1.有机化合物 有机化合物-一含碳的化合物（一氧化 碳、二氧化碳及碳酸盐等除外)。 第7章 有机化学 有机化学-一研究有机化合物的组成、 结构、性质及其变化规律的科学。 上寿交通大学 化学化工学院大学化学数研室 按碳骨架分类 1.1有机化合物的分类 (1)开链化合物（脂肪族化合物）： 只含碳和氢的链烃类化合物（石油和天然气） CHCH2CHCH2CH; > 按碳骨架分类 (2)碳环族化合物： >按官能团分类 (a)脂环族： (b)芳香族： (如：环己烷) (如：苯) CH HC CH H.C CH2 HC CH 按碳骨架分类 (3)杂环族化合物 按官能团分类 如：呋喃 噻吩 具有相同官能团和相似结构的化合物 具有相似的性质 HC-CH HC-CH 化合物按照官能团进行分类，反映 HO 了有机化合物之间的内在联系 CH HC CH 0 S- 1
1 第 7章有机化学 第7章 有机化学 上海交通大学 化学化工学院大学化学教研室 第 7章有机化学 有机化合物---含碳的化合物（一氧化 碳、二氧化碳及碳酸盐等除外）。 有机化学---研究有机化合物的组成、 结构、性质及其变化规律的科学。 1. 有机化合物 第 7章有机化学 ¾ 按碳骨架分类 ¾ 按官能团分类 1.1 有机化合物的分类 第 7章有机化学 按碳骨架分类 (1)开链化合物（脂肪族化合物): 只含碳和氢的链烃类化合物(石油和天然气) (2)碳环族化合物： (a)脂环族: (b)芳香族: (如:环己烷) (如:苯) H2C H2C CH2 CH2 CH2 CH2 CH HC HC CH CH CH CH3CH2CH2CH2CH3 第 7章有机化学 按碳骨架分类 (3)杂环族化合物 如：呋喃 噻吩 O CH HC CH HC HC CH HC S CH 第 7章有机化学 按官能团分类 具有相同官能团和相似结构的化合物 具有相似的性质 化合物按照官能团进行分类，反映 了有机化合物之间的内在联系
按官能团分类表 (C 按官能团分类 双键 C=0 酮基 (C© 官就名 有机物英别 一CC 叁键 称 _C-OH 结枕试 名称 羧基 单 -c H 2.甲基十七境+ 一OH 羟基 -CN 氰基 CH;CH(CH2)CH-CH; -X(F,Cl,Br) 卤基 —NO2 硝基 c-C 烯烃〔a止) HaC=C 乙烯 (C)-O-C) 醚键 三候 HC=CH 乙烛 -NH-(NHR.NRR2) 胺基 醛基 -SO3H 磺酸基 -C=O 按官能团分类 按官能团分类 0 章ao 目紫罗兰男， 卤来 匹代经aend 二氟二甲洗 hydmcabor c--c1--ca 一置二氧一观 甲统 商的~ 经基 -OH OHOH C明H 乙二 闪三醇： 的beor 半酚e 物落 8.o 较酸eto网ylco Om. 甲酸 脱率长 肠atp 乙酸年 R-O-F 质ar CH-0-CH。 乙瑟 按官能团分类 1.2有机化合物中的共价键 ·c-c单键，sp3杂化 0N 甲烷 乙烷 w .03●300000 10 2
2 第 7章有机化学 按官能团分类表 C C C C OH X(F,Cl,Br) (C) O (C) C H O C O (C) (C) C OH O CN NO2 NH2(NHR,NR1R2) SO3H 双键 叁键 羟基 卤基 醚键 醛基 酮基 羧基 氰基 硝基 胺基 磺酸基 第 7章有机化学 按官能团分类 CH3CH(CH2)13CH2CH3 CH3 第 7章有机化学 按官能团分类 第 7章有机化学 按官能团分类 第 7章有机化学 按官能团分类 第 7章有机化学 1.2 有机化合物中的共价键 • c-c 单键，sp3杂化 甲烷 乙烷
1.2有机化合物中的共价键 1.2有机化合物中的共价键 ·C-C双键，sp杂化 ·C=C三键，sp杂化，乙炔 ·乙烯 共价键的键参数 2.饱和烃和不饱和脂肪烃 ·烃：有机物中只含有碳和氢两种元素的化合 ·1键长 物 ·2键角 烷烃：分子中碳原子间以单键相连，其余价 键为氢原子所饱和 .通式：C.H2a+2 ·简式：CH3(CH2)3CH3,CHCH2CH(CH)2, C(CH3)4(省略化学键) ·3键能 HH HH日 ·4键距 H-C-C…- -C-C-H H HH 2.1烷烃 烷烃的化学性质 同分异构体：分子式相同但构造不同的化合物。 1.取代反应 C 卤代反应： HHH只H H C C-C-C-C C-C-C CH+Ch->CH,Cl+HCI+99.8kJ/mol CC- H H HH HH CH,CI+C,h→CH,C,+HCI 正戊烷bp:-0.5℃ 异丁烷bp:-11.7℃ 新戊烷 CH,Ch +CL->CHC+HCI 碳骨架引起 CHCL,+CL,r→CCL+HCI 构造异构： 官能团异构-CH=CH-OH与-CH,CHO 官能团位置异构 CH4+I2→CH,I+HI 3
3 第 7章有机化学 1.2 有机化合物中的共价键 • C=C 双键，sp2杂化 • 乙烯 第 7章有机化学 1.2 有机化合物中的共价键 • C≡C 三键，sp杂化，乙炔 第 7章有机化学 共价键的键参数 • 1 键长 • 2 键角 • 3 键能 • 4 键距 第 7章有机化学 • 烃：有机物中只含有碳和氢两种元素的化合 物 • 烷烃：分子中碳原子间以单键相连，其余价 键为氢原子所饱和 • 通式： CnH2n+2 • 简式：CH3(CH2)3CH3, CH3CH2CH(CH3)2, C(CH3)4（省略化学键 ） C H H C H H C H H C H H C H H ....... H H 2. 饱和烃和不饱和脂肪烃 第 7章有机化学 C H H C H H C H H C H H C H H H H C C C C C C C C C C 正戊烷 bp:-0.5℃ 异丁烷 bp:-11.7℃ 新戊烷 构造异构：⎪ ⎩ ⎪ ⎨ ⎧ = − 官能团位置异构 官能团异构－ 与－ 碳骨架引起 CH CH OH CH2CHO 同分异构体：分子式相同但构造不同的化合物。 2.1 烷烃 第 7章有机化学 1. 取代反应 卤代反应： CH Cl Cl HCl kJ mol 42 3 CH 99.8 / ν + ⎯⎯→ ++ h CH Cl Cl CH Cl HCl 3 2 22 ν + ⎯⎯→ + h CHCl Cl Cl HCl 32 4 C ν + ⎯⎯→ + h 烷烃的化学性质 CH Cl Cl CHCl HCl 22 2 3 ν + ⎯⎯→ + h CH I CH I HI 4 + 2 → 3 +
烷烃的化学性质 烷烃的化学性质 1.取代反应 卤代反应的机理：(reaction mechanism) 卤代反应： 链引发：ccm高20 ·反应活性：F2>C12>Br2>I2 链增长： CI+HCHa HCI+CH3* 不同氢原子的反应活性：3氢>2氢>1氢 CH+Cl:CI CHaCl+Ch (解离能p174) C +HCH2CI- -HCI++CH2C 'CH2CI+CECI CH2Cl2+CH 片HH CH3CHa Cr+HCHCb H C C-C-CH3 HCI+CHCl2 /州 'CHCI+CFCI →CHC3+C Ch+HiCCIa 伯1·仲2：叔3-季4 →HC+CC3 CCls+CFCI CCl4+Ch 烷烃的化学性质 烷烃的化学性质 卤代反应的机理：(reaction mechanism) 氧化反应：引入氧或出去氢为氧化 链中止：C+Ch一 CI-CI 引入氢或去掉氧为还原。 CH3+CH3→CH3-CH3 CHg+Cr→CH3CI C,H+,0,nC0,+a+lH,0+热能 2 自由基反应一般在气相或非极性溶剂中进行， 烷烃的天然来源于石油和天然气 应排除氧气的存在。 自由基稳定性： 石油的馏分 CH3 汽油：C4-C8,bp:40-200℃ > CH 天然气：75%CH,15%乙烷，5%丙烷 CH. 烷烃的物理性质 2.2烯烃 沸点(bp):随分子量增加而升高 (因为分子间作用力随分子量增加而增大) ·烯烃的结构：乙烯 一般：C4以下为气体，C5~C17为液体，>C17为固体。 We-c H 支链bp<直链bp (支链增加，空间阻碍增大，分子间作用力减小) 熔点(mp) 烯烃的通式C。Hzm 随分子量增大而增大，偶>奇（偶数碳链具有较高的 烯烃的同分异构 对称性) CH3CH2C=CH2 CH;CH2CH2CH=CH2 相对奢度：随分子量增加而逐渐增大，分子间作 CH3 用力增大 溶解度：相似相溶 CH3CH-C-CHa CH2-CHCH-CH3 CH3 CH3 4
4 第 7章有机化学 C H H C C H C H H C H H H CH3 CH3 CH3 CH3 伯1。仲2。叔3。季4。 1. 取代反应 卤代反应： •反应活性：F2>Cl2>Br2>I2 •不同氢原子的反应活性: 3º氢>2º氢>1º氢 （解离能 p174） 烷烃的化学性质 第 7章有机化学 卤代反应的机理：（reaction mechanism） 链引发： 链增长： Cl + H CH2Cl HCl + CH2Cl CH2Cl + Cl Cl CH2Cl2 + Cl Cl + H CHCl2 HCl + CHCl2 CHCl2 + Cl Cl CHCl3 + Cl Cl + H CCl3 HCl + CCl3 CCl3 + Cl Cl CCl4 + Cl 烷烃的化学性质 Cl Cl hv 或加热 2Cl Cl + H CH3 HCl + CH3 CH3 + Cl Cl CH3Cl + Cl 第 7章有机化学 卤代反应的机理：（reaction mechanism） 链中止： 自由基反应一般在气相或非极性溶剂中进行， 应排除氧气的存在。 • 自由基稳定性： 烷烃的化学性质 Cl + Cl Cl－Cl CH3 + CH3 CH3－CH3 CH3 ＋ Cl CH3Cl C CH3 CH3 CH3 CH3 C H H C CH3 CH3 H > > 第 7章有机化学 氧化反应 ：引入氧或出去氢为氧化, 引入氢或去掉氧为还原。 22 2 2 2 3 1 ( 1) 2 n n n C H O nCO n H O + + + ⎯⎯⎯→ ++ + 燃烧 热能 烷烃的化学性质 烷烃的天然来源于石油和天然气 石油的馏分 汽油：C4－C8，bp：40－200℃ 天然气：75％ CH4， 15％乙烷，5％丙烷 第 7章有机化学 • 沸点（bp）：随分子量增加而升高 （因为分子间作用力随分子量增加而增大） 一般：C4以下为气体，C5～C17为液体，>C17为固体。 支链bp < 直链bp （支链增加，空间阻碍增大，分子间作用力减小） • 熔点（mp） 随分子量增大而增大，偶>奇（偶数碳链具有较高的 对称性） • 相对密度：随分子量增加而逐渐增大，分子间作 用力增大 • 溶解度：相似相溶 烷烃的物理性质 第 7章有机化学 2.2 烯烃 • 烯烃的结构：乙烯 • 烯烃的通式CnH2n • 烯烃的同分异构 H C H C H H CH3CH2C CH3 CH2 CH3CH C CH3 CH3 CH2 CHCH CH3 CH3 CH3CH2CH2CH CH2
烯烃 烯烃的化学性质 2顺反异构：由于双键旋转受阻，构造相同的 1.亲电加成 分子中的原子在空间排列方式的不同所造成 a.加卤化氢 的异构现象。 CH3 顺-2-丁烯，bp:3.5℃， CH3 C=C+w→ H CC mp:-139.3℃ H HBr CHCK -30c (C H3)2C- CH(CH3)2 CH3 H 反-2一丁烯，bp:0.9℃， (z)-3-己烯 mp:-105.5℃ CH3 X对烯烃的加成活性顺序与它们的酸性强度一 致：H>HB>HCL,而HF更易使烯烃发生聚合。 烯烃的化学性质 烯烃的化学性质 电荷愈分散，碳正离子的稳定性愈强。不同结 不对称烯烃进行加成时，应遵循马氏(V.M.Markovnikov)规 则，主要产物是氢原子加在含氢较多的双能碳原子上所形 构的碳正离子的稳定性秩序如下： 成的一卤代烷。 CH3 CH3CH2CH-=CH2+HBr CHCOOH CHaCH-CHCHa+CHaCH.CHaCH2 CH Br 例如：丙烯与氯化氢加成时生成两种碳正离子。 1-丁烯 2-溴丁烷80%) 1-溴丁(20%) 肉化氢与烯烃的加成反应是分步进行的离子型反应。 CHaCH=CH2+HCI H H H EHec-C-句-cH,chc +x →CHCH=CH一CHCH,dH2 HA CH,CH:+Xe→CH,CH,X 烯烃的化学性质 烯烃的化学性质 b.加卤素：烯烃容易与卤素进行加成反应。 2.催化加氢：在催化剂存在下，烯烃可与氢加成反应 x-c-6-x X=CI,Br RCH=CHR+H2 催化剂 RCH2CH2R 例如： (CH)CHCH=CHCH (CHNCHCHCC 3.氧化反应 高锰酸钾氧化：碳碳双键的鉴定 Br Br 4甲基-2-戊烯 4甲基-3,4-二浪戊烯(100%) CH;CH-CHCH CH CHCHCH (CH3)3CCH=CH2+Ch (CH:)CCHCH2 CH;CH=CHCH; OHOH CI CI KMnOa(稀，冷) 3,3-二甲基-1-丁烯 3,3.二甲基1,2.二氯丁烷(68%) OK Mno↓ J
5 第 7章有机化学 2.顺反异构：由于双键旋转受阻，构造相同的 分子中的原子在空间排列方式的不同所造成 的异构现象。 顺－2－丁烯，bp：3.5℃， mp：-139.3℃ 反－2－丁烯，bp：0.9℃， mp：-105.5℃ 烯烃 CH3 C H C CH3 H CH3 H C C H CH3 第 7章有机化学 1.亲电加成 a.加卤化氢 HX对烯烃的加成活性顺序与它们的酸性强度一 致: HI>HBr>HCl,而HF更易使烯烃发生聚合。 烯烃的化学性质 C C HX C C H X HBr CHCl3 -30o C (z)-3-己 烯 (C H 3 )2 C C H (C H 3 ) 2 B r 第 7章有机化学 不对称烯烃进行加成时，应遵循马氏(V.M.Markovnikov)规 则,主要产物是氢原子加在含氢较多的双键碳原子上所形 成的一卤代烷。 卤化氢与烯烃的加成反应是分步进行的离子型反应。 烯烃的化学性质 CH3CH2CH CH2 HBr CH3COOH CH3CH2CHCH3 Br CH3CH2CH2CH2 Br 1-丁烯 2-溴丁烷(80%) 1-溴丁烷(20%) 第 7章有机化学 电荷愈分散，碳正离子的稳定性愈强。不同结 构的碳正离子的稳定性秩序如下： 例如：丙烯与氯化氢加成时生成两种碳正离子。 烯烃的化学性质 CH3 C CH3 CH3 > CH3 C CH3 H > CH3 C H H > H C H H CH3CH=CH2 HCl CH3CH CH2 H CH3CHCH3 CH3CH CH2 H CH3CH2CH2 第 7章有机化学 b.加卤素：烯烃容易与卤素进行加成反应。 例如： 烯烃的化学性质 C C X2 X C C X X=Cl,Br (CH3)2CHCH CHCH3 Br2 CCl4 0 o C (CH3)2CHCHCHCH3 Br Br 4-甲基-2-戊烯 4-甲基-3,4-二溴戊烯 （100%） （CH3）3CCH=CH2 Cl2 (CH3)3CCHCH2 Cl Cl 3,3-二甲基-1-丁烯 3,3-二甲基-1,2-二氯丁烷（68%） 第 7章有机化学 2. 催化加氢: 在催化剂存在下，烯烃可与氢加成反应 3. 氧化反应 高锰酸钾氧化: 碳碳双键的鉴定 烯烃的化学性质 CH3CH=CHCH3 KMnO4(稀，冷） CH3CH CHCH3 Mn O OK+ CH3CHCHCH3 OHOH MnO2 O O RCH=CHR H2 RCH2CH2R 催化剂