《有机化学》课程教学资源（习题指导）第一章 绪论

第一章始它1 第一章 绪 论 一、内容提要 (一】有机化学学科发展概况和学习有机化学的重要性 (一】与化学健右关的重要内容 离了健，共价，配位健，原子轨道，电子云，共价健的形成，价健法（电子配对 法)，杂化轨道理论，碳原子的三种杂化状态，分子轨道，成键轨道，反键轨道，键长， 键角，健能，健的极性和极化度，共价键的均裂和异裂。 这些内容是学习各类有机化合物的结构和反应的极为重要的基础。 (三)有机化合物结构的表示 1.凯库勒结构式根据价链规则将化合物的分子式画成的结构式称凯库勒 (Kekule)式，它反映了分子中原子连接的顺序和方式即构造：最初是把分子中所有价健 都画出，现称其为蛛式，但书写麻烦，占的篇幅大，所以现在一般采用结构简式（又称 缩写式)或键线式， 2.路易斯结构式路易断(Lws)结构式又称为电子式。将凯库勒结构式中的共价 键用电子对表示，比凯库勒结构式又进了一步。若分子中的原子上有术用电子，亦要用 也子对表示来 (四有机化合物结构的测定 无论是合成的还是从天然物中提取的有机化合物，都要经仔细地分离提纯，用元素 定性和定量分析求出其经验式，再根据其分子量得出分子式（现在用质谱可直接测得分 子量和分子式)。钻构式的测定可用化学法和波谱法，两者配合使用。波消法发展很快， 现般用波谱法，必要时用化学法配合 1.红外光谱(R)红外光谱图的官能闭特征吸收蜂区(4000-1500m'频区)，是 确定有机化合物中是否含有某种化学键或基团的重要频区，可以初步确定某化合物中是 否含有某一种官能团。而1500-650em'的指纹区的吸收峰较密、较复杂。两个化合物 是否相问，不仅在功能基区的吸收峰完全吻合，在指纹区范围内亦要完全一致。 2.核共振(MR)氧原子核('H)的核璇共筒写为'HNMR。从一张'NMR 图可以得到以下几个方面的信息：①从吸收峰的组数可知该化合物有儿种不同化学环境 的氢核：②从各组峰的8值（化学位移）可推测该氢核处的所蓝效应的大小：③各组蜂的 面积比提示各组的比例：④每组氢的裂分数(n+1规则)提示相邻氢核的数目。此外 偶合常数(J)也是确定有机化合物结构的有意义的信息。 3.质谱(MS)可提供被测化合物的分子量，并根据各醉片峰的质量差和丰度等 PDF created with pdfFactory trial version ww.pdffactory.com

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2有机化学学习指寻 测分子中可能含有哪些结构。高分辨质谱可以测定分子的精密质量，并可根据分子的精 密质量确定分子式。 (五)有机酸碱的概念 1.勃朗斯德酸碱理论有机化学中的酸、碱一般指勃朗斯德所定义的酸、碱，即质 子给予体是酸，质子接受体是碱。 除无机酸以外，含0-HS一HN一H和C一H的有机化合物都可看作为酸。负离 子(B)和具有未共用电子对的分子(B:)都可作为碱，如： NH、R一OH。酸、碱的强度用pK,和pK。来表示（碱的强度亦常用其共轭酸的pK, 来表示)。 2.路易斯酸碱理论按此理论，酸是电子的接受体，碱是电子的给予体。路易斯 (Lwis)酸的范围比勃朗斯特酸的范围更广，除质子给于体外，正离子、中心原子的价电 子层缺电子的或有空轨道的分子如BF,和ACL,都是路易斯酸。路易斯碱的范围和勃朗 斯特碱的范围一致。一些路易斯酸常作为有机反应的催化剂，很多有机反应可从路易斯 酸碱间的反应来理解。 (六)有机化合物的分类 1.按碳架分类按碳的骨架进行分类，可分成链状化合物、碳环化合物（包括脂环 族和芳香族两类)和杂环化合物。 2.按官能团分类有相同官能团的化合物有一些共同的理化性质，一些常用的官 能团见教材表13。 二、例题解析 [例1]化合物A中C、H、N、0元素的百分含量分别为41.4%，8.1%、32.2% 18.4%,质谱测得其分子量为174.2，试求化合物A的分子式。 解：首先根据各元素的百分含量求出它们的原子数值比： 奇0品0-3s8o2315 将家出四种元素原子的最小数值比侣是学品片=37：2 因此，可得出化合物A可能的分子式为(CH,N,0).,根据分子量即可得n=2。所 以，化合物A的分子式即为C,HN,O2 [例2】根据题意回答问题。 (1)下列C一H键在R谱中哪一个吸收频率最高？ a.C-H b.-CC-H e.GC-H (2)下列化合物有几种化学不等价质子？ (CH),CCH,CH,CH,CI 解：(1)上述化合物在R谱中的特征吸收频率分别为：2960~2850cm1,3300cm 3100-3010cm',所以b的特征吸收频率最商。 PDF created with pdfFactory trial version ww.pdffactory.com

