOCN + NH4Cl → CO(NH2)2 + KCl
----结晶牛胰岛素
4
3
混合气体的颜色: 产物的状态: 产物HCl的水溶性:
④甲烷氯代反应实验的现象
甲烷常温时很稳定,高温时可断键 甲烷的高温裂解反应方程式: 以上反应的温度高低比较:
(2)裂解反应
反应方程式: 点燃甲烷时的注意事项: 甲烷燃烧的现象: 火焰颜色——淡蓝色、烟——无烟或很淡的烟 分析原因
(3)燃烧
4.甲烷的制备:
⑤气体收集方法:同H2、O2、NH3比较 ⑥性质验证实验: A.不能使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色 B.不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C.点燃燃烧:通过对产物的定性分析验证甲烷的元素 组成 ⑦尾气处理:点燃燃烧 ⑧实验室制甲烷反应原理的应用: 5.甲烷的用途:
一、 烷烃的组成、结构和性质 1.烷烃的组成: (1)元素组成 (2)分子组成(通式)(3)质量组成 2.烷烃的结构特点: (1)分子结构 (2)晶体结构 3.烷烃的性质特点: (1)取代反应 ①一元取代产物的判断与书写 ②二元取代产物的判断与书写 ③气态烷烃不能使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色 ④液态烷烃不能因反应使溴水褪色, 但能因萃取而使溴水褪色
C8H18的均裂 C4H10的裂解 C4H10裂解后所得混合气体平均分子量的计算
(2)裂解反应
烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C4H10催化氧化制CH3COOH 烷烃的燃烧:用通式书写
化学奥赛辅导----有机化学补充教材
广东省信宜中学化学奥赛辅导----有机化学补充教材2009.4竞赛要求:1.有机化学有机化合物基本类型——烷、烯、炔、环烃、芳香烃、卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、酸、酯、胺、酰胺、硝基化合物以及磺酸的命名、基本性质及相互转化。
异构现象。
加成反应。
马可尼科夫规则。
取代反应。
芳环取代反应及定位规则。
芳香烃侧链的取代反应和氧化反应。
碳链增长与缩短的基本反应。
分子的手性及不对称碳原子的R、S构型判断。
糖、脂肪、蛋白质的基本概念、通式和典型物质、基本性质、结构特征及结构表达式。
2.有机化学描述性知识。
3.有机立体化学基本概念。
构型与构象。
顺反异构(trans-、cis-和Z-、E-构型)。
对映异构与非对映异构。
endo-和exo-。
D,L构型。
4.利用有机物的基本反应对简单化合物的鉴定和结构推断。
5.天然高分子与合成高分子化学的初步知识(单体、主要合成反应、主要类别、基本性质、主要应用)。
6.氨基酸、多肽与蛋白质的基本概念。
DNA与RNA。
7.糖的基本概念。
葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖。
糖苷。
纤维素与淀粉。
说明:粗字体部分为补充内容,正常字体内容参看有机化学基础(选修5)。
专题一马可尼科夫规则亲电加成反应是烯烃的加成反应,又叫马氏加成,由马可尼科夫规则而得名:“烯烃与氢卤酸的加成,氢加在氢多的碳上”。
广义的亲电加成亲反应是由任何亲电试剂与底物发生的加成反应。
在烯烃的亲电加成反应过程中,氢正离子首先进攻双键(这一步是定速步骤),生成一个碳正离子,然后卤素负离子再进攻碳负离子生成产物。
立体化学研究发现,后续的卤素负离子的进攻是从与氢离子相反的方向发生的,也就是反式加成。
