楚雄師范學(xué)院科教專業(yè)《有機化學(xué)》教案

第一章緒論

一、教學(xué)目的和要求

緒論只是從整體上闡述了有機化學(xué)的一般概念，在本章中涉及的一些名詞，無論是有關(guān)

化學(xué)鍵及分子結(jié)構(gòu)方面的，或是有關(guān)有機物分類方面的，對學(xué)上來講，也都不是新的概念。

所以，在系統(tǒng)的討論的有機化學(xué)的主要內(nèi)容之前，有必要將無機化學(xué)中已學(xué)過的一些基本知

識和基本理論略加復(fù)習(xí)，再從有機化學(xué)的角度加以研究討論和概括，其中特別重要的是關(guān)于

共價鍵的特性及屬性。這些基本知識和基礎(chǔ)理論，在以后的學(xué)習(xí)過程中經(jīng)常用到。

教學(xué)要求：

1、掌握有機化合物和有機化學(xué)的定義，有機化合物中共價鍵性質(zhì)及有機化合物的特點。

2、了解有機反應(yīng)的基本類型

3、掌握有機化合物的分類原則，熟悉官能團

二、教學(xué)重點與難點

有機化合物及共價鍵的特性及其屬性的基本知識和基礎(chǔ)理論

三、教學(xué)方法和教學(xué)學(xué)時

1、教學(xué)方法：以課堂講授為主，結(jié)合必要的課堂討論。教學(xué)手段以板書和多媒體相結(jié)合。

2、教學(xué)學(xué)時：2學(xué)時

四、教學(xué)內(nèi)容：

1、有機化合物和有機化學(xué)

2、有機化合物在組成和結(jié)構(gòu)上的特點

3、價鍵的本質(zhì)

4、共價鍵的屬性

5、有機化合物的特性

6、有機化合物的分類

7、有機化學(xué)與生物、食品、醫(yī)學(xué)等科學(xué)的關(guān)系

五、課后作業(yè)、思考題

1.1有機化學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展

1.1.1簡述有機化學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展史

化學(xué)是研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及變化的科學(xué)，有機化學(xué)是化學(xué)的分支，是研究有

機化合物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及變化的科學(xué)。

人類與有機化合物打交道己有幾千年的歷史,但有機化學(xué)作為一門科學(xué)則產(chǎn)生于19世紀(jì)

初。我國早在夏、商時代就知道了釀酒、制醋，并使用中草藥醫(yī)治各種疾病，但直到18世

紀(jì)末人類才開始得到純的有機物，并通過特殊的燃燒實驗發(fā)現(xiàn)這些物質(zhì)的主要組成元素是

碳、氫、氧、氮等少數(shù)幾種?！坝袡C物”最初的含義是“有生機之物”，當(dāng)時人們認(rèn)為有機物

只能從動、植物的體內(nèi)受神秘的“生命力”的作用才能產(chǎn)生。而“無機物”則是從礦物等沒

有生命的物質(zhì)內(nèi)提取的，有機物與無機物在組成、性質(zhì)上都相差非常大。1824年，德國化

學(xué)家魏勒在實驗室中用無機物氟酸銀和氨水合成了有機物尿素，于1828年發(fā)表論文《論尿

素的人工合成》，從而一舉突破了“生命力學(xué)說”，打破了無機物和有機物的絕對界限，開創(chuàng)

了有機化學(xué)的新紀(jì)元?，F(xiàn)在的有機化學(xué)早已不再局限于從天然物質(zhì)中提取有機物，絕大多數(shù)

有機物都是人工合成的。有機化學(xué)的研究也形成了多個學(xué)科領(lǐng)域，如有機合成化學(xué)、天然有

機化學(xué)、生物有機化學(xué)、物理有機化學(xué)、元素有機化學(xué)等等。

1.1.2現(xiàn)代定義：

有機化合物（Rrgan\cCompounds）：即碳氫化合物及其衍生物。

有切化學(xué)（OrganicChemistry）：研究碳氫化合物及其衍生物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化的科學(xué)。

1.1.3有機化學(xué)從一開始就與生命科學(xué)緊密聯(lián)系在一起。

據(jù)不完全統(tǒng)計，從1966?2004,諾貝爾化學(xué)獎獲得者約40%的獎項與生命科學(xué)有關(guān)。

2004年諾貝爾化學(xué)獎授予以色列科學(xué)家阿龍-西查諾瓦、阿弗拉姆-赫爾什科和美國科學(xué)

家伊爾溫-羅斯。三人因在蛋白質(zhì)控制系統(tǒng)方面的重大發(fā)現(xiàn)而共同獲得該獎項。他們突破性

地發(fā)現(xiàn)了人類細胞如何控制某種蛋白質(zhì)的過程，具體地說，就是人類細胞對無用蛋白質(zhì)的"廢

物處理”過程。他們發(fā)現(xiàn)，人體細胞通過給無用蛋白質(zhì)"貼標(biāo)簽"的方法，幫助人體將那些被

貼上標(biāo)記的蛋白質(zhì)進行"廢物處理"，使它們自行破裂、自動消亡。

下表是摘取近幾年來有關(guān)的獎項:

阿龍?西查諾瓦、阿弗拉姆?赫爾什科（以色因在蛋白質(zhì)控制系統(tǒng)方面的重大發(fā)現(xiàn)而共

2004

列）、伊爾溫?羅斯（美國）同獲得該獎項

2003彼得?阿格雷，羅德里克?麥金農(nóng)（美國）細胞膜通道方面做出的開創(chuàng)性貢獻

約翰?芬恩（美國）、田中耕一（日本）、庫生物大分子進行識別和結(jié)構(gòu)分析的方法

2002

爾特?維特里希（瑞士）（NMR和MS）

P.B.博耶（美國）發(fā)現(xiàn)人體細胞內(nèi)負(fù)責(zé)儲藏轉(zhuǎn)移能量的離子傳

1997

J.E.沃克爾（英國）輸酶

K.B,穆利斯（美國）發(fā)明"聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)"法

1993

M.史密斯（加拿大）開創(chuàng)"寡聚核甘酸基定點誘變"法

S.奧爾特曼，發(fā)現(xiàn)RNA自身具有酶的催化功能

1989

T.R.切赫（美國）

1988J.戴森霍弗、R.胡伯爾分析了光合作用反應(yīng)中心的三維結(jié)構(gòu)

1984R.B.梅里菲爾德（美國）開發(fā)了極簡便的肽合成法

開發(fā)了結(jié)晶學(xué)的電子衍射法，并從事核酸蛋

1982A.克盧格（英國）

白質(zhì)復(fù)合體的立體結(jié)構(gòu)的研究

P.伯格W.吉爾伯特（美國）從事核酸的生物化學(xué)研究

1980

F.桑格（英國）確定了核酸的堿基排列順序

1.1.4有機化學(xué)發(fā)展中的兩個事例:

①富勒烯Fullerenes

富勒烯(學(xué)名)，又稱足球烯、碳六十、又譯巴基球、巴克球(BuckyBall),英文為

BuckminsterFuller,簡稱Fullerene。富勒烯是一種全碳分子，它由60個碳原子形成一個由

12個正五邊形和20個正六邊形組成的閉合系統(tǒng)，與金剛石、石墨一起構(gòu)成了碳元素的三種

同素異形體。

C60球棍模型如下：

圖1.1Ceo球棍模型

1985年9月4日18時56分4.7秒，在美國賴斯大學(xué)化學(xué)實驗室，克魯托(H.W.Kroto,

英)、柯而(R.F.Curl,美)和史莫利(R.ESmalley,美)三位教授從激光束照射石墨產(chǎn)物中

用質(zhì)譜法檢出了由6。個碳原子組成的球團碳六十分子，這一發(fā)現(xiàn)轟動科學(xué)界，它不僅為碳

的同素異形體家族增添了一名新的成員，更重要的是，這個意料之外的發(fā)現(xiàn)開辟了化學(xué)研究

的新領(lǐng)域，由此這三位科學(xué)家榮獲1996年諾貝爾化學(xué)獎。

富勒烯的命名原因:1985年，克魯托(Kroto)等獲得了以碳六十為主的質(zhì)譜圖，受建

筑學(xué)家富勒為1967年蒙特利爾世界博覽會設(shè)計的巨蛋建筑物(用五邊形和六邊形構(gòu)成的拱

形圓頂建筑)的啟發(fā)，提出了C60結(jié)構(gòu)，Kroto等認(rèn)為CGO是由60個碳原子組成的球形32面

體，即由12個五邊形和20個六邊形組成。為了紀(jì)念此事，克魯托便把碳六十以巨蛋建筑物

的設(shè)計者巴克尼斯特-富勒(BuckminsterFuller)之名來命名，所以稱富勒烯。富勒烯

(Fullerene)并不局限于碳六十,它還有系列分子(Cn)(n=20,60,70,76,84,...),

均為含偶數(shù)個碳原子、具有類似碳六十結(jié)構(gòu)的分子，因此富勒烯也作為碳六十、碳七十等此

類物質(zhì)的統(tǒng)稱。

由于碳六十等富勒烯新物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)，引發(fā)新的"科技革命"！

碳六十的用途:富勒烯結(jié)構(gòu)奇特新穎，具有許多激動人心的物理特性：超導(dǎo)、特殊的磁

學(xué)性質(zhì)、光電導(dǎo)性質(zhì)以及非線性光學(xué)性質(zhì)。從C6。被發(fā)現(xiàn)的短短的十多年以來，富勒烯已經(jīng)

廣泛地影響到物理學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)藥學(xué)各個領(lǐng)域，極大地豐富和提

