当前位置:首页 >> 英语学习 >>

第13讲 烃类化学


中学化学资料网

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座

第 13 讲
【竞赛要求】 竞赛要求】

烃类化学

有机化合物基本类型及系统命名。烷、烯、炔、环烃、芳香烃的基本性质及相互转化。异 构现象。C=C 加成。马可尼科夫规则。取代反应。芳香烃取代反应及定位规则。芳香烃侧链 的取代反应和氧化反应。 【知识梳理】 知识梳理】 一、有机化合物的分类和命名 (一)有机化合物的分类 1、按基本骨架分类 (1)脂肪族化合物:分子中碳原子相互结合成碳链或碳环。 (2)芳香族化合物:碳原子连接成特殊的芳香环。 (3)杂环化合物:这类化合物具有环状结构,但是组成环的原子除碳外,还有氧、硫、 氮等其他元素的原子。 2、按官能团分类 官能团是决定某类化合物的主要性质的原子、原子团或特殊结构。显然,含有相同官能 团的有机化合物具有相似的化学性质。 表 13-1 碳碳双键 C 碳碳叁键 卤素原子 羟基 C 醚基 O 醛基 羰基 C O C 1O
-

常见的官能团及相应化合物的类别 C C C 炔烃 —X —OH O C 醚 醛 酮等 卤代烃 醇、酚 烯烃

H

中学化学资料网

www.zxhxzlw.com
OH

C
-

中学化学资料网
羧基 O 酰基 氨基 硝基 磺酸基 巯基 氰基 R C

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com
羧酸 酰基化合物 胺 硝基化合物 磺酸 硫醇、硫酚 腈

—NH2 —NO2 —SO3H —SH —CN

(二)有机化合物的命名 1、烷烃的命名 烷烃通常用系统命名法,其要点如下: (1)直链烷烃根据碳原子数称“某烷” ,碳原子数由 1 到 10 用甲、乙、丙、丁、戊、己、 庚、辛、壬、癸表示,如 CH3CH2CH2CH3 叫丁烷,自十一起用汉数字表示,如 C11H24,叫十 一烷。 (2)带有支链烷烃的命名原则: A.选取主链。从烷烃构造式中,选取含碳原子数最多的碳链为主链,写出相当于这一碳 链的直链烷烃的名称。 B.从最靠近取代基的一端开始,用 1、2、3、4……对主链进行编号,使取代基编号“依 次最小” 。 C.如果有几种取代基时,应依“次序规则”排列。 D.当具有相同长度的碳链可选做主链时,应选定具有支链数目最多的碳链为主。例如:

2、脂环烃的命名 脂环烃分为饱和的脂环烃和不饱和的脂环烃。 饱和的脂环烃称为环烷烃, 不饱和的脂环烃 称环烯烃或环炔烃。它们的命名是在同数目碳原子的开链烃的名称之前加冠词“环” 。

中学化学资料网
-

2 -

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网
连有取代基的环烷烃,命名时使取代基的编号最小。

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com

取代的不饱和环烃,要从重键开始编号,并使取代基有较小的位次。

环之间有共同碳原子的多环化合物叫多环烃。 根据环中共用碳原子的不同可分为螺环烃和 桥环烃。 螺环烃分子中两个碳环共有一个碳原子。 螺环烃的命名是根据成环碳原子的总数称为螺某 烷,在螺字后面的方括号内,用阿拉伯数字标出两个碳环除了共有碳原子以外的碳原子数目, 将小的数字排在前面,编号从较小环中与螺原子(共有碳原子)相邻的一个碳原子开始,经过 共有碳原子而到较大的环进行编号,在此编号规则基础上使取代基及官能团编号较小。如

脂环烃分子中两个或两个以上碳环共有两个或两个以上碳原子的称为桥环烃。 桥环烃中多 个环共用的两个碳原子称为“桥头碳” ,命名使先确定“桥” ,并由桥头碳原子之一开始编号, 其顺序是先经“大桥”再经“小桥” 。环数大写于前,方括号内标出各桥的碳原子数,最后写 某烷。如

3、含单官能团化合物的命名 含单官能团化合物的命名按下列步骤: (1)选择主链:选择含官能团的最长碳链为主链作为母体,称“某烯”“某炔”“某醇” 、 、 、 “某醛”“某酸”等(而卤素、硝基、烷氧基则只作取代基) 、 ,并标明官能团的位置。 (2)编号:从靠近官能团(或取代基)的一端开始编号。 (3)词头次序:同支链烷烃,按“次序规则”排列。如:

中学化学资料网
-

3 -

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com

4、含多官能团的化合物命名 含多官能团的化合物按下列步骤命名: (1)选择主链(或母体) :开链烃应选择含尽可能多官能团(尽量包含碳碳双键或碳碳三 键)的最长碳链为主链(或母体) ;碳环,芳环,杂环以环核为母体。按表 13-2 次序优先选择 一个主要官能团作词尾,即列在前面的官能团,优先选作词尾。 表 13-2 引用作词尾和词头的官能团名称 官能团 O C OH (某)酸 (某)磺酸 (某)酸(某)酯 (某)酰卤 (某)酰胺 NH2 (某)腈 (某)醛 (某)酮
4 -





词 头

羧基 磺基 酯基 卤甲酰基 氨基甲酰基 氰基 甲酰基 羰基

—SO3H O C O C O C —CN O C O C H X OR

中学化学资料网

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网
—OH —SH —NH2 = NH C C C (某)炔 C (某)醇 (某)醇(或酚) (某)胺 (某)亚胺 (某)烯

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com
羟基 巯基 氨基 亚氨基 双键 三键

(2)开链烃编号从靠近主要官能团(选为词尾的官能团)的一端编起;碳环化合物,芳 香环使主要官能团的编号最低。而苯环上的 2 – 位、3 – 位、4 – 位常分别用邻位、间位和对位 表示。 (3) 不选作主要官能团的其他官能团以及取代基一律作词头。 其次序排列按 “次序规则”。 例如:

醛基(– CHO)在羟基 (–OH) 前, 所以优先选择 – CHO 为主要官能团作词尾称“己醛” , – CH2CH3、– OH、– CH3、– Br 作词头,根据“次序规则” ,其次序是甲基、乙基、羟基、溴。 编号从主要官能团开始, 并使取代基位次最小。所以命名为: – 甲基 – 2 – 乙基 – 3 – 羟基 – 5 4 – 溴己醛。

