第16讲有机物的组成、结构和性质.ppt
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1、专题五专题五 有机化学基础有机化学基础(选考选考)第第1616讲讲 有机物的组成、结构和性质有机物的组成、结构和性质一、有机化合物一、有机化合物有有机机化化合合物物有机物的命名有机物的命名烷、烯、炔、醇、苯的同烷、烯、炔、醇、苯的同系物系物同分异同分异构种类构种类立体异构立体异构对映异构对映异构顺反异构顺反异构(中学中以信息(中学中以信息 形式出现)形式出现)碳链异构碳链异构碳碳原子连接顺序不同原子连接顺序不同结构异构结构异构官能团官能团异构异构位置异构位置异构官官能团的位置不同能团的位置不同类型异构类型异构官官能团不同能团不同有有机机化化合合物物组成和结构规律组成和结构规律有机化学重要反应有
2、机化学重要反应四大基本四大基本反应类型反应类型取代反应取代反应加成反应加成反应聚合反应聚合反应消去反应消去反应其他其他氧化、还原氧化、还原反应、显色反应等反应、显色反应等有机物结构有机物结构式的推导:式的推导:相对分子质量相对分子质量分子式分子式物理方法物理方法化学方法化学方法结构式结构式二、规律与方法二、规律与方法(一)有机化合物的命名(一)有机化合物的命名1.烷烃的命名烷烃的命名 烷烃的系统命名可概括为:选主链,称某烷;编烷烃的系统命名可概括为:选主链,称某烷;编 号位,定支链;取代基,写在前,注位置,短线号位,定支链;取代基,写在前,注位置,短线 连;不同基,简到繁,相同基,合并算。连;
3、不同基,简到繁,相同基,合并算。2.烯烃和炔烃的命名烯烃和炔烃的命名 (1)选主链:将含有)选主链:将含有 或或CC的最长碳的最长碳 链作为主链,称为链作为主链,称为“某烯某烯”或或“某炔某炔”;(2)编号定位:从距离)编号定位:从距离 或或CC最近的最近的 一一 端对主链碳原子进行编号;端对主链碳原子进行编号;(3)定名称:将支链作为取代基,写在)定名称:将支链作为取代基,写在“某烯某烯”或或 “某炔某炔”的前面,并用阿拉伯数字标明的前面,并用阿拉伯数字标明 或或 CC的位置的位置。CH3 如如:HC C CH2 CH CH3 4 甲基甲基 1 戊炔。戊炔。3.苯的同系物的命名苯的同系物的命
4、名 苯的同系物的命名是以苯作母体的。苯分子中的氢苯的同系物的命名是以苯作母体的。苯分子中的氢 原子被甲基取代后生成甲苯,被乙基取代后生成乙原子被甲基取代后生成甲苯,被乙基取代后生成乙 苯苯 ()。)。如果两个氢原子被两个甲基如果两个氢原子被两个甲基 取代后,则生成二甲苯。由于取代基位置不同,二取代后,则生成二甲苯。由于取代基位置不同,二 甲苯可有三种同分异构体,根据甲基在苯环上的位甲苯可有三种同分异构体,根据甲基在苯环上的位 置不同,可用置不同,可用“邻邻”、“间间”、“对对”来表示。来表示。4.4.醇的命名醇的命名(1)将含有与)将含有与OH相连的碳原子的最长碳链作为相连的碳原子的最长碳链作
5、为 主链,称主链,称“某醇某醇”;(2)从距离)从距离OH最近的一端对主链碳原子编号;最近的一端对主链碳原子编号;(3)将取代基写在前面,并标出)将取代基写在前面,并标出OH的位置,写的位置,写 出名称。出名称。如:如:5甲基甲基 2 己醇,己醇,(二)同分异构体的类型、书写与判断(二)同分异构体的类型、书写与判断 1.同分异构体的种类同分异构体的种类 (1)碳链异构:如)碳链异构:如CH3CH2CH2CH3与与 CH3CHCH3。CH3 (2)官能团位置异构:如)官能团位置异构:如CH3CH2CH2OH与与 CH3CHCH3。OH (3)官能团异构(类别异构)官能团异构(类别异构)常见的官能
