
新课标高中化学高中化学竞赛辅导2有机化学命名结构反应.ppt
167页有机化学专题一、有机化合物的命名专题一、有机化合物的命名专题二、有机分子结构-分子几何专题二、有机分子结构-分子几何专题三、有机化学反响专题三、有机化学反响专题四、重要的有机化合物专题四、重要的有机化合物本次涉及的主要内容:本次涉及的主要内容:参考书:参考书:有机化学有机化学,任何高等学校教材都可以,任何高等学校教材都可以专题一、有机化合物的命名1、系统命名法、系统命名法 (根据根据IUPAC命名法制定命名法制定)根据结构正确命名,根据名称准确书写结构,是学根据结构正确命名,根据名称准确书写结构,是学习有机化学的根底命名的根本原那么是:结构与习有机化学的根底命名的根本原那么是:结构与名称名称“一一对应〞,符合这一原那么的命名方法是:一一对应〞,符合这一原那么的命名方法是:系统命名法有机化合物系统名称的根本构成是:系统命名法有机化合物系统名称的根本构成是:取代基的取代基的位次位次-取代基的取代基的名称名称+母体名称母体名称如如::2,4,6-三甲基三甲基-2-庚烯酸甲酯庚烯酸甲酯根本规定:根本规定:(1)最长最长:母体名称对应的:母体名称对应的主链最长主链最长(2)最小:最小:“首位最小〞、首位最小〞、“位次之和最小位次之和最小〞〞(3) “-〞与〞与“,〞等符号的正确使用!〞等符号的正确使用!(1)最长主链最长主链必须必须直接直接与官能团相连!与官能团相连!4,5-二甲基二甲基-2-乙基乙基-1-氯氯辛烷辛烷3,5,6-三甲基三甲基-2-氯氯壬烷壬烷(2)取代基按取代基按“次序规那么〞从小到大排次序规那么〞从小到大排列列4-甲基甲基-5-硝基硝基-2-氯苯甲酸氯苯甲酸注意注意::2-氯氯-4-甲基甲基-5-硝基苯甲酸硝基苯甲酸(排列顺序错排列顺序错)4-甲基甲基-3-硝基硝基-6-氯苯甲酸氯苯甲酸(4+3+6=13)以下名称是错误的:为什么?以下名称是错误的:为什么?2-甲基甲基-4-羧基羧基-3-氯硝基苯氯硝基苯(母体名称错母体名称错)+NR3、、COOH、、SO3H、、COOR、、COX、、CONH2、、CN、、CHO、、COR、、OR、、R、、NH2、、OH、、X、、NO24-硝基硝基苯甲酸甲酯苯甲酸甲酯2-甲氧基甲酰基甲氧基甲酰基-5-硝基硝基苯磺酸苯磺酸(3)多多官能团化合物官能团化合物母体名称母体名称的选择顺序的选择顺序::首先以首先以1级原子为序,然后以级原子为序,然后以2级原子为序,再以级原子为序,再以3级原子为序,级原子为序,…直到确定出大小次序为止。
直到确定出大小次序为止4)次序规那么次序规那么用于:双键的用于:双键的Z/E构型确实定、手性碳的构型确实定、手性碳的R/S构型构型确实定、取代基在母体名称之前的排列次序确实定、取代基在母体名称之前的排列次序①①原子的次序:原子的次序:原子的次序以原子的次序以 原子序数原子序数为序,同位素以为序,同位素以质量质量为序:为序:I > Br > Cl > F > O > N > C > D > H > > •②②饱和原子团的次序饱和原子团的次序:原子的级别的规定原子的级别的规定::中心原子为中心原子为1级原子,与级原子,与1级原子级原子直接相连的原子为直接相连的原子为2级原子,依次类推:级原子,依次类推:如如::1级原子:级原子: O O > N N > C 2级原子:级原子: C > H C/C > H/H 3C3级原子:级原子: 3H — 6H — 9H所以所以::再如再如:: 正丁基正丁基 异丁基异丁基 仲丁基仲丁基 叔丁基叔丁基 1级级: C C C C2级级: CHH CHH < CCH < CCC3级级: CHH < CCH C/3H 9H所以所以:: 正丁基正丁基 < 异丁基异丁基 < 仲丁基仲丁基 < 叔丁基叔丁基去掉相去掉相同的原同的原子之后,子之后,以双方以双方最大的最大的原子进原子进行比较!行比较!③③不饱和原子团的次序不饱和原子团的次序如:如:1写出写出 -骨架骨架2补齐化合价补齐化合价3填上虚原子填上虚原子1级原子级原子(黑黑):: C C C C2级原子级原子(兰兰):: C/C/H < C/C/C < O/O/H < O/O/O所以所以::2、、烃基烃基的名称:来自相应的烃的名称:来自相应的烃 烷烃烷烃 烷基烷基 名称名称 代号代号CH4 -CH3 甲基甲基 -MeCH3CH3 -CH2CH3 乙基乙基 -EtCH3CH2CH3 -CH2CH2CH3 正丙基正丙基 n-Pr-CH(CH3)2 异丙基异丙基 i-PrCH3CH2CH2CH3 -CH2CH2CH2CH3 正丁基正丁基 n-But-CH(CH3)CH2CH3 仲丁基仲丁基 s-ButCH(CH3)3 -CH2CH(CH3)2 异丁基异丁基 i-But -C(CH3)3 叔丁基叔丁基 t-But常用烷基常用烷基::CH2=CH2 -CH=CH2 乙烯基乙烯基CH2=CHCH3 -CH=CHCH3 丙烯基丙烯基 -CH2CH=CH2 烯丙基烯丙基-C(CH3)=CH2 异丙烯基异丙烯基常用不饱和烃基常用不饱和烃基::CH CH -C CH 乙炔基乙炔基C6H6 C6H5- 苯基苯基 -Ph 或或 - C6H5CH3 C6H5CH2- 苄基苄基 -Bz不饱和烃不饱和烃 不饱和烃基不饱和烃基 名称名称3、、官能团官能团及及化合物类别化合物类别::官能团官能团 官能团名称官能团名称 化合物类名化合物类名(母体名称母体名称)SO3H 磺酸基磺酸基 磺酸磺酸COOH 羧基羧基 酸酸COOR 烷氧基甲酰基烷氧基甲酰基 酯酯COX 卤甲酰基卤甲酰基 酰卤酰卤CONH2 氨基甲酰基氨基甲酰基 酰胺酰胺CN 氰基氰基 腈腈CHO 醛基醛基 醛醛COR 酰基酰基 酮酮OR 烷氧基烷氧基 醚醚NH2 氨基氨基 胺胺OH 羟基羟基 醇醇X 卤素卤素 卤代烃卤代烃NO2 硝基硝基 硝基化合物硝基化合物-CHO作作为取代为取代基使用基使用时,名时,名称为:称为:甲酰基甲酰基4、、C或或H的种类:的种类:伯伯C 、、仲仲C 、、叔叔C 、、季季C伯伯H、、仲仲H 、、叔叔H 、、 -H专题二、有机分子结构-分子几何有机化学的根本观点:有机化学的根本观点:分子的分子的微观结构微观结构决定了它的决定了它的宏观性质宏观性质;化合;化合物的宏观性质物的宏观性质(物理性质、化学性质、生理性物理性质、化学性质、生理性质、光电磁性等质、光电磁性等)是微观结构的宏观反映。
