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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上有機(jī)化學(xué)要義精講一.有機(jī)物系統(tǒng)命名法 根據(jù)IUPAC命名法及1980年中國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)命名原則,按各類化合物分述如下。 1帶支鏈烷烴 主鏈 選碳鏈最長(zhǎng)、帶支鏈最多者。編號(hào) 按最低系列規(guī)則。從靠側(cè)鏈最近端編號(hào),如兩端號(hào)碼相同時(shí),則依次比較下一取代基位次,最先遇到最小位次定為最低系統(tǒng)(不管取代基性質(zhì)如何)。例如,命名為2,3,5-三甲基己烷,不叫2,4,5-三甲基己烷,因2,3,5與2,4,5對(duì)比是最低系列。取代基次序IUPAC規(guī)定依英文名第一字母次序排列。我國(guó)規(guī)定采用立體化學(xué)中“次序規(guī)則”:優(yōu)先基團(tuán)放在后面,如第一原子相同則比較下一原子。例如,稱2-甲基-3-乙基戊烷,因C
2、H2CH3CH3,故將CH3放在前面。 2單官能團(tuán)化合物 主鏈 選含官能團(tuán)的最長(zhǎng)碳鏈、帶側(cè)鏈最多者,稱為某烯(或炔、醇、醛、酮、酸、酯、)。鹵代烴、硝基化合物、醚則以烴為母體,以鹵素、硝基、烴氧基為取代基,并標(biāo)明取代基位置。編號(hào) 從靠近官能團(tuán)(或上述取代基)端開(kāi)始,按次序規(guī)則優(yōu)先基團(tuán)列在后面。例如, 3多官能團(tuán)化合物 (1)脂肪族選含官能團(tuán)最多(盡量包括重鍵)的最長(zhǎng)碳鏈為主鏈。官能團(tuán)詞尾取法習(xí)慣上按下列次序,OHNH2(=NH)CCC=C如烯、炔處在相同位次時(shí)則給雙鍵以最低編號(hào)。例如,(2)脂環(huán)族、芳香族如側(cè)鏈簡(jiǎn)單,選環(huán)作母體;如取代基復(fù)雜,取碳鏈作主鏈。例如:(3)雜環(huán)從雜原子開(kāi)始編號(hào),有多
3、種雜原子時(shí),按O、S、N、P順序編號(hào)。例如: 4順?lè)串悩?gòu)體 (1)順?lè)疵ōh(huán)狀化合物用順、反表示。相同或相似的原子或基因處于同側(cè)稱為順式,處于異側(cè)稱為反式。例如,(2)Z,E命名法化合物中含有雙鍵時(shí)用Z、E表示。按“次序規(guī)則”比較雙鍵原子所連基團(tuán)大小,較大基團(tuán)處于同側(cè)稱為Z,處于異側(cè)稱為E。次序規(guī)則是:()原子序數(shù)大的優(yōu)先,如IBrClSPFONCH,未共享電子對(duì):為最??;()同位素質(zhì)量高的優(yōu)先,如DH;()二個(gè)基團(tuán)中第一個(gè)原子相同時(shí),依次比較第二、第三個(gè)原子;()重鍵分別可看作()Z優(yōu)先于 E,R優(yōu)先于S。例如(E)-苯甲醛肟 5旋光異構(gòu)體 (1)D,L構(gòu)型主要應(yīng)用于糖類及有關(guān)化合物,以甘
4、油醛為標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定右旋構(gòu)型為D,左旋構(gòu)型為L(zhǎng)。凡分子中離羰基最遠(yuǎn)的手性碳原子的構(gòu)型與D-()-甘油醛相同的糖稱D型;反之屬L型。例如,氨基酸習(xí)慣上也用D、L標(biāo)記。除甘氨酸無(wú)旋光性外,-氨基酸碳原子的構(gòu)型都是L型。其余化合物可以通過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)變的方法,與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)相聯(lián)系確定。例如:(2)R,S構(gòu)型含一個(gè)手性碳原子化合物Cabcd命名時(shí),先將手性碳原子上所連四個(gè)原子或基團(tuán)按“次序規(guī)則”由大到小排列(比如abcd),然后將最小的d放在遠(yuǎn)離觀察者方向,其余三個(gè)基團(tuán)指向觀察者,則abc順時(shí)針為R,逆時(shí)針為S;如d指向觀察者,則順時(shí)針為S,逆時(shí)針為R。在實(shí)際使用中,最常用的表示式是Fischer投影式,例如:稱為