如丙烯与HBr的加成:CH3-CH=CH2+ HBr → CH3-CHBr-CH3第一步,HBr电离生成H和Br离子,氢离子作为亲电试剂首先进攻C=C双键。
第二步,由于氢已经占据了一侧的位置,溴只能从另外一边进攻。
根据马氏规则,溴与2-碳成键,然后氢打向1-碳的一边,反应完成。
高中化学复习奥赛自学资料-有机化学复习全部资料
第一章绪论(Introduction )教学要求:掌握:碳原子的三种杂化轨道(sp3 sp2 sp)的特点;分子极性与偶极矩的关系;分子轨道与原子轨道的关系; 成键轨道与反键轨道的差异;共振式与共振杂化体的区别;熟悉:有机化合物和有机化学的含义;键长、键角、键能和共价键的极性的含义;官能团的含义和圭要官能团;有机反应中共价键断裂的主要方式; 实验式、分子式和结构式的含义。
了解:有机化合物分子中,原子间主要以共价键相结合。
掌握共价键的本质是学习和理解有机化合物结构与性质关系和反应机制以及化合物稳定性的基础。
因此本章对路易斯结构和现代价键理论作一简要回顾;有些化合物的结构用单一路易斯结构式不能准确表达,然而运用共振结构却有它的独到之处,为此对共振结构作一简介;掌握路易斯酸碱概念对理解有机反应十分有用,故将其作为一个知识点加以阐述。
了解有机化合物分类和反应类型及确定结构式的步骤与方法对提高学习有机化学的综合分析能力也是十分必要的,本章对此方面内容作一扼要介绍。
第一节有机化合物和有机化学一、有机化合物和有机化学下面是一些简单而熟悉的有机化合物,他们在化学组成上有什么共同点?◆有机化合物含碳的化合物或碳氢化合物及其衍生物。
◆有机化学:有机化学的现代定义是指研究含碳化合物的化学。
第二节共价键一、现代共价键理论路易斯的共价键理论虽然揭示了共价键与离子键的区别,但未能说明共价键是怎样形成的,也不能解释共价键为什么具有饱和性和方向性等诸多问题。
现代共价键理论指出:当两个原子互相接近到一定距离时,自旋方向相反的单电子相互配对(即两原子轨道重叠)。
使电子云密集于两核之间,降低了两核间正电荷的排斥,增加了两核对电子云密集区域的吸引。
因此使体系能量降低,形成稳定的共价键;共价键有以下特点:第一、每个原子所形成共价键的数目取决于该原子中的单电子数目,这就是共价键具有饱和性。
第二、当形成共价键时,原子轨道重叠越多,核间电子云越密集,形成的键就越强,这种关系称为最大重叠原理。
2024高中化学奥赛有机化学部分教案6
教案6contents •有机化学概述与分子结构基础•烃类化合物结构与性质探讨•卤代烃与醇酚醚类物质研究•醛酮醌类化合物反应机理剖析•羧酸衍生物及其相互关系探讨•氨基酸、蛋白质与核酸初步认识目录01有机化学概述与分子结构基础有机化学发展简史及重要性早期有机化学发展从18世纪开始,有机化学逐渐从无机化学中分离出来,成为一门独立的学科。
现代有机化学进展随着科学技术的发展,现代有机化学在合成、结构、反应机理等方面取得了显著进展。
有机化学的重要性有机化学是研究生命现象、材料科学、环境科学等多个领域的基础,对于人类社会的发展具有重要意义。
有机分子中的原子主要通过共价键连接,形成稳定的分子结构。
共价键连接碳链和碳环官能团碳原子是有机分子的核心元素,通过碳链和碳环的连接方式,可以形成多种多样的有机分子。
官能团是有机分子中具有特殊化学性质的原子或原子团,对于有机分子的性质和反应具有重要影响。
030201有机分子中原子间连接方式03极性共价键和非极性共价键根据电子云的偏移程度,共价键可以分为极性共价键和非极性共价键两种。
01σ键和π键共价键可以分为σ键和π键两种类型,它们在成键方式、电子云分布和性质上有所不同。
02键长、键能和键角共价键的三个重要参数是键长、键能和键角,它们决定了分子的几何构型和化学性质。
