《基本有機(jī)化合物》PPT課件.ppt

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1、第九章 基本有機(jī)化合物 1 有機(jī)化合物概述 2 鏈烴 3 芳香烴 4 烴的含氧衍生物 第一節(jié) 概述 有機(jī)化合物 ： 碳?xì)?化合物及其 衍生物 。 （ CO、 CO2、 H2CO3除外 ） 有機(jī)化學(xué) ：研究 碳?xì)?化合物及其 衍生物 的化學(xué)。 一、有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)定義 二、分子結(jié)構(gòu)表示方法 簡(jiǎn)化式： CH3 CH3； CH3CH2CH3 骨架式 立體結(jié)構(gòu)式 模型 C O O H C H C H 3 O H 練習(xí)： 以下結(jié)構(gòu)式，請(qǐng)同學(xué)指出錯(cuò)誤，并改正。 C H 3 C H C H O H 2 C H 3 C H 3 C H 3 C H

2、2 C O H H H 改正： C H 3 C H C O H C H 3 C H 3 C H 3 C H 2 C H 2 O H H o r C H 3 C H 2 C H O o r 三、有機(jī)化合物的分類(lèi) 兩種分類(lèi)法： （一）按碳架分類(lèi) （二）按官能團(tuán)分類(lèi) 官能團(tuán) 指有機(jī)物中能決定一類(lèi)化合物 主要性質(zhì)的原子或基團(tuán) 。見(jiàn)表 9-1 鏈狀 碳環(huán) 雜環(huán) 第二節(jié) 鏈烴 分子中只含有 C、 H兩種元素的化合物 碳?xì)浠衔?，?jiǎn)稱(chēng)烴。 鏈烴 環(huán)烴 飽和烴 不飽和烴 烷烴 烯烴 炔烴 脂環(huán)烴 芳香烴 一、鏈烴的結(jié)構(gòu) （ P111） （一）

3、碳原子的雜化 處于激發(fā)態(tài)的四個(gè)原子軌道可按不同方式重新 組合 雜化 。 所組合成的新的軌道 雜化軌道 。 根據(jù)雜化軌道理論，碳原子成鍵時(shí)處于 激發(fā)態(tài) 。 2 s 2 p 激 發(fā) 基態(tài) 激發(fā)態(tài) 6C C原子可形成的雜化軌道有三種類(lèi)型： 雜化類(lèi)型 夾角 空間構(gòu)型 sp3 109 28 正四面 體 sp2 120 平面三角 形 sp 180 直線(xiàn) 形 雜化軌道呈一頭大，一頭小 葫蘆形 ，利于成鍵。 2 s 2 p 2 p 2 p （二）烷烴和烯烴的結(jié)構(gòu) 有機(jī)物中化學(xué)鍵 共價(jià)鍵 共價(jià)鍵成鍵方式有兩種： 鍵 ：成鍵

4、軌道沿鍵軸方向重疊（ 頭碰頭 ） 鍵 ：成鍵軌道相互平行，從側(cè)面重疊（ 肩并肩 ） 1. 烷烴的結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)特征 ： C為 sp3雜化，各原子間以單鍵相連（ 鍵 ）。 如： 鍵角 10928，具有正四面體 構(gòu)型。 由于 C上所連基團(tuán)不同，鍵角 有所變化，但也接近 10928。 C H H H H s p 3 - sC H 4 , 甲 烷 s p 3 - sC H 3 C H 3 , C H H H C H H H s p 3 - s p 3 乙 烷 鍵的特點(diǎn) ： 鍵能大，電子云對(duì)鍵軸呈圓柱形對(duì)稱(chēng) 分布。導(dǎo)致烷烴化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。 2. 烯烴的結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)特征 ：含 C=C官能

5、團(tuán)，雙鍵 C為 sp2雜化， 飽和 C為 sp3雜化。 乙烯為例 ： CH2= CH2 C H H C H H s p 2 - s s p 2 - s p 2 兩個(gè) C、四個(gè) H處于 同一 平面 ，剩余 P軌道垂直此 平面，平行重疊成 鍵 。 鍵 雙鍵由一個(gè) 鍵 + 一個(gè) 鍵 組成。 鍵的特點(diǎn) ： （ 1） 鍵能小，重疊少，易斷裂，發(fā) 生反應(yīng)。（ 2）成鍵兩 C不能自由旋轉(zhuǎn)。 二、鏈烴的同分異構(gòu)現(xiàn)象 （ P115 ） （一） 碳鏈異構(gòu) 由于分子中碳原子的 連接方式 不同而形成不同 碳 鏈 的異構(gòu)現(xiàn)象。 如：戊烷有三種碳鏈異構(gòu) （正）戊烷 異戊烷