主要官能团是 – COOCH3 ,所以叫苯甲酸甲酯。– OH、– NO2 作词头,其次序是硝基、 羟基。编号从主要官能团开始,并使取代基位次最小。所以命名为:3 – 硝基 – 2 – 羟基苯甲 酸。 二、烷烃 (一)烷烃的组成和结构 烷烃的通式为 CnH2n+2,其分子中各元素原子间均以单键即 σ – 键相结合,其中的碳原子 均为 sp3 杂化形式。 由于单键可以旋转, 所以烷烃的异构有碳架异构和构象异构 (见第 16 讲 立 体化学) 。 (二)烷烃的物理性质 烷烃随着碳原子数增加,其熔点、沸点均呈上升趋势,常温下甲烷至丁烷为气体,戊烷至

中学化学资料网
-

5 -

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com

十六烷为液体, 十七以上者为固体, 但同碳数的异构烷烃, 其溶沸点往往也有很大区别。 例如: 含五个碳原子的开链烷烃的三个异构体戊烷,2 – 甲基丁烷和新戊烷,其沸点分别为 36.1℃、 25℃、9℃,七熔点分别为 – 130℃、– 160℃、– 17℃。 (三)烷烃的化学性质 烷烃从结构上看, 没有官能团存在, 因而在一般条件下它是很稳定的。 只有在特殊条件下, 例如光照和强热情况下,烷烃才能发生变化。这些变化包括碳链上的氢原子被取代,碳 – 碳 键断裂,氧化或燃烧。 烷烃的化学反应: 1、取代反应 CH4 +Cl2 CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + Cl2 CHCl3 + Cl2
hυ hυ hυ hυ

CH3Cl + HCl CH2Cl2 + HCl CHCl3 + HCl CCl4 + HCl

卤素反应的活性次序为:F2 >Cl2 > Br2 > I2 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。 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℃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。 Cl? + CH4 CH3? + Cl2 CH3Cl + Cl? CH2Cl? + Cl2 HCl + CH3? CH3Cl + Cl? CH2Cl? + HCl CH2Cl2 + Cl? 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。

(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。

中学化学资料网
-

6 -

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网
Cl? + Cl? CH3? + CH3? CH3? + Cl? 2、热裂反应
500℃

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com
Cl2 CH3CH3 CH3Cl CH4 + CH2=CHCH3 CH3CH3 + CH2=CH2 CH2=CHCH2CH3 + H2

CH3CH2CH2CH3 3、异构化反应 CH3CH2CH2CH3
AlCl3

加热、加压

CH3CHCH3 CH3

4、氧化反应:烷烃很容易燃烧,燃烧时发出光并放出大量的热,生成 CO2 和 H2O。 CH4 + 2O2 三、烯烃 (一)烯烃的组成和结构 烯烃的通式为 CnH2n,分子中含碳碳双键,形成双键的两个碳均发生 sp2 杂化。以乙烯的 形成为例:碳原子的 1 个 2s 轨道与 2 个 2p 轨道进行杂化,组成 3 个能量完全相等、性质相同 的 sp2 杂化轨道。在形成乙烯分子时,每个碳原子各以 2 个 sp2 杂化轨道形成 2 个碳氢σ键, 再以 1 个 sp2 杂化轨道形成碳碳σ键。5 个σ键都在同一个平面上,2 个碳原子未参加杂化的 2p 轨道,垂直于 5 个σ键所在的平面而互相平行。这两个平行的 p 轨道,侧面重叠,形成一 个π键。因乙烯分子中的所有原子都在同一个平面上,故乙烯分子为平面分子。 由于烯烃的双键可处于碳链的不同位置上, 导致了位置异构的出现; 由于π键不能自由旋 转,又导致烯烃存在顺反异构(见第 16 讲 立体化学) (二)烯烃的性质 烯烃的物理性质基本上类似于烷烃,即不溶于水而易溶于非极性溶剂,比重小于水。一般 说,四个碳以下的烯为气体,十九个碳以上者为固体。 烯烃于烷烃相比,分子中出现了双键官能团。由于双键中的π键重叠程度小,容易断裂, 故烯烃性质活泼。 烯烃的化学反应 1、加成反应 (1)催化加氢 在催化剂作用下,烯烃与氢发生加成反应生成相应的烷烃。
Ni 点燃

CO2 + 2H2O + 热量

中学化学资料网

7 -

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网
CH2=CH2 + H2 (2)加卤素 CH2=CH2 + Br2 (3)加卤化氢 CH2=CH2 + HI (4)加硫酸(加水) CH3CH2I
CCl4

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com
CH3CH3 CH2BrCH2Br

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。

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。 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。 CH3CH=CH2 + H2SO4 (5)加次卤酸 烯烃与次卤酸加成,生成β– 卤代醇。由于次卤酸不稳定,常用烯烃与卤素的水溶液反 应。如: CH2=CH2 + HOCl 2、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。 CH2=CH2 + KMnO4 + H2O
碱性

CH3CH(OSO3H)CH3

Δ

CH3CH(OH)CH3 + H2SO4

CH2(OH)CH2Cl

CH2(OH)CH2(OH) + MnO2 + KOH

若用酸性高锰酸钾溶液氧化烯烃,则反应迅速发生,此时不仅π键打开,σ键也可断裂。 双键断裂时,由于双键碳原子连接的烃基不同,氧化产物也不同。 CH2=CH2 + KMnO4 + H2SO4 2CO2 + MnO2 CH3COOH + CO2 CH3CH=CH2 + KMnO4 + H2SO4 CH3CH=CHCH3 + KMnO4 + H2SO4 2CH3COOH CH3C(CH3)=CHCH3 + KMnO4 + H2SO4 CH3COOH +CH3COCH3 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 C C C C + O3 O O

中学化学资料网
-

8 -

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网
可以得到醛或酮。例如: R H R H C C H H R R
O3 Zn O3 Zn

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com

臭氧化物在还原剂存在的条件下水解(为了避免生成的醛被过氧化氢继续氧化为羧酸) , R H R H H R R

C O

+

O C

C

C

H

C O

+

O C

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。 3、聚合反应 n CH2 4、α– H 的活性反应 双键是烯烃的官能团,与双键碳原子直接相连的碳原子上的氢,因受双键的影响,表现 出一定的活泼性,可以发生取代反应和氧化反应。例如,丙烯与氯气混合,在常温下是发生加 成反应,生成 1,2–二氯丙烷。而在 500℃的高温下,主要是烯丙碳上的氢被取代,生成 3–氯 丙烯。 CH3CH=CH2 + Cl2 常温 CH3CH=CH2 + Cl2 (三)烯烃加成反应的反应机理 1、亲电加成反应机理 将乙烯通入含溴的氯化钠水溶液,反应产物除了 BrCH2CH2Br 外,还有少量 BrCH2CH2Cl 生成,但没有 ClCH2CH2Cl. CH2=CH2 + Br2
NaCl 水 500℃

