1、1第一章 绪 论教学基本要求:要求学生了解有机化学的研究对象及有机化学的产生与发展历史,认识有机化学与生产和生活的密切关系。同时,通过对共价键理论及其本质的学习,达到掌握有机化合物分子结构基本理论的目的。掌握碳原子正四面体概念,掌握共价键属性,了解有机化合物的分类和研究有机化合物的步骤。教学重点和难点:本章的重点是掌握有机化合物的结构、组成和性质的特点。难点是利用价键理论、分子轨道理论对共价键的理论解释。第一节 有机化学的研究对象一、 有机化合物和有机化学1、有机化合物是指碳氢化合物以及从碳氢化合物衍生而得的化合物。2、有机化学是研究有机合物及其衍生物的结构特征.合成方法和理化性质等的化学。一
2、、 有机化合物的特点1、分子组成复杂组成元素不多,但数目庞大,结构相当复杂。2、同分异构现象例如:乙醇和甲醚分子式为:C 2H6O 但化学结构不同。 乙醇 CH3CH2OH 甲醚 CH3OCH33、容易燃烧绝大多数有机物都是可燃的。燃烧后生成二氧化碳和水。4、难溶于水(特殊例外)很多有机物难溶于水而易溶于有机溶剂,原理依据,相似相溶原理, 与水形成氢键的能力差。5、熔、沸点低许多有机物在室温时呈气态和液态,常温下呈固态的有机物其熔点一般也很低。例如:尿素 132.7C 葡萄糖 146C。6、反应速率较慢 经常需要几小时、几天才能完成,为了加速反应,往往需加热、光照或使用催化剂等。 37、反应复
3、杂,副反应多往往同一反应物在同一条件下会得到许多不同的产物。所以就降低了主要产物产率。特殊例外: 乙醇易溶于水、四氯化碳可灭火等。三、有机化学的重要性有机化学是有机化学工业的理论基础;研究天然有机化合物、发展染料、合成药物、香料、生产乙炔、石油化工产品的开发利用;生物学、医学等等都需要有坚实的有机化学知识。第二节 共价键的一些基本概念2一、共价键理论1、价键理论(1)原子轨道重叠或电子配对基本理论在无机化学中已经介绍了, 由一对电子形成的共价键叫做单键,用一条短直线表示,如果俩个原子各有二个或三个未成键的电子,构成的共价键则为双键或叁键。例如:4CHHC C(2)共价键的饱和性当原子的未成键的
4、一个电子与某原子的一个电子配对以后,就不能再与第三个电子配对了,这就是共价键的饱和性。(3)共价键的方向性遵守最大重叠原理,分子的能量最低,形成最稳定的分子。2、分子轨道理论它是从分子的整体出发去研究分子中每一个电子的运动状态,认为形成化学键的电子是在整个分子中运动的。分子轨道理论认为化学键是原子轨道重叠产生的,原子轨道重叠时就可以形成同样数目的分子轨道。原子轨道组成分子轨道时,必须符合三个条件:(1)对称匹配原则(2)原子轨道重叠最大原则(3)能量相近原则分子轨道的对称性不同可将其分为 轨道和 轨道。二、共价键的键参数1、 键长: 形成共价键的两个原子核间距离。键长的单位为。例:CH3CH3
5、 CH3CHCH2CH3CHC0.1530 0.1510 0.1456同一类型的共价键的键长在不同的化合物中可能稍有区别。2、 键角:两个共价键之间的夹角。例: 109 28CHHH3、键能: 当 A 和 B 两个原子(气态)结合生成 AB 分子(气态)时所放出的能量称为键能。用H 表示。A(气)+B(气) AB(气)3离解能:要使 1molAB 双原子分子(气态)共价键解离为原子(气态)时所需要的能量也就是键能,或叫键的离解能。用 D 表示。共价键断裂时,必须吸热,H 为正值;形成共价键时放热, H 为负值。注意:双原子分子,键能和离解能数值相等; 多原子分子,键能为离解能的平均值。键能越大