6、 新戊烷 C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 C H 3 C H 3 C H C H 2 C H 3 C H 3 C H 3 C C H 3 C H 3 C H 3 隨著 C數(shù)增加，有機(jī)物會(huì)出現(xiàn)分子組成相同而 結(jié)構(gòu)不同的現(xiàn)象 同分異構(gòu)現(xiàn)象。 同樣烯烴中也存在碳鏈異構(gòu)。 如：丁烯 C4H8 C H C H 2 C H 3 C C H 3 C H 3 H 2 CH 2 C 1-丁烯 2-甲基 -1-丙烯 碳原子的類(lèi)型 ： 伯 碳 1； 仲 碳 2； 叔 碳 3； 季 碳 4。 （

7、伯氫 ）（ 仲氫 ）（ 叔氫 ） C H 3 C H 2 C C H 2 C H 2 C H 2 C H 3 C H 3 C H 3 2 1 答 案 ： 練習(xí)： 寫(xiě)出分子式為 C9H20，含有 8個(gè) 2 氫 原子和 12個(gè) 1 氫原子的烷烴結(jié)構(gòu)式。 （二）位置異構(gòu) 碳鏈骨架相同，但 官能團(tuán) 位置不同而產(chǎn)生的 異構(gòu)現(xiàn)象。 如：丁烯 C4H8 C H 2 C H C H 2 C H 3 C H 3 C H C H C H 3 1-丁烯 2-丁烯 （一）烷烴的命名 1. 普通命名法 用于簡(jiǎn)單烷烴， C

8、1C10用天干： 甲 、 乙 、 丙 。 如 CH4甲烷， C5H12戊烷 ， C8H18辛烷 。 直鏈 ：前加“ 正 ” ，也可省略 含 “ CH3 CH(CH3) ”端基，無(wú)其他支鏈，前加“ 異 ” 含 “ CH3C(CH3)2 ”端基， 無(wú)其他支鏈，前加“ 新 ” 三、鏈烴的命名 （ P116） 例如： C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 C H 3 C H 3 C H C H 2 C H 3 C H 3 C H 3 C C H 3 C H 3 C H 3 （正）戊烷 異戊烷 新戊烷 復(fù)雜烷烴用系統(tǒng)命名法

9、。 2. 系統(tǒng)命名法 烴基 烴分子去掉一個(gè) H； 烷基 烷烴去掉一個(gè) H。 常見(jiàn)的烷基見(jiàn)書(shū)上 P117，其中 14C 烷基要記住 。 原則 ： 主鏈選最長(zhǎng)；側(cè)鏈當(dāng)作基；編號(hào)近側(cè)鏈； 基位注在前 。 C H 3 C H C H 2 C H 2 C H C H 2 C H 2 C H 3 C H 2 C H 3 C H 2 C H 3 C H 3 C H 2 C H C H C H 3 C H 2 C H C H 3 C H 3 C H 3 4-甲基 -6-乙基壬烷 （ *注： CH3、 CH2CH3位次 相同，小基先寫(xiě)。） 2,5-二甲基 -3-乙基己烷 （ *兩條相同主鏈

10、，選含取代基多的；如相同取 代基位次相同，則使第三取代基位次最小。） 練習(xí)：命名下列化合物 （二）烯烴的命名 類(lèi)似烷烴： 主鏈含雙鍵；編號(hào)近雙鍵；號(hào)碼 注在前 。 CH2=CH 乙烯基 ； CH3CH=CH 丙烯基 ； CH2=CHCH2 烯丙基 。 練習(xí)： C H 3 C H 2 C H C H 2 C C H 2 C H 3 C H 3 C H 2 4-甲基 -2-乙基己烯 四、鏈烴的主要化學(xué)性質(zhì) 1. 烯烴的 加成反應(yīng) （ P120） 加氫反應(yīng) H 2 / N i C H 3 C H 3C H 2 C H 2 加 X2、 HX C H 2 C H 2