5、(R)-2-氯丁烷。因?yàn)镃lC2H5CH3H,最小基團(tuán)H在C原子上下(表示向后),處于遠(yuǎn)離觀察者的方向,故命名法規(guī)定ClC2H5CH3順時(shí)針為R。又如,命名為(2R、3R)()- 酒石酸,因?yàn)镃2的H在C原子左右(表示向前),處于指向觀察者的方向,故按命名法規(guī)定,雖然逆時(shí)針,C2為R。C3與C2亦類似二. 異構(gòu)現(xiàn)象和立體化學(xué) 具有相同分子式而有不同的分子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)相異的化合物叫做同分異構(gòu)體。 1構(gòu)造異構(gòu) 分子式相同而構(gòu)造式不同,即分子中原子互相連接的方式和次序不同,稱構(gòu)造異構(gòu)。有碳架異構(gòu)、位置異構(gòu)、官能團(tuán)異構(gòu)、互變異構(gòu)?!纠?】C4H10的烴中沒(méi)有CH2,這個(gè)化合物的構(gòu)造式如何?解:C4H10
6、有二個(gè)碳架異構(gòu)體:BCH3CH2CH2CH3,故答案為A?!纠?】某有機(jī)化合物分子式為C10H8,某一溴代化合物有2種,其二溴代化合物有幾種?解:此化合物為萘 。其一溴代物有兩種位置異體 、;其二溴代物有 10種位置異構(gòu)體?!纠?】丁醇的同分異構(gòu)體是哪一個(gè)?A2-丁酮 B乙酸乙酯 C丁酸 D乙醚解:丁醇CH3CH2CH2CH2OH和乙醚CH3CH2OCH2CH3分子式相同,均為C4H10O,但官能團(tuán)不同,為官能團(tuán)異構(gòu),故答案為D?!纠?】寫(xiě)出乙酰乙酸乙酯()、硝基甲烷()的互變異構(gòu)體。解:-酮酯類以及脂肪硝基化合物在酸或堿催化作用下,有酮式和烯醇式異構(gòu)體同時(shí)存在,并迅速互變,構(gòu)成動(dòng)態(tài)平衡體系,
7、稱互變異構(gòu)體。它們?cè)诨瘜W(xué)上可以區(qū)分,并能各自分離成純物質(zhì),其差異在于電子分布和某一相對(duì)流動(dòng)原子或基團(tuán)位置不同(大多數(shù)情況下是H)。能使烯醇式穩(wěn)定的因素有:(1)能使雙鍵穩(wěn)定的因素,如 C=O或Ph能與C=C雙鍵共軛;(2)分子內(nèi)氫鍵的形成。 2立體異構(gòu) 構(gòu)造式相同但原子或基團(tuán)在空間的排列不同(即構(gòu)型不同)產(chǎn)生的異構(gòu)現(xiàn)象叫立體異構(gòu)。如順?lè)串悩?gòu)、對(duì)映異構(gòu)。(1)順?lè)串悩?gòu)分子中存在雙鍵或環(huán)等限制旋轉(zhuǎn)的因素,使分子中某些原子或基團(tuán)在空間位置不同,產(chǎn)生順?lè)串悩?gòu)現(xiàn)象。雙鍵可以是C=C、C=N、N=N。雙鍵產(chǎn)生順?lè)串悩?gòu)體的條件是雙鍵兩端每個(gè)原子所連二基團(tuán)或原子不同。【例1】下列物質(zhì)哪一個(gè)可能以順?lè)串悩?gòu)體形式
8、存在?AC2H3Cl; BC2H4Br2;CC2H2Cl2; DC6H4C12解:C。因?yàn)锳CH2=CHCl有一個(gè)C原子上所連二個(gè)原子相同,B均為鍵可自由旋轉(zhuǎn),D取代苯只有位置異構(gòu),所以均不能產(chǎn)生順?lè)串悩?gòu)體。而C有兩種位置異構(gòu)體,其中CH2=CCl2的C原子上所連二個(gè)基團(tuán)相同,無(wú)順?lè)串悩?gòu)體;而CHCl=CHCl每個(gè)C原子上所連二個(gè)基團(tuán)均不相同,故有順?lè)串悩?gòu)體。(2)對(duì)映異構(gòu)(旋光異構(gòu))對(duì)映異構(gòu)僅存在于具有手性的分子中,一個(gè)分子與其鏡像不能重合叫手性分子。Vant Hoff總結(jié)了很多系列觀察結(jié)果,提出判斷分子是否具有手性的結(jié)論如下:通式CH3X,CH2X2或CH2XY只有一種化合物,為非手性分子