是微观结构的宏观反映学习各类化合物,学习各类化合物,首先要首先要::清楚准确地认识分子结构,即有机分子在清楚准确地认识分子结构,即有机分子在三维空间中的几何状态三维空间中的几何状态—分子几何分子几何!!1、、C原子的原子的价电子轨道价电子轨道-原子轨道-原子轨道C原子的原子的电子构型电子构型::1S22S22P2;;一、一、杂化轨道杂化轨道和和分子几何分子几何C原子的原子的价电子构型价电子构型::2S22P22、、碳原子的碳原子的三种杂化方式三种杂化方式::SP3杂化:杂化:S+Px+Py+Pz 4SP3,,四面体四面体CSP2杂化:杂化:S+Px+Py 3SP2 ,,剩余剩余Pz,,平面三角形平面三角形CSP杂化:杂化:S+Px 2SP,,剩余剩余Py和和Pz ,,直线型直线型C3、两种不同的共价键:、两种不同的共价键: 键键和和 键键杂化轨道轴向重迭形成杂化轨道轴向重迭形成 键键::P轨道平行重迭形成轨道平行重迭形成 键键::在有机分子中,但凡单键都是在有机分子中,但凡单键都是键键在有机分子中,双键:在有机分子中,双键: + ,叁键:,叁键: + 2 键和键和 键的差异:键的差异: 键键 键键组成组成 杂杂-杂轴向重迭杂轴向重迭 P与与P平行重迭平行重迭电子云中心电子云中心 在轴上在轴上 在轴外在轴外电子与电子与C核核的距离的距离 近近(直线直线) 远远(折线折线)键能键能 大大 小小电子受到的束缚力电子受到的束缚力 大大 小小化学活性化学活性 小小 大大存在存在 可独立存在可独立存在 只能与只能与 键键共存共存转动转动 “自由〞自由〞 转动转动 “不能〞转动不能〞转动构象变化构象变化顺反构型顺反构型4、、分子的几何分子的几何点点:原子或原子团:原子或原子团(几何点,不计体积几何点,不计体积)线线::SP(一维空间一维空间—直线,无立体异构直线,无立体异构)面面::SP2(二维空间二维空间—平面,顺反异构平面,顺反异构)体体::SP3(三维空间,对映异构三维空间,对映异构)分子的立体形状分子的立体形状取决于中心碳的杂化方式取决于中心碳的杂化方式!!SP3杂化杂化四面体四面体SP2杂化平杂化平面三角形面三角形SP杂化杂化直线型直线型几几何何要要素素5、、杂化轨道杂化轨道与与键长键长、、杂化轨道杂化轨道与与电负性电负性::杂化轨道径向分布:杂化轨道径向分布:含含P成分成分越多,径向分布越远越多,径向分布越远二、二、同分异构同分异构::组成相同的分子,由于结构不同,因而性质不同组成相同的分子,由于结构不同,因而性质不同的现象称为同分异构现象。
它是有机化合物家族的现象称为同分异构现象它是有机化合物家族种类繁多,数量庞大的主要原因种类繁多,数量庞大的主要原因结构结构构造异构构造异构分子式相同,键合原子之间连接的方分子式相同,键合原子之间连接的方式和顺式不同式和顺式不同构型异构构型异构构造相同,非键合原子或原子团之间构造相同,非键合原子或原子团之间的空间关系不同的空间关系不同构象异构构象异构构型相同,单键旋转造成的非键合原构型相同,单键旋转造成的非键合原子或原子团之间的距离不同子或原子团之间的距离不同互变异构互变异构:特殊的官能团异构:特殊的官能团异构1、构造异构、构造异构碳干异构碳干异构:碳链的形状不同:碳链的形状不同如如:戊烷有三个异构体,丁醛有两个异构体:戊烷有三个异构体,丁醛有两个异构体位置异构位置异构:官能团或取代基位置不同:官能团或取代基位置不同如如:三种二甲苯,正戊烷的三种一氯代产物三种二甲苯,正戊烷的三种一氯代产物官能团异构官能团异构:官能团不同:官能团不同如如:醇与醚、醛与酮、酸与酯:醇与醚、醛与酮、酸与酯如如:酮式与烯醇式的互变:酮式与烯醇式的互变特点:特点: 共存互变,不可别离!共存互变,不可别离!特点特点1、一个体系,两个组分,显示两重性、一个体系,两个组分,显示两重性特点特点2、、C=O的的a-H具有弱酸性,属于活性具有弱酸性,属于活性H 醛、酮、酯的缩合反响都涉及醛、酮、酯的缩合反响都涉及a-H,, 都是通过烯醇式引发的反响都是通过烯醇式引发的反响 。
酮式与烯醇式是最重要的互变异构:酮式与烯醇式是最重要的互变异构: 2、、分子的不饱和度分子的不饱和度 与结构特征与结构特征(构造构造)对于分子式:对于分子式:ⅣnⅠmⅡxⅢy (IV为四价元素、为四价元素、I为一价元素、为一价元素、II为二价元素、为二价元素、III为三价元素为三价元素),, = ( 2n + 2 – m + y )÷2 注意注意:: 与与II价原子无关价原子无关不饱和度不饱和度 所代表的所代表的结构特征结构特征:: ==1 一个一个双键双键(C=C、、C=O、、C=N、、N=O…等等)或一个或一个环环( (三、四、五、六元环三、四、五、六元环…等等) ) 可以是可以是碳环碳环或或杂环杂环 ==2 1 1个三键个三键,或,或2个个双键双键,或,或2个个环环,或,或1 1双键双键+ +1 1环环 ≥4 首先考虑分子含有首先考虑分子含有苯环苯环,,苯环的苯环的 ==4 !练习:写出分子式练习:写出分子式C4H8O代表的所有化合物代表的所有化合物 = ( 2 4 + 2 – 8 + 0 ) ÷2==1双键双键::(1 1) C=C 不饱和醇不饱和醇 或或 不饱和醚不饱和醚(2)C=O 醛醛 或或 酮酮环环:: (1)碳环碳环::四元环四元环 或或 三元环三元环 (2)杂环杂环::五元环五元环、、四元环四元环 或或 三元环三元环C=C::8种种醇醇4种种醚醚4种种C=O::3种种碳环碳环::5种种杂环杂环::6种种共共22种种链内双键链内双键有顺反两种构型,而有顺反两种构型,而链端双键链端双键无顺反无顺反2、构型异构、构型异构(1)烯烃的烯烃的顺反异构顺反异构烯烃发生顺反异构的烯烃发生顺反异构的条件条件:a b 同时同时 c d双键的构型:双键的构型:顺顺与与反反 或或 Z与与E顺顺与与反反:以:以相同相同的原子或原子团为判断标准的原子或原子团为判断标准Z 与与 E::以原子或原子团的以原子或原子团的大小次序大小次序为判断标准为判断标准异构体的数目异构体的数目 = 2nn为链内双键的数目为链内双键的数目如如::2,4,6-壬三烯:有壬三烯:有23 = 8个异构体个异构体顺反异构体数目顺反异构体数目减少的原因减少的原因(1)对称性对称性::如如:环己烯没有顺反异构:环己烯没有顺反异构如如::2,4,6-辛三烯:只有辛三烯:只有6个个(< 23)异构体异构体(2)环的刚性环的刚性:环内双键一般只能是顺式:环内双键一般只能是顺式而足够大的环那么允许顺反异构现象存在,而足够大的环那么允许顺反异构现象存在,如环癸烯有顺反两个异构体:如环癸烯有顺反两个异构体:顺反异构体的顺反异构体的命名命名名称构成名称构成:: (双键的位次和构型双键的位次和构型)-构造名称构造名称CH3 > H , COOCH3 > HCH3和和COOCH3异侧,为异侧,为E-型型两个相同的两个相同的H异侧,为异侧,为反反式式名称:名称:E -2-丁烯酸甲酯丁烯酸甲酯 或或 反反-2-丁烯酸甲酯丁烯酸甲酯 Cl和和CH3同侧,同侧,Z-型型名称:名称:Z-2-丁烯酸甲酯丁烯酸甲酯 不能用顺反不能用顺反!!CH3 > H , Cl > COOCH3(2)对映异构对映异构对映异构的几何根底:对映异构的几何根底:按几何特征,可以把所有的宏观物体分为两类:按几何特征,可以把所有的宏观物体分为两类: 对称物体:与其镜像可以重合,属于同种物体;对称物体:与其镜像可以重合,属于同种物体; 如人:如人:张三的镜像是张三张三的镜像是张三。
