有机化合物分类.ppt

第二章第二章 有机化合物的分类及命名有机化合物的分类及命名 有机化合物的分类有机化合物的分类 官能团官能团决定决定一类有机化合物共同一类有机化合物共同性质性质的的原子原子或或原子团原子团称为官能团称为官能团官能团官能团典型有机化合物典型有机化合物所属类别所属类别 C C C CC H CHXCH3CH2 ClOHCH3CH2 OHOH OCH3 OCH3 C HOCH3 C HOCH3 C O HO C O HONH2CH3 NH2CH2 CH2烯烯炔炔卤代烃卤代烃醇醇酚酚醚醚醛醛羧羧 酸酸胺胺酮酮练习练习下列化合物中有下列化合物中有2 2个官能团的是个官能团的是()()A A、CHCH3 3CHCH2 2ClClB B、C C、CHCH2 2=CHCl=CHClD D、ClOHO2NC D同系物同系物结构相似、分子组成相差一个或结构相似、分子组成相差一个或若干个若干个“CHCH2 2”原子团的有机化合原子团的有机化合物互相称为同系物物互相称为同系物结构相似结构相似相同的通式相同的通式相同的官能团相同的官能团相似的化学性质相似的化学性质注意：注意：判断判断(它们是否属于同系物）它们是否属于同系物）CH2=CHCOOHCH3CH2CH2COOHCH2=CHCOOHCH2=CHCH2COOH不是不是是是HOCH2CH2OH（HO）CH2CH（OH）CH2OH不是不是A、CH3CH2CH2CH2CH3和和 CH3CH（CH3）2B、CH3CH2CH2OH和和CH2CH2C、D、CH2=CH-CH=CH2和和CHCHOH OH 1 1、下列互为同系物的一组是（、下列互为同系物的一组是（）A2、下列说法正确的是（、下列说法正确的是（）相邻的两互为同系物的物质间在相对分子质量上相邻的两互为同系物的物质间在相对分子质量上相差相差14；分子组成相差若干个分子组成相差若干个CH2的有机物一定互称为同的有机物一定互称为同系物；系物；同系物间具有相同的通式；同系物间具有相同的通式；具有相同分子通式的化合物间一定互为同系物；具有相同分子通式的化合物间一定互为同系物；具有相同的官能团的有机物一定互称为同系物；具有相同的官能团的有机物一定互称为同系物；同系物间具有相似的化学性质；同系物间具有相似的化学性质；同系物间具有相同的物理性质；同系物间具有相同的物理性质；1、根据组成元素的不同、根据组成元素的不同烃烃:烃的衍生物烃的衍生物只含碳氢元素的有机物只含碳氢元素的有机物烃分子中的氢原子被其它原子或烃分子中的氢原子被其它原子或原子团取代后得到的物质，常含原子团取代后得到的物质，常含C C、H H、O O、N N、P P、X X等元素等元素一、有机化合物的分类一、有机化合物的分类2、按官能团分、按官能团分卤代烃卤代烃 醇醇醛醛羧酸羧酸醚醚.XOH C HO C O HO O3 3、按碳的骨架分、按碳的骨架分链状链状化合物化合物环状化合物环状化合物脂环脂环化合物化合物芳香芳香族族化合物化合物脂肪烃脂肪烃链状烃链状烃脂环烃脂环烃又称脂肪族化合物又称脂肪族化合物、下列各对物质中，按官能团进行分、下列各对物质中，按官能团进行分类，属于同一类物质的是（）类，属于同一类物质的是（）A、CH3OHCH3OHC、CH2OHCH3OHD、CH3OHCOCH3OHCOAB、O CH3C HO3、指出下列有机化合物的所属类别：、指出下列有机化合物的所属类别：CH3CHCHCCH3CH3CCH3A、属于COOHOHCHCH3CHCH2CHCHD、属于B、CH2CHBrCH2Cl属于C、OHH CO属于烯烯卤代烃卤代烃酚、醛酚、醛醇、羧酸醇、羧酸有有机机物物烃烃烃烃的的衍衍生生物物链烃链烃环烃环烃饱和烃饱和烃不饱和烃不饱和烃脂环烃脂环烃芳香烃芳香烃卤代烃卤代烃含含氧氧衍衍生生物物醇醇醛醛羧酸羧酸CH3CH3CH3BrClCH3OHOHCH3-O-CH3CH3CHOCH3COOHCH3-C-CH3OCH2CH2CHCH酮酮酚酚醚醚酯酯CH3COOCH2CH3小结：小结：链状化合物状化合物 这类化合物分子中的碳原化合物分子中的碳原子相互子相互连接成接成链状。（因其最初是在状。（因其最初是在脂肪中脂肪中发现的，所以又叫脂肪族化合的，所以又叫脂肪族化合物。）如：物。）如：正丁烷正丁烷 正丁醇正丁醇环状状化化合合物物 这类化化合合物物分分子子中中含含有有由由碳碳原原子子组成的成的环状状结构。它又可分构。