高中化学奥赛辅导有机化学全套课件PPT.ppt

高中化学奥赛辅导高中化学奥赛辅导“有机化学有机化学”部分部分初赛基本要求：初赛基本要求：有有机机化化合合物物基基本本类类型型烷烷、烯烯、炔炔、环环烃烃、芳芳香香烃烃、卤卤代代烃烃、醇醇、酚酚、醚醚、醛醛、酸酸、酯酯、胺胺、酰酰胺胺、硝硝基基化化合合物物、磺磺酸酸的的系系统统命命名名、基基本本性性质质及及相相互互转转化化。异异构构现现象象。C=CC=C加加成成。取取代代反反应应。芳芳环环香香烃烃取取代代反反应应及及定定位位规规则则。芳芳香香烃烃侧侧链链的的取取代代反反应应和和氧氧化化反反应应。碳碳链链增增长长与与缩缩短短的的基基本本反反应应。分分子子的的手手性性及及不不对对称称碳碳原原子子的的R R、S S构构型型判判断断。糖糖、脂脂肪肪、蛋蛋白白质质的的基基本本概概念念、通通式和典型物资、基本性质、结构特征以及结构表达式。式和典型物资、基本性质、结构特征以及结构表达式。天然高分子与合成高分子化学的初步知识（单体、天然高分子与合成高分子化学的初步知识（单体、主要合成反应、主要类型、基本性质、主要应用）。主要合成反应、主要类型、基本性质、主要应用）。伯、仲、叔和季碳原子伯、仲、叔和季碳原子第一部分：第一部分：有机化合物的命名方法有机化合物的命名方法（一）普通命名法（一）普通命名法 1 1、链链烃烃分分子子碳碳原原子子数数目目在在1010以以内内时时，用用天天干干数数表表示示，即即甲甲、乙乙、丙丙、丁丁、壬壬、癸癸；在在1010以以外外，则则用用汉文数字表示。汉文数字表示。例：例：甲烷甲烷 乙烷乙烷 壬烷壬烷 十一烷十一烷 二十烷二十烷2 2、用正、异等来表示异构体、用正、异等来表示异构体 一、烷烃的命名（二）烷基的命名（二）烷基的命名 烷烃分子中从形式上去掉一个氢原子而剩烷烃分子中从形式上去掉一个氢原子而剩下来的原子团叫做烷基。下来的原子团叫做烷基。CH3甲基，甲基，MeCH3CH2HH3CH去掉一个HCH3CH2乙基，乙基，Et去掉一个HCH3CH2CH3去掉一个伯H去掉一个仲HCH3CH2CH2正丙基，n-PrCH3CHCH3异丙基，i-PrCH3CH2CH2CH2去掉一个伯HCH3CH2CH2CH3正丁基，n-Bu去掉一个仲HCH3CHCH2CH3仲仲丁基，s-BuCH3CHCH3CH3去掉一个伯H去掉一个叔HCH3CHCH2CH3CH3CCH3CH3叔叔丁基，t-Bu异异丁基，i-Bu（三）系统命名法（三）系统命名法原则：主链最长原则 最低系列原则 排列由小到大原则 支链最多原则 支链中支链用括号表明1.支链烷烃的命名步骤支链烷烃的命名步骤 选取主链：以碳原子数最多的碳链为主链选取主链：以碳原子数最多的碳链为主链，把把支链当作取代。支链当作取代。3,4-3,4-二甲基庚烷二甲基庚烷 确确定定主主链链位位次次的的原原则则是是要要使使取取代代基基的的位位次次最最小小。从从距距离离支支链链最最近近的的一一端端开开始始编编号号。位位次次和和取取代代基基名名称之间要用称之间要用一一连起来，写出母体的名称。连起来，写出母体的名称。主链碳原子的位次编号：主链碳原子的位次编号：最低系列原则最低系列原则从从最最靠靠近近支支链链一一端端开开始始，如如果果两两端端一一样样时时，再往内比较第二个。再往内比较第二个。CH3CHCHCH2CHCH2CH3CH3CH3CH31 2 3 4 5 6 7CH3CH2CHCHCH2CH2CH2CH2CHCH3CH3CH3CH310 9 8 7 6 5 4 3 2 11 2 3 4 5 6 7 8 9 102,7,8-2,7,8-三甲基癸烷三甲基癸烷2,3,5-三甲基庚烷三甲基庚烷 当具有相同长度的链可作为主链时，则当具有相同长度的链可作为主链时，则应选择具有支链数目最多的链作为主链。应选择具有支链数目最多的链作为主链。支链上有取代基时，取代支链的名称可放在支链上有取代基时，取代支链的名称可放在括号中表明。例：括号中表明。例：2-2-甲基甲基-5,5-5,5-二（二（1,1-1,1-二甲基丙基）癸烷二甲基丙基）癸烷 （或带撇的数字）（或带撇的数字）名称的写法名称的写法CH3CHCHCH2CHCH2CH3CH3CH3CH2CH32,3-二甲基二甲基-5-乙基庚烷乙基庚烷取代基取代基的位次的位次半字线半字线合并取代合并取代基名称基名称母体母体名称名称取代基取代基的位次的位次取代基取代基名称名称、如果有几个不同的取代基时，把小的取代基名称写、如果有几个不同的取代基时，把小的取代基名称写在前面，大的写在后面；在前面，大的写在后面；、如果含有几个相同的取代基时，把它们合并起来，、如果含有几个相同的取代基时，把它们合并起来，取代基的数目用二、三、四取代基的数目用二、三、四等表示，写在取代基的等表示，写在取代基的前面，其位次必须逐个注明前面，其位次必须逐个注明.