9、。通式CHXYZ(H、X、Y、Z均不相同)有二個(gè)對(duì)映異構(gòu)體,為手性分子。即當(dāng)一個(gè)C原子上連有四個(gè)不同基團(tuán)時(shí),該碳原子為手性碳原子;當(dāng)一個(gè)分子含有一個(gè)手性碳原子時(shí)該分子為手性分子;含有多于一個(gè)手性碳原子時(shí)該分子不一定產(chǎn)生對(duì)映異構(gòu)體;當(dāng)一個(gè)分子有對(duì)映異構(gòu)體時(shí),不一定必須含有手性碳原子。推而廣之,任何四面體原子連有四個(gè)不同基團(tuán)時(shí)稱為手性原子或手性中心。如果連結(jié)在四面體中心原子上的基團(tuán)有二個(gè)或二個(gè)以上相同,分子與鏡像能重合,則該分子沒(méi)有手性。判定分子手性最直觀的方法是構(gòu)成分子及其鏡像的模型,試驗(yàn)它們能否重合,但這是費(fèi)時(shí)而麻煩的。另一種有助我們判別手性分子的方法是尋找分子中有否對(duì)稱因素,具有對(duì)稱面m、對(duì)
10、稱中心i或交替對(duì)稱軸S的分子無(wú)手性。具有對(duì)稱軸的分子不一定沒(méi)有手性。對(duì)一般有機(jī)化合物有無(wú)m,i就可判別有無(wú)手性。【例2】下列化合物中哪一種可能有對(duì)映異構(gòu)體?A(CH3)2CHCOOH BCH3CHClCOOEt解:檢查每個(gè)碳原子,發(fā)現(xiàn)B中C2上所連四個(gè)基因不同,故為手性分子,存在對(duì)映異構(gòu)體?!纠?】在下列化合物中,哪一個(gè)能拆分出對(duì)映異構(gòu)體?解:A、C、D均有對(duì)稱面,B無(wú)對(duì)稱面和對(duì)稱中心,故為手性分子,有對(duì)映異構(gòu)體。對(duì)映異構(gòu)體的物理性質(zhì)(如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度、折光率)、紅外光譜,與一般試劑的反應(yīng)速率都是相同的,其不同點(diǎn)只表現(xiàn)在與其它手性物質(zhì)作用時(shí),如在手性溶劑中溶解度不同,與手性試劑作用的反應(yīng)速
11、率不同。如 D-()-葡萄糖在動(dòng)物代謝中有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,而D()-葡萄糖沒(méi)有。左旋氯霉素有抗菌作用,而其對(duì)映體無(wú)療效。對(duì)映異構(gòu)體最易觀察到的性質(zhì)不同是旋光性。用旋光儀測(cè)出的使偏,其中是觀察到的旋光度,t是測(cè)定時(shí)溫度,是所用波長(zhǎng),鈉光時(shí)標(biāo)記為D;c是溶液濃度g/ml,L是管長(zhǎng)度dm;當(dāng)不用水作溶劑時(shí)應(yīng)注明溶劑的名稱和濃度。例如,右旋酒石酸在乙醇中濃度為5時(shí),其比【例4】在25ml溶量瓶中將1.25g某化合物溶于乙醇中,所配制溶液在10cm長(zhǎng)的旋光管中,于25時(shí)測(cè)得其旋光度為-4.18,求該化合物的比旋光度。(3)外消旋體和內(nèi)消旋體含一個(gè)手性碳原子的分子有一對(duì)對(duì)映體,其等量對(duì)映體的混合物稱外消旋體,旋
12、光性互相抵消,為0。但物理性質(zhì)與原對(duì)映體不同,化學(xué)性質(zhì)基本相同,生理作用仍發(fā)揮各自的相應(yīng)效能。如乳酸的左旋體、右旋體、外消旋體性質(zhì)見(jiàn)表41。名稱A擺動(dòng)天平B普通天平C電光天平D半微量天平E微量天平最大載重(g)感 量2000.1g2001mg2000.1mg200.01mg11g又如合霉素由氯霉素左旋體和右旋體組成,其抗菌能力是左旋氯霉素的一半。含二個(gè)相同手性碳原子的分子,除有一對(duì)對(duì)映體和外消旋體外,還有內(nèi)消旋體。其分子內(nèi)有一對(duì)稱面可使分子兩半部互為物體和鏡像,從消旋體與外消旋體不同,是純物質(zhì)。例如,酒石酸除外消旋體外,還有內(nèi)消旋體。后一種與前二種化合物稱為非對(duì)映異構(gòu)體。非對(duì)映異構(gòu)體的物理性質(zhì)
