有機(jī)化學(xué)教學(xué)

南京工業(yè)大學(xué) 1 第一章 緒 論 教學(xué)目的與要求： 1、要求學(xué)生明確有機(jī)化學(xué)的研究對象、內(nèi)容及意義，了解有機(jī)化合物的研究方法。 2、要求學(xué)生理解化學(xué)鍵理論并了解軌道雜化理論。 3、要求學(xué)生了解有機(jī)反應(yīng)的基本類型和有機(jī)化合物的分類方法。 教學(xué)重點、難點：化學(xué)鍵、雜化理論、反應(yīng)基本類型。 1.1 有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué) 有機(jī)化合物 ：含碳的化合物。確切的說是烴及其衍生物。烴是指僅由碳、氫兩種元素組成的化合物。烴衍生物是指碳?xì)浠衔锷系臍浔黄渌鶊F(tuán)取代了的化合物。 有機(jī)化學(xué) ： 研究含碳化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和合成方法的化學(xué)。 有機(jī)化 合物的特性 ： 1、可燃性； 2、熔點低； 3、難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑； 4、反應(yīng)速度慢； 5、反應(yīng)產(chǎn)物復(fù)雜，常有副反應(yīng)發(fā)生，產(chǎn)率低； 6、異構(gòu)現(xiàn)象普遍存在 分子式相同的不同化合物叫異構(gòu)體，這種現(xiàn)象叫異構(gòu)現(xiàn)象，有機(jī)化合物中普遍存在著多種異構(gòu)現(xiàn)象，如構(gòu)造異構(gòu)、順反異構(gòu)、對映異構(gòu)、構(gòu)象異構(gòu)等。 1.2 有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展 有機(jī)化學(xué)作為一門科學(xué)是在十九世紀(jì)產(chǎn)生的。但是，有機(jī)化合物在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用則由來已久。據(jù)我國周禮記載，早在周朝就設(shè)有專官管理染色、釀酒和制醋工作；周王時代已知用膠；漢 朝時代發(fā)明造紙等等。雖然人類制造和使用有機(jī)物質(zhì)已有很長的歷史，但是對純粹有機(jī)物的認(rèn)識卻是比較近代的事。例如，在 1769 1785 年間，人類取得了許多有機(jī)酸，如酒石酸、蘋果酸、檸檬酸、沒食子酸、乳酸、尿酸和草酸等。 1773 年由尿中離析了尿素， 1805 年從鴉片中提取了第一個生物堿 嗎啡。早在十九世紀(jì)初，人們曾認(rèn)為這些化合物是在生物體內(nèi)生命力的影響下生成的，所以有別于從沒有生命的礦物中得到的化合物，因此把前者叫做有機(jī)化合物，而后者則稱為無機(jī)化合物，從此有了有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)的名稱。 1828 年，德國化學(xué) 家韋勒（ F.Wohler）在實驗室中將無機(jī)物（氰酸銨）轉(zhuǎn)變成有機(jī)物（尿素），這說明有機(jī)化合物可以在實驗室中由無機(jī)物合成，從而徹底否定了生命力學(xué)說，但是由于有機(jī)化合物同當(dāng)時知道的無機(jī)化合物在性質(zhì)和研究方法上都有所不同，因此，有機(jī)化學(xué)這個名稱仍然保留下來。 在十九世紀(jì)初期已經(jīng)發(fā)展了定量測定有機(jī)化合物組成的方法，并分析了許多有機(jī)化合物，發(fā)現(xiàn)其中都含有碳，大多數(shù)還含有氫。在十九世紀(jì)中期以后，人們開始把有機(jī)化合物看作是碳化合物，有機(jī)化學(xué)看作是研究含碳化合物的化學(xué)。 