烷基大小的次序：甲基烷基大小的次序：甲基 乙基乙基 丙基丙基 丁基丁基 戊基戊基 BrClSPFONCD(氘1中子)H -Br -OH -NH2 -CH3 -H（）若若两两个个基基团团第第一一个个原原子子相相同同（如如C C），则则比比较较与与它直接相连的几个原子，余类推。如：它直接相连的几个原子，余类推。如：(Z)-3-甲基-4-异丙基-3-庚烯例：例：顺-3-甲基-2-戊烯 (E)-3-甲基-2-戊烯反-3-庚烯 (E)-3-庚烯顺/反与Z/E命名之间没有一一对应的关系！（）含有双键和叁健基团，可认为连有二个或三个相（）含有双键和叁健基团，可认为连有二个或三个相同原子：同原子：例：例：芳环芳环示例：示例：E-3-甲基-2-戊烯Z-3-甲基-2-戊烯（Z）-3-氯-2-戊烯（Z）-2,4-二甲基-3-乙基-3-己烯（Z）-3-甲基-2-氯-2-戊烯三、三、炔烃的命名炔烃的命名1.与与烯烯烃烃相相似似，将将“烯烯”改改为为“炔炔”。例：例：1-丁炔丁炔 4-甲基甲基-2-丁炔丁炔 乙炔基乙炔基 2-丙炔基丙炔基 2.2.同同时时含含叁叁键键和和双双键键的的分分子子称称烯烯炔炔，命命名名时时选选含含双双键键和和叁叁键键的的最最长长碳碳链链为为主主链链，位位次次编编号号使使双键最小。例：双键最小。例：1-戊烯戊烯-4-炔炔 3-戊烯戊烯-1-炔（不叫炔（不叫2-戊烯戊烯-4-炔）炔）1-甲基甲基-2-（2-丙炔基）丙炔基）-环己烯环己烯 4-丁基丁基-2-庚炔庚炔与烷烃类似，在烷字前加一与烷烃类似，在烷字前加一“环环”字。例：字。例：环丙烷环丙烷 环丁烷环丁烷 环戊烷环戊烷 环己烷环己烷四、环烃的命名四、环烃的命名1、单环的命名、单环的命名 环上取代基的位次尽可能小，有二个以上不环上取代基的位次尽可能小，有二个以上不同取代基时，以含碳原子最少的取代基作为同取代基时，以含碳原子最少的取代基作为1 1位，位，命名与开链烃相似命名与开链烃相似:以不饱和碳环为母体以不饱和碳环为母体,侧链为取代基侧链为取代基.碳环上的编号顺序碳环上的编号顺序:应是不饱和键所在的位置号码最小应是不饱和键所在的位置号码最小.对于只有一个不饱和键的环烯对于只有一个不饱和键的环烯(或炔或炔)烃烃,双键或叁键位置可不双键或叁键位置可不标标.环辛炔环辛炔2、环烯、环烯(炔炔)烃烃环戊烯环戊烯1,3-环己二烯环己二烯(A A)若只有一个不饱和碳上有侧链若只有一个不饱和碳上有侧链,该不饱和碳编号为该不饱和碳编号为1;1;(B)(B)若若两两个个不不饱饱和和碳碳都都有有侧侧链链或或都都没没有有侧侧链链,则则碳碳原原子子编编号号顺顺序序除除双双键键所所在在位位置置号号码码最最小小外外,还还要要同同时时以以侧侧链链位位置号码的加和数为最小置号码的加和数为最小.3-甲基甲基-1-环己烯环己烯带有侧链的环烯烃命名带有侧链的环烯烃命名:1-甲基甲基-1-环己烯环己烯5-甲基甲基-1,3-环戊二烯环戊二烯CH3126CH33451,6-二甲基二甲基-1-环己烯环己烯CH3CH33-甲基环己烯甲基环己烯CH3CH3HH反反-1,2-二甲基环己烷二甲基环己烷二二个个碳碳环环共共有有二二个个（或或两两个个以以上上）碳碳原原子子的的称为桥环烃。称为桥环烃。3、桥环的命名、桥环的命名确定母体名称：确定母体名称：以参与成环的碳原子总数为母体以参与成环的碳原子总数为母体辛烷辛烷注明环数：注明环数：用用“二环二环”、“三环三环”作词头作词头二环辛烷二环辛烷3、标明桥的结构：、标明桥的结构：将将各各桥桥所所含含碳碳原原子子数数有有多多到到少少用用阿阿拉拉伯伯数数字字标标出出，放放在在词词头头和和母母体体之之间间的的方方括括号号中中，数数字字之之间间用用圆点隔开。圆点隔开。二环二环3.2.1辛烷辛烷4、编号：、编号：从从一一个个桥桥头头碳碳原原子子开开始始，沿沿着着最最长长的的桥桥编编到到另另一一个个桥桥头头碳碳原原子子，然然后后再再沿沿着着次次长长的的桥桥编编回回起起始始的的桥桥头头碳碳原原子子，最最短短的的桥桥最最后后编编号号。