不对称物体:与其镜像不能重合,属于不同物体;不对称物体:与其镜像不能重合,属于不同物体; 如如手;手;左手的镜像是右手左手的镜像是右手,二者不能重合,可以区别二者不能重合,可以区别如果把这种概念引申到微观领域,那么我们很容易理解:如果把这种概念引申到微观领域,那么我们很容易理解: 对称分子对称分子与其镜像可以重合,是同一种分子;如:甲与其镜像可以重合,是同一种分子;如:甲烷的镜像仍然是甲烷,所以甲烷没有立体异构体烷的镜像仍然是甲烷,所以甲烷没有立体异构体 不对称分子不对称分子与其镜像不能重合,是不同的分子;如:与其镜像不能重合,是不同的分子;如:D-乳酸的镜像是乳酸的镜像是L-乳酸对称分子和不对称分子的几何判据:对称分子和不对称分子的几何判据:但凡具有但凡具有和和/或或i 的分子属于对称分子;的分子属于对称分子;对称元素:对称面对称元素:对称面 、、对称中心对称中心i 、、对称轴对称轴Cn但凡没有和 i 的分子属于不对称分子;分子是否对称,分子是否对称,与与Cn无关无关!例如例如::1,2-二甲基环丁烷,有三个异构体二甲基环丁烷,有三个异构体对称分子对称分子内消旋体内消旋体不对称分子不对称分子互为对映体互为对映体没有镜没有镜像关系,像关系,互为非互为非对映体对映体C5: H、、OH、、C4H7O4 、、CH2OH 手性碳手性碳(1)不对称碳原子不对称碳原子—手性碳手性碳条件:条件:SP3杂化杂化, , 并且并且R4 R3 R2 R1如如:葡萄糖,构造名称::葡萄糖,构造名称:2,3,4,5,6-五羟基己醛五羟基己醛结构式:结构式:C2: H、、OH、、CHO、、C4H9O4,, 手性碳手性碳C3: H、、OH、、 C2H3O2 、、C3H7O3,,手性碳手性碳C4: H、、OH、、C3H5O、、C2H5O2,, 手性碳手性碳(2)手性碳的构型手性碳的构型—R和和S如果如果 ::R4 > R3 > R2 > R1 (次序规那么次序规那么)那么:那么:大大 中中 小小 最小最小对着最小对着最小的的R1观查:观查:从大的从大的R4经过中经过中等的等的R3到小的到小的R2为顺时针的构型为顺时针的构型为为R从大的从大的R4经过中经过中等的等的R3到小的到小的R2为逆时针的构型为逆时针的构型为为S(3)手性化合物的构型式:手性化合物的构型式:Fischer投影式投影式天然葡萄糖的天然葡萄糖的Fischer投影投影式式::规定规定(必须遵守必须遵守)::①①水平表示向前,竖直表示向后;水平表示向前,竖直表示向后;②②手性碳以十字交叉点表示,不写出手性碳以十字交叉点表示,不写出“C〞。
〞习惯习惯(可以不遵守可以不遵守):碳链竖直放置,编号最小的:碳链竖直放置,编号最小的碳在上方碳在上方(4)手性化合物手性化合物命名命名系统名称:系统名称:(手性碳的位次和构型手性碳的位次和构型)-构造名称构造名称如如葡萄糖葡萄糖::在投影式上判断在投影式上判断R、、S要要注意最小原注意最小原子团的方向子团的方向::最小原子团在竖直方向时,最小原子团在竖直方向时,纸面构型与实际相同!纸面构型与实际相同!最小原子团在水平方向时,最小原子团在水平方向时,纸面构型与实际相反!纸面构型与实际相反!系统名称系统名称:(2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-五羟基己醛五羟基己醛C2::OH>CHO>C4H9O4>H,,最小的最小的H在水平方向,纸在水平方向,纸面为逆时针面为逆时针(S),,实际上是顺时针实际上是顺时针(R);;C3::OH>CHOHCHO>C3H7O3 >H,,最小的最小的H在水平在水平方向,纸面为顺时针方向,纸面为顺时针(R),,实际上是逆时针实际上是逆时针(S)投影式不能随便放倒投影式不能随便放倒 ,放倒将导致前后关系发生,放倒将导致前后关系发生变化不再代表原来的异构体。
如:变化不再代表原来的异构体如:2R,3S,4R,5R-2S,3R,4S,5S-最小的最小的H在在竖直方向,竖直方向,纸面构型纸面构型与实际构与实际构型相同C2和和C3都是手性碳,二者所都是手性碳,二者所连接的连接的4个原子团对应个原子团对应相同相同,所以,所以C2和和C3属于相同的手性碳属于相同的手性碳5)立体异构体的数目立体异构体的数目= 2n n为手性碳的数为手性碳的数例如例如::葡萄糖有葡萄糖有24=16个异构体,天然葡萄糖是个异构体,天然葡萄糖是其中之一其中之一6)异构体数目异构体数目减少的原因减少的原因:①①出现出现相同的手性碳相同的手性碳如如:酒石酸:酒石酸C2::H、、OH、、COOH、、C2H3O3C3::H、、OH、、COOH、、C2H3O3I和和II等量混合,将得到一种没有旋光性的混合物,等量混合,将得到一种没有旋光性的混合物,称为称为外消旋体外消旋体酒石酸的立体异构体酒石酸的立体异构体Ⅲ是对称分子,与其镜象是对称分子,与其镜象IV是相同的分子是相同的分子酒石酸只有酒石酸只有3个异构体:它们之间的关系是:个异构体:它们之间的关系是:I和和II互为互为对映体对映体,, III和和I、、II属于属于非对映体非对映体III是对称分子,属于是对称分子,属于内消旋体内消旋体,没有旋光性。
没有旋光性如如::二环二环[2.2.1]庚庚-2-醇虽然有醇虽然有3个手性碳,但只有个手性碳,但只有4个异构体,其中两个外式,两个内式个异构体,其中两个外式,两个内式②②环的刚性环的刚性桥头碳上的桥头碳上的H只能向外,没有构型变化,所以手性只能向外,没有构型变化,所以手性桥环化合物的桥环化合物的2个手性桥头碳只相当于个手性桥头碳只相当于1个手性碳个手性碳异构体的数目相应减少异构体的数目相应减少外外式式内内式式由于小环的刚性和空间关系,在稠环体系中,小环只由于小环的刚性和空间关系,在稠环体系中,小环只能顺式稠合,可以导致异构体数目减少能顺式稠合,可以导致异构体数目减少如如::只有一对对映体只有一对对映体同时含有手性碳和双键的化合物的异构体的数目同时含有手性碳和双键的化合物的异构体的数目= 2nn = 手性碳数目手性碳数目 + 链内双键数目链内双键数目如如:有有22+1 = 8个异构体个异构体海葵毒素海葵毒素 C132H229N3O52含有含有64个手性中心个手性中心,,7个链内双键个链内双键,理论上有,理论上有264+7=271 2 1021 个立体异构体!个立体异构体!3、构、构象异构象异构产生构象的原因:单键的产生构象的原因:单键的“自由转动〞自由转动〞研究构象的意义:分子主要以优势构象研究构象的意义:分子主要以优势构象(内能最低者内能最低者)存在,而反响只能在适合的构象上发生,二者是否统存在,而反响只能在适合的构象上发生,二者是否统一,决定了反响的活性和选择性等主要特点。