它又可分为两两类：（1）脂）脂环化合物：是一化合物：是一类性性质和脂肪族和脂肪族化合物相似的碳化合物相似的碳环化合物。如：化合物。如：环戊烷环戊烷 环己醇环己醇（2）芳香族化合物）芳香族化合物：是分子中含有：是分子中含有苯苯环的有机化合物。如：的有机化合物。如：苯苯萘萘醇醇 OH OH 羟基（连接在脂肪烃基上）羟基（连接在脂肪烃基上）CHCH3 3CHCH2 2OHOHCHCH3 3OHOHHOCHHOCH2 2CHCH2 2OHOHCH2OH酚酚 OH OH 羟基（连接苯环上）羟基（连接苯环上）OHOHCH3第三章 有机化合物的同分异构现象 学学习要求：要求：1掌掌握握立立体体异异构构、光光学学异异构构、对称称因因素素（主主要要指指对称称面面、对称称中中心心）、手手性性碳碳原原子子、手手性性分分子子、对映映体体、非非对映体、外消旋体、内消旋体等基本概念。映体、外消旋体、内消旋体等基本概念。2掌握掌握书写写费歇歇尔投影式的方法。投影式的方法。3掌握构型的掌握构型的D、L和和R、S标记法。法。4掌握判断分子手性的方法。掌握判断分子手性的方法。5初步掌握初步掌握亲电加成反加成反应的立体化学。的立体化学。异构异构现象是有机化学中存在着的极象是有机化学中存在着的极为普遍普遍的的现象。其异构象。其异构现象可象可归纳如下：如下：构造异构构造异构立体异构立体异构碳链异构碳链异构官能团异构官能团异构位置异构位置异构互变异构互变异构构型异构构型异构构象异构构象异构顺反异构顺反异构对映非对映异构对映非对映异构同分异构同分异构单键旋转异构单键旋转异构叔胺翻转异构叔胺翻转异构脂脂 环 烃学学习要求要求脂脂环烃的分的分类、命名和异构、命名和异构现象象脂脂环烃的性的性质环烷烃的的环张力和力和稳定性定性环烷烃的的结构构萜类和甾和甾类化合物化合物 学学习要求要求1 1、掌握脂、掌握脂环烃的命名、的命名、顺反异构反异构现象；象；2 2、掌握、掌握环烷烃和和环烯烃的的结构和主要化学性构和主要化学性质，并了解碳，并了解碳环的大小与其的大小与其稳定性的关系；定性的关系；3 3、掌握、掌握环己己烷的构象，椅式、船式和扭船式、的构象，椅式、船式和扭船式、a a键和和e e键，了解它了解它们的能量关系。的能量关系。4 4、掌握一元、二元取代、掌握一元、二元取代环己己烷的的稳定构象式和理解十定构象式和理解十氢化化萘的构象。的构象。5 5、掌握下列概念或、掌握下列概念或术语：张力力环和无和无张力力环、船式和椅式、船式和椅式构象、直立构象、直立键和平伏和平伏键、稠、稠环烃、桥环烃、螺、螺环烃。重点与难点重点与难点 本章重点和难点是环烷烃的结构、环己烷及一元取代本章重点和难点是环烷烃的结构、环己烷及一元取代环己烷的构象、二取代环己烷和稠环烃的构象。环己烷的构象、二取代环己烷和稠环烃的构象。脂脂环烃的分的分类、命名和异构、命名和异构现象象脂环烃的分类脂环烃的分类环的大小：小环（元）；普通环（元）；环的大小：小环（元）；普通环（元）；中环（元）和大环（十二碳以上）。中环（元）和大环（十二碳以上）。脂脂环烃的命名的命名1 1、根据分之中成、根据分之中成环碳原子数目，称碳原子数目，称为环某某烷。2 2、把取代基的名称写在、把取代基的名称写在环烷烃的前面。的前面。3 3、取取代代基基位位次次按按“最最低低系系列列”原原则列列出出，基基团顺序序按按“次次序序规则”小小的的优先先列列出。出。例如：例如：环烷烃的命名环烷烃的命名 环烯烃的命名环烯烃的命名 1 1、根据分子中成环碳原子数目，称为环某烯。、根据分子中成环碳原子数目，称为环某烯。2 2、以、以双键的位次双键的位次和取代基的位置最小为原则。和取代基的位置最小为原则。例如：例如：桥环烃（二环、三环等）桥环烃（二环、三环等）分之中含有两个或多个碳环的多环化合物中，其中分之中含有两个或多个碳环的多环化合物中，其中两个环共两个环共用两个或多个碳原子用两个或多个碳原子的化合物称为桥环化合物。的化合物称为桥环化合物。编号原则：从桥的一端开始，沿编号原则：从桥的一端开始，沿最长桥最长桥编致桥的另一端，编致桥的另一端，再沿次长桥致始桥头，最短的桥最后编号。再沿次长桥致始桥头，最短的桥最后编号。化合物名为化合物名为 7 7，7-7-二甲基二环二甲基二环22，2 2，11庚烷庚烷命名：命名：根据根据成环碳原子总数目成环碳原子总数目称为环某烷，称为环某烷，在环字后面的在环字后面的方括号中标出方括号中标出除桥头碳原子外的桥碳原子数除桥头碳原子外的桥碳原子数（大的数目排前，（大的数目排前，小的排后），（如图）。