当当桥桥上上有有双双键键或或取取代代基基时时，在在不不违违背背上上述述原原则则的的基基础础上上是是双双键或取代基的位次最小。键或取代基的位次最小。56743218二环二环3.2.1辛烷辛烷二环二环4.1.04.1.0庚烷庚烷 1,8-1,8-二甲基二甲基-2-2-乙基乙基-6-6-氯二环氯二环3.2.13.2.1辛烷辛烷 例：例：二环二环2.2.1庚烷庚烷CH3CH2CH3Cl1-甲基甲基-2-乙基乙基-6-氯二环氯二环3.2.1辛烷辛烷 脂脂环环烃烃分分子子中中两两个个碳碳环环共共有有一一个个碳碳原原子子称称为为螺螺环环烃烃，其其命命名名根根据据成成环环碳碳原原子子的的总总数数称称为为螺螺某某烷烷，螺螺字字后后方方括括号号用用数数字字标标出出二二个个碳碳环环上上除除了了共共有有碳碳原原子子外外的的碳碳原原子子数数目目，小小的的数数字字排排前前面面，编编号号以以较较小小环环中中与与相相邻邻C C开开始始，数数字字用用圆圆点点隔隔开开，代表碳原子数。代表碳原子数。4、螺环的命名、螺环的命名螺螺2.4庚烷庚烷螺螺3.4辛烷辛烷螺螺4.5癸癸-1,6-二烯二烯CH31-甲基螺甲基螺3.5壬壬-5-烯烯甲苯甲苯乙苯乙苯正丙苯正丙苯异丙苯异丙苯1、一元取代物一元取代物(烷基为取代基烷基为取代基)苯为母体苯为母体（一）简单芳烃的命名（一）简单芳烃的命名五、芳烃的命名五、芳烃的命名2、苯苯的二元取代物的二元取代物加加“邻，间或对邻，间或对”字，字，或用或用1,2-;1,3-;1,4-表示；或用英文表示；或用英文“O-”“m-”“P-”表示。表示。邻二甲苯邻二甲苯(1,2-二甲苯二甲苯)间二甲苯间二甲苯(1,3-二甲苯二甲苯)对二甲苯对二甲苯(1,4-二甲苯二甲苯)3、三三元取代物元取代物用数字代表取代基的位置或用用数字代表取代基的位置或用“连，偏，均连，偏，均”字表示它们的位置。字表示它们的位置。1,2,3-三甲苯三甲苯(连三甲苯连三甲苯)1,2,4-三甲苯三甲苯(偏三甲苯偏三甲苯)1,3,5-三甲苯三甲苯(均三甲苯均三甲苯)4、对对结构复杂或支链上有官能团的化合物结构复杂或支链上有官能团的化合物,也可把支也可把支链作为母体链作为母体,苯环当作取代基命名苯环当作取代基命名.2-甲基甲基-3-苯基戊烷苯基戊烷（二）苯的衍生物的命名（二）苯的衍生物的命名1、单苯环上连有、单苯环上连有-R，-NO2，-NO，-X等取代基等取代基时，以苯环作母体。时，以苯环作母体。BrNO2CH2CH3NO溴苯溴苯硝基苯硝基苯乙苯乙苯亚硝基苯亚硝基苯2、当当苯苯环环上上连连有有-CH=CH2、-CCH、-NH2、-OH-CHO、-COR、-COOH、-SO3H、-COOR等等取取代代基时，以苯作取代基。基时，以苯作取代基。OHNH2CH=CH2CCHCOOHCOCH3CHOSO3H苯乙烯苯乙烯苯乙炔苯乙炔苯酚苯酚苯胺苯胺苯甲酸苯甲酸苯磺酸苯磺酸苯甲醛苯甲醛苯乙酮苯乙酮3、当苯环上连有两个以上取代基时，按下列次、当苯环上连有两个以上取代基时，按下列次序选择母体，前者为取代基，后者为母体。序选择母体，前者为取代基，后者为母体。-X，-NO2，-OR，-R，-NH2，-OH，-CHO,-CN，-CONH2、-COX，-COOR，-SO3H，-COOHSO3HCH3NH2NO2COOHOCH3对甲基苯磺酸对甲基苯磺酸2-硝基苯胺硝基苯胺3-甲氧基苯甲酸甲氧基苯甲酸芳基芳基-芳烃分子的芳环上减去一个芳烃分子的芳环上减去一个H后的基团叫芳基后的基团叫芳基,用用“Ar”表示表示.苯基苯基-苯分子上减去一个苯分子上减去一个H后的基团叫苯基后的基团叫苯基,用用“Ph”表示表示.甲苯基甲苯基-甲苯分子中苯环上减去一个甲苯分子中苯环上减去一个H所得基团叫甲苯基所得基团叫甲苯基.苄基苄基-甲苯的甲基上减去一个甲苯的甲基上减去一个H,叫苯甲基或苄基叫苯甲基或苄基.苄氯苄氯(氯化苄氯化苄)苄醇苄醇(苯甲醇苯甲醇)4 4、芳芳基基,苯基苯基,苄苄(bian)(bian)基基5 5、萘的命名、萘的命名6-硝基-2-萘磺酸1-甲基萘(-甲基萘)1-甲基-2-乙基萘六、卤代烃的命名六、卤代烃的命名系系统统命命名名法法：以以相相应应烃烃为为母母体体，将将卤卤原原子子作作为为取取代代基基。命命名名时时，在在烃烃名名称称前前标标上上卤卤原原子子及及支支链链等等取取代代基的位置、数目和名称。例：基的位置、数目和名称。