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有机化学习题课 专题部分 网上教学课件
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有机化学习题课(网上教学课件) 有机化合物的命名。 基本概念与理化性质比较。 完成反应式。 有机化学反应历程。 有机化合物的分离与鉴别。
有机化合物的合成。 有机化合物的结构推导。
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有机化合物的命名 一、衍生物命名 要点:(1) 每类化合物以最简单的一个化合物为母体, 而将其余部分作为取代基来命名的。
(2) 选择结构中级数最高或对称性最好的碳原 子为母体碳原子。 例: 二甲基正丙基异丙基甲烷 二叔丁基甲烷
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系统命名的基本方法是:选择主要官能团 → 确定主 链位次 → 排列取代基列出顺序 → 写出化合物全称。
不对称甲基乙基乙烯 对称乙基异丙基乙烯 注:[两个取代基与同一个双键碳原子相连,统称为“不对称”; 取代基分别与两个双键碳原子相连,统称为“对称”。显然,冠以 “对称或不对称”与取代基是否相同无关。] 思考: 二、系统命名法 系统命名的基本方法是:选择主要官能团 → 确定主 链位次 → 排列取代基列出顺序 → 写出化合物全称。
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1. “最低系列”——当碳链以不同方向编号,得到两种 或两种以上不同的编号序列时,则顺次逐项比较各序列的
要点: 1. “最低系列”——当碳链以不同方向编号,得到两种 或两种以上不同的编号序列时,则顺次逐项比较各序列的 不同位次,首先遇到位次最小者,定为“最低系列”。 2,5-二甲基-4-异丁基庚烷 2. “优先基团后列出”——当主碳链上有多个取代基, 在命名时这些基团的列出顺序遵循“较优基团后列出”的原 则,较优基团的确定依据是“次序规则”。
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(1) 双、叁键处于不同位次——取双、叁键具有最小 位次的编号。
两条等长碳链选择连有取代基多的为主链。 异丙基优先于正丁基。 5-(正)丁基-4-异丙基癸烷 3. 分子中同时含双、叁键化合物 (1) 双、叁键处于不同位次——取双、叁键具有最小 位次的编号。 3-异丁基-4-己烯-1-炔 (2) 双、叁键处于相同的编号,选择双键以最低编号。 3-甲基-1-戊烯-4-炔
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思考: 4. 桥环与螺环化合物 编号总是从桥头碳开始,经最长桥 → 次 长桥 → 最短桥。 1,8,8-三甲基二环[3.2.1]-6-辛烯
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按“次序规则”,两个‘优先’基团在双键同侧的构型为
5,6-二甲基二环[2.2.2]-2-辛烯 最长桥与次长桥等长,从靠近官能团的桥头碳开始编号。 二环[3.3.0]辛烷 最短桥上没有桥原子时应以“0”计 。 编号总是从与螺原子邻接的小环开始。 1-异丙基螺[3.5]-5-壬烯 三、立体异构体的命名 1. Z / E 法——适用于所有顺反异构体。 按“次序规则”,两个‘优先’基团在双键同侧的构型为
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Z型;反之,为E型。 (9Z,12Z)-9,12-十八碳二烯酸 顺 / 反和Z / E 这两种标记方法,在大多数情况下是 一致的,即顺式即为Z式,反式即为E式。但两者有时是 不一致的,如: 对于多烯烃的标记要注意:在遵守“双键的位次尽可 能小”的原则下,若还有选择的话,编号由Z型双键一端
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开始(即Z优先于E)。 3-(E-2-氯乙烯基)-(1Z,3Z)-1-氯-1,3-己二烯 2. R / S 法——该法是将最小基团放在远离观察者的 位置,在看其它三个基团,按次序规则由大到小的顺序, 若为顺时针为R;反之为 S 。 (R)-氯化甲基烯丙基苄基苯基铵 如果给出的是Fischer投影式,其构型的判断:
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若最小基团位于竖线上,从平面上观察其余三个基团
由大到小的顺序为顺时针,其构型仍为“R”;反之,其构 型“S”。 若最小基团位于横线上,从平面上观察其余三个基团 由大到小的顺序为顺时针,其构型仍为“S”;反之,其构 型“R”。 (2R,3Z)-3-戊烯-2-醇
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两个相同手性碳,R优先于S。 (Z)-(1’R,4S)-4-甲基-3-(1’-甲基丙 基)-2-己烯 3. 桥环化合物内 / 外型的标记 桥上的原子或基团与主桥在同侧为外型(exo-);在异 侧为内型(endo-)。 主桥的确定: 此外,桥所带的取代基数目少;桥所带的取代基按“