1865 年，德國化學(xué)家凱庫勒（ A.kekule）提出，在有機(jī)化合物中，碳為四價，在此基礎(chǔ)上發(fā)展了有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)學(xué)說，結(jié)構(gòu)學(xué)說對有機(jī)化學(xué)的發(fā)展起了很大的推動作用。 1874 年，荷蘭化學(xué)家范特霍夫 (J.H.vant Hoff)和法國化學(xué)家勒比爾 (J.A.Le Bel)提出飽和碳原子的四個價指向以碳為中心的四面體的四個頂點，開創(chuàng)了從立體觀點來研究有機(jī)化合物的立體化學(xué) (stereochemistry)。 南京工業(yè)大學(xué) 2 1917 年，美國化學(xué)家路易斯 (G.N.Lewis)用電子對來說明化學(xué)鍵的生成。 1931 年，休克爾(E.Huckel)用量子化學(xué)的方法來解 決不飽和化合物和芳香烴的結(jié)構(gòu)問題。 1933 年，英國化學(xué)家 C.K.Ingold 等用化學(xué)動力學(xué)的方法研究飽和碳原子上親和取代反應(yīng)的機(jī)理，這些工作對有機(jī)化學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展都起著重要的推動作用。 1.3 有機(jī)化學(xué)的研究對象、內(nèi)容及意義 研究對象：烴及其衍生物。 研究內(nèi)容： 1、分離、提取天然有機(jī)物（天然有機(jī)） 2、研究反應(yīng)歷程，控制反應(yīng)方向（物理有機(jī)） 3、合成全新有機(jī)物，改善人類生活質(zhì)量（有機(jī)合成） 研究有機(jī)化學(xué)的意義： 1、有機(jī)化學(xué)和人類生活密切相關(guān)人類的衣、食、住、行 離不開有機(jī)物質(zhì)。 2、有機(jī)化學(xué)與國民經(jīng)濟(jì)各部門密切相關(guān)國防、石油化工、合成材料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、香料、日用化學(xué)品都依賴于有機(jī)化學(xué)。 3、有機(jī)化學(xué)與生命科學(xué)密切相關(guān) 生物體的組成除了水和一些無機(jī)鹽外，絕大多數(shù)都是有機(jī)化合物。生物體內(nèi)的新陳代謝、遺傳變異都涉及到有機(jī)化合物的轉(zhuǎn)變，生命過程說到底是一個有機(jī)化學(xué)問題。有機(jī)化學(xué)與生物學(xué)、物理學(xué)等學(xué)科的密切配合，預(yù)計將來在征服疾病、控制遺傳、延長壽命等方面起巨大的作用。生命科學(xué)與有機(jī)化學(xué)密切相關(guān)，從分子水平研究生命現(xiàn)象，使生命科學(xué)的研究及其應(yīng)用得到了迅速發(fā)展，化 學(xué)的理論、方法在整個生命科學(xué)中起著非常重要的作用， 21 世紀(jì)是生命科學(xué)光輝燦爛的時代，同樣也是有機(jī)化學(xué)光輝燦爛的時代。 1.4 有機(jī)化合物的研究方法 1、 提純 要研究一種化合物，首先必須得到純凈的物質(zhì)，提純有機(jī)化合物的方法很多，常用的提純方法有結(jié)晶、蒸餾、升華、抽提及層析。 2、分析 （ 1）元素定性分析：確定該化合物由哪幾種元素組成。 （ 2）元素定量分析：確定該化合物中各種元素的含量，推導(dǎo)其結(jié)構(gòu)簡式。 （ 3）結(jié)構(gòu)分析：應(yīng)用現(xiàn)代物理技術(shù)確定化合物的精細(xì)結(jié)構(gòu)（核磁共振 NMR、紅外光 譜IR、質(zhì)譜 MS、紫外光譜 UV）。 