專(zhuān)題一 有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)、分類(lèi)和命名

奧林匹克化學(xué)競(jìng)賽輔導(dǎo)講座---有機(jī)化學(xué)部分專(zhuān)題一有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)、分類(lèi)和命名一、有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)1.共價(jià)鍵的一些基本概念(1)碳原子的軌道雜化：sp3、sp2、sp雜化

(2)σ鍵與π鍵(3)電子的離域碳原子的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)sp3雜化軌道電子云分布示意圖sp2雜化示意圖乙烯中鍵的形成

鍵和鍵鍵可以繞鍵的對(duì)稱(chēng)軸旋轉(zhuǎn)，其鍵不會(huì)發(fā)生斷裂，旋轉(zhuǎn)時(shí)所需的能量很少，故烷烴的構(gòu)象豐富多彩。π鍵的特點(diǎn)

1）π鍵沒(méi)有軸對(duì)稱(chēng)，因此以雙鍵相連的兩個(gè)原子之間不能再以C-Cσ鍵為軸自由旋轉(zhuǎn)，如果吸收一定的能量，克服

p軌道的結(jié)合力，才能?chē)@碳碳σ鍵旋轉(zhuǎn)，結(jié)果使π鍵破壞。

2）π鍵由兩個(gè)p軌道側(cè)面重疊而成，重疊程度比一般σ鍵小，鍵能小，容易斷裂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

3）π鍵電子云不是集中在兩個(gè)原子核之間，而是分布在上下兩側(cè)，原子核對(duì)π電子的束縛力較小，因此π電子有較大的流動(dòng)性，在外界試劑電場(chǎng)的誘導(dǎo)下，電子云易變形，導(dǎo)致π鍵被破壞而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。乙炔的結(jié)構(gòu)Pz

Py

sp雜化，直線型結(jié)構(gòu)苯分子中六個(gè)碳原子都以sp2雜化相互成鍵

(1)鍵長(zhǎng)

(2)鍵角

(3)鍵能

(4)偶極矩鍵的參數(shù)鍵的類(lèi)型鍵長(zhǎng)(pm)鍵能(kJ/mol)碳-碳單鍵150347.3碳-碳雙鍵134601.9碳-碳三鍵120836.8碳-氫鍵110104鍵的極性---偶極矩

例：CH3δ+

Clδ-

鍵距μ=ede:中心電荷d：正負(fù)電荷中心的距離

Cl-Cl(鍵距為零)

分子的偶極距是各鍵的鍵距向量和: μ=0μ=0μ=1.94D

2.有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)表示法路易斯電子式:結(jié)構(gòu)式:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:鍵線式:二、有機(jī)化合物的分類(lèi)1.按碳架2.

按官能團(tuán)化合物類(lèi)別官能團(tuán)名稱(chēng)（結(jié)構(gòu)）舉例烯烴碳碳雙鍵C=C炔烴碳碳三鍵鹵代烴鹵素F,Cl,Br,I醇及酚羥基-OH硫醇及硫酚巰基-SH醚鍵-O-硫醚鍵-S-醛基-CHO酮基（羰基）-CO-羧酸基-COOH羧酸衍生物:酯、酰鹵、酸酐、酰胺氨基-NH2硝基化合物-NO2磺酸基-SO3H3.

兩種分類(lèi)法結(jié)合運(yùn)用環(huán)己醇苯甲醇-呋喃甲醛三、有機(jī)化合物的命名

1.開(kāi)鏈烴及其衍生物（含氧、氮、鹵素）的命名2.環(huán)狀化合物（包括單環(huán)脂烴、芳香烴，幾個(gè)雜環(huán)化合物的母核）及其衍生物的命名3.順?lè)串悩?gòu)體及光學(xué)異構(gòu)體的構(gòu)型標(biāo)記和命名1、按官能團(tuán)的優(yōu)先次序來(lái)確定分子所屬的主官能團(tuán)類(lèi)