共价键类型和性质立体异构现象介绍同分异构体分子式相同而结构不同的有机化合物称为同分异构体,它们具有不同的物理和化学性质。
立体异构体的分类立体异构体可以分为构象异构体和构型异构体两种类型。
立体异构现象对有机化学反应的影响立体异构现象对有机化学反应的速率和产物选择性具有重要影响,是有机化学研究中的重要内容之一。
02烃类化合物结构与性质探讨烷烃烯烃炔烃芳香烃烷烃、烯烃、炔烃和芳香烃分类01020304碳原子间以单键相连的饱和烃类,通式为CnH2n+2。
含有一个或多个碳碳双键的不饱和烃类,通式为CnH2n 。
含有一个或多个碳碳三键的不饱和烃类,通式为CnH2n-2。
高中化学奥赛辅导有机化学全套课件
“有机化学”部分
初赛基本要求:
有机化合物基本类型—烷、烯、炔、环烃、芳香烃、 卤代烃、醇、酚、醚、醛、酸、酯、胺、酰胺、硝基 化合物、磺酸的系统命名、基本性质及相互转化。异 构现象。C=C加成。取代反应。芳环香烃取代反应及 定位规则。芳香烃侧链的取代反应和氧化反应。碳链 增长与缩短的基本反应。分子的手性及不对称碳原子 的R、S构型判断。糖、脂肪、蛋白质的基本概念、通 式和典型物资、基本性质、结构特征以及结构表达式。
a
c
CC
a>b
b
b
c>d
(Z)-构型
Zusammen (同)
a
d
CC
b
c
(E)-构型
Entgegen(对)
次序规则:
(1)取代基的原子按原子序数大小排列,大者为“较 优”基团。
I>Br>Cl>S>P>F>O>N>C>D(氘1中子)>H -Br > -OH > -NH2 > -CH3 > -H
(2)若两个基团第一个原子相同(如C ),则比较与 它直接相连的几个原子,余类推。如:
(A) 若只有一个不饱和碳上有侧链,该不饱和碳编号为1; (B) 若两个不饱和碳都有侧链或都没有侧链,则碳原子编
号顺序除双键所在位置号码最小外,还要同时以侧链位 置号码的加和数为最小.
CH3
1
6
2
5
3
4
1-甲基-1-环己烯
H3C 3 2 1
4
6
5
3-甲基-1-环己烯
CH3
6 CH3
5
1
4
2
3
高中化学竞赛——大学有机化学31ppt课件
O
K2Cr2O7 H2SO4
苯胺黑(黑色染料)
漂白粉 显紫色(可用于苯胺的鉴别) 溶液
《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第三十一讲
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芳胺容易被氧化,要想氧化芳胺环上的其它官能团 而不损害氨基,就必须先将氨基“保护”起来。
保护氨基的方法:先进行酰基化反应,待其它反应 完成后,再将酰基水解掉。
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C H N H 成盐3 :2 C · H · N + H H C 用l 3 途:C 3 遇H 分强离N H 碱提+ 纯C !3 l - - 2 强酸弱· H 碱C l 盐)
NH2 +H2SO4
NH2·H2SO4
(二)烷基化和酰基化
胺
遇 到
醇、 酚
1、烷基化
伯卤代烃和有活泼 卤原子的芳卤化物
.. RNH2 +RCH2Cl
②>④ > ① > ③
2、①丙胺、②2-氨基-1-丙醇、③3-氨基-1-丙醇 ① > ③> ②
3、①丙胺、②3-氯丙胺、③1-氯丙胺、④2-氯丙胺 ①>②>④>③
4、①苯胺、②对氯苯胺、③对硝基苯胺、④对溴苯胺、
⑤对甲氧基苯胺、⑥2,4-二硝基苯胺 ⑤>①>④>②>③>⑥
《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第三十一讲
