遵義師范學(xué)院教案

遵義師范學(xué)院教案課程名稱有機化學(xué)授課班級2006生物本科授課時間2007.2——2007.7授課教師朱彬教學(xué)系部化學(xué)系教研室有機化學(xué)第一章緒論一、計劃學(xué)時：2學(xué)時二、教學(xué)準(zhǔn)備：有關(guān)參考書的查閱三、教學(xué)目的：1、要求學(xué)生明確有機化學(xué)的研究對象、內(nèi)容及意義，了解有機化合物的研究方法。2、要求學(xué)生理解化學(xué)鍵理論。3、要求學(xué)生了解有機反應(yīng)的基本類型和有機化合物的分類方法。四、重點難點化學(xué)鍵理論、共價鍵的鍵參數(shù)、有機反應(yīng)基本類型。五、授課方式講授、板書與討論相結(jié)合的啟發(fā)式教學(xué)法。六、教學(xué)過程（一）講授新課一、有機化學(xué)的研究對象與任務(wù)1．有機化合物（簡稱有機物）有機化合物是含碳的化合物，但要除去CO、CO2、碳酸鹽和氰化物（如KCN），這幾種化合物雖然也含有碳元素，但它們的性質(zhì)與無機物相同，所以我們?nèi)匀话阉鼈儎澐譃闊o機物。目前，天然或者合成的有機物已經(jīng)一千萬種，并且還在以每年10萬種以上的速度在增加。2．有機物的組成元素有機物都含有C，大多數(shù)有機物還含有H，另外一些有機物還含有O、N、P、S、X等，因此有機物有時又叫碳?xì)浠衔铩?．有機化學(xué)的定義有機化學(xué)是研究有機物的化學(xué)，也就是研究碳化合物的化學(xué)。4．有機化學(xué)的任務(wù)（1）分離、提純天然有機物，測定其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，供人類利用。（2）研究有機物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系、反應(yīng)經(jīng)歷的途徑（我們叫反應(yīng)機理）以及影響反應(yīng)的因素。（3）以石油、天然氣、煤等天然原料合成人類生產(chǎn)、生活所需要的有機物。二、化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)1．化學(xué)鍵的類型化學(xué)鍵包括離子鍵和共價鍵。離子鍵：是成鍵的原子通過得失電子后形成陰陽離子，然后離子間通過靜電引力形成離子鍵。（以NaCl的形成為例）共價鍵：是成鍵原子間通過共用電子對形成的化學(xué)鍵，以CH4的形成為例，有機物中主要存在的是共價鍵。2．共價鍵的特性（1）飽和性大量的實驗證明，一般情況原子核外有幾個未成對的電子，原子就可能形成幾根共價鍵。如O：有兩個未成對電子，因此它可以與其它原子形成兩根共價鍵，如它可以與兩個H原子形成H2O：H:O:H。O原子在與兩個H原子形成共鍵價后，就沒有未成對電子了，就不能再與其它原子形成共價鍵，因此共價鍵具有飽和性。（2）方向性共價鍵形成的根本原因是成鍵原子的電子云發(fā)生了重疊，重疊程度越大，形成的共價鍵就越牢固，化合物就越穩(wěn)定，因此原子的電子云在重疊時，總是沿著重疊最大的方向進(jìn)行，這樣就使得形成的共價鍵具有方向性。如：3．共價鍵與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系共價鍵的飽和性決定了一個有機物分子必然由一定數(shù)目的原子組成，同時原子在形成共價鍵時又具有方向性，這就決定了形成的分子在空間具有一定的立體形狀，我們叫立體結(jié)構(gòu)，分子的立體結(jié)構(gòu)決定了分子的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。4．共價鍵的極性同種原子形成的共價鍵，由于原子吸引電子的能力相同，因此形成的共價鍵沒有極性；不同種原子形成的共價鍵，由于原子間吸引電子的能力不同，共用電子對偏向于電負(fù)性較大的元素的原子，從而使電負(fù)性大的原子帶上部分負(fù)電荷，電負(fù)性小的原子帶上部分正電荷，使得形成的共價鍵產(chǎn)生了極性。如：三、共價鍵的參數(shù)1．鍵長：形成共價鍵的兩個原子，原子核之間的距離，單位nm（10-9m同一種共價鍵在不同化合物中，其鍵長基本相同，差別很小。如：C-C鍵長0.154nmC-C鍵長0.153nm2．鍵角：分子中一個原子與其它兩個原子形成的兩根共價鍵的夾角。如：甲烷丙烷乙烯從上面三個分子中H—C—H的鍵角我們可以看出，由同樣原子形成的鍵角，在不同的化合物中，不一定是完全相同的。鍵角的大小主要是由中心原子的雜化類型決定，同時分子中原子、基團的相互影響也會對鍵角的大小產(chǎn)生影響。鍵長、鍵角的大小就決定了分子的空間結(jié)構(gòu)。3．鍵能我們以A原子和B原子形成化學(xué)鍵A—B為例。將1mol氣態(tài)的AB拆開成氣態(tài)的A原子和氣態(tài)的B原子所需的能量叫A—B鍵的離解能。在多原子分子中，如CH4分子中，從拆開第一根C—H到拆開第四根C—H鍵所需要的離解能是不相同的。CH4→·CH3+H·

D（CH3-H）=435KJ/molCH3→+H·

D（CH2-H）=443KJ/molD（CH-H）=443KJ/molD（C-H）=339KJ/mol而我們所說的鍵能實際上是這四個離解能的平均值，即：（435+443+443+339）/4=415KJ/mol因此在多原子分子中離解能和鍵能是兩個不同的概念。請大家看書上第4頁的表1—1，表中C—H的鍵能為413KJ/mol，它是總結(jié)許多C—H的離解能數(shù)據(jù)得到的平均結(jié)果，由于是平均值，因此在不同化合物中的同一種化學(xué)鍵我們都可以采用同一套數(shù)據(jù)。鍵能反映了化學(xué)鍵的穩(wěn)定性，鍵能越大，鍵越牢固，越穩(wěn)定。4．鍵的極性由于電負(fù)性大的原子吸引共用電子對的能力較大，使得電子對偏向于電負(fù)性較大的原子，從而使形成的共價鍵產(chǎn)生了極性。如：鍵的極性的大小用偶極矩來表示：μ=q×d（q是正負(fù)電荷中心所帶的電量，d是正負(fù)電荷中心的距離，偶極矩是一個向量，由正電荷中心指向負(fù)電荷中心），單位：C·m或德拜（D）偶極矩越大，鍵的極性就越大。一個分子的偶極矩是分子中所有共價鍵偶極矩的矢量和。一個分子有偶極矩，那么這個分子就有極性，反之，就沒有。如：μ=1.03D四氯化碳μ=0一氯甲烷μ=1.94D極性分子無極性非極性分子極性分子有極性鍵的分子并不一定都有極性鍵的極性對分子的物理、化學(xué)性質(zhì)具有重要的影響。四、分子間作用力分子間作用力又叫范德華力。1．偶極—偶極作用力（定向力）它產(chǎn)生于具有永久偶極的極性分子之間。如：…………2．色散力在非極性分子中正電荷的中心和負(fù)電荷的中心在大多數(shù)情況下是重合的，因此分子沒有極性。但是可能在某一瞬間，分子中核外電子的負(fù)電荷中心與原子核的正電荷中心出現(xiàn)瞬時的不重合現(xiàn)象，從而使分子產(chǎn)生瞬時偶極（書中叫暫時偶極），瞬時偶極雖然會很快消失，但又會不斷的出現(xiàn)。產(chǎn)生瞬時偶極的分子間就可以產(chǎn)生很弱的偶極作用力，這種作用力就叫色散力。極性分子間同樣存在著色散力。色散力只有分子間距離很近時才能起作用（困為作用力很弱）。3．氫鍵由F、O、N與H原子形成的共價鍵，由于F、O、N原子的電負(fù)性很大，使得形成的這些共價鍵中，共用電子對明顯偏向于F、O、N原子，使得H原子幾乎成為一個裸露的質(zhì)子，而顯示出明顯的正電性，帶正電性的H原子與另一個分子中帶負(fù)電性的F、O、N原子通過靜電引力相互結(jié)合，形成氫鍵。如：…H—F…H—F…H—F…氫鍵實際上也是偶極—偶極相互作用力的一種，只是由于正負(fù)原子所帶電量較大，作用力較強，因此它是分子間作用力中最強的一種，除了分子間可以形成氫鍵，分子內(nèi)也可以形成氫鍵，如： 鄰硝基苯酚 五、有機物的特點1．熔點、沸點低，水溶性差許多有機物在室溫下以氣態(tài)或液態(tài)形式存在，以固態(tài)形式存在的有機物，其熔點也很低，如尿素的熔點為132.7℃，葡萄糖的熔點為146℃，一般有機物的熔點不超過300℃，有機物的沸點也很低，如丙烷（寫結(jié)構(gòu)式）的沸點為－42.1℃，乙醛的沸點20.8℃大多數(shù)有機物不溶于水，易溶于有機溶劑，這就是“相似相溶原則”。當(dāng)然象甲醇、乙醇等有機物也可以溶于水，這主要是它們可以與水形成氫鍵而幫助它們?nèi)芙狻?．反應(yīng)速率比較慢，副反應(yīng)多有機反應(yīng)往往比較慢，需要幾個小時、幾天、甚至幾年才能完成（如釀酒），因此為了加快反應(yīng)，往往需要加熱、光照、加壓或者使用催化劑。有機化學(xué)反應(yīng)往往在發(fā)生一個主要反應(yīng)的同時，還會發(fā)生一系列我們不需要的副反應(yīng)，因此有機反應(yīng)的產(chǎn)物往往比較復(fù)雜，需要經(jīng)過分離提純才能得到我們所需要的產(chǎn)物。3．對熱不穩(wěn)定，容易燃燒大多數(shù)有機物對熱不穩(wěn)定，在加熱時容易發(fā)生分解或碳化（如米飯燒糊了），在加熱或點燃時容易發(fā)生燃燒，生成CO2和水，同時放出熱量，燃燒有機物是人類能源的主要來源方式。4．分子組成復(fù)雜，廣泛存在同分異構(gòu)現(xiàn)象有機物盡管由為數(shù)不多的幾種元素組成，但數(shù)目卻非常龐大，究其原因是因為有機物分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，廣泛存在著同分異構(gòu)現(xiàn)象（所謂同分異構(gòu)現(xiàn)象是指分子式相同而結(jié)構(gòu)不同的化合物。