6、团异构常见的官能团异构组成通式组成通式 可能的类别可能的类别典型实例典型实例Cn nH2n n烯烃、环烷烯烃、环烷烃烃CH2 CHCH3与与Cn nH2n n-2炔烃、二烯炔烃、二烯烃、环烯烃烃、环烯烃CH CCH2CH3、CH2 CHCH CH2与与Cn nH2n+n+2O醇、醚醇、醚C2H5OH与与CH3OCH3CH2H2CCH2Cn nH2n nO醛、酮、醛、酮、烯醇、环烯醇、环醚、环醇醚、环醇CH3CH2CHO、CH3COCH3、CH2 CHCH2OH,CH3 CH CH2与与 OCH2 CH OH CH2Cn nH2n nO2羧酸、酯、羧酸、酯、羟基醛羟基醛CH3COOH、HCOOC
7、H3与与HOCH2CHOCn nH2n n-6O酚、芳香酚、芳香醇、芳香醇、芳香醚醚Cn nH2n n+1NO2硝基烷、氨基酸硝基烷、氨基酸CH3CH2NO2与与H2NCH2COOHCn n(H2O)m m单糖或二糖单糖或二糖葡萄糖与果糖葡萄糖与果糖(C6H12O6)、)、蔗糖与麦芽糖蔗糖与麦芽糖(C12H22O11)2.同分异构体的书写规律同分异构体的书写规律 (1)具有官能团的有机物,一般的书写顺序:)具有官能团的有机物,一般的书写顺序:碳链异构碳链异构官能团位置异构官能团位置异构官能团类别异构。官能团类别异构。(2)芳香族化合物同分异构体的书写要注意两个)芳香族化合物同分异构体的书写要注
8、意两个 方面:方面:烷基的类别与个数,即碳链异构。烷基的类别与个数,即碳链异构。若有若有2个侧链,则存在邻、间、对三种位置异构。个侧链,则存在邻、间、对三种位置异构。O(3)酯()酯(RCO R,R是烃基):按是烃基):按R中中 所含碳原子数由少到多,所含碳原子数由少到多,R中所含碳原子数由多中所含碳原子数由多 到少的顺序书写。到少的顺序书写。(4)书写同分异构体时注意常见原子的价键数)书写同分异构体时注意常见原子的价键数 在有机物分子中碳原子的价键数为在有机物分子中碳原子的价键数为4,氧原子的价键,氧原子的价键 数为数为 2,氮原子的价键数为,氮原子的价键数为3,卤原子、氢原子的价,卤原子、
9、氢原子的价 键数为键数为1,不足或超过这些价键数的结构都是不存,不足或超过这些价键数的结构都是不存 在的。在的。3.同分异构体数目的判断方法同分异构体数目的判断方法 (1)基元法)基元法 例如,丁基有例如,丁基有4种同分异构体,则丁醇、戊醛、戊种同分异构体,则丁醇、戊醛、戊 酸等都有酸等都有4种同分异构体(碳链异构)。种同分异构体(碳链异构)。(2)替代法)替代法 例如,二氯苯(例如,二氯苯(C6H4Cl2)有)有3种同分异构体,四种同分异构体,四 氯苯也有氯苯也有3种(将种(将H替代替代Cl);又如又如CH4的一氯代物的一氯代物 只有只有1种,新戊烷种,新戊烷C(CH3)4的一氯代物也只有的
10、一氯代物也只有 1种。种。(三)重要的有机反应类型与主要有机物之间的关系(三)重要的有机反应类型与主要有机物之间的关系基本类型基本类型有机物类别有机物类别取代取代反应反应卤代反应卤代反应饱和烃、苯和苯的同系物、饱和烃、苯和苯的同系物、卤代烃等卤代烃等酯化反应酯化反应醇、羧酸、糖类等醇、羧酸、糖类等水解反应水解反应卤代烃、酯、二糖、多糖、卤代烃、酯、二糖、多糖、蛋白质蛋白质硝化反应硝化反应苯和苯的同系物等苯和苯的同系物等磺化反应磺化反应苯和苯的同系物等苯和苯的同系物等加成反应加成反应烯烃、炔烃、苯和苯的烯烃、炔烃、苯和苯的同系物、醛等同系物、醛等消去反应消去反应卤代烃、醇等卤代烃、醇等氧氧化化反