－COOH、－SO3H、－COOR、－COX、－CONH2、－CN、－CHO、－COR、－OH、－SH、－NH2、－OR、C≡C、C=C、R、2、選取含有主官能團(tuán)在內(nèi)的碳鏈最長(zhǎng)的取代基最多的側(cè)鏈位次最小的主鏈作為母體3、將母體化合物進(jìn)行編號(hào)，使主官能團(tuán)位次盡量小4、確定取代基位次及名稱(chēng)，按次序規(guī)則*給取代基列出次序，較優(yōu)基團(tuán)后列出5、按系統(tǒng)命名的基本格式寫(xiě)出化合物名稱(chēng)系統(tǒng)命名法*次序規(guī)則：a.原子按原子序數(shù)的大小排列，同位數(shù)按原子量大小次序排列I,Br,Cl,S,P,O,N,C,D,Hb.對(duì)原子團(tuán)來(lái)說(shuō)，首先比較第一個(gè)原子的原子序數(shù)，如相同時(shí)則再比較第二、第三，以此類(lèi)推。

c.如果基團(tuán)含有雙鍵或三鍵時(shí)，則當(dāng)作兩個(gè)或三個(gè)單鍵看待，認(rèn)為連有兩個(gè)或三個(gè)相同原子。在系統(tǒng)命名法中，取代基的排列順序、順?lè)礃?gòu)型的確定、手性化合物的絕對(duì)構(gòu)型都根據(jù)這個(gè)次序規(guī)則雙鍵化合物的Z/E命名法單脂環(huán)化合物的順?lè)?cis/trans)命名法旋光化合物（含1個(gè)、2個(gè)手性碳化合物）的R/S標(biāo)記及其命名有機(jī)化合物系統(tǒng)命名的基本格式2，3，5?三甲基?4?丙基辛烷3,4-二甲基庚烷

2,3,5-三甲基-4-丙基庚烷

2-甲基-6-氯庚烷順-1，3-二甲基環(huán)己烷3-氯-4-溴己烷2-甲基-5,5-二(1,1-二甲基丙基)癸烷（1R，2R）-2-甲基環(huán)戊醇（1R，2R）-1，2-環(huán)己二醇

烷烴命名1.烷基的概念

1）伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氫原子2）烷基R-

———2.命名1）普通命名法（適用于簡(jiǎn)單化合物）1~10個(gè)碳的烷烴，詞頭用：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸；10個(gè)碳以上，用數(shù)字十一、十二等表示。?碳架異構(gòu)體用正、異、新等詞頭區(qū)分。正己烷異己烷新己烷正：異新直鏈烷烴2）系統(tǒng)命名法（IUPAC命名法）

a.選最長(zhǎng)碳鏈作主鏈，支鏈作取代基。遇多個(gè)等長(zhǎng)碳鏈，則取代基多的為主鏈。b.近取代基端開(kāi)始編號(hào)，并遵守“最低系列編號(hào)規(guī)則”

c.取代基距鏈兩端位號(hào)相同時(shí)，編號(hào)從順序小的基團(tuán)端開(kāi)始。?順序規(guī)則①

單原子取代基,按原子序數(shù)大小排列。原子序數(shù)大,順序大；原子次序小,順序小；同位素中質(zhì)量高的,順序大。

②

多原子基團(tuán)第一個(gè)原子相同,則依次比較與其相連的其它原子。

③含雙鍵或叁鍵的基團(tuán),則作為連有兩個(gè)或叁個(gè)相同的原子。

順序大的基團(tuán)稱(chēng)較優(yōu)基團(tuán)。d.

