第2節(jié)有機化合物的結(jié)構(gòu)特點

1、激發(fā)雜化(線性組合)4個sp 雜化軌道33個sp2p軌道2個spp軌道(sp 雜化)3(sp 雜化)(sp雜化)2C:2s 2p22s軌道p軌道一、有機化合物中碳原子的成鍵特點一、有機化合物中碳原子的成鍵特點碳原子基態(tài)時的外層電子的分布：碳原子基態(tài)時的外層電子的分布：C：2S2 2Px1 2py1 2pz雜化：雜化：SP3、SP2、SP（1 1）SPSP3 3：S S軌道成分占四分之一，軌道成分占四分之一，P P軌道成分占軌道成分占四分之三。為四面體構(gòu)型，鍵角為四分之三。為四面體構(gòu)型，鍵角為1091092828/ /基 態(tài)激 發(fā)2S22P2SP3雜 化2S2P激 發(fā) 態(tài)SP3雜 化 軌 道基

2、態(tài)激 發(fā)2 S22 P2S P3雜 化2 S2 P激 發(fā) 態(tài)S P3雜 化 軌 道sp3軌道具有更強的成鍵能力和更大的方向性。軌道具有更強的成鍵能力和更大的方向性。甲烷及烷烴等甲烷及烷烴等飽和碳原子飽和碳原子構(gòu)型構(gòu)型原子在空間的排列方式。原子在空間的排列方式。（2）SP2：S軌道成分占三分之一，軌道成分占三分之一，P軌道成分占三軌道成分占三分之二。形狀為平面三角形，鍵角分之二。形狀為平面三角形，鍵角120基 態(tài)激 發(fā)2 S22 P2S P2雜 化S P2雜 化 軌 道P 軌 道2 S2 P激 發(fā) 態(tài)基 態(tài)激 發(fā)2 S22 P2S P2雜 化S P2雜 化 軌 道P 軌 道2 S2 P激 發(fā) 態(tài)

3、乙烯、烯烴、苯及芳香烴等雙鍵碳原子乙烯、烯烴、苯及芳香烴等雙鍵碳原子（3）SP：S、P軌道成分各占二分之一。為一直線軌道成分各占二分之一。為一直線形分子。鍵角形分子。鍵角180基 態(tài)激 發(fā)2S22P22S2P激 發(fā) 態(tài)S P 雜 化S P 雜 化 軌 道P 軌 道基 態(tài)激 發(fā)2 S22 P22 S2 P激 發(fā) 態(tài)S P 雜 化S P 雜 化 軌 道P 軌 道乙炔及炔烴等三鍵碳原子乙炔及炔烴等三鍵碳原子鍵：可以沿鍵軸旋轉(zhuǎn)。鍵：可以沿鍵軸旋轉(zhuǎn)。 電子云沿鍵軸近似于圓柱形對稱分布。電子云沿鍵軸近似于圓柱形對稱分布。 成鍵的兩個成鍵的兩個原子可以圍繞鍵軸旋轉(zhuǎn)，而不影響電子云的分布。原子可以圍繞鍵軸旋轉(zhuǎn)

4、，而不影響電子云的分布。鍵：不能沿鍵軸旋轉(zhuǎn)。鍵：不能沿鍵軸旋轉(zhuǎn)。 電子云分布在電子云分布在 鍵所在平面的上下兩方，呈塊鍵所在平面的上下兩方，呈塊 狀狀分布分布資料卡片資料卡片結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分子中原子間的排列次序，原子相互間分子中原子間的排列次序，原子相互間的立體位置、化學(xué)鍵的結(jié)合狀態(tài)以及分子中電子的立體位置、化學(xué)鍵的結(jié)合狀態(tài)以及分子中電子的分布狀況等各項內(nèi)容的總和。的分布狀況等各項內(nèi)容的總和。分子的性質(zhì)不僅取決于其元素組成，更取決于分分子的性質(zhì)不僅取決于其元素組成，更取決于分子的結(jié)構(gòu)。子的結(jié)構(gòu)。“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”。構(gòu)造（結(jié)構(gòu)）構(gòu)造（結(jié)構(gòu)）分子中原子間分子中原子間

5、相互連接的順序相互連接的順序叫叫做分子的構(gòu)造。做分子的構(gòu)造。 分子式：只能反映分子中原子的種類和個數(shù)。分子式：只能反映分子中原子的種類和個數(shù)。電子式：比較直觀，但書寫比較麻煩。電子式：比較直觀，但書寫比較麻煩。結(jié)構(gòu)式：把電子式中的一對共用電子對用一條結(jié)構(gòu)式：把電子式中的一對共用電子對用一條“-”來來表示。表示。結(jié)構(gòu)簡式：把碳原子上所連接的相同原子進行合并，結(jié)構(gòu)簡式：把碳原子上所連接的相同原子進行合并，合并以后的個數(shù)寫在該原子的右下方；省略單鍵。合并以后的個數(shù)寫在該原子的右下方；省略單鍵。苯的構(gòu)造式苯的構(gòu)造式 CCCCCCHHHHHHCCCCCCHHHHHHCHCHCHCHCHCH或路易斯式路易

6、斯式結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式鍵線式鍵線式結(jié)構(gòu)簡式結(jié)構(gòu)簡式2-甲基丙醇的表示方法：甲基丙醇的表示方法： H C C C O HH H HHH C HHHH-C-C-C-O-HHH HHHH-C-HHCH3CHCH2OHCH3(CH3)2CHCH2OH或OH路易斯式書寫麻煩路易斯式書寫麻煩結(jié)構(gòu)式較麻煩結(jié)構(gòu)式較麻煩結(jié)構(gòu)簡式較為常用結(jié)構(gòu)簡式較為常用鍵線式較為常用鍵線式較為常用分子式相同分子式相同, 結(jié)構(gòu)不同的化合物稱為同分異構(gòu)體結(jié)構(gòu)不同的化合物稱為同分異構(gòu)體, 也叫結(jié)構(gòu)也叫結(jié)構(gòu)異構(gòu)體。異構(gòu)體。二、有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象二、有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象同分 異構(gòu)構(gòu)造 異構(gòu)碳鏈 （碳架） 異構(gòu)官能 團位置異 構(gòu)官能 團

7、異構(gòu)互變 異構(gòu)立體 異構(gòu)構(gòu)型 異構(gòu)構(gòu)象 異構(gòu)順反 異構(gòu)光學(xué) 異構(gòu)1、異構(gòu)體的分類、異構(gòu)體的分類包括：碳架異構(gòu)、位置異構(gòu)、官能團異構(gòu)包括：碳架異構(gòu)、位置異構(gòu)、官能團異構(gòu)戊烷有三種同分異構(gòu)體戊烷有三種同分異構(gòu)體烷烴的分子形狀烷烴的分子形狀正戊烷 異戊烷 新戊烷沸點(b.p) 36.127.99.5支鏈烷烴支鏈烷烴:相同相同C原子的烷烴，支鏈愈多沸點愈低。原子的烷烴，支鏈愈多沸點愈低。 2、構(gòu)造異構(gòu)、構(gòu)造異構(gòu)(同分異構(gòu)同分異構(gòu))：是指具有相同的分子式，：是指具有相同的分子式，但由于分子中原子結(jié)合的順序不同而產(chǎn)生的異構(gòu)。但由于分子中原子結(jié)合的順序不同而產(chǎn)生的異構(gòu)。3、同分異構(gòu)體的種類及其書寫規(guī)律、同分

8、異構(gòu)體的種類及其書寫規(guī)律: 碳鏈異構(gòu)碳鏈異構(gòu): 指碳原子的連接次序不同引起的異構(gòu)，指碳原子的連接次序不同引起的異構(gòu)， 如如: 位置異構(gòu)位置異構(gòu): 官能團的位置不同引起的異構(gòu)官能團的位置不同引起的異構(gòu): 官能團異構(gòu)官能團異構(gòu): 官能團不同引起的異構(gòu)官能團不同引起的異構(gòu), 如如: 烯烴和環(huán)烷烴烯烴和環(huán)烷烴 書寫方法書寫方法: 碳鏈異構(gòu)碳鏈異構(gòu)位置異構(gòu)位置異構(gòu)官能團異構(gòu)官能團異構(gòu)COOH鍵線式：鍵線式：結(jié)構(gòu)簡式：結(jié)構(gòu)簡式：CH3CHCHCH2CH2CHCOOH CH3CH3CH3骨架式：骨架式：CCCCCCCOOH CCC練習(xí)練習(xí)例例1、寫出化學(xué)式、寫出化學(xué)式C4H10O的所有可能物質(zhì)的結(jié)構(gòu)的所有可

9、能物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式簡式 C4H10O 類別異構(gòu)類別異構(gòu) 位置異構(gòu)位置異構(gòu)位置異構(gòu)位置異構(gòu)醇醇醚醚 碳鏈異構(gòu)碳鏈異構(gòu)碳鏈異構(gòu)碳鏈異構(gòu) 例題例題2: C11H16 的苯的同系物中的苯的同系物中, 只含有一個支鏈只含有一個支鏈, 且支鏈上且支鏈上含有兩個含有兩個“CH3”的結(jié)構(gòu)有四種的結(jié)構(gòu)有四種, 寫出其結(jié)構(gòu)簡式寫出其結(jié)構(gòu)簡式.伯碳：伯碳：與一個與一個C原子直接原子直接相連。相連。 仲碳：仲碳：與二個與二個C原子直接原子直接相連相連。 叔碳：叔碳：與三個與三個C原子直接相原子直接相連。連。 季碳：季碳： 與四個與四個C原子直接原子直接相連。相連。CH3CH2CH2CH2CH31。2。1。2。2。CH3

10、CCH3CH3CHCH3CH33。4。1。1。1。1。1。1、碳原子分類、碳原子分類知識回顧知識回顧同一碳原子上的氫原子是等效的。同一碳原子上的氫原子是等效的。同一碳原子上所連接甲基上的氫原子是等效的。同一碳原子上所連接甲基上的氫原子是等效的。處于同一面對稱位置上的氫原子是等效的處于同一面對稱位置上的氫原子是等效的。2、確定一元取代物的同分異構(gòu)體的基本方法與技巧、確定一元取代物的同分異構(gòu)體的基本方法與技巧(1)等同氫等同氫常見一元取代物只有一種的10個碳原子以內(nèi)的烷烴CH3CH3CH4 CH3CH3-C-CH3 CH3例如：對稱軸例如：對稱軸CH3CH2CH2CH2CH3 CH3-CH2-CH

11、-CH2-CH3 CH2 CH3 CH3CH3 C CH2- CH3 CH3 aabbbbaa（2）對稱技巧）對稱技巧例例3、進行一氯取代后，只能生成進行一氯取代后，只能生成3種沸點不同的產(chǎn)種沸點不同的產(chǎn)物的烷烴是物的烷烴是-（ ）A、（、（CH3）2CHCH2CH2CH3 B、(CH3CH2)2CHCH3C、（、（CH3）2CHCH（CH3）2D、（、（CH3）3CCH2CH3A、 C CCCC C D、 C CCCC C D（3）轉(zhuǎn)換技巧）轉(zhuǎn)換技巧例例4、已知化學(xué)式為已知化學(xué)式為C12H12的物質(zhì)的物質(zhì)A的結(jié)構(gòu)簡式為的結(jié)構(gòu)簡式為 A苯環(huán)上的二溴代物有苯環(huán)上的二溴代物有9種同分異種同分異 構(gòu)

12、體，以此推斷構(gòu)體，以此推斷A苯環(huán)上的四溴代苯環(huán)上的四溴代 物的異構(gòu)體數(shù)目有物的異構(gòu)體數(shù)目有 -（ ） A.9種種 B. 10種種 C. 11種種 D. 12種種CH3CH3A例例5、式量為、式量為43的烷基取代甲苯苯環(huán)上的一個氫原的烷基取代甲苯苯環(huán)上的一個氫原子，所得芳香烴產(chǎn)物的數(shù)目為子，所得芳香烴產(chǎn)物的數(shù)目為 （ ） A.3 B.4 C.5 D.6CH3 CHCH3D CH2 CH2CH3 C3H7 CH3 C3H7科學(xué)史話科學(xué)史話1874年荷蘭化學(xué)家范特霍夫年荷蘭化學(xué)家范特霍夫（J.H.vant Hoff，18521911）和法國化學(xué)家列別爾（和法國化學(xué)家列別爾（J.A.Le Bel，18

13、471930）分別獨立地提出了碳）分別獨立地提出了碳價四面體學(xué)說，即碳原子占據(jù)四面體的價四面體學(xué)說，即碳原子占據(jù)四面體的中心，它的中心，它的4個價鍵指向四面體的個價鍵指向四面體的4個頂個頂點。這一學(xué)說揭示了有機物旋光異構(gòu)現(xiàn)點。這一學(xué)說揭示了有機物旋光異構(gòu)現(xiàn)象的原因，也奠定了有機立體化學(xué)的基象的原因，也奠定了有機立體化學(xué)的基礎(chǔ)，推動了有機化學(xué)的發(fā)展。礎(chǔ)，推動了有機化學(xué)的發(fā)展。1901年諾貝爾化學(xué)獎獲得者：雅可比年諾貝爾化學(xué)獎獲得者：雅可比亨利克亨利克范范特霍夫特霍夫 送鮮奶的范特霍夫和化學(xué)家范特霍夫被人們合并送鮮奶的范特霍夫和化學(xué)家范特霍夫被人們合并傳成了傳成了“牧場化學(xué)家牧場化學(xué)家”。 范特霍

14、夫的父親從這件事中得知兒子很喜歡化學(xué)，就從家里范特霍夫的父親從這件事中得知兒子很喜歡化學(xué)，就從家里讓出一間房子作為工作室，專門供兒子做化學(xué)實驗。從此，讓出一間房子作為工作室，專門供兒子做化學(xué)實驗。從此，范特霍夫就開始范特霍夫就開始“經(jīng)營經(jīng)營”自己的小實驗室。他把父母給的零自己的小實驗室。他把父母給的零用錢和從其他親友那里得用錢和從其他親友那里得 到的到的“贊助贊助”積累起來購買了各種積累起來購買了各種實驗器具和藥品，課作時間從事自己的化學(xué)實驗。立志當一實驗器具和藥品，課作時間從事自己的化學(xué)實驗。立志當一名化學(xué)家，名化學(xué)家，1869年，范特霍夫從鹿特丹五年制中學(xué)畢業(yè)了。年，范特霍夫從鹿特丹五年制

15、中學(xué)畢業(yè)了。選擇什么樣的職業(yè)呢選擇什么樣的職業(yè)呢?在當時，化學(xué)作為一在當時，化學(xué)作為一 門學(xué)問已有很多人門學(xué)問已有很多人進行了研究，但是人們普遍認為化學(xué)不是一種職業(yè)，從事化進行了研究，但是人們普遍認為化學(xué)不是一種職業(yè)，從事化學(xué)的人，還要兼做其他工作才能夠維持自己的生活。父親為學(xué)的人，還要兼做其他工作才能夠維持自己的生活。父親為了讓他多增加一些知識，才支持他做化學(xué)實驗。要把化學(xué)做了讓他多增加一些知識，才支持他做化學(xué)實驗。要把化學(xué)做為一種職業(yè)，做一個化學(xué)家，父親就難以同意了。因為這樣為一種職業(yè)，做一個化學(xué)家，父親就難以同意了。因為這樣做恐怕連自己的生活都維持不了。為此，父子倆爭辨了多次，做恐怕連自

16、己的生活都維持不了。為此，父子倆爭辨了多次，但是必須有一個結(jié)論才行呀。一天晚飯過后，父子倆又開但是必須有一個結(jié)論才行呀。一天晚飯過后，父子倆又開始討論這個老話題了。始討論這個老話題了?！爸袑W(xué)畢業(yè)了，你打算上哪個學(xué)校中學(xué)畢業(yè)了，你打算上哪個學(xué)校?”父親心平氣和地問道。當然，選擇學(xué)校也就是選擇職業(yè)了。父親心平氣和地問道。當然，選擇學(xué)校也就是選擇職業(yè)了?！皩W(xué)習(xí)化學(xué)對我比較合適，爸爸，你說對嗎學(xué)習(xí)化學(xué)對我比較合適，爸爸，你說對嗎?”兒子說出了兒子說出了心里話。父母并不想讓他成為一個化學(xué)家，而想把他培養(yǎng)成心里話。父母并不想讓他成為一個化學(xué)家，而想把他培養(yǎng)成一名工程師。幾經(jīng)周折，范特霍夫進入了一名工程師。

17、幾經(jīng)周折，范特霍夫進入了 荷蘭的臺夫特工業(yè)荷蘭的臺夫特工業(yè)?？茖W(xué)校學(xué)習(xí)。這個學(xué)校雖然是專門學(xué)習(xí)工藝技術(shù)的，但講?？茖W(xué)校學(xué)習(xí)。這個學(xué)校雖然是專門學(xué)習(xí)工藝技術(shù)的，但講授化學(xué)課的奧德曼卻是一個很有水平的教授。他推理清晰，授化學(xué)課的奧德曼卻是一個很有水平的教授。他推理清晰，論述有序，很能激發(fā)起人們對化學(xué)的興趣。范特霍夫在奧德論述有序，很能激發(fā)起人們對化學(xué)的興趣。范特霍夫在奧德曼教授的指導(dǎo)下進步很快。由于范特霍夫的努力，僅用了曼教授的指導(dǎo)下進步很快。由于范特霍夫的努力，僅用了2年時間就學(xué)完了一般人年時間就學(xué)完了一般人3年才能學(xué)完的課程。年才能學(xué)完的課程。1871年，范特年，范特霍夫畢業(yè)了，他終于說服了父

18、母，可以全力進行化學(xué)研究了?；舴虍厴I(yè)了，他終于說服了父母，可以全力進行化學(xué)研究了。為了打好基礎(chǔ)，找準研究的方向，必須拜師求教。范特霍夫為了打好基礎(chǔ)，找準研究的方向，必須拜師求教。范特霍夫只身來到德國的波恩，拜當時世只身來到德國的波恩，拜當時世 界著名的有機化學(xué)家佛萊界著名的有機化學(xué)家佛萊德德凱庫勒為師。佛萊德凱庫勒為師。佛萊德凱庫勒是個傳奇的化學(xué)家，他在夢凱庫勒是個傳奇的化學(xué)家，他在夢中見蛇在狂舞，首尾相接，從而解決了苯環(huán)的結(jié)構(gòu)。在波恩中見蛇在狂舞，首尾相接，從而解決了苯環(huán)的結(jié)構(gòu)。在波恩期間，范特霍夫在有機化學(xué)方面受到了良好的訓(xùn)練。隨后，期間，范特霍夫在有機化學(xué)方面受到了良好的訓(xùn)練。隨后，他又

19、前往法國巴黎向醫(yī)學(xué)化學(xué)家武茲請教。他又前往法國巴黎向醫(yī)學(xué)化學(xué)家武茲請教。1874年，回到荷年，回到荷蘭，在烏特勒支大學(xué)獲得博士學(xué)位。從此他就開始了更深入蘭，在烏特勒支大學(xué)獲得博士學(xué)位。從此他就開始了更深入的研究工作。的研究工作。范特霍夫首先提出了碳的四面體結(jié)構(gòu)學(xué)說。過去的有機結(jié)構(gòu)范特霍夫首先提出了碳的四面體結(jié)構(gòu)學(xué)說。過去的有機結(jié)構(gòu)理論認為有機分子中的原子都處理論認為有機分子中的原子都處 在一個平面內(nèi)，這與很多現(xiàn)象在一個平面內(nèi)，這與很多現(xiàn)象是矛盾的。范特霍夫的理論糾正了過去的錯誤。但是這一新的是矛盾的。范特霍夫的理論糾正了過去的錯誤。但是這一新的理論卻遭到了一些權(quán)威人士的反對，當時德國有機化學(xué)家

20、哈理論卻遭到了一些權(quán)威人士的反對，當時德國有機化學(xué)家哈曼曼柯爾比就是其中一個。這位老科學(xué)家倚老賣老，根本不愿學(xué)柯爾比就是其中一個。這位老科學(xué)家倚老賣老，根本不愿學(xué)習(xí)新的東西。在沒有認真研究的情況下，就毫無根據(jù)地把范特習(xí)新的東西。在沒有認真研究的情況下，就毫無根據(jù)地把范特霍夫斥責(zé)了一頓。范特霍夫?qū)@位才先生的高論嗤之以鼻，不霍夫斥責(zé)了一頓。范特霍夫?qū)@位才先生的高論嗤之以鼻，不與其辯論。這一下可氣壞了老柯爾比，他跳著腳非要與范特霍與其辯論。這一下可氣壞了老柯爾比，他跳著腳非要與范特霍夫一比高低。范特霍夫本來就想與這些化學(xué)界的權(quán)威們爭一高夫一比高低。范特霍夫本來就想與這些化學(xué)界的權(quán)威們爭一高低，因

21、為事實是遲早會說話的。既然柯爾比低，因為事實是遲早會說話的。既然柯爾比 不遠千里從德國來不遠千里從德國來到荷蘭，那也只好以禮相見了。畢竟范特霍夫是晚輩，當柯爾到荷蘭，那也只好以禮相見了。畢竟范特霍夫是晚輩，當柯爾比氣勢洶洶地沖進范特霍夫的辦公室時，范特霍夫已經(jīng)恭恭敬比氣勢洶洶地沖進范特霍夫的辦公室時，范特霍夫已經(jīng)恭恭敬敬地等候他了。待柯爾比的火氣稍稍減退之后，范特霍夫平心敬地等候他了。待柯爾比的火氣稍稍減退之后，范特霍夫平心靜氣地向他陳述了自己的觀點，并請柯爾比用事實來批評自己靜氣地向他陳述了自己的觀點，并請柯爾比用事實來批評自己的理論。這位老權(quán)威暗暗地吃了一驚，眼前的年輕人非同小的理論。這位老權(quán)威暗暗地吃了一驚，眼前的年輕人非同小可，講述觀點時條理清楚，論證有據(jù)，不可，講述觀點時條理清楚，論證有據(jù)，不 可不服呀?？聽柋犬吙刹环?。柯爾比畢竟還是要講道理、講事實的。竟還是要講道理、講事實的。平心而論，范特霍夫的理論是正確的，他剛來時的火氣完全平心而論，范特霍夫的理論是正確的，他剛來時的火氣完全消失了，并邀請范特霍夫去普魯士科學(xué)院工作。消失了，并邀請范特霍夫去普魯士科學(xué)院工作。 范特霍夫?qū)嵤虑笫?、謙虛謹慎的態(tài)度使很多人