1、第九章第九章 基本有机化合物基本有机化合物u1 有机化合物概述有机化合物概述u2 链烃链烃u3 芳香烃芳香烃u4 烃的含氧衍生物烃的含氧衍生物第一节第一节 概述概述 有机化合物：碳氢化合物及其衍生物.CO、CO2、H2CO3除外 有机化学：研究碳氢化合物及其衍生物的化学.一、有机化合物和有机化学定义一、有机化合物和有机化学定义二、分子结构表示方法二、分子结构表示方法简化式：简化式：CH3CH3；CH3CH2CH3骨架式骨架式立体结构式立体结构式模型模型COOHCHCH3OH练习：练习：以下结构式以下结构式,请同学指出错误请同学指出错误,并改正并改正.CH3CHCHOH2CH3CH3CH3CH2
2、COHHH改正：改正：CH3CHCOHCH3CH3CH3CH2CH2OHHor CH3CH2CHOor三、有机化合物的分类三、有机化合物的分类 两种分类法：两种分类法：官能团官能团指有机物中能决定一类化合物指有机物中能决定一类化合物主要性质的原子或基团主要性质的原子或基团.见表见表9-1链状碳环杂环第二节第二节 链烃链烃 分子中只含有分子中只含有C、H两种元素的化合物两种元素的化合物碳氢化合物碳氢化合物,简称烃简称烃.链烃环烃 饱和烃不饱和烃烷烃烷烃烯烃烯烃炔烃脂环烃芳香烃芳香烃一、链烃的结构一、链烃的结构P111V 处于激发态的四个原子轨道可按不同方式重新组合杂化.V 所组合成的新的轨道杂化
3、轨道.根据杂化轨道理论,碳原子成键时处于激发态.2s2p激激发发基态基态激发态激发态6CC原子可形成的杂化轨道有三种类型：原子可形成的杂化轨道有三种类型：杂化类型杂化类型 夹角夹角 空间构型空间构型 sp3 10928 正四面体sp2 120 平面三角形sp 180 直线形杂化轨道呈一头大,一头小葫芦形,利于成键.2s2p2p2p有机物中化学键有机物中化学键共价键共价键共价键成键方式有两种：共价键成键方式有两种：键：成键轨道沿键轴方向重叠头碰头键：成键轨道沿键轴方向重叠头碰头 键：成键轨道相互平行键：成键轨道相互平行,从侧面重叠肩并肩从侧面重叠肩并肩1.烷烃的结构烷烃的结构结构特征：结构特征：
4、C为为sp3杂化杂化,各原子间以单键相连各原子间以单键相连键键.如：键角键角10928,具有正四面体具有正四面体构型构型.由于由于C上所连基团不同上所连基团不同,键角有键角有所变化所变化,但也接近但也接近10928.CHHHHsp3-sCH4,甲烷sp3-sCH3CH3,CHHHCHHHsp3-sp3乙烷 键的特点：键能大键的特点：键能大,电子云对键轴呈圆柱形对称分电子云对键轴呈圆柱形对称分布布.导致烷烃化学性质稳定导致烷烃化学性质稳定.2.烯烃的结构烯烃的结构 结构特征：含C=C官能团,双键C为sp2杂化,饱和C为sp3杂化.乙烯为例乙烯为例：CH2=CH2CHHCHHsp2-ssp2-sp
5、2两个C、四个H处于同一平面,剩余P轨道垂直此平面,平行重叠成键.键双键由一个双键由一个键键 +一个一个键组成键组成.键的特点：键的特点：1键能小键能小,重叠少重叠少,易断裂易断裂,发生反发生反应应.2成键两成键两C不能自由旋转不能自由旋转.二、链烃的同分异构现象二、链烃的同分异构现象 P115 如：戊烷有三种碳链异构正戊烷正戊烷 异戊烷异戊烷 新戊烷新戊烷CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CCH3CH3CH3 随着随着C数增加数增加,有机物会出现分子组成相同而结有机物会出现分子组成相同而结构不同的现象构不同的现象同分异构现象同分异构现象.同样烯烃中也存在碳链异构
6、同样烯烃中也存在碳链异构.如：丁烯如：丁烯 C4H8CHCH2CH3CCH3CH3H2CH2C1-丁烯 2-甲基-1-丙烯碳原子的类型：伯碳碳原子的类型：伯碳 1；仲碳；仲碳 2；叔碳；叔碳 3；季碳；季碳 4.伯氢仲氢叔氢伯氢仲氢叔氢CH3CH2CCH2CH2CH2CH3CH3CH321答案：练习：练习：写出分子式为写出分子式为C9H20,含有含有8个个2氢原氢原子和子和12个个1 氢原子的烷烃结构式氢原子的烷烃结构式.碳链骨架相同碳链骨架相同,但官能团位置不同而产生的异但官能团位置不同而产生的异构现象构现象.如：丁烯如：丁烯 C4H8CH2CHCH2CH3CH3CHCHCH31-丁烯 2-
