大学有机化学烷烃教案.docx
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大学有机化学烷烃教案
大学有机化学烷烃教案
【篇一：
大连海事大学有机化学教案】
大连海事大学有机化学教案
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第三章烯烃
3-1烯烃的构造异构和命名
一、烯烃的同分异构
烯烃的同分异构现象比烷烃的要复杂，除碳链异构外，还有由于双键的位置不同引起的位置异构和双键两侧的基团在空间的位置不同引起的顺反异构。
造异构（以四个碳的烯烃为例）：
ch3-ch2-ch=ch21-丁烯位置异构ch3-ch=ch-ch32-丁烯构造异构ch3-c（ch3）=ch22-甲基丙烯碳链异构
（1）烯烃系统命名法
烯烃系统命名法，基本和烷烃的相似。
其要点是：
1）选择含碳碳双键的最长碳链为主链，称为某烯。
2）从最靠近双键的一端开始，将主链碳原子依次编号。
3）将双键的位置标明在烯烃名称的前面（只写出双键碳原子中位次较小的一个）。
4）其它同烷烃的命名原则。
例如：
ch3—ch—ch=ch2的名称是3-甲基-1-丁烯。
ch3
烯烃去掉一个氢原子后剩下的一价基团就是烯基，常见的烯基有：
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–
ch3异丙烯基
3-2烯烃的结构
最简单的烯烃是乙烯，我们以乙烯为例来讨论烯烃双键的结构。
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2
一、双键的结构
乙烯与丙烯的共价键参数如下：
0.133nm
0.108nm
h
2杂化
杂化轨道理论认为，碳原子在形成双键时是以sp2杂化方式进行的，这种杂化过程如下所示：
2p
sp2sp2spsp2
2p
2
一个sp
2
三个sp的关系
2s
激发态
杂化态
p轨道的关系sp2轨道与
三、烯烃分子中化学键的形成
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3-3e-z标记法—次序规则
一、顺反异构：
由于双键不能自由旋转，而双键碳上所连接的四个原子或原子团是处在同一平面的，当双键的两个碳原子各连接两个不同的原子或原子团时，就能产生顺反异构体。
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4
例如：
hh3c
h
c=c
c=c
hch3ch3
顺丁烯
bp3.7℃
顺反异构体
反丁烯
构型异构
bp0.88℃h3ch
现象称为顺反异构现象。
构成双键的任何一个碳原子上所连的两个基团要不同是产生顺反异构体的必要条件，如下图所示：
顺反异构体的命名可在系统名称前加一―顺‖或―反‖字，例如：
chch
ch2ch3ch
ch3ch2
hc
c
h
ch2ch3
ab
c
ab
bc
ad
aa
ab
abdd
有顺反异构的类型无顺反异构的类型
-2-戊烯顺
-3--3-甲基反己烯
但顺反命名法有局限性，即在两个双键碳上所连接的两个基团彼此应有一个是相同的，彼此无相同基团时，则无法命名其顺反。
例如：
br
ch3
hhch3
2ch32ch2ch3
ch3ch3ch2
2ch2ch3
ch3
ch3
为解决顺反命名法的局限性，iupac规定，用z、e命名法来标记顺反异构体的构型。
二、e—z命名法1次序规则顺序规则的要点：
（1）比较与双键碳原子直接连接的原子的原子序数，按大的在前、小的在后排列。
例如：