2、化学性质——★还原
NO2 H
酸性条件下:
NO H
NHOH H
NO2
NH2
Fe或HSn2//NHiCl
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NH2
★注意:
NO2 SnCl2/浓HCl
-CHO △
NH2 -CHO
在中性或碱性介质中的还原非常复杂,在此记住:
2
NO2 ZFne/NaOH
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黄冈中学化学奥赛培训教程系列(精美word 版)有机化学第一节 有机化学基本概念和烃1、下列构造式中:①指出一级、二级、三级碳原子各一个。
②圈出一级烷基、二级烷基、三级烷基各一个。
解析:↓1℃2℃3℃↑↑↑三级烷基三级烷基一级烷基CH 3CH 3CHCH 3CH 3CH 3CH 3CH 2CCH 3CCH CH 2CH 32、已知下列化合物的结构简式为: (1)CH 3CHClCHClCH 3 (2)CH 3CHBrCHClF (3)CH 3CHClCHCH 2CH 3CH 3分别用透视式、纽曼式写出其优势构象。
解析:用透视式和纽曼式表示构象,应选择C 2—C 3间化学键为键轴,其余原子、原子团相当于取代基。
这四个化合物透视式的优势构象为(见图) 其纽曼式的优势构象见图3、(2000年广东省模拟题)用烃A 分子式为C 10H 16,将其进行臭氧化后,水解得到HCHO 和A 催化加氢后得烃B ,B 化学式为C 10H 20,分子中有一个六元环,用键线式写出A ,B 的结构。
解析:从A 催化加氢生成的B 的化学式可推知,原A 分子中有两个C=C 键和一个六元环。
从水解产物可知,C 1与C 6就是原碳环连接之处HCHO 的羰基,只能由C 3支链上双键臭氧化水解生成。
所以A 的结构为,B 的结构为。
4、下列化合物若有顺反异构,写出异构体并用顺、反及E 、Z 名称命名。
5、(河南省98年竞赛题)写出符合C 6H 10的所有共轭二烯烃的异构体,并用E —Z 命名法命名。
解析:6、用化学方法鉴别下列化合物:CH 3CH 2CH 2CH 3,CH 3CH 2CH=CH 2,CH 3CH 2C ≡CH 。
解析:(1)用Br 2,CH 3CH 2CH=CH 2与CH 3CH 2C ≡CH 可褪色,CH 3CH 2CH 2CH 3不反应。
(2)用[Ag(NH 3)2]+溶液,CH 3CH 2C ≡CH 可生成白色沉淀,CH 3CH 2CH=CH 2不反应。
7、以乙炔或丙炔为原料合成:(1)正丙醇。
(2)解析:(1)通常制醇可考虑烯的水化,烯烃水化时只能得仲醇,要得伯醇只有用硼氢化反应才行。
所以应用两炔为原料,先催化成烯,再与乙硼烷反应。
CH 3C ≡CH 23H Pd/CaCO ,PbAc −−−−−−−→CH 3CH=CH 226-22①B H ②Pd/H O ,OH −−−−−−−→CH 3CH 2CH 2OH (2)产物为4个碳原子,所以先考虑乙炔的二聚,生成乙烯基乙炔,而炔烃水化可生成羰基。
HC ≡CH +HC ≡CH 4222NH ClCu Cl H O−−−−→HC ≡C -CH=CH 2 8、命名下例脂环烃。
解析:(I)是螺环烃,名称为5-乙基螺[2·4]庚烷,(II)的名称为6-甲基双环[3·2·2]壬烷,(III)的名称为8,8-二甲基双环[3·2·1]辛烷,(IV)的名称为双环[2·2·2]—2,5,7-辛三烷。
9、写出下列化合物的一对构象异构体,指出哪一个是优势构象。
解析:(1)取代基在1,3位是一个反式结构应有两种构象(如下图)两个基团,一个处于a键另一个处于e键,由于大基团处于e键较稳定,所以两种构象中a 为优势构象。