1.5 有機(jī)化合物中的化學(xué)鍵 共價鍵 化學(xué)鍵的 三 種基本類型：離子鍵 、配位鍵 和共價鍵 離子鍵：由原子間電子的轉(zhuǎn)移而形成的化學(xué)鍵。 共價鍵：原子間通過共用電子對形成的化學(xué)鍵。 配位鍵：兩個原子一個提供電子，一個提供空軌道 共價鍵的特性：方向性、飽和性 共價鍵的參數(shù)： （ 1）鍵長 ： 分子中兩個原子核間的平均距離。一般說來，兩個原子 之間所形成的 鍵越短，表示鍵越強(qiáng)，越牢固。 （ 2）鍵角 ： 分子中某一原子與另外兩個原子形成的兩個共價鍵在空 間形成的夾 角。在不同化 合物中由同樣原子形成的鍵角不一定完全相同，這是由于分子中各原 子或基團(tuán)相互影響所致。 南京工業(yè)大學(xué) 3 （ 3）鍵能 ： 使 1 摩爾雙原子分子 A-B（氣態(tài)）離解成原子（氣態(tài)）所 需吸收的 能量。鍵能可表示化學(xué)鍵牢固的程度，相同類型的鍵中，鍵能越大，說明兩個原子結(jié)合越牢固，即鍵越穩(wěn)定。 （ 4）鍵的極 性 ： 衡量因成鍵的兩原子之間的電負(fù)性差異而產(chǎn)生的正負(fù)電荷重心偏離程度的參數(shù)。一般說來，成鍵的電子對在電負(fù)性較強(qiáng)的原子周圍出現(xiàn)的幾率較大。鍵的極性以偶極矩（ ）表示，其單位為德拜（ D），通常用 表示其方向，箭頭指向的是負(fù)電中心。鍵的 極性是決定分子的物理及化學(xué)性質(zhì)的重要因素之一。 1.6 原子軌道和軌道雜化 1、原子軌道 原子軌道：原子中電子的運動狀態(tài)。 原子軌道的雜化：幾個原子軌道相互影響而重新組成復(fù)雜的原子軌道的現(xiàn)象。 雜化軌道：雜化過程中形成的新軌道 碳的核外電子排布： 2S2 2P2 2S 2P （ 1） SP3 雜化 分子構(gòu)型：四面體構(gòu)型 實例： CH4 （ 2） SP2 雜化 分子構(gòu)型：平面三角形 實例： CH2=CH2 （ 3） SP 雜化 分子構(gòu)型：直線型 實例： HCCH 2、分子軌道 分子軌道：分子 中電子的運動狀態(tài)。用波函數(shù) 表示。分子軌道同原子軌道一樣，在容納電子時也遵守能量最低原理、泡利 (Pauli)原理和洪特 (Hund)規(guī)則。 波函數(shù) 只能用近似方法 原子軌道線性組合法得到，原子軌道線性組合法是將 有關(guān)原子的原子軌道 進(jìn)行線性組合得到分子軌道 。組成分子軌道的原子軌道必須具備以下三個條件：（ 1）能量應(yīng)大致相近 （ 2）對稱性相同 （ 3）能最大限度的重疊。 以氫原子為例：兩個氫原子的 1S 軌道可以組合成兩個分子軌道，兩個波函數(shù)相加得到的分子軌道，其能量低于原子軌道，叫做成鍵軌道；兩 個波函數(shù)相減得到的分子軌道，其能量高于原子軌道，叫做反鍵軌道；在基態(tài)下，氫分子的兩個電子都在成鍵軌道中。 1.7 有機(jī)反應(yīng)的基本類型 化合物分子之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，必然包含著這些分子中某些化學(xué)鍵的斷裂和新的化學(xué)鍵的形成，有機(jī)反應(yīng)中，根據(jù)化學(xué)鍵形成方式的不同可以分為三種類型：（ 1）自由基反應(yīng) (Free radical reaction)（ 2）離子反應(yīng) (Ionic reaction)（ 3）協(xié)同反應(yīng) (Concerted reaction)。有機(jī)化合物絕大多數(shù)是共價化合物，以碳與其他 非碳原子 Y 間共價鍵的斷裂為例，共價鍵的斷裂方式南京工業(yè)大學(xué) 4 有兩種：一種叫均裂，也就是一個共價鍵斷裂時，組成該鍵的一對電子由鍵合的兩個原子各留一個： 另一種斷裂方式是，成鍵的一對電子保留在一個原子上，這叫異裂： 斷裂的方式?jīng)Q定于分子結(jié)構(gòu)和反應(yīng)條件。 均裂產(chǎn)生的帶單電子的原子或基團(tuán)叫游離基（或自由基），按均裂方式進(jìn)行的反應(yīng)叫游離基反應(yīng)。一般游離基反應(yīng)多在高溫或光照或過氧化物存在的條件下進(jìn)行。 異裂反應(yīng)產(chǎn)生的則是正、負(fù)離子，按異裂方式進(jìn)行的反應(yīng)叫離子型反應(yīng)。它一般是在酸或堿的催化下，或在極性介質(zhì)中，有機(jī)分子通過共價鍵的異裂形成一個離子型的活性中間體而完成。 離子型反應(yīng)根據(jù)反應(yīng)試劑的類型不同，又 可分為親電反應(yīng) (electro philic reaction )和親核反應(yīng) (nucleophilic reaction)兩類： 親電反應(yīng)：反應(yīng)試劑很需要電子或 親近 電子，容易與被反應(yīng)的化合物中能提供電子的部位發(fā)生反應(yīng)，例如： 親核反應(yīng)：試劑能提供電子，容易與底物中較電正性的部位發(fā)生反應(yīng)， 例如： 協(xié)同反應(yīng)不同于上述兩類反應(yīng)，在反應(yīng)過程中不生成游離基或離子型活性中間體，其特點是，反應(yīng)過程中鍵的斷裂與生成是同時發(fā)生的。協(xié)同反應(yīng)往往有一個環(huán)狀過渡態(tài)，不存在中間步驟。 環(huán)狀過渡態(tài) 1.8 有機(jī)化合物的分類 有機(jī)化合物數(shù)量龐大，為了便于學(xué)習(xí)和研究，對有機(jī)化合物進(jìn)行分類是十分必要的。一般分類方法有兩種，一種是按碳架分類，另一種是按官能團(tuán)分類。 1、根據(jù)碳的骨架將有機(jī)化合物可分為： A、開鏈化合物 這類化合物中的碳原子互相接成鏈狀的碳架，由于長鏈化合物最初在油脂中發(fā)現(xiàn)的，所以這類化合物又叫脂肪族化合物。例如： CH3CH2CH2CH3 CH3CH=CHCH2CH3 CH3CH2CH2CH2OH B、碳環(huán)化合物 這類化合物分子中含有完全由碳原子組成的環(huán)，根據(jù)環(huán)中碳原子的連接方式又可以分為以下兩類： 南京工業(yè)大學(xué) 5 a、脂環(huán)化合物 它們性質(zhì)與脂肪族化合物相似。例如： b、芳香族化合物 這類化合物分子中大多含有苯環(huán)。它們具有與脂肪族和脂環(huán)族不同的性質(zhì)。例如： C、雜環(huán)化合物 這類化合物分子中的環(huán)除碳原子外，還有其他元素的原子，如氧、氮、硫等。 噻吩 吡啶 四氫呋喃 2、按官能團(tuán)分類： 有機(jī)化合物中，含有相同官能團(tuán)的化合物化學(xué)性質(zhì)相似，因此，通常將含有相同官能團(tuán)的化合物歸為一類。幾種重要的化合物及其所含官能團(tuán)參見教材。 南京工業(yè)大學(xué) 6 第二章 烷 烴 教學(xué)目的和要求： 1、掌握烷烴的同系列和異構(gòu)現(xiàn)象及命名規(guī)則。 2、掌握乙烷和丁烷的構(gòu)象。 3、了解烷烴的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)，掌握自由基反應(yīng)的基本歷程。 教學(xué) 重點、難點： 烷烴的構(gòu)象、自由基反應(yīng)。 2.1 烷烴的同系列和同分異構(gòu) 1、烷烴的同系列 烷烴的通式： CnH2n+2 同系列：凡具有同一通式，化學(xué)性質(zhì)相似，物理性質(zhì)隨著碳原子數(shù)的增加而有規(guī)律的變化，分子式間相差 N 個 CH2 的一系列化合物。 同系物：同系列中各化合物的互稱。 系差： CH2 2、烷烴的異構(gòu) 構(gòu)造：分子中原子互相連接的方式和次序。 同分異構(gòu)體：分子式相同而構(gòu)造不同的化合物的互稱。 烷烴同分異構(gòu)體的構(gòu)造式的書寫原則（以 C6H14為例）： 先寫出最長 的碳鏈。 CCCCCC 再寫出少一個碳原子的直鏈，把剩下的一個碳原子當(dāng)作支鏈加在主鏈上并依次變動支鏈的位置。 然后寫出少兩個碳原子的直鏈，把剩下的兩個碳原子當(dāng)作一個或兩個取代基加到主鏈上，并依次變動支鏈的位置。 以此類推 伯、仲、叔、季碳原子 伯、仲、叔氫 2.2 烷烴的命名 1、普通命名法 (ordinary nomenclature) 用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸十個字分別表示十個以下碳原子的數(shù)目，十個以上的碳原子就用漢字?jǐn)?shù)字（十一、十二、十三 ）表示，用正、異、新等前綴區(qū)別同分異構(gòu)體。 南京工業(yè)大學(xué) 7 eg： CH 3CH 2 CH 2 CH 3CH 3CH 3CH 2 CH 3CH 3CH 3CH 2 CH 2 CH 2 CH 3CH 3正 戊烷 異戊烷 新戊烷 2、系統(tǒng)命名法 (system nomenclacture) 國際純化學(xué)與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會（ international union of pure and applied chemistry）于 1979年公布的命名原則，簡稱 IUPAC 命名原則。 (1) 對于直鏈烷烴和普通命名法基本相同，僅不寫正字。 Eg: CH3CH2CH2CH2CH2CH3 己烷 (2) 對于支鏈烷烴，其命名步驟是： 選主 鏈 在分子中選擇一條最長的碳鏈作主鏈，根據(jù)主鏈的碳原子數(shù)叫某烷，將主鏈以外的其他烷基看作是主鏈上的取代基（或叫支鏈）。 烷基是由烷烴分子除去一個氫原子后剩下的部分，通常用 R-表示。 例如： CH3- 叫甲基， (CH3)2CH- 叫異丙基等等。 編號 由距離支鏈最近的一端開始編號。書寫名稱時，將取代基的位置和名稱放在母體名稱前面，二者之間加一短劃線 。如果含有幾個相同的取代基，則將它們合并起來，取代基數(shù)目用漢字表示，寫在取代基前面，其位次必須逐個標(biāo)明，數(shù)字之間要用逗號隔開 。 CH 3 CH 2 CHCH 2 CH 2 CH 2 CHCH 2 CH 2 CHCH 3CH 2 CH 3CH 3CH 2 CH 2 CH 31 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 133， 10二甲基 7乙基十三烷 選主鏈，如果有等長的碳鏈均可作主鏈時，應(yīng)遵循以下原則： A、選擇含取代基（支鏈）最多的碳鏈為主鏈。 eg： CC CCCCCCCCC CC2， 3， 5-三甲基 -4-丙基庚烷 B、若支鏈個數(shù)相同，則以支鏈位號加和最小的碳鏈為主鏈。 eg： CCCC C C C CCCCCC2， 5二甲基 4（ 2甲丙基）庚烷 C、以支化支鏈較少的碳鏈為主鏈。 CCCCCCCCCCCCCC CC南京工業(yè)大學(xué) 8 3-甲基 -4-（ 1-異丙丙基）壬烷 D、若支鏈數(shù)和位 號皆相同，則將支鏈碳原子個數(shù)按從小到大的順序排列，最先出現(xiàn)較多碳原子的為主鏈。 CCCCCC CCCCCCCC CCCCCCCC CCCCCCC C C C CC上： 1 1 1 2 8 8 下： 1 1 1 1 8 9 3， 5， 9三甲基 11乙基 7， 7二（ 2,4二甲己基）十三烷 有關(guān)命名方法可參閱有機(jī)化學(xué)命名原則（ 1980 年版） 2.3 烷烴的結(jié)構(gòu) 1、碳原子的四面體構(gòu)型和 SP3 雜化 甲烷分子中 CH 的鍵長為 110pm， HCH 的角度為 109o28，四個氫原子正好位于以碳原子為中心的正 四面體的四個頂點上。 其它烷烴分子中， CH 和 CC 的鍵長分別為 110 和 154pm，或與此相近， CCC 的鍵角在 111113 之間，接近四面體所要求的角度。因此，可以認(rèn)為烷烴分子中碳原子以 SP3 雜化軌道相互重疊，生成 CC 鍵，碳原子以 SP3 雜化軌道與氫原子的 1S 軌道重疊，生成 CH鍵。 2、烷烴的構(gòu)象 構(gòu)象（ conformation） :由于圍繞單鍵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子中的原子或基團(tuán)在空間的不同排列形式。 烷烴的極限構(gòu)象有兩種： 交叉式（反疊式） antiperiplanar, ap 重疊式（順疊式） synperiplanar, sp （ 1）乙烷的構(gòu)象 乙烷分子的兩種極限構(gòu)象是交叉式和重疊式。通常用以下三種形式表示。 a.交叉構(gòu)象 HHHHHHHHHHHHHHHHHH楔形式 透視式 紐曼式 b.重疊構(gòu)象 HHH HHHHHH HHHHHHHH H南京工業(yè)大學(xué) 9 扭轉(zhuǎn)張力：鍵扭轉(zhuǎn)從最穩(wěn)定的交叉式構(gòu)象變成重疊式構(gòu)象所需克服的力。 扭轉(zhuǎn)能：使構(gòu)象之間轉(zhuǎn)化所需的能量。 由于不同的構(gòu)象內(nèi)能不同，要想彼此互變，必須越過 一定的能壘才能完成。因此，所謂單鍵的自由旋轉(zhuǎn)并不是完全自由的。 （ 2）正丁烷的構(gòu)象 選 C2-C3 鍵為軸，以紐曼式表示： 部分重疊 鄰位交叉 全重疊 全交叉 四種典型構(gòu)象的能量高低順序是： 全交叉鄰位交叉部分重疊全重疊 2.4 烷烴的性質(zhì) 1、物理性質(zhì)（ physical properties） （ 1）物質(zhì)的狀態(tài) 室溫下， C1-C4 為氣體， C5-C16 為液體， C17 以上是固體。 （ 2）熔點和沸點 烷烴的熔點和沸點都很低，并且熔點和沸點隨分子量的增加而升高。但值得注意的是：（ 1）對同數(shù)碳原子的烷烴來說，結(jié)構(gòu)對稱的分子熔點高。因為結(jié)構(gòu)對稱的分子在固體晶格中可緊密排列，分子間的色散力作用較大，因而使之熔融就必須提供較多的能量。（ 2）含偶數(shù)碳原子的正烷烴比奇數(shù)碳原子的熔點高。這主要取決于晶體中碳鏈的空間排布情況。 X 光證明，固體正烷烴的碳 鏈在晶體中伸長為鋸齒形，奇數(shù)碳原子的鏈中兩端的甲基處在同一邊，而偶數(shù)碳原子的鏈中，兩端的甲基處在相反的位置，從而使這種碳鏈比奇數(shù)碳鏈的烷烴可以彼此更為靠近，于是它們之間的色散力就大些。 烷烴的沸點上升比較有規(guī)則，每增加一個 CH2 基，上升 20-30 ，越到高級系列上升越慢。在相同碳原子數(shù)的烷烴中，直鏈的沸點比帶支鏈的高，這是由于在液態(tài)下，直鏈的烴分子易于相互接近，而有側(cè)鏈的烴分子空間阻礙較大，不易靠近。 （ 3）比重、溶解度、折光率 (略） 2、化學(xué)性質(zhì)（ chemical properties） 烷烴的化學(xué)性質(zhì)很不活潑。在常溫常壓下，烷烴與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑、強(qiáng)還原劑等都不易起反應(yīng)，在有機(jī)反應(yīng)中常用來作溶劑，但烷烴的這種穩(wěn)定性也是相對的，在一定的條件下，如在適當(dāng)?shù)臏囟然驂毫按呋瘎┐嬖诘臈l件下，烷烴也可以和一些試劑起反應(yīng)，烷烴的主要反應(yīng)有： （ 1）烷烴的燃燒 -氧化 有機(jī)化學(xué)中的氧化是指在分子中加入氧或從分子中去掉氫的反應(yīng)。烷烴的燃燒就是它和空氣中的氧所發(fā)生的劇烈的氧化反應(yīng)，生成 CO2 和水，同時放出大量的熱。燃燒反應(yīng)的通式為： 2CnH2n+2 +（ 3n+1） O2 2nCO 2 +2(n+1)H2O +Q 瓦斯爆炸原理。 （ 2）裂解反應(yīng) 把烷烴在沒有氧氣的條件下加熱到 400 度以上，使 CC 鍵和 CH 鍵斷裂，生成較小的南京工業(yè)大學(xué) 10 分子的過程。 Eg:CH3CH2CH3 CH 3 + CH2CH3 CH 4 + CH2 CH2 這類反應(yīng)在石油工業(yè)中應(yīng)用很廣，石油裂解可得到大量有用的燃料以及重要的化工原料。實際上，在石油工業(yè)中，是實用各種催化劑（鉑、硅酸鋁、三氧化二鋁）來促使裂解反應(yīng)在較低的溫度和壓力下進(jìn)行。這種過程叫 催化重整 （ catalytic reforming）。鉑是使用較多的催化劑，因此又叫鉑重整。 （ 3）鹵代反應(yīng) 烷烴在紫外光、熱或催化劑的作用下，氫原子被鹵素所取代的反應(yīng)。 CH4 +X2 CH 3X （ X= F、 Cl、 Br、 I） 此反應(yīng)不能停留在一氯代階段，隨著 CH3X 濃度的加大，它可以繼續(xù)氯代下去。如 CH3Cl+Cl2 CH 2Cl2 +HCl CH2Cl2+Cl2 CHCl3 +HCl CHCl3+Cl2 CCl4 +HCl CH4 和 Cl2 反應(yīng)的實際產(chǎn)物是一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的混合物，混合物的組成取決于原料的配比和反應(yīng)條件，如果反應(yīng)中使用大大過量的甲烷，則反應(yīng)可以控制在一氯取代階段，如果反應(yīng)溫度在 400 時，使原料比為 CH4 Cl=0.263 1,則反應(yīng)產(chǎn)物主要是 CCl4。 丙烷鹵代，一鹵代產(chǎn)物可有兩種： CH3CH2CH3 Cl2 CH 3CH2CH2Cl CH3CHClCH3 異戊烷鹵代，一鹵代產(chǎn)物可有四種： 實驗結(jié)果表明：各級氫與碳分離時所需能量： 三級氫（叔氫） 二級氫（仲氫） 一級氫（伯氫） BrClSPSiFONCDH 若所連的第一個原子基團(tuán)相同時，我們采用外推法（沿著碳鏈外推比較）， 確定為止。 、當(dāng)取代基有不飽和鍵時，把不飽和鍵看成是單鍵重復(fù)。 南京工業(yè)大學(xué) 25 2、 R 和 S 的確定 將手性碳原子所連的四個基團(tuán)（ a b c d）按次序規(guī)則排列，如： abcd，然 后將次序最小的基團(tuán) d 放在觀察者最遠(yuǎn)處。 其他三個基團(tuán) a、 b、 c 指向觀察者，若 abc( 由大到小是順時針的方向，則構(gòu)型為 R；反之，為 S。 ) 在有機(jī)化學(xué)中，我們常用 fischer 投影式書寫，怎樣從 fishcher 式直接判斷 R 、 S 構(gòu)型呢？還記得橫前豎后嗎？ 當(dāng)次序最小的基團(tuán)處于豎線時，就可以直接從另三個基團(tuán)的排列方向判斷 R 、 S 構(gòu)型。 南京工業(yè)大學(xué) 26 次序最小的基團(tuán)處于橫線上時，即在紙面前方。觀察者應(yīng)從紙后面往前看，因 此，從另三個基團(tuán)判斷，如 R 應(yīng)改為 S，如 S 應(yīng)改為 R。 大多數(shù)化合物在 fishcher 投影式中都屬于后一種情況，應(yīng)特別注意。 R 、 S 構(gòu)型是指手性原子的構(gòu)型與對映體的旋光方向無直接聯(lián)系。旋光方向是 由旋光儀測得。 R 構(gòu)型可以是右旋，也可以左旋；外消旋體寫成 （ ） -、（ RS） -、 dl-。 在反應(yīng)過程中，一個手性分子從 R 轉(zhuǎn)化到另一分子的 R 型，并不一定表示構(gòu)型未 變。而一個分子從 R 型 轉(zhuǎn)化到另一分子 S 型，也不能認(rèn)為構(gòu)型一定發(fā)生翻轉(zhuǎn)。 4.4 含多個手性碳原子的化合