基本概念及研究方法.ppt

第一节第一节 基本概念及研究方法基本概念及研究方法1 1、有机物的分类、有机物的分类有有机机物物烃烃烃的衍生物烃的衍生物链烃（烷、烯、炔）链烃（烷、烯、炔）高分子化合物高分子化合物（天然高分子、合成高分子）（天然高分子、合成高分子）芳烃（苯及苯的同系物）芳烃（苯及苯的同系物）卤代烃卤代烃醇、酚醇、酚醛、酮、醛、酮、糖糖羧酸、酯、羧酸、酯、氨基酸氨基酸有机物有机物：含碳元素的化合物含碳元素的化合物 （除（除COCO、COCO2 2、碳酸及其盐、氰化物及金、碳酸及其盐、氰化物及金 属碳化物等）。属碳化物等）。烃烃:仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，合物，烷烃烷烃:碳原子之间都以碳碳单键结合成链状碳原子之间都以碳碳单键结合成链状烃叫烷烃烃叫烷烃,也叫做饱和烃，也叫做饱和烃，烯烃烯烃分子中含有碳碳双键的一类链烃叫做烯烃分子中含有碳碳双键的一类链烃叫做烯烃 炔烃炔烃分子里含有碳碳三键的一类链烃叫做炔烃分子里含有碳碳三键的一类链烃叫做炔烃 芳香烃芳香烃分子里含有苯环的一类烃叫做芳香烃分子里含有苯环的一类烃叫做芳香烃 3、烷烃命名、烷烃命名习惯命名法：正、异、新习惯命名法：正、异、新系统命名法：系统命名法：（1 1）选主链，称）选主链，称 “某烷某烷”（含有碳原子数目（含有碳原子数目最多的链）最多的链）（2 2）支链作为取代基，称）支链作为取代基，称 “某基某基”支链位置编号最小支链位置编号最小 相同取代基合并相同取代基合并 先简后繁先简后繁4、基、官能团、基、官能团基基官能团官能团特性特性电中性，不能单独稳定存在电中性，不能单独稳定存在决定有机物的化学性质决定有机物的化学性质 实例实例CH3、Cl、OH、CH2COOH、NH2OH、X等等关系关系官能团属于基，但基不一定是官能团，如甲基官能团属于基，但基不一定是官能团，如甲基CH3不是不是官能团官能团常见官能团（名称）：常见官能团（名称）：常见官能团（名称）：常见官能团（名称）：卤原子卤原子卤原子卤原子(X)X)、羟基、羟基、羟基、羟基(OH)OH)、醛基、醛基、醛基、醛基(CHO)CHO)、羧基羧基羧基羧基(COOH)COOH)、硝基、硝基、硝基、硝基(NONO2 2)、酯基酯基酯基酯基(COOCOO)、氨基、氨基、氨基、氨基(NHNH2 2)碳碳碳碳碳碳碳碳双键（双键（双键（双键（C=CC=C）、）、）、）、碳碳碳碳碳碳碳碳三键（三键（三键（三键（CCCC）5、同系物、同系物定义：定义：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互相称为同系物烷烃中的甲烷、原子团的物质互相称为同系物烷烃中的甲烷、乙烷、丁烷等等，它们互为同系物乙烷、丁烷等等，它们互为同系物性质规律性质规律化学性质相似化学性质相似同系物随碳原子数增加，相对分子质量增大，同系物随碳原子数增加，相对分子质量增大，分子间作用力增大，物质的熔沸点逐渐升高分子间作用力增大，物质的熔沸点逐渐升高（分子晶体的熔沸点规律分子晶体的熔沸点规律）6、同分异构体、同分异构体结结构构异异构构碳骨架异构碳骨架异构官能团官能团位置位置异构异构官能团异构官能团异构分子式相同，结构不同的化合物互称为同分异构体分子式相同，结构不同的化合物互称为同分异构体如：正丁烷、异丁烷如：正丁烷、异丁烷顺反异构顺反异构碳骨架异构：碳骨架异构：如：正丁烷、异丁烷官能团位置异构：官能团位置异构：如：1-丁烯和2-丁烯；1-丙醇和2-丙醇官能团异构：官能团异构：如：环己烷和1-己烯；甲酸甲酯和乙酸 