其它同环烷烃的命名。小的排后），（如图）。其它同环烷烃的命名。螺环烃螺环烃 两个环共用一个碳原子的环烷烃称为螺环烃。两个环共用一个碳原子的环烷烃称为螺环烃。编号原则：编号原则：从较小环中与螺从较小环中与螺原子相邻的一个碳原子原子相邻的一个碳原子开始，开始，途经小环到螺原子，再沿大途经小环到螺原子，再沿大环致所有环碳原子。环致所有环碳原子。命名：根据成环碳原子的命名：根据成环碳原子的总数称为环某烷，总数称为环某烷，在方括在方括号中标出各碳环中除螺碳号中标出各碳环中除螺碳原子以外的碳原子数目原子以外的碳原子数目（小的数目排，大的排后）（小的数目排，大的排后），其它同烷烃的，其它同烷烃的 命名命名 异构现象异构现象 脂环烃的异构有脂环烃的异构有构造异构构造异构和顺反异构和顺反异构。如。如C5H10的环的环烃的异构有：烃的异构有：脂环烃的性质脂环烃的性质物理性质：物理性质：环烷烃的熔点、沸点和密度都比相应的烷环烷烃的熔点、沸点和密度都比相应的烷烃高一些，但仍比水轻。烃高一些，但仍比水轻。化学性质：化学性质：普通环的化学性质普通环的化学性质 普通脂环烃具有开链烃的通性普通脂环烃具有开链烃的通性 环烷烃主要是起自由基取代反应，难被氧化。环烷烃主要是起自由基取代反应，难被氧化。环烯烃具有烯烃的通性环烯烃具有烯烃的通性 小环烷烃的特性反应小环烷烃的特性反应 1 1、加成反应、加成反应1）加氢加氢2 2）加卤素）加卤素3 3）加）加HX,H2SO4 2 2、氧化反应、氧化反应 环丙烷环丙烷对氧化剂稳定对氧化剂稳定，不被高猛酸钾、臭氧等氧化剂，不被高猛酸钾、臭氧等氧化剂氧化。例如：氧化。例如：故可用高猛酸钾溶液来区别烯烃与环丙烷衍生物。故可用高猛酸钾溶液来区别烯烃与环丙烷衍生物。环烃性质小结：环烃性质小结：（）小小环环烷烷烃烃（3 3，4 4元元环环）易易加加成成，难难氧氧化化，似似烷烷似烯似烯。普通环以上难加成，难氧化，似烷。普通环以上难加成，难氧化，似烷。（）环环烯烯烃烃、共共轭轭二二烯烯烃烃，各各自自具具有有其其相相应应烯烯烃烃的的通性。通性。一些环烷烃的燃烧热一些环烷烃的燃烧热 *小环小环(C(C3 3C C4 4)；普通环；普通环(C(C5 5C C7 7)；中环；中环(C(C8 8C C1111)；大环；大环(C(C1212)。1、Baeyer理论理论张力学说（张力学说（1885年提出）：年提出）：角角张张力力(拜拜尔尔张张力力)：与正常键角偏差而引起的张力。与正常键角偏差而引起的张力。环烷烃的结构环烷烃的结构五元以上的环会不会因环数增大而不稳定？五元以上的环会不会因环数增大而不稳定？比较单位比较单位CH2燃烧热燃烧热(H)kJ/mol环张力：比烷烃环张力：比烷烃CH2高出的能量。高出的能量。2 2、现代结构理论、现代结构理论一、环丙烷的结构一、环丙烷的结构现现代代物物理理方方法法测测定定，环环丙丙烷烷分分子子中中：键键角角 C-C-C C-C-C=105.5;105.5;H-C-H=114H-C-H=114。所以环丙烷分子中碳原子之间的所以环丙烷分子中碳原子之间的spsp3 3杂化轨道是以弯曲键杂化轨道是以弯曲键（香蕉键）相互交盖的。（香蕉键）相互交盖的。由此可见：由此可见：(1)键的重叠程度小，稳定性小键的重叠程度小，稳定性小。(2)电子云分布在两核连线的外侧，增加了试电子云分布在两核连线的外侧，增加了试剂进攻的可能性，故具有不饱和烯烃的性质。剂进攻的可能性，故具有不饱和烯烃的性质。另外环丙烷分子中还存在着另一另外环丙烷分子中还存在着另一种张力种张力扭转张力扭转张力（由于环中（由于环中三个碳位于同一平面，三个碳位于同一平面，相邻的相邻的C-HC-H键互相处于重叠式构象，有旋转键互相处于重叠式构象，有旋转成交叉式的趋向成交叉式的趋向，这样的张力称，这样的张力称为扭转张力）。为扭转张力）。二、环丁烷和环戊烷的构象二、环丁烷和环戊烷的构象 1 1环丁烷的构象环丁烷的构象 与环丙烷相似，环丁烷分子中存与环丙烷相似，环丁烷分子中存在着张力，但比环丙烷的小，因在着张力，但比环丙烷的小，因在环丁烷分子中四个碳原子不在在环丁烷分子中四个碳原子不在同一平面上，见右图：同一平面上，见右图：根根据据结结晶晶学学和和光光谱谱学学的的证证明明，环环丁丁烷烷是是以以折折叠叠状状构构象象存存在在的的，这这种种非非平平面面型型结结构构可可以以减减少少C-H的的重重叠叠，使使扭扭转转张张力力减减小小。