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文檔簡介
第二章烷烴和環烷烴〔一〕烷烴的同分異構現象分子式一樣而構造不同的現象。同分異構構型構造異構構象〔鍵的旋轉產生〕立體異構碳架異構位置異構官能團異構互變異構順反異構〔鍵的不能旋轉產生〕旋光異構〔手性產生〕分子中原子和基團在空間的排布不同原子的連接方式和順序不同鍵電子云排斥,vonderwaals排斥力,內能較高〔最不穩定〕乙烷的構象穿插式構象扭曲式構象重疊式構象staggeredconformerskewedconformereclipsedconformer原子間間隔最遠內能較低〔最穩定〕優勢構象〔有無數個〕
小于兩個H的vonderwaals半徑(1.2?)之和,有排斥力丁烷的構象對位穿插式〔anti〕〔反穿插式〕部分重疊式鄰位穿插式〔gauche〕全重疊式鄰位穿插式〔gauche〕甲基間間隔最遠(最穩定)較不穩定較穩定甲基間間隔最近〔最不穩定〕●系統命名法(IUPAC):〔1〕選主鏈,碳鏈最長,支鏈最多。〔2〕定基位,有多個排序時遵循“最低系列原則〞(最先遇到位次較低的取代基為最低系列〕,有多個最低系列時,按“次序規則〞使較優基團位次較大。
(3)書寫時,標明取代基的位次,名稱,且按先簡后繁。如:取代基最多的鏈為主鏈小基團排在前面(英文以字母順序排列)沸點〔〕
隨M增加而增高,在同分異構體中,分子中支鏈增多,分子間距增大,分子間作用力減少,沸點降低。熔點mp高度對稱支鏈異構體m.p>直鏈異構體>不對稱的支鏈異構體。烷烴和環烷烴的主要化學性質1.烷烴和環烷烴的取代反響
2.小環烷烴的加成反響〔開環反響〕催化加H2●多元取代環己烷優勢構象的書寫規律
取代基盡可能在e鍵上
體積大的取代基盡可能在e鍵上例1寫出順-1-甲基-4-異丙基環己烷的優勢構象。
同時要滿足順反異構和位置系統命名法選含雙鍵、叁鍵的最長鏈為主鏈(某烯、某炔)使雙鍵、叁鍵的編號最小,用數字表示位次按編號規則編號同時有叁鍵和雙鍵,使叁鍵和雙鍵的位次和最低,一樣重鍵合并,標位次,不同重鍵,先烯后炔。當叁鍵和雙鍵處于一樣的位次時,使雙鍵的編號最小第三章烯烴、炔烴、二烯烴1-戊烯-4-炔4,8-壬二烯-1-炔“順〞、“反〞命名法Z、E命名法Z型:兩個雙鍵碳上的優先基團〔或原子〕在同一側。E型:兩個雙鍵碳上的優先基團〔或原子〕不在同一側。請復習:基團的優先順序排列規則順-2,2,5-三甲基-3-己烯◆烯烴順反異構的命名順:兩個雙鍵碳上的一樣基團〔或原子〕在同一側。反:兩個雙鍵碳上的一樣基團〔或原子〕不在同一側。烯烴親電加成反響小結鹵代烷硫酸氫酯鄰二鹵代烷b-鹵代醇醇醚酯取代環氧乙烷
烯烴親電加成取向〔反響的區位選擇性〕——Markovnikov規則〔馬氏規則〕Markovnikov規則:氫原子總是加在含氫較多的雙鍵碳上注:不對稱炔烴加成取向也一樣反馬氏加成CH3CH2CH==CH2+HBrCH3CH2CH2CH2Br過氧化物過氧化物:H2O2,ROOR炔烴與鹵化氫的加成與烯烴相似,遵守馬氏定則,但反響速率稍慢.在過氧化物存在下,遵守反馬氏定則.
