【北京大学】优质课专业课程-《有机化学》全册课件.ppt

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1、【北京大学】优质课全国特级教师 江新欢 博士教授有机化学有机化学目录目录第一章第一章绪论绪论1第二章第二章烷烃烷烃2第三章第三章烯烃烯烃33第四章第四章炔烃炔烃44第五章第五章卤代烃卤代烃5第六章第六章芳香烃芳香烃6第七章第七章醇酚醚醇酚醚37第八章第八章醛酮醛酮48第九章第九章羧酸羧酸39第十章第十章羧酸衍生物羧酸衍生物410曾昭琼主编，有机化学（上、下册）(第四版)，高等教育出版社胡宏纹主编，有机化学（上、下册）(第二版)，高等教育出版社北京大学主编，有机化学 (上、下册)，高等教育出版社 本本 课课 程程 主主 要要 参参 考考 书书 目目第一章第一章 绪绪 论论有机化学的概念有机化学的

2、概念了解了解1共价键的一些基本概念共价键的一些基本概念掌握掌握2研究有机化合物的一般步骤研究有机化合物的一般步骤了解了解3有机化合物的分类有机化合物的分类理解理解4学习的目的和要求学习的目的和要求1.有机化学有机化学 “有机化学有机化学”这一名词于这一名词于18061806年首次由瑞典化学家贝年首次由瑞典化学家贝采里乌斯（采里乌斯（J.J.BerzeliusJ.J.Berzelius）提出。当时是作为）提出。当时是作为“无机化无机化学学”的对立物而命名的。由于科学条件限制，有机化学研的对立物而命名的。由于科学条件限制，有机化学研究的对象只能是从天然动植物有机体中提取的有机物。因究的对象只能是从

3、天然动植物有机体中提取的有机物。因而许多化学家都认为，在生物体内由于存在所谓而许多化学家都认为，在生物体内由于存在所谓“生命力生命力”，才能产生有机化合物，而在实验室里是不能由无机化，才能产生有机化合物，而在实验室里是不能由无机化合物合成的。然而在合物合成的。然而在18281828年的时候，德国化学家维勒年的时候，德国化学家维勒（F.Wohler），在实验室中成功合成了尿素（一种生物分），在实验室中成功合成了尿素（一种生物分子），自此以后有机化学便脱离传统所定义的范围，扩大子），自此以后有机化学便脱离传统所定义的范围，扩大为含碳物质的化学为含碳物质的化学(但不包括含碳的无机化合物但不包括含碳的

4、无机化合物)。所以，。所以，有机化学有机化学又称为碳化合物的化学，是研究又称为碳化合物的化学，是研究有机化合物有机化合物的组的组成、结构、性质、合成、反应机理和应用等的学科，是化成、结构、性质、合成、反应机理和应用等的学科，是化学中极为重要的一个分支。学中极为重要的一个分支。第一节第一节 有机化学和有机化合物有机化学和有机化合物1848年，德国化学家葛美林年，德国化学家葛美林(L.Gmelin)对对有机化学提有机化学提出了新的定出了新的定义义，即，即现现在所用的定在所用的定义义：含碳化合物的化学就含碳化合物的化学就是有机化学是有机化学（OrganicChemistyistheChemistyo

5、fCarbonCompounds）德国共德国共产产主主义义者化学家者化学家，有机化学的奠基人肖莱，有机化学的奠基人肖莱马马(C.Schorlemmer)提出，有机化合物是碳提出，有机化合物是碳氢氢化合物及其衍生物，化合物及其衍生物，有机化学是研究碳有机化学是研究碳氢氢化合物及其衍生物的科学。化合物及其衍生物的科学。NH4OCN（NH2)2CO注意：有机化合物中不能没有碳，但碳本身和一些注意：有机化合物中不能没有碳，但碳本身和一些简单的碳化合物不属于有机化合物。简单的碳化合物不属于有机化合物。例如：CO、CO2、CO3、CaC2、金属羰基化合物等，它们都属无机化合物。HCNOFPSClBrISi

6、B有机化合物中常见的元素有机化合物中常见的元素近年来人们关注的生命化学、材料化学、金属有机化学、近年来人们关注的生命化学、材料化学、金属有机化学、配位化学均与有机化学相关。配位化学均与有机化学相关。有机化学和人类生活有着极为密切的关系。有机化学有机化学与国民经济的各个行业的关系极为密切。有机化学是应用与国民经济的各个行业的关系极为密切。有机化学是应用学科的基础。学科的基础。有机化学的重要性有机化学的重要性2.有机化合物的特点有机化合物的特点熔点、沸点低熔点、沸点低(lowm.p.andb.p.)，热稳定性差；，热稳定性差；一般400m.p.（NaCl）=801；b.p.（NaCl）=1413容