环环丁丁烷烷分分子子中中C-C-C键键角角为为 111.5111.5，角角张张力力也也比比环环丙丙烷烷的的小小，所所以以环环丁丁烷烷比比环环丙丙烷烷要要稳稳定定些些。总总张张力力能为能为108KJ/mol。2、环戊烷的构象环戊烷的构象 环戊烷分子中，环戊烷分子中，C-C-CC-C-C夹角为夹角为108108，接近，接近spsp3 3杂化轨杂化轨道间夹角道间夹角109.5109.5，环张力甚微环张力甚微，是比较稳定的环。但若，是比较稳定的环。但若环为平面结构，则其环为平面结构，则其C-HC-H键都相互重叠，会有较大的扭转键都相互重叠，会有较大的扭转张力，所以，张力，所以，环戊烷是以折叠式构象存在的，为非平面环戊烷是以折叠式构象存在的，为非平面结构结构，见右图，其中有四个碳原子在同一平面，另外一，见右图，其中有四个碳原子在同一平面，另外一个碳原子在这个平面之外，成信封式构象。个碳原子在这个平面之外，成信封式构象。这这种种构构象象的的张张力力很很小小，总总张张力力能能 25KJ/mol25KJ/mol，扭扭 转转 张张 力力 在在2.5KJ/mol2.5KJ/mol以以下下，因因此此，环环戊戊烷的化学性质稳定。烷的化学性质稳定。三、环己烷的构象三、环己烷的构象在在环环己己烷烷分分子子中中，六六个个碳碳原原子子不不在在同同一一平平面面内内，碳碳碳碳键键之间的夹角可以保持之间的夹角可以保持109.5109.5因此环很稳定。因此环很稳定。1 1两种极限构象两种极限构象椅式和船式椅式和船式稳定性：椅式构象环己烷稳定性：椅式构象环己烷船式构象环己烷船式构象环己烷椅式构象稳定的原因：椅式构象稳定的原因：不存在：不存在：非键连作用；非键连作用；扭转张力；扭转张力；角张力。角张力。船式构象不稳定的原因：船式构象不稳定的原因：存在：存在：非键连作用；非键连作用；扭转张力；扭转张力；2 2平伏键（平伏键（e e键）与直立键（键）与直立键（a a键）键）在椅式构象中在椅式构象中C-HC-H键分为两类。键分为两类。第一类六个第一类六个C-HC-H键与分键与分子的对称轴平行，叫做子的对称轴平行，叫做直立键或直立键或a a键键（其中三个向环平面（其中三个向环平面上方伸展，另外三个相反，向环平面下方伸展）；上方伸展，另外三个相反，向环平面下方伸展）；第二类第二类六个六个C-HC-H键与直立键形成接近键与直立键形成接近109.5109.5的夹角的夹角，平伏着相环，平伏着相环外伸展，叫做外伸展，叫做平伏键或平伏键或e e键键。如下图：。如下图：在在室室温温时时，环环己己烷烷的的椅椅式式构构象象可可通通过过C-CC-C键键的的转转动动（而而不不经经过过碳碳碳碳键键的的断断裂裂），由由一一种种椅椅式式构构象象变变为为另另一一种种椅椅式式构构象象，在在互互相相转转变变中中，原原来来的的a a键键变变成成了了e e键键，而而原来的原来的e e键变成了键变成了a a键键。但上、下关系没变但上、下关系没变。当六个碳原子上连的都是氢时，两种构象是同一构象。当六个碳原子上连的都是氢时，两种构象是同一构象。连有不同基团时，则构象不同。连有不同基团时，则构象不同。3 3、环己烷的椅式构象的翻转、环己烷的椅式构象的翻转三上三下；三左三右。三上三下；三左三右。a a键变键变e e键，键，e e键变键变a a键，上下关系不变键，上下关系不变3 3取代环己烷的构象取代环己烷的构象1 1）一元取代环己烷的构象）一元取代环己烷的构象 一一元元取取代代环环己己烷烷中中，取取代代基基可可占占据据a a键键，也也可可占占据据e e键键，但但占据占据e e键的构象更稳定键的构象更稳定。例如：。例如：原原因因：a键键取取代代基基结结构构中中的的非非键键原原子子间间斥斥力力比比e键键取取代代基基的的大大（因因非非键键原原子子间间的的距距离离小小于于正正常常原原子子键键的的距距离离所所致致）。从从下下图图中中原原子子在在空空间间的的距距离离数数据据可可清清楚楚看看出出。取取代代基基越越大大e键键型型构构象象为为主主的趋势越明显。的趋势越明显。（1 1）、）、1 1，2-2-二取代二取代 最稳定的构象是最稳定的构象是e e键上取代基最多的构象键上取代基最多的构象2 2）二元取代环己烷的构象）二元取代环己烷的构象 （2 2）、）、1 1，3-3-二取代二取代其他其他二元、三元等取代环己烷的稳定构象，可用上述同样方法得知。