CH2

[CH2CH2] n

CH3CHClCH2Cl CH2ClCH=CH2

CH2BrCH2Br + CH2BrCH2Cl

这一实验表明,乙烯与溴的加成反应,不是简单地将乙烯的双键打开,溴分子分成两个溴 原子,同时加到两个碳原子上这样一步完成的。如果是这样的话,则生成物应该只 有 BrCH2CH2Br,不应该有 BrCH2CH2Cl,因 Cl 是不能使 BrCH2CH2Br 转变为 BrCH2CH2Cl 的。 由此可知,乙烯与溴的加成反应不是一步完成的,而是分步进行的。 当溴分子接近双键时,由于π电子的排斥,使非极性的溴–溴键发生极化,离π键近的溴 原子带部分正电荷,另一溴原子带部分负电荷。带部分正电荷的溴原子对双键的亲电进攻,生 成一个缺电子的碳正离子。


中学化学资料网
-

9 -

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网
C + C Br C Br C Br

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com

而碳正离子中,带正电荷的碳原子的空 p 轨道,可与其邻位碳原子上的溴原子带有末共 用电子对的 p 轨道相互重叠,形成一个环状的溴正离子。可用下式表示:

接着溴负离子进攻溴正离子中的一个碳原子,得到加成产物。

从上述的反应过程可以看出: (1)在这个有机反应过程中,有离子的生成及其变化,属于 离子型反应。 (2)两个溴原子的加成是分步进行的,而首先进攻碳碳双键的是溴分子中带部分 正电荷的溴原子,在整个反应中,这一步最慢,是决定反应速度的一步。所以这个反应称为亲 电性离子型反应,溴在这个反应中作亲电试剂。 (3)两个溴原子先后分别加到双键的两侧,属 于反式加成。 2、马尔科夫尼要夫规则 当乙烯与卤化氢加成时,卤原子或氢原子不论加到哪个碳原子上,产物都是相同的。因 为乙烯是对称分子。但丙烯与卤化氢加成时,情况就不同了,有可能生成两种加成产物: CH3CH2CH2X CH3CH=CH2 + HX CH3CHXCH3 实验证明,丙烯与卤化氢加成时,主要产物是 2 – 卤丙烷。即当不对称烯烃与卤化氢加成 时,氢原子主要加到含氢较多的双键碳原子上,这一规律称为马尔科夫尼可夫规则,简称马氏 规则。 马氏规则可用烯烃的亲电加成反应机理来解释。由于卤化氢是极性分子,带正电荷的氢 离子先加到碳碳双键中的一个碳原子上, 使碳碳双键中的另一个碳原子形成碳正离子, 然后碳 正离子再与卤素负离子结合形成卤代烷。 其中第一步是决定整个反应速度的一步, 在这一步中, 生成的碳正离子愈稳定,反应愈容易进行。 一个带电体系的稳定性,取决于所带电荷的分布情况,电荷愈分散,体系愈稳定。碳正离 子的稳定性也是如此,电荷愈分散,体系愈稳定。以下几种碳正离子的稳定性顺序为:

中学化学资料网
-

10 -

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网
CH3+ < CH3CH2+ < (CH3)2CH+ < (CH3)3C+

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com

甲基与氢原子相比,前者是排斥电子的基团。当甲基与带正电荷的中心碳原子相连接时, 共用电子对向中心碳原子方向移动, 中和了中心碳原子上的部分正电荷, 即使中心碳原子的正 电荷分散, 而使碳正离子稳定性增加。 与中心碳原子相连的甲基愈多, 碳正离子的电荷愈分散, 其稳定性愈高。因此,上述 4 个碳正离子的稳定性,从左至右,逐步增加。 四、炔烃 (一)炔烃的组成和结构 炔烃的通式为 CnH2n-2,分子中含碳碳三键,形成三键的两个碳均发生 sp 杂化。以乙炔为 例:两个碳原子采用 sp 杂化方式,即一个 2s 轨道与一个 2p 轨道杂化,组成两个等同的 sp 杂 化轨道,sp 杂化轨道的形状与 sp2、sp3 杂化轨道相似,两个 sp 杂化轨道的对称轴在一条直线 上。两个以 sp 杂化的碳原子,各以一个杂化轨道相互结合形成碳碳 σ 键,另一个杂化轨道各 与一个氢原子结合,形成碳氢 σ 键,三个 σ 键的键轴在一条直线上,即乙炔分子为直线型分 子。每个碳原子还有两个末参加杂化的 p 轨道,它们的轴互相垂直。当两个碳原子的两 p 轨道 分别平行时,两两侧面重叠,形成两个相互垂直的π键。 由于碳碳三键为直线型,所以炔烃无顺反异构。 (二)炔烃的性质 炔烃的物理性质与烯烃相似,乙炔、丙炔和丁炔为气体,戊炔以上的低级炔烃为液体,高 级炔烃为固体。简单炔烃的沸点、熔点和相对密度比相应的烯烃要高。炔烃难溶于水而易溶于 有机溶剂。 炔烃中的官能团是碳碳三键。 因此三键的结构及其对分子中其他部位的影响, 将决定炔烃 的化学行为。 炔烃的化学反应主要有: 1、加成反应 (1)催化加氢 HC≡CH + H2 (2)加卤素 HC≡CH + Br2 CHBr=CHBr
Br2 催化剂

CH2=CH2

催化剂 H2

CH3CH3

CHBr2CHBr2

虽然炔烃比烯烃更不饱和,但炔烃进行亲电加成却比烯烃难。这是由于 sp 杂化碳原子的 电负性比 sp2 杂化碳原子的电负性强,因而电子与 sp 杂化碳原子结合和更为紧密,不容易提 供电子与亲电试剂结合, 所以叁键的亲电加成反应比双键慢。 例如烯烃可使溴的四氯化碳溶液 很快褪色,而炔烃却需要一两分钟才能使之褪色。故当分子中同时存在双键和三键时,与溴的 加成首先发生在双键上。

中学化学资料网 CH2

CH C

CH
-

11 -

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网
+ Br2 (3)加卤化氢

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com
CH2BrCHBrC≡CH

炔烃与卤化氢的加成,加碘化氢容易进行,加氯化氢则难进行,一般要在催化剂存在下 才能进行。不对称炔烃加卤化氢时,服从马氏规则。例如: CH3C CH + HI CH3CI=CH2
HgCl2 HI

CH3CI2CH3

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 CH2=CHCl

在光或过氧化物的作用下,炔烃与溴化氢的加成反应,得到反马氏规则的加成产物。如: CH3CH2C CH (4)加水 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。 HC≡CH + H2O 其他的炔烃水化得到酮。如 CH3CH2C CH (5)加醇 在碱性条件下,乙炔与乙醇发生加成反应,生成乙烯基乙醚。 HC≡CH + CH3CH2OH 2、氧化反应 炔烃被高锰酸钾或臭氧氧化时,生成羧酸或二氧化碳。如: RC≡CH + KMnO4 RC≡CR + KMnO4 3、聚合反应 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。 HC≡CH + HC≡CH
Cu2Cl2 酸性 酸性 碱 HgSO4

