有機化學根底專題復習

第一頁，編輯于星期五：九點四十五分。

有機化合物的結構

★碳的原子結構與成鍵特征

★有機化合物的分子結構

★有機化合物的同分異構體第二頁，編輯于星期五：九點四十五分。一、碳的原子結構與成鍵特征碳元素在元素周期表中位于第二周期第ⅣA族，碳原子最外層4個價電子，且其原子半徑相對較小，因此，在化學反響中，碳原子不能失去4個電子形成C4+離子，亦很難得到4個電子形成C4-離子，但它形成共價鍵的能力很強，不僅可與其它非金屬元素形成極性共價鍵〔單鍵如C-H、C-X等；雙鍵如C＝O、C＝S等；叁鍵如C≡N等〕，而且碳原子之間亦易自身形成碳碳單鍵、碳碳雙鍵或碳碳叁鍵以鏈狀、環狀、球狀或管狀的碳骨架的形式存在。第三頁，編輯于星期五：九點四十五分。〔1〕碳單質碳元素的同素異形體最多①有金剛石、石墨②Cx〔x=28、32、50、60、70、76、84、90、94、240、540等的偶數——即可形成單層的球碳如C60、管碳如碳納米管，亦可形成復層的球狀或管狀分子〕、③炔碳[C≡C]n(n=300—500)等。第四頁，編輯于星期五：九點四十五分。碳納米管巴基〔球〕碳C60第五頁，編輯于星期五：九點四十五分。〔2〕無機碳化物①離子型碳化物：如Be2C、Al4C3、Zn2C3、CaC2等，它們遇水均能水解生成CH4、CH≡C-CH3和CH≡CH②原子晶體的碳化物：如SiC、B4C3③石墨型的層狀碳化物：如MC8、MC24、MC36、MC48等〔M通常為堿金屬〕④球狀碳化物：如MxC60(M為相同的或不相同的K、Rb、Cs，x通常為3)第六頁，編輯于星期五：九點四十五分。

〔3〕含碳的離子：CO32—、HCO3—、—CN、—SCN、—OCN、—ONC等。

〔4〕其它無機化合物：CO、CO2第七頁，編輯于星期五：九點四十五分。【例1】試分析B、Si、N等元素能否像C元素一樣形成一系列穩定的氫化物？【解析】B、Si、N等元素能否像C元素一樣形成一系列穩定的氫化物，關鍵取決于這些元素的原子之間及與氫原子之間共價鍵的強度。因為B-B鍵、Si-Si鍵、N-N鍵比C-C鍵脆弱，B-H鍵、Si-H鍵、N-H鍵比C-H鍵脆弱，它們的鍵能〔kJ/mol〕如下：B-BC-CN-N293346159B-HC-HN-H389463389Si-Si222Si-H318第八頁，編輯于星期五：九點四十五分。當然，它們氫化物的穩定性與它們和空氣中氧氣反響后生成物的穩定性亦有關，例如硼烷、硅烷與氧氣反響后生成相當穩定的B2O3、SiO2和H2O。目前已制得的硼烷有二十多種，硅烷只有6、7種，硅烷的分子通式亦可表示為SinH2n+2(n=1-6)。氮元素的氫化物常見的是NH3和H2N-NH2〔肼〕。硼單質和硅單質的晶體是原子晶體。據報道人們已制得原子晶體的氮單質〔Nn〕，它有望成為一種非常理想的高能物質。第九頁，編輯于星期五：九點四十五分。二、有機化合物的空間結構☆單鍵碳原子及與之相連的原子在空間的構型為四面體型；假設與之相連的四個原子化學環境完全相同，其空間構型那么為正四面體型。☆有且只有一個雙鍵※的碳原子及與之相連的原子共平面。例如：乙烯、苯；苯乙烯、苯甲醛、1，3-丁二烯等的穩定結構均是平面分子。但丙二烯、環辛四烯分子中的所有原子不共平面。第十頁，編輯于星期五：九點四十五分。