6、,键越牢固。54、键矩: 正、负电荷中心的电荷( e)与正负电荷中心之间的距离( d)的乘积称为键矩。 = e d 键矩是用来衡量键极性的物理量,为一矢量,有方向性的,通常规定其方向由正到负,用箭头表示。例如:CH3Cl两个相同的原子组成的键键矩为零;两个不相同的原子组成的键均有键矩。5、偶极矩:多原子分子各键的键矩向量和就是该分子的偶极矩。例如:CHHH CClCllC CHHCl甲烷和四氯化碳是对称分子,各键矩向量和为零,故为非极性分子。氯甲烷分子中 CCl 键矩未被抵消,=1.94D,为极性分子。 所以,键的极性和分子的极性是不相同的。三、共价键的断裂1、均裂: 成键的一对电子平均分给两
7、个原子或原子团。A:BA+BA 称为自由基,或称为游离基。例如:分别叫甲基自由基和乙基自由基,通用 R表示。CH3CH32经过均裂生成自由基的反应称为自由基反应;一般在光、热作用下进行。2、异裂: 异裂生成正离子和负离子,有两种异裂:CXC+XCXCX碳正离子 碳负离子例如: 等;用通式: 表示。CH3CH3 RR经过异裂生成离子的反应称为离子型反应;一般在酸、碱作用下进行。了解: 亲电反应 亲电试剂 亲电体 例如:金属离子、氢质子等。亲核反应 亲核试剂 亲核体 例如:氢氧根负离子等。第三节 诱导效应1、定义:4在有机化合物中,由于电负性不同的取代基团的影响,使整个分子中成键电子云按取代基团的
8、电负性所决定的方向而偏移的效应称为诱导效应。2、特征:诱导效应的特征是沿着碳链传递,并随碳链的增长迅速减弱或消失。通过静电诱导而影响到分子的其他部分,没有外界电场的影响也存在。3、表示形式: 一般用 I 来表示诱导效应。I 相当于吸电子效应,+I 相当于供电子效应,饱和的 CH 键的诱导效应规定为零。 6YCCHCX+I I=0 -I4、具有-I 效应原子和原子团的相对强度:同族元素:FClBrI 从上到下依次减小同周期元素:FORNHR 从左到右依次增强不同杂化态:CCCCCCRRR2R2R35、具有+I 效应的原子团主要是烷基,相对强度是:(CH3)C(CH3)2CHCH32CH3第四节
9、研究有机化合物的一般步骤1、分离提纯重结晶法、升华法、蒸馏法、色层分析法以及离子交换法等。2、纯度的检定测定有机化合物的物理常数就可以检定其纯度。如熔点、沸点、相对密度和折射率等。3、元素分析、实验式和分子式的确定元素定性分析、元素定量分析、求各元素的质量比、计算实验式;测定相对分子质量,确定分子式。例如: 3.26g 样品燃烧后,得到 4.74gCO2 和 1.92gH2O,实验测得其相对分子量为60。 样品 CO2 H2O3.26g 4.74g 1.92gC 相对原子质量 12碳质量=CO2 质量=4.74=1.29gCO2 相对分子质量 44碳质量 1.29100=100=39.6(C)
10、样品质量 3.26H 相对原子质量2 2氢质量=H2O 质量=1.92=0.213gH2O 相对分子质量 185氢质量 0.213100=100=6.53(H)样品质量 3.26(O)=100-(39.6+6.53)=53.87计算原子数目比: 39.6C:=3.30 3.30/3.30=11276.53 H:=6.53 6.53/3.30=1.98153.87O:=3.37 3.37/3.30=1.021611.981.02121样品的实验式为 CH2O。测其分子量为 60,故分子式为 C2H4O2。4、结构式的确定应用现代物理方法如 X 衍射、红外光谱法、核磁共振谱和质谱等能快速、准确地得
11、到分子的结构式。分子的结构包括分子的构造、构型和构象。5、构造式的写法CHHHCCHH CCH H也可以用简略式书写:(CH3)C(H2)4CH(3)2 CH4 CH2=CH2 CH CH第五节 有机化合物的分类和官能团一、按碳架分类1、开链化合物 分子中碳原子相互结合成碳链 的化合物 CH32CH3 CH32CH2O CH32COH2、碳环化合物 分子中碳原子相互结合成 碳环的化合物 (1)脂环化合物 分子中碳原子相互结合成碳环 (2)芳香族化合物 分子中碳原子连接成特殊的芳香环63、杂环化合物 这类化合物具有环状结构,但是组成环的原子除碳外,还有氧. 硫.氮等其他元素的原子O NH S二、