CH3CH2CH

CHBr

CH3CH2CH2CH2CHBr2

CH3CHO
HgSO4

+ H 2O

CH3CH2COCH3

CH2=CHOCH2CH3

RCOOH + CO2 RCOOH + RCOOH

CH2 CH C
12 -

CH

乙烯基乙炔

中学化学资料网

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网
在高温下,三个乙炔分子聚合成一个苯分子。 3 HC≡CH 4、炔化物的生成
300℃

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com
C6H6

与三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, 使与三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,可生成乙炔钠和乙炔二钠: CH≡CH + Na HC≡CNa
Na

NaC≡CNa

丙炔或其它末端炔烃与氨基钠反应,生成炔化钠: RC≡CH + NaNH2
液氨

RC≡CNa

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: RC≡CNa + RX
液氨

RC≡CR + NaX

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 + Ag(NH3)2NO3 HC≡CH + Cu(NH3)2Cl AgC≡CAg + NH4NO3 + NH3 CuC≡CCu + NH4Cl + NH3

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三键在其他位号的炔烃。如: RC≡CH + Ag(NH3)2NO3 RC≡CR + Ag(NH3)2NO3 五、二烯烃 (一)二烯烃的组成和分类 分子中含有两个或两个以上碳碳双键的不饱和烃称为多烯烃。二烯烃的通式为 CnH2n-2, 故二烯烃与同碳数的炔烃互为同分异构体。 根据二烯烃中两个双键的相对位置的不同,可将二烯烃分为三类: 1、累积二烯烃:两个双键与同一个碳原子相连接,即分子中含有 C=C=C 结构的二烯烃 称为累积二烯烃。例如:丙二烯 CH2=C=CH2 。 2、隔离二烯烃:两个双键被两个或两个以上的单键隔开,即分子骨架为 C=C–(C)n–C=C RC≡CAg 不反应

中学化学资料网
-

13 -

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com

的二烯烃称为隔离二烯烃。例如,1、4–戊二烯 CH2=CH–CH2–CH=CH2。 3、共轭二烯烃:两个双键被一个单键隔开,即分子骨架为 C=C–C=C 的二烯烃为共轭二 烯烃。例如,1,3–丁二烯 CH2=CH–CH=CH2。本讲重点讨论的是共轭二烯烃。 (二)共轭二烯烃的结构 1,3–丁二烯分子中,4 个碳原子都是以 sp2 杂化,它们彼此各以 1 个 sp2 杂化轨道结合形 成碳碳σ键,其余的 sp2 杂化轨道分别与氢原子的 s 轨道重叠形成 6 个碳氢σ键。分子中所有 σ键和全部碳原子、氢原子都在一个平面上。此外,每个碳原子还有 1 个末参加杂化的与分子 平面垂直的 p 轨道, 在形成碳碳σ键的同时, 对称轴相互平行的 4 个 p 轨道可以侧面重叠形成 一个包含 4 个碳原子的离域键,也称大π键。像这样具有离域键的体系称为共轭体系。在共轭 体系中,由于原子间的相互影响,使整个分子电子云的分布趋于平均化的倾向称为共轭效应。 由π电子离域而体现的共轭效应称为π-π共轭效应。 共轭效应与诱导效应是不相同的。诱导效应是由键的极性所引起的,可沿σ键传递下去, 这种作用是短程的,一般只在和作用中心直接相连的碳原子中表现得最大,相隔一个原子,所 受的作用力就很小了。 而共轭效应是由于 p 电子在整个分子轨道中的离域作用所引起的, 其作 用可沿共轭体系传递。 共轭效应不仅表现在使 1,3–丁二烯分子中的碳碳双键健长增加,碳碳单键健长缩短,单 双键趋向于平均化。由于电子离域的结果,使化合物的能量降低,稳定性增加,在参加化学反 应时,也体现出与一般烯烃不同的性质。 (三)1,3 –丁二烯的性质 1、稳定性 物质的稳定性取决于分子内能的高低,分子的内能愈低,其分子愈稳定。分子内能的高 低,通常可通过测定其氢化热来进行比较。例如: CH2=CHCH2CH=CH2 +2H2 CH2=CHCH=CHCH3 + 2H2 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH3 ΔH = –255kJ·mol ΔH = –227kJ·mol
-1 -1

从以上两反应式可以看出,虽然 1,4-戊二烯与 1,3 – 戊二烯氢化后都得到相同的产物, 但其氢化热不同,1,3 – 戊二烯的氢化热比 1,4 – 戊二烯的氢化热低,即 1,3 – 戊二烯的 内能比 1,4 – 戊二烯的内能低,1,3 – 戊二烯较为稳定。 2、亲电加成 与烯烃相似,1,3 –丁二烯能与卤素、卤化氢和氢气发生加成反应。但由于其结构的特殊 性,加成产物通常有两种。例如,1,3 –丁二烯与溴化氢的加成反应: CH3CHBrCH=CH2 CH2=CHCH=CH2 + HBr 3–溴–1–丁烯

中学化学资料网
-

14 -

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com
CH3CH=CHCH2Br 1–溴–2–丁烯

这说明共轭二烯烃与亲电试剂加成时,有两种不同的加成方式。一种是发生在一个双键 上的加成,称为 1,2–加成另一种加成方式是试剂的两部分分别加到共轭体系的两端,即加到 C1 和 C4 两个碳原子上,分子中原来的两个双键消失,而在 C2 与 C3 之间,形成一个新的双键, 称为 1,4–加成。 共轭二烯烃能够发生 1,4–加成的原因,是由于共轭体系中π电子离域的结果。当 1,3– 丁二烯与溴化氢反应时,由于溴化氢极性的影响,不仅使一个双键极化,而且使分子整体产生 交替极化。按照不饱和烃亲电加成反应机理,进攻试剂首先进攻交替极化后电子云密度;较大 的部位 C1 和 C3,但因进攻 C1 后生成的碳正离子比较稳定,所以 H+ 先进攻 C1。 CH2=CHC+HCH3 ① CH2=CHCH=CH2 + H+ C+H2CH2CH=CH2 ② 当 H+ 进攻 C1 时,生成的碳正离子①中 C2 的 p 轨道与双键可发生共轭,称为 p–π共轭。 电子离域的结果使 C2 上的正电荷分散,这种烯丙基正碳离子是比较稳定的。而碳正离子②不 能形成共轭体系,所以不如碳正离子①稳定。 在碳正离子①的共轭体系中,由于π电子的离域,使 C2 和 C4 都带上部分正电荷。
δ+ δ+