7、易燃烧容易燃烧(inflammable)，生成，生成CO2和和H2O；但但CCl4不但不燃烧，而且可以作灭火剂不但不燃烧，而且可以作灭火剂难溶于极性大的水难溶于极性大的水(immisciblewithwater)，易溶于，易溶于非极性的有机溶剂；非极性的有机溶剂；但但CH3COOH、C2H5OH、CH2-CH-CH2等易等易溶于水溶于水OHOHOH如：易溶于乙醇、乙醚、氯仿、丙酮和苯等。如：易溶于乙醇、乙醚、氯仿、丙酮和苯等。分子组成复杂(complicatedstructure)，异构现象普遍存在。反应条件催化剂加热光照（活化分子）（增加分子热运动）反应速度慢、副反应多(multiplere

8、actions)；所以写有机反应式常用“”而不用“”CH3CH2CH3+Cl2huCH3CH2CH2Cl+CH3CHCH3ClCH3CH2CHCl+ClCH2CH2CH2ClClCH3CHCH2Cl+CH3-C-CH3ClClCl异构体异构体(isomers)构造构造反应及速率反应及速率离子反应离子反应可燃性可燃性溶解性溶解性熔点熔点化学结合化学结合构成元素构成元素较简单，较少异构现象较简单，较少异构现象复杂，常有异构现象复杂，常有异构现象较无副反应，且反应速较无副反应，且反应速率较快率较快常有副反应的可能，所以较复杂，常有副反应的可能，所以较复杂，但因非离子反应，所以速率较慢，但因非离子反应

9、，所以速率较慢，故常需催化剂故常需催化剂一般为电解质，常为离一般为电解质，常为离子反应子反应一般为非电解质，所以多数为非一般为非电解质，所以多数为非离子反应离子反应不燃的较多不燃的较多在空气中多数会燃烧在空气中多数会燃烧一般溶于水，但不溶于一般溶于水，但不溶于有机溶剂有机溶剂一般不溶于水，但溶于有机溶剂一般不溶于水，但溶于有机溶剂一般较高一般较高一般较低一般较低离子结合离子结合共价结合共价结合约约100种全部元素种全部元素主要主要C、H、O、N、P、S、X比较少比较少非常多（约非常多（约4000万种）万种）种类种类无机化合物无机化合物有机化合物有机化合物 有机和无机的差別有机和无机的差別 (1

10、)成键的两个原子具有未未成成对对电电子子且且自自旋旋相相反反时，就可偶合配对，每一对电子成为一个共价键。(2)共共价价键键具具有有饱饱和和性性。若一个原子的未成对电子已配对，它就不再与其它原子的未成对电子配对。(3)共价键具有方向性共价键具有方向性。轨道重叠时重叠的程度最大。1.价键理论价键理论(又称电子配对理论又称电子配对理论)一、共价一、共价键键理理论论共价键理论共价键理论共价键理论共价键理论价键理论价键理论价键理论价键理论(VB(VB法法法法)分子轨道理论分子轨道理论分子轨道理论分子轨道理论(MO(MO法法法法)第二节第二节 共价键的一些基本概念共价键的一些基本概念2.分子轨道理论分子轨

11、道理论原子轨道分子轨道相同点最低能量原理最低能量原理：电子从能量最低的轨道排起，按能量的增高依次排上去洪特规则洪特规则：电子尽量占据最多的能级相同的轨道，且自旋方向相同鲍林原理鲍林原理：每个轨道最多容纳两个电子，且自旋方向相反不同单单中心多多中心用s,p,d,f表示用,表示二、共价二、共价键键的的键键参数参数1.键长键长(bonglength)一般共价键越短，键越强，越牢固。一般共价键越短，键越强，越牢固。注意：注意：不同的共价键有不同的键长不同的共价键有不同的键长不同化合物，其相同的原子核间的键长稍有差别不同化合物，其相同的原子核间的键长稍有差别成键原子的核间距，单位为成键原子的核间距，单位

12、为nmnm在不同化合物中的在不同化合物中的CC键键0.1466H2C=HCCH=CH2sp2-sp20.1510H3CCH=CH2sp3-sp20.1540H3CCH2CH3sp3-sp30.1530H3CCH3sp3-sp3键长键长(nm)化合物化合物键类型键类型键长键长(nm)CH0.109CC0.154CC0.120CC0.1342.键角键角(bondangle)两共价键之间的夹角两共价键之间的夹角两共价键之间的夹角两共价键之间的夹角键长键长、键角键角决定着分子的决定着分子的立体形状立体形状。CH2CH2CH260。3.键能键能(bondenergy)离解能或平均离解能离解能或平均离解能

13、离解能或平均离解能离解能或平均离解能将将将将1mol1mol分子（气态）解离为原子（气态）时所吸收的能分子（气态）解离为原子（气态）时所吸收的能分子（气态）解离为原子（气态）时所吸收的能分子（气态）解离为原子（气态）时所吸收的能量。单位：量。单位：量。单位：量。单位：kJ/molkJ/mol键能表示共价键的强度，共价键结合得牢固，则其键能就大。利用利用键键能数据可能数据可计计算出反算出反应热应热。H=H反反应物物-H产产物物A（气气）+B（气气）A-B（气气）键的键的形成形成放热放热，H为为负值负值断裂断裂吸热吸热，H为为正值正值双原子双原子分子键能分子键能:键的键的离解能离解能多原子多原子分