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当分子中含有两种或两种以上官能团时,其命名遵循 官能团优先次序、最低系列和次序规则。
次序规则”排序较小。 外-二环[2.2.2]-5-辛烯-2-醇 外-2,内-3-二氯[2.2.1]庚烷 四、多官能团化合物的命名 当分子中含有两种或两种以上官能团时,其命名遵循 官能团优先次序、最低系列和次序规则。 3-(2-萘甲酰基)丁酸 (羧基优于酰基)
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二乙氨基甲酸异丙酯 (烷氧羰基优于氨基甲酰基) 思考:
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基本概念与理化性质比较 有机化学中的基本概念内容广泛,很难规定一个确切 的范围。这里所说的基本概念主要是指有机化学的结构理
论及理化性能方面的问题,如:化合物的物理性质、共价 键的基本属性、电子理论中诱导效应和共轭效应的概念、 分子的手性、酸碱性、芳香性、稳定性、反应活性等。 这类试题的形式也很灵活,有选择、填空、回答问 题、计算等。 一、有关物理性质的问题 1. 沸点与分子结构的关系
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化合物沸点的高低,主要取决于分子间引力的大小, 分子间引力越大,沸点就越高。而分子间引力的大小受分
子的偶极矩、极化度、氢键等因素的影响。化合物的沸点 与结构有如下规律: (1) 在同系物中,分子的相对质量增加,沸点升高; 直链异构体的沸点>支链异构体;支链愈多,沸点愈低。 沸点(℃): (2) 含极性基团的化合物(如:醇、卤代物、硝基化合
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物等)偶极矩增大,比母体烃类化合物沸点高。同分异构 体的沸点一般是:伯异构体>仲异构体>叔异构体。
沸点(℃): 沸点(℃): (3) 分子中引入能形成缔合氢键的原子或原子团时, 则沸点显著升高,且该基团愈多,沸点愈高。 沸点(℃):
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形成分子间氢键的比形成分子内氢键的沸点高。
沸点(℃): 形成分子间氢键的比形成分子内氢键的沸点高。 沸点(℃): (4) 在顺反异构体中,一般顺式异构体的沸点高于反 式。 沸点(℃): 2. 熔点与分子结构的关系
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熔点的高低取决于晶格引力的大小,晶格引力愈大,
熔点愈高。。而晶格引力的大小,主要受分子间作用力的 性质、分子的结构和形状以及晶格的类型所支配。 晶格引力:以离子间的电性吸引力最大,偶极分子间 的吸引力与分子间的缔合次之,非极性分子间的色散力最 小。因此,化合物的熔点与其结构通常有以下规律: 1. 以离子为晶格单位的无机盐、有机盐或能形成内盐 的氨基酸等都有很高的熔点。 2. 在分子中引入极性基团,偶极矩增大,熔点、沸点 都升高,故极性化合物比相对分子质量接近的非极性化合
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3. 在分子中引入极性基团,偶极矩增大,熔点、沸 点都升高,故极性化合物比相对分子质量接近的非极性化
物的熔点高。 3. 在分子中引入极性基团,偶极矩增大,熔点、沸 点都升高,故极性化合物比相对分子质量接近的非极性化 合物的熔点高。但在羟基上引入烃基时,则熔点降低。 熔点(℃): 4. 能形成分子间氢键的比形成分子内氢键的熔点高。 熔点(℃):
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5. 同系物中,熔点随分子相对质量的增大而升高, 且分子结构愈对称,其排列愈整齐,晶格间引力增加,熔 点升高。
熔点(℃): -56.8 3. 溶解度与分子结构的关系 有机化合物的溶解度与分子的结构及所含的官能团 有密切的关系,可用“相似相溶”的经验规律判断。 (1) 一般离子型的有机化合物易溶于水,如:有机酸 盐、胺的盐类。
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(2). 能与水形成氢键极性化合物易溶于水,如:单官 能团的醇、醛、酮、胺等化合物,其中直链烃基<4个碳
原子,支链烃基<5个碳原子的一般都溶于水,且随碳原 子数的增加,在水中的溶解度逐渐减小。 任意比例互溶 % (3). 能形成分子内氢键的化合物在水中的溶解度减小。 一些易水解的化合物,遇水水解也溶于水,如酰卤、 酸酐等。
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(4). 一般碱性化合物可溶于酸,如有机胺可溶于盐酸。
含氧化合物可与浓硫酸作用生成盐,而溶于过量的 浓硫酸中。 (5) 一般酸性有机化合物可溶于碱,如:羧酸、酚、 磺酸等可溶于NaOH中。 二、酸碱性的强弱问题 化合物酸碱性的强弱主要受其结构的电子效应、杂化、 氢键、空间效应和溶剂的影响。 1.羧酸的酸性