將烯烴氧化成鄰二醇注:使高錳酸鉀溶液褪色,鑒別不飽和烴高錳酸鉀氧化
將烯烴氧化成酮或酸(二)氧化反響(與氧化劑的種類、條件等有關)順式產物臭氧氧化
將烯烴氧化成酮或醛◆炔烴的氧化羧酸羧酸羧酸甲酸(三)烯烴-H的鹵代反響:碳碳雙鍵是烯烴的官能團,與官能團直接相連的碳原子叫
-C,連在-C上的H叫-H,-H受雙鍵的影響,一定條件下被鹵素取代.注:這是自由基取代反響歷程.(四)末端炔烴的特征反響白色沉淀棕紅色沉淀鑒定炔氫注:理解炔氫的酸性炔碳s成分多,成鍵電子云離核近,電負性大,C-H鍵的極性大,鍵易異裂出質子H,故酸性大。①烯烴與X2的加成機理比較以下兩個反響溴鎓離子決速步驟烯烴的親電加成機理②與HX的加成機理機理:雙鍵為電子供體〔有親核性或堿性〕H有親電性碳正離子穩定性的大小,決定誰是主產物碳正離子中間體㈢用誘導效應解釋馬氏規則表示電子的偏移方向表示電子的偏移方向不違犯親電加成的本質C+離子穩定性解釋馬氏加成符合馬氏規則反馬氏規則二、共軛二烯烴的化學性質1.1,4-加成反響40oC80%20%80%20%1,2-加成1,4-加成-80oC注意:雙鍵位置有變化其它名稱二烯合成[4+2]環加成雙烯體dienes親雙烯體dienophiles有利因素:〔給電子基〕〔吸電子基〕環己烯衍生物反響可逆2.雙烯合成〔Diels-Alder〔狄爾斯-阿爾德反響〕〕
第四章芳香烴1.苯環上的親電取代反響2.苯環側鏈上的反響
〔四〕定位規律的應用1.比較親電取代反響的活性順序2.預測反響產物:當苯環上已有兩個取代基時,則,第三個取代基應進入什么位置呢?----二元取代苯的定位規律
環上原有兩個取代基為同一類定位基:
由定位才能強的定位基決定。如:
二元取代苯的定位規律(2)原有兩個取代基為不同類定位基:由第一類定位基決定。3.指導多取代苯的合成——正確選擇合成道路:【例1】【例2】3.萘環上的化學反響
注:萘的定位規律:α-位:有第一類定位基β-位:有第一類定位基α或β-位:有第二類定位基
具有芳香性化合物的特點是:(1)必須是環狀的共軛體系;(2)具有平面構造——共平面或接近共平面(平面改變<0.01nm);(3)環上的每個原子均采用SP2雜化(在某些情況下也可是SP雜化);(4)環上的π電子能發生電子離域,且符合4n+2的Hückel規則。第五章旋光異構二、含一個手性碳原子化合物的對映異構1.旋光異構體構型的表示法Fischer投影式:(1)用〞+〞穿插點表示手性碳原子,四個價鍵與四個不同原子(團)相連.(2)將分子的主碳鏈直立,并使命名編號小的碳原子處在上方.(3)與手性碳原子相連的程度鍵上的兩個原子(團)伸向紙平面的前方垂直鍵上的的兩個原子(團)伸向紙平面的前方.費歇爾投影式寫法注意點:1.投影式不能分開紙面旋轉。2.投影式在紙面旋轉180o和360o,構造保持不變。3.投影式在紙面旋轉90o和270o,構造變成它的對映體。4.固定一個基團,其他三個基團依次旋轉,構型不變。命名原則:先按順序規則將與手性碳原子所連的四個原子或基團確定一個從大到小的優先次序,如a>b>c>d.讓次序最小的原子或基團〔d〕遠離觀察者〔向最小基團方向觀察〕假設a→b→c的排列次序是順時針排列就稱為R型,相反逆時針排列的就稱為S型。(球棍模型,傘形式C.Fischer投影式:結論:當最小基團處于橫鍵位置時,其余三個基團從大到小的順序假設為逆時針,其構型為R;反之,構型為S。
結論:當最小基團處于豎鍵位置時,其余三個基團從大到小的順序假設為順時針,其構型為R;反之,構型為S。外消旋體與內消旋體:
外消旋體:是混合物,可拆分出一對對映體。內消旋體:是化合物,不能拆分。