14、子键能分子键能:各个键各个键离解能的平均值离解能的平均值有机分子的键能越有机分子的键能越小，小，键就越键就越活泼；活泼；键能越键能越大，大，键键就比较就比较稳定。稳定。如：如：离解能离解能H（kJ/mol）CH4CH3+H+435.1CH3CH2+H+443.5CH2CH+H+443.5CHC+H+338.9 故甲烷故甲烷C-H键的键的键能键能为：为：1661/4=415.3kJ/molH=1661kJ/mol而而CH4C+4H例：根据表例：根据表1-31-3共价键的键能，把下列共价键的稳定性由大共价键的键能，把下列共价键的稳定性由大到小排列，简述理由。到小排列，简述理由。解：共价键的键能数据

15、为：解：共价键的键能数据为：共价键C-BrC-HC-ClC-I键能/kJmol-1284.5415.3338.9217.6通常键能越大，键越稳定，所以共价键的稳定性由大到小通常键能越大，键越稳定，所以共价键的稳定性由大到小排列为：排列为：C-HC-ClC-BrC-I在室温下分子热运动的能量约为在室温下分子热运动的能量约为63-84kJ63-84kJmolmol-1-1，比一般共，比一般共价键的键能小得多，因此共价键在室温下是稳定的。价键的键能小得多，因此共价键在室温下是稳定的。4.键的极性键的极性(bondpolarity)与偶极矩与偶极矩(dipolemoment)相同两原子相同两原子形成的

16、共价键，电子云对称分布在形成的共价键，电子云对称分布在两核中间两核中间无极性无极性。如：如：HHClCl(非极性共价键非极性共价键)两两个个不不同同原原子子成成键键时时，由由于于原原子子拉拉电电子子能能力力不不同同，(分分子子中中键键合合原原子子拉拉电电子子能能力力叫叫电电负负性性)共共用用电电子子对对发发生生偏偏移移，使使一一原原子子带带部部分分负负电电荷荷(d-)，另另一一原原子子带带部部分分正正电电荷荷(d+)。电电子子云云分分布不对称布不对称有极性有极性。成键原子。成键原子电负性差越大电负性差越大，键的，键的极性越强极性越强。HCl(极性共价键极性共价键)键的极性大小用键的极性大小用键

17、矩键矩(也称也称偶极矩偶极矩m)表示。表示。m=q(正正or负电荷中心的荷电量负电荷中心的荷电量)d(正负电荷中心间距离正负电荷中心间距离)单位单位:Cm(库仑库仑米米)，德拜，德拜(D)(1D=10-18厘米厘米静电单位静电单位)。偶极矩是矢量，规定其方向由正极指向负极（偶极矩是矢量，规定其方向由正极指向负极（注意：注意：电子转电子转移方向是由负极到正极）。移方向是由负极到正极）。键的极性与分子极性的关系键的极性与分子极性的关系:分子极性的大小用偶极矩表示，分子极性的大小用偶极矩表示，它是分子中各个键键矩的它是分子中各个键键矩的矢量和矢量和。=0D=0D一氯甲烷一氯甲烷 甲甲 烷烷 四氯化碳

18、四氯化碳 =1.94D二氧化碳二氧化碳 OCO=0D双原子分子的极性就是其键的极性，如：双原子分子的极性就是其键的极性，如：HCl=1.03D多原子分子的极性是各个价键极性的矢量和。多原子分子的极性是各个价键极性的矢量和。非极性分子非极性分子非极性分子非极性分子 极性分子极性分子极性分子极性分子 三、共价三、共价键键的断裂的断裂共价键断裂有两种共价键断裂有两种：均裂均裂异裂异裂断裂方式：决定于分子结构和反应条件。断裂方式：决定于分子结构和反应条件。1.均裂均裂(homolysis)成键的一对电子平均分给两个原子或原子团成键的一对电子平均分给两个原子或原子团(游离基反应游离基反应)freerad

19、icalreaction自由基（游离基）自由基（游离基）C YC+Y均裂均裂条件：非极性溶剂、条件：非极性溶剂、光或高温光或高温2.异裂异裂(heterolysis)成键的一对电子为某一原子或原子团所占有成键的一对电子为某一原子或原子团所占有（离子型反应）（离子型反应）ionicreactionC Y碳正离子碳正离子carbocationC+Y+-碳负离子碳负离子carboanion C+Y+-异裂异裂条件：极性溶剂、条件：极性溶剂、酸碱催化酸碱催化离子型反应离子型反应亲电反应亲电反应亲核反应亲核反应亲电反应亲电反应-由亲电试剂进攻而发生的反应。由亲电试剂进攻而发生的反应。亲电试剂亲电试剂(亲

20、电体亲电体)-在反应过程中接受电子或共用在反应过程中接受电子或共用 电子电子(属另一反应物属另一反应物分子分子)的试剂。的试剂。特点：缺电子的正离子。如碳正离子和氢离子等。特点：缺电子的正离子。如碳正离子和氢离子等。亲核反应亲核反应-由亲核试剂进攻而发生的反应。亲核试剂亲核试剂(亲核体亲核体)-能给出电子，在反应过程中进攻反应物中带部分正能给出电子，在反应过程中进攻反应物中带部分正电荷的碳原子。电荷的碳原子。特点：带有负电子的原子或原子团及有孤对电子对的分特点：带有负电子的原子或原子团及有孤对电子对的分子。如子。如OH-、:NH3协同反应协同反应(concertedreaction)-反应历程