12、按官能团分类8双键 烯烃 二烯烃 羰基 醛和酮叁键 炔烃 羧基 羧酸脂环 脂环烃 酰基 羧酸衍生物 苯环 芳香烃 硝基 硝基化合物 卤素 卤代烃 氨基 胺羟基 醇和酚 杂原子 杂环醚键 醚 糖类 、甾类、高分子化合物表 15 重要官能团的名称和式子化合物类别 官能团 官能团名称 实例烯 烃 C=C 双 键 CH 2=CH2炔 烃 CC 三 键 CHCH卤 代 烃 X 卤 素 C 6H5Cl醇 和 酚 OH 羟 基 CH 3CH2OHC6H5OH醚 C-O-C 醚 键 C 2H5OC2H5醛 和 酮 C=O 羰 基 CH 3CHOCH3COCH3羧 酸 COOH 羧 基 CH 3COOH硝基化合
13、物 NO2 硝 基 C 6H5NO2胺 NH2 氨 基 C 6H5NH2偶氮化合物 N=N 偶氮基 C 6H5N=NC6H5重氮化合物 N=N 重氮基 C 6H5N=NCl硫醇和硫酚 SH 巯 基 C 2H5SHC6H5SH磺 酸 SO3H 磺酸基 C 6H5SO3H官能团(functional groups)是决定某类化合物的主要性质的原子,原子团或特殊结构.显然,含有相同官能团的有机化合物具有相似的化学性质。 作 业:7P13-14 1、2、3、49第 二 章 烷 烃教学基本要求:要求学生掌握烷烃的命名法、同系列和同分异构现象,碳原子的正四面体概念,氧化、裂解和卤代的化学性质以及自由基链的
14、反应机理;了解烷烃分子结构与物理性质的关系;了解烷烃在自然界的存在及主要用途。教学重点难点:重点是烷烃的系统命名法,构型,构象的表示方法,自由基反应历程。难点是自由基反应历程。教学时数: 4 课时第一节 烷烃的同系列和同分异构现象一、烷烃的同系列CH4 C2H6 C3H8 CnH22表 2-1 一些烷烃的名称和分子式烷 烃 分子式 英文名 烷 烃 分子式 英甲烷 CH 4 methane 十一烷 C 11H24 undecane乙烷 C 2H6 ethane 十二烷 C 12H26 dodecane丙烷 C 3H8 propane 十三烷 C 13H28 tridecane丁烷 C 4H10
15、butane 十四烷 C 14H30 tetradecane戊烷 C 5H12 pentane 十五烷 C 15H32 pentadecane己烷 C 6H14 hexane 二十烷 C 20H42 icosane庚烷 C 7H16 heptane 三十烷 C 30H62 triacontane辛烷 C 8H18 octane 一百烷 C 100H202 hectane壬烷 C 9H20 nonane 8葵烷 C 10H22 decane 烷烃通式 CnH 2n+2从表 21 可知,符合一个通式,结构相似、化学性质也相似,物理性质有规律变化的一系列化合物称为同系列。符合烷烃通式的一系列化合物称
16、为烷烃的同系列。二、烷烃的同分异构现象分子式相同,而构造式不同的异构体称为同分异构体,又称构造异构体。对于低级烷烃的同分异构体的数目和构造式,可利用碳干的不同推导出来。例:写出庚烷的同分异构体的构造式(仅写碳干,省略氢原子) 。1、写出庚烷的最长(7 个碳)直链式。2、写出少一个碳原子的直链式作为主链,把一个碳作支链(甲基) ,依次连在主链碳上,得二个异构体。3、写出少二个碳原子的直链式作为主链,把二个碳当作二个支链或当作一个支链(乙基) ,依次连在主链碳上,得五个异构体。4、写出少三个碳原子的直链式作为主链,把三个碳当作三个取代基,得一个异构体。其它的都是重复的,不算数。这样,庚烷的同分异构