CH2
4

CH
3

2

CH

CH3
1


反应的第二步,是带负电荷的试剂 Br 加到带正电荷的碳原子上,因 C2 和 C4 都带上部 分正电荷,所以 Br 既可以加到 C2 上,也可以加到 C4 上,即发生 1,2 – 加成或 1,4 – 加成。 3、双烯合成 共轭二烯烃与某些具有碳碳双键的不饱和化合物发生 1,4-加成反应生成环状化合物的反 应称为双烯合成,也叫狄尔斯-阿尔德(Diels-Alder)反应。这是共轭二烯烃特有的反应,它 将链状化合物转变成环状化合物,因此又叫环合反应。
200℃


+ CH2=CH2 一般把进行双烯合成的共轭二烯烃称作双烯体, 另一个不饱和的化合物称为亲双烯体。 实 践证明,当亲双烯体的双键碳原子上连有一个吸电子基团时,则反应易于进行。如:
100℃

+ CH2=CH2CHO

CHO

中学化学资料网
-

15 -

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网
4、聚合反应

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com

共轭二烯烃在聚合时,既可发生 1,2–加成聚合,也可发生 1,4–加成聚合。 六、脂环烃 (一)脂环烃的分类 具有环状结构的碳氢化合物称为环烃, 环烃又可分为脂环烃和芳香烃。 开链烃两端连接成 环的化合物与链烃性质相似,称为脂环烃。 按照分子中所含环的多少分为单环和多环脂环烃。 根据脂环烃的不饱和程度又分为环烷烃和环烯烃(环炔烃) 。 在多环烃中,根据环的连接方式不同,又可分为螺环烃和桥环烃。本讲主要讨论环烷烃。 (二)环烷烃的组成与结构 环烷烃的通式为 CnH2n,与同碳数的烯烃互为同分异构体。环烷烃中碳原子的杂化及成键 方式与烷烃一样,均为 sp3 杂化,分子中各元素原子间均以单键即 σ – 键相结合。环烷烃中除 三元环以外,其他环由于可选择不同构象,均不以平面状存在。 (三)环烷烃的性质 1、物理性质 环烷烃的沸点、熔点和相对密度均比相同碳原子数的链烃高。 2、化学性质 (1)卤代反应 在高温或紫外线作用下,脂环烃上的氢原子可以被卤素取代而生成卤代脂环烃。如: + Cl2 + Br2 (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。
KMnO4–H
+



Cl Br

+ HCl + HBr

300℃

HOOCCH2CH2CH2CH2COOH

(3)加成反应 小环(三元、四元)不稳定易开环,能与氢气、卤素、卤化氢等发生类似于烯烃的加成反 应。 ①加氢 在催化剂作用下,环烷烃加一分子氢生成烷烃。
16 -

中学化学资料网

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网
+ H2 + H2 + H2
80℃ Ni 200℃ Ni 300℃ Ni

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com
CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH3

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 在常温下可以卤素与发生加成反应。 + Br2 + Br2 ③加卤化氢
室温 Δ

CH2BrCH2CH2Br CH2BrCH2CH2CH2Br

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
室温

CH3CHBrCH2CH3

七、芳香烃 (一)芳香烃的概念和分类 芳香烃是芳香族化合物的简称,也叫芳烃。芳烃可分为苯系芳烃和非苯系芳烃两大类。 苯系芳烃根据苯环的多少和连接方式不同可分为: 1、单环芳烃:分子中只含有一个苯环的芳烃。 2、多环芳烃:分子中含有两个或两个以上独立苯环的芳烃。例如: 联苯 CH2 二苯基甲烷

3、稠环芳烃:分子中含有两个或两个以上苯环,苯环之间通过共用相邻两个碳原子的芳 烃。例如: 萘 (二)苯的结构 杂化理论认为,组成苯分子的 6 个碳原子均以 sp2 杂化,每个碳原子形成三个 sp2 杂化轨 道,其中一个 sp2 杂化轨道与氢的 1s 轨道形成 C–Hσ键,另两个 sp2 杂化轨道与两个碳原子的 sp2 杂化轨道形成两个 C–Cσ键。sp2 杂化为平面杂化,键角为 120 度,碳氢原子均在同一平面 上。每一个碳原子还有一个末参加杂化的 p 轨道,相互平行重叠,形成一个六原子六电子的共 轭大π键。由于π电子云分布在苯环的上下,形成了一个闭合的共轭体系,共轭体系能量降低 使苯具有稳定性,同时电子云发生了离域,键长发生了平均化,在苯分子中没有单双键之分, 菲

中学化学资料网
-

17 -

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网
所以邻位二元取代物没有异构体。 苯的结构式常表示为: (三)物理性质 或

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com

苯及其同系物一般为无色透明有特殊气味的液体,相对密度小于 1,不溶于水而溶于有机 溶剂。苯和甲苯都具有一定的毒性。烷基苯的沸点随着分子量的增大而升高。 (四)化学性质 1、取代反应 (1)卤代 苯的卤代反应是在路易斯酸(FeCl3、AlCl3、FeBr3 等)催化下进行的。 + Cl2 (2)硝化反应 苯的硝化反应常用浓硫酸和浓硝酸(称为混酸)为硝化试剂,在一定温度下进行。 + 浓 HNO3 (3)磺化反应 苯的磺化反应常用浓硫酸或发烟硫酸作为磺化试剂,磺化反应为可逆反应。 + 浓 H2SO4 (4)傅–克反应 ①傅–克烷基化反应 在无水三氯化铝催化下,苯与卤代烷反应,可以在苯环上引入一烷基。 + RX
AlCl3 H2SO4 Δ FeCl3 Δ

Cl

+ HCl

NO2

SO3H

R

苯和 1– 氯丙烷的傅–克反应,产物比较复杂。因为在反应过程中,碳正离子稳定性是 3? C >2?C+>1?C+,正丙基碳正离子发生重排形成较稳定的异丙基碳正离子,因而使产物有两种: + CH3CH2CH2Cl ②傅–克酰基化反应 在无水三氯化铝催化下,苯可以与酰卤或酸酐反应,在苯环上引入一个酰基而生成酮。 + RCOCl
AlCl3 AlCl3
+

CHCH3 + CH3
70℅

CH2CH2CH3
30℅

COR

从上述反应可看出, 反应首先由正电基团或缺电子试剂进攻苯环引起的, 这些试剂称为亲

中学化学资料网

E+ 慢

H E
-

18 快 -

E

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com
+ H+

电试剂。与苯所发生的取代反应称为亲电取代反应。用下列通式表示其反应机理:

因为反应的第一步需要较高的能量,所以反应速度较慢,一旦形成中间体,只需很少 能量就能反应,所以第二步反应进行很快。 5、苯环侧链上的取代反应 甲苯在光照情况下与氯的反应,不是发生在苯环上而是发生侧链上。 CH2Cl CH3 + Cl2 光 2、加成反应 (1)加氢 在加热、加压和催化剂作用下,苯能加三分子氢生成环已烷。 + 3H2 (2)加氯 在紫外线照射下,经过加热,苯可以和三分子氯发生加成反应生成六氯环已烷。 Cl + 3 Cl2 3、氧化反应 (1)苯环的侧链氧化 在强氧化剂(如高锰酸钾和浓硫酸、重铬酸钾和浓硫酸)作用下,苯环上含α–H 的侧链 能被氧化,不论侧链有多长,氧化产物均为苯甲酸。 CH3 CHCH3 CH3
KMnO4 H
+

200℃ Ni

紫外光

Cl Cl Cl

Cl Cl

COOH COOH

KMnO4 H
+

若侧链上不含α–H,则不能发生氧化反应。 当用酸性高锰酸钾做氧化剂时,随着苯环的侧链氧化反应的发生,高锰酸钾的颜逐渐褪 去,这可作为苯环上有无α–H 的侧链的鉴别反应。 (2)苯环的氧化 苯环一般不易氧化,但在高温和催化剂作用下,苯环可被氧化破裂。 O V2O5 + O2 O O

中学化学资料网
-

19 -

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网
(五)亲电取代反应的定位规律及其应用 1、定位规律

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com

当苯环上引入第一个取代基时,由于苯环上 6 个氢原子所处的地位相同,所以取代哪个 氢原子都不产生异构体。苯环上进入一个取代基之后,再导入第二个取代基时,从理论上讲它 可能有三种位置。 若按统计学处理,邻位产物为 40℅,间位产物为 40℅,对位产物为 20℅。事实上反应不 按此比例进行。大量的实验事实告诉我们:新的取代基引入时,有两种情况,一是主要进入原 取代基的邻位或对位,次要进入间位;二是主要进入原取代基的间位,次要进入邻对位。新的 取代基导入的位置,受苯环上原有取代基影响,苯环上原有取代基称为定位基。也就是说定位 基分为两类:第一类定位基(邻对位定位基)和第二类定位基(间位定位基) 。 第一类定位基:能使苯环的亲电取代反应变得比苯容易,将苯环活化,把第二个取代基 引入它的邻对位。常见的有:–NHCH3 引入它的间位,常见的有:–N(CH3)3 2、定位规律的应用 (1) 、预测反应产物 当苯环上有两个取代基,再导入第三个取代基时,新的取代基导入位置的确定,分以下 几种情况: ①两个取代基定位方向一致 当两个取代基定位效应一致时,它们的作用具有加和性。如: CH3 CH3 NO2 ②两个取代基定位方向不一致 当两个定位基定位效应发生矛盾时,又分为三种情况。 两个都是邻对位定位基,但是强弱不同,总的定位效应是强的取代基起主导作用。 CH3 OH 一个是邻对位定位基,一个是间位定位基,邻对位定位基起主导作用。 CH3 COOH CH3 –NH2 –NO2 –OH –OCH3 –CN –SO3H –NHCOCH3 –CHO –R –X 。 第二类定位基:能使苯环的亲电取代反应变得比苯困难,将苯环钝化,把第二个取代基 –COOH 。

中学化学资料网
-

20 -

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网
COOH

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com

两个均是间位定位基,二者的定位效应又互相矛盾时反应很难发生。

NO2 (2)选择适当的合成路线 定位规律还可应用于有机合成,以选择适当的合成路线。如以甲苯为原料制备 4–硝基–2– 氯苯甲酸 CH3 CH3
硝化 卤代

CH3 Cl NO2

COOH
氧化

Cl NO2

NO2 (六)稠环芳烃 1、萘

萘是两个苯环通过共用两个相邻碳原子而形成的芳烃。其结构式为: 萘是白色的片状晶体,不溶于水而溶于有机溶剂,有特殊的难闻气味。萘有防虫作用, 市场上出售的卫生球就是萘的粗制品。 萘分子中键长平均化程度没有苯高,因此稳定性也比苯差,而反应活性比苯高,不论是 取代反应或是加成、氧化反应均比苯容易。 萘的化学性质 (1)取代反应 萘的化学性质与苯相似,也能发生卤代、硝化和磺化反应等亲电取代反应。由于萘环上α 位电子云密度比β位高,所以取代反应主要发生在α位。 在三氯化铁的催化下,萘能顺利地与氯发生反应。 Cl + Cl2
FeCl3 Δ

萘的硝化比苯容易,α位比苯快 750 倍,β位也比苯快 50 倍。因此萘的硝化在室温下也 能顺利进行。
混酸

NO2

萘的磺化反应随反应温度不同,产物也不一样,低温产物主要为α–萘磺酸,高温条件下 主要产物为β-萘磺酸。
65℃

SO3H
21 160℃ - -

中学化学资料网

www.zxhxzlw.com
SO3H

中学化学资料网
+ H2SO4

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com

(2)氧化反应 萘比苯易氧化,氧化反应发生在α位。在缓和条件下,萘氧化生成醌;在强烈条件下, 萘氧化生成邻苯二甲酸酐。
CrO3

O

O O
V2O5

O O

2、蒽和菲 蒽的分子式为 C14H10,它是由三个苯环稠合而成,且三个环在一条直线上。其结构式为:

蒽是白色片状带有蓝色荧光的晶体,不溶于水,也不熔于乙醇和乙醚,但在苯中溶解度 较大。 菲的分子式也是 C14H10,与蒽互为同分异构体,它也是由三个苯环稠合而成,但三个苯 环不在一条直线上,其结构式为:

3、休克尔规则 1931 年,休克尔从分子轨道理论角度提出了判断化合物是否具有芳香的规则,这个规则 强调了两点:①在环状共轭多烯烃分子中,组成环的原子在同一平面上或接近同一平面;②离 域的π电子数为 4n+2 时,该类化合物具有芳香性。这个规则称休克尔规则,也叫 4n+2 规则。 【典型例题】 典型例题】 例 1、某烷烃分子量为 72,氯化时 A 只得一种一氯代产物;B 得三种一氯代产物;C 得 四种一氯代产物。请分别写出 A、B、C 的结构式。 分析:首先应算出 A、B、C、的化学式,然后写出合乎条件的 A、B、C 的结构式。 解:CnH2n+2 = 72 n=5 故化学式:C5H12
22 -

中学化学资料网

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网
C5H12 的同分异构体的结构式: CH3 CH3CH2CH2CH2CH3 ① CH3CHCH2CH3 ② CH3

