有机化学学习指导.doc
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2、2008年3月 有机化学 (organic chemistry) 一、课程介绍 有机化学是食品、药品和化妆品等专业的一门重要的专业基础课,由理论课和实验课两部分组成。理论课包括脂肪烃、芳香烃、卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、羧酸及其衍生物、取代羧酸、含氮、杂环、萜类和甾族等各类常见有机化合物的制备、命名、结构与性能关系,典型化学反应规律及其应用,对映异构和有机化物合成简介。实验课包括基本操作实验、性质实验和制备实验。 二、课程性质和任务 有机化学是在无机与分析化冷属道紫观航铡刻衬踌甩侣本凶儒协吴穿宰万筷光他循鬼待丙锹杭杨湃孕鞋鸥泳菩傻丽戌狮绵诫阮踌寸汹枉禁益抑镭棍黑筋胚叛砷抉搏印版弹鸣箱宜暴营鼠辽
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5、、醚、醛、酮、羧酸及其衍生物、取代羧酸、含氮、杂环、萜类和甾族等各类常见有机化合物的制备、命名、结构与性能关系,典型化学反应规律及其应用,对映异构和有机化物合成简介。实验课包括基本操作实验、性质实验和制备实验。二、课程性质和任务有机化学是在无机与分析化学基础上研究有机化合物的结构、性质、合成、应用以及反应规律的一门课程。有机化学与食品化学、药物化学和化妆品化学等课程关系极为密切,因此学生必须掌握从事上述专业所必需的有机化学基本知识、基本理论和基本技能,为学习后续课程奠定基础。通过有机化学课程的教学,要求:(1)掌握各类有机化合物的命名和性质;(2)熟悉有机化学的基本理论、结构与性能之间的关系;
6、(3)熟悉重要有机化合物的制备、鉴别方法以及在食品、药品和化妆品的用途;(4)掌握有机化学的基本实验操作技能。三、课程重点和难点1教学重点:(1)各类常见有机化合物的制备、命名和性质;(2)各类常见有机化合物的典型化学反应规律及其应用。2教学难点:有机化学的基本理论、结构与性能之间的关系。四、课程学习方法1课堂讲授大多数学生的化学知识较薄弱,少数仅有初中化学的基础,把握好学生的知识起点,教师有针对性地进行课堂讲授,精讲多练,突出重点,化解难点。2复习以有机化合物的官能团为线索,根据有机化合物的构效关系,掌握其反应规律及其应用。通过类比、归纳,巩固所学知识。3思考题和自测题为了强化训练,编写本学
7、习指导用书,附思考题、复习自测题,作为学生复习、训练资料。4编写分工本学习指导用书编写分工是:陈任宏编写第一、六、九、十一章;蔡自由编写第四、七、八章;石晓编写第五、十二章;伍伟杰编第二、三、十章。四、各章节的内容、重点、难点和作业题、思考题第一章 绪论1重点:有机化合物的定义、特性、结构、分类,共价键的属性。2难点:杂化轨道理论。3内容:(1)有机化合物的定义 有机化合物简称有机物,是含有碳元素的化合物,指碳氢化合物及其衍生物。(2)有机化合物的特性 有机化合物的组成和碳原子结构的特点决定了有机化合物易燃性;熔点低,受热不稳定;难溶于水,易溶于有机溶剂;反应速度慢,反应复杂,常有副反应,普遍
8、存在同分异构现象等特性。(3)有机化合物的结构特点 有机化合物大多数以共价键形式结合而成。碳原子为4价,碳原子之间可以形成碳碳单键、双键或叁键连接形成链状或环状化合物。常用结构简式表示有机化合物的结构式(构造式)。(4)共价键的属性 共价键的键长、键角、键能以及键的极性和极化性都是共价键的属性,共价键的键长愈短,键能愈大,键愈牢固,表现在该有机化合物的化学性质上就愈不活泼。(5)有机化学反应类型 包括取代反应、加成反应、消除反应、氧化反应、还原反应和聚合反应等主要反应类型。(6)有机化合物的分类 主要按官能团进行分类,根据官能团的不同分为卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮和羧酸等不同类别的有机化合物。
9、含有相同官能团的化合物,它们的化学性质相似。思考题:1单选题(1)下列化学键的极性最大的是:A. CO B. CC C. CBr D. CI(2)下列不属于有机化合物的特性的是:A. 易燃烧 B. 熔点低 C. 产物复杂 D. 反应速度快(3)表示化合物分子所含各种元素的原子数目最简单整数比的式子是:A. 实验式 B. 分子式 C. 结构式 D. 结构简式(4)下列不是有机化合物的官能团的是:A. 碳碳双键 B. 甲基 C. 羧基 D. 羟基(5)下列化合物有极性的是:A. CH4 B. CHCl3 C. CCl4 D. CO22写出化合物(1)C3H6O (2)C2H4O2 (3)C4H9C
10、l 可能有的结构式,指出其官能团和名称。3计算题某有机化合物含C:54.5%、H:9.1%、O:36.4%,实验测得该化合物的相对密度是氢气的44倍,推测该化合物可能的结构式。第二章 链烃1重点:烷烃、烯烃、炔烃和二烯烃的系统命名法和化学性质,马氏规则。2难点:sp3、sp2、sp杂化,键、键的形成和特性,共轭效应、诱导效应,亲电取代反应历程,马氏规则的解释,过氧化物效应。3内容:(1)烷烃、烯烃、炔烃和二烯烃的系统命名法命名原则:选主链 选择包含CC、CC、CC在内、支链最多的最长碳链作为主链(母体),根据主链碳原子数称为某烃(烷、烯或炔),其它作为支链(取代基)。编号 优先官能团(碳碳双键
11、或叁键),其次是靠近支链编号。命名 取代基的位次、数目和名称在前,合并相同的取代基,取代基不同时则按甲基、乙基、正丙基、异丙基顺序,母体名称某烃在后。顺反异构用Z或E构型命名 优先基团在碳碳双键同侧为Z构型,相反为E构型;优先基团的确定用次序规则:第一原子的原子序数大的为优先基团与第一原子(相同)相连的其它原子的原子序数大的为优先基团若为双键或叁键时,可将其看作是连接两个或三个相同的原子。分子中同时含有双键和叁键时,称为某烯炔。优先双键的编号,并使双键和叁键的编号最小。常见烃基:RH(烃)去掉一个氢原子后剩下的基团称为烃基,用R表示。一些常见的烃基烃基名称 结构式烃基名称 结构式甲基(Me)
12、CH3乙基(Et) CH3CH2或C2H5正丙基 CH3CH2CH2异丙基 (CH3)2CH正丁基 CH3CH2CH2CH2异丁基 (CH3)2CHCH2仲丁基叔丁基 (CH3)3C乙烯基 CH2=CH丙烯基 CH3CH=CH烯丙基 CH2=CHCH2 2甲基3乙基戊烷 3甲基2乙基1丁烯E4甲基3乙基-2-戊烯 4甲基2庚烯5炔(2)化学性质烷烃的主要化学性质为卤代反应。卤代反应属于游离基(自由基)反应,其反应历程包括链引发、链增长和链终止三个阶段。在卤代反应中,不同氢原子的活性顺序为:321烯烃、炔烃的主要化学性质为亲电加成反应和氧化反应。不对称烯烃与不对称试剂加成时,不对称试剂中带负电部
13、分则加到双键含氢较少的碳原子上,此规律称为马氏规则;在过氧化物的存在下,则按反马氏规则进行。烯烃被酸性高锰酸钾溶液氧化的反应规律为:氧化断键的产物为CO2和H2O氧化断键的产物为羧酸 或RCOOH氧化断键的产物为酮烯烃被臭氧(O3)氧化,锌粉(Zn)还原水解规律与高锰酸钾(KMnO4)氧化相似,只能氧化到醛、酮。烯烃H和末端炔氢的取代反应。共轭二烯烃的主要化学性质:低温、非极性溶剂主要发生1,2加成反应(马氏规则),高温、极性溶剂主要发生1,4加成反应;双烯合成(狄尔斯-阿尔特反应)生成六元环烯化合物。G:H、CHO、COOR、NO2思考题:1命名下列化合物(带“*”者需标明构型)2单选题(1
14、)下列化合物中,能与酸性高锰酸钾反应放出CO2的是:A. 2甲基2丁烯 B. 2甲基1丁烯C. 2甲基丁烷 D. 2丁炔(2)能与氯化亚铜的氨溶液作用生成砖红色沉淀的是:A. 1丁炔 B. 2丁炔 C. 1丁烯 D. 2丁烯(3)下列化合物中有顺反异构现象的是:A. 2甲基2戊烯 B. 2,3二甲基2戊烯C. 3甲基2戊烯 D. 2,4二甲基2戊烯(4)下列化合物中,既是顺式,又是E构型的是:(5)能使溴水褪色,但不能使KMnO4溶液褪色的是:A. 丙烷 B. 环丙烷 C. 丙烯 D. 环丙烯(6)CH2=CHCH2CH3和CH3CH=CHCH3互为:A. 碳链异构 B. 位置异构 C. 构象
15、异构 D. 顺反异构3推导题某化合物分子式为C6H12,能使溴水褪色,与酸性KMnO4溶液反应得到一分子酮和一分子羧酸,试写出此化合物的可能结构式。第三章 环烃1重点:单环、二环脂环烃和单环芳烃的命名,单环芳烃的的化学性质以及亲电取代反应的定位规律。2难点:二环脂、环烃的命名,苯环亲电取代反应的定位规律及其应用,芳香性。3内容:(1)环烷烃、单环芳烃的命名环烷烃的命名与烷烃相似,在相应的烷烃名称前加“环”字;取代基环烷烃命名时,使取代基的编号最小。烷基苯通常以苯为母体,烷基为取代基来命名。二元烷基苯用阿拉伯数字或邻、间、对等标示取代基的位置,三元烷基苯用阿拉伯数字或连、偏、均等标示取代基的位置
16、,对于多元烷基苯,如果其中有一个是甲基,也可用甲苯为母体来命名。复杂结构或不饱和芳烃,以苯环为取代基来命名。苯环上基团母体的优先顺序:SO3H(COOH) CHO OH NH2 R X NO2磺酸基(羧基) 醛基 酚羟基 氨基 烷基 卤素 硝基(2)环烷烃、单环芳烃的化学性质34碳环的环烷烃易开环发生类似烯烃的亲电加成(加H2、X2、HX)反应;56或以上碳环的环烷烃则很难,但能发生游离基卤代反应。单环芳烃具有芳香性,由于苯环中闭合大键的存在,苯环的结构相当稳定,一般情况下难氧化,难加成,却易发生亲电取代反应,苯环上含H的侧链时,则侧链易发生氧化反应。定位基第一类定位基(邻、对位定位基):氨基
17、 羟基 乙酰胺基 烷基 卤基第二类定位基(间位定位基):NO2 SO3H COOH硝基 磺酸基 羧基休克尔规则:(1)环状共轭多烯体系;(2)电子数目符合4n + 2(n为0,1,2,3)即2,6,10,14。苯、萘、蒽、菲、环丙烯正离子、环戊二烯负离子、环庚三烯正离子、10轮烯等化合物符合休克尔规则,具有芳香性。思考题:1命名下列化合物2单选题(1)下列基团中,属于邻、对位定位基的是:ANH2 BNO2 CCHO DCOOH(2)下列化合物中,不能被高锰酸钾氧化的是:A叔丁基苯 B异丁基苯 C仲丁基苯 D正丁基苯(3)下列化合物中,硝化反应最快的是:A氯苯 B苯胺 C甲苯 D硝基苯(4)下列
18、化合物中,具有芳香性的是:A环戊二烯 B环戊二烯碳正离子 C环戊烯 D环戊二烯碳负离子(5)下列构象中,优势构象的是:3完成下列反应式4推导题某芳烃分子式为C8H10,与酸性KMnO4溶液反应得到二元羧酸,此烃的一元氯代产物只有一种,写出该烃的结构式。5合成题(无机试剂任选)第四章 卤代烃1重点:卤代烃的分类、命名和性质,札依采夫规则,不同类型卤代烃卤原子活性。2难点:SN1、SN2历程,碳正离子的稳定性,札依采夫规则。3内容:(1)卤代烃的分类、命名根据与卤原子直接相连的碳原子的类型不同,分为伯卤代烃、仲卤代烃和叔卤代烃;根据卤原子的数目不同,分为一卤代烃、二卤代烃和多卤代烃。命名原则:选择
19、含卤原子在内的最长的碳链为主链(母体),称为某烃,卤原子和其它支链为取代基优先不饱和键的编号,其次是烷基、卤原子命名时,烷基、卤原子在前,烃在后命名卤代芳烃时,卤原子直接与芳环相连时,以芳烃为母体,卤原子为取代基来命名;卤原子连在芳环侧链上时,则以脂肪烃为母体,芳基和卤原子为取代基来命名。(2)化学性质NaOH、NaOR、NH3 HX HBr、HI(卤代烃) (醇) (醚)CX键是极性共价键,比醇、醚CO极性大,易断裂。卤代烃的碳和氢为卤代烃的两个反应活性中心,化学反应主要表现为亲核取代反应和消除反应等。亲核取代反应消除反应条件不同,反应类型也不同,NaOH(KOH)/H2O为取代反应;而Na
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