11、反应应燃烧燃烧绝大多数有机物绝大多数有机物酸性酸性KMnO4溶液溶液烯烃、炔烃、苯的同系物烯烃、炔烃、苯的同系物等等直接(或催化)直接(或催化)氧化氧化酚、醇、醛、葡萄糖等酚、醇、醛、葡萄糖等还原反应还原反应醛、葡萄糖等醛、葡萄糖等聚合聚合反应反应加聚反应加聚反应烯烃等烯烃等缩聚反应缩聚反应苯酚与甲醛;多元醇苯酚与甲醛;多元醇与与多元羧酸;氨基酸等多元羧酸;氨基酸等与浓硝酸的颜色反应与浓硝酸的颜色反应蛋白质蛋白质与与FeCl3溶液显色反溶液显色反应应苯酚等苯酚等【例例1】已知:已知:考点一考点一 同分异构体同分异构体KMnO4H+下图为一系列有机物的相互转化关系,其中下图为一系列有机物的相互转
12、化关系,其中B和和C按按 1 2反应生成反应生成Z,F和和E按按1 2反应生成反应生成W,W和和Z互为同分异构体。互为同分异构体。回答下列问题:回答下列问题:(1)写出反应)写出反应和和的反应类型的反应类型:、。(2)写出)写出A中含氧官能团的名称中含氧官能团的名称:、。(3)1 mol F最多可与最多可与 mol NaOH溶溶 液反应。液反应。(4)写出)写出的化学反应方程式的化学反应方程式:。(5)与)与B互为同分异构体,属于酚类且苯环上只有互为同分异构体,属于酚类且苯环上只有 两个互为对位取代基的化合物有两个互为对位取代基的化合物有4种,请写出另外两种,请写出另外两种同分异构体的结构简式
13、:种同分异构体的结构简式:,。解析解析 根据乙烯和水反应可推出根据乙烯和水反应可推出E E为乙醇,由题目所为乙醇,由题目所给信息可推出给信息可推出F F为酸,又因为按为酸,又因为按1212反应生成反应生成Z Z,F F和和E E按按1212反应生成反应生成W W,W W和和Z Z互为同分异构体,可知互为同分异构体,可知W W、Z Z为二元酯,再根据为二元酯,再根据A A的反应条件可猜想,反应为酯的的反应条件可猜想,反应为酯的水解,再根据水解,再根据E E的两次氧化马上推出的两次氧化马上推出E E、D D、C C是乙醇、是乙醇、乙醛、乙酸。乙醛、乙酸。答案答案 (1)加成反应)加成反应 取代或酯
14、化反应取代或酯化反应(2)酯基)酯基 (醇)羟基(醇)羟基(3)2 (4)2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O(5)催化剂催化剂 1.同分异构体的常见题型及解法同分异构体的常见题型及解法 对同分异构体的考查,题目类型多变。常见题对同分异构体的考查,题目类型多变。常见题型有:型有:限定范围书写或补写,解题时要看清所限限定范围书写或补写,解题时要看清所限范围,分析已知的几个同分异构体的结构特点,对范围,分析已知的几个同分异构体的结构特点,对比联想找出规律补写,同时注意碳的四价原则和官比联想找出规律补写,同时注意碳的四价原则和官能团存在位置的要求。能团存在位置的要求。判断是否是同分异构
15、体。判断是否是同分异构体。做此类题时要先看分子式相同,再看结构不同。对做此类题时要先看分子式相同,再看结构不同。对结构不同要从两个方面来考虑:一是原子或原子团结构不同要从两个方面来考虑:一是原子或原子团连接顺序;二是原子的空间位置。连接顺序;二是原子的空间位置。判断取代产物判断取代产物同分异构体种类的数目。其分析方法是分析有机物的同分异构体种类的数目。其分析方法是分析有机物的结构特点,确定不同位置的氢原子种数,再确定取代结构特点,确定不同位置的氢原子种数,再确定取代产物同分异构体的数目。产物同分异构体的数目。2.同分异构体的判断方法同分异构体的判断方法 首先,在理解同分异构体的概念上,务必理清