顺反异构：顺反异构：如：顺-2-丁烯和反-2-丁烯 书写方法书写方法：顺序顺序:碳链异构碳链异构位置异构位置异构官能团异构官能团异构主链由长到短主链由长到短,支链由整到散支链由整到散,位置由心到边位置由心到边排列由邻到间排列由邻到间7、几种基本结构模型、几种基本结构模型空间构型空间构型结构特点结构特点甲烷甲烷正四面体正四面体任意三个原子共平面，所有任意三个原子共平面，所有原子不可能共平面，原子不可能共平面，单键可单键可旋转旋转乙烯乙烯平面形平面形6个原子共平面，个原子共平面，双键不能双键不能旋转旋转乙炔乙炔直线形直线形4个原子在同一直线上，个原子在同一直线上，三三键不能旋转键不能旋转苯苯平面正平面正六边形六边形12个原子共平面个原子共平面步骤步骤 方法方法 分离、提纯分离、提纯 元素定量分析确定实验式元素定量分析确定实验式（定性分析被教材忽略）（定性分析被教材忽略）测定相对分子质量，测定相对分子质量，确定分子组成（分子式）确定分子组成（分子式）确定分子结构确定分子结构 蒸馏、重结晶、萃取蒸馏、重结晶、萃取 李比希元素分析法（燃烧法）李比希元素分析法（燃烧法）现代仪器分析法现代仪器分析法 相对密度法（传统）相对密度法（传统）质谱法（现代）质谱法（现代）根据性质实验猜测（传统方法）、根据性质实验猜测（传统方法）、红外光谱、核磁共振氢谱（现代）红外光谱、核磁共振氢谱（现代）8.8.研究有机化合物的一般步骤和方法研究有机化合物的一般步骤和方法 质谱是测定有机物相对分子质量质谱是测定有机物相对分子质量 红外光谱可以获得化学键和官能团的信息红外光谱可以获得化学键和官能团的信息CH3CH2OH的红外光谱的红外光谱CH3CH2OH的核磁共振氢谱的核磁共振氢谱核磁共振氢谱可以获得有机物分子核磁共振氢谱可以获得有机物分子中，氢原子的类型及它们的数目中，氢原子的类型及它们的数目1 1、烃、烃第二节重要的有机物（结构、性质）第二节重要的有机物（结构、性质）8班2 2、烃的衍生物、烃的衍生物2CH3 3CH2 2OH2Na2CH3 3CH2 2ONaH2 2 2CH2CH3 3CHCH2 2OHOHO O2 2 2CH 2CH3 3CHOCHO2H2H2 2O O6班CHCH3 3CHOCHO2Ag(NH2Ag(NH3 3)2 2OH OH CH CH3 3COONHCOONH4 42Ag2Ag3NH3NH3 3H H2 2O OCuCu2 2+2OH-2OH-Cu(OH)Cu(OH)2 2CHCH3 3CHOCHO2Cu(OH)2Cu(OH)2 2 3CH 3CH3 3COOHCOOHCuCu2 2OO2H2H2 2O OC C6 6H H1212O O6 6(s)(s)6O6O2 2(g)6CO(g)6CO2 2(g)(g)6H6H2 2O(1)O(1)1 mol1 mol葡萄糖完全氧化，放出约葡萄糖完全氧化，放出约2804kJ2804kJ的热量的热量CH2OHCHOHCHOHCHOHCHOHCHO 2Cu(OH)2Cu(OH)2 2 CH2OHCHOHCHOHCHOHCHOH COOHCOOHCuCu2 2OO2H2H2 2O