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连有-I效应的原子或基团,使酸性增强;连有+I效应 的原子或基团,使酸性减弱。
(1) 脂肪族羧酸 连有-I效应的原子或基团,使酸性增强;连有+I效应 的原子或基团,使酸性减弱。 -I效应↑,酸性↑。 诱导效应具有加和性。 诱导效应与距离成反比。
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芳环上的取代基对芳香酸酸性的影响要复杂的多。 一般来说,在芳环上引入吸电子基团,使酸性增强;
(2) 芳香族羧酸 芳环上的取代基对芳香酸酸性的影响要复杂的多。 一般来说,在芳环上引入吸电子基团,使酸性增强; 引入供电子基团使酸性减弱。而且还与基团所连接的位置 有关。 A. 对位取代芳香酸的酸性同时受诱导效应和共轭效 应的影响。 -I、-C 效应 I>+C C>-I pKa
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B. 间位取代芳香酸的酸性,因共轭效应受阻,主要 受诱导效应的影响。
-I 效应 I I I pKa C. 邻位取代芳香酸的酸性都较苯甲酸的酸性强。 这主要是电子效应和空间效应综合影响的结果。由 于邻位取代基的空间效应使苯环与羧基难以形成共平面, 难以产生共轭效应(苯环与羧基共轭时,苯环具有+C效 应);另一方面邻位取代基与羧基的距离较近,-I 效应的
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影响较大,故酸性增强。 有的邻位基团能与羧基形成氢键,使其羧基的氢更易 解离,因此表现出更强的酸性。
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水的共轭碱OH-能很好的被水溶剂化,因而较稳定;但叔 丁醇的共轭碱(CH3)3CO-则因空间位阻较大难以被水溶剂
2. 醇的酸性 醇在水溶液中的酸性次序为: 这种现象可用溶剂效应来解释,以水和叔丁醇为例: 水的共轭碱OH-能很好的被水溶剂化,因而较稳定;但叔 丁醇的共轭碱(CH3)3CO-则因空间位阻较大难以被水溶剂 化,所以不稳定。若在气相中,因不存在溶剂化效应,其 酸性的强弱次序则刚好相反。 如果在醇分子中引入具有-I效应的原子或基团,其酸 性将明显增强。
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烯醇类化合物的酸性比醇类化合物强的多。这是因
为羟基氧原子的未共用电子对与双键发生共轭作用,从而 降低了氧原子上的电子云密度,使O—H键的极性增强所 致。 若在R原子团中含有双键,特别是含羰基并与双键共 轭时,其酸性则明显增强。
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取代酚的酸性取决于取代基的性质和取代基在苯环 上所处的位置。
3. 酚的酸性 酚的酸性比醇强,但比羧酸弱。 pKa 取代酚的酸性取决于取代基的性质和取代基在苯环 上所处的位置。 苯环上连有-I、-C基团使酚的酸性增强;连有+I、 +C基团使酸性减弱。
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取代酚的酸性不仅与取代基的电子效应有关,还与空
间效应有关。 这是由于在3,5 – 二甲基 – 4 – 硝基苯酚中,3,5位两 个甲基的空间效应,使苯环与硝基不能处在一个平面上, 苯环与硝基的共轭效应遭到破坏,即硝基的-I 效应减弱。 4. 烃类的酸性 烷烃的酸性较NH3还要弱。
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其原因在于碳原子的杂化状态不同。 烷基苯的酸性要比饱和烃的酸性强。 这可由其失去质子的共轭碱来判断。 5. 胺的碱性 (1) 脂肪胺的碱性
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在气相或不能形成氢键的溶剂中: 在水溶液中: 胺在水溶液中的碱性是电子效应、溶剂化效应和空间 效应综合影响的结果。
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胺分子中连有— Cl、—NO2等吸电子基团时,将使其 碱性降低。
(2) 芳胺的碱性 在水溶液中芳胺的碱性较 NH3 弱。 芳胺碱性的强弱次序为: 取代芳胺的碱性强弱与取代基的性质和在苯环上的位 置有关。当苯环上连有供电子基团时,将使碱性增强;连 有吸电子基团时,将使碱性减弱。
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取代基的电子效应包括诱导效应和共轭效应。它们将 对活性中间体—— 碳正离子、碳负离子和碳自由基的稳
结论: 三、反应活性中间体的稳定性问题 1. 电子效应的影响 取代基的电子效应包括诱导效应和共轭效应。它们将 对活性中间体—— 碳正离子、碳负离子和碳自由基的稳 定性产生影响 。凡能使电荷分散的因素,都将使稳定性 增加。 (1) 碳正离子或碳自由基(中心碳原子均为SP2杂化)