支鏈上連有取代基，則從和主鏈相連的碳原子開(kāi)始將支鏈碳原子依次編號(hào)，并將取代基位號(hào)、名稱(chēng)連同支鏈名寫(xiě)在括號(hào)內(nèi)。2-甲基-5-（1，1-二甲基丙基）癸烷e.名稱(chēng)的排列順序中文名稱(chēng)按基團(tuán)順序規(guī)則，較小的基團(tuán)列在前；英文名稱(chēng)按基團(tuán)首字母的字順先后列出。[注意]1）相同取代基數(shù)目用漢文數(shù)字二、三...表示；

2）取代基位號(hào)用阿拉伯?dāng)?shù)字表示；

3）阿拉伯?dāng)?shù)字與漢字之間必須用短橫線分開(kāi)；

4）阿拉伯?dāng)?shù)字之間必須用逗號(hào)分開(kāi)。

5-丙基-4-異丙基壬烷

環(huán)烷烴的命名

甲基環(huán)己烷二環(huán)[2．2．1]庚烷

烯烴的命名和異構(gòu)

1.IUPAC命名法1）選擇含雙鍵最長(zhǎng)的碳鏈為主鏈；2）近雙鍵端開(kāi)始編號(hào)：3）將雙鍵位號(hào)寫(xiě)在母體名稱(chēng)之前。3-乙基-1-己烯4-乙基環(huán)己烯2.順?lè)串悩?gòu)體的命名和Z、E標(biāo)記法

順式：雙鍵碳原子上兩個(gè)相同的原子或基團(tuán)處于雙鍵同側(cè)。

反式：雙鍵碳原子上兩個(gè)相同的原子或基團(tuán)處于雙鍵反側(cè)。Z式：雙鍵碳原子上兩個(gè)較優(yōu)基團(tuán)或原子處于雙鍵同側(cè)。E式：雙鍵碳原子上兩個(gè)較優(yōu)基團(tuán)或原子處于雙鍵異側(cè)。

(Z)-3-甲基-2-戊烯(E)-3-甲基-4-異丙基-3-庚烯4-乙基-1-庚烯-5-炔5-乙烯基-2-辛烯-6-炔炔烴的命名共軛雙烯的異構(gòu)與命名1.順?lè)串悩?gòu)

(2E,4E)-2,4-己二烯或(E,E)-2,4-己二烯

2.構(gòu)象異構(gòu)

S-順-兩個(gè)雙鍵位于單鍵同側(cè)。

S-反-兩個(gè)雙鍵位于單鍵異側(cè)。芳香烴的分類(lèi)和命名

1.單環(huán)芳烴一取代苯1)苯為母體2)苯為取代基二取代苯1)兩基團(tuán)相同有三種異構(gòu)體：鄰(o)、間(m)、對(duì)(p)2)兩基團(tuán)不同主官能團(tuán)與苯環(huán)一起作母體，另一個(gè)作取代基。間氯苯酚對(duì)甲苯磺酸鄰氨基苯甲醛三取代苯1)三基團(tuán)相同1,2,3-(連)1,2,4-(偏)1,3,5-(均)

2)三基團(tuán)不同①先定主官能團(tuán)并編號(hào)為1；②取代基位號(hào)盡可能?。?/p>

2-氨基-5-羥基苯甲醛

3-硝基-2-氯苯磺酸2.多環(huán)芳烴1）多苯代脂肪烴三苯甲烷1,2-二苯乙烯③寫(xiě)名稱(chēng),次序規(guī)則小的基團(tuán)優(yōu)先。

3)稠環(huán)芳烴

萘蒽菲

位：

1,4,5,8位：

2,3,6,7位：

9,10

2)聯(lián)苯3、雜環(huán)芳烴吡咯

呋喃

噻吩

吡啶

喹啉

嘌呤

a.從雜原子開(kāi)始，以O(shè),S,N為序，使雜原子編號(hào)最小。

含取代基雜環(huán)的命名（1）編號(hào)原則

b.使取代基編號(hào)最小d.環(huán)上只有一個(gè)雜原子時(shí)，可用α，β，γ等標(biāo)記

c.特殊編號(hào)（2）母體選擇

一般以雜環(huán)為母體b.當(dāng)環(huán)上有-COOH,-COOR,-SO3H時(shí)，以羧酸、酯、磺酸為母體。

6-氨基嘌呤(腺嘌呤)

