有机化学教案安徽医高专第十四次课教案构象异构卤代烃上.docx

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有机化学教案安徽医高专第十四次课教案构象异构卤代烃上

第十四次课教案

课题

第三节、构象异构

第五章卤代烃（上）

课型

理论

教

学

目

的

1．了解卤代烃的分类，掌握其命名方法；

2．了解卤代烃的物理性质及其变化规律；

3．熟悉官能团（-X）的特性反应，掌握卤代烃的鉴别方法；

4．掌握卤代烃的亲核取代反应、消除反应、还原反应以及金属化合物的形成，并熟悉亲核取代反应、消除反应的原理。

重点

卤代烃的化学性质

难点

亲核取代反应、消除反应的原理

教学

资源

课本、教学资料

主要教学方法

讲述

授课

班级

授课

日期

月日

月日

月日

月日

月日

月日

教学过程

一、组织教学3’

二、导入新课5’

三、讲解新课70’

第四章第三节构象异构

由于原子或基团绕键轴旋转，分子形成不同的空间排布形象，称为构象异构。

表达方式有三种，以乙烷为例说明之。

 乙烷重叠式与交叉式能量差最大为12.1kJ/mol，故室温下不能分离出来。

乙烷中每个甲基上有一个H被CH3取代，可得正丁烷。

由于二个CH3相对位置不同，正丁烷有4种典型构象：

全重叠式、邻位交叉式、部分重叠式、对位交叉式。

全重叠式二个CH3相距最近，能量最高；对位交叉式相距最远，能量最低，两者能量差达21.8～29.3kJ／mol。

【例1】用Newman投影式表示1，1，2-三氯乙烷的交叉构象，并指出它们间的能量关系，哪个能量高？

解：

A、C能量相等，C2上之Cl与C1上之一个Cl均处于邻位交叉，另一个Cl对位交叉；

B．能量最高，C2上之Cl与C1上之二个Cl均处于邻位交叉。

环己烷的二个典型的构象为椅式和船式：

椅式构象中相邻碳原子的键处于交叉式，能量较低。

船式构象中2，3和5，6处于重叠式，1，4船头船尾距离较椅式近，张力也较大，能量较高。

环己烷的船式构象与椅式构象能量差约为29.3kJ/mol。

环上有取代基存在时，大基团处于e键，能量较低。

环己烷可以通过C—C键的转动，从一种椅式构象转到另一种椅式构象。

此时原来的a键变e键，e键变a键，叫做转环作用，室温时每秒可转环达104～105次。

【例2】下列构象中哪一个最稳定？

解：

椅式构象与船式比较，椅式稳定，甲基在a键与在e键比较，在e键的能量低，故C最稳定。

【例3】化合物（Ⅰ）和（Ⅱ）的最稳定构象分别为何？

解：

（Ⅰ）的最稳定构象为

。

由于乙基大于甲基，若先将乙基置于e键，甲基与之成反式，也应处于e键，故此构象最稳定。

如转环成另一种构象，二个取代基均处于a键，不稳定。

（Ⅱ）大基团叔丁基应处于e键，相邻甲基顺式应处于a键，故

最稳定，转环后

大基团处于a键，不稳定。

第五章卤代烃

　卤代烃是烃分子中的一个或几个氢原子被卤素原子取代后生成的化合物。

含一个卤原子的卤代烃可用R-X表示，卤原子是卤代烃的官能团。

常见的卤代烃是烃的氯、溴和碘的取代物。

由于氟代烃的制法和性质都比较特殊，和其他三种卤代烃不同，不在本书中讨论。

　　结构特点：

卤代烷的官能团是卤素原子，它的电负性比碳大，故碳卤键为一极性共价键，成键电子对偏向卤原子，卤原子带部份负电荷；而碳原子带部分正电荷，因而易受亲核试剂进攻，而发生亲核取代反应。