21、中不产生离子或自由基中间体，不受溶剂极性反应历程中不产生离子或自由基中间体，不受溶剂极性的影响，也不被酸碱所催化，化学键的断裂和生成是同时的影响，也不被酸碱所催化，化学键的断裂和生成是同时发生的。发生的。(周环反应周环反应)第三节第三节 研究有机化合物的一般步骤研究有机化合物的一般步骤1、分离提纯、分离提纯2、纯度的检验：、纯度的检验：物理常数的测定物理常数的测定3、元素分析和分子式的确定、元素分析和分子式的确定4、结构的确定、结构的确定5、构造式写法、构造式写法构造、构型和构象构造、构型和构象根据红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱、质谱等光谱分析根据红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱、质谱等光谱分析

22、构造：是分子中原子的连接方式和顺序构造：是分子中原子的连接方式和顺序构造：是分子中原子的连接方式和顺序构造：是分子中原子的连接方式和顺序 价键式：用短线表示成键价键式：用短线表示成键点电子式：用电子对表示成键点电子式：用电子对表示成键 C HHH CHCCHHHH例：甲基橙是一个含氧酸的钠盐，它含碳例：甲基橙是一个含氧酸的钠盐，它含碳51.4%、氢、氢4.3%、氮、氮12.8%、硫、硫9.8%和钠和钠7.0%，写出甲基橙的实验式。，写出甲基橙的实验式。解：首先求出化合物中各原子数目之比：解：首先求出化合物中各原子数目之比：C:H:N:S:Na:O=14:14:3:1:1:3所以甲基橙的实验式为

23、：所以甲基橙的实验式为：C14H14O3N3SNa第四节第四节 有机化合物的分类和官能团有机化合物的分类和官能团如：如：如：如：脂环化合物脂环化合物芳香族化合物芳香族化合物 C2H5-OH、CH3COOH如：如：CH3CH2CH3、CH3-CH=CH2、CH2CH2CH2H2CH2CCH2CH2H2CH2CCH2CH2如：如：分分三三大大类类2.2.碳环化合物碳环化合物3.3.杂环化合物杂环化合物1.1.开链化合物开链化合物一、按碳架分一、按碳架分类类二、按官能团分类二、按官能团分类 官能团官能团是分子中比较活泼，容易发生化学反应是分子中比较活泼，容易发生化学反应的原子或基团，的原子或基团，官

24、能团官能团对化合物的性质起着对化合物的性质起着决定性决定性的作用。的作用。根据根据官能团官能团不同，可将有机化合物分为：不同，可将有机化合物分为：烷烷烃、烯烃、炔烃、卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、烃、烯烃、炔烃、卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、羧酸、硝基化合物、胺羧酸、硝基化合物、胺等。等。第一章第一章绪绪论论1-4有机化合物的分类有机化合物的分类一、按照官能团分类一、按照官能团分类常见的官能团和化合物的类别：第一章第一章绪绪论论1-4有机化合物的分类有机化合物的分类二、按照分子骨架分类二、按照分子骨架分类按碳架分类按碳架分类链形化合物链形化合物环形化合物环形化合物(脂肪族化合物脂肪族化合物)碳环化

25、合物碳环化合物杂环化合物杂环化合物脂环化合物脂环化合物芳环化合物芳环化合物本章重点：本章重点：有机物的特点有机物的特点共价共价键键理理论论的基本要点的基本要点共价共价键键的的键键参数参数键键的断裂方式的断裂方式1.1.课前预习课前预习2.2.听课、记笔记听课、记笔记3.3.整理、归纳、总结整理、归纳、总结4.4.做习题（巩固）做习题（巩固）非常重要！非常重要！5.5.讨论及答疑讨论及答疑学好有机化学的几个重要环节学好有机化学的几个重要环节学习中应注意的几个方面学习中应注意的几个方面1.有机化合物的有机化合物的结结构构与与反反应应2.有机有机反反应应与反与反应应机理机理有有规规律的反律的反应应特

26、殊反特殊反应应3.有机反有机反应应的的应应用用有机合成有机合成多步反多步反应应反反应应性性质质结结构构反反应应物物产产物物?反应原理反应原理反应过程反应过程 机理机理反应规律反应规律简单简单化合物化合物复复杂杂分子分子Thk yo very ch!Thk yo very ch!第二章第二章烷烷烃烃烃：仅仅由碳和氢两种元素组成的化合物烃（碳氢化烃：仅仅由碳和氢两种元素组成的化合物烃（碳氢化合物合物,hydrocarbons）。）。第二章第二章烷烷烃烃烷烃：分之中的碳除以碳碳单键相连外，碳的其他价烷烃：分之中的碳除以碳碳单键相连外，碳的其他价键都为氢原子所饱和的烃叫做烷烃，也叫做饱和烃。键都为氢原