C=C=CHHXHHY123456H1H2H3H4XYX與Y兩個平面互相垂直

X與Y兩個平面不互相垂直，1號、2號、3號、4號碳原子和H1、H2六個原子在X平面上；2號、3號、5號、6號碳原子和H3、H4六個原子在Y平面上。☆叁鍵碳原子及與之相連的原子共直線。例如：乙炔、H-C≡N、N≡C-C≡N等為直線型分子。第十一頁，編輯于星期五：九點四十五分。【例2】試分析苯乙炔、CH3-CH=CH-C≡C-CF3的分子結構。【解析】此題綜合考查了烷烴、乙烯、乙炔、苯、鹵代烴的分子結構，需要綜合分析這些已學過的知識，將其知識遷移到苯乙炔、CH3-CH=CH-C≡C-CF3上。HHH--C≡C-HC=CCCCCHHHFFF四個碳原子共直線順式苯乙炔為平面分子，其中虛線上的4個碳原子和2個氫原子共直線。第十二頁，編輯于星期五：九點四十五分。

CH3-CH=CH-C≡C-CF3分子的空間結構：6個碳原子和雙鍵碳原子上的2個氫原子一定共平面。由于單鍵沿鍵軸能自由旋轉，所以甲基上有1個氫原子和三氟代甲基上有1個氟原子可能共此平面，此時另2個氫原子和另2個氟原子一定不共此平面；亦有可能甲基上3個氫原子和三氟代甲基上3個氟原子均不共此平面。故這種分子最多有10個原子共平面。

CH3-CH=CH-C≡C-CF3的反式結構請同學們自己分析并寫出其結構簡式。第十三頁，編輯于星期五：九點四十五分。表示有機化合物結構的式子1、電子式〔滿足有機分子中氫原子最外層有2個電子，其他原子最外層均為8個電子〕2、結構式3、結構簡式〔通常是指省略碳氫鍵的表示，碳碳單鍵、碳氧單鍵、雙鍵亦可省略。但碳碳雙鍵、叁鍵不可省略〕4、鍵線式〔省略結構式中的碳氫原子，但其他原子及官能團不可省略〕5、空間構型式〔如課本中甲烷分子的空間結構〕6、球棍模型〔不同大小或不同顏色的球代表不同的原子，棍代表共價鍵〕7、比例模型〔表示原子的相對大小和原子間的軌道重疊〕。第十四頁，編輯于星期五：九點四十五分。本節小結——有機化合物的分子結構一、碳的原子結構與成鍵特征〔碳單質與含碳無機化合物〕二、有機化合物分子的空間結構〔單鍵碳原子、雙鍵碳原子、叁鍵碳原子及與之相連的原子在空間的構型〕三、表示有機化合物結構的式子

第十五頁，編輯于星期五：九點四十五分。再見第十六頁，編輯于星期五：九點四十五分。三、有機化合物的同分異構體1、概念剖析“同分〞分子式相同相對分子質量相同，分子中各元素的質量分數相同“異構〞必須具備空間想象能力——明確單鍵碳原子與四個原子連接后所形成的空間構型是四面體結構；明確單鍵連接的兩個原子沿鍵軸可以自由旋轉，而碳碳雙鍵的兩個碳原子〔或環狀結構〕不能旋轉。第十七頁，編輯于星期五：九點四十五分。

2、同分異構體的類型碳鏈異構由于碳鏈骨架不同而產生的異構現象構造異構〔因分子中原位置異構由于官能團位置不同而產生的異構現象子或原子團連接方式不同所官能團異構由于官能團不同而產生的異構現象造成〕

順反異構由于碳碳雙鍵〔或環狀〕不能※立體異構旋轉而產生的異構現象〔因原子或原子團在空間排列方對映異構由于單鍵碳原子連接的四個原子或式不同所造成〕原子團不同而形成的互為實物與鏡像的異構現象第十八頁，編輯于星期五：九點四十五分。〔1〕順反異構aa(f)凡具有C=C結構的烯烴〔或環狀結構的子〕，b(d)b(e)其中a、b、(d)、(e)、〔f〕為不同的原子或原子團，因碳碳雙鍵〔或環狀結構〕不能旋轉所產生的同分異構體。〔2〕對映異構單鍵碳原子與四個不同的原子或原子團a、b、d、e相連。aabCCbedde鏡面

第十九頁，編輯于星期五：九點四十五分。【例3】寫出分子式為C5H10的所有同分異構體。①烯烴的同分異構體：CH2=CHCH2CH2CH3

1-戊烯CH3CH=CHCH2CH2CH3

2-戊烯CH2=CCH2CH3

2-甲基-1-丁烯

CH3CH2=CHCHCH3

3-甲基-1-丁烯CH3CH3C=CHCH3

2-甲基-2-丁烯CH3第二十頁，編輯于星期五：九點四十五分。②環烷烴的同分異構體〔鍵線式〕：

環戊烷甲基環丁烷乙基環丙烷

1，1-二甲基環丙烷

順-1，2-二甲基環丙烷反-1，2-二甲基環丙烷第二十一頁，編輯于星期五：九點四十五分。3、書寫同分異構體或確定同分異構體數目的方法〔1〕書寫烷烴同分異構體的方法成直線，一線串；從頭摘，掛中間；往邊靠，不到端；先分散，后集中。“成直線，一線串〞把所給的烷烴分子式的碳原子先排成一條直鏈。“從頭摘，掛中間〞再從直鏈的一端依次摘下1個、2個等碳原子，掛在鏈中間，直到摘下的碳原子數≤分子式中碳原子數的一半時為止。“往邊靠，不到端〞從中間往邊排，但不能連到鏈端碳原子上。假設摘下的碳原子作正烴基時，那么鏈端留下的碳原子數等于此烴基碳原子數。“先分散，后集中〞先將摘下的碳原子分散連接在不同碳原子上，后集中連接在鏈中間碳原子上。第二十二頁，編輯于星期五：九點四十五分。【例4】寫出分子式為C8H18的同分異構體。C-C-C-C-C-C-C-C辛烷C-C-C-C-C-C-CC-C-C-C-C-C-CC-C-C-C-C-C-CCCC4-甲基庚烷3-甲基庚烷2-甲基庚烷C-C-C-C-C-CC-C-C-C-C-CC-C-C-C-C-CCCCCCC3，4-二甲基己烷2，3-二甲基己烷2，4-二甲基己烷〔2種+內消旋體〕C-C-C-C-C-CCCCCC-C-C-C-C-CC-C-C-C-C-CCC2，5-二甲基己烷3，3-二甲基己烷2，2-二甲基己烷第二十三頁，編輯于星期五：九點四十五分。C-C-C-C-C-CC-C2-乙基己烷C-C-C-C-CCCCCCC-C-C-C-CC-C-C-C-CCCCC2，3，4-三甲基戊烷2，3，3-三甲基戊烷2，2，3-三甲基戊烷CC-CC-CC-C-C-C-CC-C-C-C-CC-C-C-C-CCCCC2，2，4-三甲基戊烷2-甲基-3-乙基戊烷3-甲基-3-乙基戊烷CCC8H18共有18種同分異構體C-C-C-C紅字碳原子為手性碳原子，CC考慮對映異構體那么有22種2，2，3，3-四甲基丁烷第二十四頁，編輯于星期五：九點四十五分。〔2〕利用等效氫原子法確定同分異構體的數目【例5】如何確定烴的一元取代物和二元〔兩個取代基相同〕取代物的種數〔不考慮立體異構〕。【解析】(A)等效氫原子法——在有機分子的結構中化學環境完全相同的氫原子稱為等效氫原子。⑴等效氫原子的判定①同一碳原子上的氫原子；②同一碳原子所連接的甲基上的氫原子；③鏡面對稱位置上的氫原子。321CH3-CH-CH2-CH-CH3CH3CH3〔蒽〕ABγβа第二十五頁，編輯于星期五：九點四十五分。(B)同分異構體數目確實定①一取代物的同分異構體數目=等效氫原子的種數②二取代物〔相同取代基，以-X表示〕同分異構體的數目確定：a、將一個-X取代“1-〞或“а-〞上的氫原子，另一個-X依次取代“1-〞或其它碳原子上的氫原子，故此種情況下A、B分別有6種和9種異構體；b、再將一個-X取代“2-〞或“β-〞上的氫原子，另一個-X依次取代除“1-〞“а-〞外其它碳原子上的氫原子，故此種情況下A、B又分別有2種和5種異構體；C、最后再將一個-X只取代“3-〞或“γ-〞上的氫原子，A、B又各有1種異構體。綜合上述分析：A共有9〔6+2+1〕種同分異構體B共有15〔9+5+1〕種同分異構體第二十六頁，編輯于星期五：九點四十五分。3、轉換法假設某有機化合物某種取代物的同分異構體數目可以推得其另一種同類型取代物的數目【例6】丙烷的二氯代物有4種，那么丙烷的六氯代物有多少種？[解]二氯代物C3H8C3H6Cl2——4種同分異構體〔〕轉二氫代物換C3Cl8C3H2Cl6——4種同分異構體〔答案〕【例7】丁基有4種，那么分子式為C5H10O的醛有多少種？[解]從分子式C5H10O中取下一個醛基〔-CHO〕，剩余局部為丁基〔-C4H9〕，丁基與醛基連接即為服從分子式C5H10O的醛，丁基有4種，那么分子式為C5H10O的醛就有4種。第二十七頁，編輯于星期五：九點四十五分。4、書寫限定條件下的同分異構體書寫限定條件下的同分異構體是高考的常見題型，一定要審清題意，按要求書寫。【例8】寫出分子式為C8H18且放在主鏈上只有5個或6個碳原子的同分異構體的結構簡式。分析見例4【例9】〔1〕寫出分子式為C9H10O3且同時符合以下2個條件的同分異構體的結構簡式：①化合物是1，3，5-三取代苯②苯環上的三個取代基分別為甲基、羥基和含有-C-O-結構的基團——由2004年高考題改編

O第二十八頁，編輯于星期五：九點四十五分。〔2〕寫出分子式為C6H6O3且且同時符合以下4個條件的同分異構體的結構簡式：①含有苯環；②能發生銀鏡反響，不能發生水解反響；③在稀NaOH溶液中，1mol該同分異構體能與2molNaOH發生反響；④只能生成兩種一氯代產物——由2006年高考題改編第二十九頁，編輯于星期五：九點四十五分。〔3〕寫出分子式為C9H10O3且同時符合以下3個條件的同分異構體的結構簡式：①含有鄰二取代苯環結構；②具有羧基和羥基；③不與FeCl3溶液發生顯色反響——由2007高考題改編。【答案】〔1〕〔2〕OHCH3—OCCH3OOHCH3—COOCH3OHCH3OHCH3—

CH2OCH—CH2COOHOOHOHOHOH—CHO—CHO第三十頁，編輯于星期五：九點四十五分。〔3〕前兩者紅色的碳原子為手性碳原子，它們各有一對對映異構體。從中可以看出：2004年與2007年在考查限定條件下書寫同分異構體何其相似。—COOH—CHCH3—

CH3OH—

CHCOOHOH—

COOH—

CH2CH2OH第三十一頁，編輯于星期五：九點四十五分。本節小結——同分異構體一、概念剖析二、同分異構體的類型三、書寫同分異構體或確定同分異構體的方法〔1〕書寫烷烴同分異構體的方法〔2〕利用等效氫原子法確定同分異構體的數目〔3〕利用轉化法確定同分異構體的數目四、書寫限定條件下的同分異構體第三十二頁，編輯于星期五：九點四十五分。再見第三十三頁，編輯于星期五：九點四十五分。有機反應類型有機反響往往副反響多，反響速率慢，一般是在有機溶劑中進行。〔一〕有機反響類型1、取代反響——有機化合物分子中的某些原子或原子團被其它原子或原子團所代替的反響。鹵代反響——烷烴、芳香烴、※含α-H的有機物與X2的反響；含醇羥基的有機化合物與HX的反響第三十四頁，編輯于星期五：九點四十五分。水解反響——鹵代烴與堿溶液的反響；酯類物質在酸或堿的催化作用下與水的反響；低聚糖、多糖在酸或酶的催化作用下與水的反響；多肽、蛋白質在酸或堿或酶的催化作用下與水的反響；※R-CN在酸的作用下與水的反響；※酰鹵、酰胺、酸酐等與水的反響硝化反響磺化反響酯化反響※形成醚、酸酐、酰鹵、酰胺等的反響；酸酐、酰鹵、酰胺的氨解、醇解；酯交換等第三十五頁，編輯于星期五：九點四十五分。2、加成反響——有機化合物分子中的不飽和鍵[C=C、-C≡C-、C=O〔低級醛、酮〕]兩端的原子與其它原子或原子團相互結合生成新化合物的反響。C=C、-C≡C-與單質如H2、X2的加成；與化合物如HX、H2O、H2SO4、HCN等的加成活潑氫如含α-H的有機物、RO-H、H-CN等與C=O〔低級醛、酮〕的加成第三十六頁，編輯于星期五：九點四十五分。3、消去反響——一定條件下，有機化合物脫去小分子〔如H2O、HCl、HBr等〕生成分子中含有雙鍵或叁鍵的化合物的反響。凡具有-CH-CH-結構的醇在濃硫酸和加熱OH條件下脫水的反響；凡具有-CH-CH-結構的鹵代烴在的強堿醇XH〔或X〕溶液或金屬鋅和加熱條件下脫去HX或2個X生成-CH=CH-的反響。第三十七頁，編輯于星期五：九點四十五分。4、氧化反響與復原反響〔1〕氧化反響——通常是在有機化合物分子中參加氧原子或脫去氫原子的反響。常用的氧化劑有：O2、O3、KMnO4、K2Cr2O7、過氧化物和銀氨溶液、新制的氫氧化銅懸濁液等。〔2〕復原反響——通常是在有機化合物分子中參加氫原子或脫去氧原子的反響。常用的復原劑有：H2〔催化加氫〕、Fe(Zn)-HCl、氫化鋁鋰〔LiAlH4〕※、硼氫化鈉〔NaBH4〕※等。第三十八頁，編輯于星期五：九點四十五分。〔3〕有機化合物中元素氧化數確實定：①相同原子間共用電子對的元素氧化數為0；②不同原子間共用電子對的元素氧化數要根據兩種元素的非金屬性〔電負性〕來判斷：共用電子對偏進為負，偏出為正；其數值按共用電子對數來確定——假設分別偏進〔或偏出〕1對、2對或3對，那么該元素的氧化數分別為-1、-2或-3價〔或+1、+2或+3價〕；③最后求出該元素的總的氧化數。如：過氧丙酸各元素的氧化數如下：H+1H+1O-2H+1-C-3-C-2-C+3-O-1-O-1-H+1H+1H+1第三十九頁，編輯于星期五：九點四十五分。〔4〕幾點說明：1、碳碳不飽和鍵、醛或酮分子中的羰基〔C=O〕及腈類〔R-C≡N〕可以催化加氫，但羧酸及酯分子中的羰基通常不能催化加氫。2、氫化鋁鋰〔LiAlH4〕、硼氫化鈉〔NaBH4〕是特效復原劑，它們不能復原碳碳不飽和鍵，可以復原醛或酮分子中的羰基，氫化鋁鋰〔LiAlH4〕還可以復原羧酸及酯分子中的羰基。3、硝基化合物胺類4、臭氧化分兩步：R-CH=C-R′R-CHCFe〔Zn〕-HClO3O-OOZn-H2O復原性水解RCHOR′R〔H〕+R′C=OR(H)R〔H〕第四十頁，編輯于星期五：九點四十五分。5、聚合反響——由小分子〔單體〕合成高分子化合物〔也稱高聚物〕的化學反響。聚合反響有加聚反響和縮聚反響高聚物一種或兩種以上的單體加聚產物縮聚產物一種或兩種以上的單體加聚縮聚解聚解聚產物中無小分子生成產物中有小分子生成分子中通常含有C=C、-C≡C-、C=O或活性環〔如CH2—CH2〕分子中通常帶有兩個或兩個以上的-OH、-NH2、-COOH、-X或含活潑氫〔如苯酚〕O第四十一頁，編輯于星期五：九點四十五分。此外，還有分解反響、裂化〔裂解〕反響等。

〔二〕條件對反響產物的