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(2) 碳负离子 中心碳原子的杂化方式: 中心碳原子杂化方式不同:杂化轨道的S成分增加,
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中心碳原子连有供电子基时,将使碳负离子的稳定性 降低。
生成的碳负离子稳定性增大。 诱导效应: 中心碳原子连有强吸电子基时,将使碳负离子的稳定性增加。 中心碳原子连有供电子基时,将使碳负离子的稳定性 降低。 共轭效应: 中心碳原子与π键直接相连时,其未共用电子对因与 π键共轭而离域,从而使碳负离子的稳定性增加。
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亲电加成反应的反应速率取决于碳碳不饱和键电子
2. 化学反应速率 (1) 自由基取代反应: 反应的难易取决于活性中间体烃基自由基的稳定性, 烃基自由基越稳定,其反应速率越快, (2) 亲电加成反应: 亲电加成反应的反应速率取决于碳碳不饱和键电子
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云密度的大小,电子云密度越大,反应速率越快。
烯烃双键碳原子上连有供电子基时,将使反应活性 增大,反应速率加快;反之,反应速率减慢。 HX与烯烃发生亲电加成反应,其反应速率取决于HX 离解的难易。 (3) 亲电取代反应: 芳香族化合物亲电取代反应的反应速率取决于芳环上 电子云密度的高低。当芳环上连有供电子基(除卤素外的 第一类定位基)时,将使芳环上的电子云密度增大,反应
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速率加快;连有吸电子基(卤素和第二类定位基)时,将
使芳环上的电子云密度降低,反应速率减慢。 (4) 亲核取代反应: A. 烃基结构: SN1反应——电子效应是影响反应速率的主要因素。 凡有利于碳正离子生成,并能使之稳定的因素均可加速 SN1反应。
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这里值得注意的是:当杂原子与中心碳原子直接相连 时,因中间体碳正离子的正电荷得到分散而有利于SN1反
如: 这里值得注意的是:当杂原子与中心碳原子直接相连 时,因中间体碳正离子的正电荷得到分散而有利于SN1反
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应的进行。如: SN2反应——空间效应是影响反应速率的主要因素。 α、β碳原子上烃基增多,不但不利于亲核试剂从背 后进攻,且造成过渡态拥挤,从而使SN2反应反应活性降 低。 SN2反应的活泼顺序为:
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无论SN1反应还是SN2反应,离去基团总是带着一对电 子离开中心碳原子。
B.离去基团: 无论SN1反应还是SN2反应,离去基团总是带着一对电 子离开中心碳原子。 离去基团的碱性越弱,容易离开中心碳原子,其反应 活性越高。 依 次 减 弱 依 次 减 弱 卤代烃的反应活性顺序是: C. 亲核试剂: 亲核试剂主要影响SN2反应。 试剂中亲核原子相同时,其亲核能力为:
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同周期元素形成的不同亲核试剂,其亲核能力为:
同族元素形成的不同亲核试剂,中心原子的可极化度 越大,其亲核能力越强。 下列亲核试剂在质子溶剂中与CH3CH2I反应,试比较 它们的反应速率:
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(5) 亲核加成: 亲核加成反应主要包括醛、酮的亲核加成反应和羧酸 及其衍生物的亲核加成反应。
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亲核加成反应的反应速率取决于羰基化合物本身的结 构,即羰基碳原子的正电荷量。
而羰基碳原子的正电荷量又取决于取代基的电子效应 和空间效应。 当羰基连有吸电子基团时,将使羰基碳原子的正电性 增大,反应活性增强;反之,反应活性减弱。 当连有能与羰基发生共轭的基团时,因共轭效应的结 果,使羰基碳原子的正电荷得到分散,故反应活性降低。 不同醛、酮的羰基的反应活性顺序是:
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羧酸衍生物的反应活性顺序是: 按亲核加成反应的活泼顺序排列: 按酯化反应速度由快到慢排列为序:
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(6) 消除反应: 消除反应主要指卤代烃脱HX和醇的分子内脱水。 卤代烃:
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醇: 按E1反应活性由大到小排列:
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按E2反应活性由大到小排列: 四、关于芳香性问题 芳香性的判断依据: 1. 必须是闭合的环状共轭体系; 2. 成环原子要共平面或接近共平面; 3. π电子必须符合4n + 2 的休克尔规则。