由于成键原子间电负性不同，使成键电子对偏向一方而发生极化现象，称为诱导效应，用“I”表示。

根据原子或原子团的电负性大小（以H为相对标准）可分为+I效应及-I效应。

诱导效应的影响将随着距离增加而逐渐减弱，一般通过三根单键后，已基本消失。

+I效应标准-I效应

一、卤代烃的分类和命名

（一）分类

按烃基结构不同：

卤代烷烃、卤代烯烃和卤代芳烃。

按与卤素相连碳原子不同：

分为伯卤代烷、仲卤代烷和叔卤代烷。

按卤原子数目不同：

分为一卤代烃和多卤代烃。

按卤原子的种类不同：

可分为氟代烃、氯代烃、溴代烃和碘代烃。

（二）命名

　　卤代烃因种类不同，命名方法也不同。

　　简单的卤代烃，用普通命名法命名，以相应的烃称为卤某烃。

复杂的卤代烃，可用系统命名法命名，把卤代烃看作烃的衍生物，按照烃的命名法编号，然后把支链、卤素的位置按“次序规则“写在某烃的名称之前。

　　卤代烷烃的命名法与烷烃相似。

卤代烯烃的命名，双键的位次仍用较小的编号标出。

卤代芳香烃的命名有两种情况：

当卤原子在芳环上时，则以芳烃为母体，卤原子为取代基；卤原子在侧链上时，则以相应的链烃为母体。

有此卤代烃也采用俗名，如三氯甲烷（CHCL3），三碘甲烷（CHI3）叫碘仿。

　　二、卤代烃的性质

（一）物理性质

　　室温下除低级卤代烃如CH3CL，CH3Br，C2H5CL及CH2=CHCL为气体外，其余的是液体或固体。

　　它们的沸点也有规律性。

烃基相同时，氯代物的沸点最低，密度最小；碘代物沸点最高，密度最大。

卤素相同时，其沸点随烃基的增大而增高，密度则减小。

　　除某些氯代烷外，卤代烃一般都比小重，特别是多氯代物、溴代物和碘代物。

（二）化学性质

　　卤代烃的化学性质除主要与卤原子有关外，烃基部分也有影响，特别是直接与卤原子相连的碳原子是饱和的还是不饱和的，对卤原子的化学活泼性有很大的关系。

（一）取代反应

　　在卤代烷和卤原子连在苯环侧链上的卤代烃中，与卤原子直接相连的碳原子是饱和的。

由于卤原子的电负性比碳原子大，碳-卤键就成为极性共价键，碳原子一端带部分正电荷δ+，卤原子一端带部分负是荷δ-。

卤代烃分子中的上述情况，使试剂中带负电的原子团（如OH-，CN－）容易攻击带δ+碳原子而与之结合，带δ-的卤原子容易成为卤离子而离开。

所以当卤代物与氢氧化钠或氰化钠作用时，羧基（-OH）或氰基（-CN）可取代卤原子而生成醇或腈类。

这种反应称为取代反应。

在上述反应中，都是由试剂的阴离子部分（如-OH或-CN）进攻卤代烃中电子云密度较小的显正性的碳原子而发生作用的。

这些阴离子都具有亲核的性质。

因此，把-OH、-CN等叫亲核试剂。

由亲核试剂进攻而引起的取代反应称为亲核取代反应。

　　卤原子连在双键碳原子上的卤代烃，如氯乙烯、氯苯等，就不易起取代作用。

这是由于卤原子中的未共用p电子对，可与π键形成p-π共轭体系，使电子云向碳原子方向移动，使碳-卤键的极性降低，即卤原子与碳原子结合得比较牢固，使卤原子的活泼性减小。

所以氯乙烯和氯苯不易起取代作用。

氯苯只在高温和高压下才能使氯原子被羧基取代生成苯酚。

卤原子不直接连在双键碳原子上的卤代物，由于双键与卤原子距离较远，不发生p-共轭作用，因而它们的性质与卤代烷相似。

如果卤素连接在双键的邻位碳上，则卤代物易起取代反应。

如3-氯丙烯很很容易与OH-起亲核作用生成烯丙醇。

以上所述是烃基结构不同对取代活泼性的影响。

当烃基相同而卤原子不同时，卤代烃的取代活泼性也不同，其顺序为碘代物＞溴代物＞氯代物。

（二）消除反应

　　一卤代烷与浓氢氧化钾或氢氧化钠的乙醇溶液共热时，分子内脱去一分子卤代氢生成烯烃。

这种反应叫做消除反应。

消除反应可从一个卤代烃分子中脱去简单分子（如H2O、HX、NH3等）生成不饱和化合物。

在卤代烷中，脱去卤化氢的反应以叔卤代烷最易进行，其次为仲卤代烷、伯卤代烷较难。

仲或叔卤代烷发生消除反应时，可能得到不同的产物。

　　例如：

从上述实验结果可知，消除反应的主要产物是在双键碳上连有较多烷基的烯烃，也就是说，脱卤化氢如有两个不同的βH可以脱去，则消除的氢原子主要来自含氢原子较少的碳原子上。

这个规律叫做札依采夫规律。

（三）与金属反应

1.与金属镁反应

卤代烷能与一些活泼金属作用生成含有C—M金属键的有机金属化合物。

卤代烷与金属镁作用生成的有机镁化合物称为格林雅试剂，简称格氏试剂。

格氏试剂非常活泼，在有机合成中有重要的用途。

它又能与含活泼氢的化合物反应生成相应的烃。

2.与金属锂反应

卤代烷与金属锂反应，生成烷基锂。

3.与金属钠反应

卤代烃与金属钠作用保以合成烷烃，此反应称武兹反应。

（Wartz）

2RX+2Na→R-R+2NaX

这个反应可用来制备芳烃,称为武兹-费特息反应。

例如:

+RBr+2Na→+2NaBr

参考书

1．有机化学（第二版）胡宏纹主编高等教育出版社

2．基础有机化学邢其毅等编高等教育出版社

3．有机化学陈光旭主编北京师范大学出版社

4．有机化学解题指导有机化学课程教学指导小组编高等教育出版社

四、复习新课8’

五、指导预习2’

六、布置作业2’