清华大学有机化学李艳梅课件全75页PPT

“对旋”
21.2.1
4n电子体系
（一）丁二烯电环化
共轭烯烃分子轨道数目等于组成分子轨道的原子轨道（p 轨道）的数，亦即等于参加共轭的碳原子数。
由各碳原子上的p轨道的不同方式线性组合构成
E4 LUMO
E3
LUMO
HOMO
E2
HOMO
E1
Ground State 加热时
Activated State 光照时
环加成反应：
两分子烯烃或多烯烃经无中间体的反应生成环状化合物。 可以认为是两个烯烃平面相互接近成键
关键：反应条件 不同体系反应条件不同
21.3.1 2+2 体系
电子流向： 甲分子 HOMO LUMO
乙分子 LUMO HOMO
轨道相互作用 关键：位相匹配
甲分子： 乙分子：
LUMO HOMO
2+2 体系：加热时（基态）
21.1 周环反应的理论
AB
A +B
AB
A +B
Reactant
Free radical Ion
Product
No intermediate
协同反应
反应中不形成离子或自由基中间体， 化学键的断裂和生成同时发生的反应
周环反应
CH3 H
CH3 H
175oC
5CH3
4H
hv
3
CH3
21
H
(2E,4Z)-hexa-2,4-diene
在加热或光照条件下，共轭多烯烃的两端环化成环烯烃
的反应，或其逆反应。
“分子内的周环反应”
CH3 H CH3
H
Cis
5CH3
175oC 4

清华大学有机化学李艳梅老 师课件第14章
目录
• 第十四章概述 • 有机化学反应机理 • 有机合成策略与技巧 • 天然产物中有机化学应用 • 实验室安全与环保要求 • 习题讲解与答疑环节
01
第十四章概述
章节内容与目标
内容
本章主要探讨有机化学反应的机理， 包括亲核取代、消除反应、亲电加 成等反应类型。
节约资源
在实验过程中要注意节约资源，如 减少试剂用量、回收利用废弃物中 的有用物质等。
事故预防与应急处理措施
制定应急预案
实验室必须制定应急预案，明确 应急处理措施和人员分工，以便
在事故发生时能够迅速应对。
配备应急设施
实验室必须配备相应的应急设施， 如灭火器、急救箱、安全出口等， 以便在事故发生时能够及时采取
重要概念及知识点
01
知识点
02
03
04
亲核取代反应的机理及影响因 素。
消除反应的机理及立体化学。
亲电加成反应的机理及其在合 成中的应用。
学习方法与建议
学习方法 认真阅读教材，理解反应机理的基本概念。
通过做习题，加深对反应机理的理解和应用。
学习方法与建议
• 查阅相关文献，了解反应机理的最新研究进展。
脂肪酸的合成与分解代谢途径，甘油 磷脂的代谢途径等。
05
实验室安全与环保要求
实验室安全操作规程
严格遵守实验室规章制度01 Nhomakorabea进入实验室前必须了解并遵守实验室的各项规章制度，如穿戴
实验服、禁止饮食、禁止吸烟等。
正确使用实验器材
02
使用实验器材前必须了解其使用方法和注意事项，确保正确使
用，避免损坏或造成危险。
蛋白质
蛋白质的结构层次（一级、 二级、三级和四级结构）、 性质及其合成与降解。

完全为氢原子所饱和。又叫饱和烃,石蜡是烷烃的混合
物
例如:甲烷,乙烷,丙烷,丁烷(正丁烷,异丁烷),戊烷 (正戊烷, 异戊烷,新戊烷)......
名称 分子式
甲烷
CH4
乙烷 C2H6
结构式
丙烷 C3H8 丁烷 C4H10
戊烷 C5H12
结构简式
CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3(CH2)2CH3 CH3(CH2)3CH3
烷基的大小次序： 甲基<乙基<丙基<丁基<戊基<己基<异戊基<异丁基<异丙基。
C 相同基团合并写出，位置用2，3……标出, 取代基数目用二, 三……标出。
D 表示位置的数字间要用逗号隔开，位次和取代基名称之间要用 “半字线”隔开。
E 如果支链上还有取代基时，则必须从与主链相连接的碳原子开始， 给支链上的碳原子编号。然后补充支链上烷基的位次、名称及数 目。
注意:键线式书写烷烃的分子结构:
•为了方便，只要写出锯齿形骨架,用锯齿形线的角及其端 点代表碳原子.不写出每个碳上所连的氢原子.但其它原子
必须写出.
(2)烷烃的通式——直链烷烃分子中，一个或几个 -CH2-基团（亚甲基）连成碳链，碳链的两端再连 有两个氢原子，因此直链烷烃的通式可写为:
H-(-CH2-)n-H
C
8
C
7
C
6
CC
5
C
4
C3 C C2
C 1 C C
6C
C 2 1 编号错误
（2） 若第一个支链的位置相同，则依次比较第二 、第三个支链的位置，以取代基的系列编号最小（ 最低系列原则）为原则。
烷烃名称的写出
A 将支链（取代基）写在主链名称的前面 B 取代基按“次序规则”小的基团优先列出

Pauli电子交换作用：
乙烷的能量随扭转角的变化。0º、120º对应于重叠式，60º对应 于交叉式。以交叉式的能量为零点。实线为实际情形，虚线为 去掉Pauli电子交换排斥作用之后的理论值。
Pauli电子交换排斥作用降低了旋转能 垒，对旋转能垒的产生起的是“反作用”
静 电 作 用 ：
原子核间(nn)、电子之间(ee)的静电斥力能随扭转角的变化。0º、120º对应于重 叠式，60º对应于交叉式。以交叉式的能量为零点。图中，“RR”线是指分子 骨架固定不变，只有两甲基绕轴旋转的情况；“FR”线是考虑了所有静电效应 之后的结果。
同系物具有相似的化学性质，其物理性质一般随分 子量的改变而规律性变化。 系差： CH2为同系列的系差
构造式：代表分子中原子的种类、数目和排列次序的 式子。
结构式：除了代表分子中原子的种类、数目和排列次 序的之外，还包括了空间及原子、电子、构 型、构象等信息的式子。
同分异构：分子式相同而结构不同的现象。
HH
Newman projection
将乙烷模型置于纸面上，使C—C键与纸面垂直， 从C—C键上方往下看，用一个点表示前面的碳原子， 与这一个点相连的线表示碳原子上的键，用周围表 示后面的碳原子，从周围的、向外伸出的线表示后 一个碳原子上的键。
H HH HH
mation 交叉式（能量较低）
Nature杂志2001年5月的一篇报道指出： 文献：V. Pophristic, L. Goodman, Nature 411, 565-568 (31 May 2001)
Pauli电子交换作用
空
Pauli不相容原理
间 阻
碍
决定乙烷构 象的因素
静电作用
效 应

清华大学有机化学李艳梅课件全共7文档•课程介绍与有机化学概述•烃类化合物及其衍生物•羰基化合物及其衍生物•碳碳重键与芳香性目录•立体化学基础与手性合成策略•有机合成方法与路线设计•现代有机化学实验技术与方法01课程介绍与有机化学概述介绍清华大学有机化学课程的开设背景、历史沿革以及在国内外的学术地位。

课程背景课程内容教学方法概述本课程的主要教学内容，包括有机化合物的结构、性质、合成方法以及反应机理等。

介绍本课程采用的教学方法，如课堂讲授、实验操作、小组讨论等。

030201清华大学有机化学课程简介有机化学研究对象与特点研究对象阐述有机化学的研究对象，即有机化合物，包括其结构、性质、合成和反应等方面。

特点介绍有机化学的特点，如化合物种类繁多、结构复杂、反应条件温和等。

有机化学发展历史及现状发展历史回顾有机化学的发展历程，包括早期有机化学、近代有机化学和现代有机化学等阶段。

现状介绍当前有机化学的研究热点和前沿领域，如有机合成、有机材料、生物有机化学等。

本课程教学目标与要求教学目标明确本课程的教学目标，包括知识目标、能力目标和素质目标等。

教学要求提出本课程对学生的教学要求，如掌握基本概念和原理、具备实验技能和创新能力等。

02烃类化合物及其衍生物烷烃饱和链烃，分子中只含有单键，通式为CnH2n+2，性质稳定，主要发生取代反应。

烯烃含有碳碳双键的链烃，通式为CnH2n，性质活泼，可以发生加成、氧化、聚合等反应。

炔烃含有碳碳三键的链烃，通式为CnH2n-2，性质活泼，可以发生加成、氧化、聚合等反应。

烷烃、烯烃、炔烃结构和性质苯的结构和性质苯分子为平面正六边形结构，6个碳原子和6个氢原子共平面。

苯环上的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特键，使得苯具有特殊的稳定性。

芳香烃含有苯环的烃类化合物，具有特殊的芳香气味，通式为CnH2n-6。

芳香烃的取代反应芳香烃在催化剂作用下可以发生取代反应，如硝化、磺化、卤化等。

Reactions:
H 3 C C H 2 H :C C l 2 H 3 C C H 2 C C l 2 H
H 插入C－H键H Cl
H
H
与C＝C双键反应
Cl Cl Cl
制备环丙烷衍生物
立体选择性？
Singlet carbene
等待其中一个电 子的自旋方向发 生改变
Triplet carbene
eg: Pt, Pd / CaCO3, BaSO4, Al2O3 eg: Raney Ni:
NiAl + NaOH N* i注+意N：a二Al价O2硫+化H物2易使 催化剂中毒（ : S 占据金 属的空d轨道）
Syn Addition（在非均相催化剂的表面发生顺式加成）
烯烃的相对氢化速率： 乙烯 > 一元取代烯烃 > 二元取代烯烃 > 三元取代烯烃 > 四元取代烯烃
Answer
满足反式共平面，过渡态能量低
?
?
Question 3：Try to finish the reaction !
Substituted cyclohexene
Br Br
(B) With HA
HA: HX H2SO4 H2O, H2O / H3PO4 有机酸、醇、酚 ＋ H＋
汞催化下的水合反应：
Carbocation may undergo rearrangement
注意之三：立体化学
等量
不等量
strereochemistry
不等量
(C) With HOX 次卤酸
试剂中带部分正电荷的部分加在含氢较多的双键碳原子 上。
(D) With B2H6
B外层3个电子 B2H6 共12个电 H外层1个电子 子

目录•有机化学概述•碳原子结构与性质•官能团及其反应活性•立体异构现象与手性分子识别•有机合成策略与方法•绿色化学原理在有机合成中应用有机化学概述有机化学定义与发展历程定义研究有机化合物结构、性质、合成、反应机理及其应用的科学发展历程从早期对天然产物的提取和分离，到合成有机化合物的探索，再到现代有机化学的飞速发展有机化合物分类及特点分类按碳骨架分类（开链化合物、碳环化合物、杂环化合物等）、按官能团分类（烃类、醇类、醛类、酮类等）特点种类繁多、结构复杂、性质各异，具有广泛的应用价值有机化学在科研与工业中应用科研应用研究生命现象的本质、探索新药物和新材料、发展高效低毒的农药和化肥等工业应用合成纤维、塑料、橡胶等高分子材料，生产染料、香料、涂料等精细化学品，制备医药、农药等中间体。

碳原子结构与性质碳原子杂化类型及空间构型sp杂化碳原子形成两个σ键，呈直线型构型，如乙炔中的碳原子。

sp²杂化碳原子形成三个σ键，呈平面三角形构型，如乙烯中的碳原子。

sp³杂化碳原子形成四个σ键，呈四面体构型，如甲烷中的碳原子。

0102 03σ键由两个原子轨道沿键轴方向重叠而形成，具有方向性和饱和性。

π键由两个原子轨道垂直于键轴方向重叠而形成，具有方向性和不饱和性。

共价键的极性由成键原子的电负性差异决定，差异越大，极性越强。

共价键形成与性质分析03疏水作用非极性分子间的相互作用力，使非极性分子在水溶液中相互聚集。

01范德华力普遍存在于分子间的相互作用力，与分子的大小和极性有关。

02氢键存在于含有氢原子的分子间的一种特殊相互作用力，具有方向性和饱和性。

碳原子间相互作用力探讨官能团及其反应活性卤素原子（-X ）具有亲电性，可发生亲核取代、消除等反应。

-NH2）具有亲核性和碱性，可参与亲核取代、缩合等反应。

羧基（-COOH ）具有酸性，可发生酯化、酰卤化等反应。

羟基（-OH ）具有亲核性，可参与亲核取代、消除等反应。

主链：戊酸
Step II: numbering
• 优先照顾母体官能团，使其位次最小
CH3CH2CH2COOH
CH2CH3 CH3CCH2COOH OH
既有双键又有叁键！ • 如果两种编号方式母体官能团位次均一
样，则可兼顾取代基
Step III: nomenclature
“取代基位号-取代基名称-母体官 能团位号-母体” 若有几个相同的支链，则在支 链前加“二、三”等数字
(3)含有双键或叁键的基团，可认为连 有两个或叁个相同的原子。
(C) (C) eg C CH C C H (C) (C) HC (C) C (C) CH
原则三：如果两个不同取代基所取代的位 置按两种编号法位号相同，则从顺序较小 基团的一端开始编号。
原则四：书写时顺序较小的基团列于前
eg CH3CH2CH2CHCH2CH2CH2CHCH2CH2CH3 CH2CH2CH3 CH(CH3)2
7
6
5
4
3
2
1
两种选法均有三个支链
选
支链位号为 [2，4，5]
选
支链位号为 [2，4，6]
故选
比较原则：按编号顺序比较，先比第一个 ，若想同则比第二个……依此类推。 最低系列规则亦用于编号
eg C C C C C C 1 2 3 4 5 6 C C C
6 5 4 3 2 1
(2，4，5） （2，3，5）
二级碳
三级碳
四级碳
与叔碳原子相连的氢原子 叔 与仲碳原子相连的氢原子 仲 与伯碳原子相连的氢原子 伯 氢
3 2 1
一级 二级 三级
CH3 CH3 CH2 CH CH3 C CH3 CH3
(二） 基 、 亚基 、 次基