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com
CH3 C CH3 CH3 ③

设想如果它们分别进行一元氯化, 每个分子会得到几种产物。 由题可知: 为③, 为①, A B 而 C 为②。 例 2、不查表,请将上题中的三个异构体按沸点由高到低的顺序排列。 分析:液态物质沸腾,除需克服大气压外,尚需克服本身分子间的引力。因此哪种结构的 分子相互间引力大,其沸点就会较高,分子间的引力也与其质量有关,但上述三个分子为同分 异构,故此点可不考虑,这样我们就可分析出 A 为球形(正四面体) ,相互接触差;而 B 为线 形(锯齿状)相互间接触紧密;而 C 介于其间,故结论:B>C>A 或 ①>②>③ 例 3、试求算 2,3 – 二甲基丁烷在 127℃时进行溴代反应的产物产率百分比。 分析:首先写出该条件下的反应式: (CH3)2CHCH(CH3)2 ?hv.127?→ (CH3)2CHCHCH2Br + (CH3)2CHC(CH3)2 ? ?C 0
CH3 (A) Br (B) Br2

根据此反应条件下 1°– H 与 3°– H 的活性比为 1︰1600,又根据反应物中 1°– H 有 12 个, 3° – H 只有两个,即可计算其产率百分比了。 解:产率比为:A︰B = (1×12) ︰(1600×2) = 6︰1600 产率百分比为:A = B=

6 × 100% = 0.37% 1606

1600 × 100% = 99.63% 1606 例 4、某化合物 A,分子式为 C10H18,经催化氢化得到化合物 B,分子式为 C10H22,A 和
过量的高锰酸钾溶液作用,得到下列三个化合物: CH3—C—CH3 O 请给出 A 的可能的结构式。 分析:由 A 的分子式可知其为不饱和烃(双烯或炔) ;由 B 的分子式可知 A 为开链结构; 根据 A 经 KMnO4 氧化后生成三种化合物的情况,可推知 A 为双烯。其双键位置即各产物羰 CH3—C—CH2CH2COOH O CH3COOH

中学化学资料网
-

23 -

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网
基或羧基所标出的位置。 解:A 的可能结构式为: CH3 CH3–C=C–CH2CH2CH=CHCH3 CH3 或

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com

CH3–CH=C–CH2CH2CH=C–CH3 CH3 CH3

例 5、化合物 A 分子式为 C4H8 能使溴溶液腿色,但不能使稀的高锰酸钾溶液腿色。等摩 的 A 与 HBr 作用生成 B,B 也可以从 A 的同分异构体 C 与 HBr 作用得到,化合物 C 的分子 式也是 C4H8,但它既能使溴水腿色,也能使稀的高锰酸钾溶液腿色。请给出化合物 A、B、C 的结构式及各步反应式。 分析:根据分子式为 C4H8,可推出 A 可能为烯或环烷,但由其性质可判断 A 是环烷而非 烯。同时根据同分异构和性质可认定 C 应该是烯。但 A 的可能的结构有两个,即甲基环丙烷 和环丁烷;C 可能的结构也可有两个,即 1–丁烯和 2–丁烯。不过由 C 可反推出 B 的结构,且 只能有一个,即 2–溴丁烷。这样就可判定出 A 的结构式不可能是环丁烷了。 CH3CH = CHCH3 解: CH HBr ?HBr → CH3—CHCH2CH3 ? ? ←? ? ? 3 Br CH2 = CH-CH2CH3 (A) (B)

例 6、1999 年合成了一种新化合物,本题用 X 为代号。用现代物理方法测得 X 的相对分 子质量为 64,X 含碳 93.8%,含氢 6.2%;X 分子中有 3 种化学环境不同的氢原子和 4 种化学 环境不同的碳原子;X 分子中同时存在 C–C,C=C,C≡C 三种键,并发现其 C=C 键比寻常的 C=C 键短。 (1)X 的分子式是 。 (2)试画出 X 的可能的结构式。 分析:依题意 X 分子的不饱和度为 4,X 分子中同时存在 C–C,C=C,C≡C 键,且 C=C 键比寻常的 C=C 键短,可假设 C=C 键在环上,C≡C 键在环外。再 X 分子中有 3 种化学环境 不同的氢原子和 4 种化学环境不同的碳原子,可推出其结构。 解: (1)此化合物 X 中 n (C) = (64×93.8%)/12 = 5 故 X 的分子式为 C5H4 (2)X 的可能的结构式如下: n (H) = (64×6.2%)/1 = 4

中学化学资料网
-

24 -

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com

例 7、写出下列化合物与 1 mol 溴加成所得产物。 (1)CH3CH=CH—CH2—CH=CH—Br (3)CH3CH=CHCH2CH=CHCF3 分析: 亲电加成反应首先是由亲电试剂进攻反应物中电子云密度高的部位。 当双键上带由 斥电子基团时,可使双键电子云密度升高,易接受亲电试剂进攻;相反,当双键上带有吸电子 基团时,双键电子云密度降低,亲电加成反应活性降低。所以当体系中含有多个双键时,带有 斥电子基团的双键首先发生加成反应,双键上所连斥电子基团越多,反应活性越高。 解: (1) CH3CH—CH—CH2CH=CHBr Br Br (2) CH3—C=CH—CH2—CH=CH2 CH3

Br Br (2) CH3C—CH—CH2CH=CH2 CH3 (3) CH3CH—CH—CH2CH=CHF3 Br Br

例 8、下列反应按亲核加成–消去历程进行,请写出主要产物。

中学化学资料网
-

25 -

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com

分析:芳环的亲核取代反应按加成–消去历程进行,在强吸电子基团存在时该反应总是发

生在强吸电子基团邻、对位。 (3)中形成苯负离子

,–NO2 通过吸引电子及离域

效应分散其负电荷,由于–CN 体积较小,可插入两硝基间。 解:

【知能训练】 知能训练】 1、填写下列空白: (1)在戊烷的各种同分异构体中, 全反应(同温同压) ,则 A 的结构简式是 构体中最多的,A 的名称是 (4)丙烷的一溴代物的同分异构体有 溴代物的同分异构体有 种。 的一氯代物只有一种结构。 。 。 种,二溴代物的同分异构体有 种,三 (2)烃 A 与含氢量最高的烃 B 属于同系物。在光照下 1 体积 A 最多能与 6 体积氯气完 (3)烃 A 的分子量是 72,每个 A 分子中有 42 个电子,A 的一溴代物种数是它的同分异