16、下首先,在理解同分异构体的概念上,务必理清下列几个方面:必须紧紧抓住分子式相同这一前提。分列几个方面:必须紧紧抓住分子式相同这一前提。分子式相同的化合物其组成元素、最简式、相对分子质子式相同的化合物其组成元素、最简式、相对分子质量一定相同。这三者必须同时具备,缺一不可。如:量一定相同。这三者必须同时具备,缺一不可。如:(1)CH3CH3与与HCHO,CH3CH2OH与与HCOOH都都是相对分子质量相等和结构不同的化合物,但它们彼是相对分子质量相等和结构不同的化合物,但它们彼此不能互称为同分异构体。此不能互称为同分异构体。(2)最简式相同、结构不同的化合物,不一定是)最简式相同、结构不同的化合物
17、,不一定是同分异构体。如同分异构体。如CHCH和和C6H6最简式都是最简式都是CH,淀,淀粉和纤维素的最简式粉和纤维素的最简式C6H10O5相同,但相同,但n n值不同,不值不同,不是同分异构体。是同分异构体。其次,要紧紧抓住结构不同这一核心。中学阶段其次,要紧紧抓住结构不同这一核心。中学阶段结构不同应指:结构不同应指:(1)碳链骨架不同,称为碳链异构;()碳链骨架不同,称为碳链异构;(2)官能)官能团在碳链上的位置不同,称为位置异构;(团在碳链上的位置不同,称为位置异构;(3)官能)官能团种类不同,称为类别异构或官能团异构;(团种类不同,称为类别异构或官能团异构;(4)分)分子中原子或原子团
18、排列不同,空间结构不同,称为空子中原子或原子团排列不同,空间结构不同,称为空间异构。间异构。关于同分异构体的书写:先考虑类别异构,再写关于同分异构体的书写:先考虑类别异构,再写碳链异构,然后写官能团位置异构。碳链异构书写常碳链异构,然后写官能团位置异构。碳链异构书写常采用采用“减链法减链法”,其要点为(,其要点为(1)选择最长的碳链为)选择最长的碳链为主链,找出中心对称线。(主链,找出中心对称线。(2)主链由长到短,支链)主链由长到短,支链由整到散,位置由心到边,排布由邻到间。由整到散,位置由心到边,排布由邻到间。(2009上海,上海,28)环氧氯丙烷是制备环氧树脂的环氧氯丙烷是制备环氧树脂的
19、主主 要原料,工业上有不同的合成路线,以下是其中要原料,工业上有不同的合成路线,以下是其中 的两条(有些反应未注明条件)。的两条(有些反应未注明条件)。完成下列填空:完成下列填空:(1)写出反应类型:反应)写出反应类型:反应 ,反应,反应 。(2)写出结构简式:)写出结构简式:X ,Y 。(3)写出反应)写出反应的化学方程式:的化学方程式:。(4)与环氧氯丙烷互为同分异构体,且属于醇类的)与环氧氯丙烷互为同分异构体,且属于醇类的 物质(不含物质(不含 C OH 及及 C C OH 结构)有结构)有 种。种。Cl解析解析 油脂水解得产物油脂水解得产物X X为甘油(丙三醇),由丙三为甘油(丙三醇)
20、,由丙三醇与醇与HClHCl按按1212比例发生取代反应生成中间产物比例发生取代反应生成中间产物Y Y为为CHCH2 2 CH CHCH CH2 2,反应,反应为酯的水解反应为酯的水解反应CHCH3 3COOCHCOOCH2 2CH CHCH CH2 2+H+H2 2O CHO CH3 3COOH+HOCHCOOH+HOCH2 2CH CHCH CH2 2。且由且由HOCHHOCH2 2CHCH CH CH2 2生成生成Y Y的反应为的反应为CHCH2 2 CHCH CH CH2 2+Cl+Cl2 2 CH CH2 2 CH CHCH CH2 2,反应类型,反应类型为加成反应。为加成反应。OH