例：1）含含卤卤素素最最长长碳碳链链为为主主链链，卤卤原原子子及及其其它它支支链链作作取取代代基基，从从取取代代基基较较小小的的一一端端开开始始编编号号，取取代代基基按按“顺序规则顺序规则”较优在后面列出：较优在后面列出：2）以以烯烯烃烃为为母母体体，含含双双键键最最长长碳碳链链为为主主链链，双双键键位位次次最小编号，卤原子为取代基。最小编号，卤原子为取代基。3）芳芳香香族族卤卤代代烃烃，简简单单的的卤卤代代芳芳烃烃以以芳芳烃烃为为母母体体，卤卤原原子子为为取取代代基基。如如含含较较复复杂杂的的烃烃基基，以以烷烷烃烃为为母体，卤原子和芳烃作为取代基。例：母体，卤原子和芳烃作为取代基。例：醇的构造异构包括碳链的异构和官能团的异构。醇的构造异构包括碳链的异构和官能团的异构。正丁醇正丁醇异丁醇（异丁醇（2-甲基甲基-1-丙醇）丙醇）官能团位置异构：官能团位置异构：正丙醇正丙醇异丙醇异丙醇碳链异构：碳链异构：CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2OHCH3CHCH3OHCH3CHCH2OHCH3七、醇的命名七、醇的命名系系统统命命名名法法：选选择择含含有有羟羟基基的的最最长长碳碳链链作作为为主主链链，支支链作取代基，从离羟基最近端开始编号。链作取代基，从离羟基最近端开始编号。（离羟基最近端编号）（离羟基最近端编号）（选含羟基和重键最长碳链为主链）（选含羟基和重键最长碳链为主链）不不饱饱和和醇醇的的命命名名是是选选择择含含羟羟基基及及重重键键的的最最长长碳碳链链作作为为主主链，以离羟基最近的一端开始编号。链，以离羟基最近的一端开始编号。1、不饱和醇的命名、不饱和醇的命名(2)芳醇的命名芳醇的命名,可把芳基作为取代基可把芳基作为取代基:3-苯基苯基-2-丙烯丙烯-1-醇醇(肉桂醇肉桂醇)1-苯乙醇苯乙醇(-苯乙醇苯乙醇)2-苯乙醇苯乙醇(-苯乙醇苯乙醇)(3)多多元元醇醇:结结构构简简单单的的常常以以俗俗名名称称呼呼,结结构构复复杂杂的的,应应尽尽可可能能选选择择包包含含多多个个羟羟基基在在内内的的碳碳链链作作为为主主链链,并并把把羟羟基基的的数数目目(以以二二、三三、表表示示)和和位位次次(用用1,2,表表示示)放在醇名之前表示出来放在醇名之前表示出来.1,2-乙二醇乙二醇简称简称:乙二醇乙二醇俗名俗名:甘醇甘醇(-二醇二醇)1,2-丙二醇丙二醇(-二醇二醇)1,3-丙二醇丙二醇(-二醇二醇)在命名时可作为酰基的卤化物，在酰基后加卤素的名称即可。在命名时可作为酰基的卤化物，在酰基后加卤素的名称即可。2-溴丁酰溴溴丁酰溴4-氯甲酰苯甲酸氯甲酰苯甲酸八、八、羧酸衍生物的命名羧酸衍生物的命名CH3CH2CHCBrHOOCBr OCOCl1酰卤的命名酰卤的命名:苯甲酰氯苯甲酰氯3,5二硝基苯甲酰氯二硝基苯甲酰氯乙二酰氯（草酰氯）乙二酰氯（草酰氯）3甲基戊酰溴甲基戊酰溴2酸酐的命名酸酐的命名单酐：在羧酸的名称后加酐字；单酐：在羧酸的名称后加酐字；混酐：将简单的酸放前面，复杂的酸放后面再加酐字；混酐：将简单的酸放前面，复杂的酸放后面再加酐字；环酐：在二元酸的名称后加酐字。环酐：在二元酸的名称后加酐字。CH3COCCH3CH3COCCH2CH3OOOOOOO乙酸酐乙酸酐乙丙酸酐乙丙酸酐丁二酸酐丁二酸酐乙酸酐乙酸酐乙丙酐乙丙酐邻苯二甲酸酐邻苯二甲酸酐顺丁烯二酸酐顺丁烯二酸酐3酯的命名酯的命名酯可看作将羧酸的羧基氢原子被烃基取代的产物。命名时把羧酯可看作将羧酸的羧基氢原子被烃基取代的产物。命名时把羧酸名称放在前面，烃基的名称放在后面，再加一个酯字。内酯酸名称放在前面，烃基的名称放在后面，再加一个酯字。内酯命名时，用内酯二字代替酸字并标明羟基的位置。命名时，用内酯二字代替酸字并标明羟基的位置。乙酸苯甲酯乙酸苯甲酯2-甲基甲基-4-丁内酯丁内酯C H3C O C H2C6H5OOOH3C乙酸乙酯乙酸乙酯丁二酸单丁酯丁二酸单丁酯乙二醇硬脂酸酯乙二醇硬脂酸酯3甲基甲基4丁内酯丁内酯4酰胺的命名酰胺的命名命名时把羧酸名称放在前面将相应的酸字改为酰胺即可；命名时把羧酸名称放在前面将相应的酸字改为酰胺即可；2-甲基丙酰胺甲基丙酰胺N,N-二甲基戊酰胺二甲基戊酰胺(CH3)CHCNH2CH3CH2CHCH2CN(CH3)2OO乙酰胺乙酰胺甲酰胺甲酰胺N，N二甲基二甲基甲酰胺甲酰胺N甲基甲基3甲基丁酰胺甲基丁酰胺己内酰胺己内酰胺第二部分有机化合物结构一、有机化合物的同分异构现象一、有机化合物的同分异构现象构造异构构造异构立体异构立体异构碳链异构碳链异构(如如:丁烷丁烷/异丁烷异丁烷)官能团异构官能团异构(如如:醚醚/醇醇)位置异构位置异构(如如:辛醇辛醇/仲辛醇仲辛醇)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异构对映异构同分异构同分异构二、碳原子的结构特点和杂化二、碳原子的结构特点和杂化构型：指具有一定构造的分子中原子在间的排列状况。