ibrclspfoncdh-br-oh-nh2-ch3h
（2）如果与双键碳原子直接连接的基团的第一个原子相同时，则要依次比较第二、第
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【篇二：
有机化学课程教案】
有机化学课程教案编写日期：
2008年2月17日-3月8日
章、节名称
第三章不饱和烃：
烯烃和炔烃
性，定性理解乙烯的分子轨道。
2、掌握烯烃、炔烃的同分异构现象和系统命名方法以及次序规则的要点，并能用z、e标记法标记顺反异构体的构型。
3、掌握烯烃加卤化氢、加硫酸、加水、加次卤酸、加卤素、硼氢化反应以及亲电加成反应的历程；掌握markovnikov规则，运用
markovnikov规则判断不对称烯烃的加成方向。
5、理解根据带电体系的稳定性随着所带电荷的分散而增大的原理来判断碳正离子的稳定性，并能够运用烷基的电子效应（诱导效应）和碳
正离子的稳定性来解释markovnikov规则。
6、掌握不对称烯烃与溴化氢在过氧化物存在时所表现的过氧化物效应现象即加成产物反markovnikov规则，并能用游离基加成反应历程
解释其原因。
2、亲电试剂、亲电加成反应的概念，亲电加成反应的机理；3、亲电加成反应的取向与正碳离子的稳定性，markovnikov规则的
理论解释；教学组织教学方法：
课堂教学采用多媒体教学，ppt、三维立体动画相结合。
作业：
p112二、四、六、七、八、十一、十二（3、5、6）、十三（2、
参考书目文献：
学系有化学教研室译，北京：
科学出版社，1992.219~328，470~484
授课小结授课情况正常。
第三章不饱和烃
含有碳碳重键（c=c或c≡c）的开链烃称为不饱和烃。
例如：
名称通式官能团化合物举例烯烃cnh2nc=cch2=ch2、ch3ch=ch2炔烃cnh2n-2-c≡c-ch≡ch、ch3c≡cch3烯炔c=c和c≡cch2=ch-c≡ch
3.1烯烃和炔烃的结构
3.1.1烯烃的结构
实验事实：
仪器测得乙烯中六个原子共平面：
h116.6h
￡121.7?
c
0.1330nm
h0.1076nm
⑴杂化轨道理论的描述
c2h4中，c采取sp2杂化，形成三个等同的sp2杂化轨道：
杂化
杂化
3个sp
2
sp2杂化轨道的形状与sp3杂化轨道大致相同，只是sp2杂化轨道的s成份更大些：
（动画
）
spsp
（动画，sp2杂化碳）
2
?
2
（
动画，乙烯的结构）
⑵分子轨道理论的描述
分子轨道理论主要用来处理p电子。
乙烯分子中有两个未参加杂化的p轨道，这两个p轨道可通过线性组合（加加减减）而形成两个分子轨道：
能量
p（?
?
?
p（?
?
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:
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:
无节面
两块冬瓜形，分布在乙烯分子平面的上、下两侧，与分子所在平面对称：
其它烯烃分子中的c=c：
3.1.2炔烃的结构
以乙炔为例。
仪器测得：
c2h2中，四个原子共直线：
c
h
量子化学的计算结果表明，在乙炔分子中的碳原子是sp杂化：
杂化
杂化
2个sp
p轨道
（动画，乙炔的结构）
【篇三：
有机化学教案修改（18页）】
有机化学教案
第二章烷烃和环烷烃自由基取代反应
第五节烷烃和环烷烃的化学性质
一、卤代反应
ch4ch3clch2cl2chcl
3
++++
cl2cl2cl2cl2
ch3clch2cl2chclccl
3
++++
hclhclhclhcl
4
卤素反应的活性次序为：
f2cl2br2i2
对于同一烷烃,不同级别的氢原子被取代的难易程度也不是相同的。
大量的实验证明叔氢原子最容易被取代，伯氢原子最难被取代。
二、氧化反应
ch4
+
o2
co
2
+h2o+
热量
rch2ch2r
+
o2
rcooh
+
rcooh
三、环烷烃的反应
1.卤代反应
+
cl2
clb
r
++
hcl
+br2
hbr
2.氧化反应
不论是小环或大环环烷烃的氧化反应都与烷烃相似，在通常条件下不易发生氧化反应，在室温下它不与高锰酸钾水溶液反应，因此这可作为环烷烃与烯烃、炔烃的鉴别反应
环烯烃的化学性质与烯烃相同，很容易被氧化开环。
hoocch
h
2ch2ch2ch2cooh
3.加成反应
（1）加氢
++
+
h2h2h2
ch3ch2ch
3
ch3ch2ch2ch
3
环烷烃加氢反应的活性不同，其活性为环丙烷环丁烷环戊烷。
（2）卤素
ch3ch2ch2ch2ch
3
++
br2br2
brch
2ch2ch2
br
brch
2ch2ch2ch2br
（3）加卤化氢环丙烷及其衍生物很容易与卤化氢发生加成反应而开环。
ch3
+
hbr
ch3chbrch2ch3
第六节烷烃的卤代反应历程
一、甲烷的氯代反应历程
卤代反应机理：
实验证明，甲烷的卤代反应机理为游离基链反应，这种反应的特点是反应过程中形成一个活泼的原子或游离基。
其反应过程如下：
（1）链引发:
在光照或加热至250—400度时，氯分子吸收光能而发生共价键的均裂，产生两个氯原子游离基，使反应引发。
cl2
2cl
（2）链增长：
氯原子游离基能量高，反应性能活泼。
当它与体系中浓度很高的甲烷分子碰撞时，从甲烷分子中夺取一个氢原子，结果生成了氯化氢分子和一个新的游离基——甲基游离基。
甲基游离基与体系中的氯分子碰撞,生成一氯甲烷和氯原子游离基.反应一步又一步地传递下去，所以称为链反应。
ch3clh2l
cl
+
ch4c3
+
hcl
ch3+cl2ch3cl
+
cl
++
clcl
2
h2cclch2cl2
++
hclcl
（3）链终止：
随着反应的进行，甲烷迅速消耗，游离基的浓度不断增加，游离基与游离基之间发生碰撞结合生成分子的机会就会增加。
c++
cc3
cl2ch3ch3
ch3
第三章烯烃和炔烃亲电加成反应
第五节烯烃与炔烃的化学性质
一、加成反应
1．催化加氢
h2c
ch2
++
h2
ch3ch3
2．加卤素
hcch
h2
h2cch2
ch3ch3
将乙烯通入溴的四氯化碳溶液中，溴的颜色很快褪去，常用这个反应来检验烯烃。
hc
ch
h2cch2+br2
brch2ch2br
+br2
brchchbr
chbr
2chbr2
当分子中同时存在双键和叁键时，与溴的加成首先发生在双键上。
hc
cch2ch
ch2
+
br2
hcc
ch2chch2
br
br
3．加卤化氢
hc
ch
hbr
ch3ch2br22
同一烯烃与不同的卤化氢加成时，加碘化氢最容易，加溴化氢次之，加氯化氢最难。
不对称炔烃加卤化氢时，服从马氏规则。
例如：
hc
cch3
+
hbr
h2c
cbr
ch3
ch3cbr2ch
3
在汞盐的催化作用下，乙炔与氯化氢在气相发生加成反应，生成氯乙烯。
hc
ch
+
hcl
2c
chcl
22
在光或过氧化物作用下，炔烃与溴化氢的加成反应，得到反马氏规则的加成产物。
如：
hc
cch3
+
hbr
brchchch3
chbr
2ch2ch3
4.加硫酸（加水）
烯烃能与浓硫酸反应，生成硫酸氢烷酯。
硫酸氢烷酯易溶于硫酸，用水稀释后水解生成醇。
工业上用这种方法合成醇，称为烯烃间接水合法。
h2c
ch
ch3
h2so
4
ch3ch（oso3h）ch
3
3ch（oh）ch
3
在稀酸（10℅h2so4）中，炔烃比烯烃容易发生加成反应。
例如，在10℅h2so4和5℅硫酸汞溶液中，乙炔与水加成生成乙醛，此反应称为乙炔的水化反应或库切洛夫反应。
汞盐是催化剂。
hcch
+
h2o
2c
choh
ch3cho
其他的炔烃水化得到酮。
如
hc
cch3
+
h2o
2ccchoh
ch3coch
3
5.加次卤酸
ch3
ch
ch2
hocl
ch3ch（oh）ch
2cl
二、氧化反应
1.被高锰酸钾氧化
用碱性冷高锰酸钾稀溶液作氧化剂，反应结果使双键碳原子上各引入一个羟基，生成邻二醇。
h2c
ch
ch3
ho
h2cchch3
ohoh
h2cch3c
ch3
chch
ch3ch3
h
co
2
+ch3cooh
h
ch3coch
3
+
ch3cooh
炔烃被高锰酸钾或臭氧化时，生成羧酸或二氧化碳。
如：
hc
cch3
h
co
2
ch3cooh
r1ccr2
h
r1cooh
+r2cooh
2.臭氧化
在低温时，将含有臭氧的氧气流通入液体烯烃或烯烃的四氯化碳溶液中，臭氧迅速与烯烃作用，生成粘稠状的臭氧化物，此反应称为臭氧化反应。
如：
o
cc
+
o3
co
co
+
臭氧化物在游离状态下很不稳定，容易发生爆炸。
在一般情况下，不必从反应溶液中分离出来，可直接加水进行水解，产物为醛或酮，或者为醛酮混合物，另外还有过氧化氢生成。
为了避免生成的醛被过氧化氢继续氧化为羧酸，臭氧化物水解时需在还原剂存在的条件
下进行，常用的还原剂为锌粉。
不同的烯烃经臭氧化后再在还原剂存在下进行水解，可以得到不同的醛或酮。
例如：
h2c
ch
ch3
+
2hcho
ch3cho
3
ch3h3c
cc
ch3ch3
o2.zn
+
烯烃经臭氧化再水解，分子中的ch2=部分变为甲醛，rch=部分变成醛，r2c=部分变成酮。
这样，可通过测定反应后的生成物而推测原来烯烃的结构。
三、聚合反应
nh2c
ch2
h2chh2o
2ch3coch
在不同的催化剂作用下，乙炔可以分别聚合成链状或环状化合物。
与烯烃的聚合不同的是，炔烃一般不聚合成高分子化合物。
例如，将乙炔通入氯化亚铜和氯化铵的强酸溶液时，可发生二聚或三聚作用。
2hc3hc
ch
hccch
ch2
ch
60～70℃,1.5mpa
四、炔化物的生成
与叁键碳原子直接相连的氢原子活泼性较大。
因sp杂化的碳原子表现出较大的电负性，使与叁键碳原子直接相连的氢原子较之一般的碳氢键，显示出弱酸性，可与强碱、碱金属或某些重金属离子反应生成金属炔化物。
乙炔与熔融的钠反应，可生成乙炔钠：
hc
ch
+
nahccna
丙炔或其它末端炔烃与氨基钠反应，生成炔化钠：
炔化钠与卤代烃（一般为伯卤代烷）作用，可在炔烃分子中引入烷基，制得一系列炔烃同系物。
如：
末端炔烃与某些重金属离子反应，生成重金属炔化物。
例如，将乙炔通入硝酸银的氨溶液或氯化亚铜的氨溶液时，则分别生成白色的乙炔银沉淀和红棕色的乙炔亚铜沉淀：
hc
ch
hc
cch3+
nanh
2
ch3c
cna
ch3c
cna
+
rx
ch3c
cr
+
nax
+
2ag（nh
3）2no3
agc
白色
cag
++
2nh4no
3
+
2nh
3
hcch
+2cu（nh3）2cl
cucccu
2
nh4cl
+
2nh
3
棕红色
上述反应很灵敏，现象也很明显，常用来鉴别分子中的末端炔烃。
利用此反应，也可鉴别末端炔烃和叁键在其他位号的炔烃。
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