高了科學(xué)理論，同時也顯示出巨大的潛在應(yīng)用前景。

據(jù)報道，對C60分子進行摻雜，使C60分子在其籠內(nèi)或籠外俘獲其它原子或集團，形成

類C60的衍生物。例如C60F60，就是對C60分子充分氟化，給C60球面加上氟原子，把C60球

殼中的所有電子“鎖住”，使它們不與其它分子結(jié)合，因此C60F60表現(xiàn)出不容易粘在其它物

質(zhì)上，其潤滑性比C60要好，可做超級耐高溫的潤滑劑，被視為“分子滾珠”。再如，把K、

Cs、TI等金屬原子摻進C60分子的籠內(nèi)，就能使其具有超導(dǎo)性能。用這種材料制成的電機，

只要很少電量就能使轉(zhuǎn)子不停地轉(zhuǎn)動。再有c60H60這些相對分子質(zhì)量很大的碳氫化合物熱值

極高，可做火箭的燃料。等等。

②海葵毒素(C145H264N4O78)

1989年，Kishi經(jīng)8年的努力，由24位研究生和博士后完成了全合成。

海葵毒素是由海洋生物中分得的一個最復(fù)雜的天然有機物，也是目前最毒的化合物

(LD500.4ug/kg,為河豚毒素的25倍)。有64個手性中心，可能存在2:1個異構(gòu)體。這一

復(fù)雜立體專一的合成顯示了有機合成界當(dāng)今所具有的非凡的能力。

1.2有機化合物的特性

有機化合物與無機化合物相比有很大的區(qū)別，具體表現(xiàn)在有機化合物具有如下一些特性：

1.2.1數(shù)量龐大，異構(gòu)現(xiàn)象復(fù)雜。

組成有機化合物的元素并不多，絕大多數(shù)有機化合物只是由碳、氫、氧、氮、鹵素、硫、

磷等少數(shù)元素組成，但是有機化合物的數(shù)量卻非常龐大，截止1998年底，在全球最大的化

學(xué)文摘一一美國化學(xué)文摘上登記的化合物總數(shù)為18.8百萬種，其中絕大多數(shù)是碳的化合物,

無機物只有幾十萬種，且每年又有數(shù)以千計的新的有機物出現(xiàn)。

有機化合物的數(shù)量如此之多首先是因為碳原子相互結(jié)合的能力很強。碳原子可以相互結(jié)

合成不同碳原子數(shù)目構(gòu)成的碳鏈或碳環(huán)，一個有機化合物的分子中碳原子數(shù)目少則僅一、二

個，多則可達幾千、幾萬甚至幾十萬個（有機高分子化合物）。此外，即使是碳原子數(shù)目相

同的分子，由于碳原子間的連接方式有多種多樣，因而又可以組成結(jié)構(gòu)不同的許多化合物。

分子式相同而結(jié)構(gòu)相異因而性質(zhì)也各異的不同化合物稱為同分異構(gòu)體，這種現(xiàn)象叫同分異構(gòu)

現(xiàn)象?有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象非常普遍，也很復(fù)雜，有由于構(gòu)造、構(gòu)型或構(gòu)象不同而造