二元、三元等取代环己烷的稳定构象，可用上述同样方法得知。小结：小结：11环环己己烷烷有有两两种种极极限限构构象象（椅椅式式和和船船式式），椅椅式为优势构象式为优势构象22一元取代基主要以一元取代基主要以e e键键和环相连。和环相连。33多多元元取取代代环环己己烷烷最最稳稳定定的的构构象象是是e e键键上上取取代代基基最多的构象。最多的构象。44环环上上有有不不同同取取代代基基时时，大大的的取取代代基基在在e e键键上上构构象最稳定。象最稳定。讨论讨论1.指出下列构象异构体中哪一个是优势构象。指出下列构象异构体中哪一个是优势构象。稠环环烷烃稠环环烷烃十氢化萘十氢化萘反反-十氢萘十氢萘顺顺-十氢萘十氢萘萜类和甾类化合物萜类和甾类化合物 萜类和甾族化合物是广泛存在于植物、昆虫及微生萜类和甾族化合物是广泛存在于植物、昆虫及微生物等生物体中的一大类有机化合物。在生物体内有着重物等生物体中的一大类有机化合物。在生物体内有着重要的生理作用。萜类和甾族化合物虽是两类不同的化合要的生理作用。萜类和甾族化合物虽是两类不同的化合物，但有着生源合成方面的密切关系，因而放在一起进物，但有着生源合成方面的密切关系，因而放在一起进行讨论。行讨论。1 1、萜的涵义和异戊二烯规律、萜的涵义和异戊二烯规律分分子子中中含含C C1010以以上上，且且组组成成为为5 5的的倍倍数数的的烃烃类类化化合合物物称称为为萜类。萜类。因因分分子子中中含含有有双双键键，所所以以，萜萜类类化化合合物物又又称称为为萜萜烯烯类类化化合物。合物。萜萜类类化化合合物物是是广广泛泛存存在在于于植植物物和和动动物物体体内内的的天天然然有有机机化化合合物物。如如从从植植物物中中提提取取的的香香精精油油薄薄荷荷油油、松松节节油油等等，植物及动物体中的某些色素植物及动物体中的某些色素胡箩卜素、虾红素等等。胡箩卜素、虾红素等等。研究发现，萜类分子在结构上的共同点是分子中的碳原研究发现，萜类分子在结构上的共同点是分子中的碳原子数都是子数都是5 5的整倍数。例如：的整倍数。例如：一、萜类化合物一、萜类化合物 上述化合物的碳干骨骼可以看成是由上述化合物的碳干骨骼可以看成是由若干个异戊二烯单若干个异戊二烯单位位主要以头尾相接而成的。主要以头尾相接而成的。这种结构特点叫做这种结构特点叫做萜类化合物的异戊二烯规律萜类化合物的异戊二烯规律。异。异戊二烯规则是从对大量萜类分子构造的测定中归纳出来戊二烯规则是从对大量萜类分子构造的测定中归纳出来的，所以能反过来测定萜类的分子构造。的，所以能反过来测定萜类的分子构造。2 2、萜的分类、萜的分类萜萜类类化化合合物物中中异异戊戊二二烯烯单单位位可可相相连连成成链链状状化化合合物物，也也可可连连成成环状化合物。环状化合物。1 1分类分类根据组成分子的异戊二烯单位的数目可将萜分成以下几类：根据组成分子的异戊二烯单位的数目可将萜分成以下几类：1 1）单单萜萜：含含有有两两个个异异戊戊二二烯烯单单位位。它它包包含含开开链链单单萜萜，单单环萜，二环单萜三种。环萜，二环单萜三种。2 2）倍半萜：含有三个异戊二烯单位的萜。）倍半萜：含有三个异戊二烯单位的萜。3 3）双萜：）双萜：含有四个异戊二烯单位的萜。含有四个异戊二烯单位的萜。4 4）三萜：）三萜：含有六个异戊二烯单位的萜。含有六个异戊二烯单位的萜。5 5）四萜：）四萜：含有八个异戊二烯单位的萜。含有八个异戊二烯单位的萜。这些萜类和单萜一样，也有开链和成环之分。这些萜类和单萜一样，也有开链和成环之分。倍半萜是有三个异戊二烯单位连接而构成的，它也有倍半萜是有三个异戊二烯单位连接而构成的，它也有链状和环状的。如金合欢醇、山道年等均属于倍半萜。链状和环状的。如金合欢醇、山道年等均属于倍半萜。双萜是由四个异戊二烯单位连接而成的一类萜化合双萜是由四个异戊二烯单位连接而成的一类萜化合物，广泛分布与动植物体内。物，广泛分布与动植物体内。三萜是由六个异戊二烯单位连接而成的化合物，如角鲨烯。三萜是由六个异戊二烯单位连接而成的化合物，如角鲨烯。四萜是由八个异戊二烯单位连接而构成的，在自然界广泛存在。四萜是由八个异戊二烯单位连接而构成的，在自然界广泛存在。二、甾族化合物二、甾族化合物1 1基本结构基本结构甾类化合物分子中，都含有一个叫甾核的四环碳骨架，环上甾类化合物分子中，都含有一个叫甾核的四环碳骨架，环上一般带有三个侧链其通式为：一般带有三个侧链其通式为：R R1 1、R R2 2一般为甲基，称为一般为甲基，称为角甲基角甲基，R R3 3为其它含有不同碳原子数的取代基。为其它含有不同碳原子数的取代基。甾是个象形字，是根据这个结构而来甾是个象形字，是根据这个结构而来的，的，“田田”表示四个环，表示四个环，“”“”表表示为三个侧链。许多甾体化合物除这示为三个侧链。许多甾体化合物除这三个侧链外，甾核上还有双键、羟基三个侧链外，甾核上还有双键、羟基和其他取代基。和其他取代基。四个环用四个环用A A、B B、C C、D D编号，碳原子也按固定顺序用阿拉伯编号，碳原子也按固定顺序用阿拉伯数字编号。如下图：数字编号。如下图：2 2、甾族化合物的分类和命名、甾族化合物的分类和命名1 1）命名）命名甾甾族族化化合合物物的的命命名名相相当当复复杂杂，通通常常用用与与其其来来源源或或生生理理作作用用有关的有关的俗名俗名。2 2）分类）分类根根据据甾甾族族化化合合物物的的存存在在和和化化学学结结构构可可分分为为：甾甾醇醇、胆胆汁汁酸酸、甾族激素、甾族生物碱甾族激素、甾族生物碱等。等。人体中胆固醇含量过高是有害的，它可以引起胆结石、动脉硬化等症。由于胆甾醇与脂肪酸都是醋源物质，食物中的油脂过多时会提高血液中的胆甾醇含量，因而食油量不能过多。胆甾醇在酶催化下氧化成胆甾醇在酶催化下氧化成7-7-脱氢胆甾醇。脱氢胆甾醇。7-7-脱氢胆甾醇脱氢胆甾醇存在于皮肤组织中，在日光照射下发生化学反应，转变存在于皮肤组织中，在日光照射下发生化学反应，转变为维生素为维生素D D3 3：维维生生素素D3是是从从小小肠肠中中吸吸收收Ca2+离离子子过过程程中中的的关关键键化化合合物物。体体内内维维生生素素D3的的浓浓度度太太低低，会会引引起起Ca2+离离子子缺缺乏乏，不不足足以以维持骨骼的正常生成而产生软骨病。维持骨骼的正常生成而产生软骨病。第五章 sp2、sp杂化碳化合物不饱和烃 单烯烃（单烯烃（alkenesalkenes）学习要求学习要求学习内容学习内容本章小结本章小结思考题思考题单单烯烯烃烃：是是指指分分子子中中含含有有一一个个碳碳碳碳双双键键的的不不饱饱和和开链烃。开链烃。官能团：官能团：C=CC=C（键）键）通式：通式：C Cn nH H2n 2n 烯烃（烯烃（alkenes）学习要求：学习要求：1掌握掌握sp2杂化的特点，形成杂化的特点，形成键的条件以及键的条件以及键键的特性。的特性。2掌握烯烃的命名方法，次序规则的要点及掌握烯烃的命名方法，次序规则的要点及Z/E命名法。命名法。3掌握烯烃的重要反应（加成反应、氧化反应、掌握烯烃的重要反应（加成反应、氧化反应、-H的反应）。的反应）。4了解烯烃的亲电加成反应历程了解烯烃的亲电加成反应历程5.5.掌握马氏规则和过氧化物效应。掌握马氏规则和过氧化物效应。重点与难点重点与难点:重点重点:烯烃的结构，烯烃的结构，键的特征，烯烃的化学性质及应用，键的特征，烯烃的化学性质及应用，亲电加成反应的历程，马氏规则的应用。亲电加成反应的历程，马氏规则的应用。难点是难点是：烯烃的结构，：烯烃的结构，键的特征，亲电加成反应的历键的特征，亲电加成反应的历程，烯烃的结构对亲电加成反应速率和取向的影响。程，烯烃的结构对亲电加成反应速率和取向的影响。烯烃的结构烯烃的结构 烯烃的同分异构和命名烯烃的同分异构和命名 烯烃的物理性质烯烃的物理性质 烯烃的化学性质烯烃的化学性质烯烃的亲电加成反应历程烯烃的亲电加成反应历程 烯烃的制备烯烃的制备 重要的烯烃重要的烯烃烯烃的结构烯烃的结构 官能团：官能团：C=C（键）；键）；=Csp2;五个五个键在同一个键在同一个 平面上；平面上；电子云分布在平电子云分布在平 面的上下方。面的上下方。不如不如键牢固（因键牢固（因p轨道是侧面重叠的）轨道是侧面重叠的）不能自由旋转（不能自由旋转（键没有轨道轴的重叠）键没有轨道轴的重叠）电子云沿键轴上下分布，不集中，易极化，发生反应。电子云沿键轴上下分布，不集中，易极化，发生反应。不能独立存在不能独立存在 键：使键：使C-CC-C键旋转受阻键旋转受阻。与双键碳相连的基团或原子。与双键碳相连的基团或原子在空间有固定的排列。在空间有固定的排列。顺反异构。顺反异构。键的特点：键的特点：烯烃的同分异构和命名烯烃的同分异构和命名一、烯烃的同分异构现象一、烯烃的同分异构现象1 1、构造异构、构造异构碳架异构碳架异构位置异构：位置异构：双键的位置不同引起的位置异构双键的位置不同引起的位置异构 官能团异构（与环烷烃）官能团异构（与环烷烃）2 2、构型异构、构型异构 顺反异构顺反异构：双键两侧的基团在空间的位置不同引起的异构双键两侧的基团在空间的位置不同引起的异构 abab且且 产生顺反异构体的产生顺反异构体的必要条件必要条件：构成双键的构成双键的任何一个碳原子上任何一个碳原子上所连的所连的两个基团两个基团要要不同不同。顺反异构体的物理性质不同，因而分离它们并不很难。顺反异构体的物理性质不同，因而分离它们并不很难。二、二、烯烃的命名烯烃的命名 1 1、烯烃系统命名法、烯烃系统命名法烯烃系统命名法，基本和烷烃的相似。烯烃系统命名法，基本和烷烃的相似。1、选择含碳碳双键的最长碳链为主链，称为、选择含碳碳双键的最长碳链为主链，称为某烯某烯。2、从最靠近双键（从最靠近双键（官能团官能团）的一端开始，将主链碳原）的一端开始，将主链碳原子依次编号。子依次编号。3、将双键的位置标明在烯烃（将双键的位置标明在烯烃（母体母体）名称的前面（只）名称的前面（只写出双键碳原子中写出双键碳原子中位次较小的一个位次较小的一个）。）。4、其它同烷烃的命名。其它同烷烃的命名。要点：要点：2-乙基乙基-1-戊烯戊烯2，5-二甲基二甲基-2-己烯己烯 2 2、几个重要的烯基、几个重要的烯基 烯基烯基：烯烃从形式上去掉一个氢原子后剩下的一价基团烯烃从形式上去掉一个氢原子后剩下的一价基团。IUPAC允许沿用的俗名允许沿用的俗名 CH2=CH-乙烯基CH3CH=CH-丙烯基（1-丙烯基）CH2=CH-CH2-烯丙基（2-丙烯基）CH2=C异丙烯基CH33 3、顺反异构体的命名、顺反异构体的命名 顺式：双键碳原子上两个相同的原子或基团处于双键同侧。顺式：双键碳原子上两个相同的原子或基团处于双键同侧。反式：双键碳原子上两个相同的原子或基团处于双键反侧。反式：双键碳原子上两个相同的原子或基团处于双键反侧。1）顺反命名法：顺反命名法：既在系统名称前加一既在系统名称前加一“顺顺”或或“反反”字。字。C3顺反命名法有顺反命名法有局限性局限性，即在两个双键碳上所连接的两个基团彼即在两个双键碳上所连接的两个基团彼此此应有一个是相同应有一个是相同的，彼此无相同基团时，则无法命名其顺反。的，彼此无相同基团时，则无法命名其顺反。2）Z、E命名法（顺序规则法）命名法（顺序规则法）一个化合物的构型是一个化合物的构型是Z型还是型还是E型，要由型，要由“顺序规则顺序规则”来决定来决定。分别分别比较两个双键碳原子上的取代基团比较两个双键碳原子上的取代基团按按“顺序规则顺序规则”排出的先后顺序，如果两个双键碳上排列顺序在前的基排出的先后顺序，如果两个双键碳上排列顺序在前的基团位于双键的团位于双键的同侧同侧，则为，则为Z构型，反之为构型，反之为E构型。构型。Z是德文是德文Zusammen的字头，是同一侧的意思。的字头，是同一侧的意思。E是德文是德文Entgegen的字头，是相反的意思。的字头，是相反的意思。(Z)-3-甲基甲基-2-戊烯戊烯(E)-3-甲基甲基-4-异丙基异丙基-3-庚烯庚烯 确定确定“较优基团较优基团”的依据的依据次序规则：次序规则：(1)(1)取代基或官能团的第一个原子，其原子序数大的为取代基或官能团的第一个原子，其原子序数大的为“较较优基团优基团”；对于同位素，质量数大的为；对于同位素，质量数大的为“较优基团较优基团”。(2)(2)第一个原子相同，则比较与之相连的第二个原子，依此类第一个原子相同，则比较与之相连的第二个原子，依此类推。推。(3)(3)取代基为不饱和基团，可分解为连有两个或三个相同取代基为不饱和基团，可分解为连有两个或三个相同的原子。的原子。Z、E命名法举例如下：命名法举例如下：(Z)-3-甲基-4-异丙基庚烷1、2、3、思考题烯烃的物理性质烯烃的物理性质 顺反异构体：顺反异构体：b.p b.p 顺式（顺式（3.53.5）反式（反式（0.90.9）顺式异构体具有较弱的极性，分子间偶极顺式异构体具有较弱的极性，分子间偶极-偶极作用力偶极作用力。m.p m.p 反式反式(-105.5)(-105.5)顺式顺式(-139.3)(-139.3)反式异构体的对称性好，在晶格中的排列较紧密。反式异构体的对称性好，在晶格中的排列较紧密。烯烃的化学性质烯烃的化学性质反应发生在、反应发生在、-H-H上上 一、一、加成反应加成反应在反应中在反应中键断开键断开，双键上两个碳原子和其它原子团结合，双键上两个碳原子和其它原子团结合，形成两个形成两个-键键的反应称为加成反应。的反应称为加成反应。