17、体有 9 个。用碳干式表示。 C CC CCCCCCCCCCCC CCCCCCCCC CCCCCCCCC CCCCC为了方便和清楚,可以用构造式或简式表示。 CH32CH22CH22CH3 CH3C2H2C2H3 CH32CH2C2H33 3CH3CH2C3 CH3C2HC3 CH32CH2333 33 3CH32CH23 CH32CH23 CH3 CH333 23 333或锯架式表示。9三、伯、仲、叔和季碳原子与伯、仲、叔氢CH3CHCCH2CH3CH3CH3CH31 24与一个碳原子相连的称为伯碳原子或一级(primary)碳原子。 1与二个碳原子相连的称为仲碳原子或二级(secondar
18、y)碳原子。 2 与三个碳原子相连的称为叔碳原子或三级(tertiary)碳原子。 3 与四个碳原子相连的称为季碳原子或四级(quaternary)碳原子。 4 伯碳上的氢为伯氢;仲碳上的氢为仲氢;叔碳上的氢为叔氢。第二节 烷烃的命名一、普通命名法由一到十个碳原子的烷烃分别用甲、乙、丙、丁葵烷表示。十一起用汉文数字表示。烷烃的英文名词尾用-ane。为了区别异构体,分别用正(normal) 、异(iso) 、新(neo)某烷表示。例:CH32CH22CH23 CH3CH22CH3 CH3CH233 33正己烷(n-hexane) 异己烷(i-hexane) 新己烷(neohexane)为了学习系
19、统命名法,先了解烷基的名称。二、烷基1、 小分子烷烃去掉一个氢原子剩下的原子团称为烷基;相应的英文只需将词尾“ane”改为“yl” 。 表 2-3 一价烷基的名称 烷 基 中文名 英文名不 通用符号 10CH3CH3C2H5CH32CH2(CH3)2CHCH32CH22(CH3)2CH2CH32CH甲 基乙 基正 丙 基异 丙 基正 丁 基异 丁 基仲 丁 基methylethyln proylisobutyln butylisobutylsec butylMeEtn Pri Prn Bus Bui BuCH3CH3 叔 丁 基异 戊 基新 戊 基叔 戊 基异 己 基(CH3)C(CH3)2C
20、H2CH2(CH3)CH2CH32(CH3)2CH(2)3 ter butylisopentylneopntylter amylisohexylt Bu2、去掉两个氢原子的称为亚基。 亚甲基 1,2亚乙基 CH2 CH22亚乙基 1,3亚基 CH3 CH22CH23、去掉三个氢原子的称为次基。次甲基 次乙基 CH CH3三、系统命名法中国化学会根据 IUPAC 命名法和结合汉字特点制定的原则。1、选取主链选最长碳链,且含取代基最多。2、编号从靠近取代基最近的一端开始编号,用 1、2、3、等表示。3、写出取代基位次和名称 11小的在前,大的在后;如有几个相同的取代基合并一处。4、支链上有小取代基
21、时应和名称一起放在括号内。5、如有几个不同的取代基时,按次序规则较优的基团写在后面,简单基团写在前面。常见烷基的排列顺序:甲基99 痕迹第七节 烷烃卤代反应历程一、甲烷的氯代历程链引发(chain initiation):由光和热提供能量,氯分子发生均裂,生成氯游离基。Cl2hrCl2H=245kJmol链传递(chain propagation): 每一步都消耗一个活泼质点,有产生一个新活泼质点。ClCH3HHCl H= 4.5kJmolCH3Cl2 CH3lCl CH3 H=108.9kJmolCH3lCl CH2lHClCH2lCl2 CH2l2ClCl3Cl2 Cl4Cl链终止: 活泼