如分子式為C2H6O的化合物就有兩種：CH3CH2OH乙醇b.p.78.5℃能與金屬Na反應(yīng)產(chǎn)生HCH3OCH3甲醚b.p.－23.6℃隨著分子中C原子數(shù)的增加，同分異構(gòu)體的數(shù)目會呈幾何倍數(shù)的增加，如含有25個碳原子的烷烴，理論上同分異構(gòu)體的數(shù)目可以達(dá)到3679萬個。六、有機反應(yīng)的基本類型1．共價鍵的斷裂方式化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)無外乎是舊的化學(xué)鍵的斷裂和新的化學(xué)鍵的形成。有機物中的化學(xué)鍵主要是共價鍵，共價鍵的斷裂方式有兩種。均裂：也就是共價鍵斷裂時，一對共用電子平均分配給成鍵的兩個原子。C:YC·+Y·均裂產(chǎn)生的帶單個電子的原子或者基團叫自由基或游離基，按均裂方式進(jìn)行的反應(yīng)叫游離基反應(yīng)，有機物在高溫、光照或過氧化物存在下的反應(yīng)，一般是游離基。異裂：也就是共價鍵斷裂時，一對共用電子不是平均分配給成鍵的兩個原子，而是只分配給其中的一個原子，從而形成正、負(fù)離子。按異裂方式進(jìn)行的反應(yīng)叫離子型反應(yīng)。一般在極性溶劑中或者在酸、堿催化條件下發(fā)生的反應(yīng)屬于離子型反應(yīng)，在反應(yīng)中會產(chǎn)生一個活潑的活性離子中間體。2．協(xié)同反應(yīng)：協(xié)同反應(yīng)在反應(yīng)過程中不產(chǎn)生游離基和正負(fù)離子，反應(yīng)中化學(xué)鍵的斷裂和形成是同時進(jìn)行的。七、研究有機化學(xué)的方法1．分離提純無論是從自然界中獲得的有機物，還是人工合成的有機物，往往得到的都是混合物，必須將我們研究的化合物分離提純出來。提純的方法有：重結(jié)晶、升華（對固體），蒸餾（液體），色譜分離。2．確定化合物的物理化學(xué)性質(zhì)研究的物理性質(zhì)有：熔點、沸點、密度、折光率、溶解性等。然后通過一系列的化學(xué)反應(yīng)，確定化合物的化學(xué)性質(zhì)。3．通過物理的或者化學(xué)的方法確定化合物的分子式。4．通過物理的或者化學(xué)的方法確定化合物的分子結(jié)構(gòu)。八、有機化合物的分類：有機化合物有兩種分類方法：1．按碳的骨架分類：可以分為三類（1）開鏈化合物（雙叫脂肪族化合物）在開鏈化合物中，碳原子間相互連結(jié)成鏈狀，而不形成環(huán)狀。如：戊烷丙烯丙醇2-甲基丁烷簡寫成：CH3-CH2-CH2-CH2-CH3CH3-CH=CH2CH3CH2CH2CH2CH3CH3CH=CH3CH3CH2CH2OH可簡化為（2）碳環(huán)化合物碳環(huán)化合物分子中含有完全由碳原子組成的環(huán)，它又可以分為兩類。脂環(huán)族化合物這類化合物可以看成是由開鏈化合物關(guān)環(huán)而成的，它們的性質(zhì)與開鏈化合物相似。環(huán)戊烷簡寫為環(huán)戊烯簡寫為②芳香族化合物這類化合物中大多含有一個或多個苯環(huán)，它們的性質(zhì)與開鏈化合物有很大的區(qū)別。（3）雜環(huán)化合物這類化合物的環(huán)中除了含有碳原子外，還有其它元素的原子，我們稱這些原子為雜原子。吡咯噻吩呋喃2．按官能團分類這種分類方法是將具有相同官能團的化合物分為一類。具有相同官能團的化合物，具有相似的化學(xué)性質(zhì)。具體分類見書上第10頁表1—2。七、板書計劃第一章緒論一、有機化學(xué)的研究對象與任務(wù)1．有機化合物（簡稱有機物）2．有機物的組成元素3、有機化學(xué)的定義4．有機化學(xué)的任務(wù)二、化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)1．化學(xué)鍵的類型離子鍵共價鍵2．共價鍵的特性（1）飽和性（2）方向性3．共價鍵與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系4．共價鍵的極性三、共價鍵的參數(shù)1．鍵長2．鍵角3．鍵能4．鍵的極性 四、分子間作用力1．偶極—偶極作用力（又叫定向力）2．色散力3．氫鍵五、有機物的特點1．熔點、沸點低，水溶性差2．反應(yīng)速率比較慢，副反應(yīng)多3．對熱不穩(wěn)定，容易燃燒4．分子組成復(fù)雜，廣泛存在同分異構(gòu)現(xiàn)象六、有機反應(yīng)的基本類型1．共價鍵的斷裂方式（1）均裂（2）異裂2．協(xié)同反應(yīng)七、研究有機化學(xué)的方法1．分離提純2．確定化合物的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)3．通過物理或化學(xué)方法確定化合物的分子式4．通過物理或化學(xué)方法確定化合物的分子結(jié)構(gòu)八、有機化合物的分類1．按碳的骨架分類（1）開鏈化合物（又叫脂肪族化合物）（2）碳環(huán)化合物①脂環(huán)族化合物②芳香族化合物（3）雜環(huán)化合物2．按官能團分類八、作業(yè)布置P101.5；1.7（做在書上）九、課后總結(jié)通過調(diào)查了解，同學(xué)們基本掌握了本章內(nèi)容。第二章飽和脂肪烴（烷烴）一、計劃學(xué)時：4學(xué)時二、教學(xué)準(zhǔn)備：有關(guān)參考書的查閱三、教學(xué)目的1．掌握烷烴的命名、構(gòu)象、鹵代反應(yīng)及鏈反應(yīng)機理。2．了解烷烴的同系列和同分異構(gòu)，物理性質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)等四、重點難點（一）重點1．烷烴的系統(tǒng)命名及同分異構(gòu)現(xiàn)象；2．烷烴的結(jié)構(gòu)與相應(yīng)的物理性質(zhì)如熔點、沸點、溶解度等之間的關(guān)系；3．烷烴的構(gòu)象：透視式和紐曼投影式的寫法及各構(gòu)象之間的能量關(guān)系；4．烷烴鹵化的自由基反應(yīng)機理及各類自由基的相對穩(wěn)定性。（二）難點1．烷烴鹵化的自由基反應(yīng)機理反應(yīng)機理：1）鏈的引發(fā)；2）鏈的增長；3）鏈的終止。2．烷烴的構(gòu)象：透視式和紐曼式的寫法及各構(gòu)象之間的能量關(guān)系。五、授課方式講授、板書與討論相結(jié)合的啟發(fā)式教學(xué)法。六、教學(xué)過程（一）復(fù)習(xí)舊課化學(xué)鍵理論、共價鍵的鍵參數(shù)、有機反應(yīng)基本類型。（二）講授新課一、烴的分類1．烴：是由C、H兩種元素形成的有機物，又叫碳?xì)浠衔铩?．烴的分類烴的分類方法有兩種。根據(jù)分子中碳的骨架可以把烴分為（1）開鏈烴：是指分子中的碳原子相互連結(jié)成鏈狀的烴，開鏈烴又叫脂肪烴。如CH3CH2CH3環(huán)烴：是指分子中含有碳環(huán)的烴。如，根據(jù)烴分子中化學(xué)鍵是否達(dá)到了飽和，又可以把烴分為飽和烴和不飽和烴。（2）飽和烴（烷烴）：在烷烴分子中碳原子間都是以C—C相連，其余的鍵都與H原子相連。如：，，（2-甲基丙烷）不飽和烴：烴分子中含有碳碳雙鍵或碳碳叁鍵。根據(jù)分子的不飽和程度不飽和烴又可以分為烯烴（如CH3CH=CH3），炔烴（如）、芳香烴（如）二、同系列和同分異構(gòu)1．同系列烷烴中最簡單的幾個化合物分別是甲烷、乙烷、丙烷和丁烷：從這幾個化合物的分子結(jié)構(gòu)我們可以看出，它們的分子結(jié)構(gòu)非常相似，它們的C原子間都是以C—C相連，碳原子的其他鍵都是與H原子相連，它們都是開鏈的烷烴，但是它們在組成上相差一個或幾個CH2。我們把這種結(jié)構(gòu)相似，在組成上相差一個或幾個CH2的一系列化合物叫同系列，同系列中的化合物相互稱為同系物。烷烴的分子式可以用一個通式來表示：CnH2n+2。2．同分異構(gòu)體我們一起來寫一下C5H12可能存在的分子結(jié)構(gòu)。CH3CH2CH2CH2CH3，，戊烷2-甲基丁烷2，2-二甲基丙烷同一個分子式可以寫出三種結(jié)構(gòu)的化合物，象這種分子式相同而結(jié)構(gòu)不同的化合物互稱為同分異構(gòu)體，簡稱異構(gòu)體。上面的這幾種異構(gòu)體它們只是在碳的骨架上有所區(qū)別，沒有官能團的區(qū)別，這種異構(gòu)體叫碳鏈異構(gòu)體。前面我們已經(jīng)講過，隨著C原子數(shù)的增加，異構(gòu)體的數(shù)目會成幾何倍數(shù)的增加。3．碳原子的分類只與一個碳原子相連的碳原子叫伯碳原子（又叫1°碳原子）與二個碳原子相連的碳原子叫仲碳原子（又叫2°碳原子）與三個碳原子相連的碳原子叫叔碳原子（又叫3°碳原子）與四個碳原子相連的碳原子叫季碳原子（又叫4°碳原子）三、命名1．普通命名法普通命名法對十個原子以內(nèi)的烷烴用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸來表示碳原子的數(shù)目，包括支鏈上碳原子的數(shù)目，對十個碳原子以上的烷烴，用十一、十二等等來表示，最后再加一個“烷”字，對碳原子數(shù)相同而結(jié)構(gòu)不同的烷烴，用“正”、“異”、“新”來區(qū)別。直鏈的沒有支鏈的烷烴，在名稱前加一個“正”字，對在2號碳原子上有一個甲基支鏈的烷烴，在名稱前加一個“異”字，對含5個和6個碳原子的烷烴，如果含有季碳原子，在烷烴名稱前加一個“新”字。