二者均無旋光性,但本質不同。內消旋體與左旋體或右旋體都是非對映體,物理性質不同,化學性質根本相似.〔3〕環狀化合物的旋光異構1.三元環(既有順反異構,又有對映異構)〔1〕A、A型二取代:有三個異構體。12(4).不含手性碳原子化合物的旋光異構具有旋光性的物質不一定含有手性碳原子〔如丙二烯和聯苯型化合物〕;含有手性碳原子的化合物不一定具有旋光性〔如內消旋酒石酸〕。所以,斷定一個物質有無旋光性主要是去判斷整個分子有無對稱因素,整個分子有無手性,是不是手性分子。第六章鹵代烴1.親核取代反響制混醚2.β–消除反響
消除的方向遵循Saytzeff規則,生成連有取代基較多的烯烴。3.與金屬的反響〔1〕與金屬鈉的反響〔2〕與金屬鎂的反響
4.親核取代反響歷程〔1〕單分子親核取代反響——SN1歷程動力學特征:υ=k[RX]立體化學特征:光學活性的RX經SN1反響后得到外消旋體產物。反響特征:反響分兩步進展,生成碳正離子是決速步驟,RX的反響活性主要取決于生成的碳正離子的穩定性。
烯丙型RX、芐基型RX>3°RX>2°RX>1°RX>乙烯型RX2〕雙分子親核取代反響——SN2歷程動力學特征:υ=k[RX][Nu—]立體化學特征:光學活性的RX經SN2,生成構型完全轉化的產物〔即Waiden轉化〕反響特征:反響一步完成。親核試劑從鹵原子〔離去基團〕反面進攻。α–碳原子所連烴基的體積越小,α–碳原子周圍的空間位阻越小,越有利于親核試劑進攻α–碳原子。RX發生SN2反響的活性順序:CH3X>1°RX>2°RX>3°RX5.消除反響歷程〔1〕單分子消除反響——E1歷程RX發生E1反響的活性順序為:3°RX>2°RX>1°RX〔2〕雙分子消除反響——E2歷程立體化學特征:RX經E2時,H和離去基團〔X—〕處于反位,通過反式消除得到產物?;钚皂樞驗椋?°RX>2°RX>1°RX〔1〕叔鹵代烷較易發生消去反響,而伯鹵代烷較易發生取代反響,(2)親核試劑的親核性強有利于取代反響;親核試劑的堿性強有利于消除反響(3)進步溫度有利于消除反響;溶劑極性強有利于取代反響烯丙型RX、芐基型RX>3°RX>2°RX>1°RX>乙烯型RX(4)各類鹵代烴與AgNO3的醇溶液發生反響的活性順序室溫,迅速加熱,無沉淀加熱不反響第七章醇、酚、醚1.似水性:醇的酸性比水弱,不能與堿的水溶液作用,只能與堿金屬或堿土金屬作用放出氫氣,并形成醇化物。醇的反響活性:甲醇>伯醇>仲醇>叔醇2.親核取代反響〔與HX的反響〕:HX的活性:HI>HBr>HCl醇的活性:烯丙醇〔芐醇〕>叔醇>仲醇>伯醇〔按SN1機理進展〕該反響可用于鑒別C6以下的醇,通常使用Lucas試劑〔濃HCl+無水ZnCl2〕濃鹽酸與無水氯化鋅配成的溶液稱為盧卡斯(Lucas)試劑這是實驗室常用的鑒別六個碳以下伯、仲、叔醇的方法,叫盧卡斯反響。加熱緩慢混濁RCH2Cl㈣醇與PX3、PX5、亞硫酰氯的反響產率高,副反響少醇變為鹵代烴最有效的方法RCl+POCl3+HCl(X=BrorI)不重排3.酯化反響:醇與酸〔包括無機酸和有機酸〕作用,失水后所得產物稱為酯4.脫水反響:反響溫度不同,產物不同由易到難的順序是:叔醇>仲醇>伯醇5.氧化或脫氫:伯醇和仲醇用KMnO4、K2Cr2O7等氧化劑氧化或催化脫氫能得到醛或酮。氧化伯醇得到醛,進一步氧化得到羧酸,氧化仲醇得到酮,叔醇一般不易被氧化。㈡脫氫氧化一、酚的酸性G:給電子基,酸性減弱;吸電子基,酸性增強二、酚與FeCl3的反響凡具有烯醇式構造的化合物(—C=C—OH)都與FeCl3有類似的顏色反響(定性鑒定酚類或具有烯醇式構造的化合物)。3.酚醚的生成:5.芳環上的取代反響:羥基是鄰、對位定位基,對苯環具有較強的致活作用,使得苯環極容易發生親電取代反響〔1〕鹵代苯酚與溴在水溶液中2.硝化:苦味酸很強的酸性〔pKa=0.71)濃3.磺化:四、酚的氧化反響對苯醌〔黃色〕K2Cr2O7/H+六.醚的性質2.醚鍵斷裂〔親核取代反響〕:環氧乙烷是最小的環狀化合物,存在較大的角張力和改變張力,化學性質活潑,與含活潑氫的化合物作用而開環,生成含雙官能團的化合物.乙二醇乙二醇醚乙醇胺2-鹵代乙醇增加兩個碳原子的伯醇2.環氧乙烷二.醛、酮的化學性質1.親核加成反響〔π鍵斷裂〕:2.α﹣H的反響〔αC﹣H鍵斷裂〕3.氧化復原反響〔1〕醛的氧化反響〔2〕醛、酮的復原反響:3〕歧化反響〔不含α﹣H的醛〕:第九章羧酸及其衍生物和取代酸3.酰鹵的生成4.酸酐的生成1.酸性與成鹽2羧酸衍生物的生成5.酯的生成6.酰胺的生成