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1. 单环体系芳香性的判断: 含杂原子的平面单环体系,也可用休克尔规则来判断 是否具有芳香性。
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2. 稠环体系: 稠环指的是由单环多烯稠并而成的多环多烯体系。 若稠环体系的成环原子接近或在一个平面上,仍可用 休克尔规则判断。其方法是: 略去中心桥键,直接利用休克尔规则进行判断,若π 电子数符合 4n + 2 的规则,就有芳香性。
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3. 环状有机离子: 由此推断:
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4. 富烯及衍生物: 这类化合物都具有较大的偶极矩,说明它们的电荷分 离程度较大。因此,这类化合物在用休克尔规则判断其是 否具有芳香性时,先将分子写成偶极结构式,分别对含有 两个电荷相反的共轭环进行判断,若两个环的π电子数都 符合 4 n + 2 的休克尔规则,那么整个分子就具有芳香性。 五、关于立体异构问题 1. 几何异构:
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产生的原因:双键或环使单键的自由旋转受到限制,
而使分子具有不同的空间排布方式,即构型不同。 含双键的化合物:只要有一个双键原子连有相同的原 子或基团,就不存在顺反异构(N原子上的孤对电子可看 成是一个基团)。 环烃化合物:必须两个或两个以上的环碳原子连有不 同的原子或基团。
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如果一个分子与其镜象不能重叠,它就是手性分子。 手性分子又称为光学活性化合物。
2. 旋光异构: 如果一个分子与其镜象不能重叠,它就是手性分子。 手性分子又称为光学活性化合物。 互为镜象的两个化合物称为对映异构体,简称对映体。 互为对映体的两个化合物,除旋光方向相反外,一般的化 学性质、物理性质相同。 一个化合物有无手性,一般可根据分子是否存在对称 面和对称中心来判断。如果一个分子既没有对称面,也没 有对称中心,则该分子即为手性分子。 (1) 判断饱和键的分子是否有手性: 通常看是否有手性碳原子。
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若分子中只含一个手性碳原子,它一定是手性分子,
存在一对对映体。
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(2) 含杂原子的对映异构: (3) 含手性轴和手性面化合物: 典型的含手性轴化合物——丙二烯型化合物: 两端的不饱和碳原子只要有一个不饱和碳原子连有两 个相同的原子和基团,那么,这个分子就没有手性。 同理,螺环化合物也是如此。
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己烷(无论两个取代基相同与否,是顺式还是反式)均因 有对称面而无旋光性。
(4) 环状化合物: 顺反异构和旋光异构往往同时存在。 顺式异构体、1 , 3 – 二取代环丁烷和1 , 4 – 二取代环 己烷(无论两个取代基相同与否,是顺式还是反式)均因 有对称面而无旋光性。 内消旋体 不是内消旋体 其他三元、四元、五元、六元环状化合物,只要是反 式异构体,因分子中既无对称面,也无对称中心,因而均
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有旋光性(无论两个取代基相同与否)。 (5) 内消旋体、外消旋体、非对映体和差向异构体: 内消旋体:分子中含相同的手性碳原子,且有对称面。 对称的手性碳原子的构型必定相反,即一 个为R –型,另一个为S – 型。 外消旋体:等量对映体的混合物。 非对映体:构造相同,构型不同但又不呈镜象关系的 化合物,互为非对映体。
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差向异构体:在含多个手性碳原子的旋光异构体中, 若两个异构体只有一个手性碳原子的构型不同,其余各手
性碳原子的构型均相同,这两个异构体就互为差向异构体。 差向异构体必定是非对映体,非对映体不一定是差向 异构体。 互为差向异构体,也是非对映体。
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一般是指同一构型分子中由于单键旋转而产生的原子 或基团在空间的不同排列形式,这种异构称为构向异构。
是非对映体,但不是差向异构体。 3. 构象异构: 一般是指同一构型分子中由于单键旋转而产生的原子 或基团在空间的不同排列形式,这种异构称为构向异构。 在构型一定的分子的无数个构象中,其优势构象(即 稳定构象)通常是能量最低的构象。 判断分子构象的稳定性主要考虑:各种张力和偶极 – 偶极相互作用,一般说来,稳定构象是各种张力最小,偶 极 – 偶极相互作用最大的那种排列。