(2)取代基在环的1,4位,也是反式结构,也有两种构象,a式中基团均在a 键,b式中基团均在e键,所以b式为优势构象。
(3)取代基在环的1,3位,是顺式异构体,在a式与b式两种构象中,b式为优势构象。
10、将下列各组化合物按取代反应由易到难顺序排列。
解析:(1)组中,甲苯的苯环由于甲基的斥电子效应,电子云密度比普通苯环大,所以更易取代。
硝基是强吸电子在,可降低苯环电子云密度,使苯环难于取代,硝基越多取代越难,所以顺序为(2)第一类定位基定位效应越强,苯环电子云密度越大越易取代,第二类定位基定位效应越强苯环电子云密度越小,越难取代。
所以顺序为11、将下列化合物硝化,试用箭头表示硝基进入的位置(指主产物)。
解析:233212、在沥青的气体中存有稠环芳烃,其中一些可视为萘(A )、芘(B )、蒽并蒽(C )的同系物,同样,原子增加还可以有D 、E 等。
(1)试推测该系列化合物中,碳的最大质量分数。
(2)A +H 2反应可能有多少种产物生成它们之中哪一种是热力学最稳定的 (3)设氢化反应在相邻的位置上进行,试推测在B +2H 2的反应中,哪种产物最稳定解析:(1)可从A 、B 、C 的分子式入手。
A 、B 、C 的分子式分别为C 10H 8、C 16、H 10、C 22H 12。
按A 、B 、C 的顺序递增C 6H 2,所以,该系列化合物的分子式可表示为:C 10H 8+(C 6H 2)n ,n 为正整数,当n 趋向无穷大时,化合物的含碳量最高。
即: (2)A 为大的共轭体系。
十个位置中(如图所示),每个位置都可加上一个氢原子,当A 与1 moL H 2加成时,两个氢原子似乎可加到十个位置的任意两个位置上,但要注意,加上1 mol H 2后,还有4个双键,必须满足碳原子间能构成4个双键,但不能1、3加成,因为在1、3位加上一个氢原子后,1、3碳上都形成了四个键,而碳2上只形成了三个键,又无法跟邻近的碳原子构成双键,故不能有这种加成方法。
由于可加成的位置比较多,必须按一定顺序进行,否则容易出现漏写和重写。
同时须注意,A 是一个对称结构,存在x 、y 两根对称轴,处于对称位置上的双键,加成后得到相同的产物。
如1、2加成与6、7加成,2、3加成与7、6加成都会得到相同的产物。
可先写出连位加氢的结构,连拉加氢有1、2,2、3,9、10,1、9四种加法,须注意共轭体系中双键的转移,其产物结构分别为:再写不连位加氢的结构,不连位加氢有1、4,1、5,1、7,2、6,2、10五种加法,其结构分别如下:另外,还可这样考虑,加成1 mol H后,破坏了原A的共轭结构,加两个氢原子2后,由于有多种加法,就可能形成多种产物,有多少种加法,就会生成多少种产物。
反之,有多少种产物,则有多少种加法。
能否直接判断有多少种产物是可以的。
即为产物在结构中形成四个双键,只需写出其所有的同分异构体,即可知道产物有多少种。
我们可按一定的顺序来书写同分异构体。
①保持一个苯环结构,加成1 mol H的结构有两种:2②保持一个苯环中两个双键不动的加成法有四种:③原来结构全部被破坏的有三种:当然还有多种其他的分类方法,都可顺利地写出九种异构体。
在九种产物中,热力学最稳定的产物是哪一种呢考虑稳定性,可从双键的共轭情况入手,整个体系共轭得越好,结构就越稳定,同时注意,苯环是非常稳定的特殊共轭体系。
九种异构体中,含有苯环的有两种,四个双键全处于共轭状态的有五种,当然是既含有苯环又使四个双键全部处于共轭状态的结构最稳定。
所以,最稳定的结构为:后,还剩六个双键,六个双(3)B分子结构中,共含有八个双键,加成2 mol H2键构成两个苯环结构时,结构最稳定。