7、丁烯1.普通命名法普通命名法 用于简单烷烃,C1C10用天干：甲、乙、丙.如CH4甲烷,C5H12戊烷,C8H18辛烷 .直链：前加直链：前加正正,也可省略也可省略含含CH3 CH 端基端基,无其他支链无其他支链,前加前加异异含含CH3C2 端基端基,无其他支链无其他支链,前加前加新新三、链烃的命名三、链烃的命名P116例如：例如：CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CCH3CH3CH3正戊烷 异戊烷 新戊烷复杂烷烃用系统命名法复杂烷烃用系统命名法.2.系统命名法系统命名法烃基烃基烃分子去掉一个烃分子去掉一个H；烷基烷基烷烃去掉一个烷烃去掉一个H.常见的烷基见书上常
8、见的烷基见书上 P117,其中其中14C 烷基要记住烷基要记住.原则：主链选最长；侧链当作基；编号近侧链；原则：主链选最长；侧链当作基；编号近侧链；基位注在前基位注在前.CH3CHCH2CH2CHCH2CH2CH3CH2CH3CH2CH3CH3CH2CHCHCH3CH2CHCH3CH3CH34-甲基-6-乙基壬烷*注：注：CH3、CH2CH3位次位次相同相同,小基先写小基先写.2,5-二甲基-3-乙基己烷*两条相同主链两条相同主链,选含取代基多的；如相同取选含取代基多的；如相同取代基位次相同代基位次相同,则使第三取代基位次最小则使第三取代基位次最小.练习：命名以下化合物练习：命名以下化合物 类
9、似烷烃：主链含双键；编号近双键；号码注在前.CH2=CH 乙烯基 ；CH3CH=CH 丙烯基 ；CH2=CHCH2 烯丙基 .练习：练习：CH3CH2CHCH2CCH2CH3CH3CH24-甲基-2-乙基己烯四、链烃的主要化学性质四、链烃的主要化学性质1.烯烃的加成反应烯烃的加成反应P120加氢反应加氢反应H2/NiCH3CH3CH2CH2 加加X2、HXCH2CH2Br2/CCl4HBrCH2CH2BrBrCH3CH2Br 键断裂,试剂中两个原子或原子团加到相邻两个C上.褪色鉴别双键鉴别双键不对称试剂加成反应取向：加成反应取向：HBr+CH3CHCH3BrCH3CH2CH2BrCH3CHCH
10、2溴丙烷2-溴丙烷主要产物主要产物马氏规则马氏规则不对称加成时不对称加成时,氢加在含氢加在含H多的多的双键双键C上上.：CH3CH2CCH2CH3HBrCH3CH2CCH3CH3Br2.烯烃的氧化反应烯烃的氧化反应P124 碱性或中性碱性或中性 酸性酸性RCHCHRKMnO4/OHRCHCHROHOH可用于鉴别双键可用于鉴别双键可推断原烯烃结构可推断原烯烃结构RCHCH2KMnO4/H+RCOOH+CO2CCHRRRKMnO4/H+CORR+RCOOH酮羧酸褪色羧酸羧酸单取代双键单取代双键C原子：原子：=CHR酮酮双取代双键双取代双键C原子：原子：=CR2CO2末端双键末端双键C原子：原子：=
11、CH2产产物物思考题：思考题：某化合的分子式某化合的分子式C6H12,能使溴水褪色能使溴水褪色,加氢生加氢生成正己烷成正己烷.如用酸性高锰酸钾氧化如用酸性高锰酸钾氧化,可得两种不同的可得两种不同的羧酸羧酸.试写出该化合物的结构式试写出该化合物的结构式.解：解：CH3CH CHCH2CH2CH3第三节第三节 芳香烃芳香烃HHHHHH分子式：C6H6 有局限性,如：苯的邻二元取代物可写出两种,而实际只有一种.XXXX=每个C剩下的P轨道重叠大键.结构特征：结构特征：C原子原子sp2杂杂化化,6个个C、6个个H同一平同一平面面苯环平面苯环平面.CCCCCCHHHHHHsp2-sp2sp2-s电子云密
12、度、键长平均化结构可表示为：结构可表示为：取代反应取代反应+Cl2FeCl3Cl卤代氯苯+HONO2H2SO4NO2硝基苯硝化+HOSO3HSO3SO3H苯磺酸磺化分子中分子中H被另一个原子或基团所取代被另一个原子或基团所取代.第四节第四节 烃的含氧衍生物烃的含氧衍生物1.醇醇 酚酚通式通式：R-OH Ar-OH官能团官能团：醇醇-OH 酚酚-OH-OH 羟基羟基如：CH3OHOH醇可根据醇可根据-OH所连所连C类型类型不同分为：不同分为：RCH2OHRCHROHRCRROH伯醇仲醇叔醇酚可根据-OH数目分为：一元酚、多元酚.OHOHOH如：2.醛醛 酮酮通式：通式：RCOHRCORCO在一端