如:8.脫羧反應7.還原反應
羧酸的酸性比水、醇強,甚至比碳酸的酸性還要強。
〔二〕羧酸的酸性9.α-H鹵代反響一些化合物的酸堿性強弱次序如下:2.影響酸性強度的因素
吸電子誘導效應(-I效應)使酸性↑,
同族元素——從上到下原子序數依次↑,電負性依次↓。故:
如:
同周期元素——從左到右電負性依次↑。
如:與碳原子相連的基團不飽和性↑,吸電子才能↑。
如:
誘導效應的特點:A.具有加和性B.誘導效應強度與間隔成反比,間隔↑,誘導效應強度↓。
供電子誘導效應(+I效應)使酸性↓,其相對強度:二元酸的脫羧,脫水情況二.羧酸衍生物的性質1.親核取代反響——水解、醇解、氨解A=—X、—OCOR、—OR、—NH2羧酸衍生物發生水解、醇解和氨解的活性順序為:酰鹵>酸酐>酯>酰胺。酯的復原:酯比羧酸易被復原,酯可被金屬鈉加乙醇復原成醇,而雙鍵不受影響酯的縮合反響:酯分子中的α–H較活潑,在醇鈉的作用下,能與另一分子的酯脫去一分子醇生成β–酮酸酯。酰胺的主要性質
羥基酸的主要性質2.脫水反響:1.酸性羰基酸的主要性質脫羧反響:α–酮酸和β–酮酸都容易脫羧而生成少一個碳原子的醛或酮,β–酮酸比α–酮酸更容易脫羧。氧化復原反響:
酮式–烯醇式的互變異構現象〔Y=—CHO、—COR、—COOH、—COOR、—CN等〕第十章含氮和含磷有機化合物給電子基堿性增強吸電子基堿性減弱(-I<+C)(-I>+C)1.堿性:2.烷基化反響:3.?;错懀嚎捎糜趧e離、定性鑒定伯胺和仲胺,酰胺在酸堿催化下水解得到原來的胺,可用?;错懕Wo氨基。如:4.磺?;错懺摲错懣捎糜阼b別和別離伯、仲、叔胺。4、胺與亞硝酸的反響〔1〕伯胺的反響脂肪族伯胺(NaNO2+HCl)用于氨基的定量測定芳香族伯胺(NaNO2+HCl)重氮鹽〔2〕仲胺的反響:脂肪族:芳香族(NaNO2+HCl)(NaNO2+HCl)黃色油狀N-亞硝基胺N-亞硝基胺與稀酸共熱分解為原來的胺,因此可用來別離和提純仲胺〔3〕叔胺5、芳香胺的特殊反響〔1〕氧化反響產物復雜,有色物質,無合成意義.(NaNO2+HCl)(NaNO2+HCl)不穩定對-亞硝基-N,N-二甲基苯胺草綠色6.芳環上的取代反響:常用于苯胺的鑒別。7.芳香族重氮鹽的反響:
〔1〕放氮〔重氮基的取代〕反響〔2〕偶合〔聯〕反響:硝基的復原反響第十一章雜環化合物和生物堿吡啶的親電取代反響比苯困難,需在較強的條件下反響,且發生在β-位。烷烴:自由基取代(自由基類型,穩定性順序),環己烷的優勢構象,小環烷烴的開環加成)烯烴:親電加成(馬氏規則,反馬氏規則,C+離子類型及穩定性),氧化反響(由氧化產物推導原烯烴,炔烴的構造),-H游離基取代反響芳烴:親電取代反響,定位規律,側鏈的取代與氧化(需有-H)鹵代烴:親核取代反響(SN1,SN2),不同烴基構造,活性不同消除反響(E1,E2),不同烴基構造,活性不同復習要點各類物質的主要化學性質醇:親核取代反響,脫水反響(分子內,分子間)條件和烴基構造氧化(Cu,KMnO4)酚:酸性,顯色反響,酚醚的生成醚:在濃HI中醚鍵的斷裂規律醛酮:親核加成反響(羰基活性順序),反響適用范圍及應用-H的反響(羥醛縮合,碘仿反響)氧化(Tollens,Fehlling,KMnO4等),復原反響,歧化反響羧酸:酸
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