O1、取代反应、取代反应有机物分子里的某些原子或原有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应叫做子团被其他原子或原子团所代替的反应叫做取代反应取代反应特点：特点：“有进有出有进有出”包括：包括：卤代、硝化、酯化、水解、分子间脱水卤代、硝化、酯化、水解、分子间脱水第三节有机反应的主要类型第三节有机反应的主要类型 有机物有机物无机物无机物/有机物有机物反应名称反应名称烷烷,芳烃芳烃,酚酚X2卤代反应卤代反应苯及其同系物苯及其同系物HNO3硝化反应硝化反应醇醇醇醇脱水反应脱水反应醇醇HX取代反应取代反应酸酸醇醇酯化反应酯化反应酯酯酸溶液或碱溶液酸溶液或碱溶液水解反应水解反应卤代烃卤代烃碱溶液碱溶液水解反应水解反应二糖及多糖二糖及多糖H2O水解反应水解反应蛋白质蛋白质H2O水解反应水解反应2、加成反应、加成反应有机物分子中的不饱和键（双键或三键）两端有机物分子中的不饱和键（双键或三键）两端的碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应，叫做加成反应的化合物的反应，叫做加成反应 特点：特点：“有进无出有进无出”包括：包括：烯烃及含烯烃及含C=C的有机物、炔烃及含的有机物、炔烃及含CC的有机的有机物与物与H2、X2、HX、H2O加成、苯环、醛基、不饱加成、苯环、醛基、不饱和油脂与和油脂与H2加成加成 说明：说明：1.和和H2加成的条件一般是催化剂（加成的条件一般是催化剂（Ni）+加热加热 2.和水加成时，一般在一定的温度、压强和催化剂和水加成时，一般在一定的温度、压强和催化剂条件下条件下 3.不对称烯烃或炔烃和不对称烯烃或炔烃和H2O、HX加成时可能产生加成时可能产生两种产物两种产物 4.醛基的醛基的C=O只能和只能和H2加成，不能和加成，不能和X2加成，而羧加成，而羧基和酯基和酯 的的C=O不能发生加成反应不能发生加成反应 5.若一种物质中同时存在若一种物质中同时存在C=C、醛基等多个官能团、醛基等多个官能团时，和氢气的加成反应可同时进行，也可以有选择地时，和氢气的加成反应可同时进行，也可以有选择地进行，看信息而定进行，看信息而定有机物分子去掉一个小分子，同时生成不饱有机物分子去掉一个小分子，同时生成不饱和新的有机物化合物的反应，叫做消去反应。和新的有机物化合物的反应，叫做消去反应。3、消去反应、消去反应特点：特点：“有出无进有出无进”包括：包括：醇消去醇消去H2O生成烯烃、生成烯烃、卤代烃消去卤代烃消去HX生成烯烃生成烯烃 说明：说明：说明：说明：1.1.消去反应的实质：消去反应的实质：消去反应的实质：消去反应的实质：OHOH或或或或X X与所在碳相邻的碳与所在碳相邻的碳与所在碳相邻的碳与所在碳相邻的碳原子上的原子上的原子上的原子上的H H结合生成结合生成结合生成结合生成H H2 2OO或或或或HXHX而消去而消去而消去而消去2.2.不能发生消去反应的情况：不能发生消去反应的情况：不能发生消去反应的情况：不能发生消去反应的情况：OHOH或或或或X X所在的碳所在的碳所在的碳所在的碳无相邻碳原子，或相邻碳原子上无氢（注意区分不无相邻碳原子，或相邻碳原子上无氢（注意区分不无相邻碳原子，或相邻碳原子上无氢（注意区分不无相邻碳原子，或相邻碳原子上无氢（注意区分不能消去和不能氧化的醇）能消去和不能氧化的醇）能消去和不能氧化的醇）能消去和不能氧化的醇）3.3.