13、有很大差別。當(dāng)分子中有n個(gè)不同的手性碳原子時(shí),可以有2n個(gè)對(duì)映異構(gòu)體。如分子中含有相同的手性碳原子時(shí),其對(duì)映異構(gòu)體數(shù)目將小于2n?!纠?】(R)-2-氯丁烷與(S)-2-氯丁烷、D-赤蘚糖與D-蘇阿糖和內(nèi)消旋酒石酸與外消旋酒石酸三組物質(zhì)的下列性質(zhì)是否相同?A熔點(diǎn);B沸點(diǎn);C在水中溶解度;D比旋光度。解:第一組物質(zhì)二者為對(duì)映異構(gòu)體,A、B、C相同,D數(shù)值相同方向相反;第二組物質(zhì)二者為非對(duì)映異構(gòu)體,A、B、C、D均不相同;第三組物質(zhì)二者為非對(duì)映異構(gòu)體,后者是混合物,A、B、C、不相同,D相同均為0。環(huán)狀化合物的立體異構(gòu)比較復(fù)雜,往往順?lè)串悩?gòu)和對(duì)映異構(gòu)同時(shí)存在。順?lè)串悩?gòu)和對(duì)映異構(gòu)稱為構(gòu)型異構(gòu),不能通
14、過(guò)鍵的旋轉(zhuǎn)互交,必須斷鍵才能互變。例如,三元環(huán) 有二個(gè)手性碳原子,應(yīng)當(dāng)有2n=4個(gè)立體異構(gòu)體。如A=B,則順式異構(gòu)體有對(duì)稱面,形成內(nèi)消旋體?!纠?】寫(xiě)出1,2-環(huán)丙烷二甲酸的構(gòu)型異構(gòu)體:解: 3構(gòu)象異構(gòu) 由于原子或基團(tuán)繞鍵軸旋轉(zhuǎn),分子形成不同的空間排布形象,稱為構(gòu)象異構(gòu)。表達(dá)方式有三種,以乙烷為例說(shuō)明之。乙烷重疊式與交叉式能量差最大為12.1kJ/mol,故室溫下不能分離出來(lái)。乙烷中每個(gè)甲基上有一個(gè)H被CH3取代,可得正丁烷。由于二個(gè)CH3相對(duì)位置不同,正丁烷有4種典型構(gòu)象:全重疊式、鄰位交叉式、部分重疊式、對(duì)位交叉式。全重疊式二個(gè)CH3相距最近,能量最高;對(duì)位交叉式相距最遠(yuǎn),能量最低,兩者能
15、量差達(dá)21.829.3kJmol?!纠?】用Newman投影式表示1,1,2-三氯乙烷的交叉構(gòu)象,并指出它們間的能量關(guān)系,哪個(gè)能量高?解:A、C能量相等,C2上之Cl與C1上之一個(gè)Cl均處于鄰位交叉,另一個(gè)Cl對(duì)位交叉;B能量最高,C2上之Cl與C1上之二個(gè)Cl均處于鄰位交叉。環(huán)己烷的二個(gè)典型的構(gòu)象為椅式和船式:椅式構(gòu)象中相鄰碳原子的鍵處于交叉式,能量較低。船式構(gòu)象中2,3和5,6處于重疊式,1,4船頭船尾距離較椅式近,張力也較大,能量較高。環(huán)己烷的船式構(gòu)象與椅式構(gòu)象能量差約為29.3kJ/mol。環(huán)上有取代基存在時(shí),大基團(tuán)處于e鍵,能量較低。環(huán)己烷可以通過(guò)CC鍵的轉(zhuǎn)動(dòng),從一種椅式構(gòu)象轉(zhuǎn)到另一
16、種椅式構(gòu)象。此時(shí)原來(lái)的a鍵變e鍵,e鍵變a鍵,叫做轉(zhuǎn)環(huán)作用,室溫時(shí)每秒可轉(zhuǎn)環(huán)達(dá)104105次?!纠?】下列構(gòu)象中哪一個(gè)最穩(wěn)定?解:椅式構(gòu)象與船式比較,椅式穩(wěn)定,甲基在a鍵與在e鍵比較,在e鍵的能量低,故C最穩(wěn)定?!纠?】化合物 ()和 ()的最穩(wěn)定構(gòu)象分別為何?解:()的最穩(wěn)定構(gòu)象為 。由于乙基大于甲基,若先將乙基置于e鍵,甲基與之成反式,也應(yīng)處于e鍵,故此構(gòu)象最穩(wěn)定。如轉(zhuǎn)環(huán)成另一種構(gòu)象,二個(gè)取代基均處于a鍵,不穩(wěn)定。()大基團(tuán)叔丁基應(yīng)處于e鍵,相鄰甲基順式應(yīng)處于a鍵,故 最穩(wěn)定,轉(zhuǎn)環(huán)后 大基團(tuán)處于a鍵,不穩(wěn)定三.結(jié)構(gòu)特征與重要特性 有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特征主要是碳原子以共價(jià)鍵方式與氫和其它元素結(jié)
17、合。 1鍵與鍵表4.2鍵、鍵特征比較鍵鍵由原子軌道軸向交疊而成,交疊程度大側(cè)面交疊,交疊程度較小電子云對(duì)鍵軸呈圓柱形對(duì)稱分布,核對(duì)其束縛力較大電子云分布在分子平面上下,流動(dòng)性較大,極化性也大繞鍵軸旋轉(zhuǎn)不破壞交疊不能自由旋轉(zhuǎn),CC原子相對(duì)旋轉(zhuǎn)會(huì)減少甚至破壞交疊,造成鍵的斷裂,因此有順?lè)串悩?gòu)現(xiàn)象。鍵能大、穩(wěn)定鍵能較小,易破裂,易起化學(xué)反應(yīng)2鍵參數(shù) (1)鍵能表43各類鍵的鍵能類型C-C()C-H()C=C(1,1)C=C(1,2)鍵能(kJ/mol)347414611837從表中可見(jiàn),鍵鍵能比鍵鍵能小。(2)鍵長(zhǎng)表44各類鍵的鍵長(zhǎng)類型C-CC=CCCC=OC=NC-HC-ClC-HN-H鍵長(zhǎng)pm1