结构式如下:答案:(1)该系列化合物中,碳的最大质量分数为:(2)A+H反应可能有九种产物生成,热力学最稳定的异构体为:2(3)最稳定的产物是:第二节烃的衍生物1、某一溴代烷A 克在干燥乙醚中与镁作用,然后加入水,结果产生克气态烃B。
A溴代可生成三种二溴代物同分异构体,求A、B结构简式。
解析:设分子式C n H 2n +1Br ,据题意C n H 2n +1Br Mg −−−→C n H 2n +1MgBr 2H O −−−→ C n H 2n +2 14n +81 14n (14n +81)︰=14n ︰ n =4因为A 能生成三种二溴代物,故A 为(CH 3)2CHCH 2Br, B 为(CH 3)2CHCH 3。
2、(2005年江苏集训题)用化学方法区别下列各组化合物: (1)1—溴—1—戊烯、3—溴—1—戊烯和4—溴—1—戊烯。
(2)对氯甲苯、氯化苄和β—氯乙苯。
解析:(1)用AgNO 3乙醇溶液。
1—溴—1—戊烯是乙烯式卤代烃,与AgNO 3溶液不反应,3—溴—1—戊烯是烯丙式卤代烃与AgNO 3溶液立即生成淡黄色沉淀,4—溴—1—戊烯是孤立式卤代烯烃,性质与卤烷相似,需加热后才生成沉淀。
(2)用AgNO 3乙醇溶液。
氯化苄立即生成白色沉淀,对氯甲苯不反应,β—氯乙苯加热后生成白色沉淀。
3、(2005年河南省集训题)以1—碘丙烷制取下列物质。
(1)异丙醇。
(2)α-溴丙烯。
(3)1,3—二氯—2—丙醇。
(4)2,3一二氯丙醇。
解析:(1)CH 3CH 2CH 2I KON−−−→乙醇CH 3CH=CH 2242H SO H O −−−−→CH 3CHCH 3OH(2)CH 3CH 2CH 2I KON −−−→乙醇CH 3CH=CH 22500℃Br−−−→CH 2BrCH=CH 2 (3)CH 3CH 2CH 2I KON −−−→乙醇CH 3CH=CH 22500℃Cl−−−→CH 2ClCH=CH 222Cl +H O−−−−→CH 2ClCHOHCH 2Cl(4)CH 3CH 2CH 2I KON −−−→乙醇CH 3CH=CH 22500℃Cl−−−→CH 2CH=CH 22NaOHH O−−−−→CH 2OHCH=CH 224Cl /CCl −−−−→CH 2OHCHClCH 2Cl 4、(2005年山东省集训题)用化学方法区别下列化合物: (1)乙醇、2-丙醇、2-甲基-2-丙醇, (2)乙醇、乙醚、氯乙烷。
解析:(1)用卢卡斯试剂,2-甲基-2-丙醇立即变浑浊,2-丙醇数分钟后党浊,乙醇无现象。
(2)能与金属钠反应生成气体的为乙醇,余下的能溶于浓硫酸的是乙醚,无现象为氯乙烷。
5、(2005年山东省集训题)化合物A 的分子式为C 5H 11Br ,和NaOH 溶液共热后生成C 5H 12O(B),B 具有旋光性,可和钠反应生成H 2,B 和浓硫酸生成C 5H 10(C),臭氧化后得丙酮和乙醛,写出A 、B 、C 结构简式。
解析:可采用逆推方式,从臭氧化产物可知C 是CH 3CH=CCH 33。
在几步反应中碳链未变,所以A 为CH 3CHCHCH 3CH 3*,B为CH 3CHCHCH 3CH 3OH6、(2001年山西省集训题)以乙烯和2-丙醇为原料合成3—甲基—1-丁醇。
解析:CH 2=CH 2+21O 2Ag220℃280℃-−−−−−−→CH 2CH 2O(CH 3)2CHOH 2P+Br −−−→(CH 3)2CHBr Mg−−−−→无水乙醚(CH 3)2CHMgBr CH 2CH 2O(CH 3)2CHCH 2CH 2OMgX+2H H O−−−→(CH 3)2CHCH 2CH 2OH7、以化学方法鉴别下列化合物:乙苯,苯乙醚,对—乙基苯酚,1—苯基乙醇。