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(1) 直链烃及其衍生物: 从能量上看:大的原子或基团处于对位交叉式是最稳 定的构象,因为这样排布原子或基团彼此间的距离最远, 相互排斥力最小。 处于邻位交叉的原子或基团,若能形成分子内氢键, 则邻位交叉式是优势构象。
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一取代环己烷的优势构象:取代基处于 e 键稳定。
(2) 环己烷及取代环己烷的优势构象: 优势构象 一取代环己烷的优势构象:取代基处于 e 键稳定。 二取代环己烷的优势构象: 在满足两个原子或基团的空间构型的前提下:处于 e 键的 取代基多者稳定;大的取代基处于 e 键稳定。
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写出下列化合物的优势构象:
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完成反应式 这是一类覆盖面宽、考核点多样化的试题,解答这类 问题应该考虑以下几个方面: (1) 确定反应类型; (2) 确定反应部位; (3) 考虑反应的区域选择性; (4) 考虑反应的立体化学问题; (5) 考虑反应的终点……等问题。
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这是自由基取代反应;反应发生在反应活性较高的 3°H上。
这是卤代烃的消除反应,消除取向遵循Saytzeff规则,生成取 代基多、热力学稳定的共 轭二烯烃。 这是卤代烃的亲核取代反应;反应发生在反应活性较高的C— X键上。
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这是含有α- H的酯在强碱条件下的Claisen酯缩合反应,产物
上有支链的β- 酮酸酯。 反应物系空间位阻较大的α- 烯烃(端烯),在加溴时将得到以重 排产物为主的二卤代烃。 反应物系α- 氨基酸,其受热生成交酰胺。 该反应是含有活泼氢的化合物与不含α- H的醛的缩合反应。
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生成β- 羟基化合物。 该化合物为γ- 羟基酸,受热发生分子内脱水,生成交酯。 该反应是醇羟基被卤素取代的反应,反应按SN1历程进行。与 HBr反应的特点是:易发生重排。 这是季胺碱的热消除反应,理应 生成连有取代基少的烯烃,即Hofmann产物。但该规律只适用于烷 基季胺碱。本题的反应物为非烷基季胺碱,消除成为为热力学稳定
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的Saytzeff产物。 该反应为多元醇的高碘酸分解反应,但高碘酸只分解α- 二醇。 该反应系交错Claisen酯缩合反应,不饱和酸酯中的“ε- H”受 共轭效应的影响而显示出一定的“酸性”。
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该反应是羧酸根与活泼卤代烃的反应,反应按SN1历程进行,
必将伴随有重排产物生成。这是制备酯的又一方法。 该反应是卤代烃的醇解反应,反应产物为醚。 该反应是卤代烃的碱性水解反应,随反应物β- C上的烃基增 多,反应逐渐过渡到按SN1历程进行,将得到以重排产物为主的醇。 这是苯的烷基化反应;当烷基化试剂的碳原子数≥3时易发生 重排。
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这是α,β- 不饱和醛(或酮)的交错缩合反应;这里的关键
是“α- 氢”的确认,这里的“γ-H ”受共轭效应的影响而显示出一定 的“酸性”。 这是肟在酸催化下的Beckmann重排反应;产物为N-取代酰胺, 其规律是:处于肟羟基反式的基团重排到酰胺N原子上。
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这是酰胺的Hofmann降解反应;其产物特点是:生成减少一个
碳原子的有机胺。 这是一个氧化反应,值得注意的是:三元环对氧化剂是稳定的, 这里仅仅氧化碳碳双键,因该氧化剂较为温和,故氧化为顺式α- 二醇。 这是一个还原反应,该还原剂为选择性还原剂,它只还原羰基 而不影响乙氧羰基(即酯基)。
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该反应是强碱存在下的E2消除反应,其立体化学要求是β- H
与离去基团处于反式共平面。产物的构型为(Z) – 型。 该反应为周环反应中的电环化反应,其规律是: 值得注意的是:电环化反应是可逆反应,在同一条件下(加热 或光照)遵循同样的规律。
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羰基化合物的加成,其立体化学遵循Cram规则一,即:
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【思考题】
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有机化学反应历程 反应机理是对反应过程的描述。因此,解这类题应尽 可能的详尽,中间过程不能省略。要解好这类题,其首要