22、质点被消耗,不再产生了。Cl ClCl2CH3CH3 CH33CH3ClCH3l二、卤素对甲烷的相对反应活性以甲烷一卤代为例说明: (见 P38 页 表 26)18HR(F)=42.6kJmolHR(Cl)=104.9kJmolHRBr)(=37.kJmolHR(I)54因氟代放热太多,反应太剧烈,难以控制;而碘代需要吸热,反应较难进行,故一般讲卤代反应主要是指氯代和溴代。她们的反应活性为:氟 氯 溴 碘反应热并不能完全反映反应的活性大小,只有反应的活化能才能真正反映反应的活性.以甲烷第二步反应为例:X+ HCH3HX + CH3卤 素 Cl Br IE 活kJmol-1 16.7 77.8
23、136.4反应所需活化能越小,反应活性越大,故反应活性有:氯 溴 碘三、烷烃对卤代反应的相对活性与烷基自由基的稳定性 1、烷烃的卤代反应相对活性:叔氢、仲氢、伯氢的活性次序是:321;2、各种烷基自由基形成的难易程度:以甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷形成自由基为例,观察形成的难易程度。键能越小,自由基越容易生成。因为 3的键能 1 2 3 CH3 HCH3 HCH32 HCH32 HCH32CH2 HCH32CH2 HHHH=435.1kJ.mol410kJ.mol410kJ.mol11119HHHHCH3 CH3 HH=11CH3CH3 CH3CH3 397.5kJ.molCH3 3 CH3 CH
24、3 380.7kJ.mol3、烷基自由基的稳定性即三级 二级 一级 甲基自由基302010CH3越稳定的自由基越容易生成,这就解释了烷烃分子中不同类形氢的反应活性次序。第八节 过渡态理论1、反应进程:始态(反应物)过渡态终态(产物)2、反应位能变化:见书 P40 页图 214:反应物 A、BC 处于能谷 a 点,产物 AB、C 处于能谷 c 点,过渡态ABC处于能垒 b 点。 3、反应的活化能:过渡态(b)和反应物(a)之间的内能差称为反应的活化能(activation energy) 。用 E 活 表示。也就是发生反应所需要克服的能垒。4、放热或吸热:产物的能谷低于反应物时为放热反应,产物的
25、能谷高于反应物时为吸热反应。5、甲烷氯代反应的两步反应:20H1=4.1kJ molE1=16.7kJ mol第一步为吸热反应 第一步反应的活化能H1=109kJ molE2=4.2kJ mol第二步为放热反应 第二步反应的活化能6、几个重点介绍:中间体:CH3, R处于能谷,可以分离出来,可证明其存在;过渡态:ClHCH3处于能垒,不可以分离出来,无法证明其存在。因为 E1E2,故第一步反应为决定速度的一步。7、自由基结合:自由基是活性中间体,结合时不需要活化能。Cl+ ClClCl第九节 烷烃的制备一、偶联反应武慈合成法 R X Na22 R NaX(1)制得的烷烃比原料卤代烃的碳原子增加
26、一倍;用的卤代烷为溴代烷和碘代烷,并且是伯卤代烷; 产率低,副反应多,不能用仲、叔卤代烷作原料。2、柯尔贝法:2RCONa+ 2HOR +2CO2+2NaOH+2阳极 阴极六碳以上脂肪酸合成烷烃产二、还愿反应卤代烃、醇、醛、酮、羧酸及衍生物等还原得烷烃,将在以后的章节中介绍。21第十节 甲烷和天燃气一、燃料天然气的主要成分是甲烷,还含有其他烷烃。甲烷存在于自然界中,是石油气、天然气、沼气的主要成分。无色、无味、溶于有机溶剂中;可用作热源、化工原料。1、燃烧 易燃烧、火焰呈青白色。CH42OCO22HO87.6kJmol是煤矿中瓦斯爆炸的表现形式。 二、化工原料1、当甲烷不完全燃烧,生成炭黑。C
27、H4O2 C2HO2、部分氧化 CH4 O2铜 管 PCH3OCH4 O2V2O5HCO H2O3、裂解生成乙炔甲烷经过 3000左右的电弧区,发生裂解反应生成乙炔和氢气。CH453O2 CH CH3CO6H23H2O4、生成合成气甲烷与水蒸汽混合在 725 通过镍催化剂,可以转变为一氧化碳和氢气;用来合成氨、尿素、甲醇等。 CH4H2ONi725CCOH25、了解天然气的储藏、开采、应用。思考题:P44-45 9、11、13作 业:P44-45 10、12、14、15第三章 单烯烃教学基本要求:要求学生掌握单烯烃的结构和命名,特别是同分异构现象与构形;掌握单烯烃的化学性质;初步掌握亲电加成反
28、应的历程,学会用电子效应、碳正离子的稳定性去证明有机反应规律;了解单烯烃的来源和制备方法,及其在工业生产上的重要意22义。教学重点难点:本章的重点是单烯烃的结构、命名(包括顺反命名) 、化学性质和诱导效应及其应用、单烯烃的制备。难点是亲电加成反应历程及其应用,诱导效应及其应用。教学时数: 6 学时单烯烃是指分子中含有一个碳碳双键( ) ,符合通式 的不饱和开CC CnH2链烃。第一节 烯烃的结构 1、烯烃的双键特征:一个 键和一个 键。2、 杂化:SP2杂化轨道理论认为,在成键时是一个 S 轨道和 2 个 P 轨道杂化,组成三个等同的 杂化轨道。对称轴之间成 120 夹角。SP23、乙烯分子的
29、形成: 键Csp2Csp2 CC4 个 键Csp2 CHs H 键C CCpp C4、 键的特点:(1) 键没有对称轴,不能自由旋转;(2) 键不能自主成键,只能与 共存;(3) 键不如 键稳定,容易破裂,故容易发生化学反应;(4) 键的键能为 264.4kJmol,比 键的键 345.6kJmol 小;(5) C=C 双键的键长 0.134nm 比 C-C 单键的键长 0.154nm 更短。 5、丙烯的结构:CCCHHHHHHSP SP3 2第二节 烯烃的同分异构和命名一、烯烃的同分异构现象除了碳干异构外,还有双键的位置异构以及由双键引起的顺反异构。所以,烯烃的异构现象比烷烃多。例:戊烯的异
30、构23CH2=CH2CH23 CH2=CH2C3 CH2=CHCH33 CH3CH3=CH33 HHCH23CH3C= C=CH3CH23H所以,戊烯有 6 个异构体。注意:如果在同一个双键碳原子上联有两个相同的原子或原子团时,则没有顺反异构体。二、烯基表 3-1 烯基的名称烯基 中文名 英文名CH3CH2=CHCH3=CHCH2=CH2CH2=乙 烯 基丙 烯 基烯 丙 基异 丙 烯 基 vinylproenylalyisoprenyl三、烯烃的系统命名1、选主链(含双键的最长碳链) ;2、编号(从靠近双键的一端开始) ;3、标明双键的位置(放在烯烃的前面) ;4、其它同烷烃相同,英文名称只
31、需将词尾“ane”改为“ene” 。5、顺、反命名法:两个相同的基团在同一侧时为顺式,在两侧时为反式。6、Z、E 命名法:两个大基团在同侧时为(Z)构型,在两侧时为(E)构型。例:4甲基3庚烯 写出其构型并命名。CH32C=CH22CH33 CH32C=HCH22CH33(Z)-4甲基3庚烯 (E)-4甲基3庚8、常见基团的顺序规则:(1)几种原子的顺序IBrClSPONCDH24(2) 几种常见的烷基的顺序(CH3)C,H3C2H3,(CH3)2CH2,CH32CH22,CH32CH2,CH32,CH3例:命名或写出构造式(1) C=CH2CH23lBr3I命名:(E)-1-氯1溴2碘4甲基
32、1己烯(2) (Z)-3甲基4乙基5-异丙基3辛烯构造式:CH32C=3CH232CH23CH(3)2第三节 烯烃的物理性质烯烃的物理性质与烷烃相似,见 52 页表 32。不多介绍。但顺反异构体有点差异:沸点:顺式反式 与分子的极性有关。熔点:反式顺式 与分子的对称性有关。第四节 烯烃的化学性质一、亲电加成1、与酸的加成: C=HACHA(1)与卤化氢的加成:C= CHHXXa、卤化氢活泼性次序:HIHBHClb、不对称烯烃加成:遵守马氏规则;即氢原子加在含氢较多的碳上,卤原子加在含氢较少的碳上。80CH32CH=CH2HBrCH3OHC3H2CH3Br25凡反应中键的形成或断裂,有两种以上取