18、5413412012213010917697103由于構(gòu)成共價(jià)鍵的原子在分子中相互影響,同一類型的共價(jià)鍵在不同化合物中可能稍有差別?!纠?】比較CH3-CH3(I);CH3-CH=CH2();CH3-CCH(); CH2=CH-CCH()各化合物中C-C單鍵的鍵長(zhǎng)。解:因各化合物中 CC單鍵的鍵長(zhǎng)分別是:()153pm、()151pm、()145. 6pm、()143.2pm,故()()()()。這是因?yàn)楦骰衔锏碾s化軌道分別是:()sp3sp3,()sp3sp2,()sp3sp,()sp2sp,s成分越大,電子云越靠近核,鍵長(zhǎng)越短?!纠?】指出下列化合物中(*)原子的雜化軌道:解:各個(gè)雜化軌
19、道分別是:()sp3、sp2、sp;()sp2;()sp3;()sp;()sp2,sp2;()sp3。(3)鍵角表4.5各類鍵的鍵角類型正常單鍵C=C雙鍵CC叁鍵鍵角10918120180(4)鍵的極性用偶極矩衡量。鍵的偶極矩如CH為0.4D,CO為1.5D。分子的偶極矩是分子內(nèi)各鍵的偶極矩的矢量和。如甲烷偶極矩為0,是非極性分子;氯甲烷為1.86D,是極性分子。分子的極性對(duì)其熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等都有影響。鍵的極性對(duì)化學(xué)反應(yīng)有決定性的作用?!纠?】指出CH4、CH3Cl、CH2Cl2、CH2Cl3和CCl4五種分子的極性和非極性。解:極性分子有:CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3;非極性分子
20、有:CH4、CCl4。 3電子效應(yīng) (1)誘導(dǎo)效應(yīng)某一原子或基團(tuán)的極性引起電子偏移可沿著鍵向某一方向傳遞,稱為誘導(dǎo)效應(yīng)。誘導(dǎo)效應(yīng)在傳遞過(guò)程中迅速減弱,一般三個(gè)原子以后已很微小,可忽略不計(jì)。誘導(dǎo)效應(yīng)的正負(fù)以H為標(biāo)準(zhǔn),如吸電子能力較H強(qiáng),叫吸電子基,用I表示。如吸電子能力比H弱,稱給電子基,用+I表示。其大小可通過(guò)取代乙酸的酸性變化來(lái)衡量。各基因吸(給)電子次序如下:F,Cl,Br,I,OCH3,OH,C6H5,CH=CH2,H,CH3,C2H5,CH(CH3)2,C(CH3)3。等;帶負(fù)電荷的基團(tuán)具有高度給電子性,如O-、S-等。價(jià)鍵不飽和度愈大,吸電子性愈強(qiáng),如CCRCR=CR2CR2CR3,
21、=OOR,NNRNR2。電子誘導(dǎo)效應(yīng)(I)大小順序如何?【例5】比較ClCH2COOH()、CH3COOH()、CH3CH2COOH()三種化合物的酸性。解:吸電子能力ClHCH3;取代基吸電子能力大,使酸根負(fù)離子穩(wěn)定,酸性大;故酸性次序?yàn)椋ǎǎǎ?。?)共軛效應(yīng)在共軛體系中由于電子離域,電子云密度平均化,體系內(nèi)能降低,因而更加穩(wěn)定,這種效應(yīng)叫共軛效應(yīng)。其特點(diǎn)是:共平面性 共軛體系中各鍵必須能在同一平面上,參與共軛的p軌道才能互相平行交疊;鍵長(zhǎng)平均化 共軛鏈愈長(zhǎng),單鍵雙鍵的鍵長(zhǎng)愈接近。苯環(huán)中鍵長(zhǎng)完全相等;能量降低 降低的能量叫共軛能,如丁二烯為14.6kJ/mol;苯為 151kJ/mol
22、;萘為 255kJmol;折射率較高 紫外吸收max變長(zhǎng);通過(guò)共軛鏈傳遞 電子云正負(fù)極性交替分布,很少減弱。共軛體系有以下兩種類型:p共軛有三種:答:A。(3),p超共軛C(CH3)3在苯環(huán)上的定位效應(yīng)及致活效應(yīng)均小于CH3,是由于CH3與苯環(huán)有3個(gè)超共軛效應(yīng)。p超共軛可用來(lái)解釋游離基及碳正離子的穩(wěn)定性次序。例如, 4芳香性 (1)苯的穩(wěn)定性表46列舉了化合物的氫化熱,從中發(fā)現(xiàn)苯的氫化熱比環(huán)己二烯還少24.3kJ/mol,顯示出苯的特殊的穩(wěn)定性,原因是苯分子具有芳香性。芳香性的主要特征如下:體系共平面;單鍵雙鍵鍵長(zhǎng)趨向平均化;不易起加成反應(yīng)而易起親電取代反應(yīng);芳香化合物的穩(wěn)定性可用共軛能衡量,