11、 B r 2 / C C l 4 H B r C H 2 C H 2 B r B r C H 3 C H 2 B r 鍵斷裂，試劑中兩個(gè)原子或原子團(tuán)加 到相鄰兩個(gè) C上。 褪色 鑒別雙鍵 不對(duì)稱(chēng)試劑 加成反應(yīng)取向： H B r+ C H 3 C H C H 3 B r C H 3 C H 2 C H 2 B r C H 3 C H C H 2 溴 丙 烷 2 - 溴 丙 烷 主要產(chǎn)物 馬氏規(guī)則 不對(duì)稱(chēng)加成時(shí)， 氫 加在 含 H多 的雙鍵 C上。 練習(xí) ： C H 3 C H 2 C C H 2 C H 3 H B rC H 3 C H 2 C C H 3 C H 3

12、B r 2. 烯烴的 氧化反應(yīng) （ P124） 堿性或中性 酸性 R C H C H R K M n O 4 / O H R C H C H R O H O H 可用于鑒別雙鍵 可推斷原烯烴結(jié)構(gòu) R C H C H 2 K M n O 4 / H + R C O O H + C O 2 C C H R R R K M n O 4 / H + C O R R + R C O O H 酮 羧 酸 褪色 羧酸 單取代雙鍵 C原子： == CHR 酮 雙取代雙鍵 C原子： ==CR2 CO2 末端雙鍵 C原子： ==CH2 產(chǎn) 物 思考題 ： 某化合

13、的分子式 C6H12，能使溴水褪色，加氫生 成正己烷。如用酸性高錳酸鉀氧化，可得兩種不同 的羧酸。試寫(xiě)出該化合物的結(jié)構(gòu)式。 解： C H 3 C H C H C H 2 C H 2 C H 3 第三節(jié) 芳香烴 一、苯的分子結(jié)構(gòu) （ P129） （一） Kekul結(jié)構(gòu)式 H H H H H H分子式： C 6H6 有局限性，如：苯的鄰二元取代 物可寫(xiě)出兩種，而實(shí)際只有一種。 X X X X = （二）苯結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代解釋 每個(gè) C剩下的 P軌道重疊 大 鍵 。 結(jié)構(gòu)特征 ： C原子 sp2雜 化， 6個(gè) C、 6個(gè) H同一 平面 苯環(huán)平面 。 CC C C C C

14、HH H H H H s p 2 - s p 2 s p 2 - s 電子云密度、鍵長(zhǎng)平均化 結(jié)構(gòu)可表示為： 二、苯的化學(xué)性質(zhì) 取代反應(yīng) + C l 2 F e C l 3 C l 鹵 代 氯 苯 + H O N O 2 H 2 S O 4 N O 2 硝 基 苯 硝 化 + H O S O 3 H S O 3 S O 3 H 苯 磺 酸 磺 化 分子中 H被另一個(gè)原子或基團(tuán)所取代。 第四節(jié) 烴的含氧衍生物 1. 醇 酚 一、結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)及類(lèi)型 （ P140、 145、 150、 161 ） 通式 ： R-OH Ar-OH 官

15、能團(tuán) ： 醇 -OH 酚 -OH -OH 羥基 如 ： C H 3 O H O H 醇可根據(jù) -OH所連 C類(lèi)型 不同分為： R C H 2 O H R C H R O H R C R R O H 伯 醇 仲 醇 叔 醇 酚可根據(jù) -OH數(shù)目 分為：一元酚、多元酚。 O H O H O H 如： 2. 醛 酮 通式： R C O H R C O R C O 在 一 端 C O 在 中 間 C O H C O 官 能 團(tuán) ： 醛 基 酮 基 除 HCHO外， 一邊連 H， 一邊連 R。 兩邊連 R。 含 有 C O

16、 羰 基 根據(jù)所連 R的種類(lèi) 不同分為： 脂肪族醛、酮 C=O與脂肪烴基相連 芳香族醛、酮 C=O至少有一端與苯環(huán)相連 酮基一端連甲基 甲基酮 C H 3 C C H 2 C H 3 O C O C H 3 脂肪族甲基酮 芳香族甲基酮 3. 羧酸 通式： RCOOH 官能團(tuán) ： -COOH 羧基 根據(jù) R的不同 可分為： 脂肪族、脂環(huán)族和芳香族羧酸。 二、主要化學(xué)性質(zhì) （一）醇 （ P142） 脫水反應(yīng) 分 子 內(nèi) ： C H 3 C H 2 O H 1 7 0 H 2 S O 4濃 C H 2 C H 2 + H 2 O 分 子 間 ： 2 C H 3 C

17、H 2 O H 1 4 0 H 2 S O 4濃 C H 3 C H 2 O C H 2 C H 3 + H 2 O -消除 分子中脫去一個(gè)簡(jiǎn)單分子（如 H2O、 HX）形 成不飽和結(jié)構(gòu)的反應(yīng) 消除反應(yīng) 乙烯 乙醚 C H 3 C H 2 C O H C H 3 C H 3 H 2 S O 4 C H 3 C H C C H 3 C H 3 Saytzeff規(guī)則 消除時(shí)， -C上 H少 的易消除。 消除反應(yīng)的取向： C H 3 C H 2 C H C H 3 O H C H 3 C H 2 C H C H 2 C H 3 C H C H C H 3H 2 S O

18、4濃 + 1-丁烯 2-丁烯 主要產(chǎn)物 練習(xí)： H 3 C O H H 2 S O 4 CH3 氧化反應(yīng) 氧化實(shí)質(zhì) 脫去 2H（ OH上的 H和 -C上的 H）。 常用氧化劑 O： KMnO4 /H+； K2Cr2O7 /H+。 1 醇 醛 羧 酸 2 醇 O 酮 OO 3 醇 O 不 反 應(yīng)； ； 可用作鑒別 3醇 。 練習(xí) ： 1 . C H 3 C H 2 C H 2 O H K M n O 4 / H + 2 . O H K M n O 4 / H + 3 . C H 3 C H 2 C O H C H 3 C H 3 K M n O 4 /

19、H + C H 3 C H 2 C O O H O 不反應(yīng) （二）酚 （ P146） 弱酸性 O H + N a O H O - N a + + H 2 O O H+ C O 2 + H 2 OO - N a + + N a H C O 3 酸性比碳酸弱。 與 FeCl3顯色 含 酚 -OH的化合物均能與 FeCl3顯色。 用于鑒別酚類(lèi) （三）醛和酮 （ P153、 155） 羰基的加成反應(yīng) 加醇 R C O H + H O R 干 燥 H C l R C O R H O R 半 縮 醛 干 燥 H C l

20、H O R R C O H H O R 縮 醛 + H 2 O 縮醛在 OH-中穩(wěn)定，遇 H+分解，在有機(jī)合 成可用于 保護(hù)醛基 。 酮在同樣條件下難反應(yīng)。 半縮醛羥基 R C H 2 C H O + C l 2 R C H C H O C l O H - R C C H O C l C l C l 2 C H 3 C O R ( H ) C X 3 C O R ( H ) C H X 3 + ( H ) R - C O O -X 2 , O H - O H - 含 -H的醛、酮都可反應(yīng) 。 OH-中分解 鹵仿 常用 I2/NaOH作為反應(yīng)試劑，產(chǎn)物為淡黃色 CH

21、I3 碘仿反應(yīng) C H 3 C H ( R ) O + I 2 N a O H C O N a O ( R ) H + C H I 3 -H的取代反應(yīng) 碘仿反應(yīng) 思考：下列那些化合物能發(fā)生碘仿反應(yīng)？ C H 3 C O C H 3 C H O H 凡 具 有 （ 先 氧 化 ） 結(jié) 構(gòu) 的 化 合 物 均 可 發(fā) 生 碘 仿 反 應(yīng) 。 、 ( 1 ) C H 3 C H 2 O H ( 2 ) C H 3 C H C H 2 C H 2 C H 3 O H ( 3 ) C H 3 C H 2 C H C H 2 C

22、 H 3 O H ( 4 ) C H 3 C H 2 C H 2 O H ( 5 ) C H 3 C H C H 2 C H 3 O H ( 6 ) C H 3 C H C H 3 O H ( 7 ) C H 3 C H 2 C H O ( 8 ) C O C H 3 I 2 / N a O H 來(lái) 鑒 別 ： C H 3 C O C H 3 C H O H 、 可 用 （ 甲 基 酮 ） 、 乙 醛 （ 醇 ） 。 （四）羧酸 （ P163、 164） 酸性 R C O O H + N a H C O 3 R C O O N a + H 2 O + C O 2 R C O O H + N a O H R C O O N a + H 2 O 酸性 酚、碳酸 酚 溶于 NaOH，不溶于 NaHCO3。 羧酸 溶于 NaOH和 NaHCO3。 酯的生成 羧酸與醇生成酯和水 酯化反應(yīng) C H 3 C O O H + C H 3 C H 2 O H C H 3 C O O C H 2 C H 3+ H 2 OH + 乙酸乙酯 一般用少量 H2SO4作催化劑，加快平衡到達(dá)時(shí)間。 練習(xí)： O H C O O H + N a H C O 3 O H C O O N a