33、向而有一主要产物生成者称为区位选择性。马尔科夫尼科夫规则是历史上第一个发现的区位选择性规则。例: (CH3)2=CH2Cl (CH3)2C3l100(2)与硫酸的加成:CH2=CH2H2SO4 CH32OS2OH2O90CoCH32OH不对称烯烃与硫酸加成也遵守马氏规则。(CH3)2C=H2( )1H2SO422(CH3)2CH3O(1) 与有机酸的加成:例: CH3=CH23COH2SO4CH3OCH(3)22、与卤素的加成:C=X2 CX(1)溴的四氯化碳溶液与烯烃加成时,溴的颜色会消失,实验室里常用这个反应来鉴别烯烃。(2)卤素活性: 氟氯溴碘氟与烯烃反应太激烈,会使碳链断裂;碘与烯烃难
34、以反应。(3) 与 ICl,IBr 的加成(混合试剂):RCH=2I BrRCH2BrI(4)与卤素和水的反应:RCH=2Cl2H2OOHClR23、与乙硼烷的反应:CH2=212BH6CH32BH2C=2(CH32)BH22(C32)32O 3C32O不对称烯烃与乙硼烷加成后再过氧化氢碱性水解得反马氏规则产物。例: CH3=CH2B261( CH32CH2)3B2OH 3C3H2C2OH26二、自由基加成反应当有过氧化物(H 2O2,ROOR)存在时,不对称烯烃与氢溴酸加成的反应取向刚好是反马氏规则的。但对 HCl,HI 加成反应的取向没有影响。例: (CH3)2=CH2BrRO(CH3)2
35、CH2Br反应机理:1、链引发:C6H5O C6H5C6H5O2 C6H522 CO2C6H5O2HBrC6H5OHBr2、链增长:RCH=CH2BrRCH2BrHBrRCH22BrBr3、链终止:(后面介绍)三、催化加氢(或称催化加氢)反应和氢化热RCH=2H2NipRCH231、常用催化剂:Ni,Pt,Pd,瑞尼 Ni 等。2、异相催化:H2HC=HHC=HHHHC223、放热反应:每个双键的氢化热约 125kJmol。氢化热的大小可以得知烯烃的稳定性。氢化热越小,稳定性越大。例: 顺2丁烯氢化热:119.7kJmol;反2丁烯氢化热:115.5kJmol;1丁烯氢化热:126.8kJmo
36、l。CH32CH=2CH3=CH3(Z)CH3=CH3(E)E126.8kJ mol19.7kJ mol15.kJ molCH32CH2327故反式烯烃稳定性大于顺式;顺式稳定性大于 1-丁烯。4、应用:汽油品质的改进,把汽油中的烯烃氢化为烷烃;改进油脂的性质,将液态的油脂变为固态的脂肪,便于运输和储存。四、氧化反应1、 或 氧化:KMnO4Os4中性或碱性介质RCH=2KMnO4H2ORCH CH2OOHMnO2在中性或碱性介质中高锰酸钾可以将烯烃氧化成邻二醇,自己被还原成二氧化锰,呈现棕褐色,可用来检验烯烃。生成的邻二醇可能被继续氧化,得率低。如用四氧化锇代替,收率提高,生成顺式产物,但是
37、毒性较大,且昂贵。酸性介质 RCH=2KMnO4HRCOHCO2RRC=HRKMnO4HRRC=ORCOH在酸性介质中高锰酸钾可以将烯烃氧化成羧酸、酮和二氧化碳,自己被还原成二价锰离子,紫色消失,可用来检验烯烃。根据生成物的结构可以推断烯烃的结构。例:CnH2KMnO4HC3H2CH3HOCH2C2H3O原烯烃的结构为:CH32C=HC2H2C332、臭氧化反应:RCH=RO3RCHOOCHRZnH2ORCHORCHO(1)常用还原剂可将中间体最后还原成醛、酮。H2 Pd Zn H2O可将中间体还原成醇。LiAlH4, NaBH4(2)还原水解产物28(甲醛)=CH2CH2O(其他醛)RCH=
38、RCHO( 酮 )R2C=R2C=O(3)应用因为臭氧化还原水解是定量进行,且选择性强,故常用来推断烯烃的结构。例:试推断其构造式。(C7H14)1)O32Zn H2OCH3=O(CH3)2CH=O3去掉两个氧原子,把双键连接即可得。CH3=CH(C3)23例:OHC2CH22CH2CH3O CH33、催化氧化:(1)银催化氧化 生成环氧化合物。2CH2=CH2O2Ag0300C2CH2 CH2O2RCH=RO2Ag2RCH CHRO(2)氯化钯和氯化铜催化氧化 生成醛或酮。O2 0C1PbCl2ul2101CH2=CH2 CH3OCH3=CH2O2PbCl2 Cul2CH3CH3O(3)氧化
39、钼与氧化铋或磷钼酸铋催化氨氧化 生成烯月青。CH2=CH3NH3O2BiMoPO4CH2=CHNH2OCH2=CH3NH3O2BiMoPO4CH2=CNH2O3 H3生成的产物在合成纤维中是重要的中间体。五、聚合反应:烯烃在烷基铝四氯化钛络合催化剂的作用下,聚合成高分子化合物。29nCH2=CH2TiCl4 Al(C2H5)P, (CH2 CH2)nn(CH2=CH3)TiCl4Al(C2H5)P ,(nCH2 CH)3六、氢的自由基卤代反应 CH32CH=CH2Cl250 60CoH3CH=CH2l为什么会有这样的结果?可以用下面的结果来解释。例: CH3CH2CH CH2 伯氢 烯丙氢 乙
40、烯氢乙烯氢难以反应,烯丙氢容易反应,其它氢处于中间状态,原因是离解能不同。表 34 CH 键的离解能(kJmol)-烯丙氢 烷 氢 乙烯氢-CH2=CH2 H318(CH3)C H380CH2=CH 435C6H52 H32 (CH3)2CH 397C2H5 HC3397C6H5 4272H5 410从表 34 的数据可知,不同的 CH 键的离解能是不同的,大小顺序是:烯丙 H叔 C-H仲 C-H伯 C-H乙烯 H故反应活性大小顺序是:烯丙 H叔 C-H仲 C-H伯 C-H乙烯 H思考题:P75-76 1、3、8、10作 业:P75-76 2、4、6、11、12讲 解:P75-76 5、7、9
41、第五节 诱导效应1、定义:在有机化合物中,由于电负性不同的取代基团的影响,使整个分子中成键电子云按取代基团的电负性所决定的方向而偏移的效应称为诱导效应。 + + + - CH3CH2CH2Cl2、特征:30诱导效应的特征是沿着碳链传递,并随碳链的增长迅速减弱或消失。通过静电诱导而影响到分子的其他部分,没有外界电场的影响也存在。3、表示形式: 一般用 I 来表示诱导效应。-I 相当于吸电子效应,+I 相当于供电子效应,饱和的 CH 键的诱导效应规定为零。 + - + - YC CH CX+I I=0 -I4、具有-I 效应原子和原子团的相对强度:同族元素:FClBrI 从上到下依次减小同周期元素
42、:FORNHR 从左到右依次增强不同杂化态:CCCCCCRRR2R2R35、具有+I 效应的原子团主要是烷基,相对强度是:(CH3)C(CH3)2CHCH32CH3例:CH 3-CH=CH2 分子中的甲基与 键相连,由于电负性 Csp3Csp2,所以甲基具有+I 效应使 键上的电子云发生偏移。 + - CH3 CH=CH2第六节 烯烃的亲电加成反应历程和马尔科夫尼科夫规则第三节 烯烃的亲电加成反应历程:1、烯烃与溴加成通过一系列实验证明,烯烃的亲电加成反应历程受极性介质影响。 + - + -CH2=CH2 BrBr反应是一步完成的呢还是二步完成的? 例:CH2=CH2Br2NaClCH2 CH2CH2 CH2BrBrBrl通过实验发现是二步完成的。否则就不会发生上面反应;且溴是在第一步先加,氯后加。如果溶液中还有其它阴离子,反应产物中也会出现。1、综上所述:烯烃与溴的亲电加成反应历程可能为: