普通高中教科书 化学 选择性必修 有机化学基础（沪教版）.pdf

主编：麻生明 陈 寅本册主编：王全瑞编写人员： （以姓氏笔画为序）王 辉 王程杰 占小红 匡云艳孙兴文 杨海艳 沈正东 徐凯里责任编辑：张明睿美术设计：诸梦婷普通高中教科书化学选择性必修 3有机化学基础上海市中小学（幼儿园）课程改革委员会组织编写出 版 上海世纪出版（集团）有限公司上海科学技术出版社 （上海市钦州南路 71 号邮政编码 200235）发 行上海新华书店印 刷当纳利（上海）信息技术有限公司版 次2021 年 3 月第 1 版印 次2021 年 3 月第 1 次开 本890 毫米 1240 毫米1/16印 张8.25字 数183 千字书 号ISBN 9787547853016/G1039定 价10.40 元版权所有未经许可不得采用任何方式擅自复制或使用本产品任何部分违者必究如发现印装质量问题或对内容有意见建议，请与本社联系。电话：02164848025，邮箱：全国物价举报电话：12315 声明按照中华人民共和国著作权法第二十三条有关规定，我们已尽量寻找原作者支付报酬。原作者如有关于支付报酬事宜可及时与出版社联系。1.1 有机化学的建立和发展 31.2有机化合物的结构 81.3 有机化合物的命名 16本章复习 212.1脂肪烃 252.2芳香烃 312.3卤代烃 37本章复习 423.1醇和酚 473.2醛和酮 553.3羧酸及其衍生物 62本章复习 694.1生物大分子 754.2 合成高分子 87本章复习 98目 录第 1 章 认识有机化学 1第 2 章 烃和卤代烃 23第 3 章 烃的含氧衍生物 45第 4 章 生物大分子与合成高分子 731 化学词汇中英文对照表 124 学生必做实验索引 126附录 12425.1有机合成初步 1035.2 研究有机化合物的一般方法 111本章复习 119第 5 章 有机化合物的合成与研究 101认识有机化学第1章 有机化合物是构成生命的基础物质，广泛存在于地球上。在浩瀚的星际空间也陆续发现了许多有机化合物。这些发现为人类探索天体演化、生命起源提供了丰富的信息。1有机化学的建立和发展有机化合物的结构有机化合物的命名1.11.21.32有机化学与人类日常生活密不可分，大到国民经济支柱产业，小到百姓衣食住行都离不开有机化学的应用，构成生命活动物质基础的核酸、蛋白质和糖类也是有机化合物。目前已知的有机化合物数量远远大于无机化合物，为何两者会存在如此大的差异，有机化合物的结构究竟有什么特点？面对数目如此庞大的有机化合物，科学家又是如何区分它们的？本章将介绍人类认识、研究和应用有机化合物的简史，初步认识有机化合物的结构特征与常见有机化合物的分类和命名，为深入学习有机化学打好坚实的基础。有机化学的建立和发展31.11.1有机化学的建立和发展有机化学的建立和早期发展 知道有机化学学科的发展简史 了解有机化学和有机化合物的定义学 习 聚 焦知 识 回 放 常见的有机化合物及其应用有机化学是研究有机物的结构、性质、制备、应用及其理论方法的学科。历经两个多世纪的演变，有机化学不仅能展示有机物的转化规律、设计并合成具有特定性能的有机物分子，还能与材料科学、环境科学及生命科学等领域不断地交叉融合，从而发展出新技术与新理论。有机化学的发展促进了国防、医药、材料、能源等方面的科技发展，为提高生活质量、改善生存环境做出了卓越的贡献。人类很早就开始对动植物进行简单加工来获取有机物，例如酿酒、发酵之类的工艺就涉及了有机反应。此外，造纸、制糖、制备染料、提炼油脂等与有机物相关的生产实践也都一直伴随着人类文明的发展。随着科学的发展，人们逐渐发现，与来自岩石、矿物等无生命体中的物质相比，从动植物中提取分离得到的某些物质在组成和性质上有很大差别，如在水中溶解性较差，熔、沸点较低，受热易分解（表 1.1） 、易燃烧，发生的反应往往速率慢且复杂，常伴有副反应等等。表 1.1 萘、葡萄糖和氯化钠的熔、沸点物质熔点 /沸点 /有机物萘80.5217.7葡萄糖150200以上分解炭化无机物氯化钠800.81 46519 世纪初，化学家们普遍认为，生命体内存在特殊的“生命力”导致了这些物质的产生，因此称这类物质为“有机物” 。1808 年，瑞典化学家贝采利乌斯 (Jns Jacob Berzelius，17791848) 在对有机物深入研究的基础上，首次提出了“有机化学”这一概念。19 世纪 20 年代以后，尿素、草酸、醋酸等一大批天然有机物相继被人工合成，这些成就打破了有机物的“生命力论” ，同时也提示人们，需要重新对有机物进行更为科学的界定，才能更好地促进有机化学的发展。认识有机化学第 1 章4元素分析发现，所有的有机物中均含有碳元素，绝大多数还含有氢元素，部分有机物含有氧、氮等元素。于是化学家们认为，碳是构成有机物的基本元素，把含碳化合物称为有机物，把有机化学定义为研究含碳化合物的化学。值得注意的是，有机物与无机物之间没有绝对界限，在一定条件下可以相互转化。进入 19 世纪后半叶，有机化学作为独立的专业领域得到确立。伴随有机物合成方法的发展，人们对复杂有机物分子的认识不断深入，在此基础上逐步提出和建立了许多经典有机化学理论，极大促进了有机化学的发展（图 1.1） 。 一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸盐等化合物虽然含有碳元素，但是它们不具有有机物的性质，这些含碳化合物属于无机物。进入 20 世纪，随着原子结构的发现，有机化学从实验方法到基础理论都有了巨大的进展，也产生了不少分支学图 1.1近代有机化学的发展现代有机化学的发展鲁埃勒 （H. M. Rouelle） 法从尿液中分离出尿素。赛特纳 （F. W. A. Sertrner）德从鸦片中获得第一个生物碱吗啡。法拉第 （M. Faraday） 英从鱼油等物质的热裂解产品中分离出苯。翁弗多尔本 （O. Unverdorben）德在天然蔬菜提取物中发现苯胺。维勒 （F. Whler） 德由无机物制得尿素。李比希 （J. von Liebig） 德提出定量测定有机物中碳和氢元素含量的分析法。霍夫曼 （A. W. von Hofmann）德将苯进行硝化后再还原，得到了苯胺。凯库勒 （F. A. Kekul） 德提出了碳四价概念， 碳原子之间可以相互结合形成碳链。凯库勒 （F. A. Kekul） 德提出苯分子为单双键交替的六元环状结构。帕克斯 （A. Parkes） 英制造出第一个塑料硝酸纤维素。珀 金 （W. H. Perkin） 英在 合成奎宁的过程中意外得到紫色染料苯胺紫。范霍夫 （J. H. vant Hoff） 荷提出分子空间结构假说， 解释了对映异构现象。有机物的发现与合成有机理论与实验技术的发展有机化学的建立和发展51.1科，包括有机合成化学、高分子化学、天然产物化学、有机分析、有机立体化学等。有机合成是创造有机物分子的主要手段。化学家们通过选择不同的起始原料，经过一系列基本合成反应，获得目标分子。通过对不同合成路线的评价，可以筛选出有工业前景的生产方法和工艺，这也是现代有机合成的发展方向之一。有机分析主要研究有机物的分离、纯化、鉴定和测定，是人类认识和获取有机物的重要手段之一。例如，我国科学家从黄花蒿茎叶中分离提取出具有抗疟活性的青蒿素（图 1.2） ，成为治疗疟疾的首选药物，屠呦呦因此荣获诺贝尔奖。随着近代物理学和电子学的发展和渗透，特别是半导体材料、原子能材料等新兴领域的迅速发展，有机分析从传统的化学分析逐渐发展为更高效、更灵敏的仪器分析，通过快速、准确地测定有机物的分子结构，化学家们能够更好地从分子水平去认识物质世界，从而推动有机化学的发展。21 世纪的有机化学能够合成出更多满足人们不同需要、具备各种特定性能的分子，为生产和技术部门提供尽可能多的新物质、新材料；并将更加关注研究能源和资源的开发利用，尤其是加强对绿色化学的研究，更好地促进社会可持续发展。同时，21 世纪的有机化学也将突破传统学科领域的框架，与其他自然科学进行深度的交叉融合，向着探索生命科学和宇宙起源的方向不断发展（图 1.3） 。图 1.3 有机化学领域的不断细化与融合图 1.2 屠呦呦与青蒿素链接学科天然产物化学是研究源于植物、动物、微生物等天然产物中化学成分的一门学科，是有机化学的一个重要分支，主要研究具有生理活性、在医药及农药等领域有重要应用价值的天然有机物，指导人们科学、高效、合理地利用自然资源。我国天然产物资源丰富，中草药应用历史悠久，天然产物化学方面的研究工作非常活跃，取得了显著的成果，如抗疟新药青蒿素、抗肝炎药五味子丙素、重要的香料和神经兴奋药物麝香酮、抗生素创新霉素（图 1.4）等临床药物的发现及应用。天然产物化学 认识有机化学第 1 章6 几位同学针对有机物展开了讨论，他们各自提出了一些观点。 甲同学：有机物都是非电解质； 乙同学：熔点低的化合物都是有机物； 丙同学：不含碳的化合物可能是有机物； 丁同学：不含氢的化合物也可能是有机物。 他们的说法是否正确？为什么？ 有机物是指大多数的含碳化合物，大部分有机物中都含有氢元素，也存在少量不含氢元素的有机物，如甲烷的全氯取代产物四氯化碳（CCl4） 。大多数有机物是非电解质，如烷烃、乙醇、蔗糖等，但也存在一些有机物能在水中发生电离，例如乙酸。有机物熔点低的原因是它们大多由分子构成，分子间作用力较弱，一些无机物同样也存在这种现象，如氯化氢、水等。因此，只有丁同学的说法是正确的。学习指南例题导引问题：分析：天然产物在生物体内的含量很少，远远不能满足制药需求。因此，化学家们一直不断尝试人工合成天然产物。比如含有麝香酮的麝香，过去往往采用猎麝取香的方法，导致野生麝的数量锐减。经过数十年的努力，我国化学家成功研制出人工麝香，其功能与天然麝香基本相同。人工麝香的广泛使用为珍稀野生动物保护做出贡献，有利于生态环境的可持续发展。图 1.4 从植物、动物和微生物中提取的天然产物从五味子中提取的五味子丙素从麝香中提取的麝香酮从放线菌中提取的创新霉素 有机化学的建立和发展71.1练习巩固1. 将左栏内容与右栏对应内容用短线连起来。. 19 世纪维勒由无机物制得尿素a. 有机物成为人类的重要物质基础. 贝采利乌斯提出“有机化学”的概念b. 有机化学成为一门完整的学科. 碳的价键理论、空间结构理论的发展c. 有机化学的初步形成. 合成有机物在生产、生活各方面的应用d. 打破了“生命力论”2. 判断下列说法是否正确。（1） 有机物都是从生命体中提取出来的物质。 （）（2） 含碳的物质一定是有机物。 （）（3） 有机物和无机物在性质上的差别不是绝对的。 （）（4） 所有的有机物都难溶于水。 （）（5） 所有的有机物在一定条件下都能够相互转化。 （）3. 古丝绸之路是我国历史上中外经济、文化交流的重要通道，其贸易范围十分广泛。判断下图中丝绸之路贸易商品的主要成分是否属于有机物。4. 某有机物仅由碳、氢、氧三种元素组成，其相对分子质量小于 150。若已知该有机物中氧的质量分数为 50%，则分子中最多含有多少个碳原子？瓷器丝绸茶叶香料明矾（第 3 题）8认识有机化学第 1 章有机物中都含有碳原子。碳原子不仅能与氢、氧、氮、氯等元素原子形成化学键，而且碳原子之间还能相互结合，并连接形成直链、支链以及各种环状化合物。有机物中碳原子的成键方式有哪些特点，我们又该如何来表示有机物的结构呢？1.2有机化合物的结构 了解碳原子的成键方式与键的类型 掌握有机化合物结构的表示方法 理解有机化合物的同分异构现象 了解有机化合物的碳架分类方法学 习 聚 焦知 识 回 放 烷烃的同分异构现象 甲烷、乙烯、乙炔与苯的结构特点碳原子最外层有 4 个电子，既不容易失去也难以得到 4 个电子以达到稀有气体元素原子的稳定结构。一般情况下，碳原子利用其最外层 4 个电子分别与其他原子之间通过共用电子对形成共价键。根据共用电子对数目不同，形成通常所说的单键、双键和三键，其中双键和三键称为不饱和键，如图 1.5 所示。有机化合物中碳原子的成键特点图 1.5有机物中碳的成键方式写出甲烷、乙烯与乙炔分子的电子式、结构式与结构简式，说出它们的分子空间结构。书写表达甲烷分子中碳原子与氢原子形成四个碳氢键，任意两个键之间的夹角均为 10928。其他烷烃分子中碳原子的成键方式与甲烷相似，都与四个原子形成共价单键，这样的碳原子称为饱和碳原子。单键（C） ：C C、C Cl、C O、双键（ CC） ：C C、C O、三键（CCC） ：C C、C N、91.2有机化合物的结构我们可以通过共价键的键长和键能来研究共价键的性质，从而分析或预测简单有机物的化学性质。我们知道将乙烯通入溴的四氯化碳溶液中，溶液会褪色；如果改为通入乙烷，则溶液颜色无明显变化。根据以上实验现象，结合表 1.2，判断碳碳双键中两个键的性质是否完全相同？推测将乙炔通入溴的四氯化碳溶液时可能会出现怎样的现象？表 1.2几种碳碳键的键长与键能碳碳键键长 /pm键能 /（kJmol1）碳碳单键（C C）154347碳碳双键（C C）133615碳碳三键（C C）120839从碳碳双键与碳碳单键的键能数据比较可以发现，乙烯分子的碳碳双键中的一个键较另一个键容易断裂；类似地，乙炔分子的碳碳三键中有两个键较另一个键容易断裂。所以乙烯、乙炔均能发生加成反应，这也是含有不饱和碳原子的有机物常见的性质。乙烯和乙炔分子中，与每个碳原子成键的原子数目都小于 4，这样的碳原子称为不饱和碳原子。形成双键的不饱和碳原子，相邻两个键的夹角约为 120；形成三键的不饱和碳原子，相邻两个键的夹角为 180（图 1.6） 。想一想 本书中如非特别注明溶剂，均为水溶液。图 1.6乙烯、乙炔分子结构示意图乙烯乙炔10认识有机化学第 1 章写出乙醇分子的结构式，分析其中存在的非极性键和极性键，预测乙醇分子中易发生反应的位置并举例说明。有机物分子的结构可以用结构式或结构简式来表示。除此以外，键线式也是表示有机物结构的常见方法，例如正己烷的键线式可以表示为 OO，乙酸乙酯的键线式可以表示为 OO。在这些键线式中，折线上的每个拐点和终点均表示一个碳原子，同时省略了结构中的碳原子及与碳原子相连的氢原子。有机化合物结构的表示方法分子式为 C5H12的烷烃一共有三种，分别在下表中写出它们的结构简式与键线式，分析它们结构中的相同点和不同点。物质名称正戊烷异戊烷新戊烷结构简式键线式相同点不同点书写表达除了键长、键能外，共价键的极性对有机物的化学性质也具有非常重要的影响。不同元素两个原子成键时，由于它们吸引电子的能力不同，共用电子对将偏向吸引电子能力较强的一方，所形成的共价键称为极性键。而同种元素两个原子成键时，它们吸引电子能力相同，共用电子对不发生偏移，所形成的共价键称为非极性键。有机物的反应往往发生在极性键上。常见的极性键有碳氢键（C H） 、碳氯键（C Cl） 、碳氧键（C O） 、碳氧双键（C O） 、氢氧键（O H） 、碳氮键（C N）等。 由于碳原子与氢原子吸引电子能力相近，碳氢键的极性较弱。想一想111.2有机化合物的结构拓展视野结构式和结构简式均不能表示分子真实的立体结构。例如甲烷分子的形状为正四面体形，但结构式却显示碳氢原子在一个平面上。为了正确表示分子的立体结构，化学家在平面上加入第三维坐标，以“”表示在纸平面上的化学键； “” 表示位于纸平面前方、指向观察者的化学键； “”表示位于纸平面后方、远离观察者的化学键，这种表示方法叫做楔形式。图 1.7 表示了甲烷、乙烷与丙烷的楔形式和球棍模型的对应关系。分子的立体结构表示图 1.7甲烷、乙烷与丙烷的楔形式与球棍模型大多数有机物都存在同分异构体，这是造成有机物数目繁多的主要原因之一。如果不考虑分子的空间结构，仅是组成分子的原子排列顺序及连接方式不同而产生的异构体，称为构造异构。构造异构分为三类：像 CH3CH2CH2CH2CH3与CH3CH2CHCH3CH3这样，由于碳原子排列顺序差异，形成不同的碳骨架而产生的同分异构现象，称为碳链异构；像CH3CH2CH2OH 与CH3CHCH3OH这样，具有相同官能团，但是官能团在碳骨架上的位置不同而产生的同分异构现象，称为位置异构；像 CH2 CHCH CH2与 CH3CH2C CH 这有机化合物的同分异构现象甲烷乙烷丙烷CC CCCCHHHHHHHHHHHHHHHHHHCC CHHHHHHCCCHHHHHHHH12认识有机化学第 1 章样，因官能团种类不同而产生的同分异构现象，称为官能团异构。立体异构是一类与分子空间结构有关的异构现象。互为立体异构体的有机物分子中的原子或原子团具有相同的连接顺序，但在空间上的排列情况不同。例如，碳碳双键由于不能发生旋转，因此 2丁烯存在两种不同的空间结构：对映异构是另一种立体异构现象，互为对映异构体的分子就像人的左手和右手一样，不能完全重合，互为实物与镜像（图 1.8） 。图 1.8对映异构现象目前，已知的有机物数量非常庞大。为方便研究和学习，有必要对其进行系统和科学的分类。分类的方法有许多种，例如根据分子组成中是否含有碳、氢以外的元素，分为烃和烃的衍生物。烃的衍生物又可以分为含氧衍生物、含氮衍生物等。按分子骨架形状，有机物分为链状化合物（又称脂肪族化合物）与环状化合物。其中环状化合物又可分为脂环族（如环己烷 ）和芳香族化合物（如苯 ） 。有机化合物的分类已知碳碳三键不能旋转，2丁炔（CH3 C C CH3）是否存在顺反异构体？为什么？想一想 CH3H3CCCHHCH3H3CHHCC顺2丁烯 CH3H3CCCHHCH3H3CHHCC反2丁烯顺2丁烯分子中两个氢原子在双键的同侧，称为顺式，而反2丁烯分子中两个氢原子在双键的异侧，称为反式，这属于立体异构中常见的顺反异构现象。互为顺反异构体的有机物的性质存在差异，如顺2丁烯沸点为 3.7，而反2丁烯沸点为 0.9。镜面镜面131.2有机化合物的结构按官能团种类，有机物可分为烯烃、炔烃、卤代烃、醇、羧酸、酯等。各种官能团之间的互相转化构成了有机反应的主要内容。常见有机物的主要分类如图 1.9 所示。图 1.9常见有机物的主要分类有机化合物烃烃的衍生物链烃烷烃烯烃炔烃脂环烃芳香烃（官能团：（官能团：（官能团：（官能团：（官能团：（官能团：（官能团：（官能团：（官能团：（官能团：（官能团：（官能团：环烃卤代烃醇酚醚醛酮羧酸酯胺酰胺COHOHNH2CCCCOR1R2COR1R2COHCOOHCOORCONR1(H)R2(H)X碳卤键）碳碳双键）碳碳三键）羟基）羟基）氨基）酰胺基）醚键）醛基）酮羰基）羧基）酯基）14认识有机化学第 1 章学习指南 维生素 C 是人体必需的营养物质，人体缺乏维生素 C 会造成坏血病。已知维生素 C 的结构如图 1.10 所示，说出维生素 C 分子中的官能团。例题导引问题：图 1.10 维生素 C 的结构分析： 观察键线式时注意代表共价键的折线每一个拐点处都代表一个碳原子。在分析有机物的官能团时，可以优先寻找分子中与氧原子、氮原子、卤素原子等有关的部位以及存在的双键或三键。维生素C 分子中共有六处存在氧原子，分别是四个羟基和一个酯基，此外，在分子中还存在一个碳碳双键。具体分布如图 1.11 所示。图 1.11维生素 C 中含有的官能团练习巩固1. 下列有机物不是C CCH3CH3HH的同分异构体的是（） 。 （A） CH2 CHCH2CH3 （C） C CCH3HHCH3CH2 CH2CH2 CH2CH3 CH CH3CH3（B）（D） HOHOHOOHOO HOHOHOOHOO羟基羟基羟基羟基碳碳双键酯基151.2有机化合物的结构2. 写出下列有机物中含有的官能团名称与不饱和碳原子的数目。有机物CH3 CH CH COOHOOOH官能团名称不饱和碳原子数3. 有机物 CH C CH2 CH2OH 的化学性质主要取决于（） 。 （A） CC 和 CH （B） 和 （C） CCCHCCOOOH和 （D） 和 4. 某烷烃的相对分子质量为 86，它共有五种同分异构体，写出这五种同分异构体的结构简式和键线式。16认识有机化学第 1 章1.3有机化合物的命名烷烃、烯烃和炔烃的命名 了解普通命名法和系统命名法 掌握烷烃、烯烃、炔烃和苯的同系物的系统命名学 习 聚 焦知 识 回 放 甲基、乙基的结构简式 烷烃的普通命名法有机物结构复杂、种类繁多。为了使有机物都有对应的名称，需要建立起一套科学、系统的有机物命名规则。烷烃分子结构相对简单，可以看作是其他烃及烃的衍生物的母体，因此有机物的命名一般以烷烃命名为基础，其他有机物的命名是在烷烃命名规则的基础上延伸出来的。我们知道烷烃可以用“碳原子数 + 烷”来命名，例如甲烷、乙烷；遇到同分异构体可以加上相应的词头进行区分。例如正丁烷、异戊烷等，这种方法叫做“普通命名法” 。但随着碳原子数目的增加，烷烃的同分异构体数目急剧增加，无法再用普通命名法命名。因此，在有机化学中广泛采用“系统命名法” 。用系统命名法对烃进行命名时，首先应将烃分子中某一条碳链定为主链，主链上的氢原子被其他原子或原子团所取代时，这些原子或原子团称为取代基，如甲基、乙基等烷基。1.烷烃的系统命名对烷烃进行系统命名时，一般遵循以下规则：（1） 选择分子中最长的碳链作为主链，按主链上的碳原子数目称为“某烷” （母体） ，将支链视为烷基取代基。例如：资 料 库常见的烷基CH3 CH2 CH2 （正）丙基CH3 CH CH3异丙基CH3 CH2 CH2 CH2 （正）丁基CH3 CH CH2 CH3异丁基CH3 CH2 CH CH3仲丁基CH3 C CH3CH3叔丁基CH3 CH2 甲基乙基CH3 （2） 从主链的一端开始，用阿拉伯数字依次给主链上的碳原子进行编号，尽可能使取代基具有最小的位次编号。例如：碳链上有七个碳原子，不是最长链碳链上有八个碳原子，是最长链，作为主链171.3有机化合物的命名（3） 将取代基的名称写在烷烃名称的前面，在取代基的前面列出其连接在主链上相应碳原子的编号。如果主链上有相同的取代基，可以将取代基合并起来，用“二” “三”等中文数字表示取代基数目，并在各位次编号数字间用“， ”隔开。如果主链上有几个不同的取代基，就把简单的写在前面，把复杂的写在后面。汉字与阿拉伯数字之间都用短线“”隔开。1. 用系统命名法对下列烷烃进行命名。书写表达（2）（1）2. 写出下列烷烃的结构简式。（1） 2,2,4三甲基己烷 （2） 2甲基丁烷2.烯烃和炔烃的系统命名烯烃和炔烃的系统命名与烷烃基本相似，一般遵循以下规则：（1） 选择含有碳碳双键或碳碳三键的最长碳链为主取代基最下位次编号是3，编号错误取代基最小位次编号是2，编号正确相同取代基数目取代基位次取代基名称母体名称2, 5, 6三甲基 4 乙基辛烷18认识有机化学第 1 章用系统命名法对下列不饱和烃进行命名。书写表达苯分子上的氢原子被烷基取代所得的产物称为苯的同系物。苯的同系物命名时，以苯环作为母体，侧链（即烷基）作取代基，将取代基的名称写在“苯”字的前面，通常“基”字可以省略。例如：苯的同系物的命名（1）（2）（3）链，称“某烯”或“某炔” 。（2） 编号时使碳碳双键或碳碳三键所在位次最小，将其编号写在烯或炔的名称前，中间用短线“”隔开。（3） 把支链作为取代基，取代基写法与烷烃相同。（4） 如果分子中含有多个碳碳双键或碳碳三键时，则分别以每一个碳碳双键或碳碳三键上较小的编号来表示位置，并用“， ”隔开，再用“二” “三”等中文数字表示碳碳双键或碳碳三键的数目，如二烯、三炔等。具体实例如下：4甲基1戊烯3, 4二甲基2戊烯3甲基1戊炔1, 3丁二烯191.3有机化合物的命名当苯环上有两个或多个烷基时，可将苯环上的 6 个碳原子编号以确定取代基的位次。例如二甲苯有三种同分异构体，可将某一个甲基所在的碳原子位次编号定为 1，且使另一个甲基位次编号最小再进行命名。取代基的相对位次有时也用“邻” “间” “对”等词头来表示。学习指南 以下几种烃的命名均有错误，请分析原因。 2,3,4三甲基丁烷 4甲基戊烷 2甲基4戊烯 在给有机物命名时，关键要遵循如下规则： （1） 主链碳最多（若有官能团，则主链必须包含官能团） ； （2） 取代基编号最小（若有官能团，则必须满足官能团位次编号最小） ； （3） 相同取代基合并。可以先写出题中每一个错误命名所对应的烃的结构简式，找出错误原因，再对其重新命名。例题导引问题：分析： 甲苯1， 2二甲苯（邻二甲苯）1， 3二甲苯（间二甲苯）乙苯丙苯 CH2CH2CH3CH2CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3 CH2CH2CH3CH2CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3 CH2CH2CH3CH2CH3CH3CH3CH3 CH2CH2CH3CH2CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3 CH2CH2CH3CH2CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3 CH2CH2CH3CH2CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH31， 4二甲苯（对二甲苯）20认识有机化学第 1 章 不难发现， 不符合“主链碳最多”规则，应该选择含五个碳的碳链为主链，即 “戊烷” ，正确名称为： 2,3二甲基戊烷； 不符合 “取代基位次编号最小”规则，正确名称为： 2甲基戊烷； 不符合“官能团位次编号最小”优先规则，正确名称为：4甲基1戊烯。练习巩固1. 一种烃的结构简式可以表示为： 命名该化合物时，主链上的碳原子数是（） 。 （A） 9 （B） 10 （C） 11 （D） 122. 2甲基丁烷中“2”是指（） 。 （A） 主链上有两个碳原子 （B） 有两个相同的取代基 （C） 官能团在主链上位次编号为 2 （D） 取代基在主链上位次编号为 2 3. 用系统命名法对下列有机物进行命名。 （1） （2） （3） 4. 盛有某烃的试剂瓶上标签不慎污损，仅能看到该烃系统命名为“, 二甲基1丁” ，已知“”处应为一个数字或一个汉字，写出该烃可能的名称与对应的结构简式。211.3有机化合物的命名本 章 复 习素 养 提 升 能判断有机物分子中碳原子的饱和程度、键的类型，分析键的极性；从原子间连接顺序、成键方式和空间排布认识有机物种类多样性和同分异构现象。 能采用模型、符号等多种方式对常见有机物的结构进行表征。 从分子骨架、官能团等多个角度对有机物进行分类；能对简单的烷烃、烯烃、炔烃及苯的同系物进行系统命名。核 心 框 图练 习 巩 固1. 垃圾分类收集是实现废弃物减量化、资源化、无害化的有效手段，下列标志所对应的垃圾主要成分为有机物的是（） 。垃圾标志金属类破旧陶瓷品玻璃类废纸类选 项（A）（B）（C）（D）21有机化合物结构碳原子的成键方式单键、双键和三键极性键和非极性键结构式和结构简式键线式构造异构碳链异构位置异构官能团异构顺反异构对映异构立体异构按分子骨架按官能团表示方法同分异构现象有机物的分类普通命名法系统命名法命名22认识有机化学第 1 章2. 下列烷烃分子中去掉一个氢原子后所得的烷基不止一种的是（） 。 （A） 甲烷 （B） 乙烷 （C） 异丁烷 （D） 新戊烷3. 在有机物中，碳原子相互结合不可能（） 。 （A） 形成碳链 （B） 形成碳环 （C） 形成离子键 （D） 形成共价键4. 下列烃类发生的反应中，能说明分子中存在不饱和碳原子的是（） 。 （A） 加成反应 （B） 取代反应 （C） 燃烧反应 （D） 以上皆可5. 下列各组中的两种有机物，可能是相同的物质、同系物或同分异构体等，请判断它们之间的关系：（1） 2甲基丁烷和丁烷 。（2） 新戊烷和 2,2二甲基丙烷 。（3） 间二甲苯和乙苯 。（4） 1己烯和环己烷 。*6. 判断下列有机物中所有碳原子是否能处于同一平面上。（1） （2） （3） *7. 人们将有机物中连有四个不同原子（或原子团）的碳原子称为手性碳原子，如右图所示烷烃中含有一个手性碳原子（用红色标记） 。（1） 此烷烃如何用系统命名法进行命名？其一氯代物共有几种（不考虑立体异构） ？（2） 具有手性碳原子且相对分子质量最小的烷烃的分子式是什么？若不考虑立体异构，符合上述要求的烷烃存在几种结构？体 验 分 享在下列选题中，开展文献、调查、实验等研究，并将成果和体会制作成海报、演示文稿，进行分享和交流。 诺贝尔奖作为全球影响力最大的科技奖项，从 1901 年以来，已经走过了一百多年的历程。诺贝尔化学奖中有哪些获奖成就与有机化学有关？这些成就如何促进了有机化学的发展？ 某些有机物中含有金属元素，并且碳原子与金属原子之间形成共价键，这类有机物称为金属有机化合物。金属有机化合物在有机合成、医药、农业等方面有哪些应用？注：教材中打“*”号的练习题供有兴趣的同学完成。（第 7 题）22脂肪烃232.1烃和卤代烃第2章 某些兰花能绽放出极似雌蜂形状的花朵，释放出由烃类化合物组成的信息素，引诱雄蜂来完成异花授粉。23烃和卤代烃第 2 章24脂肪烃芳香烃卤代烃2.12.22.324烃是仅由碳和氢两种元素组成的有机化合物。根据结构不同，烃可以分为脂肪烃和芳香烃。烃分子中的氢原子可以被卤素原子取代，所得产物称为卤代烃。烃和卤代烃等有机物发生的反应，具有反应缓慢、产物复杂等特点，在生成主要产物的同时，往往伴随有其他副产物的生成。当反应条件发生改变时，还会得到不同的产物。 本章主要学习脂肪烃、芳香烃以及卤代烃的结构和性质，了解其在生产、生活各领域中的应用。脂肪烃252.12.1脂肪烃饱和烃的性质 掌握烷烃、烯烃和炔烃的性质及其重要反应 能依据有机物的结构特征分析有机物的某些化学性质学 习 聚 焦知 识 回 放 烷烃 乙烯的主要化学性质 取代反应和加成反应脂肪烃是指分子中不含苯环的烃，最早是从脂肪中提取的，故而得名。在脂肪烃中，碳原子的排列形式可以呈链状或环状，分别称为脂链烃和脂环烃。根据是否含有不饱和键，又可以将脂肪烃分为饱和烃与不饱和烃。饱和烃在自然界中广泛存在。烷烃是天然气和石油的主要成分，工业上以石油为原料经过分馏得到各种烷烃。许多昆虫信息素中也含有烷烃，是昆虫交流的化学通信工具。请根据乙烷、丙烷等烷烃分子的结构特征与甲烷的化学性质，预测烷烃可能具有的化学性质。烷烃分子中的 C H 键和 C C 键的键能都较大，需要较高能量才能断裂，因此烷烃的化学性质比较稳定。烷烃在一定条件下也能发生反应，例如烷烃燃烧生成二氧化碳和水，同时放出大量的热，故常用作燃料。拓展视野在加油站加油时，可以看到汽油分为 92、95、98 等不同的标号。这些标号具有什么含义？汽油的标号也称为辛烷值，辛烷值越高，表示汽油的抗爆性越好。不同的碳氢化合物具有不同的辛烷值，其中 2,2,4三甲基戊烷（又称异辛烷）的抗爆性最好，其辛烷值定为 100，而正庚烷的抗爆性最差，其辛烷值定为 0。汽油的抗爆能力就取决于汽油内各种不同辛烷值的碳氢化合物的成分比例。如果某款汽油的抗爆性与含异辛烷 92%、正庚烷 8% 的标准汽油相同，那么这款汽油的标号就是 92，其他标号以此类推。但需要注意的是，汽油标号的高低只是表示辛烷值的大小，并不代表汽油的纯净度和清洁度，要根据汽车发动机压缩比合理选择汽油标号，过高或过低均不利于车辆行驶。汽油标号的含义想一想烃和卤代烃第 2 章26在光照或加热条件下，烷烃分子中的氢原子能被卤素单质中的卤原子代替，发生取代反应。如图 2.1 所示，对溶有液溴的己烷进行光照，可以看到溴的颜色逐渐褪去，两者发生了取代反应。由于卤原子取代的位置不同、取代的数量不同，所以取代反应的产物比较复杂，一般得到的产物是混合物。各种产物的比例与反应物相对用量、卤素种类及烷烃的分子结构均有关，体现了有机反应的复杂性。图 2.1己烷与溴的取代反应烯烃和炔烃是常见的不饱和烃。中学阶段常说的烯烃或炔烃是指含有一个碳碳双键或碳碳三键的链烃，如 2甲基丙烯、丙炔等，它们的球棍模型如图 2.2 所示。烯烃和炔烃的通式分别为 CnH2n（n 2）和 CnH2n2（n 2） 。此外，还存在含有多个不饱和键或环状结构的不饱和烃，如 1,3丁二烯、环己烯等。在光照条件下，异丁烷与氯气发生取代反应，生成的一氯代物有两种结构，分别是 2甲基1氯丙烷 （ 占 64%） 和 2甲 基2氯 丙 烷（占 36%） ，这与烷烃分子中的氢原子种类有关。是否存在对应一氯代物只有一种结构的烷烃？这样的烷烃应具备怎样的结构特征？ 卤代烃的命名一般需在母体名称前标明卤原子的位次。不饱和烃的性质图 2.2 2甲基丙烯、丙炔分子的球棍模型2甲基丙烯丙炔光源光源光源想一想脂肪烃272.1不饱和烃在自然界中十分常见。乙烯是植物自身产生的一种激素，能促进果实的成熟。月桂烯、蒎烯、角鲨烯等都是天然存在的烯烃（图 2.3） 。烯烃和炔烃的物理性质与烷烃类似，一般比水轻，不易溶于水，易溶于苯等有机溶剂。图 2.3 动植物体内存在的不饱和烃 根据表 2.1 所提供的信息，分析随着碳原子数的递增，烯烃和炔烃的沸点呈现怎样的变化规律？常温常压下，烯烃和炔烃的状态与碳原子数有何关系？表 2.1一些烯烃和炔烃的物理性质名称结构简式常温常压时的状态熔点 /沸点 /丙烯CH2 CHCH3气态185.247.71丁烯CH2 CHCH2CH3气态185.36.51戊烯CH2 CHCH2CH2CH3液态16530.1丙炔CH CCH3气体102.823.21丁炔CH CCH2CH3气体1268.11戊炔CH CCH2CH2CH3液体10640.2烯烃和炔烃分子结构中分别含有碳碳双键和碳碳三键，化学性质较活泼，能发生氧化反应、加成反应和加聚反应等。烯烃和炔烃易被氧化，在不同反应条件下遇到不同的氧化剂，会生成不同的氧化产物。如在点燃条件下，烯烃和炔烃发生剧烈的氧化反应，生成二氧化碳和水，放出大量的热，并伴有黑烟。烯烃和炔烃均能使酸性高锰酸钾溶液褪色，此性质常用于推测烃分子中是否存在碳碳双键或碳碳三键。烯烃和炔烃能在一定条件下发生加成反应。如：想一想 月桂油中的月桂烯松节油中的某种蒎烯鲨鱼肝油中的角鲨烯1, 2二溴丙烷烃和卤代烃第 2 章28当不对称烯烃或炔烃在与 HX、H2O 等极性试剂发生加成反应时，产物有两种可能。实验结果表明，通常情况下（i）是主要的加成产物，即氢原子加在含氢较多的双键碳原子上，卤素或其他原子及基团加在含氢较少的双键碳原子上。一定条件下，烯烃或炔烃分子还能发生加聚反应生成高分子化合物。如丙烯加聚后得到的聚丙烯是一种生活中常见的塑料（图 2.4） 。 此规则称为马氏规则，是俄国化学家马尔可夫尼可夫（Vladimir Vasilyevich Markovnikov，18381904）在总结很多实验事实的基础上，于 1869 年提出的经验规则。图 2.4聚丙烯的相关制品 含有一个三键的炔烃完全加氢后产物的结构简式如下： 分析该炔烃可能有几种结构？学习指南例题导引问题：1, 2二溴乙烯1, 1, 2, 2四溴丙烷脂肪烃292.1 由炔烃的化学性质可知，1 mol 碳碳三键完全加成，需要 2 mol H2，在每个原三键碳原子上引入两个氢原子。因此，可以寻找烷烃分子中相邻的、各含有两个及以上氢原子的碳原子，在它们之间可能是原碳碳三键的位置，如图 2.5 所示。其中第二处与第三处位置等同，因此该炔烃可能存在两种结构。分析： 另一种思路是基于碳的四价原则，可以在烷烃的碳骨架上添加三键，如图 2.6 所示，如果不超过四根共价键，则该位置可能是炔烃中碳碳三键的位置，同样也可以作出判断。图 2.6在烷烃分子碳骨架上添加三键后进行判断此处添加三键不违背碳的四价原则此处添加三键违背碳的四价原则此处添加三键不违背碳的四价原则练习巩固1. 由乙烯推测丙烯的结构或性质，下列描述中正确的是（） 。 （A） 分子中 3 个碳原子在同一直线上 （B） 分子中所有原子在同一平面上 （C） 与氯化氢加成只生成一种产物 （D） 能发生加聚反应2. 下列烷烃中，既能由烯烃加氢得到也能由炔烃加氢得到的是（） 。 （A） 2,3二甲基丁烷 （B） 2,2二甲基丁烷 （C） 2,2二甲基丙烷 （D） 2,4二甲基戊烷3. 1丁炔的结构简式是 ，它与过量溴加成后产物的结构简式是 。某炔烃与