23、共軛能等于分子的實(shí)際能量減去相應(yīng)的單鍵和雙鍵定域體系的鍵能DRE=ExE定域;核磁共振譜可以揭示離域電子體系在磁場(chǎng)中的反映,芳香體系呈現(xiàn)抗磁環(huán)流,使芳環(huán)上環(huán)外氫移向低磁場(chǎng)、環(huán)內(nèi)氫移向高磁場(chǎng)。(2)休克爾(Hckel)規(guī)則平面單環(huán)的共軛體系有(4n+2)個(gè)電子具有芳香性,被電子離域穩(wěn)定化;而有4n個(gè)電子的體系卻因電子離域而更不穩(wěn)定,稱具有反芳香性。在輪烯中符合(4n2)規(guī)則的10-輪烯由于張力太大,分子不能保持在一個(gè)平面里,無(wú)芳香性。環(huán)辛四烯成盆形不在一平面內(nèi),也為非芳香性。14、18、22、26-輪烯均有芳香性。30-輪烯以上無(wú)芳香性。環(huán)狀正離子和負(fù)離子符合(4n2)規(guī)則的體系,也具有芳香性。
24、如環(huán)丙烯正離子、環(huán)戊二烯負(fù)離子、環(huán)庚三烯正離子等。一個(gè)有趣的例子是藍(lán)烴 ,它由七元環(huán)和五元環(huán)駢合而成,具有芳香性;它的偶極矩約為1.0D,表明它具有離子結(jié)構(gòu),一個(gè)是環(huán)庚三烯正離子,一個(gè)是環(huán)戊二烯負(fù)離子 。符合Hckel規(guī)則的雜環(huán)化合物也具有芳香性。如吡啶雜原子N上有一個(gè)電子參與共軛,構(gòu)成6電子體系。其余化合物中的雜原子N、O、S上有二個(gè)電子參與共軛,構(gòu)成6電子體系。具有反芳香性的體系如環(huán)丁二烯、16、20、24-輪烯和去氫輪烯均已發(fā)現(xiàn)。環(huán)丙烯負(fù)離子、環(huán)戊二烯正離子、環(huán)庚三烯負(fù)離子也表現(xiàn)為反芳香性?!纠?】指出下列化合物是芳香性A、非芳香性B或反芳香性C。解: C; B; A; A;()由于氧電
25、負(fù)性較大,使碳基碳帶正電荷,類似于環(huán)庚三烯正離子,應(yīng)為A。【例2】下列化合物中哪一個(gè)具有芳香性?解:答案為B。因?yàn)锳8個(gè)電子,C8個(gè)電子,D7個(gè)電子均無(wú)芳香性;B相當(dāng)于環(huán)辛四烯在氟磺酸中質(zhì)子化,即NMR譜表明亞甲基二個(gè)質(zhì)子的信號(hào)分別為4.87和10.732,表明一質(zhì)子在抗磁環(huán)流中,環(huán)上電子構(gòu)成“同芳香性”體系?!纠?】化合物 的芳香性大小次序由大到小是:A BC D解:答案為B。 5酸堿性 按照經(jīng)典概念酸是質(zhì)子給與體,堿是質(zhì)子受體。Lewis使之普遍化,定義接受電子對(duì)的物質(zhì)是酸,提供電子對(duì)的物質(zhì)是堿。(1)酸性影響化合物HA酸性的因素為:HA鍵的強(qiáng)度;A的電負(fù)性;與HA比較使A-穩(wěn)定的各項(xiàng)因素
26、,如誘導(dǎo)效應(yīng)、共軛效應(yīng)、芳香性等;其余為外界條件的影響,如溶劑等等。其中,影響最重要?!纠?】比較乙酸CH3COOH()苯酚 ()與甲醇CH3OH的酸性。解:()與甲醇比較由于共軛效應(yīng), 比CH3O-穩(wěn)定,故酸性CH3COOHCH3OH;()與甲醇比較, 中的O-與苯環(huán)共軛,比CH3O-穩(wěn)定,故酸性 CH3OH?!纠?】指出下列化合物中哪一個(gè)酸性最強(qiáng)?AC2H5OH BC2H5SHC D 解:SH鍵的離解能比OH鍵小,硫醇、硫酚的酸性比醇和酚強(qiáng),而 與C2H5SH比較, 中S-與苯環(huán)共軛,比CH3S-穩(wěn)定,故硫酚酸性最強(qiáng),答案為D?!纠?】環(huán)庚三烯()、環(huán)戊二烯()和2,4-己二烯()的酸性大
27、小次序如何?A BC D解:() 反芳香性,不穩(wěn)定;() 芳香性,穩(wěn)定;()CH3CH=CHCH=CHCH3-CH2CH=CHCH=CHCH3H+,共軛體系,比較穩(wěn)定。故酸性大小次序?yàn)?,故選D。中標(biāo)記氫的酸性來(lái)說(shuō),哪一種排列順序是正確的?A BC D解:()CH4CH3-H+,不穩(wěn)定;()有一個(gè) 吸電子基,比穩(wěn)定;() ,共軛體系最穩(wěn)定() ,二個(gè) 吸電子基使C負(fù)離子比()穩(wěn)定。故酸性次序?yàn)?,答案為C。【例5】指出下列化合物中酸性最大者:解:答案為A。化合物其共軛堿的堿性越弱,其本身的酸性越強(qiáng)。(2)堿性衡量一個(gè)堿B的強(qiáng)度,可用共軛酸BH+來(lái)比較,如果共軛酸BH+的酸性愈強(qiáng),則B的堿性愈弱?!?/p>
28、例6】下列負(fù)離子哪一個(gè)堿性最強(qiáng)?解:相應(yīng)共軛酸為RH、NH3、RSH、ROH、HOH,顯然,RH酸性最弱,故AR-堿性最強(qiáng)?!纠?】比較水中CH3NH2、(CH3)2NH、(CH3)3N、NH3的堿性。解:從給電子誘導(dǎo)效應(yīng)來(lái)看,堿性順序應(yīng)為叔胺仲胺伯胺NH3。但實(shí)測(cè)結(jié)果是:(CH3)2NHCH3NH2(CH3)3NNH3。其解釋是由于氫鍵的存在增加了共軛酸的穩(wěn)定性,從而增加了堿性。故而在氯仿中測(cè)得的三種丁胺的堿性次序則為:(C4H9)3N(C4H9)2NHC4H9NH2因氯仿中無(wú)氫鍵作用,故其次序與推測(cè)一致。而在水溶液中仍為:仲伯叔。分子中吸電子基團(tuán)減弱堿性。如(CF3)3N沒(méi)有堿性, 堿性很
29、弱,鄰苯二甲酰亞胺由于二個(gè)吸電子基團(tuán)加上離域,使得N上的H帶有酸性,以致能與堿金屬成鹽:共軛效應(yīng)也能增加堿性,比如胍的共軛酸由于離域得到高度穩(wěn)定:故胍是強(qiáng)堿。 6分子間的作用力及其影響 (1)分子間的作用力偶極偶極作用 在極性分子之間,一分子偶極正端與另一分子偶極負(fù)端相互吸引,分子偶極矩越大,吸引力愈強(qiáng)。色散力 非極性分子的偶極矩為0,但分子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生瞬時(shí)偶極矩,其相互作用稱色散力,只有分子比較接近時(shí)才存在,其大小與分子的極化率和分子接觸表面大小有關(guān),在極性分子和非極性分子中都存在。氫鍵 氫原子與F、O、N相連時(shí),由于這些原子吸電子能力很強(qiáng),使H帶正電性,可與另一F、O、N原子的未共享電子
30、對(duì)產(chǎn)生靜電吸引作用,形成氫鍵。分子通過(guò)氫鍵結(jié)合形成締合體。能形成氫鍵的主要有 F、O、N三種原子,S、Cl不易形成氫鍵,即使形成也不穩(wěn)定。(2)對(duì)沸點(diǎn)、熔點(diǎn)的影響非離子型化合物的沸點(diǎn),與分子量的大小、分子的極性、范德華引力、氫鍵等有關(guān)。分子極性愈大,分子愈大,分子間接觸面積大,偶極間作用大,色散力也大,故沸點(diǎn)升高;斷裂氫鍵需要能量,存在氫鍵使化合物沸點(diǎn)明顯增高。熔點(diǎn)不僅與上述因素有關(guān),還與分子在晶格中排列情況有關(guān)。分子對(duì)稱性高,排列比較整齊的熔點(diǎn)較高。【例1】比較新戊烷()和正戊烷()的沸點(diǎn)和熔點(diǎn)。解:結(jié)構(gòu)式() ()CH3CH2CH2CH2CH3熔點(diǎn)()-17 ()-130沸點(diǎn) 9 36.1
31、新戊烷熔點(diǎn)比正戊烷高而沸點(diǎn)比正戊烷低,是由于新戊烷對(duì)稱性比較高,而正戊烷分子間接觸面較大?!纠?】比較順-1,2-二氯乙烯()和反-1,2-二氯乙烯()的沸點(diǎn)。解:()(),因?yàn)轫樖脚紭O矩較大。【例3】羧酸酯化生成酯的沸點(diǎn),一般比原來(lái)的羧酸低。(是非題)。解:(+),因?yàn)轸人嵬ㄟ^(guò)氫鍵締合,而酯沒(méi)有氫鍵。(3)對(duì)溶解度的影響溶劑有以下三類:質(zhì)子溶劑 如水、醇、胺、氨、酸等,分子內(nèi)有活潑氫;偶極非質(zhì)子溶劑 如丙酮、乙腈(CH3CN)、二甲基甲酰胺 二甲亞砜(CH3)2SO)、六甲基磷酰胺(CH3)2N3PO)等,分子內(nèi)有極性基團(tuán)而沒(méi)有質(zhì)子;非極性溶劑 如烴類、苯類、醚類與鹵代烷等。經(jīng)驗(yàn)規(guī)律為相似相