13、CO在中间COHCO官能团：醛基酮基除除HCHO外外,一边连一边连H,一边连一边连R.两边连两边连R.含有CO羰基根据所连根据所连R的种类的种类不同分为：不同分为：脂肪族醛、酮脂肪族醛、酮 C=O与脂肪烃基相连芳香族醛、酮芳香族醛、酮 C=O至少有一端与苯环相连 酮基一端连甲基甲基酮甲基酮CH3CCH2CH3OCOCH3脂肪族甲基酮脂肪族甲基酮芳香族甲基酮芳香族甲基酮3.羧酸羧酸通式：通式：RCOOH官能团官能团：-COOH 羧基羧基 根据根据R的不同可分为：的不同可分为：脂肪族、脂环族和芳香族羧酸脂肪族、脂环族和芳香族羧酸.脱水反应脱水反应分分子子内内：CH3CH2OH170H2SO4浓CH
14、2CH2+H2O分分子子间间：2CH3CH2OH140H2SO4浓CH3CH2OCH2CH3+H2O-消除 分子中脱去一个简单分子如分子中脱去一个简单分子如H2O、HX形成不饱和结构的反应形成不饱和结构的反应消除反应消除反应 乙烯乙烯乙醚乙醚CH3CH2COHCH3CH3H2SO4CH3CHCCH3CH3Saytzeff规则规则消除时消除时,-C上上H少的易消除少的易消除.消除反应的取向：消除反应的取向：CH3CH2CHCH3OHCH3CH2CH CH2CH3CH CHCH3H2SO4浓+1-丁烯 2-丁烯主要产物主要产物练习：H3COHH2SO4CH3 氧化反应氧化反应氧化实质氧化实质脱去脱
15、去2HOH上的上的H和和-C上的上的H.常用氧化剂常用氧化剂O：KMnO4/H+；K2Cr2O7/H+.1 醇醛羧酸2 醇O酮OO3 醇O不反应；可用作鉴别3醇.练习练习：1.CH3CH2CH2OHKMnO4/H+2.OHKMnO4/H+3.CH3CH2COHCH3CH3KMnO4/H+CH3CH2COOHO不反应不反应 弱酸性弱酸性OH+NaOHO-Na+H2OOH+CO2 +H2OO-Na+NaHCO3酸性比碳酸弱酸性比碳酸弱.与与FeCl3显色显色含酚-OH的化合物均能与FeCl3显色.用于鉴别酚类 羰基的加成反应羰基的加成反应加醇加醇RCOH+HOR干燥HClRCORHOR半缩醛干燥H
16、ClHORRCOHHOR缩醛+H2O 缩醛在OH-中稳定,遇H+分解,在有机合成可用于保护醛基.酮在同样条件下难反应酮在同样条件下难反应.半缩醛羟基半缩醛羟基RCH2CHO+Cl2RCHCHOClOH-RCCHOClClCl2CH3COR(H)CX3COR(H)CHX3 +(H)R-COO-X2,OH-OH-含含-H的醛、酮都可反应的醛、酮都可反应.OH-中分解中分解卤仿卤仿常用常用I2/NaOH作为反应试剂作为反应试剂,产物为淡黄色产物为淡黄色CHI3 碘仿反应碘仿反应CH3CH(R)O+I2NaOHCONaO(R)H+CHI3 -H的取代反应的取代反应碘仿反应碘仿反应 思考：以下那些化合物
17、能发生碘仿反应？CH3COCH3CHOH凡具有（先氧化）结构的化合物均可发生碘仿反应。、(1)CH3CH2OH(2)CH3CHCH2CH2CH3OH(3)CH3CH2CHCH2CH3OH(4)CH3CH2CH2OH(5)CH3CHCH2CH3OH(6)CH3CHCH3OH(7)CH3CH2CHO(8)COCH3I2/NaOH来鉴别：CH3COCH3CHOH、可用（甲甲基基酮酮）、乙乙醛醛（醇醇）。酸性酸性 RCOOH+NaHCO3RCOONa+H2O+CO2RCOOH+NaOHRCOONa+H2O酸性酸性酚、碳酸酚、碳酸酚酚溶于溶于NaOH,不溶于不溶于NaHCO3.羧酸羧酸溶于溶于NaOH和和NaHCO3.酯的生成酯的生成羧酸与醇生成酯和水羧酸与醇生成酯和水酯化反应酯化反应CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2OH+乙酸乙酯乙酸乙酯练习：练习：OHCOOH+NaHCO3OHCOONa