鹵代烴

烴基鹵鹵某烴

CH2=CH—CH2Br烯丙基溴α—溴丙烯

叔丁基氯

2—甲基—2—氯丙烷

氯苯醇、酚、醚

1、醇

2—甲基—2—丙醇

叔丁醇

CH2=CH—CH2OH2—丙烯

—1—

醇α—烯丙醇

苯甲醇芐醇系統(tǒng)命名法普通命名法

2、酚

3、醚

醛和酮的命名

1）普通命名法γ

-甲基戊醛γ-甲氧基丁醛-苯基丙烯醛

甲基異丙基酮甲基乙烯基酮[醛]

[酮]乙酰苯

(苯乙酮)αβγδ…標(biāo)記取代基位置。醛基作取代基時(shí)，用詞頭“甲?；薄?）IUPAC命名法

2-甲基-4-苯基丁醛3-甲?；於┰嚸衔?-苯基-2-丁酮3-丁烯-2-酮

[醛][酮][酮醛]

3-氧代戊醛或3-戊酮醛羧酸及衍生物

羧酸衍生物需了解幾個(gè)化合物的俗名及縮寫(xiě)

蟻酸、醋酸、草酸、硬脂酸、軟脂酸、酒石酸、肉桂酸、苦味酸、葡萄糖、果糖、麥芽糖、蔗糖、核糖、脫氧核糖、甘氨酸、鹵仿、甘油；DMF、THF、DMSO、DNA、RNA。蟻酸：又叫甲酸，化學(xué)式為HCOOH;醋酸：又叫乙酸，化學(xué)式為CH3COOH;草酸：又叫乙二酸，化學(xué)式為HOOC-COOH;硬脂酸：又叫十八酸，化學(xué)式為C17H35COOH;軟脂酸：又叫十六酸，化學(xué)式為C15H31COOH;甘氨酸：NH2CH2COOH鹵仿：三鹵代甲烷，如氯仿（三氯甲烷）；碘仿（三碘甲烷）甘油：又叫丙三醇，DMF：常用的有機(jī)溶劑，化學(xué)名為：N,N-二甲基甲酰胺，化學(xué)式為(CH3)2NCHODMSO：常用的有機(jī)溶劑，化學(xué)名為：二甲亞砜，化學(xué)式為(CH3)2SODNA：脫氧核糖核酸RNA：核糖核酸-D-核糖D-核糖-D-核糖-D-2-脫氧核糖D-2-脫氧核糖-D-2-脫氧核糖β-1,4-苷鍵β-D-吡喃葡萄糖D-吡喃葡萄糖纖維二糖葡萄糖糖類(lèi)化合物及氨基酸的D、L標(biāo)記麥芽糖蔗糖四、有機(jī)化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象1、互變異構(gòu)

2、順?lè)串悩?gòu)3、對(duì)映異構(gòu)構(gòu)造相同，構(gòu)型不同并且互呈鏡象對(duì)映關(guān)系的立體異構(gòu)現(xiàn)象稱(chēng)為對(duì)映異構(gòu)。對(duì)映異構(gòu)體最顯著的特點(diǎn)是對(duì)平面偏振光的旋光性不同，因此也常把對(duì)映異構(gòu)稱(chēng)為旋光異構(gòu)或光學(xué)異構(gòu)。物質(zhì)的旋光平面偏振光

光是一種電磁波，光波的振動(dòng)方向與其前進(jìn)方向垂直。普通光在所有垂直于其前進(jìn)方向的平面上振動(dòng)。

平面偏振光——只在一個(gè)平面上振動(dòng)。

兩種不同的四面體構(gòu)型乳酸分子的兩種構(gòu)型

通常把與四個(gè)互不相同的原子或基團(tuán)相連接的碳原子叫不對(duì)稱(chēng)碳原子。手性與對(duì)稱(chēng)因素物質(zhì)與其鏡象的關(guān)系，與人的左手、右手一樣，非常相似，但不能疊合，因此我們把物質(zhì)的這種特性稱(chēng)為手性。手性是物質(zhì)具有對(duì)映異構(gòu)現(xiàn)象和旋光性的必要條件，也即是本質(zhì)原因。物質(zhì)的分子具有手性，就必定有對(duì)映異構(gòu)現(xiàn)象，就具有旋光性；反之，物質(zhì)分子如果不具有手性，就能與其鏡象疊合，就不具有對(duì)映異構(gòu)現(xiàn)象，也不表現(xiàn)出旋光性。手性與分子的對(duì)稱(chēng)性密切相關(guān)，一個(gè)分子具有手性，實(shí)際上是缺少某些對(duì)稱(chēng)因素所致。構(gòu)型的R.S命名

首先按次序規(guī)則排列出與手性碳原子相連的四個(gè)原子或原子團(tuán)的順序，如：a＞b＞c＞d，觀察者從排在最后的原子或原子團(tuán)d的對(duì)面看，如果a→b→c按順時(shí)針?lè)较蚺帕?，其?gòu)型用R表示。如果a→b→c按反時(shí)針?lè)较蚺帕?，則構(gòu)型用S表示。R.S分別為拉丁文Rectus與Sinister的字首，意為“右”與“左”。這種判斷R或S構(gòu)型的方法可比喻為觀察者對(duì)著汽車(chē)方向盤(pán)的連桿進(jìn)行觀察，排在最后的d在方向盤(pán)的連桿上，a、b、c三個(gè)原子或原子團(tuán)則在圓盤(pán)上。COOHHOHCH3R/S命名原則優(yōu)先次序－OH＞－COOH＞－CH3順時(shí)針R－型名稱(chēng)R－（－）－乳酸投影式COOHCH3OHHHOOCCH3OHHC構(gòu)型的表示方法費(fèi)歇爾投影式透視式COOHCH3OHHHCOOHCH3HO（－）－乳酸（＋）－乳酸D－（－）－乳酸D/L法R－（－）－乳酸R/S法構(gòu)型標(biāo)記COOHCH3HOHCHOHCOOHH3CC--------------------------------對(duì)平面式直接觀測(cè)，若次序排在最后的原子或基團(tuán)在豎線上，另外三個(gè)基團(tuán)由大到小按順時(shí)針排列，為R構(gòu)型，按逆時(shí)針排列則為S構(gòu)型。R-S-

如果次序排在最后的原子或原子團(tuán)，在橫線上，另外三個(gè)基團(tuán)由大到小為順時(shí)針排列，為S構(gòu)型，按反時(shí)針排列，則為R構(gòu)型。

D/L和R/S命名法之間并無(wú)一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。注意！說(shuō)明C*上四個(gè)基團(tuán)在空間排列的形象。是由儀器實(shí)際測(cè)定的。構(gòu)型和旋光方向沒(méi)有什么必然的對(duì)應(yīng)關(guān)系手性是判斷化合物分子是否具有對(duì)映異構(gòu)(或光學(xué)異構(gòu))必要和充分的條件,分子具有手性,就一定有對(duì)映異構(gòu),而且一定具有旋光性。判斷化合物分子是否具有手性,只需要判斷分子是否具有對(duì)稱(chēng)面和對(duì)稱(chēng)中心,凡是化合物分子既不具有對(duì)稱(chēng)面,又不具有對(duì)稱(chēng)中心,一般就是手性分子。含有一個(gè)手性碳原子的分子必定是手性分子,含有多個(gè)手性碳原子的化合物分子不一定是手性分子,這種化合物可能有手性,也可能不具有手性(如內(nèi)消旋體)。含多個(gè)手性碳原子化合物的對(duì)映異構(gòu)

含兩個(gè)不相同手性碳原子的化合物由于分子中存在對(duì)稱(chēng)面的而使分子內(nèi)部旋光性互相抵消的化合物，稱(chēng)為內(nèi)消旋體。含有兩個(gè)相同手性碳原子的化合物不含手性碳原子化合物的對(duì)映異構(gòu)含有碳原子以外的手性原子的化合物碳環(huán)化合物的對(duì)映異構(gòu)2－羥甲基－1－環(huán)丙烷羧酸的立體異構(gòu)環(huán)丙