普通命名法只能命名簡單的烷烴。如：正戊烷異戊烷新戊烷2．系統(tǒng)命名法：（1）無支鏈烷烴的命名根據(jù)直鏈烷烴碳原子的數(shù)目命名為“某烷”，注意系統(tǒng)命名法對直鏈烷烴不加“正”字。（2）支鏈烷烴的命名①在分子中首先選擇含支鏈最多的最長碳鏈為主鏈，根據(jù)主鏈的碳原子數(shù)命名為“某烷”，主鏈以外的基團我們把它看作取代基，烷烴中的取代基都是烷基。烷基是烷烴分子中去掉一個氫原子后剩余的部分，通常用R—表示，如：CH3—，CH3CH2—。CH3CH2CH2—丙基CH3CH2CH3異丙基CH3CH2CH2CH2—丁基CH3CH2CH2CH3仲丁基異丁烷異戊基，新戊基②從距離支鏈最近的一端開始編號，將取代基的位次寫在取代基名稱前，并用一根短橫線將位次與取代基名稱隔開，如果有多個不同的取代基，取代基之間也要用短橫線隔開，并且按照次序規(guī)則，次序小的取代基寫在前面，大的取代基（又叫優(yōu)先基團）寫在后面。4-甲基-3-乙基庚烷次序規(guī)則：①先比較取代基與主鏈相連的第一個碳原子，原子序數(shù)小的為小的取代基，原子序數(shù)大的為大的取代基，也就是優(yōu)先基團，如果含有同位素，質(zhì)量數(shù)大的為優(yōu)先基團。如：Cl>O>C>D>H。②如果第一個原子相同，則繼續(xù)比較第二個原子，以此類推，一直到比較出優(yōu)先次序。例：2-丙基-3-異丙基戊烷（3）對主鏈進(jìn)行編號時要采用“最低系列”編號方法。例：按照第二條規(guī)則，應(yīng)從取代基最近的一端開始編號，但兩端離取代基的位置都相同，如果分別從兩端編號，可以得到下面的兩套取代基編號：2，2，3，5和2，4，5，5。那么到底應(yīng)該采用哪套編號呢，這時就應(yīng)該遵循“最低系列”規(guī)則，也就是逐個比較兩套編號，直到比較出編號較小的一個為止，位次編號較小的一套編號就是我們采用的編號。因此上面的兩套編號，我們應(yīng)該采用第一套編號。對于相同的取代基，我們先將它們的位次分別寫在取代基名稱前面，位次之間用逗號隔開，再將它們的個數(shù)用漢字?jǐn)?shù)字寫在取代基名稱前面，因此上面烷烴的命名為：2，2，3，5-四甲基辛烷。先寫出兩套編號：2，3，7，7，8，102，4，5，5，9，10可以看出應(yīng)該采用第一套編號?；衔锏拿麨椋?，3，7，8，10-五甲基-7-乙基十一烷。四、烷烴的結(jié)構(gòu)1．甲烷的結(jié)構(gòu)碳的核外電子排布情況：按照價鍵理論，原子核外有幾個未成對電子，就可能形成幾根共價鍵，碳原子核外只有兩個未成對電子，應(yīng)該只能形成兩根共價鍵，但在有機物中碳原子都是四價的，說明碳原子在成鍵的時候，必然要有四個未成對電子。碳原子為了產(chǎn)生四個未成對電子，必然會從外界吸收能量，將2s軌道上的一個電子激發(fā)到2p軌道上，這樣就產(chǎn)生了四個未成對電子，但這樣的四個未成對電子在與H原子形成四根C—H時，由于有1個2s電子，3個2p電子，形成的C—H應(yīng)該有一根與其它三根不同，但實驗證明，四根C—H是完全等同的，這就說明碳原子與四個H原子成鍵時，并不是簡單地用1個2s軌道和3個p軌道與H原子成鍵，而是首先將1個s軌道和3個p軌道重新組合形成四個等同的sp3雜化軌道，再與H原子成鍵，四個sp3雜化軌道的形狀見P17頁圖2-2，四個sp3雜化軌道的電子云都是帶負(fù)電的，會相互排斥，只有它們的夾角都是109°28′時（也就是四個軌道指向正四面體的四個頂點時），它們之間的距離最大，排斥力最小，所以sp3雜化軌道的夾角是109°28′，這也決定了甲烷的空間構(gòu)型是正四面體的構(gòu)型。根據(jù)最大重疊原理，H原子在與C原子成鍵時，H原子的s軌道必然會沿著四個sp3雜化軌道的軌道軸進(jìn)行重疊，從而形成鍵角為109°28′的甲烷，見P18圖2-2。2．甲烷分子的模型有機物的分子模型有兩種：（1）凱庫勒模型（又叫球棍模型），它是用不同顏色的小球代表組成分子的原子，用小棍代表原子間形成的共價鍵，它能很好地反映出分子中共價鍵的鍵角，但小球的大小、小棍的長短關(guān)不能反映出原子的真實大小和共價鍵的鍵長。見P17圖2-1（c）。（2）斯陶特模型（又叫比例模型），它是真實分子的放大，能反映出分子中原子的相對大小和鍵長，但不能很明顯地反映出共價鍵的鍵角。見P17圖2-1（d）。3．立體構(gòu)型的書寫有機物的立體構(gòu)型可以用楔形式來表示：如甲烷實線表示在紙面上，虛線表示在紙后，粗線表示在紙前。實線表示在紙面上，實楔形線表示在紙前，虛楔形線表示在紙后。4．乙烷的結(jié)構(gòu)乙烷分子的兩個碳原子也是采用sp3雜化，兩個碳原子各拿出一個sp3雜化軌道，沿著軌道軸重疊（這種重疊方式又叫頭碰頭的重疊），形成一根C-C，然后再各拿出三個sp3雜化軌道分別與H原子頭碰頭重疊，形成C-H，這種頭碰頭重疊方式形成的鍵叫σ鍵，σ鍵的特點是，沿著σ鍵鍵軸旋轉(zhuǎn)，不會改變電子云的重疊程度，因此σ鍵是可以沿著鍵軸旋轉(zhuǎn)的，而π鍵卻不能。5．丙烷、丁烷、戊烷的碳干式（碳干式是有機物分子去掉H原子后剩下的碳的骨架式）由于烷烴分子中碳原子都是采用sp3雜化，雜化軌道間的夾角都接近于109.5°，因此當(dāng)甲烷分子中的兩個H原子被兩個CH3-取代后，就得到了丙烷：通過結(jié)構(gòu)分析我們可以看出，丙烷的三個碳原子不可能在一條直線上，而是呈V字型（碳干式）。如果丙烷1號碳上的H原子繼續(xù)被CH3-取代就得到了丁烷，由于C-C可以自由旋轉(zhuǎn)，因此丁烷的碳干式有兩種寫法：戊烷的碳干式有三種寫法：因此所謂的“直鏈”烷烴，并不是直線型的，而是指沒有支鏈，鏈烴的碳干式是鋸齒型的。C-C的鍵長為0.154nm，鍵能為345.6KJ·mol－1。五、乙烷和丁烷的構(gòu)象1．乙烷的構(gòu)象乙烷的空間結(jié)構(gòu)：這是乙烷的其中一種空間結(jié)構(gòu)。由于C-C可以自由旋轉(zhuǎn)，如果我們保留第二個碳原子不動，讓第一個碳原子繞C-C旋轉(zhuǎn)，那么兩個碳原子上所連的氫原子的相對位置會不斷發(fā)生變化，產(chǎn)生出無數(shù)種空間排列方式（如上圖就是其中的一種），這些空間排列的方式我們就叫構(gòu)象。每一種空間排列方式就是一種構(gòu)象，每一種構(gòu)象之間互稱為構(gòu)象異構(gòu)體。2．乙烷構(gòu)象的表示方法（1）透視式（也叫鋸架式）我們用短橫線交叉的點代表碳原子，用短橫線代表共價鍵。（2）紐曼投影式如果我們從乙烷的第一個碳原子沿著C-C看第二個碳原子，那么第一個碳原子將第二個遮住了，只能看到第二個碳原子上所連的H原子，我們用短橫線交叉的點代表第一個碳原子，用圓圈代表被第一個碳原子遮住的第二個碳原子，然后分別畫出它們所連的H原子，注意圓圈上所連的H原子代表第二個碳原子上的H原子。3．乙烷的優(yōu)勢構(gòu)象由于C-C可以自由旋轉(zhuǎn)，因此如果用透視式和紐曼投影式來表示乙烷的構(gòu)象的話，可以畫出無數(shù)種構(gòu)象，但其中有兩種極限的情況，其中一種是乙烷的交叉式構(gòu)象：在交叉式構(gòu)象中，1號碳上的H原子和2號碳上的H原子都處于相互交叉的位置，H原子間以及C-H間的距離都達(dá)到最大。由于原子的核外電子以及C-H的電子云都是帶負(fù)電的，會相互排斥。由于交叉式中H原子間的距離最大，因此斥力最小，是乙烷分子最穩(wěn)定的構(gòu)象，也是乙烷的優(yōu)勢構(gòu)象。另一種極限情況是重疊式構(gòu)象：在重疊式構(gòu)象中H原子間的距離最小，因此斥力最大，最不穩(wěn)定，它有一種轉(zhuǎn)化成交叉式構(gòu)象的趨勢。其它的構(gòu)象介于這兩種構(gòu)象之間，能量也介于這兩種構(gòu)象之間。乙烷交叉式與重疊式的能量差為12.5KJ/mol，在接近絕對零度的條件下，乙烷分子都是以交叉式構(gòu)象存在，在室溫條件下，外界提供的能量12.5KJ/mol，因此乙烷分子可以在交叉式和重疊式之間快速轉(zhuǎn)化。乙烷分子在轉(zhuǎn)化時的內(nèi)能變化情況見P20的圖2-7。交叉式與重疊式之間的能量差叫扭轉(zhuǎn)能（因為旋轉(zhuǎn)C-C產(chǎn)生的能量差），重疊式構(gòu)象以及其它的非交叉式構(gòu)象能量均高于交叉式構(gòu)象，在它們的分子中存在著一種張力（從交叉式構(gòu)象扭轉(zhuǎn)C-C就可以得到了非交駐式構(gòu)象和重疊式構(gòu)象，由于H原子之間的距離縮小，而使H原子間的斥力增大，因此就產(chǎn)生了這種張力），這種張力我們叫扭轉(zhuǎn)張力，簡稱扭張力。具有重疊式構(gòu)象和非交叉式構(gòu)象的分子有轉(zhuǎn)化成交叉式構(gòu)象的趨勢，從而釋放出分子中的扭張力。4．丁烷的構(gòu)象我們將乙烷構(gòu)象中C1和C2上的一個H原子換成-CH3，就得到了丁烷的構(gòu)象。丁烷有下面幾種極限的構(gòu)象：全重疊式（1）鄰位交叉式（2）部分重疊式（3）能量最高能量低于全重疊式而高于鄰位交叉式對位交叉式（4）部分重疊式（5）鄰位交叉式（6）能量最低（5）的能（6）能量與（2）相同量與（3）相同因此丁烷構(gòu)象內(nèi)能的大小順序是：全重疊式>部分重疊式>鄰位交叉式>對位交叉式，見P21圖2-8。由于CH3-比H原子更大，因此在全重疊式中兩個甲基的斥力也更大，因此丁烷全重疊式與對位交叉式之間的能量差要大于乙烷重疊式與交叉式之間的能量差，將對位交叉式和全重疊式寫成碳干式，就是：，而鋸齒形構(gòu)象也就是對位交叉式是最穩(wěn)定的構(gòu)象，因此三碳以上的烷烴鋸齒形構(gòu)象是最穩(wěn)定的。六、物理性質(zhì)1．狀態(tài)：室溫下≤C4：氣體；C5～C17：液體；≥C18固體2．熔點、沸點：隨著分子量的增大而升高，原因是分子量增大，分子間接觸面積也增大，分子間作用力增強，將有機物熔化或蒸發(fā)所需要的能量也增大，同時分子量越大，分子運動所需要的能量也越大。相同碳原子的烷烴，直鏈烷烴的沸點高于支鏈烷烴，支鏈越多，沸點越低。這是因為支鏈越多，分子間接觸面積就越小，分子間作用力也越小，沸點也就越低。3．密度：隨著分子量的增大而增大，但都小于1。4．溶解度：不溶于水等極性強的溶劑，易溶于氯仿、乙醚、四氯化碳、苯等弱極性溶劑。七、化學(xué)性質(zhì)烷烴的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，在一般條件下不與強酸、強堿、強氧化劑反應(yīng)，但在高溫、光照或催化劑存在下，也可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。1．氯代（1）甲烷的氯代烷烴在高溫或在光照條件下，烷烴分子中的H原子可以被氯原子取代而生成氯代烷。我們以甲烷為例：CH4+Cl2CH3Cl+HClCH3Cl+Cl2CH2Cl2+HClCH2Cl2+Cl2CHCl3+HClCHCl3+Cl2CCl4+HCl因此甲烷氯代后，得到是四種氯代產(chǎn)物的混合物，除了四種氯代產(chǎn)物外，還有乙烷和乙烷和乙烷的氯代產(chǎn)物等等。甲烷氯代的機理：Cl:ClCl·+Cl·ΔH=242.4KJ/mol(1)CH4+Cl··CH3+HClΔH=4.2KJ/mol(2)·CH3+Cl:ClCH3Cl+Cl·ΔH=－108.7KJ/mol(3)生成的氯原子再繼續(xù)反應(yīng)。如果與CH4反應(yīng)，則生成一氯甲烷，如果與反應(yīng)生成的CH3Cl相遇，則發(fā)生下面的反應(yīng)：CH3Cl+Cl··CH2Cl+HCl（4）·CH2Cl+Cl:ClCH2Cl2+Cl·（5）以此類推CH2Cl2還可以繼續(xù)反應(yīng)生成CHCl3和CCl4。在反應(yīng)中一但產(chǎn)生了氯原子，反應(yīng)就可以不斷地進(jìn)行下去，并不斷產(chǎn)生新的游離基，使反應(yīng)維持下去，這種反應(yīng)叫連鎖反應(yīng)或鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，那么在反應(yīng)過程中，反應(yīng)會不會終止呢？遇到下面的情況，反應(yīng)就被終止。Cl·+Cl·Cl:Cl（6）·CH3+·CH3CH3CH3（7）·CH3+Cl·CH3Cl（8）·CH2Cl+·CH2ClClCH2CH2Cl（9）……所以甲烷氯代生成的產(chǎn)物是多種氯代烷以及烷烴的混合物。反應(yīng)中（1）我們叫鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的引發(fā)階段，（2）～（5）是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的增長階段，（6）～（9）是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的終止階段?；罨埽簾o論是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)，都必須提供額外的能量，反應(yīng)才能發(fā)生，這個能量我們叫活化能。在化學(xué)反應(yīng)中，共價鍵的形成和斷裂需要經(jīng)歷一個逐漸形成和斷裂的過程，并不是一下完成的。如：Cl·+CH4Cl…H…CH3]HCl+·CH3反應(yīng)過程中，氯原子逐漸靠近H原子，Cl-H逐漸開始形成，H-C逐漸開始斷裂，當(dāng)Cl-H要形成還未完全形成，C-H要斷裂還未完全斷裂時，這時體系能量最大，見P25圖2-9，這時體系的結(jié)構(gòu)我們叫過渡態(tài)，然后Cl-H進(jìn)一步增強，C-H進(jìn)一步減弱，體系能量也逐漸降低，最后生成·CH3和HCl。過渡態(tài)與反應(yīng)物之間的能量差叫活化能?！H3與Cl2進(jìn)一步反應(yīng)生成CH3Cl同樣要經(jīng)歷一個過渡態(tài)，只是它所需要的活化能較小?；罨茉酱?，反應(yīng)速度越慢。對于一個由多個步驟組成的反應(yīng)，整個反應(yīng)的速度是由整個反應(yīng)中最慢的一步?jīng)Q定的，因此氯原子與甲烷生成CH3Cl的反應(yīng)中，第一步是決定反應(yīng)速率的速度決定步驟。甲烷的氯代反應(yīng)在強光直射下會發(fā)生爆炸性反應(yīng)，生成C和HCl。CH4+2Cl2C+4HCl（2）丙烷異丁烷的氯代CH3CH2CH3＋Cl2CH3CH2CH2Cl＋CH3CHClCH31:1我們把與伯碳原子相連的H叫伯H，以此類推，與仲碳原子相連的H叫仲H，與叔碳原子相連的H叫叔H。丙烷分子中有6個伯H，兩個仲H，被一個氯原子取代應(yīng)該生成兩種產(chǎn)物，從理論上講兩種產(chǎn)物的比例應(yīng)該是6：2=3：1，而實際比例是1：1。2-甲基丙烷與氯氣發(fā)生一氯代反應(yīng)也生成兩種產(chǎn)物：以上兩上例子說明：叔氫比仲氫容易被取代，仲氫比伯氫容易被取代。叔氫之所以容易被取代，是因為反應(yīng)形成的叔丁基最穩(wěn)定，最穩(wěn)定就最容易生成，因此自由基的穩(wěn)定性為：>>>·CH32.氧化和燃燒1．氧化在催化劑存在下，烷烴可以在著火點以下被氧氣氧化，氧化時往往會發(fā)生C-C的斷裂，生成一系列碳原子數(shù)據(jù)較原來烷烴少的醇、醛、酮、酸等，因此生成的產(chǎn)物比較復(fù)雜。RCH2CH2R′+O2RCH2OH+R′CH2OHRCH2CH2R′+O2RCOOH+R′COOH在有機化學(xué)中我們把有機物得到O或失去H叫氧化，把失去O或得到H叫還原。2．燃燒烷烴在高溫或在點燃的條件下，在充足的空氣中燃燒生成CO2和水，同時放出大量的熱量，是人類獲得能量的主要來源。CnH2n+2+O2nCO2+（n+1）H2OC1～C6的烷烴的蒸氣與空氣按一定比例混合后，遇到火花就會發(fā)生爆炸。甲烷的爆炸極限是5.53%～14%，家中使用的液化氣也要特別注意安全。八、自然界的烷烴天然氣和石油是烷烴的主要來源。天然氣的主要成份是甲烷，也叫沼氣和瓦斯。瓦斯爆炸就是煤礦中的甲烷濃度達(dá)到了爆炸極限，遇明火就會發(fā)生爆炸。另外自然界中一些昆蟲的性外激素也是烷烴。七、板書計劃第二章飽和脂肪烴（烷烴）一、烴的分類1．烴2．烴的分類（1）開鏈烴（2）飽和烴（烷烴）環(huán)烴烯烴不飽和烴炔烴芳香烴二、同系列和同分異構(gòu)1．同系列2．同分異構(gòu)體3．碳原子的分類三、命名1．普通命名法2．系統(tǒng)命名法：（1）無支鏈烷烴的命名（2）支鏈烷烴的命名四、烷烴的結(jié)構(gòu)1．甲烷的結(jié)構(gòu)2．甲烷分子的模型（1）凱庫勒模型（又叫球棍模型）（2）斯陶特模型（又叫比例模型）3．立體構(gòu)型的書寫4．乙烷的結(jié)構(gòu)5．丙烷、丁烷、戊烷的碳干式五、乙烷和丁烷的構(gòu)象1．乙烷的構(gòu)象2．乙烷構(gòu)象的表示方法（1）透視式（也叫鋸架式）（2）紐曼投影式3．乙烷的優(yōu)勢構(gòu)象4．丁烷的構(gòu)象六、物理性質(zhì)1．狀態(tài)2．熔點、沸點3．密度4．溶解度七、化學(xué)性質(zhì)1．氯代（1）甲烷的氯代（2）丙烷異丁烷的氯代2.氧化和燃燒1．氧化2．燃燒八、自然界的烷烴八、作業(yè)布置P27全部做，其中2.2a九、課后總結(jié)第三章不飽和脂肪烴一、計劃學(xué)時：4學(xué)時二、教學(xué)準(zhǔn)備：有關(guān)參考書的查閱三、教學(xué)目的：掌握烯烴的同分異構(gòu)及命名，不飽和烴的物理、化學(xué)性質(zhì)及反應(yīng)，馬氏規(guī)則，檢驗方法，親電加成及加成機理，共軛效應(yīng)與誘導(dǎo)效應(yīng)。四、重點難點（一）本章重點：烯烴的結(jié)構(gòu)，π鍵的特征，烯烴的化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用，親電加成反應(yīng)的歷程，馬氏規(guī)則的應(yīng)用。（二）本章難點：烯烴的結(jié)構(gòu)，π鍵的特征，親電加成反應(yīng)的歷程，烯烴的結(jié)構(gòu)對親電加成反應(yīng)速率和取向的影響。五、授課方式講授、板書與討論相結(jié)合的啟發(fā)式教學(xué)法。六、教學(xué)過程（一）復(fù)習(xí)舊課鞏固復(fù)習(xí)烷烴的命名、結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)。（二）講授新課一、烯烴1．烯烴：是含C=C的烴，如CH3CH=CH2，C=C是烯烴的官能團。2．烯烴的通式：CnH2n（一）乙烯的結(jié)構(gòu)烯烴C=C上的碳原子采用的是sp2雜化。因此碳原子還有一個沒有參與雜化的pz電子，三個sp2雜化軌道處在同一個平面內(nèi)，軌道間的夾角為120°，pz軌道垂直于這個三角形平面，碳原子在形成乙烯時，每個碳原子各用兩個sp2雜化軌道與H原子的s軌道采用頭碰頭的重疊方式形成兩根C-Hσ鍵，兩個C原子間各用一個sp2雜化軌道采用頭碰頭的重疊方式生成一根C-Cσ鍵，每個C原子還剩一個pz軌道，它們間采用肩并肩的重疊方式形成π鍵。由于π鍵是肩并肩重疊而不是頭碰頭重疊，因此π鍵在沿鍵軸方向旋轉(zhuǎn)時，重疊程度將會減小，甚至完全斷裂，因此π鍵不能自由旋轉(zhuǎn)。由于C原子的三個sp3雜化軌道處于同一個平面之內(nèi)，因此乙烯分子中所有原子都處于同一個平面內(nèi)，見P31圖3-2。圖3-3是乙烯的凱庫勒模型和斯陶特模型。都接近于120°C=C比C-C多一個π鍵，因此它的鍵能比C-C大，但比C-C鍵能的兩倍要?。槭裁矗浚?，鍵長也比C-C的鍵長短。C=C的鍵長為0.134nm，鍵能為610KJ/mol。（二）命名和異構(gòu)1．系統(tǒng)命名法（1）首先選擇含有C=C的最長碳鏈為主鏈，根據(jù)主鏈的C原子數(shù)命名為某烯。（2）從距離雙鍵最近的一端開始編號，雙鍵和取代基的位次都要標(biāo)出，雙鍵的位次用雙鍵中編號較小的一個來表示。1-丁烯2-丁烯象這種碳的骨架相同，只是官能團的位置不同的異構(gòu)體叫官能團位置異構(gòu)體，簡稱位置異構(gòu)。3-丙基-2-庚烯由于C=C不能旋轉(zhuǎn)，所以對于2-丁烯，它還有兩種異構(gòu)體：（兩個相同的甲基在雙鍵同一側(cè)）這種由于C=C不能旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的異構(gòu)體我們叫順反異構(gòu)體，也叫構(gòu)型異構(gòu)體，它是由于C=C上的四個基團在空間的排列方式不同造成的。如果雙鍵碳原子上所連的四個基團不同，就不能用“順”、“反”來命名構(gòu)型異構(gòu)體，這時我們要分別比較每個雙鍵碳原子上所連的基團，如果兩個雙鍵碳原子上所連的基團中，大的一個都處在雙鍵的同一側(cè)，我們用Z來表示，反之，用E來表示，這兩個字母是德文“同一側(cè)”和“相反”兩個單詞的第一個字母。（E）-3-甲基-4-異丙基-3-庚烯（Z）-2-氯-2-戊烯如果分子中含有多個C=C，要選擇含多個雙鍵的最長碳鏈為主鏈，并標(biāo)出每個雙鍵的順反構(gòu)型和雙鍵的個數(shù)。（2Z，4E）-2，4-己二烯（三）物理性質(zhì)1．狀態(tài)：≤C4，氣體，高級烯烴為固體。2．密度：比水輕3．極性：弱極性4．溶解性：不溶于水，易溶于苯、乙醚、氯仿等蜚極性或弱極性溶劑。5．沸點：順式異構(gòu)體高于反式異構(gòu)體。原因：以2-丁烯為例：順式異構(gòu)體有弱極性，反式異構(gòu)體無極性，因此順式異構(gòu)體分子間作用力大于反式，因此順式的沸點高于反式。6．熔點：反式異構(gòu)體大于順式，反式異構(gòu)體對稱性高于順式異構(gòu)體，因此在晶格中排列更加緊密，故熔點較高。（四）化學(xué)性質(zhì)烯烴的π鍵電子云分布于雙鍵碳原子的上下兩側(cè)，相對于σ鍵來說，更加暴露于分子的外部，由于π鍵電子云比σ鍵電子云離核更遠(yuǎn)，，因此受原子核的引力較小，因此π鍵容易受到一些缺電子試劑的進(jìn)攻（缺電子的試劑又叫親電試劑），從而使π鍵斷裂，發(fā)生加成反應(yīng)。所謂加成反應(yīng)就是π鍵發(fā)生斷裂，生成兩個飽和的σ鍵的反應(yīng)。1．加成反應(yīng)（1）加氫：烯烴在催化劑鉑或鎳或鈀的催化作用下與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)，生成烷烴，這個反應(yīng)又叫催化加氫或催化氫化。催化加氫的反應(yīng)是一個定量的反應(yīng)，通過加氫的量可以計算出分子中C=C的數(shù)目。（2）與鹵素加成烯烴可以與氯氣、溴發(fā)生加成反應(yīng)生成鹵代烷。在烯烴中加入溴的四氯化碳溶液，溴的紅棕色會褪去，可用于烯烴的鑒別。在反應(yīng)過程中兩個溴原子是同時加在雙鍵碳原子上，還是分步加上去的呢？下面我們用一個例子來說明：1-氯-2-溴乙烷2-溴乙醇如果兩個溴原子是同時加成的，那么應(yīng)該只有一種產(chǎn)物（因為實驗證明乙烯不與氯化鈉的水溶液反應(yīng)），而反應(yīng)生成了3種產(chǎn)物，說明反應(yīng)是分步進(jìn)行的。在反應(yīng)中兩上溴是分別從雙鍵的兩側(cè)加上去的，所以叫反式加成，在反應(yīng)中首先加上去的是Br+,Br+是一個親電試劑，所以這種加成又叫親電加成。（3）與HX加成烯烴與HX的加成也是親電加成，首先加上去的是親電的H+。不會形成三無環(huán)當(dāng)HX與丙烯加成時，H+加在不同的雙鍵碳原子上，將會生成不同的產(chǎn)物。實驗發(fā)現(xiàn)HX中H加在含H較多的碳原子上，X加在含H較少的碳原子上的產(chǎn)物是主要產(chǎn)物，這就是所謂的馬爾可夫尼可夫規(guī)則（簡稱馬氏規(guī)則）。馬氏規(guī)則規(guī)定：H加在雙鍵中含H較多的碳原子上，而其它原子或基團加在含H較少的碳原子上。馬氏規(guī)則的解釋：（1）從電子效應(yīng)來解釋：雙鍵碳原子采用sp2雜化，雜化軌道中s成份越多，離原子核越近，受原子核的吸引力越大，電負(fù)性就越大。甲基碳原子采用sp3雜化，因此它的電負(fù)性小于雙鍵碳原子，因此它們間的共用電子對偏向于雙鍵碳原子，使雙鍵碳原子電子云密度增大，2號碳原子上電子云密度增大后，就會使C1和C2間的π鍵電子云偏向于C1原子。因為C2的電子云密度已經(jīng)從C3原子得到了補充，因此它對π鍵電子云的吸引力減弱，從而使C1原子的電子云密度也增大，并且C1原子的電子云密度是3個碳原子中最大的，因此H+會去進(jìn)攻電子云密度最大的C1原子。（2）從碳正離子的穩(wěn)定性來解釋：H+進(jìn)攻C1原子生成的是仲C+，進(jìn)攻C2原子生成的是伯碳正離子，由于C+帶正電，吸引電子的能力大于中性的碳原子，因此與C+相連的C-C的共用電子對會偏向于C+，從而減弱C+的正電性，使C+趨于穩(wěn)定，因此C+上所連的C-C越多，C+就越穩(wěn)定，越穩(wěn)定就越容易生成，因此仲C+比伯C+穩(wěn)定。C+的穩(wěn)定性順序是：（4）與水加成在酸的催化作用下，烯烴與水發(fā)生加成反應(yīng)生成醇，這個反應(yīng)也叫烯烴的水合，反應(yīng)也是遵循馬氏規(guī)則的。（水可以看成是HO-H）機理：馬氏規(guī)則（催化劑）（5）與硫酸加成：生成可溶于硫酸的烷基硫酸氫酯。一些不容易與水直接加成的烯烴，可以采用這種方法制備醇。利用烯烴與硫酸加成后的產(chǎn)物可溶于硫酸的特點，我們可以用硫酸除去有機混合物中所含的少量烯烴（簡單介紹方法）。（6）與次鹵酸加成烯烴與次氯酸或次溴酸反應(yīng)生成氯醇或溴醇，次氯酸和次溴酸我們可以寫成Cl2+H2O，Br2+H2O，HOX在反應(yīng)時可以看成是X+和OH－兩部分進(jìn)行加成，反應(yīng)同樣遵循馬氏規(guī)則。（7）與烯烴加成在酸的催化作用下，一分子的烯烴可以與另一分子的烯烴發(fā)生加成反應(yīng)。二聚異丁烯Ni↓H22,3,4-三甲基戊烷，工業(yè)上叫異辛烷，是生產(chǎn)高辛烷值汽油的一種重要方法。機理：馬氏規(guī)則馬氏規(guī)則，如果繼續(xù)與烯烴反應(yīng)，還可以生成更加復(fù)雜的C+（8）硼氫化反應(yīng)乙硼烷（B2H6）是甲硼烷（BH3）的二聚體，在醚的溶液中可以產(chǎn)生出甲硼烷。烯烴與乙硼烷在醚的溶液中，乙硼烷產(chǎn)生的甲硼烷與烯烴反應(yīng)，首先生成三烷基硼，三烷基硼在堿性溶液中被過氧化氫氧化生成醇。

生成的醇相當(dāng)于反馬氏加成的產(chǎn)物。而酸性條件下烯烴與水的加成產(chǎn)物是遵循馬氏規(guī)則的。因此硼氫化氧化反應(yīng)是通過烯烴制反馬氏加成的醇的好方法。2．氧化（1）與KMnO4反應(yīng)烯烴很容易被KMnO4氧化，氧化后KMnO4溶液的紫紅色褪去，這種方法可以用于鑒別C=C。與冷的中性KMnO4溶液反應(yīng)，生成鄰二醇②與酸性KMnO4或加熱下與KMnO4反應(yīng)反應(yīng)后C=C斷裂，根據(jù)不同的反應(yīng)物可以得到不同的產(chǎn)物。雙鍵碳上有氫生成羧酸，無氫生成酮，雙鍵碳在鏈端，生成CO2。因此通過分析生成的產(chǎn)物，我們可以反過來推測烯烴的結(jié)構(gòu)。（2）臭氧化烯烴與O3反應(yīng)首先生成臭氧化物，生成的臭氧化物在水溶液中用鋅粉還原，生成醛或酮。加鋅粉的作用主要是用來還原水解時生成的H2O2，否則H2O2會將醛氧化成羧酸。臭氧化物雙鍵碳上無雙鍵碳上有H氫生成酮生成醛同樣通過分析生成的產(chǎn)物，我們可以反過來推測烯烴的結(jié)構(gòu)。（3）環(huán)氧乙烷的生成乙烯在Ag的催化作用下，可以被空氣氧化生成環(huán)氧乙烷。3．聚合在催化劑的作用下，烯烴可以通過相互加成的方式生成高分子化合物，這種反應(yīng)叫聚合。生成高分子化合物的烯烴我們叫單體，因此乙烯是聚乙烯的單體。聚乙烯、聚丙烯的用途見P40。4．α-H的鹵代在有機物中官能團鄰位的C叫α-C，α-C上的H叫α-H。如；中，C=C是官能團，CH3-上的H就是α-H。在高溫條件下，丙烯與氯氣發(fā)生的是自由基反應(yīng)，α-H可以被氯原子取代，生成3-氯-1-丙烯。（五）自然界的烯烴自然界的許多樹木都可以產(chǎn)生乙烯，乙烯可以加速樹葉的死亡和脫落，同時也有加速果實成熟的作用。天然橡膠、植物色素、香精油中都含有烯烴。二、炔烴含有碳碳叁鍵的烴叫炔烴。炔烴的通式：CnH2n－2，官能團：（一）乙炔的結(jié)構(gòu)乙炔分子中碳原子采用sp雜化，碳原子用一個s軌道和一個px軌道組合成兩個sp雜化軌道，軌道間的夾角為180°，還有兩個沒有參與雜化的py軌道和pz軌道，在形成乙炔分子時，兩個碳原子各拿出一個sp雜化軌道，以頭碰頭的形式重疊形成C-Cσ鍵，每個碳原子拿出一個sp雜化軌道與氫原子的s軌道頭碰頭重疊形成C-Hσ鍵，所以H-C-C的鍵角為180°，每個碳原子上沒有參與雜化的py軌道與py軌道之間，pz軌道與pz軌道之間通過肩并肩的方式重疊形成兩根π鍵，兩個π鍵的電子云呈圓筒狀（見P42圖3-4（b）），將C-C包圍起來，所以碳碳叁鍵是由一個σ鍵和兩個π鍵組成的。碳碳叁鍵的鍵長比C=C和C-C都短，為0.120nm，鍵能比C=C、C-C大為835KJ/mol。（二）命名和異構(gòu)三個碳原子以內(nèi)的炔烴根據(jù)碳原子數(shù)目命名為某炔。四個碳原子以上的炔烴就存在著同分異構(gòu)體，必須證明碳碳叁鍵的位置和取代基的位置。命名時首先選擇含碳碳叁鍵的最長碳鏈為主鏈，然后從距離碳碳叁鍵最近的一端開始編號，然后將取代基和碳碳叁鍵的位次寫在炔烴名稱前。4-甲基-2-己烷（三）物理性質(zhì)1．狀態(tài)：<C4氣體2．沸點：高于相應(yīng)烯烴3．密度：高于相應(yīng)烯烴，但密度都小于1，比水輕。4．極性：有弱極性5．溶解性：不溶于水，易溶于石油醚、苯、醚、丙酮等有機溶劑。（四）化學(xué)性質(zhì)碳原子雜化軌道的電負(fù)性大小為：sp>sp2>sp3s成分：1/2，1/3，1/4炔烴也含有π鍵，也可以與H2、X2、HX、H2O等發(fā)生親電加成反應(yīng)，由于含有兩個π鍵，在不同的條件下，可以發(fā)生一個π鍵的加成，也可以發(fā)生兩個π鍵的加成，由于炔烴采用sp雜化，碳原子電負(fù)性要大于烯烴，對π電子的吸引力也大于烯烴，所以炔烴在發(fā)生親電加成反應(yīng)時，比烯烴難些、慢些。1．加成反應(yīng)（1）催化氫化在鉑、鎳、鈀的催化作用下，炔烴加氫直接生成烷烴。如果在Lindlar催化劑的催化作用下，可以得到順式烯烴。Lindlar催化劑是將Pd吸附在碳酸鈣表面，再用醋酸鉛和喹啉處理，部分毒化催化劑，使催化劑的活性降低。如果與鈉/液氨反應(yīng)，可以生成反式烯烴。（2）與HX加成控制HX的加入量，炔烴可以與1分子HX加成，加入過量的HX，炔烴也可以與2分子HX加成。馬氏加成（3）與水加成在HgSO4-H2SO4催化作用下，炔烴可以與水加成，首先按馬氏規(guī)則加成生成烯醇，烯醇不穩(wěn)定，會轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的醛或酮。（只有乙炔能生成醛）（4）與HCN加成在CuCl-NH4Cl催化下，乙炔與HCN加成生成丙烯腈，烯烴一般不能與HCN發(fā)生加成反應(yīng)。馬氏加成，含有-CN的有機物叫腈。2．被KMnO4氧化炔烴同樣可以被酸性KMnO4氧化，氧化時碳碳叁鍵斷裂，生成羧酸。3．金屬炔化物的生成炔烴碳碳叁鍵的碳原子采用的是sp雜化，電負(fù)性大于sp2和sp3雜化，因此1-炔烴中與碳碳叁鍵相連的H原子具有弱的酸性，H原子可以被某些金屬離子取代，生成金屬炔化物。利用這個反應(yīng)可以用來區(qū)分炔烴和烯烴，同時也可以用來鑒別1-炔烴。生成的金屬炔化物干燥后在受熱或撞擊下，會發(fā)生爆炸，生成C和金屬，生成的金屬炔化物必須馬上用硝酸分解（硝酸的酸性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于炔烴）。三、雙烯烴分子中含有兩個C=C的烯烴叫雙烯烴或二烯烴。根據(jù)分子中兩個C=C的相對位置，二烯烴可分為三類：聚集雙烯（累積二烯烴）：兩個C=C連在同一個碳原子上。CH2=C=CH2共軛雙烯（共軛二烯烴）：兩個C=C間被一個單鍵隔開。CH2=CH—CH2=CH2隔離雙烯（孤立二烯烴）：兩個C=C間被兩個或兩個以上的單鍵隔開。2-甲基-1，4-戊二烯二烯烴與炔烴具有相同的通式，C原子數(shù)相同的二烯烴和炔烴是同分異構(gòu)體，這種官能團不同的同分異構(gòu)體叫官能團異構(gòu)。（一）1，3-丁二烯的結(jié)構(gòu)在1，3-丁二烯中，四個C原子都采用sp2雜化，四個C原子間用sp2雜化軌道采用頭碰頭的重疊方式，形成四根C-Cσ鍵，其余的sp2雜化軌道與H原子的s軌道重疊形成C-Hσ鍵，另外每個碳原子還有一個沒有參與雜化的p軌道，這四個p軌道中，除了C1和C2；C3和C4的p軌道可以重疊形成π鍵外，C2和C3的p軌道也可以發(fā)生重疊，因此C2和C3間的碳碳鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)，它的鍵長比C-C的短，由于四個p軌道都可以采用肩并肩的重疊，因此這時的四個π電子不再是某兩個碳原子擁有，而是四個碳原子共同擁有，這時形成的π鍵，我們叫“共軛π鍵”或“大π鍵”，在單烯烴中，π電子是兩個碳原子擁有，在共軛烯烴中，π電子是多個原子共同擁有，好象電子離開了原來的區(qū)域，這種現(xiàn)象叫電子的離域現(xiàn)象，這樣的π鍵叫離域π鍵，而單烯烴中的π鍵叫定域π鍵。如果與C=C相連的碳原子上含有p軌道，這個p軌道就可以與C=C的p軌道發(fā)生重疊，從而形成在π鍵，形成的大π鍵體系，我們叫共軛體系，共軛體系主要有p-π共軛體系和π—π共軛體系。p-π共軛CH2=CH—CH2=CH2π—π共軛。形成共軛體系后，分子的能量降低，分子更加穩(wěn)定，形成共軛體系的π鍵個數(shù)越多，共軛體系就越穩(wěn)定。并且C=C和C-C的鍵長也逐漸平均化，鍵長的差別縮小，如在苯中6根碳碳鍵的鍵長完全一樣。由于C-C可以自由旋轉(zhuǎn)，因此1，3-丁二烯有兩種構(gòu)象。s-順式s-反式（s表示繞單鍵旋轉(zhuǎn)）（二）1，3-丁二烯的化學(xué)性質(zhì)1．1，4-加成反應(yīng)1，3-丁二烯同樣可以與氫氣、氯氣、鹵化氫等發(fā)生加成反應(yīng)，在反應(yīng)中除了生成1，2-加成產(chǎn)物外，還有1，4-加成產(chǎn)物，并且往往1，4-加成產(chǎn)物為主要產(chǎn)物。機理：CH2=CH—CH2=CH2+HClCH3-H-CH=CH2==象1，3-丁二烯這種共軛體系，當(dāng)分子的一端受到影響時，它會通過共軛鏈傳遞到分子的另一端，而且無論共軛體系有多長，這種影響都可以傳遞到另一端，這種效應(yīng)叫共軛效應(yīng)。2．雙烯合成反應(yīng)：又叫狄爾斯-阿爾德反應(yīng)將1，3-丁二烯與乙烯在200℃在雙烯體上連有-CH3等供電子基團，在親雙烯體上連有-CHO、-COOH、-CN等吸電子基團，對反應(yīng)有利。狄爾斯-阿爾德反應(yīng)是一個典型的協(xié)同反應(yīng)，在反應(yīng)中各種鍵的形成和斷裂是同時發(fā)生的。（三）異戊二烯和橡膠天然橡膠是異戊二烯的聚合體。異戊二烯的結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)命名：2-甲基-1，3-丁二烯在催化劑的催化作用下異戊二烯可以相互聚合成聚異戊二烯，也就是橡膠。在天然橡膠中雙鍵的構(gòu)型都是Z式的。八、作業(yè)布置P48全部做，其中3.1a、c、d；3.2a、c、f、g；3.8a九、課后總結(jié)第四章環(huán)烴一、計劃學(xué)時：5學(xué)時二、教學(xué)準(zhǔn)備：有關(guān)參考書的查閱三、教學(xué)目的1．掌握脂環(huán)烴的命名。

2．掌握脂環(huán)烴的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，環(huán)的大小與穩(wěn)定性的關(guān)系。

3．掌握脂環(huán)烴的順反異構(gòu)，環(huán)己烷及取代環(huán)己烷的構(gòu)象分析（船式和椅式、a鍵和e鍵）。

4．理解多環(huán)己環(huán)烴（十氫萘的順反異構(gòu)）。5．掌握苯分子的結(jié)構(gòu)，雜化軌道理論和分子軌道法的定性解釋。6．掌握單環(huán)芳烴的同分異構(gòu)和命名法。

7．掌握單環(huán)芳烴的化學(xué)反應(yīng)。

8．掌握苯環(huán)取代定位規(guī)則、給電子基團、吸電子基團及其理論解釋和應(yīng)用。

9．通過鹵化、硝化、磺化、質(zhì)子化以及傅-克烷基化和?；磻?yīng)理解芳香親電取代反應(yīng)歷程。10．掌握萘、蒽、菲的結(jié)構(gòu)。

11．掌握多環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)、萘的磺化反應(yīng)。

12．理解芳香性概念、芳香性的判別、休克爾規(guī)則。四、重點難點1．環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)、環(huán)己烷及一取代環(huán)己烷的構(gòu)象、二取代環(huán)己烷和稠環(huán)烴的構(gòu)象。2．苯分子的結(jié)構(gòu)，，苯的化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用，親電取代反應(yīng)歷程，定位規(guī)則。3．萘、蒽、菲的結(jié)構(gòu)五、授課方式講授、板書與討論相結(jié)合的啟發(fā)式教學(xué)法。六、教學(xué)過程（一）復(fù)習(xí)舊課復(fù)習(xí)烯烴、炔烴、雙烯烴的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)。（二）講授新課環(huán)烴是分子中含有碳環(huán)的烴，根據(jù)環(huán)烴的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，可以將環(huán)烴分為兩類：脂肪烴和芳香烴。一、脂環(huán)烴1．脂環(huán)烴的分類脂環(huán)烴的性質(zhì)與脂肪烴相似，根據(jù)分子中是否含有C=C和碳碳叁鍵，又可以將脂環(huán)烴分為三類：環(huán)烷烴：環(huán)中沒有不飽和的C=C和碳碳叁鍵，性質(zhì)與烷烴相似。，（）環(huán)烯烴：在環(huán)中含有C=C，性質(zhì)與烯烴相似。環(huán)炔烴：分子中含有碳碳叁鍵，性質(zhì)與炔烴相似（比較少）2．脂環(huán)烴的命名根據(jù)環(huán)中C原子的數(shù)目命名為環(huán)某烴，環(huán)上含有取代基時，要遵循最小次序規(guī)則，如果環(huán)中含有C=C或碳碳叁鍵，要保證C=C、碳碳叁鍵的位次最小，也就是說從C=C、碳碳叁鍵開始編號。1，3-二甲基環(huán)己烷1-甲基-4-乙基環(huán)己烷5-甲基-3-乙基環(huán)己烯（編號必須穿過雙鍵，如果只有一個雙鍵，雙鍵的位次肯定是“1”，可不標(biāo)出，如果含有兩個雙鍵，必須標(biāo)出兩個雙鍵的位次。1，3-環(huán)己二烯1，4-環(huán)己二烯如果環(huán)上連有比較長的C鏈，可以將環(huán)作為取代基。1-環(huán)丁基戊烷3．同分異構(gòu)環(huán)烴的同分異構(gòu)體比較多，如：C8H16的化合物有：環(huán)烴：八元環(huán)：環(huán)辛烷；七元環(huán)：甲基環(huán)庚烷六元環(huán)：五元環(huán)：四元環(huán)：三元環(huán)：另外，環(huán)烷烴還是烯烴的同分異構(gòu)體如：CH2=CHCH2CH2CH2CH2CH2CH3等。形成環(huán)以后，由于C-C不能自由旋轉(zhuǎn)，因此環(huán)烴與烯烴一樣，還有順反異構(gòu)體。如：順-1，2-二甲基環(huán)丙烷反-1，2-二甲基環(huán)丙烷。4．通式：環(huán)烷烴的通式為：CnH2n，與C原子數(shù)相同的單烯烴互為同分異構(gòu)體。5．環(huán)烷烴的穩(wěn)定性三、四元環(huán)的小環(huán)烷烴不穩(wěn)定，五、六元環(huán)的烷烴穩(wěn)定，七元環(huán)較穩(wěn)定（五至七元環(huán)叫一般環(huán)），八至十一元環(huán)的中環(huán)不穩(wěn)定，十二元環(huán)以上的大環(huán)烷烴穩(wěn)定，另外還有許多不同形狀的環(huán)烷烴，見P52。（一）環(huán)烷的結(jié)構(gòu)1．環(huán)丙烷的結(jié)構(gòu)環(huán)丙烷由三個C原子構(gòu)成，根據(jù)三點決定一個平面的原理，環(huán)丙烷的三個C原子必然在同一全平面內(nèi)，理論上C-C-C的鍵角應(yīng)該為60°，但在環(huán)烷烴中碳原子采用的是sp3雜化，軌道間的夾角應(yīng)該為109.5°，要將109.5°的夾角壓縮到60°，這是不可能的，這會使形成的鍵的張力很大，實際上在形成環(huán)丙烷時，碳原子間sp3雜化軌道間的夾角被壓縮到了105°，見P53圖4-1，這樣兩個C原子在形成C-C時，就不可能沿著軌道軸的方向重疊（也就是說不是完全的頭碰頭的重疊），因此重疊程度較小，形成了彎曲的C-C鍵（也就是說C原子的連線方向與軌道重疊的方向不重合）。另外由于sp3雜化軌道的夾角被壓縮到了105°，分子內(nèi)的張力也很大，這種由于鍵角改變而引起的張力叫角張力。這兩方面的原因決定了環(huán)丙烷不穩(wěn)定。2．環(huán)丁烷、環(huán)戊烷的結(jié)構(gòu)對于四個和五個碳原子的環(huán)烷烴，環(huán)上的碳原子可以不在同一個平面內(nèi)，以使碳原子sp3雜化軌道的夾角接近于于值。如：環(huán)丁烷分子內(nèi)也存在角張力，只是環(huán)擴大后，角張力減小，因此環(huán)丁烷比環(huán)丙烷穩(wěn)定，環(huán)戊烷雙比環(huán)丁烷穩(wěn)定，環(huán)戊烷已經(jīng)比較穩(wěn)定了。3．環(huán)己烷的構(gòu)象環(huán)己烷六個碳原子也不在同一個平面內(nèi)，六個碳原子的sp3雜化軌道的夾角都是正常的109.5°，因此環(huán)己烷沒有角張力，很穩(wěn)定。環(huán)己烷有兩種構(gòu)象：一種是船式，一種是椅式，見P53圖4-2。在兩種構(gòu)象中2，3，4，6四個碳原子都在同一個平面內(nèi)。如果我們分別從船式和椅式構(gòu)象的正面來觀察兩個分子，就可以看到圖4-2中的a(ⅱ)和b（ⅱ）。在a(ⅱ)中三組碳原子上的氫原子都處于重疊式的構(gòu)象，特別是C1和C4上的氫原子距離很近，斥力很大（），因此能量較高，不穩(wěn)定，而椅式構(gòu)象中三組碳原子上的氫都處于交叉式構(gòu)象，并且C1和C4上的氫距離也很遠(yuǎn)（），因此能量低，很穩(wěn)定，因此環(huán)己烷及其衍生物一般情況下都是以椅式構(gòu)象存在。椅式構(gòu)象的畫法：椅式構(gòu)象中有兩種鍵，一種是垂直向上或向下鍵，我們叫直立鍵或a鍵，向上翹的碳原子垂直向上畫，向下翹的碳原子垂直向下畫；一種是與環(huán)平面平行的鍵，我們叫平伏鍵或e鍵，左邊的三個碳原子向左畫，右邊的三個碳原子向右畫，向下翹的碳原子斜向上畫，向上翹的碳原子斜向下畫。垂直向上或斜向上的鍵表示處于環(huán)平面的上方，垂直向下或斜向下的鍵表示處于環(huán)平面的下方。環(huán)己烷的椅式構(gòu)象有兩種畫法，環(huán)己烷在兩種椅式構(gòu)象間轉(zhuǎn)換時，a鍵轉(zhuǎn)變成e鍵，e鍵轉(zhuǎn)變成a鍵，見P54。當(dāng)環(huán)己烷中的氫原子被其它基團取代時，取代的基團可以連在a鍵上也可以連在e鍵上。如：如果-CH3連在a鍵上，C1上的甲基與C3、C5上的H原子間的距離很近，斥力較大，能量較高，不穩(wěn)定，而翻轉(zhuǎn)后-CH3處于e鍵上，大基團與其它原子間的距離較遠(yuǎn)，能量較低，比較穩(wěn)定，因此e鍵上的取代基越多，分子越穩(wěn)定，特別是大的基團要處于e鍵上。如反-1，2-二甲基環(huán)己烷：不穩(wěn)定穩(wěn)定再如：順-1-甲基-2-乙基環(huán)己烷：不穩(wěn)定，大的基團在a鍵大的基團在e鍵較穩(wěn)定為了書寫方便，我們在寫順反異構(gòu)體時，可以把環(huán)己烷的椅式構(gòu)象寫成平面六邊形，將取代基寫在環(huán)的上、下方。順-1，2-二甲基環(huán)己烷反-1，2-二甲基環(huán)己烷（命名不準(zhǔn)確，后面前）（二）脂肪烴的性質(zhì)1．物理性質(zhì)（1）狀態(tài)：C3～C4氣體（2）溶解性：不溶于水（3）密度：比水輕（4）沸點：比相同碳原子數(shù)的烷烴高2．化學(xué)性質(zhì)（1）催化氫化在環(huán)丙烷、環(huán)丁烷分子中，C-C都不是完全的頭碰頭重疊，因此電子云的重疊程度比較差，在反應(yīng)時容易發(fā)生C-C的斷裂，因此環(huán)丙烷、環(huán)丁烷可以發(fā)生類似烯烴的加成反應(yīng)，生成鏈狀化合物。環(huán)戊烷、環(huán)丁烷不能發(fā)生加成反應(yīng)。（2）與溴的作用環(huán)丙烷在室溫和黑暗無光的條件下，就可以與溴發(fā)生加成反應(yīng)，環(huán)丁烷要在加熱條件下才能與溴發(fā)生加成反應(yīng)。環(huán)丙烷、環(huán)丁烷雖然可以發(fā)生加成反應(yīng)，但不能象烯烴一樣被高錳酸鉀氧化，利用這一點可以用來鑒別烯烴和環(huán)丙和環(huán)丁烷。環(huán)戊烷和環(huán)己烷與溴不能發(fā)生加成反應(yīng)，但在光照下可以發(fā)生自由基取代反應(yīng)。溴代環(huán)己烷環(huán)烯烴和環(huán)炔烴的性質(zhì)與烯烴、炔烴的性質(zhì)相似。（三）金剛烷：C10H16是由四個椅式六元環(huán)組成的一種類似于金剛石結(jié)構(gòu)的烷烴，存在于一些地區(qū)的石油中，見P56圖4-3。圖中畫出了碳原子，沒有畫出H原子。二、芳香烴1．芳香族化合物芳香族化合物通常都含有苯環(huán)，因此我們將含有苯環(huán)的化合物叫芳香族化合物，實際上有些芳香族化合物也不含苯環(huán)。（一）芳香烴（芳烴）的分類和命名1．分類：根據(jù)芳香烴分子中苯環(huán)的數(shù)目可以將芳烴分為單環(huán)芳烴和多環(huán)芳烴。（1）單環(huán)芳烴芳烴的命名是以苯環(huán)作為母體，將取代基名稱寫在苯環(huán)名稱前。當(dāng)苯環(huán)上連有多個取代基時，就存在同分異構(gòu)現(xiàn)象，必須對苯環(huán)進(jìn)行編號，并寫出取代基的名稱和編號。1,2-二甲苯1,3-二甲苯1,4-二甲苯1,2,3-三甲苯1,2,4-三甲苯1,3,5-三甲苯當(dāng)苯環(huán)上所連的取代基的碳鏈比較長時，或者苯環(huán)上連有不飽和基團時，將苯環(huán)作為取代基，苯去掉一個H原子后剩余的基團叫苯基，用、C6H5-、Ph-表示。苯乙烯2-苯基庚烷IUPAC命名法（系統(tǒng)命名法）規(guī)定：甲苯、鄰二甲苯、異丙苯、苯乙烯可以作為母體來命名：對叔丁基甲苯（4-叔丁基甲苯）不叫1-甲基-4-叔丁基苯如果苯環(huán)上所連的取代基相同，以苯環(huán)作為母體來命名。1，4-二乙烯基苯（不叫對乙烯基苯乙烯）（2）多環(huán)芳烴多環(huán)芳烴根據(jù)苯環(huán)的連接方式又可以分為三類：聯(lián)苯類：聯(lián)苯類芳烴苯環(huán)間以一根單鍵相連。聯(lián)苯4，4′-二甲基聯(lián)苯1，4-聯(lián)三苯1，3-聯(lián)苯多苯代脂肪烴是烴分子中的H原子被多個苯環(huán)取代后的產(chǎn)物。二苯甲烷三苯甲烷1，2-二苯乙烯③稠環(huán)芳烴兩個苯環(huán)通過共用一條邊形成的芳烴。萘蒽菲2,6-二甲基萘（二）單環(huán)芳烴1．苯的結(jié)構(gòu)苯環(huán)的六個碳原子都采用sp2雜化，每個碳原子用兩個sp2雜化軌道分別與相鄰的兩個碳原子的sp2雜化軌道重疊形成兩根C-Cσ鍵，用一個sp2雜化軌道與H原子的s軌道重疊形成一根C-Hσ鍵。因為C原子采用的是sp2雜化，所以苯環(huán)分子中C-C-C和H-C-H的鍵角都是120°。并且所有12個原子都在同一個平面上，每個碳原子還有一個沒有參與雜化的pz軌道，六個pz軌道相互間采用肩并肩的重疊方式，形成了閉合的大π鍵，6個碳原子共同擁有6個π電子，大π鍵分布在碳環(huán)的上下兩側(cè)，在分子中也比較暴露，也容易受到親電試劑的進(jìn)攻。形成閉合的大π鍵后，苯環(huán)中六個碳碳鍵的鍵長、鍵能的差別完全消失，C-C的鍵長、鍵能完全相同，因此苯環(huán)的結(jié)構(gòu)通常用表示，六元環(huán)中的圓圈表示苯環(huán)的大π鍵，當(dāng)然由于使用習(xí)慣，苯環(huán)也用凱庫勒式表示，但分子中的單雙鍵，并不代表苯環(huán)中的碳原子間是以單鍵、雙鍵交替連接的。2．物理性質(zhì)（1）密度：比水輕（2）溶解性：不溶于水，易溶于石油醚、醇、醚等有機溶劑。（3）顏色狀態(tài)：苯及其低級同系物是無色液體。（4）毒性：苯及其同系物有毒，長期吸入容易導(dǎo)致白身病。3．化學(xué)性質(zhì)（1）芳香族化合物的特點芳香族化合物盡管含有π，但與普通烯烴中的π鍵不同，它形成的是閉合的大π鍵，因此它與烯烴的性質(zhì)不同，如苯環(huán)相當(dāng)穩(wěn)定，不容易被氧化，不容易發(fā)生加成反應(yīng)，而容易發(fā)生取代反應(yīng)，這就是芳香族化合物的特點，也就是所說的芳香性。（2）休克爾規(guī)則芳香族化合物在結(jié)構(gòu)上有一個共同的特點，也就是環(huán)上所有的原子都在同一個平面內(nèi)（如苯），并且環(huán)上的原子可以形成閉合的大π鍵，并且π電子的數(shù)目要符合4n+2規(guī)則（n=0，1，2，…），這就是休克爾規(guī)則，也是判斷化合物是否具有芳香性的條件。如：（6個π電子）（10π電子）（3）取代反應(yīng)苯環(huán)的大π鍵分布于苯環(huán)平面的上、下兩側(cè)，比較暴露，同樣容易受到親電試劑的進(jìn)攻，只是發(fā)生的反應(yīng)不是親電加成，而是親電取代反應(yīng)。①鹵代在鐵或鐵鹽的催化作用下，苯與氯氣、溴反應(yīng)，苯環(huán)上的H原子可以被氯原子、溴原子取代，生成鹵代苯，在無催化劑的條件下，苯環(huán)上不能發(fā)生取代反應(yīng)。與氯氣反應(yīng)就用三氯化鐵，與溴反應(yīng)就用三溴化鐵。②硝化苯與濃硫酸、濃硝酸的混酸在加熱條件下反應(yīng)，苯環(huán)上的氫原子可以被硝基取代，生成硝基苯。如果采用發(fā)煙硝酸，并提高反應(yīng)溫度，硝基苯還可以進(jìn)一步反應(yīng)生成間二硝基苯。甲苯進(jìn)行硝化反應(yīng)時，可以不用濃硫酸，并且反應(yīng)溫度降到30℃從上面三個反應(yīng)的條件可以看出，甲苯比苯容易反應(yīng)，苯比甲苯容易反應(yīng)。③磺化苯與濃硫酸一起加熱，苯環(huán)上的氫原子可以被磺酸基取代，生成苯磺酸。這個反應(yīng)是一個可逆反應(yīng)，生成的苯磺酸與水共熱，又可以脫去磺酸基，利用這個反應(yīng)可以將苯環(huán)的某些位置用磺酸基保護(hù)起來，當(dāng)其它的反應(yīng)進(jìn)行完后，又將磺酸基水解脫掉。④傅-克反應(yīng)在無水三氯化鋁的催化作用下，苯可以與鹵代烷反應(yīng)，生成烷基苯，這個反應(yīng)叫傅-克反應(yīng)。R=-CH3；-C2H5當(dāng)烷基的碳原子數(shù)大于2個時，在進(jìn)行烷基化反應(yīng)時容易發(fā)生烷基的異構(gòu)化。烯和醇在酸的催化作用下，也可以發(fā)生烷基化反應(yīng)。在無水三氯化鋁的催化作用下，苯可以與、進(jìn)行傅-克?；磻?yīng)，生成酮。?；ㄒ阴；┍揭彝?克?；磻?yīng)的特點是不會發(fā)生異構(gòu)化，當(dāng)苯環(huán)上連有硝基、等強的吸電子基團時，不能發(fā)生傅-克反應(yīng)。（4）加成反應(yīng)在特殊條件下，苯以及苯的同系物還是可以發(fā)生加成反應(yīng)。如：與氫氣的加成不能停留在只加成一根或者兩根π鍵的階段，必須全部加成，這也說明三個π鍵是一個整體。1，2，3，4，5，6-六氯環(huán)己烷（六六六）六六六是一種殺蟲劑，由于毒性大，以及對環(huán)境的污染。現(xiàn)己被禁用。（5）氧化苯環(huán)不容易被氧化，但苯環(huán)的側(cè)鏈可以被高錳酸鉀、重鉻酸鉀等強氧化劑氧化，生成苯甲酸。在氧化時，不管側(cè)鏈有多長，都被氧化成苯甲酸，另外側(cè)鏈與苯環(huán)相連的第一個碳原子上必須至少含有一個氫原子，否則側(cè)鏈不能被氧化。如；在較高的溫度和特殊催化劑的催化作用下，苯環(huán)可以被空氣中的氧氣氧化而開環(huán)，生成順丁烯二酸酐。（6）烷基側(cè)鏈的鹵代由于苯環(huán)是官能團，因此與苯環(huán)相連的碳是α-C，α-C上的α-H與烯烴的α-H相似在高溫或光照下，可以與氯氣發(fā)生自由基取代反應(yīng)，α-H可以被氯原子取代，反應(yīng)不會發(fā)生在苯環(huán)。無論側(cè)鏈有多長，取代反應(yīng)總是發(fā)生在α-C原子上。（7）親電取代反應(yīng)的機理在親電反應(yīng)中，親電試劑必須首先產(chǎn)生出親電的正離子。[]破壞了苯環(huán)的閉合大π鍵，不穩(wěn)定，需要的活化能很高，是反應(yīng)的速度決定步驟。由于生成的碳正離子破壞了苯環(huán)的大π鍵，很不穩(wěn)定，所以碳正離子會很快消去一個氫離子，重新恢復(fù)苯環(huán)的結(jié)構(gòu)。鹵代首先鐵與X2反應(yīng)生成FeX3。Fe+X2→FeX3然后生成的FeX3與X2反應(yīng)：X-X：+FeX3→-X…FeX3（三價鐵離子是個缺電子的離子，鹵原子的孤對電子進(jìn)入到鐵離子的空軌道。）硝化③磺化三氧化硫的結(jié)構(gòu)：④傅-克反應(yīng)傅-克烷基化反應(yīng)：傅-克?；磻?yīng)：當(dāng)CH3CH2CH2Cl與三氯化鋁反應(yīng)時，首先生成丙基碳正離子：生成的丙基碳正離子不穩(wěn)定，它會重排成更穩(wěn)定的異丙基碳正離子：伯碳正離子仲碳正離子因此一氯丙烷與苯發(fā)生傅-克反應(yīng)時，往往得到的是異丙苯。（8）苯環(huán)上取代基的定位規(guī)律當(dāng)苯環(huán)上有了一個取代基后，第二個取代基在引入苯環(huán)時，可以進(jìn)入第一個取代基的鄰、間、對位，具體進(jìn)入的位置由第一個取代基的性質(zhì)決定。根據(jù)第一個取代基的性質(zhì)，可以把第一個取代基分為兩類：①鄰對位定位基（也叫第一類定位基）苯環(huán)上有了這類取代基后，第二個取代基在進(jìn)入苯環(huán)時，主要進(jìn)入第一個取代基的鄰位和對位，因此會生成鄰位和對位取代的兩種產(chǎn)物，屬于這類定位基的有（P62）：-N(CH3)2，-NH2，-OH，-OCH3，-NHCOCH3，-OCOCH3，-CH3，-X（-Cl，Br-），-CH2COOH等。在引入相同的第二個取代基時，含有排在前面的取代基的取代苯，比排在后面的取代基的取代苯反應(yīng)速度快，也就是說排在前面的取代基的反應(yīng)活性比后面的大。除了-X和-CH2COOH外，含有其它第一類定位基的取代苯在發(fā)生取代反應(yīng)時，都比沒有取代的苯快，說明連有這些基團后，苯環(huán)的反應(yīng)活性增加了，我們說這些基團對苯環(huán)起到了致活的作用。如：

②間位定位基（第二類定位基）含有這類取代基的取代苯，在引入第二個取代基時，反應(yīng)速度比沒有取代的苯慢，并且第二個基團進(jìn)入第一個基團的間位，這說明這些基團對苯環(huán)起到了致鈍的作用。X-和-CH2COOH雖然是第一類定位基，但它們對苯環(huán)也是致鈍的。屬于第二類定位基的有：（正離子都是間位定位基），-NO2，-CN，-SO3H，-CHO，-COOH、CCl3等。前面基團的致鈍作用大于后面的基團。當(dāng)苯環(huán)上己有兩個取代基時，再引入第3個取代基，這時要分兩種情況：1．如果苯環(huán)上原有的取代基屬于同一類型的取代基，那么第3個取代基的位置由兩個取代基中位置靠前的一個決定。2．如果苯環(huán)上連的是不同類型的取代基，那么第三個取代基進(jìn)入苯環(huán)的位置由鄰、對位定位基決定。（9）定位規(guī)律與電子效應(yīng)沒有取代的苯，6個碳原子上的電子云密度是相同的，當(dāng)苯環(huán)上連有取代基后，由于取代基的電負(fù)性不同，就會使苯環(huán)上