条件是熟悉各类基本反应的机理,并能将这些机理重现、 改造和组合。 书写反应机理时,常涉及到电子的转移,规定用弯箭 头表示电子的转移。 一、自由基反应 自由基反应,通常指有机分子在反应中共价键发生均 裂,产生自由基中间体。有自由基参加的反应称为自由基
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反应。 【例1】 【解】 【例2】
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【解】 【例3】 【解】
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【例4】依据下列反应事实,写出其可能的反应机理。
【解】 重复进行,即生成(CH3)3CCl和CHCl3两种主要产物。
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至于(CH3)3COH的量则于加入过氧化物的量有关。
思考题: 二、亲电加成反应 1.鎓离子历程: X2与C=C经π-络合物形成卤鎓离子,亲核的X-经反 式加成生成产物。
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【例5】 【解】 2. 碳正离子历程: 烯烃与HX加成,H+首先加到C=C电子云密度较高的
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碳原子上,形成较稳定的碳正离子,然后,X-再加成上去。
如果加成得到的碳正离子不稳定,有可能重排为较稳定的 碳正离子,生成取代或消除产物。 【例6】 【解】
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【例7】 【解】 【例8】
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【解】 思考题: 1. 异丁烯在硫酸催化下可发生二聚,生成分子式为C8H16的两 种混合物,它们被催化加氢后生成同一烷烃(2,2,4-三甲基戊烷),试 写出其反应历程。
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三、亲电取代 【例9】
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【解】 【例10】
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【解】 思考题: 写出下列反应的反应历程:
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四、消除反应 消除反应主要有E1和E2两种反应历程。 消除反应除β-消除反应外,还有α-消除反应。重点 是β-消除反应, β-消除反应的立体化学特征:在溶液中 进行的消除反应通常为反式消除,而热消除反应通常为顺 式消除反应。 【例11】2,3-二氯丁烷在叔丁醇钠的叔丁醇溶液中进行 消除反应,得到两个顺反异构体,分别写出其反应历程。 【解】 2,3-二氯丁烷有两个手性碳原子,故有三个旋光 异构体,即一对对映体和一个内消旋体。
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一对对映体 内消旋体 【例12】写出下面反应的反应历程。 【解】
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思考题:
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羰基的亲核加成反应历程可分为简单亲核加成反应和 加成-消去反应历程。
五、羰基的亲核加成反应 羰基的亲核加成反应历程可分为简单亲核加成反应和 加成-消去反应历程。 (一) 简单亲核加成反应 这里包括与HCN、NaHSO3、ROH的加成,其中以 与ROH的加成(即:缩醛反应)最为重要。 【例13】写出下面反应的反应历程。 【解】
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(二) 加成-消去历程 这里主要指醛、酮与氨及其衍生物的加成。 (三) α-碳为亲核试剂的羰基亲核加成 这类反应包括羟醛缩合、Perkin反应、Claisen缩合、 Michael加成反应等。 【例14】写出下列反应的反应历程:
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【解】
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思考题:
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有机化合物的分离与鉴别。 一、有机化合物的鉴别 鉴别有机化合物的依据是化合物的特征反应。作为鉴 别反应的试验应考虑以下问题: 反应现象明显,易于观察。即:有颜色变化,或有沉 淀产生,或有气体生成等。 方法简便、可靠、时间较短。 反应具有特征性,干扰小。 解好这类试题就需要各类化合物的鉴别方法进行较为 详尽的总结,以便应用。