有不对称消去的情况，由信息定产物有不对称消去的情况，由信息定产物有不对称消去的情况，由信息定产物有不对称消去的情况，由信息定产物4.4.消去反应的条件：醇类是浓硫酸加热；消去反应的条件：醇类是浓硫酸加热；消去反应的条件：醇类是浓硫酸加热；消去反应的条件：醇类是浓硫酸加热；卤代烃是卤代烃是卤代烃是卤代烃是NaOHNaOH醇溶液加热醇溶液加热醇溶液加热醇溶液加热 发生加聚反应的有烯烃以及它们的衍生物如：丙烯酸、甲发生加聚反应的有烯烃以及它们的衍生物如：丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯等基丙烯酸甲酯等（1 1）加聚反应）加聚反应 含有碳碳双链的不饱和有机物，以加成的方式相互结合，含有碳碳双链的不饱和有机物，以加成的方式相互结合，生成高分子化合物的反应生成高分子化合物的反应 对于加聚反应，缩聚反应要熟练掌握单体聚合体，以及高聚对于加聚反应，缩聚反应要熟练掌握单体聚合体，以及高聚物中的链节。物中的链节。有机物单体间通过失去水分子等小分子形成高分子化合有机物单体间通过失去水分子等小分子形成高分子化合物的反应物的反应（2 2）缩聚反应）缩聚反应 如乳酸（如乳酸（C3H6O3）发生聚合反应生成聚乳酸酯）发生聚合反应生成聚乳酸酯4、聚合反应、聚合反应特点：特点：特点：特点：有机物得氧或去氢有机物得氧或去氢有机物得氧或去氢有机物得氧或去氢 包括：包括：包括：包括：燃烧反应、被空气（氧气）氧化、燃烧反应、被空气（氧气）氧化、燃烧反应、被空气（氧气）氧化、燃烧反应、被空气（氧气）氧化、被酸性被酸性被酸性被酸性KMnOKMnO4 4溶液氧化，溶液氧化，溶液氧化，溶液氧化，醛基的银镜反应和被新制醛基的银镜反应和被新制醛基的银镜反应和被新制醛基的银镜反应和被新制Cu(OH)Cu(OH)2 2悬浊液氧化悬浊液氧化悬浊液氧化悬浊液氧化 烯烃被臭氧氧化烯烃被臭氧氧化烯烃被臭氧氧化烯烃被臭氧氧化（OO3 3，Zn/HClZn/HCl，双键断裂，原双键碳变为，双键断裂，原双键碳变为，双键断裂，原双键碳变为，双键断裂，原双键碳变为C=OC=O）(4(4班班班班)5、氧化反应、氧化反应 说明：说明：有机物一般都可以发生氧化反应，此过程发有机物一般都可以发生氧化反应，此过程发生了碳碳键或碳氧键的断裂生了碳碳键或碳氧键的断裂 醇氧化的规律：醇氧化的规律：伯醇氧化成醛，如伯醇氧化成醛，如CH3CH2OH 仲醇氧化成仲醇氧化成酮，如酮，如(CH3)2CHOH 叔醇不能被氧化，如叔醇不能被氧化，如(CH3)3COH 多官能团物质被氧化的顺序看信息多官能团物质被氧化的顺序看信息还原反应还原反应特点：特点：特点：特点：有机物得氢或去氧有机物得氢或去氧有机物得氢或去氧有机物得氢或去氧 包括：包括：包括：包括：烯、炔、苯环、醛、油脂等和氢气加成，烯、炔、苯环、醛、油脂等和氢气加成，烯、炔、苯环、醛、油脂等和氢气加成，烯、炔、苯环、醛、油脂等和氢气加成，硝基被还原为氨基硝基被还原为氨基硝基被还原为氨基硝基被还原为氨基 （如硝基苯被如硝基苯被如硝基苯被如硝基苯被Fe+HClFe+HCl还原为还原为还原为还原为苯胺苯胺苯胺苯胺）说明：说明：说明：说明：“氧化氧化氧化氧化”和和和和“还原还原还原还原”反应是针对有机物而言反应是针对有机物而言反应是针对有机物而言反应是针对有机物而言的，有机物被氧化则定义为氧化反应，有机物被的，有机物被氧化则定义为氧化反应，有机物被的，有机物被氧化则定义为氧化反应，有机物被的，有机物被氧化则定义为氧化反应，有机物被还原则定义为还原反应还原则定义为还原反应还原则定义为还原反应还原则定义为还原反应1取代：取代：2加成加成(加聚加聚)：3消去：消去：4氧化：氧化：5还原：还原：6酯化：酯化：7水解水解(取代取代)：烷烃、芳香烃、醇、酚、酯、羧酸、卤代烃烷烃、芳香烃、醇、酚、酯、羧酸、卤代烃烯烃、炔烃、苯、醛、酮、油脂、单糖烯烃、炔烃、苯、醛、酮、油脂、单糖醇、卤代烃醇、卤代烃O2(加催化剂加催化剂):KMnO4烯烃、醇、醛烯烃、醇、醛烯、炔、油脂、苯同系物、醛、烯、炔、油脂、苯同系物、醛、葡萄糖葡萄糖银氨溶液或银氨溶液或新制氢氧化铜新制氢氧化铜醛、甲酸、甲酸酯、醛、甲酸、甲酸酯、葡萄糖、麦芽糖葡萄糖、麦芽糖醛、能与醛、能与H2加成反应的烯、炔等加成反应的烯、炔等醇、羧酸、葡萄糖、纤维素醇、羧酸、葡萄糖、纤维素卤代烃、酯、油脂、二糖、多糖、蛋白质卤代烃、酯、油脂、二糖、多糖、蛋白质各类反应与物质间的联系第四节 重要有机物转化关系烷烃烯烃炔烃卤代烃醛羧酸酯醇+H2O+H2O-H2O+H2+H2+X2(HX)+X2(HX)-HX+X2+HX+H2O氧化还原氧化酯化水解水解酯化第五节 有机合成 有机合成题的解题方法有机合成题的解题方法 有机合成的解题思路有机合成的解题思路 有机合成遵循的原则有机合成遵循的原则1 1、官能团的引入、官能团的引入羟基的引入羟基的引入烯烃与水加成烯烃与水加成醛或酮与醛或酮与H2加成加成卤代烃碱性水解卤代烃碱性水解酯的水解酯的水解卤原子的引入卤原子的引入双键的引入双键的引入烃与烃与X2取代取代不饱和烃与不饱和烃与HX或或X2加成加成醇与醇与HX取代取代某些醇或卤代烃的消去引入某些醇或卤代烃的消去引入C=C醇的氧化引入醇的氧化引入C=O加成消不饱和键加成消不饱和键 消去、氧化、酯化除羟基消去、氧化、酯化除羟基加成、氧化除醛基加成、氧化除醛基2 2、官能团的消除、官能团的消除不同官能团间的转换不同官能团间的转换RX RC=CR ROH RCHO RCOOH RCOOR通过某种途径使一个官能团变为两个，如通过某种途径使一个官能团变为两个，如CH3CH2OH HOCH2CH2OH通过某种途径使官能团的位置改变通过某种途径使官能团的位置改变3、官能团的衍变官能团的衍变有机合成题的解题方法有机合成题的解题方法1.1.正推法：正推法：从反应物正推至生成物，例如：从反应物正推至生成物，例如：CH2=CH2 HOCH2CH2OH2.2.逆推法逆推法 先确定合成物的类别及题中给定的条件，然后先确定合成物的类别及题中给定的条件，然后从产物起一步一步反推至原料从产物起一步一步反推至原料 逆推法的思维途径：逆推法的思维途径：（1）首先确定所要合成的有机物属于何种类别，以及题）首先确定所要合成的有机物属于何种类别，以及题中所给定的条件与所要合成的有机物之间的关系。中所给定的条件与所要合成的有机物之间的关系。（2）以题中要求最终产物为起点，考虑这一有机物由甲）以题中要求最终产物为起点，考虑这一有机物由甲经过一步反应而制得，如果甲不是所给的已知原料，再进经过一步反应而制得，如果甲不是所给的已知原料，再进一步考虑甲又是如何从另一有机物乙经一步反应而制得，一步考虑甲又是如何从另一有机物乙经一步反应而制得，一直推导到题目中给定的原料为终点。一直推导到题目中给定的原料为终点。1、将原料与产物的结构进行对比，一比碳干的变、将原料与产物的结构进行对比，一比碳干的变化，二比官能团的差异。化，二比官能团的差异。有机合成的解题思路有机合成的解题思路2、在合成某一种产物时，可能会产生多种不同的、在合成某一种产物时，可能会产生多种不同的方法和途径，应当在兼顾原料省、产率高的前提下，方法和途径，应当在兼顾原料省、产率高的前提下，选择最合理、最简单的方法和途径。选择最合理、最简单的方法和途径。例例1：已知：已知 试写出下图中试写出下图中AF各物质的结构简式各物质的结构简式解：解：第六节 有机化学的计算有机物分子式和结构式的确定有机物分子式和结构式的确定有机物组分讨论型计算有机物组分讨论型计算有机物条件和范围讨论型计算有机物条件和范围讨论型计算有机物通式归纳法计算有机物通式归纳法计算有机物计算中曲线关系有机物计算中曲线关系（一）、一般思路（一）、一般思路C、H等元素的质量等元素的质量 C、H等元素的质量比等元素的质量比 C、H等元素的质量分数等元素的质量分数燃烧产物的质量燃烧产物的质量分子式分子式实验式实验式相对分子质量相对分子质量=有机物燃烧方程有机物燃烧方程式计算、讨论式计算、讨论通过计通过计算讨论算讨论结构式结构式实验实验有机物分子式和结构式的确定有机物分子式和结构式的确定 1、直接法：密密度度（相相对对密密度度）摩摩尔尔质质量量1mol1mol分子中各元素原子的物质的量分子中各元素原子的物质的量分子式分子式 （二）、基本方法2、最简式法：最简式、最简式法：最简式CaHbOc.3、余数法：、余数法：用烃的相对分子质量除以用烃的相对分子质量除以14，视商数和余，视商数和余数确定分子式：数确定分子式：=x+mm=2为烷烃为烷烃m=0为烯烃为烯烃m=12为炔烃为炔烃m=8为苯或苯为苯或苯的同系物的同系物用烃的相对分子质量除以用烃的相对分子质量除以12，视商数和余数确定分子式：，视商数和余数确定分子式：若若则分子式为则分子式为CxHy对于烃的衍生物，先用相对分子质量减去氧原子总相对于烃的衍生物，先用相对分子质量减去氧原子总相对分子质量，剩余的相对分子质量仍按上述方法进行对分子质量，剩余的相对分子质量仍按上述方法进行4、增减法：、增减法：CnHm减一个碳原子必增加减一个碳原子必增加12氢原子氢原子增一个碳原子必减少增一个碳原子必减少12氢原子氢原子Cn-1Hm+12同理，增加一个氧原子必减少一个同理，增加一个氧原子必减少一个CH45、平均分子式法：当烃为混合物时，先求、平均分子式法：当烃为混合物时，先求出平均分子式，再利用平均值，确定各种可出平均分子式，再利用平均值，确定各种可能混合烃的分子式能混合烃的分子式6、不定式法、讨论法、不定式法、讨论法分散系分散系所用试剂所用试剂分离方法分离方法乙酸乙酯（乙酸）乙酸乙酯（乙酸）溴乙烷（乙醇）溴乙烷（乙醇）乙烷（乙烯）乙烷（乙烯）乙醇（乙醇（NaCl）苯（苯酚）苯（苯酚）溴苯（溴）溴苯（溴）乙醇（水）乙醇（水）甲苯（乙醛）甲苯（乙醛）物质的提纯：物质的提纯：饱和饱和Na2CO3 分液分液蒸馏水蒸馏水 分液分液酸性酸性KMnO4、碱石灰碱石灰 洗气洗气蒸馏蒸馏NaOH溶液溶液 分液分液NaOH溶液溶液 分液分液CaO 蒸馏蒸馏蒸馏水蒸馏水 分液分液