化學(xué)基本概念.ppt

四 有機(jī)化學(xué)的基本概念 目錄電子教案word文檔一 化合物類(lèi)名一 化合物類(lèi)名二 同分異構(gòu)體二 同分異構(gòu)體三 化學(xué)鍵三 化學(xué)鍵四 結(jié)構(gòu)和表達(dá)四 結(jié)構(gòu)和表達(dá)五 靜態(tài)立體化學(xué)五 靜態(tài)立體化學(xué)六 電子效應(yīng)六 電子效應(yīng)七 理論和概念七 理論和概念八 光譜八 光譜九 試劑九 試劑十 反應(yīng)和反應(yīng)機(jī)理十 反應(yīng)和反應(yīng)機(jī)理 一 化合物類(lèi)名 1無(wú)機(jī)酸酯 醇與含氧無(wú)機(jī)酸反應(yīng)失去一分子水后的生成物稱為無(wú)機(jī)酸酯 2雙烯烴 碳碳雙鍵數(shù)目最少的多烯烴是二烯烴或稱雙烯烴 可分為三類(lèi) 兩個(gè)雙鍵連在同一個(gè)碳原子上的二烯烴稱為累積二烯烴 兩個(gè)雙鍵被兩個(gè)或兩個(gè)以上單鍵隔開(kāi)的二烯烴稱為孤立二烯烴 兩個(gè)雙鍵被一個(gè)單鍵隔開(kāi)的二烯烴稱為共軛二烯烴 3內(nèi)酯 分子內(nèi)的羧基和羥基失水形成的產(chǎn)物稱為內(nèi)酯 4內(nèi)酰胺 分子內(nèi)的羧基和胺 氨 基失水的產(chǎn)物稱為內(nèi)酰胺 5四級(jí)銨堿 四級(jí)銨鹽在強(qiáng)堿 KOH NaOH 作用下生成的產(chǎn)物稱為四級(jí)銨堿 6生物堿 從動(dòng)植物體內(nèi)得到的一類(lèi)有強(qiáng)烈生理效能的含氮有機(jī)化合物 游離生物堿絕大多數(shù)是固體 難溶于水 易溶于乙醇等有機(jī)溶劑 天然的生物堿多半是有左旋光的手性化合物 7半縮醛或半縮酮 醇具有親核性 在無(wú)水和酸性催化劑如對(duì)甲苯磺酸 氯化氫的作用下 很容易和醛酮發(fā)生親核加成 一分子醛或酮和一分子醇加成的生成物稱為半縮醛或半縮酮 8有機(jī)化合物 除一氧化碳 二氧化碳 碳酸鹽等少數(shù)簡(jiǎn)單含碳化合物以外的含碳化合物 9多肽 一個(gè)氨基酸的羧基與另一分子氨基酸的氨基通過(guò)失水反應(yīng) 形成一個(gè)酰氨鍵 新生成的化合物稱為肽 肽分子中的酰氨鍵叫做肽鍵 二分子氨基酸失水形成的肽叫二肽 多個(gè)氨基酸失水形成的肽叫多肽 10雜環(huán)化合物 在有機(jī)化學(xué)中 將非碳原子統(tǒng)稱為雜原子 最常見(jiàn)的雜原子是氮原子 硫原子和氧原子 環(huán)上含有雜原子的有機(jī)物稱為雜環(huán)化合物 分為兩類(lèi) 具有脂肪族性質(zhì)特征的稱為脂雜環(huán)化合物 具有芳香特性的稱為芳雜環(huán)化合物 因?yàn)榍罢叱３Ｅc脂肪族化合物合在一起學(xué)習(xí) 所以平時(shí)說(shuō)的雜環(huán)化合物實(shí)際指的是芳雜環(huán)化合物 雜環(huán)化合物是數(shù)目最龐大的一類(lèi)有機(jī)物 11多環(huán)烷烴 含有兩個(gè)或多個(gè)環(huán)的環(huán)烷烴稱為多環(huán)烷烴 12共軛烯烴 單雙鍵交替出現(xiàn)的體系稱為共軛體系 含共軛體系的多烯烴稱為共軛烯烴 13纖維二糖 是由兩分子葡萄糖通過(guò)1 4兩位上的羥基失水而來(lái)的 纖維二糖是 糖苷 14纖維素 由多個(gè)纖維二糖聚合而成的大分子 15多稀烴 含有多于一個(gè)碳碳雙鍵的烯烴稱為多稀烴 16亞硫酸氫鈉加成物 亞硫酸氫鈉可以和醛或某些活潑的酮的羰基發(fā)生加成反應(yīng) 生成穩(wěn)定的加成產(chǎn)物 該產(chǎn)物稱為亞硫酸氫鈉加成物 17交酯 二分子 羥基酸受熱失水形成的雙內(nèi)酯稱為交酯 18肟 醛或酮與羥胺反應(yīng)形成的產(chǎn)物稱為肟 19鹵代烴 烴分子中的氫被鹵素取代后的化合物稱為鹵代烴 一般用RX表示 X表示鹵素 F Cl Br I 20麥芽糖 是由兩分子葡萄糖通過(guò)1 4兩位上的羥基失水而來(lái)的 麥芽糖是 糖苷 21芳香族化合物 具有一種特殊的性質(zhì) 芳香性的碳環(huán)化合物稱為芳香族化合物 22芳香硝基化合物 硝基與苯環(huán)直接相連的化合物稱為芳香硝基化合物 23炔化物 末端炔烴與強(qiáng)堿反應(yīng)形成的金屬化合物稱為炔化物 24周邊共軛體系化合物 在環(huán)狀共軛多烯的環(huán)內(nèi)引入一個(gè)或若干個(gè)原子 使環(huán)內(nèi)原子與若干個(gè)成環(huán)的碳原子以單鍵相連 這樣的化合物稱為周邊共軛體系化合物 25金屬有機(jī)化合物 分子中存在著碳金屬鍵的化合物 26苯炔 比苯少兩個(gè)氫的化合物 故又稱去氫苯 27單環(huán)烷烴 只含有一個(gè)環(huán)的環(huán)烷烴稱為單環(huán)烷烴 單環(huán)烷烴的通式為CnH2n 與單烯烴互為同分異構(gòu)體 環(huán)烷烴按環(huán)的大小分為 小環(huán) 三 四元環(huán) 普通環(huán) 五 六 七元環(huán) 中環(huán) 八至十一元環(huán) 大環(huán) 十二元環(huán)以上 28炔烴 含有碳碳叁鍵的烴稱為炔烴 29油脂 高級(jí)脂肪酸的甘油酯 一般在室溫是液體的稱為油 是固體或半固體的稱為脂 30官能團(tuán) 各類(lèi)烴的衍生物都具有自己特有的化學(xué)性質(zhì) 這些特有的化學(xué)性質(zhì)主要是由取代氫原子的原子或原子團(tuán)所決定的 在化學(xué)上將這種決定化合物化學(xué)特性的原子或原子團(tuán)稱為官能團(tuán) 31輪烯 一類(lèi)單雙鍵交替出現(xiàn)的環(huán)狀烴類(lèi)化合物 32甾族化合物 是指含有環(huán)戊并全氫化菲基本骨架 簡(jiǎn)稱甾環(huán) 的一大類(lèi)化合物 這類(lèi)化合物通常都含有二個(gè)角甲基和一個(gè)烴基 用甾族來(lái)命名這一整類(lèi)化合物 是因?yàn)殓拮质且粋€(gè)象形字 它暗含了這一類(lèi)化合物的結(jié)構(gòu)特征 甾下半部的 田 暗指結(jié)構(gòu)中有四個(gè)環(huán) 甾上半部的 巛 暗指結(jié)構(gòu)中有兩個(gè)角甲基和一個(gè)烴基 33環(huán)烷烴 分子中含有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的烷烴叫環(huán)烷烴 又稱為脂環(huán)化合物 34烴 由碳和氫兩種原子組成的有機(jī)化合物稱為烴 35烴的衍生物 烴分子中的一個(gè)或幾個(gè)氫原子被其它元素的原子或原子團(tuán)取代后的生成物稱為烴的衍生物 36氫碳酸 烴可以看作是一個(gè)氫碳酸 碳上的氫以正離子離解下來(lái)的能力代表了氫碳酸的酸性強(qiáng)弱 可以用pKa值來(lái)表示 pKa值越小 酸性越強(qiáng) 37唑 含有兩個(gè)雜原子 且其中至少有一個(gè)是氮原子的五元雜環(huán)體系稱為唑 異噁唑 異噻唑和吡唑可以分別看作是呋喃 噻吩 吡咯環(huán)上2位的CH換成了氮原子 因此稱它們?yōu)? 2 唑 噁唑 噻唑 咪唑可以分別看作是呋喃 噻吩 吡咯環(huán)上3位的CH換成了氮原子 因此稱它們?yōu)? 3 唑 38胺 氨上的氫被烴基取代后的物質(zhì)稱為胺 39氧化胺 過(guò)氧化氫或過(guò)酸氧化三級(jí)胺生成的產(chǎn)物稱為氧化胺 40原甲酸 甲酸的水合物稱為原甲酸 41脂肪族化合物 碳原子互相連接成鏈狀的化合物稱為開(kāi)鏈化合物 因這類(lèi)化合物最初是從動(dòng)物脂肪中獲取的 所以也稱為脂肪族化合物 42脂環(huán)族化合物 與脂肪族化合物性質(zhì)類(lèi)似的一類(lèi)碳環(huán)化合物稱為脂環(huán)族化合物 43橋環(huán)烷烴 兩個(gè)環(huán)共用兩個(gè)或多個(gè)碳原子的多環(huán)烷烴稱為橋環(huán)烷烴 44脂肪族重氮化合物 通式為R2CN2 其中最重要的是重氮甲烷 它的分子式是CH2N2 重氮甲烷是一個(gè)黃色有毒的氣體 熔點(diǎn) 145 C 沸點(diǎn) 23 C 具有爆炸性 200 C爆炸 因此在制備及使用它時(shí) 要特別注意安全 它能溶于乙醚 并且比較安定 一般均使用它的乙醚溶液 45氨基酸 羧酸分子中烴基上的一個(gè)或幾個(gè)氫原子被氨基取代后生成的化合物稱為氨基酸 根據(jù)氨基和羧基的相對(duì)位置 氨基酸可以分為 氨基酸 氨基酸 氨基酸等 根據(jù)氨基酸分子中羧基與氨基的相對(duì)數(shù)目 氨基酸可以分為中性氨基酸 酸性氨基酸和堿性氨基酸 46酚 羥基直接與苯環(huán)相連的化合物稱為酚 47烷烴 由碳和氫兩種元素組成 碳與碳均以單鍵相連的一大類(lèi)化合物 48烯烴 含有碳碳雙鍵的碳?xì)浠衔锓Q為烯烴 49淀粉 是多種植物的碳水化合物的儲(chǔ)藏物 淀粉這個(gè)生物高分子在水解時(shí) 首先生成麥芽糖 麥芽糖再進(jìn)一步水解 都變?yōu)槠咸烟?因此淀粉也可以看作是葡萄糖的聚合體 植物淀粉用熱水處理后分為兩部分 叫作直鏈淀粉和支鏈淀粉 普通淀粉顆粒內(nèi)大約含有80 的支鏈淀粉和20 的直鏈淀粉 50萜類(lèi)化合物 廣泛分布于植物 昆蟲(chóng) 微生物等動(dòng)植物體內(nèi)的一類(lèi)有機(jī)化合物 在生物體內(nèi) 萜類(lèi)化合物是由乙酰輔酶A 簡(jiǎn)寫(xiě)為CH3COSCoA 轉(zhuǎn)化而來(lái)的 萜類(lèi)化合物在結(jié)構(gòu)上可以看作是兩個(gè)或兩個(gè)以上的異戊二烯分子以頭尾相連的方式結(jié)合起來(lái)的 51黃原酸 烷氧基硫代甲酸稱為黃原酸52 羥腈 醛或酮與HCN加成的產(chǎn)物稱為 羥腈 53烯酮 含有結(jié)構(gòu)的化合物稱為烯酮 它可以看作是羧酸發(fā)生分子內(nèi)失水 失去羧羥基和 氫 形成的 因此也可以看作是分子內(nèi)的酸酐 54酚醛樹(shù)脂 苯酚在堿性催化劑 氨 氫氧化鈉 碳酸鈉 或者酸催化劑的作用下 都能與甲醛縮合并生成高相對(duì)分子質(zhì)量的物質(zhì) 該物質(zhì)稱為酚醛樹(shù)脂 55集合環(huán)烷烴 環(huán)系各以環(huán)上一個(gè)碳原子用單鍵直接相連而成的多環(huán)烷烴稱為集合環(huán)烷烴 56鏈烷烴 分子中沒(méi)有環(huán)的烷烴稱為鏈烷烴 其通式為CnH2n 2 n為碳原子數(shù) 57酮 碳原子與氧原子用雙鍵相連的基團(tuán)稱為羰基 羰基碳與兩個(gè)烴基相連的化合物稱為酮 R2C O 酮分子中的羰基也稱為酮基 58羧酸 分子中具有羧基 COOH 的化合物稱為羧酸 59羧酸衍生物 羧基中的羥基被鹵素 羧酸根 烷氧基或胺基置換后產(chǎn)生酰鹵 酸酐 酯或酰胺 這些化合物統(tǒng)稱為羧酸衍生物 60碳環(huán)化合物 碳原子互相連接成環(huán)的化合物稱為碳環(huán)化合物 61钅羊鹽 氧利用孤對(duì)電子與質(zhì)子結(jié)合形成钅羊鹽 62縮硫醛和縮硫酮 乙二硫醇和醛酮反應(yīng)生成的產(chǎn)物稱為縮硫醛 縮硫酮 63縮醛或縮酮 一分子醛或酮和兩分子醇反應(yīng) 失去一分子水后生成的產(chǎn)物稱為縮醛和縮酮 64醇 脂肪烴分子中的氫原子或芳香烴側(cè)鏈上的氫原子被羥基取代后的化合物稱為醇 羥基是醇的官能團(tuán) 65醌 含有共軛環(huán)己二烯二酮結(jié)構(gòu)的一類(lèi)化合物稱為醌 最簡(jiǎn)單的醌是苯醌 有鄰苯醌和對(duì)苯醌 66醚 水分子中的兩個(gè)氫原子均被烴基取代的化合物稱為醚 醚類(lèi)化合物都含有醚鍵 C O C 兩個(gè)烴基相同的醚稱為對(duì)稱醚 也叫簡(jiǎn)單醚 兩個(gè)烴基不相同的醚稱為不對(duì)稱醚 也叫混合醚 67醛 碳原子與氧原子用雙鍵相連的基團(tuán)稱為羰基 羰基碳與氫和烴基相連的化合物稱為醛 RCHO 結(jié)構(gòu)中的 CHO 稱為醛基 68糖 多羥基的醛 酮或經(jīng)簡(jiǎn)單水解能生成這類(lèi)醛酮的化合物稱為糖 分為三類(lèi) 1 不能再被簡(jiǎn)單地水解成為更小的糖分子的糖類(lèi)稱為單糖 2 由兩個(gè)到十個(gè)左右的單糖失水而成的糖類(lèi)稱為寡糖 也稱為低聚糖 3 十個(gè)以上甚至幾百 幾千個(gè)單糖失水而成的糖類(lèi)稱為多糖 69糖二酸 醛糖的醛基和羥甲基均被氧化成羧基后形成的產(chǎn)物稱為糖二酸 70糖苷 環(huán)狀糖的半縮醛羥基能與另一分子化合物中的羥基 氨基或硫羥基等失水 生成的失水產(chǎn)物稱為糖苷 也稱為配糖體 71醛或酮的水合物 水是親核試劑 在酸性條件下 可以和醛或酮發(fā)生親核加成反應(yīng) 形成的加成產(chǎn)物稱為醛或酮的水合物 72糖脎 苯肼與糖反應(yīng)生成的產(chǎn)物稱為糖脎 73糖酸 醛糖的醛基被氧化成羧基后的化合物稱為糖酸 74糖醇 醛糖的醛基被還原成羥甲基后的化合物稱為糖醇 75螺環(huán)烷烴 單環(huán)之間共用一個(gè)碳原子的多環(huán)烷烴稱為螺環(huán)烷烴 二 同分異構(gòu)體 1幾何異構(gòu)體 因雙鍵或成環(huán)碳原子的單鍵不能自由旋轉(zhuǎn)而引起的異構(gòu)體稱為幾何異構(gòu)體 也稱為順?lè)串悩?gòu)體 2互變異構(gòu)體 因分子中某一原子在兩個(gè)位置迅速移動(dòng)而產(chǎn)生的官能團(tuán)異構(gòu)體稱為互變異構(gòu)體 互變異構(gòu)體是一種特殊的官能團(tuán)異構(gòu)體 3立體異構(gòu)體 分子中原子或原子團(tuán)互相連接次序相同 但空間排列不同而引起的異構(gòu)體稱為立體異構(gòu)體 4同分異構(gòu)體 分子式相同而結(jié)構(gòu)不同的化合物稱為同分異構(gòu)體 也稱為結(jié)構(gòu)異構(gòu)體 5同分異構(gòu)現(xiàn)象 分子式相同而結(jié)構(gòu)不同的現(xiàn)象稱為同分異構(gòu)現(xiàn)象 6價(jià)鍵異構(gòu)體 因分子中某些價(jià)鍵的分布發(fā)生了改變 與此同時(shí)也改變了分子的幾何形狀 從而引起的異構(gòu)體稱為價(jià)鍵異構(gòu)體 7位置異構(gòu)體 官能團(tuán)在碳鏈或碳環(huán)上的位置不同而產(chǎn)生的異構(gòu)體稱為位置異構(gòu)體 8構(gòu)型異構(gòu)體 因鍵長(zhǎng) 鍵角 分子內(nèi)有雙鍵 有環(huán)等原因引起的立體異構(gòu)體稱為構(gòu)型異構(gòu)體 一般來(lái)講 構(gòu)型異構(gòu)體之間不能或很難互相轉(zhuǎn)換 9官能團(tuán)異構(gòu)體 因分子中所含官能團(tuán)的種類(lèi)不同所產(chǎn)生的異構(gòu)體稱為官能團(tuán)異構(gòu)體 10構(gòu)造異構(gòu)體 因分子中原子的連結(jié)次序不同或者鍵合性質(zhì)不同引起的異構(gòu)體稱為構(gòu)造異構(gòu)體 11構(gòu)象異構(gòu)體 僅由于單鍵的旋轉(zhuǎn)而引起的立體異構(gòu)體稱為構(gòu)象異構(gòu)體 有時(shí)也稱為旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體 由于旋轉(zhuǎn)的角度可以是任意的 單鍵旋轉(zhuǎn)360 可以產(chǎn)生無(wú)數(shù)個(gè)構(gòu)象異構(gòu)體 通常以穩(wěn)定的有限幾種構(gòu)象來(lái)代表它們 12旋光異構(gòu)體 因分子中沒(méi)有反軸對(duì)稱性而引起的具有不同旋光性能的立體異構(gòu)體稱為旋光異構(gòu)體 13碳架異構(gòu)體 因碳架不同產(chǎn)生的異構(gòu)體稱為碳架異構(gòu)體 三 化學(xué)鍵 1三中心兩電子鍵 采用三個(gè)原子共用一對(duì)電子的方式成鍵 稱為三中心兩電子鍵 2化學(xué)鍵 將分子中的原子結(jié)合在一起的作用力稱為化學(xué)鍵 3共價(jià)鍵 兩個(gè)或多個(gè)原子通過(guò)共用電子對(duì)而產(chǎn)生的一種化學(xué)鍵稱為共價(jià)鍵 電負(fù)性相差在0 0 6個(gè)單位之間形成共價(jià)鍵 電負(fù)性相差在0 6 1 7個(gè)單位之間的形成極性共價(jià)鍵 共價(jià)鍵有方向性和飽和性 4金屬鍵 使金屬原子結(jié)合成金屬晶體的化學(xué)鍵稱之為金屬鍵 金屬鍵無(wú)方向性和飽和性 5離子鍵 依靠正 負(fù)離子間的靜電引力而形成的化學(xué)鍵稱為離子鍵 又稱為電價(jià)鍵 一般說(shuō)來(lái) 兩種原子電負(fù)性相差在1 7個(gè)單位以上形成離子鍵 6配價(jià)鍵 共用電子對(duì)由一個(gè)原子提供的共價(jià)鍵稱為共價(jià)配鍵或配價(jià)鍵 用A B表示 A是電子提供者 B是電子接受者 7 鍵 在化學(xué)上 將兩個(gè)軌道沿著對(duì)稱軸方向重疊形成的鍵叫 鍵 鍵的特點(diǎn)是 i 比較牢固 ii 鍵能?chē)@對(duì)稱軸自由旋轉(zhuǎn) 8 鍵 側(cè)面交疊形成的鍵稱為 鍵 鍵的特點(diǎn)是 i 容易斷裂 ii 不能繞軸自由旋轉(zhuǎn) 四 結(jié)構(gòu)和表達(dá) 1乙烷構(gòu)象的表示方法 乙烷的構(gòu)象 可用下列幾種透視圖來(lái)表示 傘形式是眼睛垂直于C C鍵軸方向看 實(shí)線表示鍵在紙面上 虛線表示鍵伸向紙面后方 鍥形線表示鍵伸向紙面前方 鋸架式是從C C鍵軸斜45 方向看 每個(gè)碳原子上的其它三根鍵夾角均為120 紐曼式是從C C鍵的軸線上看 參見(jiàn)教材82頁(yè) 其它烷烴的表示方法可類(lèi)推 2傘形式 實(shí)線表示的鍵在紙面上 虛線表示的鍵在紙面后 楔形線表示的鍵在紙面前 這樣繪出的立體投影式稱為傘形式 3構(gòu)造 分子中原子的聯(lián)結(jié)次序和鍵合性質(zhì)叫做構(gòu)造 4構(gòu)造式 表示分子構(gòu)造的化學(xué)式叫做構(gòu)造式 表示構(gòu)造式的方法有四種 5結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 為了簡(jiǎn)化構(gòu)造式的書(shū)寫(xiě) 常常將碳與氫之間的鍵線省略 或者將碳?xì)鋯捂I和碳碳單鍵的鍵線均省略 這兩種表達(dá)方式統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 6蛛網(wǎng)式 將路易斯構(gòu)造式中一對(duì)共價(jià)電子改成一條短線 就得到了蛛網(wǎng)式 因其形似蛛網(wǎng)而得名 7鍵線式 還有一種表達(dá)方式是只用鍵線來(lái)表示碳架 兩根單鍵之間或一根雙鍵和一根單鍵之間的夾角為120 一根單鍵和一根三鍵之間的夾角為180 而分子中的碳?xì)滏I 碳原子及與碳原子相連的氫原子均省略 而其它雜原子及與雜原子相連的氫原子須保留 用這種方式表示的結(jié)構(gòu)式為鍵線式 8路易斯構(gòu)造式 用價(jià)電子 即共價(jià)結(jié)合的外層電子 表示的電子結(jié)構(gòu)式稱為路易斯構(gòu)造式 在路易斯構(gòu)造式中 用黑點(diǎn)表示電子 兩個(gè)原子之間的一對(duì)電子表示共價(jià)單鍵 兩個(gè)原子之間的兩對(duì)或叁對(duì)電子表示共價(jià)雙鍵或共價(jià)叁鍵 只屬于一個(gè)原子的一對(duì)電子稱為孤電子對(duì) 五 靜態(tài)立體化學(xué) 11 3 二直立鍵相互作用 在甲基占直鍵的甲基環(huán)己烷中 甲基的范德華半徑較大 甲基與C 3 C 5的直鍵氫有相互作用力 排斥力 這種作用稱為1 3 二直立鍵的相互作用 也是非鍵連的互相作用 2分子比旋光度 有的文獻(xiàn)采用分子比旋光度來(lái)表示物質(zhì)的旋光性質(zhì) 分子比旋光度與比旋光度的換算公式如下 3不對(duì)稱合成法 當(dāng)原料分子是一個(gè)手性分子時(shí) 試劑進(jìn)攻分子就會(huì)有立體選擇性 反應(yīng)的結(jié)果是一種光活異構(gòu)體超過(guò)另一種光活異構(gòu)體 因此產(chǎn)物不是外消旋體 這樣的合成稱為不對(duì)稱合成法 不對(duì)稱合成也可以在其它手性條件 如手性溶劑 手性催化劑 手性試劑等 下完成 4手性 一種物質(zhì)不能與其鏡像重合的特征稱為手性或手征性 5手性分子 具有手征性的分子稱為手性分子 手性分子都具有旋光性 6手性中心 如果分子中的手性是由于原子和原子團(tuán)圍繞某一點(diǎn)的非對(duì)稱排列而產(chǎn)生的 這個(gè)點(diǎn)就是手性中心 7手性碳原子 將與四個(gè)不同基團(tuán)相連的碳原子稱為不對(duì)稱碳原子或手性碳原子 常用 標(biāo)記 手性碳原子就是一個(gè)手性中心 8內(nèi)消旋化合物 分子內(nèi)含有平面對(duì)稱因素的沒(méi)有旋光性的立體異構(gòu)體稱為內(nèi)消旋化合物 9比旋光度 比旋光度用表示 它是指某純凈液態(tài)物質(zhì)在管長(zhǎng)l為1dm 10cm 密度 為 溫度為t 波長(zhǎng)為 時(shí)的旋光度 10對(duì)交叉型構(gòu)象 兩個(gè)大基團(tuán)處于對(duì)位的構(gòu)象稱為對(duì)交叉型構(gòu)象 一般情況下對(duì)交叉型構(gòu)象能量最低 11立體專(zhuān)一性 具有100 高度立體選擇性的反應(yīng)稱為立體專(zhuān)一性反應(yīng) 立體專(zhuān)一性反應(yīng)顯然是立體選擇性反應(yīng) 而立體選擇性反應(yīng)不一定是立體專(zhuān)一性反應(yīng) 12立體化學(xué) 立體化學(xué)是研究分子的立體結(jié)構(gòu)和反應(yīng)的立體性及其相關(guān)規(guī)律及應(yīng)用的科學(xué) 分子的立體結(jié)構(gòu)是指分子內(nèi)原子所處的空間位置及這種結(jié)構(gòu)的立體形象 研究分子的立體結(jié)構(gòu)及這種結(jié)構(gòu)和分子物理性質(zhì)之間的關(guān)系屬于靜態(tài)立體化學(xué)的范疇 反應(yīng)的立體性是指分子的立體形象對(duì)化學(xué)反應(yīng)的方向 難易程度 對(duì)產(chǎn)物立體結(jié)構(gòu)的影響等 它們都屬于動(dòng)態(tài)立體化學(xué)的范疇 動(dòng)態(tài)立體化學(xué)在有機(jī)合成中占有十分重要的地位 13立體選擇性反應(yīng) 在不對(duì)稱合成中 當(dāng)一個(gè)有機(jī)反應(yīng)可能產(chǎn)生幾個(gè)立體異構(gòu)體 而其中一個(gè)或一對(duì)對(duì)映的立體異構(gòu)體優(yōu)先獲得時(shí) 這種反應(yīng)被稱為立體選擇性反應(yīng) 14平面偏振光 只能在一個(gè)平面振動(dòng)的光叫做平面偏振光 15對(duì)映體 互為實(shí)體和鏡像又不能重合的分子互稱為對(duì)映體 16對(duì)映體過(guò)量百分?jǐn)?shù) 一個(gè)對(duì)映體超過(guò)另一對(duì)映體的百分?jǐn)?shù)稱為對(duì)映體過(guò)量百分?jǐn)?shù) 用ee 表示 17對(duì)稱中心 如果分子中有一點(diǎn) 所有通過(guò)這個(gè)點(diǎn)畫(huà)的直線都以等距離達(dá)到相同的基團(tuán) 此點(diǎn)稱為對(duì)稱中心 對(duì)稱中心用i來(lái)表示 一個(gè)分子只可能有一個(gè)對(duì)稱中心 倒反是對(duì)稱中心的對(duì)稱操作 18對(duì)稱面 能把分子切成實(shí)體和鏡象兩部分的平面稱為分子的對(duì)稱面 用希臘字母 表示 反映是對(duì)稱面的對(duì)稱操作 19對(duì)稱軸 通過(guò)物體或分子的一條直線 以這條線為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一定的角度 得到的物體或分子的形象與原來(lái)物體或分子的形象無(wú)法區(qū)別 這種軸稱為對(duì)稱軸 對(duì)稱軸用Cn表示 n表示軸的級(jí) 稱n重對(duì)稱軸 旋轉(zhuǎn)是對(duì)稱軸的對(duì)稱操作 20外消旋化 一個(gè)純的光活性物質(zhì) 如果體系中的一半量發(fā)生構(gòu)型轉(zhuǎn)化 就變成了外消旋體 這種由純的光活性物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橥庀w的過(guò)程稱為外消旋化 21外消旋化合物 當(dāng)左旋體分子和右旋體分子互相之間有較大親和力時(shí) 兩種分子將有可能在晶胞中配對(duì) 而形成計(jì)量學(xué)上的化合物晶體 這樣的外消旋體稱為 外消旋化合物 它們的熔點(diǎn)多數(shù)高于純旋光體 而溶解度多數(shù)低于純旋光體22外消旋體 將一對(duì)對(duì)映體等量混合 可以得到一個(gè)旋光度為零的組成物 稱之為外消旋體 外消旋體可以用符號(hào) 或 dl 來(lái)表示 由于左旋體和右旋體分子之間親合關(guān)系不同 所以外消旋體的物理性質(zhì)如熔點(diǎn) 溶解度等與純凈的左旋體和純凈的右旋體之間是不相同的 23外消旋體的拆分 將外消旋體拆分成純左旋體或純右旋體的過(guò)程稱為外消旋體的拆分 24外消旋固體溶液 當(dāng)一個(gè)純旋光體分子對(duì)其構(gòu)型相同的分子和對(duì)其構(gòu)型相反的分子的親合力比較接近時(shí) 則兩種構(gòu)型分子的排列是混亂的 這樣的外消旋體稱為外消旋固體溶液 它們的熔點(diǎn)和溶解度和純旋光體比較接近 25外消旋混合物 當(dāng)純旋光體分子本身之間的親合力大于對(duì)映體的親合力時(shí) 左旋體和右旋體將有可能分別地形成晶體 這樣的外消旋體稱之為外消旋混合物 它們的熔點(diǎn)常常低于純旋光體 而溶解度則高于純旋光體 26半椅型構(gòu)象 由穩(wěn)定的椅型構(gòu)象轉(zhuǎn)變?yōu)榕ご?船型構(gòu)象 要經(jīng)過(guò)一個(gè)勢(shì)能最高的不穩(wěn)定的半椅型構(gòu)象 把椅型構(gòu)象中的碳3轉(zhuǎn)上去 碳2轉(zhuǎn)下來(lái) 使C 1 C 2 C 3 C 4 在一個(gè)平面上 C 5 C 6 一個(gè)在平面上方 另一個(gè)在平面下方 即得半椅型 27交叉型構(gòu)象 兩面角為60 的構(gòu)象稱為交叉型構(gòu)象 28sp雜化軌道 用一個(gè)2s軌道和一個(gè)2p軌道混合起來(lái)重新組合成2個(gè)性質(zhì)相同的軌道 稱為sp雜化軌道 29sp2雜化軌道 用一個(gè)2s軌道和2個(gè)2p軌道混合起來(lái)重新組合成3個(gè)性質(zhì)相同的軌道 稱為sp2雜化軌道 30sp3雜化軌道 由一個(gè)2s軌道和三個(gè)2p軌道混合起來(lái)重新組合成4個(gè)性質(zhì)相同的軌道 稱為sp3雜化軌道 它們分別指向四面體的四個(gè)頂角 31優(yōu)勢(shì)構(gòu)象 能量最低的穩(wěn)定構(gòu)象稱為優(yōu)勢(shì)構(gòu)象 32全重疊型構(gòu)象 兩個(gè)大基團(tuán)重疊在一起的構(gòu)象稱為全重疊型構(gòu)象 全重疊型構(gòu)象能量最高 33含手性面的旋光異構(gòu)體 有些分子雖然不含有手性原子 但分子內(nèi)存在一個(gè)扭曲的面 從而使分子呈現(xiàn)一種螺旋狀的結(jié)構(gòu) 由于螺旋有左手螺旋和右手螺旋 互為對(duì)映體 所以該類(lèi)分子也會(huì)表現(xiàn)出旋光性 這種因分子內(nèi)存在扭曲的面而產(chǎn)生的旋光異構(gòu)體稱為含手性面的旋光異構(gòu)體 34含手性軸的旋光異構(gòu)體 有些分子雖然不含不對(duì)稱原子 但在分子中存在一個(gè)軸 通過(guò)軸的兩個(gè)平面在軸的兩側(cè)有不同的基團(tuán)時(shí) 也會(huì)產(chǎn)生實(shí)體與鏡像不能重疊的對(duì)映體 稱這類(lèi)旋光異構(gòu)體為含手性軸的旋光異構(gòu)體 35鄰交叉型構(gòu)象 兩個(gè)大基團(tuán)處于鄰位的交叉構(gòu)象稱為鄰交叉型構(gòu)象 鄰交叉型構(gòu)象能量高于對(duì)交叉型構(gòu)象 36扭曲型構(gòu)象 兩面角在0 60 之間的構(gòu)象稱為扭曲型構(gòu)象 37扭轉(zhuǎn)張力 非穩(wěn)定構(gòu)象具有恢復(fù)成穩(wěn)定構(gòu)象的力量 稱之為扭轉(zhuǎn)張力 38扭船型構(gòu)象 假如把環(huán)己烷船型構(gòu)象船底的兩對(duì)碳原子C 2 C 3 C 5 C 6 稍微轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn) 使碳C 3 C 6 轉(zhuǎn)下去 C 2 C 5 重新轉(zhuǎn)上來(lái) 這時(shí)我們可以看到 船頭和船尾兩個(gè)碳C 1 C 4 上的氫原子離得遠(yuǎn)一點(diǎn)了 而C 3 C 6 上的氫原子離得近一點(diǎn)了 當(dāng)這兩對(duì)氫原子的距離相等時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng) 原來(lái)成重疊型的C 2 C 3 及C 5 C 6 兩對(duì)碳原子就變?yōu)椴皇峭耆丿B型了 在整個(gè)分子中 每對(duì)碳原子的構(gòu)象既不是全重疊 也不是全交叉 相當(dāng)于一個(gè)低能量的構(gòu)象 這叫作扭船型構(gòu)象 扭船型構(gòu)象的所有兩面角都是30 所有的對(duì)邊都是交叉的 39角張力 當(dāng)分子內(nèi)的鍵角由于某種原因偏離正常鍵角時(shí)會(huì)產(chǎn)生張力 這種張力稱為角張力 40阻轉(zhuǎn)異構(gòu)現(xiàn)象 當(dāng)某些分子單鍵之間的自由旋轉(zhuǎn)受到阻礙時(shí) 也可以產(chǎn)生光活性異構(gòu)體 這種現(xiàn)象叫做阻轉(zhuǎn)異構(gòu)現(xiàn)象 41兩面角 兩個(gè)相鄰碳上的其它鍵 在乙烷中 是C H鍵 會(huì)交叉成一定的角度 這個(gè)角度稱為兩面角 42環(huán)已烷船型構(gòu)象 環(huán)己烷船型構(gòu)象中的C 2 C 3 C 5 C 6 處在同一平面 好象是一個(gè)船底 C 1 和C 4 都處在平面的上方 一個(gè)可看作為船頭 另一個(gè)則看作為船尾 船頭 船尾向內(nèi)的C H鍵的氫原子之間的距離為183pm 小于氫原子范德華半徑之和240pm 故這兩個(gè)氫原子間有排斥力 43環(huán)己烷的椅型構(gòu)象 這是一個(gè)非常對(duì)稱的結(jié)構(gòu) 因?yàn)樾嗡埔话岩巫佣妹?環(huán)中的碳原子處在一上一下的位置 向下的三個(gè)碳原子C 1 C 3 C 5 組成的平面和向上的三個(gè)碳原子C 2 C 4 C 6 組成的平面互相平行 兩個(gè)平面的間矩為50pm 分子中存在一個(gè)C3對(duì)稱軸 C3軸通過(guò)分子的中心并垂直于上述的兩個(gè)平面 椅型環(huán)已烷的氫原子可以分為兩組 一組是六個(gè)C H鍵與分子的對(duì)稱軸大致是垂直的 都伸出環(huán)外 這叫作平鍵 或稱平伏鍵 或e鍵 e是equatorial的字首 赤道的意思 三個(gè)e鍵略往上伸 三個(gè)e鍵略向下伸 另六個(gè)C H鍵都是與軸平行的 這叫作直鍵 或稱直立鍵 或a鍵 a是axial的字首 軸的意思 三個(gè)伸在環(huán)的下面 三個(gè)伸在環(huán)的上面 由于成環(huán)的碳鏈?zhǔn)欠忾]的 所以雖然成環(huán)的碳碳鍵仍然可以旋轉(zhuǎn) 但旋轉(zhuǎn)的程度會(huì)受到其它碳碳鍵的制約 所以在環(huán)平面上方的C H鍵不可能轉(zhuǎn)到環(huán)平面的下方來(lái) 同樣在環(huán)平面下方的C H鍵也不可能轉(zhuǎn)到環(huán)平面的上方去 44非對(duì)映體 不呈鏡影關(guān)系的旋光異構(gòu)體稱為非對(duì)映體 非對(duì)映體不僅旋光能力不同 許多物理 化學(xué)性質(zhì)也不相同 45極限構(gòu)象 重疊型構(gòu)象和交叉型構(gòu)象是構(gòu)象異構(gòu)體的兩種極端情況 也稱之為極限構(gòu)象 46構(gòu)象 由于單鍵可以 自由 旋轉(zhuǎn) 使分子中的原子或基團(tuán)在空間產(chǎn)生不同的排列 這種特定的排列形式稱為構(gòu)象 47構(gòu)象分布 構(gòu)象異構(gòu)體可以互相轉(zhuǎn)化而不能分離 構(gòu)象的轉(zhuǎn)換可以達(dá)到一種動(dòng)態(tài)平衡 在平衡狀態(tài) 各種構(gòu)象在整個(gè)構(gòu)象中所占的比例是不同的 將平衡狀態(tài)時(shí)各構(gòu)象所占的比例稱為構(gòu)象分布 48構(gòu)象分析 用構(gòu)象來(lái)分析一個(gè)化合物的物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)稱為構(gòu)象分析 49構(gòu)象對(duì)映體 具有實(shí)物和鏡像關(guān)系的構(gòu)象稱為構(gòu)象對(duì)映體50構(gòu)象異構(gòu)體 由單鍵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的異構(gòu)體稱為構(gòu)象異構(gòu)體或旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體 51構(gòu)象的勢(shì)能關(guān)系圖 以單鍵的旋轉(zhuǎn)角度為橫坐標(biāo) 以各種構(gòu)象的勢(shì)能為縱坐標(biāo) 如果將單鍵旋轉(zhuǎn)360度 就可以畫(huà)出一條構(gòu)象的勢(shì)能曲線 由勢(shì)能曲線與坐標(biāo)共同組成的圖為構(gòu)象的勢(shì)能關(guān)系圖 52構(gòu)象轉(zhuǎn)換體 一個(gè)椅型構(gòu)象可以通過(guò)碳碳鍵的旋轉(zhuǎn)變成另一個(gè)椅型構(gòu)象 這時(shí)原來(lái)構(gòu)象中向上的直鍵將轉(zhuǎn)為向上的平鍵 向下的直鍵也轉(zhuǎn)為向下的平鍵 原來(lái)向上的平鍵則轉(zhuǎn)為向上的直鍵 向下的平鍵則轉(zhuǎn)為向下的直鍵 這一對(duì)椅型構(gòu)象互稱為構(gòu)象轉(zhuǎn)換體 53構(gòu)象最小改變?cè)?發(fā)生加成反應(yīng)時(shí) 要使碳架構(gòu)象改變最小的規(guī)則 54非鍵連相互作用 不直接相連的原子間的作用力稱為非鍵連相互作用 55相對(duì)構(gòu)型 以甘油醛的構(gòu)型為參照標(biāo)準(zhǔn)而確定的構(gòu)型稱為相對(duì)構(gòu)型 相對(duì)構(gòu)型以D L構(gòu)型標(biāo)記法標(biāo)記 56絕對(duì)構(gòu)型 能真實(shí)反映空間排列情況的構(gòu)型稱為絕對(duì)構(gòu)型 絕對(duì)構(gòu)型是根據(jù)手性碳原子上四個(gè)不同的原子或基團(tuán)在 順序規(guī)則 中的先后次序來(lái)確定的 用R S構(gòu)型標(biāo)記法標(biāo)記 57差向異構(gòu)化 含有兩個(gè)或多個(gè)手性中心的體系中 僅一個(gè)手性中心發(fā)生構(gòu)型轉(zhuǎn)化的過(guò)程 稱為差向異構(gòu)化 例如 糖分子中羰基旁的 碳原子上的氫很活潑 在吡啶 喹啉 三級(jí)胺或其它堿性條件下易發(fā)生差向異構(gòu)化 其過(guò)程是經(jīng)過(guò)鏈形結(jié)構(gòu)的烯醇化 形成烯二醇中間體進(jìn)行的 烯二醇中間體在重新轉(zhuǎn)變?yōu)樘菚r(shí) 除得回D 葡萄糖外 還有D 甘露糖 D 葡萄糖及D 甘露糖互為C 2差向異構(gòu)體 58差向異構(gòu)體 兩個(gè)含多個(gè)不對(duì)稱碳原子的異構(gòu)體 如果只有一個(gè)不對(duì)稱碳原子的構(gòu)型不同 則這兩個(gè)旋光異構(gòu)體稱為差向異構(gòu)體 如果構(gòu)型不同的不對(duì)稱碳原子在鏈端 稱為端基差向異構(gòu)體 其它情況 分別根據(jù)碳原子的位置編號(hào)稱為Cn差向異構(gòu)體 59重疊型構(gòu)象 將兩面角為0 的構(gòu)象稱為重疊型構(gòu)象 60費(fèi)歇爾投影式 是表達(dá)立體構(gòu)型最常用的一種方法 畫(huà)費(fèi)歇爾投影式要符合如下規(guī)定 1 碳鏈要盡量放在垂直方向上 氧化態(tài)高的在上面 氧化態(tài)低的在下面 其它基團(tuán)放在水平方向上 2 垂直方向碳鏈應(yīng)伸向紙面后方 水平方向基團(tuán)應(yīng)伸向紙面前方 3 將分子結(jié)構(gòu)投影到紙面上 用橫線與豎線的交叉點(diǎn)表示碳原子 費(fèi)歇爾投影式不能在平面上旋轉(zhuǎn)90 也不能離開(kāi)紙面翻轉(zhuǎn)180 費(fèi)歇爾投影式中的基團(tuán)兩兩交換的次數(shù)不能為奇數(shù)次 61倒反軸 分子圍繞一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)一定角度 2 n 后 再用垂直此軸的平面作為鏡面 進(jìn)行一次反映 若所得鏡影與原來(lái)的分子重合 則此軸稱為倒反軸或簡(jiǎn)稱反軸 用Sn表示 n表示它的級(jí) 稱為n重更迭對(duì)稱軸 更迭對(duì)稱軸與旋轉(zhuǎn) 反射兩個(gè)對(duì)稱操作相關(guān) 62部分重疊型構(gòu)象 一個(gè)大基團(tuán)與一個(gè)小基團(tuán)重疊的構(gòu)象稱為部分重疊型構(gòu)象 部分重疊型構(gòu)象的能量比全重疊型構(gòu)象的能量低 63假不對(duì)稱碳原子 一個(gè)碳原子和兩個(gè)相同取代的不對(duì)稱碳原子相連 當(dāng)這兩個(gè)不對(duì)稱碳原子構(gòu)型相同時(shí) 該碳原子是對(duì)稱的 而當(dāng)這兩個(gè)不對(duì)稱碳原子構(gòu)型不同時(shí) 該碳原子是不對(duì)稱的 則這種碳原子稱為假不對(duì)稱碳原子 假不對(duì)稱碳原子構(gòu)型可用r s表示 64旋光性物質(zhì) 這種能使平面偏振光旋轉(zhuǎn)一定角度的物質(zhì)稱為旋光性物質(zhì) 65旋光度 旋光性物質(zhì)能使平面偏振光向左或向右旋轉(zhuǎn)一定的角度 該角度和方向就代表該物質(zhì)的旋光度 旋光度用符號(hào)表示 t為測(cè)定時(shí)的溫度 為光的波長(zhǎng) 66確定手性軸的旋光異構(gòu)體構(gòu)型的方法 將每個(gè)環(huán)上的基團(tuán)按順序規(guī)則確定其大小 將其中一個(gè)環(huán)上的大基團(tuán)編號(hào)為1 小基團(tuán)編號(hào)為2 將另一個(gè)環(huán)上的小基團(tuán)放在最遠(yuǎn)處 其大基團(tuán)編號(hào)為3 則1 2 3按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)為R構(gòu)型 按反時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)為S構(gòu)型 67穩(wěn)定構(gòu)象 與勢(shì)能曲線谷底相對(duì)應(yīng)的構(gòu)象為穩(wěn)定構(gòu)象 68潛非對(duì)稱性 一個(gè)對(duì)稱的分子 例如丙酸 經(jīng)一個(gè)原子或基團(tuán)被取代后失去了其對(duì)稱性 而變成了一個(gè)非對(duì)稱的分子 那末原來(lái)的對(duì)稱分子稱為 潛非對(duì)稱分子 或稱為 原手性分子 而分子所具有的這種性質(zhì)稱為 潛非對(duì)稱性 或 原手性 而發(fā)生變化的碳原子稱為 潛不對(duì)稱碳原子 或 原手性碳原子 六 電子效應(yīng) 1共軛效應(yīng) 單雙鍵交替出現(xiàn)的體系稱為共軛體系 在共軛體系中 由于原子間的相互影響而使體系內(nèi)的 電子 或p電子 分布發(fā)生變化的一種電子效應(yīng)稱為共軛效應(yīng) 凡共軛體系上的取代基能降低體系的 電子密度 則這些基團(tuán)有吸電子的共軛效應(yīng) 用 C表示 凡共軛體系上的取代基能增高共軛體系的 電子云密度 則這些基團(tuán)有給電子的共軛效應(yīng) 用 C表示 共軛效應(yīng)只能在共軛體系中傳遞 但無(wú)論共軛體系有多大 共軛效應(yīng)能貫穿于整個(gè)共軛體系中 2場(chǎng)效應(yīng) 取代基在空間可以產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng) 對(duì)另一頭的反應(yīng)中心有影響 這種空間的靜電作用稱為場(chǎng)效應(yīng) 3誘導(dǎo)效應(yīng) 因分子中原子或基團(tuán)的極性 電負(fù)性 不同而引起成鍵電子云沿著原子鏈向某一方向移動(dòng)的效應(yīng)稱為誘導(dǎo)效應(yīng) 誘導(dǎo)效應(yīng)的電子云是沿著原子鏈傳遞的 其作用隨著距離的增長(zhǎng)迅速下降 一般只考慮三根鍵的影響 誘導(dǎo)效應(yīng)一般以氫為比較標(biāo)準(zhǔn) 如果取代基的吸電子能力比氫強(qiáng) 則稱其具有吸電子誘導(dǎo)作用 用 I表示 如果取代基的給電子能力比氫強(qiáng) 則稱其具有給電子誘導(dǎo)效應(yīng) 用 I表示 4超共軛效應(yīng) 當(dāng)C H 鍵與 鍵 或p軌道 處于共軛位置時(shí) 也會(huì)產(chǎn)生電子的離域現(xiàn)象 這種C H鍵 電子的離域現(xiàn)象叫做超共軛效應(yīng) 在超共軛體系中電子轉(zhuǎn)移的趨向可用弧形箭頭表示 超共軛效應(yīng)的大小 與p軌道或 軌道相鄰碳上的C H鍵多少有關(guān) C H鍵愈多 超共軛效應(yīng)愈大 七 理論和概念 1馬氏規(guī)則 鹵化氫等極性試劑與不對(duì)稱烯烴發(fā)生親電加成反應(yīng)時(shí) 酸中的氫原子加在含氫較多的雙鍵碳原子上 鹵素或其它原子及基團(tuán)加在含氫較少的雙鍵碳原子上 這一規(guī)則稱為馬氏規(guī)則 2分子軌道對(duì)稱守恒原理 分子軌道對(duì)稱守恒原理認(rèn)為 化學(xué)反應(yīng)是分子軌道進(jìn)行重新組合的過(guò)程 在一個(gè)協(xié)同反應(yīng)中 分子軌道的對(duì)稱性是守恒的 即由原料到產(chǎn)物 軌道的對(duì)稱性始終不變 因?yàn)橹挥羞@樣 才能用最低的能量形成反應(yīng)中的過(guò)渡態(tài) 因此分子軌道的對(duì)稱性控制著整個(gè)反應(yīng)的進(jìn)程 3分子軌道理論的基本思想 分子軌道理論在處理分子時(shí) 并不引進(jìn)明顯的價(jià)鍵結(jié)構(gòu)的概念 它強(qiáng)調(diào)分子的整體性 認(rèn)為分子中的原子是按一定的空間配置排列起來(lái)的 然后電子逐個(gè)加到由原子實(shí)和其余電子組成的 有效 勢(shì)場(chǎng)中 構(gòu)成了分子 并將分子中單個(gè)電子的狀態(tài)函數(shù)稱為分子軌道 用波函數(shù)來(lái)描述 每個(gè)分子軌道都有一個(gè)確定的能值Ei與之相對(duì)應(yīng) Ei近似地等于處在這個(gè)軌道上的電子的電離能的負(fù)值 當(dāng)有一個(gè)電子進(jìn)占分子軌道時(shí) 分子就獲得Ei的能量 分子軌道是按能量高低依次排列的 參與組合的原子軌道上的電子則將按能量最低原理 鮑里不相容原理和洪特規(guī)則進(jìn)占分子軌道 根據(jù)電子在分子軌道上的分布情況 可以計(jì)算分子的總能量 x y z 4s 反式構(gòu)象 雙烯體的兩個(gè)雙鍵處于單鍵的異側(cè)稱為s 反式構(gòu)象 5引發(fā)劑 有些化合物十分活潑 極易產(chǎn)生活性質(zhì)點(diǎn)自由基 這些化合物稱之為引發(fā)劑 6雙位反應(yīng)性能 一個(gè)負(fù)離子有兩個(gè)位置可以發(fā)生反應(yīng) 稱其具有雙位反應(yīng)性能 7反應(yīng)勢(shì)能圖 以反應(yīng)進(jìn)程 自左向右 左邊為反應(yīng)物 右邊為生成物 為橫坐標(biāo) 反應(yīng)物 過(guò)渡態(tài)和生成物的勢(shì)能變化為縱坐標(biāo)來(lái)作圖 這種圖稱為反應(yīng)勢(shì)能圖 8內(nèi)型加成產(chǎn)物 當(dāng)雙烯體上有給電子取代基 而親雙烯體上有不飽和基團(tuán)如與烯鍵 或炔鍵 共軛時(shí) 優(yōu)先生成內(nèi)型加成產(chǎn)物 內(nèi)型加成產(chǎn)物是指 雙烯體中的C 2 C 3 鍵和親雙烯體中與烯鍵 或炔鍵 共軛的不飽和基團(tuán)處于連接平面同側(cè)時(shí)的生成物 兩者處于異側(cè)時(shí)的生成物則為外型產(chǎn)物 9切斷 通過(guò)合適的反應(yīng)將一根鍵切開(kāi) 10區(qū)域選擇性 是指當(dāng)反應(yīng)的取向有兩種或多種可能時(shí) 以某種取向的反應(yīng)物為主要產(chǎn)物的反應(yīng)情況 11反鍵軌道 在形成化學(xué)鍵時(shí) 異相重疊使兩個(gè)原子軌道產(chǎn)生減弱性的干涉作用而相互排斥 使電子處于離核較遠(yuǎn)的地方 因此在兩原子之間形成一個(gè)電子云密度為零的截面 這個(gè)截面稱為節(jié)面 節(jié)面的存在說(shuō)明兩個(gè)原子核之間缺少足夠的電子云屏障 因此使兩個(gè)原子核相互排斥 起了削弱和破壞化學(xué)鍵的作用 它使體系能量升高 所以稱它為反鍵軌道 12電子云 把電子的概率分布看作是一團(tuán)帶負(fù)電荷的 云 稱為電子云 13電負(fù)性 原子實(shí)是正性的 它對(duì)外層的價(jià)電子具有吸引力 這種原子實(shí)對(duì)價(jià)電子的吸引能力就是一個(gè)原子的電負(fù)性 吸引力越大 電負(fù)性越強(qiáng) 14可極化性 一個(gè)極性化合物 在外界電場(chǎng)影響下 分子中的電荷分布可產(chǎn)生相應(yīng)的變化 這種變化能力稱為可極化性 15平均鍵能 對(duì)于多原子分子 由于每一根鍵的鍵解離能并不總是相等的 因此平時(shí)所說(shuō)的鍵能實(shí)際上是指這類(lèi)鍵的平均鍵能 16札依采夫規(guī)則 在 消除反應(yīng)中 含氫較少的 碳提供氫原子 生成取代較多的穩(wěn)定烯烴 這一規(guī)則稱為札依采夫規(guī)則 17卡賓 電中性的含二價(jià)碳的化合物稱為卡賓 卡賓是由一個(gè)碳和兩個(gè)基團(tuán)以共價(jià)鍵結(jié)合形成的 碳上還有兩個(gè)電子 最簡(jiǎn)單的卡賓是亞甲基卡賓 亞甲基卡賓很不穩(wěn)定 從未分離出來(lái) 是比碳正離子 自由基更不穩(wěn)定的活性中間體 其它卡賓可以看作是取代亞甲基卡賓 取代基可以是烷基 芳基 ?；?鹵素等 18目標(biāo)分子 計(jì)劃合成的化合物分子 19外型加成產(chǎn)物 參見(jiàn)內(nèi)型加成產(chǎn)物 20正離子自由基 同時(shí)具有正離子和自由基結(jié)構(gòu)特征的基團(tuán)稱為正離子自由基 21布朗克規(guī)則 布朗克在用各種二元酸和乙酸酐加熱時(shí)發(fā)現(xiàn) 有機(jī)反應(yīng)中有成環(huán)可能時(shí) 一般總是優(yōu)先形成五元或六元環(huán) 這稱為布朗克 BlancG 規(guī)則 22電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物 在醌氫醌中 氫醌分子中的 電子 過(guò)剩 而醌分子的 電子 缺少 從而二者之間發(fā)生授受電子的現(xiàn)象 形成授受電子絡(luò)合物 即電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物 23電離能 從自由基形成碳正離子所需的能量稱電離能 24對(duì)旋 對(duì)旋是指兩個(gè)鍵朝相反的方向旋轉(zhuǎn) 可分為內(nèi)向?qū)π屯庀驅(qū)π齼煞N 25必需氨基酸 有八種生命必需的氨基酸 缺少這八種氨基酸 就會(huì)因缺乏營(yíng)養(yǎng)而引起病癥 因此稱他們?yōu)楸匦璋被?但人體本身不能合成它們 其它的氨基酸可以在體內(nèi)合成 必須從食物中得到 這八種氨基酸的英文名稱是 valine leucine isoleucine phenylalanine threonine methionine tryptophan和lysine 26動(dòng)力學(xué) 動(dòng)力學(xué)研究反應(yīng)的反應(yīng)速率及反應(yīng)所需的條件 27雜化軌道 能量相近的原子軌道可進(jìn)行雜化 組成能量相等的新軌道 稱為雜化軌道 軌道雜化后可使成鍵能力更強(qiáng) 體系能量降低 成鍵后可達(dá)到最穩(wěn)定的分子狀態(tài) 28合成子 分子在切斷時(shí)產(chǎn)生的片段 他們往往是活性中間體或?qū)嶋H上并不存在的結(jié)構(gòu)片段 29合成等價(jià)物 與合成子相對(duì)應(yīng)的試劑 30自由基 均裂時(shí)生成的原子或基團(tuán)帶有一個(gè)孤單電子 用黑點(diǎn)表示 如H3C H 帶有孤電子的原子或原子團(tuán)稱自由基 或稱游離基 它是電中性的 自由基多數(shù)只有瞬間壽命 是活性中間體中的一種 31自氧化作用 化合物放置在空氣中自動(dòng)被氧化 這叫做自氧化作用 32次級(jí)軌道作用 不形成新鍵的原子之間的軌道作用稱為次級(jí)軌道作用 33休克爾分子軌道法 1931年 休克爾提出了一種計(jì)算 分子軌道及其能值的簡(jiǎn)單方法 稱為休克爾分子軌道法 34休克爾規(guī)則 含有4n 2 n 0 1 2 電子的單環(huán)封閉平面共軛多烯化合物具有芳香性 這就是休克爾規(guī)則 35共沸混合物 是指幾種沸點(diǎn)不同而又完全互溶的液體混合物 由于分子間的作用力 它們?cè)谡麴s過(guò)程中由于氣相和液相組成相同而不能分開(kāi) 得到具最低沸點(diǎn) 比所有組分沸點(diǎn)都低 或最高沸點(diǎn) 比所有組分沸點(diǎn)都高 的餾出物 這些餾出物的組成與溶液的組成相同 直到蒸完 沸點(diǎn)一直恒定 如乙醇 苯 水組成三元共沸混合物 其沸點(diǎn)為64 9 C 乙醇18 5 苯74 水7 5 苯 乙醇組成二元共沸混合物 其沸點(diǎn)為68 3 C 乙醇32 4 苯67 6 36異面加成 環(huán)加成反應(yīng)用同面 異面來(lái)表示它的立體選擇性 以異側(cè)的兩個(gè)軌道瓣發(fā)生加成 稱為異面加成 常用字母a表示 37同面加成 環(huán)加成反應(yīng)用同面 異面來(lái)表示它的立體選擇性 加成時(shí) 鍵以同一側(cè)的兩個(gè)軌道瓣發(fā)生加成稱為同面加成 常用字母s表示 38同面遷移和異面遷移 由于 遷移反應(yīng)是沿著共軛體系進(jìn)行的 為了表達(dá)遷移時(shí)的立體選擇性 作出規(guī)定 如果遷移后 新形成的 鍵在 體系的同側(cè)形成新鍵 稱之為同面遷移 反之 則稱之為異面遷移 39負(fù)離子自由基 同時(shí)具有負(fù)離子和自由基結(jié)構(gòu)特征的基團(tuán)稱為負(fù)離子自由基 40過(guò)氧化效應(yīng) 溴化氫在光照或過(guò)氧化物的作用下 與丙烯反應(yīng)生成正溴丙烷 產(chǎn)物與按馬氏規(guī)則所預(yù)見(jiàn)的結(jié)果恰好相反 這是一個(gè)反馬氏加成 1933年卡拉施 Kharasch M S 等發(fā)現(xiàn)這種 不正常 的加成是因?yàn)檫^(guò)氧化物引起的 因此將這種現(xiàn)象稱為過(guò)氧化效應(yīng) 或者叫卡拉施效應(yīng) 41共振論的基本思想 共振論的基本思想是當(dāng)一個(gè)分子 離子或自由基按價(jià)鍵規(guī)則無(wú)法用一個(gè)經(jīng)典結(jié)構(gòu)式圓滿表達(dá)時(shí) 可以用若干經(jīng)典結(jié)構(gòu)式的共振來(lái)表達(dá)該分子的結(jié)構(gòu) 也即共軛分子的真實(shí)結(jié)構(gòu)式就是由這些可能的經(jīng)典結(jié)構(gòu)式疊加而成的 這樣的經(jīng)典結(jié)構(gòu)式稱為共振式或極限式 相應(yīng)的結(jié)構(gòu)可看作是共振結(jié)構(gòu)或極限結(jié)構(gòu) 因此這樣的分子 離子或自由基可認(rèn)為是極限結(jié)構(gòu) 雜化 而產(chǎn)生的雜化體 這個(gè)雜化體既不是極限結(jié)構(gòu)的混合物 也不是它們的平衡體系 而是一個(gè)具有確定結(jié)構(gòu)的單一體 它不能用任何一個(gè)極限結(jié)構(gòu)來(lái)代替 42過(guò)渡態(tài)理論 過(guò)渡態(tài)理論強(qiáng)調(diào)分子相互作用的狀態(tài) 并將活化能與過(guò)渡態(tài)聯(lián)系起來(lái) 當(dāng)反應(yīng)物相互接近的反應(yīng)進(jìn)程中 出現(xiàn)一個(gè)能量比反應(yīng)物與生成物均高的勢(shì)能最高點(diǎn) 與此勢(shì)能最高點(diǎn)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)稱為過(guò)渡態(tài) 用 表示 過(guò)渡態(tài)極不穩(wěn)定 只是反應(yīng)進(jìn)程的一個(gè)中間階段的結(jié)構(gòu) 不能分離得到 43異裂 化學(xué)鍵斷裂時(shí) 原來(lái)的一對(duì)成鍵電子為某一原子或基團(tuán)所占有 這種斷裂方式稱為異裂 異裂產(chǎn)生正離子和負(fù)離子 44價(jià)鍵法 價(jià)鍵法強(qiáng)調(diào)電子運(yùn)動(dòng)的局部性 它認(rèn)為 成對(duì)自旋相反的電子運(yùn)動(dòng)在兩個(gè)原子核之間而使兩個(gè)原子結(jié)合在一起的作用力稱為共價(jià)鍵 電子的運(yùn)動(dòng)只與兩個(gè)原子有關(guān) 因此價(jià)鍵理論又稱為電子配對(duì)理論 它的基本要點(diǎn)參見(jiàn)1 8節(jié) 45成鍵軌道 在形成化學(xué)鍵時(shí) 同相重疊的結(jié)果使原子核之間的電子云密度加大 由于正負(fù)電荷相互吸引 所以同相重疊傾向于把原子拉在一起 形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵 從而使體系能量降低 這樣的分子軌道稱為成鍵軌道 46鄰對(duì)位定位基和間位定位基 一元取代苯有兩個(gè)鄰位 一個(gè)對(duì)位和兩個(gè)間位 每個(gè)位置的平均反應(yīng)概率為20 因此鄰對(duì)位取代產(chǎn)物超過(guò)60 時(shí) 苯環(huán)上原取代基為鄰對(duì)位定位基 間位產(chǎn)物超過(guò)40 時(shí) 苯環(huán)上原取代基為間位定位基 47兩位負(fù)離子 具有雙位反應(yīng)性能的負(fù)離子稱為兩位負(fù)離子 48芳構(gòu)化 六元脂環(huán)族化合物在鉑 鈀 鎳等催化劑的作用下生成芳香化合物的過(guò)程稱為芳構(gòu)化 49芳香過(guò)渡態(tài)理論 芳香過(guò)渡態(tài)理論首先提出了莫比斯體系和休克爾體系的概念 在一個(gè)環(huán)狀過(guò)渡態(tài)中 如果相鄰原子的軌道間出現(xiàn)波相改變的次數(shù)為零或偶數(shù)次 稱為休克爾體系 若出現(xiàn)奇數(shù)次波相的改變 則稱之為莫比斯體系 接著它提出了判別過(guò)渡態(tài)是否具有芳香性的辦法 指出具有4n 2個(gè) 電子的休克爾體系和具有4n個(gè) 電子的莫比斯體系是芳香性的 而具有4n個(gè) 電子的休克爾體系和具有4n 2個(gè) 電子的莫比斯體系是反芳香性的 芳香過(guò)渡態(tài)理論認(rèn)為 在加熱條件下 協(xié)同反應(yīng)都是通過(guò)芳香過(guò)渡態(tài)進(jìn)行的 在光照條件下 協(xié)同反應(yīng)都是通過(guò)反芳香過(guò)渡態(tài)進(jìn)行的 50芳香性 1 具有平面或接近平面的環(huán)狀結(jié)構(gòu) 2 鍵長(zhǎng)趨于平均化 3 有較高的C H比值 4 難以氧化和加成而易于發(fā)生親電取代反應(yīng) 5 環(huán)外氫的化學(xué)位移在核磁共振的低場(chǎng) 環(huán)內(nèi)氫的化學(xué)位移在核磁共振的高場(chǎng) 上述特點(diǎn)統(tǒng)稱為芳香性 51克拉穆規(guī)則一 當(dāng)羰基與一個(gè)手性中心連接時(shí) 它與格氏試劑 包括氫化鋰鋁等試劑 反應(yīng)就是一個(gè)手性誘導(dǎo)反應(yīng) 克拉穆 Cram D J 提出一個(gè)規(guī)則 經(jīng)?？梢灶A(yù)言主要產(chǎn)物 克拉穆規(guī)則規(guī)定 羰基和一個(gè)手性碳原子相連 手性碳上有大小不同的三個(gè)基團(tuán) 用大 L 中 M 小 S 表示 大的基團(tuán) L 與R呈重疊型 兩個(gè)較小的基團(tuán)在羰基兩旁呈鄰交叉型 與試劑反應(yīng)時(shí) 試劑從羰基旁空間位阻較小的基團(tuán) S 一邊接近分子得到的產(chǎn)物是主要產(chǎn)物 52還原糖和非還原糖 凡能與土倫試劑 菲林試劑和本尼迪特試劑發(fā)生反應(yīng)的糖稱為還原糖 凡不能與土倫試劑 菲林試劑和本尼迪特試劑發(fā)生反應(yīng)的糖稱為非還原糖 53鄰基參與效應(yīng) 相鄰基團(tuán)在排除離去基團(tuán)時(shí)所作的幫助稱為鄰基參與效應(yīng) 54辛烷值 燃料引起爆震的傾向 用辛烷值表示 在汽油燃燒范圍內(nèi) 將2 2 4 三甲基戊烷的辛烷值定為100 辛烷值越高 防止發(fā)生爆震的能力越強(qiáng) 大部分現(xiàn)代化的設(shè)備要求辛烷值在90 100之間 55均裂 化學(xué)鍵斷裂時(shí)成鍵的一對(duì)電子平均分給兩個(gè)原子或基團(tuán) 這種斷裂方式稱均裂 56 折疊 折疊股是一種較伸展的鋸齒形的主鏈構(gòu)象 二條 折疊股平行排布 彼此以氫鍵相連 可以構(gòu)成 折疊片 稱之為 折疊 折疊片又分為平行 折疊片和反平行 折疊片兩種類(lèi)型 前者是指所有的股段走向相同 后者是指走向相反 57質(zhì)子溶劑 能與負(fù)離子形成強(qiáng)的氫鍵的溶劑稱質(zhì)子溶劑 58轉(zhuǎn)化糖 蔗糖是右旋的 D 66 5 沒(méi)有變旋現(xiàn)象 但蔗糖經(jīng)酸性水解后產(chǎn)生一分子D 葡萄糖和一分子D 果糖 這兩個(gè)單糖的混合物是左旋的 因此將蔗糖的水解產(chǎn)物稱為轉(zhuǎn)化糖 59取代基的定位效應(yīng) 一元取代苯進(jìn)行芳香親電取代時(shí) 已有的基團(tuán)對(duì)后進(jìn)入基團(tuán)進(jìn)入苯環(huán)的位置產(chǎn)生制約作用 這種制約作用即為取代基的定位效應(yīng) 60單體 聚合前的小分子原料化合物稱為單體 61非極性溶劑 介電常數(shù)小于15 偶極矩為0 2D的溶劑 這類(lèi)溶劑不給出質(zhì)子 與溶質(zhì)的作用力弱 62單線態(tài)和三線態(tài) 卡賓有兩種結(jié)構(gòu) 一種結(jié)構(gòu)在光譜上稱為單線態(tài) 單線態(tài)的中心碳原子是sp2雜化 兩個(gè)sp2雜化軌道與兩個(gè)基團(tuán)成鍵 一個(gè)sp2雜化軌道容納碳上一對(duì)自旋反平行的孤電子 還有一個(gè)垂直于三個(gè)sp2雜化軌道平面的空的p軌道 另一種結(jié)構(gòu)在光譜學(xué)上稱為三線態(tài) 三線態(tài)的中心碳原子是sp雜化 兩個(gè)sp雜化軌道與兩個(gè)基團(tuán)成鍵 碳上還有兩個(gè)互相垂直的p軌道 每個(gè)p軌道容納一個(gè)電子 這兩個(gè)電子自旋平行 63構(gòu)型保持 如果一個(gè)反應(yīng)涉及到一個(gè)不對(duì)稱碳原子上的一根鍵的變化 則將新鍵在舊鍵斷裂方向形成的情況稱為構(gòu)型保持 64構(gòu)型翻轉(zhuǎn) 如果一個(gè)反應(yīng)涉及到一個(gè)不對(duì)稱碳原子上的一根鍵的變化 則將新鍵在舊鍵斷裂的相反方向形成的情況稱為構(gòu)型翻轉(zhuǎn) 構(gòu)型翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象是在1896年由德國(guó)科學(xué)家瓦爾登 PaulWalden 首先發(fā)現(xiàn)的 65官能團(tuán)引入 在分子中添加新的官能團(tuán) 66官能團(tuán)轉(zhuǎn)換 將一個(gè)官能團(tuán)轉(zhuǎn)換成另一個(gè)官能團(tuán) 67官能團(tuán)消除 在分子中除去官能團(tuán) 68油脂的硬化 油脂中的不飽和脂肪酸可以在鎳的催化作用下 氫化到任何一種飽和程度 因?yàn)闅浠梢灾鸩降靥岣呷埸c(diǎn) 所以這個(gè)氫化過(guò)程 又稱為油脂的硬化 69定域分子軌道 只圍繞兩個(gè)原子的分子軌道稱為定域分子軌道 70定域鍵 由定域分子軌道形成的化學(xué)鍵稱為定域鍵 71變旋現(xiàn)象 一個(gè)有旋光的化合物 放入溶液中 它的旋光度逐漸變化 最后達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的平衡值 這種現(xiàn)象稱為變旋現(xiàn)象 72軟硬酸堿概念 1963年 皮爾遜 PearsonR G 在前人工作的基礎(chǔ)上提出了軟硬酸堿的概念 它將體積小 正電荷數(shù)高 可極化性低的中心原子稱作硬酸 體積大 正電荷數(shù)低 可極化性高的中心原子稱作軟酸 將電負(fù)性高 極化性低 難被氧化的配位原子稱為硬堿 反之為軟堿 并提出 硬親硬 軟親軟 的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則 軟硬酸堿理論只是一個(gè)定性的概念 但能說(shuō)明許多化學(xué)現(xiàn)象 73 苷鍵和 苷鍵 糖的殘基與配基所連接的鍵稱為苷鍵 用構(gòu)型為 的半縮醛羥基與配基形成的鍵稱為 苷鍵 用構(gòu)型為 的半縮醛羥基與配基形成的鍵稱為 苷鍵 可用阿拉伯?dāng)?shù)字表示苷鍵所連接的兩個(gè)糖的碳原子的位置 74活化基團(tuán) 一元取代苯進(jìn)行芳香親電取代時(shí) 若已有的基團(tuán)G使后進(jìn)入基團(tuán)E進(jìn)入苯環(huán)變得容易 則G為活化基團(tuán) 75鈍化基團(tuán) 一元取代苯進(jìn)行芳香親電取代時(shí) 若已有的基團(tuán)G使后進(jìn)入基團(tuán)E進(jìn)入苯環(huán)變得困難 則G為鈍化基團(tuán) 76氫化熱 氫化反應(yīng)會(huì)放出一定的熱量 每一個(gè)雙鍵的放出的熱稱為氫化熱 77氫自由基 孤電子在氫原子上的自由基稱為氫自由基 78 氫的酸性 與官能團(tuán)直接相連的碳稱為 碳 碳上的氫稱為 氫 氫以正離子離解下來(lái)的能力即為 氫的活性或 氫的酸性 79類(lèi)卡賓 有機(jī)鋅化合物ICH2ZnI與烯烴反應(yīng)時(shí)能起類(lèi)似卡賓的作用 因此將ICH2ZnI稱為類(lèi)卡賓 80逆合成分析 是一種邏輯推理的分析過(guò)程 它將目標(biāo)分子按一定的規(guī)律通過(guò)切斷或轉(zhuǎn)換推導(dǎo)出目標(biāo)分子的合成子或與合成子相對(duì)應(yīng)的試劑 81s 順式構(gòu)象 雙烯體的兩個(gè)雙鍵處于單鍵的同側(cè)稱為s 順式構(gòu)象 82保護(hù)基 在反應(yīng)中對(duì)