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第一章绪论3 (2)有4种。 [例3]将下列化合物或离子改写为路易斯结构式。 (1)CHC-CCH, (2)CH,=CH-CH,-CH (3)CH,COBr (4)CH,-CONH 》o4e (6)CH,CH H H H 居：cc后m a)u9f台60 m （6886 注意写路易斯结构时，不要忘记把某原子上的未共用电子对标示出来，因有机官能 团化合物的反应往往与未共用电子对有关。如：胺的碱性与氮上的一对未共用电子对有 →(CH,N,C 碱酸 盐 [例4]下列路易斯结构中是否有正、负电荷，如有，试在该原子上标明 on (2)H:C:N:0 i:0: (4)H:是e0:H H:0 (5)H:c:t:0:H (6)H:C:N C H H (2)CH-6: 0: (an o (4)H,c-加 (6)cH-=c: [例5]预测下列化合物的电偶极矩的方向：(1)CH,0CH,:(2)CH,B,: (3)(CH,),N。 解：多原子分子的电偶极矩是各极性共价键电偶极矩的向量和，上述三个化合物的 电偶极矩的方向如下： 0 氧以甲杂化轨道分别与两个C杂化轨道成，角近似水分子 中的两个0一H键间的键角，分子电偶极矩的方向如左所示。 PDF created with pdfFactory trial version ww.pdffactory.com

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4有机化学学习指导 Br 虽然碳是平'杂化，是四面体形，但二溴甲烷可看作是两个澳原子 (2 取代了甲烷分子中的两个氢，结果使整个分子产生了偶极，分子电偶极 H个Br 矩的方向如左所示 氮原子也是p杂化，四个p杂化轨道中，有一个为电子对占据 (③)CH,CH其它三个p杂化载道分别与Cp杂化轨道成键，数个分子呈角修形 分子电偶极矩方向如左所示。 三、习 题 1,根据电负性指出下列共价键电偶极矩方向： (1)c-C (2)C■6(3)CS (4)B(5)Na (6)M (7)N-S (8)N-B (9)B-CI 2.写出下列化合物的电子结构式： (1)H,S (2)PC (3)C,H (4)G 3.将下列各组化合物按键长递减和键能递增排列成序： (1)N=N HN-NH,HN-NH (2)N,F2 O; ① ② ③ ①②③ (3)CH,0HH,C0(比较C一0键) 4.按碳架分类法，下列化合物各属于哪一类化合物？ (a)cH,-OH=cH,(2)c,CHCHCH.CH(3)cH-〈》 CH, 44)◇o)m 0 (8)CH,c CH,(9)-coo (10)CH,CH,Bc 5。按官能团分类法，下列化合物各属于哪一类化合物，并指出所含功能基。 ).2aa)clCm.g)○a w○)mama4amo)○ou ()cHaH-=ac4(8)c4,ccH(9)○-m(u0)○-0 6.下面哪些化合物具有相似的性质？ (1)CH,CH,OCHCH,(2)CH,CH-CHCH,CH,(3) PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

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第一章笔论5 (4)CHCH(CH,)CH,CH (5)CH,CH,CH,CHCH, (6)CH,C-CH,CH,CH, (7)CH,CH,CH,OH .(9)-om OH (10)OH ()0 2)C 7.将下列化合物改写为键线式： CH CH, (1)CH,CHCH,CCH(CH, (2)(CH)C=CHCH(CH) OH (3)CH,CHC=CCH,C(CH), (4)CH,(CH)CCI,CH.CH,O(CHa),CH(CH,) (5)CH,CH,CH,CH(CH)COCI (6)(CH).C 8.将下列键线式改为缩写式： 0) 人人人入 (2) 入ヘ8 (3) 仰人 o个 9.写出C,H。的烯烃的构造异构体。 10.下列化合物或离子中哪些带正或负电荷，如有，试标出。 (1)0:C:6 a是54 o喝器 11.根据题意回答问题 (1)下列官能团在R谱中哪一个吸收频率最高？ PDF created with pdfFactory trial version ww.pdffactory.com