27、子所饱和的烃叫做烷烃，也叫做饱和烃。第二章第二章烷烷烃烃1-1同系列和构造异构同系列和构造异构一、同系列和同系物一、同系列和同系物最简单的烷烃是甲烷，依次为乙烷、丙烷、丁烷等（CH4,C2H6,C3H8,C4H10,C4H10,）烷烃的通式：CnH2n+2。同系列：具有相同通式、结构上相差一定的“原子团”的一系列化合物。（如：烷烃相邻两个化合物相差CH2。）。同系物：同系列中的化合物为同系物。第二章第二章烷烷烃烃1-1同系列和构造异构同系列和构造异构二、构造异构二、构造异构同分异构：相同分子式，不同分子结构。第二章第二章烷烷烃烃1-1同系列和构造异构同系列和构造异构二、构造异构二、构造异构构造

28、异构：分子中原子的连接次序和方式不同。象正丁烷和异丁烷这样由于碳骨架发生改变产生的构造异构又称为碳干异构。第二章第二章烷烷烃烃1-1同系列和构造异构同系列和构造异构二、构造异构二、构造异构构造式的书写方法：第二章第二章烷烷烃烃1-1同系列和构造异构同系列和构造异构二、构造异构二、构造异构烷烃构造异构体数目：第二章第二章烷烷烃烃1-1同系列和构造异构同系列和构造异构二、碳原子和氢原子类型二、碳原子和氢原子类型碳原子类型：与一个碳原子相连的碳原子为一级碳原子，伯碳原子，以10表示；与二个碳原子相连的碳原子为二级碳原子，仲碳原子，以20表示；与三个碳原子相连的碳原子为三级碳原子，叔碳原子，以30表示

29、；与四个碳原子相连的碳原子为四级碳原子，季碳原子，以40表示。氢原子类型：与伯碳原子相连的氢原子为伯氢原子，以10H表示；与仲碳原子相连的氢原子为仲氢原子，以20H表示；与叔碳原子相连的氢原子为叔氢原子，以30H表示。第二章第二章烷烷烃烃1-1同系列和构造异构同系列和构造异构二、碳原子和氢原子类型二、碳原子和氢原子类型第二章第二章烷烷烃烃1-2命名命名一、普通命名法一、普通命名法1.命名原则命名原则根据碳原子数目命名为根据碳原子数目命名为“某烷某烷”。用天干十个字。用天干十个字（甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸癸）及中文数字表示碳原子数目。及中文数字表

30、示碳原子数目。对于直链烷烃在母体前加词头对于直链烷烃在母体前加词头“正（正（n-）”。仅在碳链一端第仅在碳链一端第2碳原子上带有一个甲基则命名碳原子上带有一个甲基则命名为为“异某烷异某烷”（iso-，i-）。仅仅在碳链一端第仅仅在碳链一端第2碳原子上带有两个甲基则命碳原子上带有两个甲基则命名为名为“新某烷新某烷”（neo-）。第二章第二章烷烷烃烃1-2命名命名一、普通命名法一、普通命名法2.命名实例第二章第二章烷烷烃烃1-2命名命名二、系统命名法二、系统命名法1.系统命名法系统命名法1892年日内瓦国际化学会议首次制订了有机化年日内瓦国际化学会议首次制订了有机化学系统命名原则，称为日内瓦命名法

31、。后来经学系统命名原则，称为日内瓦命名法。后来经过过IUPAC多次修订，现称为多次修订，现称为IUPAC命名法。命名法。IUPAC推荐全世界化学工作者使用。推荐全世界化学工作者使用。中国化学会根据中国化学会根据IUPAC命名法，并结合我国命名法，并结合我国汉字的特点，汉字的特点，1960年制订了有机化学命名原则年制订了有机化学命名原则，1980年进行了修订。现要求全国化学工作者年进行了修订。现要求全国化学工作者使用。使用。中国化学会有机化学命名原则中国化学会有机化学命名原则(1980)第二章第二章烷烷烃烃1-2命名命名二、系统命名法二、系统命名法1.系统命名法（续）系统命名法（续）系统命名法适

32、用于所有的有机化合物。系统命名法适用于所有的有机化合物。烷烃的命名：对于直链烷烃，根据烷烃分子中碳烷烃的命名：对于直链烷烃，根据烷烃分子中碳原子命名为原子命名为“某烷某烷”；对于含有支链的烷烃，将；对于含有支链的烷烃，将其看作直链烷烃的取代衍生物来命名。其看作直链烷烃的取代衍生物来命名。第二章第二章烷烷烃烃1-2命名命名二、系统命名法二、系统命名法2.烷基的名称烷基的名称支链：烷烃去掉一个氢原子后的原子团，通式为支链：烷烃去掉一个氢原子后的原子团，通式为CnH2n+1，称为烷基，常用称为烷基，常用R-表示。表示。常见烷基：常见烷基：第二章第二章烷烷烃烃第二章第二章烷烷烃烃1-2命名命名二、系统