2、写出符合下列条件的烷烃构造式,并用系统命名法命名之。 (1)只含有伯氢原子的最简单烷烃。 (2)有四种一氯取代的戊烷。 (3)含有一个季碳原子的已烷。 (4)只含有伯氢和仲氢原子的己烷。 3、某烃相对分子质量为 100,请给出其主链为含 5 个碳原子并且一卤代物只有 3 种异构 体的物质的结构式和系统命名的名称。 4、将 2-甲基丁烷进行一氯化反应,已知其四种一氯化产物和相应的百分含量如下: (CH3)2CHCH2CH3+Cl2 ?光 ?→ + + +(CH3)2CHCH2CH2Cl
26 -

中学化学资料网

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网
27.1% 23.1% 36.2% 13.6%

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com

试推算伯、仲、叔氢原子被氯取代的活性比。 5、最近报道在-100℃的低温下合成了化合物 X,元素分析得出其分子式为 C5H4,红外 光谱和核磁共振表明其分子中的氢原子的化学环境没有区别, 而碳的化学环境却有 2 种, 而且, 分子中既有 C-C 单键,又有 C=C 双键。温度升高将迅速分解。 X 的结构式是 。 6、比较下列化合物与 HBr 加成的区域选择性。 (1)CF3CH=CH2; (2)BrCH=CH2; (3)CH3OCH=CHCH3。 7、以适当炔烃为原料合成下列化合物:
a. f. CH2=CH2 b. CH3CH3 c. CH3CHO h. d. CH2=CHCl i. e. CH3C(Br)2CH3

CH3CBr=CHBr

g. CH3COCH3

CH3CBr=CH2

(CH3)2CHBr

8、分子式为 C7H10 的开链烃 A,可发生下列反应: (1)A 经催化加氢可生成 3-乙基戊烷。 (2)A 与硝酸银氨溶液反应可产生白色沉淀。 (3)A 在 Pd/BaSO4 催化作用下吸收 1mol 氢生成 B,B 可以生成橡胶状的物质 C。 请写出 A、B、C 的结构式。 9、二甲苯的几种异构体在进行一元溴代反应时,各能生成几种一溴代产物?写出它们的 结构式。 10、下列化合物中,哪个可能有芳香性?
a. b.

c.

d.

11、写出下列化合物进行一元卤代的主要产物:

中学化学资料网
-

27 -

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com

12、由苯或甲苯及其它无机试剂制备:
NO2 a. Br b. Br Cl Cl NO2 c. CH3 Cl d. e. Cl NO2 Br f. COOH COOH Br CH3 Br g. NO2 COOH

13、分子式为 C8H14 的 A,能被高锰酸钾氧化,并能使溴的四氯化碳溶液褪色,但在汞盐 催化下不与稀硫酸作用。A 经臭氧化,再还原水解只得到一种分子式为 C8H14O2 的不带支链的 开链化合物。推测 A 的结构,并用反应式加简要说明表示推断过程。 14、溴苯氯代后分离得到两个分子式为 C6H4ClBr 的异构体 A 和 B,将 A 溴代得到几种分 子式为 C6H3ClBr2 的产物,而 B 经溴代得到两种分子式为 C6H3ClBr2 的产物 C 和 D。A 溴代后 所得产物之一与 C 相同,但没有任何一个与 D 相同。推测 A,B,C,D 的结构式,写出各步 反应。 参考答案: 参考答案: 1、 (1)新戊烷 (2)CH3CH3 (3)2–甲基丁烷 (4)2 4 5

2、 (1)

2,2–二甲基丙烷;

2–甲基丁烷;

2,2–二甲

基丁烷; (4)CH3CH2CH2CH2CH2CH3 己烷 3、 (2,3–二甲基戊烷) (3–乙基戊烷)

(3,3–二甲基戊烷) 4、1︰4︰5.1

中学化学资料网
-

28 -

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网
H H H

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com

5、

H

6、 (1)CF3CH=CH2 + HBr →CF3CH2CH2Br。这是因为 –CF3 具有强吸电子效应,因此, 碳正离子中间体 CF3CH2C H2 比 CF3C HCH3 稳定, 从反应结果来看, 导致形成反 Markovnikov 的产物。 (2) BrCH=CH2 + HBr →Br2CHCH3, 这是因为在碳正离子中间体中, BrC HCH3 由于 p–p 共轭,而比 BrCH2C H2 稳定,导致主要形成正常加成产物。 H (3)CH3OCH=CHCH3 + HBr →CH3OCHBrCH2CH3, 优先加在与 O 处于 B 位的双键 碳原子上,从而形成由氧原子与碳正离子的 p–p 共轭结构,即 CH3OC HCH2CH3。 7、
a. c. HC CH + H2 HC CH + H2O Lindlar cat H2SO4 HgSO4 H2C CH2 CH3CHO HBr b. d. HC CH Ni / H2 HgCl2 CH3CH3 CH2=CHCl
+ + + + + +

HC CH + HCl Br CH3-C CH3 Br

e.

H3CC CH

HgBr2 HBr

CH3C=CH2 Br

f.

H3CC CH +

Br2 H2SO4 HgSO4

CH3C=CHBr Br

g.

H3CC CH + H2O

CH3COCH3

h.

H3CC CH

+

HBr

HgBr2

CH3C=CH2 Br HBr

i.

H3CC CH + H2

Lindlar cat

CH3CH=CH2

(CH3)2CHBr

8、A: 9、

B:

C:

中学化学资料网
-

29 -

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com

CH3 CH3 + CH3 CH3 Br2 FeBr3 Br

10、b , d 有芳香性 11、
Cl a. b. COOH c. NHCOCH3

CH3 COCH3 d. NO2 e. f.

OCH3

12、
a. Br2 FeBr3 Br HNO3 H2SO4 Br NO2

中学化学资料网
-

30 -

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网
b. HNO3 H2SO4 CH3 c. 2 Cl2 FeCl3 Cl CH3 d. + Cl2 FeCl3 Cl
CH3 e. KMnO4 COOH Cl2 FeCl3
CH3 f. HNO3 H2SO4 CH3 g. Br2 FeBr3 Br Br H3C NO2 2Br2 FeBr3 NO2 COOH KMnO4 HNO3 H2SO4 Br

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com
Br2 NO2 CH3 Cl FeBr3 O2N Br

CH3 KMnO4

COOH

Cl
COOH

Cl
CH3 Br Br

CH3

COOH

NO2

13、
可能为 or or or or

or

or

……

即环辛烯及环烯双键碳上含非支链取代基的分子式为 C8H14O2 的各种异构体, 例如以上各 种异构体。 14、

中学化学资料网
-

31 -

www.zxhxzlw.com

中学化学资料网
Br Cl A. B Cl C Br Cl Cl D Br Br Br Br

www.zxhxzlw.com www.zxhxzlw.com

中学化学资料网
-

32 -

www.zxhxzlw.com


赞助商链接
相关文章:
更多相关标签: