(學(xué)科競(jìng)賽)有機(jī)化學(xué)競(jìng)賽課件

1、高中化學(xué)奧賽“有機(jī)化學(xué)”部分輔導(dǎo)第1頁，共110頁。初賽基本要求： 有機(jī)化合物基本類型烷、烯、炔、環(huán)烴、芳香烴、鹵代烴、醇、酚、醚、醛、酸、酯、胺、酰胺、硝基化合物、磺酸的系統(tǒng)命名、基本性質(zhì)及相互轉(zhuǎn)化。異構(gòu)現(xiàn)象。C=C加成。取代反應(yīng)。芳環(huán)香烴取代反應(yīng)及定位規(guī)則。芳香烴側(cè)鏈的取代反應(yīng)和氧化反應(yīng)。碳鏈增長(zhǎng)與縮短的基本反應(yīng)。分子的手性及不對(duì)稱碳原子的R、S構(gòu)型判斷。糖、脂肪、蛋白質(zhì)的基本概念、通式和典型物質(zhì)、基本性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特征以及結(jié)構(gòu)表達(dá)式。 天然高分子與合成高分子化學(xué)的初步知識(shí)（單體、主要合成反應(yīng)、主要類型、基本性質(zhì)、主要應(yīng)用）。第2頁，共110頁。附：常見縮寫與符號(hào)Ac 乙?；?CH3CO Ar

2、 芳基，Arn-Bu 正丁基 E 親電試劑Et 乙基 Nu 親核試劑Ph 苯基 R 烷基Mt 甲基 Pr 丙基第3頁，共110頁。第一部分 有機(jī)化合物的命名第4頁，共110頁。普通命名法與系統(tǒng)命名法碳原子的類別：1 伯碳， 2 仲碳， 3叔碳， 4季碳 一級(jí)碳 二級(jí)碳 三級(jí)碳 四級(jí)碳第5頁，共110頁。烷基： R 即RH去掉H的部分 CH3 甲基 Me（methyl） C2H5 乙基 Et （ethyl） C3H7 CH3CH2CH2（正）丙基 nPr（Propyl） 異丙基 iPr （iso） 第6頁，共110頁。C4H9 CH3CH2 CH2 CH2（正丁基）nBu （butyl） 異丁基

3、 iBu （isobutyl） 仲丁基 sBu （second） 叔丁基 tBu （tert） 第7頁，共110頁。1）選取主鏈：以碳原子數(shù)最多的碳鏈為主鏈，把支鏈當(dāng)作取代基，并使取代基的位次為最小。 3, 4-二甲基庚烷 一、 烴類化合物的命名：1. 支鏈烷烴的命名步驟 第8頁，共110頁。2）當(dāng)一個(gè)分子具有相同長(zhǎng)度的鏈可以作為主鏈時(shí)，選擇支鏈較多的鏈為主鏈： 2,3,5-三甲基-4-丙基庚烷 第9頁，共110頁。3）主鏈碳原子的位次編號(hào) 書寫位次原則：有幾種編號(hào)的可能時(shí)，小取代基寫前面，大取代基寫后面，同者合并。例，2, 2-二甲基-3-乙基己烷 第10頁，共110頁。4）支鏈上有取代基時(shí)

4、，取代支鏈的名稱可放在括號(hào)中表明。例： 2-甲基-5,5-二（1,1-二甲基丙基）癸烷 （或帶撇的數(shù)字）2-甲基-5、5-二-1、1-二甲基丙基葵烷第11頁，共110頁。下列烷烴的系統(tǒng)命名中，哪些應(yīng)予改正？第12頁，共110頁。2、環(huán)烷烴命名：與烷烴類似，在烷字前加一“環(huán)”字。例： 環(huán)丙烷 環(huán)丁烷 環(huán)戊烷 環(huán)己烷第13頁，共110頁。 環(huán)上取代基的位次盡可能小，有二個(gè)以上不同取代基時(shí)，以含碳原子最少的取代基作為1位，第14頁，共110頁。 如取代基為較長(zhǎng)的碳鏈，將環(huán)作為取代基，作為烷烴的衍生物命名：第15頁，共110頁。 脂環(huán)烴分子中兩個(gè)碳環(huán)共有一個(gè)碳原子稱為螺環(huán)烴，其命名根據(jù)成環(huán)碳原子的總數(shù)

5、稱為螺某烷，螺字后方括號(hào)用數(shù)字標(biāo)出二個(gè)碳環(huán)上除了共有碳原子外的碳原子數(shù)目，小的數(shù)字排前面，編號(hào)以較小環(huán)中與相鄰C開始，數(shù)字用圓點(diǎn)隔開，代表碳原子數(shù)。第16頁，共110頁。 脂環(huán)烴分子中二個(gè)或二個(gè)以上碳環(huán)共有二個(gè)以上碳原子的稱為橋環(huán)烴。命名時(shí)用二環(huán)，三環(huán)等作詞頭，再根據(jù)環(huán)碳原子總數(shù)稱某烷。環(huán)字后面方括號(hào)中用數(shù)字標(biāo)出橋上二個(gè)橋頭碳原子之間的碳原子數(shù)。第17頁，共110頁。 二環(huán)橋環(huán)烴可看作是二個(gè)橋頭C之間用三道橋聯(lián)結(jié)起來， 因此方括號(hào)內(nèi)有三個(gè)數(shù)字， 由大到小排列， 數(shù)字用圓點(diǎn)隔開，編號(hào)從一個(gè)橋頭C順最長(zhǎng)碳環(huán)到次長(zhǎng)碳環(huán)，余類推。 二環(huán)4.1.0庚烷 1,8-二甲基-2-乙基-6-氯二環(huán)3.2.1辛烷

6、 第18頁，共110頁。甲苯乙苯正丙苯異丙苯1、 一元取代物 (烷基為取代基)苯為母體（一）簡(jiǎn)單芳烴的命名二、芳烴的命名第19頁，共110頁。 2、苯的二元取代物加“鄰，間或?qū)Α弊?，或?,2-; 1,3-; 1,4-表示；或用英文“O-”“m-”“P-”表示。鄰二甲苯(1,2-二甲苯)間二甲苯(1,3-二甲苯)對(duì)二甲苯(1,4-二甲苯)第20頁，共110頁。 3、 三元取代物用數(shù)字代表取代基的位置或用“連，偏，均”字表示它們的位置。1,2,3-三甲苯(連三甲苯)1,2,4-三甲苯(偏三甲苯)1,3,5-三甲苯(均三甲苯)第21頁，共110頁。4、 對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜或支鏈上有官能團(tuán)的化合物,也可把支

7、鏈作為母體,苯環(huán)當(dāng)作取代基命名.2-甲基-3-苯基戊烷第22頁，共110頁。（二）苯的衍生物的命名1、單苯環(huán)上連有-R，-NO2，-NO，-X等取代基時(shí)，以苯環(huán)作母體。BrNO2CH2CH3NO溴苯硝基苯乙苯亞硝基苯第23頁，共110頁。2、當(dāng)苯環(huán)上連有-CH=CH2、-CCH、-NH2、-OH-CHO、-COR、-COOH、-SO3H、-COOR等取代基時(shí)，以苯作取代基。OHNH2CH=CH2CCHCOOHCOCH3CHOSO3H苯乙烯苯乙炔苯酚苯胺苯甲酸苯磺酸苯甲醛苯乙酮第24頁，共110頁。3、當(dāng)苯環(huán)上連有兩個(gè)以上取代基時(shí)，按下列次序選擇母體，前者為取代基，后者為母體。-X ，-NO2，

8、 -OR， -R ，-NH2，-OH，-CHO,-CN，-CONH2、-COX，-COOR， -SO3H，-COOHSO3HCH3NH2NO2COOHOCH3對(duì)甲基苯磺酸2-硝基苯胺3-甲氧基苯甲酸第25頁，共110頁。芳基-芳烴分子的芳環(huán)上減去一個(gè)H后的基團(tuán)叫芳基,用 “Ar”表示.苯基-苯分子上減去一個(gè)H后的基團(tuán)叫苯基,用“Ph”表示.甲苯基-甲苯分子中苯環(huán)上減去一個(gè)H所得基團(tuán)叫甲苯基.芐基-甲苯的甲基上減去一個(gè)H,叫苯甲基或芐基.芐氯(氯化芐)芐醇(苯甲醇)4、芳基,苯基,芐(bian)基第26頁，共110頁。5、萘的命名6-硝基-2-萘磺酸1-甲基萘(-甲基萘)1-甲基-2-乙基萘第2

9、7頁，共110頁。問題1：命名下列化合物。3-硝基苯乙烯環(huán)己基苯對(duì)氨基苯甲酸2-氨基-5-羥基苯甲醛 3-氨基-5-溴苯酚第28頁，共110頁。二、單官能團(tuán)化合物 主鏈 選含官能團(tuán)的最長(zhǎng)碳鏈、帶側(cè)鏈最多者，稱為某烯（或炔、醇、醛、酮、酸、酯、）。鹵代烴、硝基化合物、醚則以烴為母體，以鹵素、硝基、烴氧基為取代基，并標(biāo)明取代基位置。 編號(hào) 從靠近官能團(tuán)（或上述取代基）端開始，按次序規(guī)則優(yōu)先基團(tuán)列在后面。 第29頁，共110頁。2,4-二甲基-2-己烯 烯烴炔烴第30頁，共110頁。二烯烴： CH2 = CHCH = CH2 1，3丁二烯 2烯丙基1，3環(huán)己二烯 第31頁，共110頁。烯、炔混合：若

10、編號(hào)相同，則使雙鍵位次小； 若編號(hào)不相同，則以小的為準(zhǔn) 書寫時(shí)先烯后炔 第32頁，共110頁。命名與開鏈烴相似:以不飽和碳環(huán)為母體,側(cè)鏈為取代基.碳環(huán)上的編號(hào)順序:應(yīng)是不飽和鍵所在的位置號(hào)碼最小.對(duì)于只有一個(gè)不飽和鍵的環(huán)烯(或炔)烴,雙鍵或叁鍵位置可不標(biāo).環(huán)辛炔環(huán)烯(炔)烴環(huán)戊烯1,3-環(huán)己二烯第33頁，共110頁。(A) 若只有一個(gè)不飽和碳上有側(cè)鏈,該不飽和碳編號(hào)為1;(B) 若兩個(gè)不飽和碳都有側(cè)鏈或都沒有側(cè)鏈,則碳原子編號(hào)順序除雙鍵所在位置號(hào)碼最小外,還要同時(shí)以側(cè)鏈位置號(hào)碼的加和數(shù)為最小.3-甲基-1-環(huán)己烯帶有側(cè)鏈的環(huán)烯烴命名:1-甲基-1-環(huán)己烯第34頁，共110頁。5-甲基-1,3-

11、環(huán)戊二烯CH3126CH33451,6-二甲基-1-環(huán)己烯CH3第35頁，共110頁。鹵代烴第36頁，共110頁。（離羥基最近端編號(hào)） （選含羥基和重鍵最長(zhǎng)碳鏈為主鏈） 醇第37頁，共110頁。酚第38頁，共110頁。第39頁，共110頁。 醚 環(huán)醚第40頁，共110頁。環(huán)醚環(huán)氧乙烷2，3-環(huán)氧丁烷4-甲基-4，5-環(huán)氧-1-戊烯第41頁，共110頁。第42頁，共110頁。醛、酮 第43頁，共110頁。第44頁，共110頁。第45頁，共110頁。第46頁，共110頁。第47頁，共110頁。羧酸及衍生物 第48頁，共110頁。系統(tǒng)命名：第49頁，共110頁。羧酸衍生物第50頁，共110頁。第51

12、頁，共110頁。第52頁，共110頁。第53頁，共110頁。第54頁，共110頁。胺類 第55頁，共110頁。第56頁，共110頁。銨鹽和四級(jí)銨化合物的命名： CH3NH2 HCl甲胺鹽酸鹽 溴化四乙銨 氫氧化四乙銨第57頁，共110頁。（鹵素、硝基等只作為取代基來命名）母體選擇的順序三、多官能團(tuán)化合物第58頁，共110頁。如： 第59頁，共110頁。第60頁，共110頁。(S)3甲基6甲氧基3己醇 第61頁，共110頁。第62頁，共110頁。四、順反異構(gòu)體 （1）順反命名法第63頁，共110頁。 環(huán)狀化合物用順、反表示。相同或相似的原子或基因處于同側(cè)稱為順式，處于異側(cè)稱為反式。例如，第64頁

13、，共110頁。順、反異構(gòu)體對(duì)于三取代或四取代乙烯難以運(yùn)用。例：（Z）-1-溴-1-碘-2-氯乙烯 第65頁，共110頁。（2）Z、E命名法： 1依次對(duì)雙鍵碳原子上所連接基團(tuán)排序。 2C1與C2 上序數(shù)大的基團(tuán)在同側(cè)為Z, 在不同側(cè)為E 。 第66頁，共110頁。次序規(guī)則： （）取代基的原子按原子序數(shù)大小排列，大者為“較優(yōu)”基團(tuán)。 I Br Cl S P O N C D H （）若兩個(gè)基團(tuán)第一個(gè)原子相同（如C ），則比較與它直接相連的幾個(gè)原子，余類推。如：第67頁，共110頁。（）含有雙鍵和叁健基團(tuán)，可認(rèn)為連有二個(gè)或三個(gè)相同原子： 第68頁，共110頁。例： 第69頁，共110頁。（4）芳環(huán)第7

14、0頁，共110頁。（5）若原子的鍵不到四個(gè)，可補(bǔ)加原子序數(shù)為零的“假想原子” 使之達(dá)到 四個(gè)。 如N，例： 第71頁，共110頁。示例：第72頁，共110頁。五旋光異構(gòu)體（1）D，L構(gòu)型 主要應(yīng)用于糖類及有關(guān)化合物，以甘油醛為標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定右旋構(gòu)型為D，左旋構(gòu)型為L(zhǎng)。凡分子中離羰基最遠(yuǎn)的手性碳原子的構(gòu)型與D-（）-甘油醛相同的糖稱D型；反之屬L型。例如，第73頁，共110頁。 氨基酸習(xí)慣上也用D、L標(biāo)記。除甘氨酸無旋光性外，-氨基酸碳原子的構(gòu)型都是L型。 其余化合物可以通過化學(xué)轉(zhuǎn)變的方法，與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)相聯(lián)系確定。例如：第74頁，共110頁。（2）R/S的命名：有機(jī)化合物的表示方法:1.鋸架式 2.楔

15、形式 第75頁，共110頁。3.Newman投影式 交叉式 重疊式 第76頁，共110頁。4.費(fèi)歇爾(Fischer)投影式： 規(guī)則：一般將含碳原子放在豎立鍵方向，把與手性碳原子結(jié)合的橫向的兩個(gè)鍵擺向自己，把豎立的兩擺向紙后，然后把這樣固定下來的分子模型中各個(gè)原子或基團(tuán)投影到紙面上，在投影式中，用一個(gè)十字交叉線，其交點(diǎn)相當(dāng)于手性碳原子，它位于紙平面上，垂直線所連的集團(tuán)表示伸向紙后，水平線所連的集團(tuán)伸出紙前。第77頁，共110頁。分子的手性和R/S命名法：分子的手性：實(shí)物和鏡像不能重合的性質(zhì)稱手性。第78頁，共110頁。甲基乙基羥基對(duì)映體：兩個(gè)分子互為實(shí)物與鏡像關(guān)系的異構(gòu)體第79頁，共110頁。

16、手性中心：我們把與四個(gè)不同的原子或基團(tuán)相連接的碳原子稱為不對(duì)稱碳原子或手性碳原子（通常用星號(hào)標(biāo)出：C*），是分子的不對(duì)稱中心或稱手性中心。 例如：第80頁，共110頁。R/S構(gòu)型標(biāo)記法這種方法是由C.K.Ingold和Prelog等提出的，是廣泛使用的一種方法。它是根據(jù)手性碳上四個(gè)不同原子或基團(tuán)在“順序規(guī)則”中排列次序來表示手性碳的構(gòu)型。對(duì)含有一個(gè)手性碳的化合物，作如下規(guī)定：假設(shè)該化合物為Cabcd（1）把連接在C*上的四個(gè)原子或基團(tuán)（a,b,c,d）按大小順序規(guī)則排列，如：abcd（2）把最小的原子或基團(tuán)（d）放在離觀察者對(duì)著眼睛最遠(yuǎn)的地方 （3）其它三個(gè)集團(tuán)按遞減順序（abc），若abc為

17、順時(shí)針方向排列的用“R”表示，若abc為逆時(shí)針方向排列用“S”表示。 第81頁，共110頁。 abc 順時(shí)針為R型 即：即： abc逆時(shí)針為S型 第82頁，共110頁。順序規(guī)則： 比較連接在C*上的第一個(gè)原子的原子序數(shù)，按由大到小排列，同位素質(zhì)量高者優(yōu)先。例：C*HFClBr （BrClFH）氟氯溴甲烷（R） （S） 第83頁，共110頁。（2）直接與C*相連的原子相同時(shí)，則比較與第一個(gè)原子相連的原子，如果第二個(gè)又相同，則比較第三個(gè)，依次類推。例如：（S型） 第84頁，共110頁。例如：（S-型）（S-型）（3）如果集團(tuán)含有雙鍵或叁鍵時(shí)，則當(dāng)作兩個(gè)或叁個(gè)單鍵處理。即：第85頁，共110頁。 在

18、有機(jī)化學(xué)中立體結(jié)構(gòu)的表達(dá)經(jīng)常采用的是Fiseher式，式中橫線指向紙平面前方，豎線指向紙平面后方。因此，當(dāng)原子序優(yōu)先性最低的基團(tuán)處于豎線時(shí)，就可直接從式中另三個(gè)基團(tuán)的排列方向讀出構(gòu)型，以C*為例，設(shè)四個(gè)基團(tuán)的原子序優(yōu)先性順序?yàn)?，那么下列式子的?gòu)型分別為： 第86頁，共110頁。 R- S- S- R- S- R- S- R-第87頁，共110頁。（S）2,3二甲基1，2二氯丁烷 （R）3溴1戊烯第88頁，共110頁。05年全國(guó)化學(xué)競(jìng)賽（省級(jí)）12341：N,N-二甲基甲酰胺2：乙二醇二甲醚3：丁內(nèi)酰胺4：二甲亞砜第89頁，共110頁。第二部分異構(gòu)現(xiàn)象和立體化學(xué)具有相同分子式而有不同的分子結(jié)構(gòu)、

19、性質(zhì)相異的化合物叫做同分異構(gòu)體。第90頁，共110頁。構(gòu)造異構(gòu)立體異構(gòu)碳鏈異構(gòu)(如:丁烷/異丁烷)官能團(tuán)異構(gòu)(如:醚/醇)位置異構(gòu)(如:辛醇/仲辛醇)構(gòu)型異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)順反異構(gòu)對(duì)映異構(gòu)同分異構(gòu)第91頁，共110頁。1構(gòu)造異構(gòu) 分子式相同而構(gòu)造式不同，即分子中原子互相連接的方式和次序不同，稱構(gòu)造異構(gòu)。有碳架異構(gòu)、位置異構(gòu)、官能團(tuán)異構(gòu)、互變異構(gòu)。第92頁，共110頁。2立體異構(gòu) 構(gòu)造式相同但原子或基團(tuán)在空間的排列不同（即構(gòu)型不同）產(chǎn)生的異構(gòu)現(xiàn)象叫立體異構(gòu)。如順反異構(gòu)、對(duì)映異構(gòu)。（1）順反異構(gòu)（2）對(duì)映異構(gòu)（旋光異構(gòu)）第93頁，共110頁。甲基乙基羥基對(duì)映體：兩個(gè)分子互為實(shí)物與鏡像關(guān)系的異構(gòu)體第94頁

20、，共110頁。（1）對(duì)映體的理化性質(zhì)物理性質(zhì)：對(duì)映體除旋光性不同，其它相同；化學(xué)性質(zhì)：非手性條件下相同；手性條件下不相同。生物活性：對(duì)映體的生物活性不同。第95頁，共110頁。（2）外消旋體肌肉中：右旋乳酸葡萄糖發(fā)酵：左旋乳酸丙酮酸還原：無旋光性 ？第96頁，共110頁。外消旋體 左旋體和右旋體的等量混合外消旋體，用（）表示第97頁，共110頁。例:2-羥基-3-氯丁二酸HOOC-CH-CH-COOH的立體異構(gòu) OH Cl* 這四種異構(gòu)體中(I) 和(III)、(IV)是非對(duì)映體.非對(duì)映體第98頁，共110頁。非對(duì)映體(I)和(III)或(IV)以及(II)和(III)或(IV)也是立體異構(gòu)，

21、但它們不是互為鏡象，不是對(duì)映體，這種不對(duì)映的立體異構(gòu)體叫做非對(duì)映體.非對(duì)映體旋光度不相同，而旋光方向則可能相同，也可能不同，其它物理性質(zhì)都不相同。非對(duì)映體混合在一起,可以用一般的物理方法將它們分離出來.2-羥基-3-氯丁二酸的物理性質(zhì)第99頁，共110頁。例:酒石酸 HOOC-CH-CH-COOH的立體異構(gòu) OH OH*這四種異構(gòu)體中(I)和(II)是對(duì)映體;(III)和(IV)是同一種物質(zhì)(它們可以相互疊合). I II III IV (2R,3R) (2S,3S) (2R,3S) (2S,3R)內(nèi)消旋體第100頁，共110頁。(III)通過C(2)-C(3)鍵中心點(diǎn)的垂直線為軸旋轉(zhuǎn)180,

22、就可以看出它可以與(IV)是疊合的:以黑點(diǎn)為中心在紙面上旋轉(zhuǎn)180第101頁，共110頁。在它的全重疊式構(gòu)象中可以找到一個(gè)對(duì)稱面。在它的對(duì)位交叉式構(gòu)象中可以找到一個(gè)對(duì)稱中心。 所以,(III)和(IV)是同一種分子。 (III)既然能與其鏡象疊合，它就不是手性分子。因 此也沒有旋光性。這種物質(zhì)叫 。內(nèi)消旋體 內(nèi)消旋體與外消旋體均無旋光性，但它們的本質(zhì)不同.第102頁，共110頁。酒石酸之所以有內(nèi)消旋體，是由于它的兩個(gè)手性碳原子所連接基團(tuán)的構(gòu)造完全相同。當(dāng)這兩個(gè)手性碳原子的構(gòu)型相反時(shí)，它們?cè)诜肿觾?nèi)可以互相對(duì)映，因此，整個(gè)分子不再具有手性。含有多個(gè)手性碳原子的分子卻不一定都有手性。所以不能說凡是含有手性碳原子的分子都是手性分子。內(nèi)消旋酒石酸(III)和有旋光性的酒石酸(I)或(II)是非對(duì)映體，它不僅沒有旋光性，并且物理性質(zhì)也相差很大。小結(jié)酒石酸的物理性質(zhì)酒石酸熔點(diǎn)/（）右旋（）左旋（）內(nèi)消旋 170 170 146+12-120外消旋體206第103頁，共110頁。 通式CHXYZ（H、X、Y、Z