这对我一,决定了反响的活性和选择性等主要特点这对我们更深入地认识反响和利用反响显然十分重要们更深入地认识反响和利用反响显然十分重要Newman投影式投影式例如乙烷:例如乙烷:交叉式,优势交叉式,优势重迭式,劣势重迭式,劣势丁烷:丁烷:反交叉反交叉顺顺交交叉叉局局部部重重迭迭全全重重迭迭内内能能最最低低内内能能最最高高内内能能较较高高内内能能较较低低(1)链链的构象:的构象:优优势势构构象象碳链主要以碳链主要以锯齿型锯齿型存在,存在,弓形碳链弓形碳链可以存在于刚性可以存在于刚性环状体系中,导致内能升高环状体系中,导致内能升高能量曲线能量曲线反反交交叉叉局局部部重重迭迭顺顺交交叉叉全全重重迭迭内能最低内能最低内能最高内能最高(2)环的构象环的构象三元环三元环:平面环:平面环(刚性环刚性环)—弯键学说弯键学说构成:构成:SP3,,与烷烃的与烷烃的 -C-C单键单键相同相同电子云中心:在轴外,电子云中心:在轴外,与烯烃的与烯烃的 -键相似键相似具有与烷烃相似的性质-具有与烷烃相似的性质-不易氧化不易氧化具有与烯烃相似的性质-易发生具有与烯烃相似的性质-易发生亲电亲电加成加成( (开环加成开环加成) )。
例如例如::开环位置开环位置::最多与最少之间最多与最少之间加成方向:服从马氏规那加成方向:服从马氏规那么么四元环:四元环:碟式动态环碟式动态环五元环:五元环:信封式动态环信封式动态环信封式信封式,,优势优势半椅式半椅式,,劣势劣势翘起的碳原子翘起的碳原子沿环流动沿环流动象蝴蝶的翅膀一样,上下搧动象蝴蝶的翅膀一样,上下搧动*六元环六元环 (动态环动态环)::椅式椅式、、半椅式半椅式、、扭式扭式与与船式船式半半椅椅式式扭扭式式椅椅式式船船式式椅式的画法应当注意的几点问题:椅式的画法应当注意的几点问题:6条竖直键条竖直键a::3上上3下下6条平伏键条平伏键e::3上上3下下对边平行对边平行平伏键与相邻碳上的平伏键与相邻碳上的一条边平行一条边平行椅面倾斜椅面倾斜30度度,,不要画成水平不要画成水平椅式、扭式、船式的存在椅式、扭式、船式的存在饱和六元环饱和六元环都以都以椅式椅式构象存在构象存在环己烯环己烯环以环以扭式扭式存在存在在二环在二环[2·2·1]刚性体系刚性体系中,六元环以中,六元环以船式船式存在存在取代环己烷取代环己烷的的优势构象优势构象一取代环己烷,优势构象为一取代环己烷,优势构象为平伏键取代平伏键取代的椅式构象的椅式构象存在存在1,3-斥力,内能较高斥力,内能较高无无1,3-斥力斥力,内能较低内能较低 多取代环己烷,多取代环己烷,平伏键取代基越多平伏键取代基越多,,内能越低内能越低,能够发,能够发生生分子内氢键分子内氢键的取代基的取代基例外例外。
如:如:专题三、有机化学反响 本专题主要介绍有机反响的一般规律和相本专题主要介绍有机反响的一般规律和相关的理论,包括:反响过渡态理论和反响机关的理论,包括:反响过渡态理论和反响机理理(或反响历程或反响历程);学习反响机理,对理解反;学习反响机理,对理解反响的本质,掌握、应用和控制反响都很重要响的本质,掌握、应用和控制反响都很重要化学反响的本质:化学反响的本质: 电子转移!电子转移!关于化学反响的一些根本观点:关于化学反响的一些根本观点:化学反响的宏观标志:新物质生成,反响现象等;化学反响的宏观标志:新物质生成,反响现象等;化学反响的微观标志:共价键的断裂和生成化学反响的微观标志:共价键的断裂和生成化学反响的宏观现象有些可以直接观查到化学反响的宏观现象有些可以直接观查到(颜色、沉淀、颜色、沉淀、气体、放热等气体、放热等),有的只能间接观查到,有的只能间接观查到(借助试剂、仪器等借助试剂、仪器等)但也有些反响没有宏观现象可以观查从反响的本质但也有些反响没有宏观现象可以观查从反响的本质出发,我们可以认识许多出发,我们可以认识许多“看不见〞的反响如:看不见〞的反响如:借助同位素,可以观查到这种借助同位素,可以观查到这种 “看不见〞看不见〞 的反的反响响过渡态理论是从能量角度研究反响过程的理论过渡态理论是从能量角度研究反响过程的理论一、反响过渡态理论一、反响过渡态理论反响式只描述了反响的始态和终态:反响式只描述了反响的始态和终态: 为了更好地控制反响,我们必须了解从始为了更好地控制反响,我们必须了解从始态到终态的过程;反响的过程可以从不同角态到终态的过程;反响的过程可以从不同角度进行研究和考查。
度进行研究和考查没有立体专一性没有立体专一性1、反响的能量剖面图-两种根本反响、反响的能量剖面图-两种根本反响协同式反响:协同式反响:分步反响:分步反响:共价键断裂与生成同步;共价键断裂与生成同步;只有一个过渡态,只有一个过渡态,没有没有中间体中间体共价键断裂与生成分步;共价键断裂与生成分步;至少两个至少两个过渡过渡态,态,有中有中间体存在间体存在能量上相对有利能量上相对有利能量上相对不利能量上相对不利具有立体专一性具有立体专一性2、几点、几点说明:说明:(1)过渡态过渡态:峰值,:峰值,t1/2=0,,不可观测,是假设不可观测,是假设(2)中间体中间体:谷值,:谷值,t1/2>0,,可观测,真实的可观测,真实的(3) E:能垒,能垒越大反响越慢:能垒,能垒越大反响越慢在分步反响中,能垒较大的一步反响较慢,在分步反响中,能垒较大的一步反响较慢,整个反响速度取决于慢反响一步整个反响速度取决于慢反响一步4) H:反响的热焓:反响的热焓正值为吸热反响,负值为放热反响正值为吸热反响,负值为放热反响(5)Ramand假设假设:: Ramand假设的直接结论:对于协同式反响,假设的直接结论:对于协同式反响,放热反响的过渡态与反响物相似,吸热反响的放热反响的过渡态与反响物相似,吸热反响的过渡态与产物相似。
过渡态与产物相似过渡态的几何状态与能量相近的一方相似过渡态的几何状态与能量相近的一方相似 Ramand假设的引申:对于分步反响,过渡态假设的引申:对于分步反响,过渡态与中间体具有平行关系,即:中间体内能越高,与中间体具有平行关系,即:中间体内能越高,过渡态的内能就越高,从而能垒越大,反响越过渡态的内能就越高,从而能垒越大,反响越慢如:(6)反响的动力学控制与热力学控制反响的动力学控制与热力学控制多数反响:只有多数反响:只有一个交点一个交点有些反响:有有些反响:有两个交点两个交点动力学和热力学动力学和热力学统一统一动力学和热力学动力学和热力学矛盾矛盾平衡时和平衡前平衡时和平衡前主要主要产物都是产物都是(II)平衡时平衡时主要产物主要产物是是(II)平衡前平衡前主要产物主要产物是是(I)如如:: -萘磺酸萘磺酸 -萘磺酸萘磺酸较低度温较低度温::反响速度慢,不易建立平衡,反响速度慢,不易建立平衡,易得到动力学产物易得到动力学产物所以低温措施是对反响的动力学控制所以低温措施是对反响的动力学控制较高温度较高温度::反响速度快,容易建立平衡,易得到热力学产物反响速度快,容易建立平衡,易得到热力学产物所以加热措施是对反响的热力学控制所以加热措施是对反响的热力学控制1,3-斥力斥力二、反响机理二、反响机理反响机理是从电子转移的角度研究和考查反响过程反响机理是从电子转移的角度研究和考查反响过程1、反响机理的类别:、反响机理的类别:(1)按反响物与产物的关系,有机反响可以分按反响物与产物的关系,有机反响可以分四类:四类:取代反响:取代反响:加成反响:加成反响:消除反响:消除反响:重排反响:重排反响:(2)按共价键断裂方式,反响可以分三类:按共价键断裂方式,反响可以分三类:自由基反响自由基反响离子型反响离子型反响自由基反响:如果出现中间体,中间体必定是自由基自由基反响:如果出现中间体,中间体必定是自由基离子型反响:如果出现中间体,中间体必定是离子离子型反响:如果出现中间体,中间体必定是离子从从电子转移电子转移角度考虑:角度考虑:离子型反响离子型反响C+C¯+ 试剂试剂+ 试剂试剂亲核反响亲核反响亲电反响亲电反响亲核试剂亲核试剂—路易氏碱路易氏碱亲电试剂亲电试剂—路易氏酸路易氏酸(3)根本反响机理:两种分类方法相结合,给出共根本反响机理:两种分类方法相结合,给出共12种根本反响机理,其中种根本反响机理,其中8种比较重要。
种比较重要取代反响取代反响自由基取代自由基取代*—烷烃卤代烷烃卤代亲电取代亲电取代*—芳烃硝化芳烃硝化亲核取代亲核取代*—卤代烃水解卤代烃水解加成反响加成反响自由基加成自由基加成*—过氧化物效应过氧化物效应亲电加成亲电加成*—烯烃的加成烯烃的加成亲核加成亲核加成*—醛酮的加成醛酮的加成自由基消除自由基消除亲电消除亲电消除亲核消除亲核消除*—卤代烃、醇的消除卤代烃、醇的消除自由基重排自由基重排亲电重排亲电重排亲核重排亲核重排*—片呐醇重排片呐醇重排消除反响消除反响重排反响重排反响 有机化合物的性质包括:物理性质、化学有机化合物的性质包括:物理性质、化学性质、波谱性质、生物学性质等,其中最重性质、波谱性质、生物学性质等,其中最重要的是化学性质要的是化学性质 有机化合物的化学性质可以分为通性和特有机化合物的化学性质可以分为通性和特性;通性与是由官能团所决定的性质,而特性;通性与是由官能团所决定的性质,而特性那么与分子整体相关;学习通性要与官能性那么与分子整体相关;学习通性要与官能团相联系,特性那么主要靠记忆团相联系,特性那么主要靠记忆专题四、重要的有机化合物专题四、重要的有机化合物结构结构、、性质性质、、应用应用一、烷烃:烷烃只有一、烷烃:烷烃只有C-C和和C-H,它的反响涉,它的反响涉及这两种单键的断裂。
主要反响有:燃烧、及这两种单键的断裂主要反响有:燃烧、卤代、热解卤代、热解1、、燃烧燃烧::C-C和和C-H键都涉及键都涉及(要求配平要求配平!)2、卤代:自由基取代反响,只涉及、卤代:自由基取代反响,只涉及C-H单键单键3、、热解热解::烷烃卤代:自由基取代反响烷烃卤代:自由基取代反响链链引发:引发:链链增长:增长:两个两个反响反响形成形成循环循环链链终止:终止:双基结合双基结合::双基歧化双基歧化::得得到到H失失去去H两个相反的反响同时进行,称为歧化反响两个相反的反响同时进行,称为歧化反响烷烃卤代的烷烃卤代的活性活性::H原子的种类原子的种类::(R•的内能的内能) -H > 叔叔H > 仲仲H > 伯伯H > CH4 > C=CH卤素卤素的影响:的影响:F2(爆炸爆炸) > Cl2 > Br2 > I2(可逆可逆)烷烃卤代的烷烃卤代的特点特点::易多卤代易多卤代,难以获得一卤代产物,难以获得一卤代产物副产物多副产物多,不易控制,不易控制 - -一卤代试剂与一卤代试剂与 - -一卤代反响:一卤代反响: -一溴代试剂:一溴代试剂:NBS/CCl4 -一氯代试剂:一氯代试剂:(CH3)3C-OCl/CCl4 -卤代反响:卤代反响:烷烃碘代反响可逆性,可以用于醇的复原:烷烃碘代反响可逆性,可以用于醇的复原:练习:完成以下反响式练习:完成以下反响式答案答案::二、二、烯烃烯烃 -H取代取代、、氧化氧化 -键键加成加成、、氧化氧化烯烃的烯烃的结构结构与与通性通性::烯烃的通性:烯烃的通性:加成加成(亲电加成亲电加成)、、氧化氧化、、 -H的取代的取代1、重要的加成反响及其应用:、重要的加成反响及其应用:掌握马氏规那么!掌握马氏规那么! 掌握反响的用掌握反响的用途!途!2、烯烃的、烯烃的自由基加成自由基加成—过氧化物效应过氧化物效应、、聚合聚合在过氧化物存在下,在过氧化物存在下,烯烃加烯烃加HBr为为自由基加成自由基加成::链引发:链引发:链增长:链增长:链终止:链终止:(略略)聚合聚合::3、烯烃的氧化反响:、烯烃的氧化反响:(1)双键的氧化双键的氧化(2) -CH2的氧化:的氧化:3、、 -一卤代一卤代::自由基取代自由基取代练习练习2、某烃分子式为、某烃分子式为C10H16,,g该烃与该烃与O3反响,可以吸反响,可以吸收收4480mLO3,得到的臭氧化物水解后,只得到一种,得到的臭氧化物水解后,只得到一种产物产物C5H8O2,该产物经核磁共振仪测定,只有两种,该产物经核磁共振仪测定,只有两种H原子,它们的比例为原子,它们的比例为1:3,请推测,请推测C10H16和和C5H8O2的的结构,并正确命名。
结构,并正确命名1、完成以下反响式:、完成以下反响式:2、、解题要点解题要点:: 不饱和度不饱和度=3;;4480mLmol,,说明说明C10H16含含2个双键和个双键和1个环;个环; 臭氧化物水解得到醛或酮,所以臭氧化物水解得到醛或酮,所以C5H8O2含有两个含有两个C=O;;剩余剩余C3H8,,H按按1:3分布,只能构成分布,只能构成1个个CH2和和2个等价个等价的的CH3;; C5H8O2的结构应当为:的结构应当为:CH3COCH2COCH3,,系统名称为系统名称为2,4-戊二酮C10H16应当由两分子应当由两分子CH3COCH2COCH3碳链组成:碳链组成:三、三、二烯烃二烯烃::类型类型积累二烯:积累二烯:C=C=C共轭二烯:共轭二烯: C=C-C=C隔离二烯:隔离二烯: C=C-(CH2)nC=C ,,n 1共轭二烯的共轭二烯的特性:特性:1、、1,2-加成加成和和1,4-加成加成2、环加成反响、环加成反响 (Diels-Alder反响或反响或4+2反响反响)四、四、炔炔烃烃::结构与性质:结构与性质:弱酸性弱酸性亲电亲电和和亲核加成亲核加成氧化氧化 -卤代卤代 -CH2氧化氧化1、、酸性酸性::线型试剂,线型试剂,亲核能力强亲核能力强高级炔烃高级炔烃2、、加成加成::(1)亲亲电加成电加成炔烃的亲电加成炔烃的亲电加成活性低于烯烃活性低于烯烃:叁键键长较短,:叁键键长较短, 电电子受碳原子核的束缚力较大,向外提供困难。
子受碳原子核的束缚力较大,向外提供困难聚异戊二烯聚异戊二烯如如::(2)亲核加成:炔烃亲核加成的活性高于烯烃-碳原子亲核加成:炔烃亲核加成的活性高于烯烃-碳原子核比较暴露核比较暴露重排重排水合水合烯醇酯烯醇酯水解水解重排重排聚丙烯腈聚丙烯腈、、聚丙烯聚丙烯酸酸、、聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺聚聚烯烯醇醇酯酯聚聚烯烯醇醇3、炔烃的、炔烃的氧化氧化和和 -取代取代::与烯烃相似与烯烃相似包括:包括:卤代卤代、、硝化硝化、、磺化磺化、、 傅傅-克烷基化克烷基化和和傅傅-克酰基化克酰基化五、五、芳烃芳烃结构与性质结构与性质芳环上的亲电芳环上的亲电取代反响取代反响 -H的的取代取代和和氧化氧化1、苯环上的亲电取代、苯环上的亲电取代ArSN反响机理:反响机理:2分子硫酸的作用不同!分子硫酸的作用不同!2、烷基化与酰基化反响的特点:、烷基化与酰基化反响的特点:(2)烷基化容易发生多取代,很难停留在一取代阶段烷基化容易发生多取代,很难停留在一取代阶段;;而酰基化容易停留在一取代阶段而酰基化容易停留在一取代阶段1)烷基化易重排,而烷基化易重排,而酰基化不重排,酰基化不重排,如如::ArSE定位规那么:定位规那么:第一类:第一类:活化活化,,邻位邻位和和对位产物为主对位产物为主,邻,邻+对对≥60%%第二类:第二类:钝化钝化,,间位产物为主间位产物为主,间,间≥40%%第三类:第三类:钝化钝化,,邻邻位位和和对位产物为主对位产物为主二二(或多或多)取代苯的定位规那么:取代苯的定位规那么:同类同类:根据定位能力:根据定位能力强强者定位者定位异类异类:按:按I、、III、、II的顺序的顺序定位定位空空间间位位阻阻空空间间位位阻阻3 3、、有钝化基有钝化基时,异环取代,首先时,异环取代,首先 ,,其次其次 萘环萘环上的取代定位规律:上的取代定位规律:1、、首先首先--位,位,其次其次--位位2、、有活化基有活化基时,时,同环取代同环取代,首先,首先 ,,其次其次 2、苯环上的亲核取代-、苯环上的亲核取代-ArSN条件条件::环上环上有有离去基离去基L,,同时在同时在L的邻位或对位有吸的邻位或对位有吸电子基电子基Z机理机理::如如::三氯生三氯生(玉洁纯玉洁纯),杀菌剂,杀菌剂3 3、苯环侧链的反响、苯环侧链的反响— —氧化和卤代氧化和卤代4、苯环的氧化反响:、苯环的氧化反响:顺酐顺酐苯酐苯酐11、某芳烃、某芳烃A A分子式为分子式为C10H14C10H14,以酸性,以酸性KMnO4KMnO4氧化得到一种酸氧化得到一种酸B B,,gB-1gB-1的的NaOHmLNaOHmL,,AA以混酸硝化只生成以混酸硝化只生成1 1种一硝化产物,以种一硝化产物,以NBS/CCl4NBS/CCl4溶液处理溶液处理A A,主要生成,主要生成1 1种一溴代种一溴代产物。
推测产物推测A A和和B B的结构,并写出有关的反的结构,并写出有关的反响式练习题:练习题:答答案案要要点点六、六、卤代烃卤代烃::结构结构与与性质性质 -消除反响消除反响亲核取代反响亲核取代反响二者共存,并相互竞争二者共存,并相互竞争!碱碱(B-)都是亲都是亲核试剂核试剂(N-)1、、亲核亲核取代取代及其及其应用应用::反响物反响物亲核试剂亲核试剂产物产物离去基离去基金属有机试剂金属有机试剂::金属有机化合物含有金属有机化合物含有C-M键键格利雅试剂格利雅试剂(Grignard)::RMgX2、亲核取代反响机理:主要有:、亲核取代反响机理:主要有:SN1、、SN2单分子亲核取代单分子亲核取代SN1::SN1的特点的特点::(2)中间体中间体R+为为SP2杂化,杂化,平面构型,平面构型,外消旋化外消旋化,,可能重排可能重排(5)活性:活性:双分子亲核取代双分子亲核取代SN2::SN2的特点:的特点:RX的的结构结构对对SN1和和SN2的影响的影响伯卤代烷伯卤代烷:主要发生:主要发生SN2叔卤代烷叔卤代烷:主要发生:主要发生SN1仲卤代烷仲卤代烷:发生:发生SN2的可能性略大于的可能性略大于SN13、、 -消除:反响机理主要有消除:反响机理主要有E1和和E2E1 :反响分为:反响分为2步,离去基先离去,步,离去基先离去,键后键后生成生成E1的特点:的特点:E2:协同式反响,立体专一性:同面反:协同式反响,立体专一性:同面反式式E2的特点:的特点:关于消除反响的方向关于消除反响的方向E1:首先服从共轭优先规那么,然后服从查依采夫规那:首先服从共轭优先规那么,然后服从查依采夫规那么么E2:首先服从立体需要-同面反式,然后服从共轭优:首先服从立体需要-同面反式,然后服从共轭优先,最后服从查氏规那么。
先,最后服从查氏规那么关于取代与消除的关于取代与消除的竞争:竞争:例如例如::强碱弱亲核试剂强碱弱亲核试剂E2为主;弱碱强亲核试剂为主;弱碱强亲核试剂SN2为主为主反响温度:反响温度:较低温度下,取代为主;较高温度下,消除为主较低温度下,取代为主;较高温度下,消除为主 一般情况下:一般情况下: SN2为主为主 E1为主为主RX种类种类:: 伯伯 仲仲 叔叔七、七、醇醇::结构结构与与性质性质弱酸性弱酸性亲核取代亲核取代脱氢脱氢氧化氧化消除消除1、、亲核取代亲核取代和和消除消除亲核取代亲核取代 -消除消除醇的取代和消除的竞争,主要用反响温度来控制:醇的取代和消除的竞争,主要用反响温度来控制: 较较高温度相对有利于消除,较低低温相对有利于取代!高温度相对有利于消除,较低低温相对有利于取代!2、、醇醇的氧化的氧化::有机化合物的氧化有机化合物的氧化-复原关系复原关系思考思考:为什么叔醇不能氧化?:为什么叔醇不能氧化?加氢脱氧为复原,脱氢加氧为氧化加氢脱氧为复原,脱氢加氧为氧化3、、醇醇的酸性的酸性::思考问题思考问题:既:既ROH的酸性比水弱,那么:的酸性比水弱,那么:(1)能否用乙醇和能否用乙醇和NaOH制取乙醇钠?制取乙醇钠?(2)如果你认为不能,那么应当怎样制备乙醇钠?如果你认为不能,那么应当怎样制备乙醇钠?(3)如果你认为能,那么应当采取什么措施?如果你认为能,那么应当采取什么措施?八、八、酚酚::结构与性质结构与性质酸性变强,酸性变强,易于氧化,易于氧化,不能取代!不能取代!亲电取代亲电取代被活化!被活化!1、、苯酚苯酚酸性酸性 酸性变化规律酸性变化规律:在环上引入:在环上引入吸电子基吸电子基(钝化苯环的取钝化苯环的取代基代基),,酸性增大酸性增大;在环上引入;在环上引入供电子基供电子基(活化苯环的活化苯环的取代基取代基),,酸性减小酸性减小。
4、酚的颜色反响:烯醇的性质、酚的颜色反响:烯醇的性质3、酚易氧化,酚羟基在反响过程中需要保护、酚易氧化,酚羟基在反响过程中需要保护2、、酚环被活化酚环被活化,亲电取代更容易,如溴代和硝化,亲电取代更容易,如溴代和硝化分子内氢键,分子内氢键,沸点较低,沸点较低,可随水蒸气可随水蒸气挥发挥发—水蒸水蒸气蒸馏气蒸馏九、九、醚醚::化学惰性化学惰性醚在醚在碱性碱性、、中性中性和和弱酸性弱酸性条件下条件下非常稳定非常稳定,常用作,常用作有机溶剂,但有机溶剂,但可被强酸裂解可被强酸裂解请完成以下尼龙请完成以下尼龙-66的合成路线:的合成路线:十、十、醛酮醛酮::结构与性质结构与性质1、、亲核加成亲核加成:: -羟基腈羟基腈或或 -氰醇氰醇(1)简单简单的亲核加成的亲核加成以丙酮为原料,合成聚以丙酮为原料,合成聚 -甲基丙烯酸甲基丙烯酸甲酯甲酯(有机玻璃有机玻璃)::高分子的立体化学:高分子的立体化学:(2)复杂复杂的亲核加成的亲核加成::缩醛反响:亲核加成缩醛反响:亲核加成 + 亲核取代亲核取代半缩醛半缩醛(酮酮) 缩醛缩醛(酮酮)应用应用1、、保护保护C=O应用应用2、、醛转化成酮醛转化成酮制制备备胺胺类类与氨及其衍生物的反响:亲核加成与氨及其衍生物的反响:亲核加成 + 消除消除应用应用::分分离离纯纯化化鉴鉴定定如:按以下程序可以别离苯甲醇和苯甲醛的化混合物:如:按以下程序可以别离苯甲醇和苯甲醛的化混合物:(3)麦克尔麦克尔(Michael)加成:加成:例如例如::2、涉及、涉及-H(或通过烯醇式或通过烯醇式)的反响:的反响:反响机理:反响机理:(1)羟醛羟醛(酮酮)缩合缩合分子内缩合:如能生成五、六元环,将成为优势反响分子内缩合:如能生成五、六元环,将成为优势反响交叉缩合:不同分子间的缩合属于交叉缩合。
交叉缩合:不同分子间的缩合属于交叉缩合2种都种都有有-H的醛酮的交叉缩合将生成的醛酮的交叉缩合将生成4种产物,是非选择种产物,是非选择性反响,不能用于合成:性反响,不能用于合成:羟醛缩合的羟醛缩合的类型类型及其及其选择性选择性::自缩合:同种分子间的缩合,生成自缩合:同种分子间的缩合,生成“唯一〞产物唯一〞产物1分子有分子有-H的醛酮与另的醛酮与另1分子无分子无-H的醛酮之间的的醛酮之间的交叉缩合属于选择性反响,可以用于合成:交叉缩合属于选择性反响,可以用于合成:如如:苯甲醛和乙醛缩合生成:苯甲醛和乙醛缩合生成肉桂醛肉桂醛::(2)卤仿反响:卤仿反响:应用:应用:1、鉴别:乙醛、甲基酮、以及可被氧化成乙、鉴别:乙醛、甲基酮、以及可被氧化成乙醛或甲基酮的醇都可以发生碘仿反响,碘仿为淡黄色醛或甲基酮的醇都可以发生碘仿反响,碘仿为淡黄色沉淀思考:以下化合物对碘仿反响哪些呈阳性?哪些呈阴性?思考:以下化合物对碘仿反响哪些呈阳性?哪些呈阴性?甲醇、乙醇,正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、甲醇、乙醇,正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、乙醛、丙醛、异丁醛、丙酮、仲丁醇、叔丁醇、乙醛、丙醛、异丁醛、丙酮、丁酮、丁酮、2-戊酮、戊酮、3-戊酮、苯乙酮戊酮、苯乙酮 -1和和+1个个C的反响,对有机合成具有特殊的意义,的反响,对有机合成具有特殊的意义,它可以用于改造碳链的长度。
如:只用乙烯合成戊醇,它可以用于改造碳链的长度如:只用乙烯合成戊醇,那么必须那么必须2+2+1=5;只用丙烯合成戊醇,那么必须;只用丙烯合成戊醇,那么必须3+3-1=5;没有;没有+1和和-1的方法,类似的合成那么无法完成!的方法,类似的合成那么无法完成!+1的方法有:的方法有:RX+NaCN和和RMgX+CO2-1的方法有:卤仿反响和霍夫曼降级的方法有:卤仿反响和霍夫曼降级(见酰胺的特性见酰胺的特性)应用应用2、可使碳链、可使碳链减小减小1个个C::练习练习::用乙烯合成正戊醇用乙烯合成正戊醇3、醛酮的氧化与复原:、醛酮的氧化与复原:(1)复原成烃:复原成烃:C=O -CH2-黑色炸药黑色炸药:爆炸威力比:爆炸威力比TNT强强30%左右2)无无-H的醛酮的歧化反响:的醛酮的歧化反响:如如::十一、十一、羧酸及其衍生物羧酸及其衍生物::结构与性质结构与性质酸性酸性亲核加成亲核加成作为离去基,亲核取代作为离去基,亲核取代卤代卤代-OH和和C=O直接相连,直接相连,相互影响的结果相互影响的结果::OH的的酸性增强酸性增强C=O的正性减弱,的正性减弱,亲核加成活性降低亲核加成活性降低1、羧酸、羧酸及其衍生物之间的及其衍生物之间的相互转化相互转化及及名称名称2、、酸性酸性及其及其变化规律变化规律::-I增强酸性、增强酸性、+I减弱酸性减弱酸性4、酯的特性、酯的特性—酯缩合反响酯缩合反响自缩合自缩合:: -酮酸酯酮酸酯交叉缩合交叉缩合::有有 -H的酯与无的酯与无 -H的酯缩合的酯缩合分子内缩合分子内缩合:生成五、六元环:生成五、六元环 -酮酸酯酮酸酯 -酮酸酯酮酸酯3、酯、酯的水解的水解—羰基碳上的亲核取代羰基碳上的亲核取代断裂位置断裂位置::催化方式催化方式:: 酸酸A 或或 碱碱 B反响分子数:单分子反响分子数:单分子1 或或 双分子双分子 2在在碱性碱性条件下,几乎所有的酯条件下,几乎所有的酯BAC2在在酸性酸性条件下,一般的酯条件下,一般的酯AAC2;;而叔醇和苄醇酯按而叔醇和苄醇酯按AAL1水解。
水解AAc2AAL1BAc2::重要重要不可逆不可逆5、酰胺的特性、酰胺的特性—Hoffmann降级反响降级反响异氰酸酯异氰酸酯少少1个个C的伯胺的伯胺例如例如::碳原子数的关系是:碳原子数的关系是:3+3-16e,缺电子,,缺电子,“正性正性〞〞6、、二元酸二元酸的热稳定性的热稳定性::丙二酸丙二酸丁二酸丁二酸戊二酸戊二酸己二酸己二酸庚二酸庚二酸脱脱羧羧 脱脱羧羧脱脱水水脱脱水水脱脱水水脱脱羧羧脱水脱羧脱水脱羧草酸草酸脱脱水水8、、羟基酸的热稳定性羟基酸的热稳定性7、、酮酸的热稳定性酮酸的热稳定性脱羧脱羧内交酯内交酯 , -不饱和不饱和酸酸 -内酯,内酯,最稳定最稳定 -内酯内酯聚酯聚酯1、、胺胺::结构与性质结构与性质十二、十二、含氮化合物含氮化合物包括:包括:胺胺、、硝基化合物硝基化合物、、腈腈(可以看作羧酸的衍生物可以看作羧酸的衍生物)(1)胺的碱性胺的碱性及其及其变化规律变化规律::+I增强碱性、增强碱性、-I减弱碱性减弱碱性碱性碱性亲核性亲核性(2)胺胺的亲核性的亲核性::亲核取代亲核取代亲核取代亲核取代亲核加成亲核加成(3)伯伯、仲、叔胺的、仲、叔胺的鉴别鉴别::标准致标准致癌物质癌物质脂肪族脂肪族伯胺的制法伯胺的制法::(2)芳香族伯、仲、叔胺的芳香族伯、仲、叔胺的鉴别鉴别::(3)重重氮盐氮盐及其在合成中的及其在合成中的应用应用::取代取代::偶合偶合::3、、硝基化合物硝基化合物::结构与性质结构与性质亲亲核核试试剂剂例如例如::硝基化合物的硝基化合物的来源来源及其及其应用应用::脂肪族脂肪族芳香族芳香族4、、腈腈::结构与性质结构与性质亲核试剂亲核试剂缩合反响缩合反响局部水解局部水解完完全全水水解解催化加氢复原、水解催化加氢复原、水解互变互变共振共振十三、十三、天然产物常识天然产物常识脂肪、碳水化合物、脂肪、碳水化合物、蛋白质、蛋白质、DNA与与RNA1、、脂肪脂肪:甘油三脂肪酸酯;习惯上,常温下为液体:甘油三脂肪酸酯;习惯上,常温下为液体的称作油,固体的称作脂。
的称作油,固体的称作脂R1、、R2、、R3=C11-C22的饱和或不饱和直链烃基的饱和或不饱和直链烃基C11H23COOH::月桂酸月桂酸;; C13H27COOH::肉豆蔻酸肉豆蔻酸C15H31COOH::棕榈酸棕榈酸;; C17H35COOH::硬脂酸硬脂酸C18H33COOH::油酸油酸;; C18H31COOH::亚油酸亚油酸(2)皂化皂化::(1)水解水解::(3)油脂油脂氢解氢解::肥皂:阴离子型外表活性剂肥皂:阴离子型外表活性剂外表活性剂的功能:降低外表或界面张力,发挥湿外表活性剂的功能:降低外表或界面张力,发挥湿润、乳化、洗涤、起泡、消泡、增溶等功能润、乳化、洗涤、起泡、消泡、增溶等功能但凡象肥皂一样,具有极性亲水基和亲油长链的分但凡象肥皂一样,具有极性亲水基和亲油长链的分子,都属于外表活性剂可分为:子,都属于外表活性剂可分为:阴离子型:肥皂、十二烷基苯磺酸钠阴离子型:肥皂、十二烷基苯磺酸钠C12H25C6H4SO3Na阳离子型:十二烷基苄基二甲基氯化铵阳离子型:十二烷基苄基二甲基氯化铵非离子型:月桂醇聚氧乙烯醚非离子型:月桂醇聚氧乙烯醚两性离子型:甜菜碱型,如十八烷基二甲基甘氨酸两性离子型:甜菜碱型,如十八烷基二甲基甘氨酸2、、碳水化合物碳水化合物:: 葡萄糖、蔗糖、淀粉、纤维素都属于碳水化合物,葡萄糖、蔗糖、淀粉、纤维素都属于碳水化合物,虽然多数碳水化合物的分子组成可以符合虽然多数碳水化合物的分子组成可以符合通式通式Cn(H2O)m,,但也有的不符合这个通式的,如:脱氧核糖但也有的不符合这个通式的,如:脱氧核糖的分子式为:的分子式为:C5H9O4,,其中其中H和和O的比例的比例 2:1。
实际上,多羟基醛酮称为单糖,单糖的缩水衍生物称实际上,多羟基醛酮称为单糖,单糖的缩水衍生物称为多碳,葡萄糖和果糖使最重要的单糖,蔗糖和麦芽糖为多碳,葡萄糖和果糖使最重要的单糖,蔗糖和麦芽糖是最重要的二糖,淀粉和纤维素是最重要的高糖是最重要的二糖,淀粉和纤维素是最重要的高糖1)葡萄糖葡萄糖的结构、构型和性质:的结构、构型和性质: 葡萄糖是五羟基己醛:葡萄糖是五羟基己醛:含有含有4个手性碳,有个手性碳,有16个立个立体异构体:体异构体:天然葡萄糖为天然葡萄糖为D-(+)葡萄糖,葡萄糖,Fischer投影式为:投影式为:环状结构与变旋现象:环状结构与变旋现象:但凡单糖都有变旋现象,都有银镜反响,因此都属于但凡单糖都有变旋现象,都有银镜反响,因此都属于复原糖3、、蛋白质蛋白质、、氨基酸氨基酸 蛋白质是生命的物质根底,蛋白质水解得到蛋白质是生命的物质根底,蛋白质水解得到-氨基氨基酸 生物合成蛋白质需要的氨基酸大局部可以自己合成,生物合成蛋白质需要的氨基酸大局部可以自己合成,其中常见的有其中常见的有20种,完全依靠从食物获取的必需氨基酸种,完全依靠从食物获取的必需氨基酸只有只有8种,另外有种,另外有1种幼儿时期必需的种幼儿时期必需的(半必需半必需)精基酸。
精基酸 氨氨基基酸酸虽虽然然也也有有烯烯烃烃命命名名,,但但多多用用习习惯惯名名称称习习惯惯名名称称的的依依据据各各不不相相同同,,有有些些依依据据结结构构,,如如::丙丙氨氨酸酸、、苯苯丙丙氨氨酸酸;;有有些些依依据据来来源源,,如如::门门冬冬氨氨酸酸(发发现现于于天天门门冬冬幼幼苗苗中中);;有有些些那那么么依依据据性性质质,,如如::甘甘氨氨酸酸(具具有有甜甜味味)氨氨基基酸酸都都有有国国际际通通用用的的符符号号或或代代号号(来来自自英英文文名名称称,,如如同同元元素素符符号号)中中文文代代号号用用习习惯惯名名称称的的第第一一个个中中文文字字,,如如“甘甘〞〞、、“苯〞、苯〞、“丙〞等(1)等电点等电点:氨基酸具有羧基:氨基酸具有羧基(酸性酸性)和氨基和氨基(碱性碱性)两个两个性质相反的官能团,它的重要性质首先是等电点性质相反的官能团,它的重要性质首先是等电点:: 除甘氨酸外,天然氨基酸一般都有手性,除甘氨酸外,天然氨基酸一般都有手性, -手性碳手性碳都为都为L-型,型,Fischer投影式为:投影式为: 在等电点时,氨基酸的溶解度最小不同氨基酸的在等电点时,氨基酸的溶解度最小。
不同氨基酸的等电点不同,利用等电点的差异和电泳技术可以别离等电点不同,利用等电点的差异和电泳技术可以别离氨基酸的混合物氨基酸的混合物(2)氨基的反响:氨基的反响:(3)羧基的反响:羧基的反响:二环己基碳酰亚胺二环己基碳酰亚胺(5)肽肽:氨基酸分子间缩水衍生物称为肽:氨基酸分子间缩水衍生物称为肽 由单一氨基酸组成的肽没有生物活性,因而它的合成由单一氨基酸组成的肽没有生物活性,因而它的合成没有任何意义生物活性肽都是由一定数量的不同氨基没有任何意义生物活性肽都是由一定数量的不同氨基酸按照一定顺序组成的特定肽链的合成,是一个复杂酸按照一定顺序组成的特定肽链的合成,是一个复杂繁琐的化学工程其一般程序是:繁琐的化学工程其一般程序是: 一个氨基被保护、羧基被活化的氨基酸,与另一个羧一个氨基被保护、羧基被活化的氨基酸,与另一个羧基被保护、氨基游离的氨基酸,才能缩合得到指定的顺基被保护、氨基游离的氨基酸,才能缩合得到指定的顺序的二肽:序的二肽:例如:最简单的二肽的合成,需要至少例如:最简单的二肽的合成,需要至少6步反响4、核糖核酸、核糖核酸RNA和脱氧核糖核酸和脱氧核糖核酸DNA(1)核糖核糖和和脱氧核糖脱氧核糖在在RNA和和DNA中均为中均为 -环环(2)碱基碱基:共:共5种,都是杂环化合物种,都是杂环化合物(3)核核苷苷和和脱氧核苷脱氧核苷:碱基与糖苷化,生成相应的氨基苷:碱基与糖苷化,生成相应的氨基苷(4)核苷酸核苷酸和和脱氧核苷酸脱氧核苷酸::苷的苷的3’-或或5’-羟基被磷酸酯化羟基被磷酸酯化核糖核酸核糖核酸RNA脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸DNA均为通过磷酸均为通过磷酸3’,5’-连接连接(5)RNA和和DNA维持维持DNA双螺旋双螺旋和和DNA自我复制自我复制,都是,都是氢键氢键的作用的作用。