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,6有机化学学习指号 a.c-c b.-c-c-c.o-o (2)下列化合物有几种化学不等价质子？ ancnc (3)指出下列化合物在'HNMR谱中会出现几组吸收峰信号及裂分情况 a CH,CH,CI b.CH;=C(CH,)2 c.CH,CH,OH 12.从表1-1判断下列反应中哪些主要向生成物方向进行？ (1)CH,CH2OH+NaOH -CH,CHzONa+H.O (2)CH,C==CH C.H,ONa CH,C=CNa C,H,OH (3)CH,C=CH NaNH =CH,C=CNa NH, 00 (4)cH-c 0 0 a-coc4+c4om-{cH-e4-e∠cL】%+0a4o H 0 (5)cH,-ccH,+NaoH 13.下列两个反应中哪一个是路易斯酸，哪一个是路易斯碱，并用弯箭头表示反应 中的电子转移。 (1)CH,CH2 CI+AICl-CH,CH,+AICI (2)Br3+FeB,→Br'+eBr 四、参考答案 (一）练习题参考答案 1.1用灼烧试验灼烧该固体，如不熔化，是无机物：如碳化变黑，是有机化合物 HHH HH HHH 1.2(1)H C-H C-H HHH CH, (2)H (3)H CH -CHCH. PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

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第一章蛇了 CH,CHCH,一OHCH,CH-CH一OH(不稳定) CH,CCH,(不稳定) OH OH CH CH2-0 CH2-CH, CH,-CH-0-CH, CH, H (4)H-C-C0H H OH H H:0: 130n6 (2)H:N:H (3)H:0H (4) H 1.4(1)H-0 (2)H (3)H-( H(4)H-C-C H H0. 1.50)Hc= H (3)H-C H H (4)H- 0 (5)H-C HH 1.6a>b>c 1.7(1)HBr→Hr+Br (2)CH,-cHc (3)pS→2 (4)cH8 CcH.CH,△→2cLcH (5)CH.CH.+CH.CH.6 (6)cH,Cm,H→cH,CH,+H cH,RCH→CH,CH+H. ICH,QCH→CH,C+H 1.8)N睛(2)名(3)8i(4名5) PDF created with pdfFactory trial version ww.pdffactory.com

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日有机化学学习指号 1.9 (1) (2) 极性H-Br>H-1 0-H>S-H 极化度H-I>H一Bm S-H>0-H 1.10CH,C,0 1.11含有c-0 1.12 CH,CHCICH, 1.3)入入 (3)人 (4)=③>① 键能①>③>② (2)键长②>③>① 键能①>③>② (3)键长①>② 键能2>① 4.(1)、(2)、(3)、(7)、(8)和(10)属于脂肪族化合物，其中(3)和(7)属脂肪族的环 状化合物 (4)和(9)属于芳香化合物 (5)和(6)属于芳杂环化合物 5.(1)醛（醛基〉 (2)硝基化合物（硝基） (3)卤化烷（氯） (4)醚（醚基） (5)醇（羟基） (6)酚（酚羟基） (7)烯烃（烯键 (8)炔烃（炔键） (9)胺（氨基） (10)酮（酮基） 6.(1)和(8)；(2)和(3)；(4)和(5)；(6)和(11)： (7)和(10)；(9)和(12) PDF created with pdfFactory trial version ww.pdffactory.com

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第一-章绪论9 41 (2)CH,cH,CH,CB,- CH CH, H (3)CH,CH;C-C CH, CH,CHCH,CH,CHCH,CI CH,CH, (4)(CH ).CHCH,CHCH.COCH, Br H (5)CH,CH.CH.C-CCOCH,CH(CH,) (6)CH,CH,COOCH,C(CH,) 9.略。 10.(4)氧带负电荷，CH,一0：(5)碳带负电荷，CH,CH,CH 11.(1)b;(2)三种：(3)a两组(CH,四重峰，CH三重峰)：b.两组(CH单峰， CH2单峰)；C三组(OH单峰，CH,四重峰，CH,三重峰)：d三组(CH0单峰，CH,四重 蜂，CH,三重峰) 12.(3)和(4) 13.(1)CHCHIC),-CH,CH,+AICL (2)一家a肠一B时+P6B肠 PDF created with pdfFactory trial version ww.pdffactory.com

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