构型：指具有一定构造的分子中原子在间的排列状况。怎样证明甲烷是四面体构型？怎样证明甲烷是四面体构型？实验事实1:甲烷任何一个氢原子被取代，只生成一种物质，没有别的异构体。说明：每个CH相等；最多有下列三种排列：CHHHHHHHHCCHHHH矩形锥体四面体实验事实2:甲烷任何2个氢原子被取代，也只生成一种物质，没有别的异构体。如：CH2Cl2、CH2ClBr说明甲烷是正四面体结构CHHHHHHHHCCHHHH矩形锥体四面体近代物理方法测定结果键角：10928键长：0.109nm有力地证明甲烷是正四面体结构有力地证明甲烷是正四面体结构1 1、碳原子的碳原子的SPSP3 3杂化杂化激发激发杂化SP3sp3杂化轨道杂化轨道一个一个s轨道与三个轨道与三个p轨道形成四个轨道形成四个sp3杂化轨道杂化轨道Sp3动动画画1Sp3动画动画2为什么要杂化？为什么要杂化？只有杂化，才能形成四个等同的化学键。只有杂化，才能形成四个等同的化学键。杂化后，成键能力提高了。杂化后，成键能力提高了。成键能力：成键能力：p=1 p=3 spp=1 p=3 sp3 3=2=2杂杂化化后后，四四个个轨轨道道尽尽可可能能距距离离最最远远，键键角角10928，从而使分子处在最稳定状态。，从而使分子处在最稳定状态。甲烷的四个甲烷的四个C-H键键2 2碳原子的碳原子的SPSP2 2杂化和烯烃的结构杂化和烯烃的结构激发激发杂化SP2sp2杂化轨道杂化轨道 碳碳双键相当于由一个碳碳双键相当于由一个C-C键和一个键和一个C-C键组成，平均键能为键组成，平均键能为610.9kJ.mol-1，其中，其中C-C键的平均键能为键的平均键能为343.3kJ.mol-1，键的键能为键的键能为263.6kJ.mol-1，键的键能较键的键能较键的小。键的小。动画动画sp2杂化轨道和乙烯的杂化轨道和乙烯的 键键sp2杂化轨道杂化轨道sp2杂化轨道的特征杂化轨道的特征sp2杂化轨道的夹角为120。sp2杂化轨道比sp3杂化轨道离原子核更近。sp2杂化轨道的成键能力为1.991。sp2杂化轨道比sp3杂化轨道电负性大。sp2=2.75 sp3=2.48 sp2杂化轨道形成的CH键和CC键的键能比sp3杂化轨道的大C:2s12px12py12pz1 碳原子上未参加杂化的p轨道,它们的对称轴垂直于乙烯分子所在的平面,它们相互平行以侧面相互交盖而形成键.3、乙烯的乙烯的 键的形成键的形成组成组成 键的电子称为键的电子称为 电子电子;组成组成 键的电子称为键的电子称为 电子电子;成成键键轨轨道道*反反键键轨轨道道乙烯的乙烯的 成成键轨道和键轨道和*反键轨道反键轨道乙烯的乙烯的 成成键轨道和键轨道和*反键轨道形成示意图反键轨道形成示意图 键电子云集中在两核之间键电子云集中在两核之间,不易与外界试剂接近不易与外界试剂接近;双双键键是是由由四四个个电电子子组组成成,相相对对单单键键来来说说,电电子子云云密密度度更更大大;且且构构成成 键键的的电电子子云云暴暴露露在在乙乙烯烯分分子子所所在在的的平平面面的的上上方方和和下下方方,易易受受亲电试剂亲电试剂(+)攻击攻击,所以双键有亲核性所以双键有亲核性(-).4、碳碳单键和双键电子云分布的比较碳碳单键和双键电子云分布的比较C-C 键键C-C 键键电子云不易与外界接近电子云不易与外界接近电子云暴露在外电子云暴露在外.易接近亲电试剂易接近亲电试剂 1.键没有轴对称键没有轴对称 2.键易断裂，较活泼键易断裂，较活泼 3.键有较大流动性键有较大流动性最简单的共轭二烯烃最简单的共轭二烯烃-1,3-丁二烯结构丁二烯结构:5、共轭二烯烃的结构和共轭效应、共轭二烯烃的结构和共轭效应(1)二烯烃的结构二烯烃的结构1,3-丁二烯结构丁二烯结构(1)每每个个碳碳原原子子均均为为sp2杂化的杂化的.(2)四四个个碳碳原原子子与与六六个个氢氢原原子子处处于于同同一一平面平面.(3)每个碳原子均有一个未参加杂化的每个碳原子均有一个未参加杂化的p轨道轨道,垂直于丁垂直于丁二烯分子所在的平面二烯分子所在的平面.(4)四四个个p轨道轨道都相互平行都相互平行,不仅在不仅在C(1)-C(2),C(3)-C(4)之间之间发生了发生了p轨道的侧面交盖轨道的侧面交盖,而且而且在在C(2)-C(3)之间之间也也发生一定程度的发生一定程度的p轨道侧面交盖轨道侧面交盖,但比前者要弱但比前者要弱.键所在平面与纸面垂直键所在平面与纸面垂直键所在平面在纸面上键所在平面在纸面上四个四个p轨道相互侧面交盖轨道相互侧面交盖所在平面与纸面垂直所在平面与纸面垂直分分子子轨轨道道理理论论和和量量子子化化学学计计算算,四四个个p轨轨道道组组成成两两个个离离域域的的成成键键分分子子轨轨道道所所放放出出的的能能量量,大大于于组组成成两两个个定定域域的的 成键轨道所放出的能量成键轨道所放出的能量.键键的的离离域域(即即 电电子子扩扩大大了了它它的的运运动动范范围围),可可使使体体系系的的能量降低更多能量降低更多,增加了共轭体系的稳定性增加了共轭体系的稳定性.(1)离域能离域能(共轭能或共振能共轭能或共振能)1,3-戊二烯的氢化热戊二烯的氢化热:=-226kJ/mol1,4-戊二烯的氢化热戊二烯的氢化热:=-254kJ/mol丁烯丁烯的氢化热的氢化热:=-127kJ/mol(2)共轭效应共轭效应共轭体系共轭体系单双键交替的共轭体系叫单双键交替的共轭体系叫,共轭体系共轭体系.共轭效应共轭效应这个体系所表现的共轭效应叫做这个体系所表现的共轭效应叫做,共轭共轭效应效应.1,3-戊二烯的离域能戊二烯的离域能(共轭能共轭能)(1)双双键键碳碳上上有有取取代代基基的的烯烯烃烃和和共共轭轭二二烯烯烃烃的的氢氢化化热热较较未未取代的烯烃和共轭二烯烃要小些取代的烯烃和共轭二烯烃要小些.说明说明:有取代基的烯烃和共轭二烯烃更稳定有取代基的烯烃和共轭二烯烃更稳定.(2)产产生生原原因因:双双键键的的 电电子子云云和和相相邻邻的的 碳碳氢氢键键 电电子子云云相相互交盖而引起的离域效应互交盖而引起的离域效应.HCH2=CH-C-HH（3）超共轭效应）超共轭效应 轨轨道道和和 碳碳氢氢 轨轨道道的的交交盖盖,使使原原来来基基本本上上定定域域于于两两个个原原子子周周围围的的电电子子云云和和电电子子云云发发生生离离域域而而扩扩展展到到更更多多原原子子的的周周围围,因因而而降降低低了了分分子子的的能能量量,增增加加了了分分子子的的稳稳定定性性.这这种种离离域域效效应叫做超共轭应叫做超共轭效应效应,也叫也叫,共轭效应共轭效应.超共轭超共轭效应效应表示表示:由由于于 电电子子的的离离域域,上上式式中中C-C单单键键之之间间的的电电子子云云密密度度增增加加,所所以以丙丙烯烯的的C-C单单键键的的键键长长(0.150nm)缩缩短短.(一一般般烷烃的烷烃的C-C单键键长为单键键长为0.154nm)(3)超共轭效应超共轭效应(,共轭效应共轭效应)带带正正电电的的碳碳原原子子具具有有三三个个sp2杂杂化化轨轨道道,还还有有一一个个空空p轨轨道道.碳氢碳氢 键和空键和空p轨道有一定轨道有一定程度的交盖程度的交盖,使使 电子离域电子离域并扩展到空并扩展到空p轨道上轨道上.使正使正电荷有所分散电荷有所分散,增加碳正离增加碳正离子的稳定性子的稳定性.(4)碳正离子的稳定性碳正离子的稳定性超共轭效应超共轭效应和和碳碳正正原原子子相相连连的的 碳碳氢氢键键越越多多,也也就就是是能能起起超超共共轭轭效效应应的的碳碳氢氢 键键越越多多,越越有有利利于于碳碳正正原原子子上上正正电电荷荷的的分分散散,就就可使碳正离子的能量更低可使碳正离子的能量更低,更趋于稳定更趋于稳定.3 3、碳原子的、碳原子的SPSP杂化和炔烃结构杂化和炔烃结构激发激发杂化SP2P（1）SP杂化杂化由由炔炔烃烃叁叁键键一一个个碳碳原原子子上上的的两两个个sp杂杂化化轨轨道道所所组组成成的的 键则是在同一直线上方向相反的两个键键则是在同一直线上方向相反的两个键.在在乙乙炔炔中中,每每个个碳碳原原子子各各形形成成了了两两个个具具有有圆圆柱柱形形轴轴对对称的称的 键键.它们是它们是Csp-Csp和和Csp-Hs.(2)乙炔分子中的乙炔分子中的 键键杂杂化化轨轨道道理理论论:两两个个成成键键轨轨道道(1,2),两两个个反反键键轨轨道道(1*,2*)两个成键两个成键 轨道组合成了对称分布于碳碳轨道组合成了对称分布于碳碳 键键键键轴周围的轴周围的,类似圆筒形状的类似圆筒形状的 电子云电子云.(4)乙炔分子的圆筒形乙炔分子的圆筒形 电子云电子云4、苯分子结构的价键观点苯分子结构的价键观点 通过通过x x 射线，光谱法测定，苯是一个平面射线，光谱法测定，苯是一个平面正六边形构型：正六边形构型：C-C(sp2-sp2);C-H(sp2-s)六个碳均为六个碳均为sp2杂化杂化苯的苯的p轨轨道交盖道交盖（1）杂化轨道描述）杂化轨道描述六六个个离离域域的的 电电子子总总能能量量较较低低。苯苯中中所所有有碳碳碳碳键都相等，键长也完全相等键都相等，键长也完全相等(0.139nm)苯的离域苯的离域 分子轨道分子轨道大大 键键HHHHHH苯的苯的 分子轨道分子轨道能级图能级图苯苯的基态是三个成的基态是三个成键轨道的叠加键轨道的叠加成键成键轨道轨道反键轨道反键轨道2、分子轨道理分子轨道理论描述：论描述：（1）苯苯分分子子是是正正六六边边形形，碳碳和和氢氢均均处处于于同同一一平平面面,电子云均匀地分布在苯环的上下。电子云均匀地分布在苯环的上下。（2）C-C键长平均化键长平均化,为为0.139nm。(3)在在基基态态时时，苯苯分分子子的的六六个个 电电子子都都在在三三个个稳稳定定的的成成键键轨轨道道内内，每每个个成成键键轨轨道道都都含含有有一一对对电电子子，最最低低的的轨轨道道 1 1，环环绕绕全全部部六六个个碳碳，轨轨道道 2和和轨轨道道 3具具有有不不同同的的形形状状但但有有相相等等的的能能量量，它它们们两两个个在在一一起起，使六个碳具有同样的电子云密度。使六个碳具有同样的电子云密度。(4)总的结果造成一个总的结果造成一个高度对称高度对称的分子的分子,其其 电子具有相当大的电子具有相当大的离域离域作用，从而使作用，从而使它们能量比在三个孤立的它们能量比在三个孤立的 轨道中要低轨道中要低得多。得多。小结小结苯苯分子结构的认识分子结构的认识:休克尔规则：电子数为4n+2个的平面共轭体系，它们的成键轨道全部充满电子，具有惰性气体类似的结构，使体系趋于稳定，化合物应具芳香性。5、休克尔规则休克尔规则和非苯芳烃和非苯芳烃（1）环丙烯正离子环丙烯正离子环环丙丙烯烯体体系系有有一一成成键键轨轨道道和和一一对对反反键键轨轨道道，环环丙丙烯烯正正离离子子的的2个个电电子子占占据据成成键键轨轨道道，其其碳碳-碳碳键键长长都都是是0.140nm，电电子子及及正正电电荷荷离离域域于于三三元元环环共轭体系中，是芳香性的。共轭体系中，是芳香性的。电子数为电子数为2，符合，符合4n+2，是最简单的非苯芳香化合物。，是最简单的非苯芳香化合物。（2）环戊二烯负离子环戊二烯负离子 环戊二烯是一个有一定酸性的烯烃环戊二烯是一个有一定酸性的烯烃(pK(pKa a=16.0=16.0），可离解形成一个较稳定的负离子。），可离解形成一个较稳定的负离子。环戊二烯负离子有环戊二烯负离子有6 6个个电子，按照电子，按照H Hckelckel规则，规则，应具有芳香性。应具有芳香性。(CH3)3CONa（3）环庚三烯正离子环庚三烯正离子 七七元元环环的的环环庚庚三三烯烯正正离离子子含含有有6 6个个电电子子，按按照照H Hckelckel规则应具有芳香性。规则应具有芳香性。+H-溴化卓（溴化卓（zhuo）电子数为电子数为6，符合，符合4n+2，具有芳香性。，具有芳香性。环庚三烯环庚三烯环庚三烯与溴加成得到二溴化物，后者在环庚三烯与溴加成得到二溴化物，后者在700C时加热时加热失去一分子溴化氢得一黄色物质，在乙醇中重结晶得黄色失去一分子溴化氢得一黄色物质，在乙醇中重结晶得黄色棱状晶体棱状晶体,NMR谱显示谱显示=9.18ppm单峰，表明为芳香对称单峰，表明为芳香对称结构结构.（4）环辛四烯双负离子环辛四烯双负离子 环辛四烯与金属钠作用形成环辛四烯双负离子，有10个电子，符合Hckel规则,有芳香性。（5）薁（薁（yu）与萘是同分异构体电子数为10有芳香性有芳香性为什么有的环有无芳香性？有的环没有？为什么有的环有无芳香性？有的环没有？所有电子都填充在成键轨道上，就有芳香性。所有电子都填充在成键轨道上，就有芳香性。三、对称异构 1848年，巴斯德发现酒石酸钠铵有两种不同的晶型，水溶液有旋光性。HOOCCHCHCOOHOHHOH4NOOCCHCHCOONaOHHO酒石酸酒石酸酒石酸钠铵酒石酸钠铵后来发现，乳酸后来发现，乳酸(2-羟基丙酸羟基丙酸CH3-CHOH-COOH)也有旋光性：也有旋光性：乳酸的分子模型图乳酸的分子模型图两个乳酸模型不能叠合两个乳酸模型不能叠合分子的旋光性与分子的对称性有关，不对称分分子的旋光性与分子的对称性有关，不对称分子往往含有手性碳原子。子往往含有手性碳原子。手手性性碳碳原原子子的的概概念念在在有有机机化化合合物物中中，与与四四个个互互不相同不相同的基团相连的碳原子。的基团相连的碳原子。这这种种碳碳原原子子没没有有任任何何对对称称因因素素，故故叫叫不不对对称称碳碳原原子子,或或叫叫手手性性碳碳原原子子，在在结结构构式式中中通通常常用用*标标出出手手性性碳碳原原子。子。一个手性碳原子可以有两种构型。一个手性碳原子可以有两种构型。具有手性的物质和分子中有无手性碳原子无关具有手性的物质和分子中有无手性碳原子无关.含有一个手性碳原子的分子一定是手性分子；含有一个手性碳原子的分子一定是手性分子；生活中的对映体生活中的对映体(1)-镜象镜象沙漠胡杨沙漠胡杨生活中的生活中的对映体对映体(2)-镜象镜象井冈山风景桂林风情左右手互为镜象左右手互为镜象在立体化学中在立体化学中,不能与镜象叠合的分子叫手性分子不能与镜象叠合的分子叫手性分子,而能叠合的叫非手性分子而能叠合的叫非手性分子.镜象与手性的概念镜象与手性的概念一个物体若与自身镜象不能叠合一个物体若与自身镜象不能叠合,叫具有手性叫具有手性.左手和右手不能叠合左手和右手不能叠合左右手互为镜象左右手互为镜象甲基乙基羟基怎样知道一个分子怎样知道一个分子有没有旋光性呢？有没有旋光性呢？对称分子没有旋光对称分子没有旋光手性分子有旋光手性分子有旋光怎怎么么判判断断一一个个分分子子有没有对称性呢？有没有对称性呢？设设想想分分子子中中有有一一平平面面,它它可可以以把把分分子子分分成成互互为为镜象的两半，这个平面就是对称面镜象的两半，这个平面就是对称面.如如:有对称面的分子有对称面的分子(氯乙烷氯乙烷)（1）对称面）对称面(镜面镜面)1、手性和对称因素、手性和对称因素lCFBrClClClBrF对称面FClBr平面一平面一平面二平面二ClClBrFFBrClCl对称面对称面侧面观察侧面观察正面观察正面观察FClBr 对称中心如果分子中存在一点，从分子中任一原子或基团出发，向该点作直线，然后在延长相同的距离就能遇到相同的原子或基团，此点就为对称中心（符号i）。（2）对称中心）对称中心有对称中心的分子有对称中心的分子设设想想分分子子中中有有一一条条直直线线，当当分分子子以以此此直直线线为为轴轴旋旋转转360/n后后，(n=正正整整数数)，得得到到的的分分子子与与原原来来的的分子相同，这条直线就是分子相同，这条直线就是n重对称轴。重对称轴。有有2重对称轴的分子重对称轴的分子(2-丁烯丁烯)（3）对称轴对称轴(旋转轴旋转轴)C2镜象和实物不能重叠，用旋光仪测定，一个是左镜象和实物不能重叠，用旋光仪测定，一个是左旋，另一个则是右旋，是两种化合物。旋，另一个则是右旋，是两种化合物。结论：对称轴不能作为分子有无手性的判据。结论：对称轴不能作为分子有无手性的判据。结论：判断一个分子有无手性，一般只要判断这个分子结论：判断一个分子有无手性，一般只要判断这个分子有没有对称面、对称中心，若既没有对称面又没有对称有没有对称面、对称中心，若既没有对称面又没有对称中心，那么这个分子有手性，有对映异构体，有旋光性；中心，那么这个分子有手性，有对映异构体，有旋光性；若分子中有对称面或者有对称中心，则这个分子无手性。若分子中有对称面或者有对称中心，则这个分子无手性。例：分子中既没有对称面又没有对称中心，有手性。分子中既没有对称面又没有对称中心，有手性。对映异构体为：甲基乙基羟基对映体：两个分子互为实物与镜像关系的异构体2、对映体（1）对映体的理化性质）对映体的理化性质物理性质：对映体除旋光性不同，其它相同；化学性质：非手性条件下相同；手性条件下不相同。生物活性：对映体的生物活性不同。（2）外消旋体）外消旋体肌肉中：右旋乳酸葡萄糖发酵：左旋乳酸丙酮酸还原：无旋光性？外消旋体 左旋体和右旋体的等量混合外消旋体，用（）表示3 3、构型的表示方法、构型的表示方法构型表示法1、构型式（楔形式）2、透视式（透视式）3、费歇尔(Fischer)投影式投影法：（1）主链竖立，编号小的一端朝上 （2）横前竖后费歇尔(Fischer)投影式BrClCH3HHHHCH3CH3Cl Br红色为主链旋转 90oCH3CH3HHClBr转变为转变为Fischer投影式投影式(-)-乳酸 (+)-乳酸费歇尔(Fischer)投影式Fischer投影式使用规则投影式使用规则（1 1）FischerFischer投投影影式式只只能能在在纸纸面面上上旋旋转转1801800 0，不不能旋转能旋转90900 0