33、命名法二、系统命名法2.烷烃的系统命名原则烷烃的系统命名原则选择主链（母体）：选择分子中最长的连续碳链选择主链（母体）：选择分子中最长的连续碳链作为主链，根据碳原子数目命名为作为主链，根据碳原子数目命名为“某烷某烷”。当。当分子中存在多种等长时，则选择取代基多的碳链分子中存在多种等长时，则选择取代基多的碳链作为主链。作为主链。给主链编号：从靠近取代基一端开始编号，若有给主链编号：从靠近取代基一端开始编号，若有多个取代基，应使所有取代基均有最低编号。多个取代基，应使所有取代基均有最低编号。第二章第二章烷烷烃烃1-2命名命名二、系统命名法二、系统命名法2.烷烃的系统命名原则（续）烷烃的系统命名原则

34、（续）书写化合物名称：书写化合物名称：(1)支链置前，位次和基名之间用支链置前，位次和基名之间用“-”隔开；隔开；(2)简单取代基置前（英文以字母顺序排列）；简单取代基置前（英文以字母顺序排列）；(3)相同取代基合并，数目用中文数字表示，位相同取代基合并，数目用中文数字表示，位次之间用次之间用“,”隔开。隔开。复杂支链的命名：复杂支链的命名：(1)与烷烃类似；与烷烃类似；(2)支链编号从与主链相连的碳原子开始编号；支链编号从与主链相连的碳原子开始编号；(3)复杂支链的名称作为一个取代基看待。复杂支链的名称作为一个取代基看待。第二章第二章烷烷烃烃1-2命名命名二、系统命名法二、系统命名法2.烷烃

35、的系统命名实例第二章第二章烷烷烃烃1-2命名命名二、系统命名法二、系统命名法2.烷烃的系统命名实例第二章第二章烷烷烃烃1-2命名命名二、系统命名法二、系统命名法2.烷烃的系统命名实例第二章第二章烷烷烃烃1-3构型构型一、甲烷的构型一、甲烷的构型1.甲烷的构型第二章第二章烷烷烃烃1-3构型构型一、甲烷的构型一、甲烷的构型2.sp3杂化和键第二章第二章烷烷烃烃1-3构型构型一、甲烷的构型一、甲烷的构型2.sp3杂化和键第二章第二章烷烷烃烃1-3构型构型一、甲烷的构型一、甲烷的构型2.sp3杂化和杂化和键键3.键：成键电子云沿键轴方向呈圆柱形对称重叠而形成键：成键电子云沿键轴方向呈圆柱形对称重叠而形

36、成的键。的键。4.键的特点：键的特点：5.（1）电子云沿键轴呈圆柱形对称分布。）电子云沿键轴呈圆柱形对称分布。6.（2）可自由旋转而不影响电子云重叠的程度。）可自由旋转而不影响电子云重叠的程度。7.（3）结合的较牢固。）结合的较牢固。8.因因C-H键键键能键能415.3KJ/mol，C-C键键键能键能345.6KJ/mol第二章第二章烷烷烃烃1-3构型构型二、其他烷烃的构型二、其他烷烃的构型碳碳原原子子都都是是以以SP3杂杂化化轨轨道道与与其其他他原原子子形形成成键键，碳碳原原子子都都为为正四面体结构。正四面体结构。C-C键键长长均均为为0.154nm,C-H键键长长为为0.109nm,键键角

37、角都都接接近近于于109.5。碳碳链链一一般般是是曲曲折折地地排排布布在在空空间间，在在晶晶体体时时碳碳链链排排列列整整齐齐，呈呈锯锯齿齿状状，在在气气、液液态态时时呈呈多多种种曲曲折折排排列列形形式式（因因键键能能自自由由旋转所致）。旋转所致）。第二章第二章烷烷烃烃1-4构象构象一、乙烷的构象一、乙烷的构象构象：构造一定的分子，通过单键的旋转而引起的分构象：构造一定的分子，通过单键的旋转而引起的分之中各原子在空间的不同排布称为构象。之中各原子在空间的不同排布称为构象。理论上讲，乙烷分之中碳碳单键的自由旋转可以产生理论上讲，乙烷分之中碳碳单键的自由旋转可以产生无数种构象（用模型操作示意），无数

38、种构象（用模型操作示意），但极限构象只有两但极限构象只有两种，即交叉式和重叠式。种，即交叉式和重叠式。构象通常用透视式或纽曼构象通常用透视式或纽曼(Newman)投影式表示投影式表示第二章第二章烷烷烃烃1-4构象构象一、乙烷的构象一、乙烷的构象第二章第二章烷烷烃烃1-4构象构象一、乙烷的构象一、乙烷的构象第二章第二章烷烷烃烃1-4构象构象一、乙烷的构象一、乙烷的构象第二章第二章烷烷烃烃1-4构象构象一、乙烷的构象一、乙烷的构象扭转张力：旋转中所须克服能垒。扭转张力：旋转中所须克服能垒。(a)电子云排斥电子云排斥(b)相邻两相邻两H间的间的vonderwaals排斥力排斥力描述：一般情况下描述：

39、一般情况下(T-250oC)，(a)单个乙烷分子：单个乙烷分子：绝大部分时间在稳定构象式上。绝大部分时间在稳定构象式上。(b)一群乙烷分子：一群乙烷分子：某一时刻，绝大多数分子在稳定的构象式上。某一时刻，绝大多数分子在稳定的构象式上。第二章第二章烷烷烃烃1-4构象构象二、丁烷的构象二、丁烷的构象以正丁烷的以正丁烷的C2C3键的旋转来讨论丁烷的构象，固定键的旋转来讨论丁烷的构象，固定C2，把把C3旋转一圈来看丁烷的构象情况。旋转一圈来看丁烷的构象情况。在转动时，每次转在转动时，每次转60，直到，直到360复原可得到四种典型复原可得到四种典型构象。构象。对位交叉式对位交叉式邻位交叉式邻位交叉式部分

40、重叠式部分重叠式全重叠式全重叠式第二章第二章烷烷烃烃1-4构象构象二、丁烷的构象二、丁烷的构象第二章第二章烷烷烃烃1-4构象构象二、丁烷的构象二、丁烷的构象第二章第二章烷烷烃烃1-4构象构象二、丁烷的构象二、丁烷的构象四种典型构象的稳定性次序为：四种典型构象的稳定性次序为：对位交叉式对位交叉式邻位交叉式邻位交叉式部分重叠式部分重叠式全重叠式全重叠式相对能垒相对能垒:03.3KJ/mol14.6KJ/mol18.425.5KJ/mol室温时，对位交叉式约占室温时，对位交叉式约占70%，邻位交叉式占，邻位交叉式占30%，其他两种，其他两种极少。极少。第二章第二章烷烷烃烃1-5物理性质物理性质一、分

41、子间作用力一、分子间作用力偶极偶极-偶极作用：极性分子间的相互作用力。偶极作用：极性分子间的相互作用力。色散力：瞬时偶极之间的相互作用力色散力：瞬时偶极之间的相互作用力.大小与分子的极化率、大小与分子的极化率、分子的接触面积有关。例：卤代烷的极化率分子的接触面积有关。例：卤代烷的极化率RIRBrRClRF氢键：含有氢键：含有O-H，N-H，H-F的化合物之间的相互作用力。通常的化合物之间的相互作用力。通常只有原子半径较小、电负性强、有未共用电子对的原子才能形只有原子半径较小、电负性强、有未共用电子对的原子才能形成氢键。氢键的键能与元素的电负性及原子半径有关。元素的成氢键。氢键的键能与元素的电负

42、性及原子半径有关。元素的电负性越大、原子半径越小，形成的氢键越强。氢键具有方向电负性越大、原子半径越小，形成的氢键越强。氢键具有方向性、饱和性。性、饱和性。分子间力的大小顺序：氢键分子间力的大小顺序：氢键偶极偶极偶极作用力偶极作用力色散力色散力第二章第二章烷烷烃烃1-5物理性质物理性质二、沸点二、沸点随着碳原子数的递增，沸点依次升高。随着碳原子数的递增，沸点依次升高。碳原子数相同时，支链越多，沸点越低。原因：碳原子数相同时，支链越多，沸点越低。原因：沸点的高低与沸点的高低与分子间引力（包括静电引力、诱导力和色散力）有关。烃的碳分子间引力（包括静电引力、诱导力和色散力）有关。烃的碳原子数目越多，

43、分子间的力就越大。支链增多时，使分子间的原子数目越多，分子间的力就越大。支链增多时，使分子间的距离增大，分子间的力减弱，因而沸点降低。距离增大，分子间的力减弱，因而沸点降低。第二章第二章烷烷烃烃1-5物理性质物理性质三、熔点三、熔点随着碳原子数的递增，熔点依次升高。随着碳原子数的递增，熔点依次升高。第二章第二章烷烷烃烃1-5物理性质物理性质三、熔点三、熔点碳原子数相同时，分子对称性越高，熔点越高。碳原子数相同时，分子对称性越高，熔点越高。第二章第二章烷烷烃烃1-5物理性质物理性质四、密度四、密度碳原子数增加，密度有所增加，但均小于碳原子数增加，密度有所增加，但均小于1。第二章第二章烷烷烃烃1-

44、5物理性质物理性质五、溶解度五、溶解度难溶于水，易溶于有机溶剂。难溶于水，易溶于有机溶剂。“相似相溶原理相似相溶原理”第二章第二章烷烷烃烃1-6化学性质化学性质烷烃化学性质很不活泼，通常与强酸、强烷烃化学性质很不活泼，通常与强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂都不发生反应，其原碱、强氧化剂、强还原剂都不发生反应，其原因：因：烷烃分子中C-H键和C-C键牢固；C、H电负性差别小，C-H键为非极性共价键，C-H键不易极化。但是烷烃在一定条件下，但是烷烃在一定条件下，C-H键和键和C-C键键可以断裂而发生一些化学反应。可以断裂而发生一些化学反应。第二章第二章烷烷烃烃1-6化学性质化学性质一、氧化和燃烧一、

45、氧化和燃烧燃烧热：在标准状态下，燃烧热：在标准状态下，1摩尔烷烃完全燃烧所释放摩尔烷烃完全燃烧所释放的热量。的热量。烷烃的平均燃烧热为烷烃的平均燃烧热为658.6kJ/mol。燃烧热能够反映分子内能的高低。例如：正丁烷为燃烧热能够反映分子内能的高低。例如：正丁烷为2878.26kJ/mol，异丁烷为异丁烷为2869.86kJ/mol。（异丁烷异丁烷内能低）内能低）第二章第二章烷烷烃烃1-6化学性质化学性质二、热裂反应二、热裂反应在隔绝空气的条件下，烷烃经过高温加热，发生分子在隔绝空气的条件下，烷烃经过高温加热，发生分子中碳碳键断裂生成小分子的烷烃、烯烃等化合物。中碳碳键断裂生成小分子的烷烃、烯

46、烃等化合物。第二章第二章烷烷烃烃1-6化学性质化学性质三、卤代反应三、卤代反应烷烃和卤素在光照或加热条件下，烷烃分子中氢原子烷烃和卤素在光照或加热条件下，烷烃分子中氢原子被卤素取代的反应称为烷烃的卤代反应。被卤素取代的反应称为烷烃的卤代反应。第二章第二章烷烷烃烃1-6化学性质化学性质三、卤代反应三、卤代反应1.甲烷的氯代反应甲烷的氯代反应2.甲烷在紫外光照射或在甲烷在紫外光照射或在250-400加热时，甲加热时，甲烷与氯气发生取代反应。烷与氯气发生取代反应。第二章第二章烷烷烃烃1-6化学性质化学性质三、卤代反应三、卤代反应1.甲烷的氯代反应甲烷的氯代反应反应不加控制时得到混合物。反应不加控制时

47、得到混合物。甲烷过量甲烷过量:主要产物为一氯甲烷。主要产物为一氯甲烷。Cl2大大过量大大过量:主要产物为四氯化碳。主要产物为四氯化碳。第二章第二章烷烷烃烃1-6化学性质化学性质三、卤代反应三、卤代反应2.其他烷烃的氯代反应其他烷烃的氯代反应（反应活性与反应选择性）（反应活性与反应选择性）氯代反应相对反应活性：氯代反应相对反应活性：30H:20H:10H=5.0:3.7:1.0氯代反应活性：氯代反应活性：30H20H10H第二章第二章烷烷烃烃1-6化学性质化学性质三、卤代反应三、卤代反应3.烷烃与其它卤素的取代反应烷烃与其它卤素的取代反应氟代：反应过分剧烈、较难控制氟代：反应过分剧烈、较难控制氯

48、代：正常，可以控制氯代：正常，可以控制溴溴代：稍慢代：稍慢碘代碘代:不反应，即使反应，其逆反应易进行。不反应，即使反应，其逆反应易进行。因此，卤代反应活性为因此，卤代反应活性为F2Cl2Br2I2(不反应），不反应），其中氯代和溴代反应具有实用意义。其中氯代和溴代反应具有实用意义。第二章第二章烷烷烃烃1-6化学性质化学性质三、卤代反应三、卤代反应3.烷烃与其它卤素的取代反应烷烃与其它卤素的取代反应溴代反应相对反应活性：溴代反应相对反应活性：30H:20H:10H=1600:82:1溴代反应活性：溴代反应活性：30H20H10H第二章第二章烷烷烃烃1-7卤代反应机理卤代反应机理一、反应机理概念一

49、、反应机理概念1.什么是反应机理：对反应的详细的一步一步的描述什么是反应机理：对反应的详细的一步一步的描述（解释诸如反应是如何开始的？经过了什么中间体？（解释诸如反应是如何开始的？经过了什么中间体？反应条件起什么作用？决速步骤是哪一步？副产物是反应条件起什么作用？决速步骤是哪一步？副产物是如何生成的？等问题）如何生成的？等问题）2.研究反应机理的意义：了解影响反应的各种因素，最研究反应机理的意义：了解影响反应的各种因素，最大限度地提高反应的产率。发现反应的一些规律，指大限度地提高反应的产率。发现反应的一些规律，指导研究的深入，发现新的研究课题。导研究的深入，发现新的研究课题。3.反应机理的不断

50、完善：反应机理尚有一定的不确定性，反应机理的不断完善：反应机理尚有一定的不确定性，常因新的实验现象的出现而修改。常因新的实验现象的出现而修改。第二章第二章烷烷烃烃1-7卤代反应机理卤代反应机理二、共价键断裂方式二、共价键断裂方式1.均裂均裂自由基反应自由基反应2.异裂异裂离子性反应离子性反应3.协同方式协同方式第二章第二章烷烷烃烃1-7卤代反应机理卤代反应机理三、甲烷氯代反应机理三、甲烷氯代反应机理1.自由基反应链反应自由基反应链反应第二章第二章烷烷烃烃1-7卤代反应机理卤代反应机理三、甲烷氯代反应机理三、甲烷氯代反应机理2.甲烷氯代反应中的能量变化甲烷氯代反应中的能量变化第二章第二章烷烷烃烃