一）一）催化加氢催化加氢+435)-828=-129kJmol-1 催化加氢是一个催化加氢是一个放热反应。放热反应。1 1、反应能否自动进行？、反应能否自动进行？注意：注意：2、催化加氢的反应机理：、催化加氢的反应机理：一般认为是通过催化剂表面上进行的，又称表面催化。一般认为是通过催化剂表面上进行的，又称表面催化。其反应历程可表示如下：其反应历程可表示如下：常用催化剂：常用催化剂：Pt、Pd、Ni等。等。不饱和烃的不饱和烃的氢化热氢化热，说明说明原不饱和烃分子的原不饱和烃分子的内能内能，该不饱和烃的该不饱和烃的相对稳定性相对稳定性。3 3、催化加氢的反应活性：、催化加氢的反应活性：氢化热与烯烃的稳定性：氢化热与烯烃的稳定性：1mol不饱和烃催化加氢所放出的热量不饱和烃催化加氢所放出的热量称为氢化热称为氢化热。(1)烯烃顺反异构体的稳定性是：烯烃顺反异构体的稳定性是：反式反式顺式顺式（二者（二者能差为能差为4.2kJ.mol-1）。）。(2)双键碳原子双键碳原子连有烷基数目连有烷基数目,氢化热氢化热,稳定性稳定性。因此，烯烃的稳定性次序为：因此，烯烃的稳定性次序为：显然，烯烃催化加氢的相对活性应该是：显然，烯烃催化加氢的相对活性应该是：乙烯乙烯 一取代乙烯一取代乙烯 二取代乙烯二取代乙烯 三取代乙烯三取代乙烯 四取代乙烯四取代乙烯 4 4、催化加氢的立体化学：、催化加氢的立体化学：烯烃的催化加氢大多为烯烃的催化加氢大多为顺式加氢顺式加氢。但催化剂、溶剂和压力会对顺式。但催化剂、溶剂和压力会对顺式加氢和反式加氢产物的比例产生影响。加氢和反式加氢产物的比例产生影响。顺式加成，定量完成；从位阻小的一面进行。顺式加成，定量完成；从位阻小的一面进行。特征：收率接近特征：收率接近100%；产物易分离；确定分子中产物易分离；确定分子中C=C的数目；制备的数目；制备RH。二）二）亲电加成亲电加成 在烯烃分子中，由于在烯烃分子中，由于电子具流动性电子具流动性，易被极化易被极化，因，因而烯烃具有供电子性能，而烯烃具有供电子性能，易受到易受到缺电子试剂（缺电子试剂（亲电试剂亲电试剂）的进攻而发生反应的进攻而发生反应.这种这种由亲电试剂的作用由亲电试剂的作用而引起的而引起的加成反应加成反应称为称为亲电加亲电加成反应。成反应。1、与酸的加成与酸的加成 酸中的酸中的H+是最简单的亲电试剂，能与烯烃起加成反应。是最简单的亲电试剂，能与烯烃起加成反应。其反应通式如下：其反应通式如下：1)与与HX的加成的加成CH2=CH2+HXCH3CH2-X 1 HX HX的反应活性的反应活性HIHBrHClHF（HF的加成无实用价值。）的加成无实用价值。）2不对称烯烃的加成产物遵守不对称烯烃的加成产物遵守马氏规则马氏规则（有一定的取向，（有一定的取向，即即区位选择性区位选择性）马氏规则马氏规则 不对称烯烃与卤化氢等极性试剂进行加成不对称烯烃与卤化氢等极性试剂进行加成时，试剂中时，试剂中带正电荷的部分带正电荷的部分E+总是总是加到含氢较多加到含氢较多的双键的双键碳原子上碳原子上，试剂中试剂中带负电荷的部分（带负电荷的部分（Nu）总是加到总是加到含氢含氢较少较少的双键碳原子上。的双键碳原子上。3 3 过氧化物效应过氧化物效应 当有当有过氧化物过氧化物（如（如 H H2 2O O2 2,R-O-O-R,R-O-O-R等）存在时，等）存在时，不不对称烯烃与对称烯烃与HBr的加成产物的加成产物不不符合马氏规则（符合马氏规则（反马氏取反马氏取向向）的现象称为过氧化物效应。）的现象称为过氧化物效应。2）与）与H2SO4的加成的加成 硫酸氢乙酯水解生成乙醇，加热则分解成乙烯。硫酸氢乙酯水解生成乙醇，加热则分解成乙烯。不对称烯烃与硫酸（不对称烯烃与硫酸（H2SO4）加成的反应）加成的反应取向符合马氏规则取向符合马氏规则。2 2、加卤素、加卤素 1 1）烯烃能与卤素起加成反应，生成邻二卤代物。）烯烃能与卤素起加成反应，生成邻二卤代物。卤素的反应活性次序：卤素的反应活性次序：F2Cl2Br2I2。氟与烯烃的反应太剧烈，往往使碳链断裂；碘与烯烃难于氟与烯烃的反应太剧烈，往往使碳链断裂；碘与烯烃难于起反应。故烯烃的加卤素实际上是指起反应。故烯烃的加卤素实际上是指加氯或加溴加氯或加溴。应当指出的是：烯烃还可与应当指出的是：烯烃还可与IClICl、IBrIBr按马氏规则加按马氏规则加成。成。2 2）烯烃也能与卤水等（混合物）起加成反应，）烯烃也能与卤水等（混合物）起加成反应，反应遵