21、OHClClClClOHOHClClClClOH-OH-OHOH与环氧氯丙烷互为同分异构体的醇类化合物除了不稳与环氧氯丙烷互为同分异构体的醇类化合物除了不稳定的定的 C OHC OH和和 C C OHC C OH结构外还有三结构外还有三种,分别为种,分别为 OHOH、CHCH2 2 CH CHClCH CHCl、CHCH2 2 C CHC CH2 2。ClClClClOHOHOHOHClCl答案答案(1)取代反应)取代反应 加成反应加成反应(2)CH2 CH CH2 CH2 CH CH2(3)CH3COOCH2CH CH2 +H2O CH3COOH+HOCH2CH CH2(4)3OHOHOHO
22、HClClOH-【例例2】(20092009广东,广东,2525)叠氮化合物应用广泛,叠氮化合物应用广泛,如如 NaN3可用于汽车安全气囊,可用于汽车安全气囊,PhCH2N3可用于合可用于合 成化合物成化合物V(见下图,仅列出部分反应条件(见下图,仅列出部分反应条件,Ph-代表苯基代表苯基 )。)。考点二考点二 有机反应类型有机反应类型(1)下列说法不正确的是下列说法不正确的是 (填字母)。(填字母)。A.反应反应、属于取代反应属于取代反应 B.化合物化合物I可生成酯,但不能发生氧化反应可生成酯,但不能发生氧化反应 C.一定条件下化合物一定条件下化合物能生成化合物能生成化合物I D.一定条件下
23、化合物一定条件下化合物能与氢气反应,反应类型能与氢气反应,反应类型 与反应与反应相同相同(2)化合物)化合物发生聚合反应的化学方程式为发生聚合反应的化学方程式为 (不要求写出反应条件)。(不要求写出反应条件)。(3)反应)反应的化学方程式为的化学方程式为 (要求写(要求写 出反应条件)。出反应条件)。(4)化合物)化合物与与PhCH2N3发生环加成反应生成化合发生环加成反应生成化合 物物V,不同条件下环加成反应还可生成化合物,不同条件下环加成反应还可生成化合物V的同的同 分异构体。该同分异构体的分子式为分异构体。该同分异构体的分子式为 ,结构简式为结构简式为 。(5)科学家曾预言可合成)科学家
24、曾预言可合成C(N3)4,其可分解成单,其可分解成单 质,用作炸药。有人通过质,用作炸药。有人通过NaN3与与NCCCl3反应成反应成 功合成了该物质。下列说法正确的是功合成了该物质。下列说法正确的是 (填(填 字母)。字母)。A.该合成反应可能是取代反应该合成反应可能是取代反应 B.C(N3)4与甲烷具有类似的空间结构与甲烷具有类似的空间结构C.C(N3)4不可能与化合物不可能与化合物发生环加成反应发生环加成反应D.C(N3)4分解爆炸的化学反应方程式可能为:分解爆炸的化学反应方程式可能为:C(N3)4 C+6N2解析解析 (1 1)反应)反应中很显然中很显然PhCHPhCH2 2CHCH3
25、 3中的中的H H被被ClCl代替代替生成生成PhCHCHPhCHCH3 3,属取代反应,同样属取代反应,同样中中ClCl被被N N3 3代代替,替,A A正确;正确;可以发生氧化反应,可以发生氧化反应,B B错误;由合成路错误;由合成路线知线知为为PhCH CHPhCH CH2 2,可与可与H H2 2O O加成生成加成生成I I,C C正确;正确;与与H H2 2、BrBr2 2均会发生加成反应,均会发生加成反应,D D正确。正确。ClCl(2 2)为乙烯型,可发生加聚为乙烯型,可发生加聚 n nPhCH CHPhCH CH2 2 (3 3)由)由的条件知发生了烷烃基的取代,因此的条件知发
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- 16 有机物 组成 结构 性质
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