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二、有机混合物的分离、提纯 1. 有机混合物的分离 有机混合物分离的一般原则是: (1) 根据混合物各组分溶解度不同进行分离; (2) 根据混合物各组分的化学性质不同进行分离; (3) 根据混合物各组分的挥发性不同进行分离; 【例】试分离硝基苯、苯胺和苯酚的混合物。
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2. 有机混合物的提纯 与分离不同的是混合物中只有含量较高的组分是所需 要的其它物质视为杂质,弃之不要。其方法通常是采取用 化学方法使杂质发生化学反应而易于除去。
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【例】在乙酸正丁酯的合成中,反应后溶液中含有乙酸、
正丁醇、乙酸正丁酯、硫酸和水,如何得到纯的乙酸正丁 酯。
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有机化合物的合成 解好有机合成题的基础是将有机反应按官能团转化、 增长碳链、减少碳链、重组碳架、环扩大、环缩小、开环、 关环等进行归纳、熟记、灵活应用。 解合成题通常分两步进行: 1. 运用逆合成法对目标分子进行剖析,最终确定合成 所需的起始原料。这就要求掌握各类化合物的拆分方法。 2. 以剖析为依据,写出合成方案。
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1.完成下列转化 分析: 合成:
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分析: 合成: 分析:
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合成: 分析: 合成:
111
【练 习】 完成下列转化:
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2.用C4以下的开链烃合成(无机试剂任选):
分析: 合成:
113
分析:
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合成: 3.以指定原料合成(其它试剂任选): 分析:
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合成:
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分析: 合成:
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【练 习】 以指定原料合成(其它试剂任选):
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有机化合物的结构推导
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1. 有一烃A (C9H12),能吸收3 mol溴;与Cu(NH3)2Cl溶液能生
成红色沉淀;A在HgSO4-H2SO4存在下能水合生成B (C9H14O);B 与过量的饱和NaHSO3溶液反应生成白色结晶;B与NaOI作用生成 一个黄色沉淀和一个酸C (C8H12O2),C能使Br2-CCl4溶液褪色,C 用臭氧氧化然后还原水解,生成D (C7H10O3)。D能与羰基试剂反应, 还能与Ag(NH3)2OH溶液发生银镜反应,生成一个无α-H的二元酸。 确定A、B、C、D的构造,并写出有关的主要反应式。 解:
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2. 旋光性化合物A (右旋)的分子式为C7H11Br,在过氧化物存在
下与HBr反应生成B和C异构体,分子式为C7H12Br2,B有旋光性, C无旋光性。用1mol KOH – C2H5OH溶液处理B,产生(+)-A,处 理C产生(±)-A。用KOH – C2H5OH溶液处理A得D,分子式为 C7H10。D经臭氧化及还原水解的2 mol甲醛和1 mol的1 , 3 – 环戊二 酮。写出A、B、C和D的结构及有关反应式。 解:
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3. 根据以下数据推测A、B和C的结构。 B有碘仿反应,IR谱图在1715cm-1处有强吸收带。A的NMR谱 图表明:3H(单峰),2H(四重峰),3H(三重峰)。 解:
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4.某化合物的分子式为C5H10O2,红外光谱在1750、1250cm-1
处有强吸收峰;核磁共振谱在δ=1.2 ppm(双重峰,6H),δ=1.9 ppm(单峰,3H),δ=5.0 ppm(七重峰,1H)处有吸收峰。试确定该化合 物的构造式。 解:
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