成的各種不同的構(gòu)象。

1.2.2熱穩(wěn)定性差，易燃燒。

熱穩(wěn)定性差：許多有機化合物在200~300℃時即逐漸分解。

易燃燒：大多數(shù)有機物都可以燃燒，有些有機物如汽油等很容易燃燒。

1.2.3熔點和沸點低。

許多有機化合物在常溫下是氣體、液體，常溫下為固體的有機物，它們的熔點一般也很

低，超過300℃的有機物很少，這是因為有機物晶體一般是由較弱的分子間引力維持所致。

1.2.4難溶于水

一般有機物的極性較弱或是完全沒有極性，而水是強極性液體，因此一般有機物難溶或

不溶于水，而往往可溶于某些有機溶劑，如苯、乙醛、丙酮、石油酸等。但一些極性較強的

有機物如低級醇、竣酸、磺酸等也易溶于水。

1.2.5反應(yīng)速度慢，且副反應(yīng)多。

有機化合物的化學(xué)反應(yīng)多數(shù)不是離子反應(yīng)，而是分子間的反應(yīng)，大多數(shù)有機反應(yīng)需要一

定時間才能完成反應(yīng)。為了加速反應(yīng)，往往需要加熱、加催化劑或光照等手段來增加分子動

能、降低活化能或改變反應(yīng)歷程來縮短反應(yīng)時間。

有機反應(yīng)往往不是單一的反應(yīng)，反應(yīng)物之間可以同時進行若干不同的反應(yīng)，可以得到幾

種產(chǎn)物。一般把在某種特定反應(yīng)條件下主要進行的一個反應(yīng)叫做主反應(yīng)，其他的反應(yīng)叫做副

反應(yīng)。選擇最有利的反應(yīng)條件以減少副反應(yīng)來提高主要產(chǎn)品的數(shù)量（得率）也是有機化學(xué)家

的一項重要任務(wù)。

1.3有機化合物結(jié)構(gòu)的表示法

有機化合物的結(jié)構(gòu)是指分子中各原子的連接順序、連接方式及相應(yīng)的空間排列。學(xué)習(xí)有機物

結(jié)構(gòu)的表示法首先要理解有機物的空間結(jié)構(gòu)概念。

1.3.1有機結(jié)構(gòu)的立體概念

有機化合物分子中各個原子在空間具有一定的排列方式，例如甲烷分子呈正四面體結(jié)構(gòu)，碳

原子位于正四面體的中心，四個氫原子分別位于正四面體的四個頂點：

圖1.3碳原子的四面體模型（甲烷）

甲烷分子的另外二種模型:

圖1.4甲烷斯陶特模型圖L5甲烷棍棒模型

雜化軌道理論解釋甲烷的正四面體空間結(jié)構(gòu):

圖1.6C原子的sd雜化軌道圖1.7甲烷的4個C-H。鍵

圖1.8乙烯的。鍵和“鍵

1.3.2結(jié)構(gòu)表示法：

1、縮寫式與折線式

丁烷CH3cH2cH2cH3

OH

丙醇CH3cH2cH20H

戊烷CH3cH2cH2cH2cH3

2、透視式與投影式

二氯甲烷透視式與投影式，理解二個不同的投影式表示同一個分子

HHH

H--------------------------0H

HHH

圖1.9丙醇的投影式與結(jié)構(gòu)模型(動畫：丙醇結(jié)構(gòu)模型)

1.4有機化合物中的共價鍵(CovalentBonds)

碳是組成有機物的主要元素，在周期表中位于第二周期第四主族，介于典型金屬與典型

非金屬之間。它所處的特殊位置，使得它具有不易失去電子形成正離子，也不易得到電子形

成負(fù)離子的特性，故在形成化合物時更傾向于形成共價鍵.大多數(shù)有機物分子的碳原子跟其

它原子是以共價鍵相結(jié)合的，因此討論共價鍵的性質(zhì)具有重要意義。

共價鍵的屬性：

共價鍵的屬性包括鍵長、鍵角、鍵能、鍵的極性等。

鍵長：形成共價鍵的兩個原子的原子核之間，保持一定的距離，這個距離稱為鍵長。不同的

共價鍵具有不同的鍵長，即使是同一類型的共價鍵，在不同的分子中其鍵長也有可能稍有不

同。

鍵角：共價鍵有方向性，因此任何一個兩價以上的原子，與其他原子所形成的兩個共價鍵之

間都有一個夾角，這個夾角就是鍵角。

鍵長和鍵角決定了分子的空間形狀。

圖1.10一氯甲烷(CH￡1)球棍模型

鍵長C-CI=0.177nmC-H=0.109nm

鍵角(H,C,CI)=109.47°(H,C,H)=109.45°

鍵能：共價鍵形成時，有能量釋放出而使體系的能量降低，反之，共價鍵斷裂時則必須從外

界吸收能量，這個能量就是鍵能。

鍵能的數(shù)據(jù)可以表示共價鍵結(jié)合的強度，一般對于同種類型的共價鍵，鍵能越大則鍵的

結(jié)合越牢固。

1.5有機化合物的分類

按碳架分類:開鏈、碳環(huán)、雜環(huán)…

按官能團分類：雙鍵、叁鍵、鹵素、羥基、鉞基、竣基、酯基、氨基…

練習(xí)：指出下列結(jié)構(gòu)式中所含的官能團：

1.維生素A：雙鍵(共枕)、羥基

3.卵磷脂：酯基、磷酸酯基、季錢堿

o

II

H2c——0—C—R

0

II

HC—0—C—R'

H;

H2C—0——P—OCH2cH?N+—CH3(OH)-

OH——

CH

3

4.a-D-葡萄糖:多個羥基、環(huán)狀半縮醛結(jié)構(gòu)

1.6研究有機化合物的一般程序和方法

圖1.11研究有機化合物的一般程序和方法

蒸儲裝置1、蒸儲裝置2、色譜分離、色譜一質(zhì)譜聯(lián)用儀

第二章他和脂肪短

(SaturatedFattyHydrocarbons)

一、教學(xué)目的和要求

烷煌是最基礎(chǔ)的一類有機化合物，通過對烷嫌這一章的學(xué)習(xí)，可以很好的掌握有機化學(xué)

的基礎(chǔ)知識和基礎(chǔ)理論，如同系列、通式、碳原子軌道的雜化、鍵、有機化學(xué)的異構(gòu)現(xiàn)象和

構(gòu)像等。此外，烷煌的命名方法、物理和化學(xué)性質(zhì)，以及通過化學(xué)性質(zhì)所討論的自由基反應(yīng)

的歷程等也十分重要，尤其是烷嫌同分異構(gòu)的排列及其命名方法，更應(yīng)反復(fù)練習(xí)，掌握熟練

的技巧，這對其他章節(jié)的學(xué)習(xí)極為重要。

本章的具體要求

1、了解同分異構(gòu)體和同系物的區(qū)別。

2、能夠?qū)懗龅图壨榛偷耐之悩?gòu)體。

3、掌握系統(tǒng)命名法的規(guī)則，并能夠正確的運用這些規(guī)則進行命名。

4、了解構(gòu)像的概念，熟練掌握紐曼投影式的表達。

5、通過烷燒的氯化反應(yīng)，了解自由基的反應(yīng)歷程。

二、教學(xué)重點與難點

重點：烷燒的結(jié)構(gòu)特征、命名。

難點：構(gòu)像的概念，自由基的反應(yīng)歷程。

三、教學(xué)方法和教學(xué)學(xué)時

1、教學(xué)方法：以課堂講授為主，結(jié)合必要的課堂討論。教學(xué)手段以板書和多媒體相結(jié)合，

配合適量的課外作業(yè)。

2、教學(xué)學(xué)時：4學(xué)時

四、教學(xué)內(nèi)容：

1＞烷煌

(1)烷燒的結(jié)構(gòu)

(2)烷燒的同系物和異構(gòu)現(xiàn)象

(3)烷姓的命名法

(4)烷煌的化學(xué)性質(zhì)

五、總結(jié)、布置作業(yè)

2.1概述

^Hydrocarbon)：分子中只含有碳和氫兩種元素的有機物

輟(Alkane)：分子中C原子間都以單鍵相連成鏈狀，其余價鍵都與H原子相連的有機物。

烷克的同分異構(gòu)：碳鏈異構(gòu)

CH3

—CH—CH

CH3—CH2—CH2-CH3CH33

正丁烷(bp.-o.5℃)異丁烷(bp.-11.7℃)

CH

H3CcwCH3

伯碳原子仲碳原子叔碳原子季碳原子

一級碳原子二級碳原子三級碳原子四級碳原子

1°2°3°

PrimarySecondaryTertiaryQuarternary

2.2命名

1、普通命名法

天干與數(shù)字正（直鏈）烷煌的命名，按它所含碳原子數(shù)來命名。含1~10個碳原子以

天干（甲、乙、丙、丁…）表示，10以上用數(shù)字表示。

CHCH

CH3—CH2—CH2—CH2—2—3

正己烷

CH

3

——

CH2—c—CH3

CH

3

2、系統(tǒng)命名法

直鏈烷燒與普通命名法相似，但取消"正"字。

支鏈烷燒，首先選取一個主鏈，以其所含碳原子數(shù)命名為某烷，支鏈按取代基處理。

選主鏈碳鏈最長原則

CH3CH2

X

CH3

2,5,7—三甲基壬烷

若長度相等，則以文鏈藻多的為主鏈。

H3C

CH3CH3

2,3,5—三甲基一4一丙基庚烷

若支鏈數(shù)相同，則選支鏈具有表位眩次的鏈。

2,5一二甲基一4?—（1—甲基丙基）庚烷V

3,5一二甲基一4一異丁基庚烷x

取代基的列出按"次序規(guī)則"，主要內(nèi)容為：

1、將各取代基的原子按原子序數(shù)大小排列，大者為優(yōu)（命名時后列出）。

如：CI>。>C>H

2、若兩個基團的第一個元素相同，則依次比較與它直接相連的其它原子。

/CH3

如：-CH<>-CH2CH2CH3

\CH3

-c,C,H>-c,H,H

3、含有雙鍵和叁鍵基團可認(rèn)為連有兩個或三H個相H同原子。（如乙烯基和異丙基）

IIC1:C,C,H

CC-2

—CH=CH2為—II

12CHC2:C,H,H

H2

I

CCH

1I一3C1:C,C,H

CH

C2:H.H.H乙烯基>異丙基

所以下面這個化合物的正確命名應(yīng)為4一丙基一6一異丙基壬烷。

烷基的名稱：由相應(yīng)的烷燒而來

月次,CH廠異建

CH3-甲基

methyl73,isobutyl

CH3cH2-乙基

CH2-CH2-CH-CH3彳中

ethyl

sec-butyl

異丙基叔售

isopropyltert-butyl

2.3烷煌的結(jié)構(gòu)

甲烷的結(jié)構(gòu)模型乙烷的結(jié)構(gòu)模型

乙烷和丁烷的構(gòu)象

構(gòu)象(Conformation),是指有機分子中單鍵相連的原子，以鍵為軸相對旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的不同

空間形象(或花樣)，如乙烷(Ethane),它的典型構(gòu)象可表示為：

透視式

紐曼投影式

HH

H

交叉式重疊式

乙烷的各種構(gòu)象和能量曲線:

看看丁烷(Butane)

用紅球代表甲基

丁烷五種典型構(gòu)象的Newman式

DE

.“及它們的能量曲線

060120180240300360

DegreesofRotation0

2.4烷煌的物理性質(zhì)

有機化合物的物理性質(zhì)主要包括物理狀態(tài)、熔點、沸點、溶解度等。

在常溫常壓下，C1?C4的直鏈烷燒是氣體，C5?C17的直鏈烷燒是液體，十八個碳原子以

上的直鏈烷燒是固體。直鏈烷燒的沸點見下圖：

4oo

o

。3oo

a

u2oo

o

d1oo

buoo

二T

loo

o

goo

-2Numbersofcarbon

正烷燒的沸點隨分子中碳原子數(shù)目增加而呈現(xiàn)有規(guī)律的升高。原因：烷燒分子是靠范德

華引力吸引在一起，而分子的大小能影響引力的大小，一般隨分子質(zhì)量的增加，分子間的作

用力也增加，其沸點也相應(yīng)增高。

2.5烷煌的化學(xué)性質(zhì)

1、燃燒

烷燒在常溫下對一般氧化劑不發(fā)生反應(yīng)，例如不能使KMnO4溶液褪色?；瘜W(xué)穩(wěn)定性是

烷會—大特點。

燃燒是二種劇烈的氧化反應(yīng)，烷燒燃燒放出大量的熱。這是石油作為能源的基礎(chǔ)。

2、裂化反應(yīng)

在隔絕空氣的高溫下使烷燒分子發(fā)生裂解的過程叫裂化。

有熱裂化和催化裂化之分

裂化產(chǎn)物復(fù)雜，如：

CH?=CH?+CKCH?

熱裂r

CH3cH2cH2cH3-------------?〈CH2=CHCH3+CH4

ICH2=CHCH2CH3+H2

3、鹵代反應(yīng)主要指氯代與漠代，不討論氟與碘.

甲烷的氯代反應(yīng)歷程：

CI—CI--------*2CI-①引發(fā)（均裂反應(yīng)）

/--------x

CH3-（g）+Cl-——*-CH3+HCI②增長

?CF^T（cj—Cl--------*CH3CI+CI-

CI-+H——CH2CI--------*-CH2CI+HCI

?CH2CI+Cl—Cl--------*CH2c必+ci-

CI-+Cl---------?Cl2③終止

?CH3+-CH3--------*CH3—CH3

Cl-+-CH3--------*CH3CI

甲烷一鹵代反應(yīng)過程中的能量變化

過渡態(tài)

思考：

CH3cH2cH3一氯代時，主要產(chǎn)物為何？為什么？

主要產(chǎn)物為：

CI

I

/CH、

CH

CH33

原因：自由基的穩(wěn)定性不同。

自由基的穩(wěn)定性：

奪取VHcc,,C,+Cl2c.

1I----------------**CH3CH2CH2---CH3CH2CH2cl

+CI--Cl-

CHgCH2cH3-----------?

-HCI

奪取2%+CI2

--------------*CH3cHe乩-----?CH3cHeH,

-Cl-I

Cl(主)

穩(wěn)定性：

(CH3)3C->(CH3)2CH->CH3cH2?>CH3-

2.6自然界的烷燃

?石油與天然氣

?另一溫室氣體一一甲烷

?天然氣水合物(可燃冰)卬⑵

單位體積水合物可含164倍體積氣體，成份不穩(wěn)定，除甲烷外還有乙、丙、丁烷

等。屬超分子結(jié)構(gòu)。據(jù)估計全球有機碳中煤、石油、天然氣三者總合僅估36.6%,而天然氣

水合物約估53.3%o

2.7參考文獻

[1]胡春，裘俊紅.天然氣水合物的結(jié)構(gòu)性質(zhì)及應(yīng)用[J].天然氣化工，2000,25(4)：48-52

⑵劉芙蓉，王勝杰，張文玲，等.冰-水-氣生成天然氣水合物的實驗研究[J].西安交通大學(xué)

學(xué)報，2000,34(12)：66-69

第三章不跑和脂肪短

(UnsaturatedFattyHydrocarbons)

一、教學(xué)目的和要求

1、掌握烯煌(單)、煥煌和二烯煌結(jié)構(gòu)特征、命名、性質(zhì)。

2、掌握不飽和煌的構(gòu)造異構(gòu)體的命名。

3、掌握烯煌順反異構(gòu)的命名。

4了解不飽和燃的結(jié)構(gòu)特點，牢牢掌握這幾類化合物的特點，比較他們之間的異同。

5、掌握電子效應(yīng)及應(yīng)用。

二、教學(xué)重點與難點

重點與難點：離子型的親電加成反應(yīng)及其歷程，用煌基的電子效應(yīng)，正碳離子的穩(wěn)定性來闡

明馬而柯夫尼Markounikou規(guī)則。

三、教學(xué)方法和教學(xué)學(xué)時

(1)教學(xué)方法：以課堂講授為主，結(jié)合必要的課堂討論。教學(xué)手段以板書和多媒體相結(jié)合,

配合適量的例題與課外作業(yè)。

(2)教學(xué)學(xué)時：4學(xué)時

四、教學(xué)內(nèi)容

1、烯燒和燃燒

烯崎、煥煌的結(jié)構(gòu)

烯燒、煥煌的異構(gòu)現(xiàn)象和命名

烯崎、煥煌的物理性質(zhì)

烯燒、快炫的化學(xué)性質(zhì)

2、共扼二烯嫌

二烯嫌概述

共扼二烯燃的性質(zhì)

2一甲基一1,3丁二烯

五、總結(jié)、布置作業(yè)

3.1烯煌(Alkene)

3.1.1單烯燒的結(jié)構(gòu)

乙烯的。鍵和n鍵如下圖：

乙烯的n電子云如下圖:

m電子云離核較遠，受核的束縛較少，容易極化，易斷裂。

烯煌的同分異構(gòu)--除碳鏈異構(gòu)外，還有官能團(雙鍵)的位置異構(gòu)、碳碳雙鍵的順反異構(gòu)。

3.1.2單烯煌的系統(tǒng)命名

主鏈應(yīng)包括雙鍵

CH3

CH3(p=CH-----c—CH2cH3

CH2cH3|

CHQCCHQ

CH3

5-Ethyl-3,5,6,6-tetramethy

-hept-3-ene

3,5,6,6-四甲基-5-乙基-3-庚烯(IUPAC法)

試從上例比較我國系統(tǒng)命名法與IUPAC命名的異同。

雙鍵的構(gòu)型(順反異構(gòu)):

KCH

3\/

c=c

HCH3

bp0.9℃bp3.7℃

(E)—2一丁烯(Z)—2—丁烯

上述異構(gòu)現(xiàn)象是由于以雙鍵相連的兩個碳原子不能繞。鍵軸作相對自由旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生,所以當(dāng)

這兩個碳原子各連有兩個不同的原子和基團時，雙鍵上的四個基團在空間就可以有兩種不同

的排列方式，這種空間的排列方式叫構(gòu)型(configuration)o

構(gòu)型(configuration)和范蒙(conformation)都是用來描述分子中各原子或基團在空間的

不同的排列，但，其涵義不同。

構(gòu)象與構(gòu)型涵義的比較：

起因轉(zhuǎn)化能量分離情況

繞。健軸相對旋轉(zhuǎn)而得的不同構(gòu)象的分子一

構(gòu)象各種空間排列一般較低般不能分離

不同構(gòu)型的分子能

構(gòu)型因H鍵使旋轉(zhuǎn)受阻而引起較高穩(wěn)定存在，可以分

離。

所以，下兩式無順反異構(gòu)

CH3cH*,HCH,CH

Jc=c3

H、H'CH3

順反異構(gòu)的條件:

組成雙鍵的每個c原子所聯(lián)接的二個原子或基團均不得相同:

那么，下列兩個化合物是順式還是反式？

H3C

HCH2cH2cl

HCH2CH3

顯然，此時用"順""反"表示已無能為力。

我國命名原則規(guī)定，在烯燃順反異構(gòu)的命名中不用"順""反"，而用"Z""E"體系。

Z、E規(guī)則：將與雙鍵相連的基團排序,找出與各個雙鍵C相連的較優(yōu)基團(原子)。如果較

優(yōu)在同側(cè)為"Z",否則為"E"。

H

(E)3甲基-2-戊烯(2Z,4E)-3-甲基-2,4-己二烯

注意：不可將"順"等同于"Z"；"反"等同于"E"。它們是不同的二組概念。

3.1.3烯燒的物理性質(zhì)

烯燃在常溫常壓下的狀態(tài)以及其沸點、熔點等都和烷燒相似，下圖為n-烷煌和1—烯崎的沸

點:

n-alkanes------1-alkenes

3.1.4烯燃的化學(xué)性質(zhì)

從官能團＞C=C＜談起

n-電子云覆蓋在成鍵原子的上下方，核對它的控制較弱。這種電子云易受外界電場的影響而

極化變形。

一、加成反應(yīng)(AdditionReaction)

通式：

\/

C=C+H-OSOOH—c-c—

/\2II

HO-SO2OH

I——

\/CC-

C=c+H-OHII

/\HOH

—I

cC

-I-

X-OH—

XOH

反應(yīng)歷程對某一化學(xué)反應(yīng)由反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的每一個過程（包括過渡態(tài)、中間體）的逐

步而詳細的描述，稱為反應(yīng)歷程

反應(yīng)歷程可分為三大類：

?游離基反應(yīng)

親電反應(yīng)

離子型反應(yīng)親核反應(yīng)

Y

聚合反應(yīng)

周環(huán)反應(yīng)

按照共價鍵的斷裂方式有均裂和異裂:

C：Y均裂AC+Y

C=+Y+

C:Y

C++Y-

自由基反應(yīng)屬于均裂，離子型反應(yīng)屬于異裂

烯煌的加成反應(yīng)屬于親電物成，HX、H2。、出§。4、XOH、X2、Hz皆為親電試劑。

首先，由親電試劑的6+部分向雙鍵進攻

CHCH?CH2

^2'、+

Br—Br-------->Br—Br---------*/、>Br+Br

HCH2-----CH2

CHI

2CHCH2

2Br

n—絡(luò)合物

有些進攻試劑，如CI2,則形成碳正離子中間體：

+

CH2CH2CH2CI

+ci—Cl---------a_|_Cl---------?

CH2CH2CICH2CI

不對稱烯煌與不對稱加成試劑的反應(yīng)，存在定位取向：

cC

-2

3—I

H

3BCr

Ic

3-H2

—

Br

馬氏定則（錦上添花）。

解釋之一：誘導(dǎo)效應(yīng)

cl

C—C

3I2

HH

解釋之二:碳正離子的穩(wěn)定性

/CHJ?H-CH3

CHrCH=CH2+H-CI

CHrCH^@H2

CF3-CH=CH2+HBr--------*CFg-CH-CH2

HBr

6-

CF*——C:H-------CH?

二、氧化反應(yīng)(OxidationReaction)

1、KMnO4氧化

H3C

X/KMnO4%C、OH

C=C-------------c=o+o=c

+

H3CCH?H

03H。?CCHo?

現(xiàn)象：紫紅色消失(可用作鑒定)

氧化產(chǎn)物視雙鍵兩端的結(jié)構(gòu)不同而異：

CH=

2—*CO2+H2O

R—CH-—*R-COOH

R\R\

〉c=-*>C=0

R/

R/

2、臭氧氧化

%C、HH3Cc尸

J

/C%+o3--/\/nu----------------

c0—0ur,3Zn/HAc

H3CCH3H3

H?CH

3\/

C=o+o=c

CH

H3c3

反應(yīng)無明顯現(xiàn)象，用以確定雙鍵位置。

三、聚合反應(yīng)

200-300℃

nCH2=CH2-------------------(-CH?-CH?-)n

100-150MPan

催(■飾J

nCH-CH2------------*十置時;

CH3

四、a—H的取代反應(yīng)

CH'+CH,+q5。。~600—CH2-CH=CH2

怫Cl

3.2快煌(Alkyne)

3.2.1快燒的分子結(jié)構(gòu)

分子中含碳-碳叁鍵的燒叫快炫，快燒的官能團是"C三C"。

組成叁鍵的碳原子呈sp雜化。sp雜化的碳原子含有較多的S成分(50%),電負(fù)性較sp2、

sp3強。

圖：乙煥分子結(jié)構(gòu)模型

圖：乙煥分子電子云。

3.2.2燃炫的命名

烯煥命名：

主鏈編號使兩者位次之和最??；若有選擇應(yīng)使雙鍵位次最小。

5432112345

CH3-CH=CH—C=CHCH2=CH-CH2—C=CH

3-戊烯-1-烘1-戊烯4烘

3.2.3快燒的化學(xué)性質(zhì)

快基中的C—H鍵難以進行均裂反應(yīng)，卻易于異裂反應(yīng)。

1、金屬煥化物的生成

HC=CH+2Ag^H3)2NO3------------*AgC=CAg

HC=CH+2Cu(N切2cl~CuC—~uuu

NaNa

HC=CH-------------?HnuC—C5NawaMNcaCC———CUMN—a

液NH3190-220PC

2、加成反應(yīng)

(1)催化加氫

HcHcH

「cH

/cHcHPa/CaCOH、C\2

、/+H2cH、

Cc卜*2IoH

咻

I唾C

C

H3H3

哇咻的作用是毒化催化劑，使催化作用減弱，反應(yīng)停留在烯煌階段。

(2)親電加成

1°加鹵素

BrJCCI,Br/Ca,下Br

HC三CH------------*CH=CH------------?HTi

BrBrEBr

1-戊烯-4-煥4,5-二漠-1-戊煥

2°加鹵化氫

HgCI2HC=CH

HC=CH+HCI----------------II

120-18CPCHCl

3°加水

H2SO4H

HC=CH+H-OH-------------CH<CQ

3O

HgSO4

H2so4

CH?,C三CH+H-OH--------------CHCCH

]33q

HgSO4II

o

(3)與氫氟酸加成

CuCI

HC=CH*CH=CH-CN