32、溶原則:極性大的分子與極性大的分子相溶,反之亦然。存在氫鍵的化合物易溶于質(zhì)子溶劑中,故甲烷與烴類、苯類、醚類等可以互溶,水與甲醇可以互溶。醇分子增大時(shí),與水分子中相似部分逐漸減少,在水中溶解度也減小。偶極溶劑對(duì)有機(jī)試劑或無(wú)機(jī)試劑溶解度均很大,且其偶極正端藏于分子內(nèi)部,負(fù)端露于分子外部,例如 ??膳c正離子發(fā)生溶劑化作用,使負(fù)離子裸露出來(lái),有利于親核取代反應(yīng)。有些很難在一般溶劑中進(jìn)行的SN2反應(yīng)、在偶極溶劑中得到極大的加速?!纠?】下列各化合物哪一個(gè)與水不混溶?A BCH3COCH3 C DCH3COOC2H5解:A、B、C均能與水生成氫鍵締合,能與水混溶,而D酯不能生成氫鍵,與水不混溶?!纠?】
33、下列各化合物哪一個(gè)在水中溶解度最大?A1,4-丁二醇 B乙醚 C正戊烷 D正丁醇解:A中有二個(gè)羥基,能與水形成氫鍵,故溶解度最大四.有機(jī)反應(yīng)歷程1有機(jī)反應(yīng)類型 (1)加成反應(yīng) 親電加成 C=C,CC;親核加成 C=O, CC,CN;帶有吸電子基團(tuán)的加成C=C,如C=C-C=O,C=C-CN;自由基加成C=C。(2)取代反應(yīng) 取代反應(yīng)有三種:親電取代,重要的是芳環(huán)上H 被取代;親核取代,經(jīng)常是非H原子被取代;自由基取代,重要的是取代。(3)消除反應(yīng) 主要是1,2-消除生成烯,也有1,1-消除生成碳烯。(4)重排反應(yīng) 常見(jiàn)的是碳正離子重排或其它缺電子的中間體重排。(5)周環(huán)反應(yīng) 包括電環(huán)化反應(yīng)、環(huán)
34、加成反應(yīng)及遷移反應(yīng)。 2反應(yīng)活性中間體 主要活性中間體有其它活性中間體有碳烯R2C(卡賓Carbene)氮烯RN(乃春 Nitrene);苯炔 (Benzyne)。(1)自由基自由基的相對(duì)穩(wěn)定性可以從CH鍵離解能大小判別,鍵離解能越大,自由基穩(wěn)定性越小。如按穩(wěn)定性次序排列R3CR2CHRCH2CH3CH鍵離解能:380.7 395.4 410.0 435.1(kJmol)C6H5CH2CH2CH-CH2R3CCH鍵離解能:355.6 355.5(kJmol)Ph3CPh2CHPhCH2Ph3C為渦輪形,具有約30夾角,因此穩(wěn)定性不會(huì)比Ph2CH高得很多,且易發(fā)生二聚形成釀式結(jié)構(gòu)?!纠?】下列游
35、離基哪一個(gè)最穩(wěn)定? BCH2CHCH2DCH3解:B。(2)碳正離子含有帶正電荷的三價(jià)碳原子的化合物叫碳正離子,它具有6個(gè)價(jià)電子,一般情況下是sp2雜化,平面構(gòu)型,其穩(wěn)定性次序?yàn)椋喝魏问拐姾呻x域的條件都能穩(wěn)定碳正離子。孤電子對(duì)能分散正電荷故MeOCH2Cl溶劑解反應(yīng)比CH3Cl快1014倍。鄰基效應(yīng)生成橋式碳正離子芳香化穩(wěn)定碳正離子,例如(3)碳負(fù)離子碳負(fù)離子是碳原子上帶有負(fù)電荷的體系,其結(jié)構(gòu)大多是角錐形sp3雜化構(gòu)型,此構(gòu)型使孤電子對(duì)和三對(duì)成鍵電子之間相斥作用最小。碳負(fù)離子的穩(wěn)定性常常用碳?xì)浠衔锏乃嵝詠?lái)衡量,化合物的酸性越大,碳負(fù)離子越穩(wěn)定。對(duì)碳負(fù)離子起穩(wěn)定作用的因素有:增加碳負(fù)離子上s
36、軌道成分。s成分越高,離核越近,電子被碳原子核拉得越緊,則碳負(fù)離子越穩(wěn)定。例如,酸性次序:CH3-CH3CH2=CH2CHCH軌道: sp3 sp2 sp吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)。HC(CF3)3 HCF3 CH4pka: 11 28 43所以碳負(fù)離子穩(wěn)定性次序?yàn)椋悍粗o電子誘導(dǎo)效應(yīng)使之不穩(wěn)定,故與碳正離子相反。碳負(fù)離子上的孤電子對(duì)與重鍵共軛酯基穩(wěn)定作用較差是由于其中OEt中氧原子有給電子性。(4)碳烯(卡賓 Carbene)卡賓是一類只有6個(gè)價(jià)電子的二價(jià)碳原子的中性化合物,由于嚴(yán)重缺電子,為強(qiáng)親電試劑,易與鍵加成,甚至容易與CH鍵發(fā)生插入反應(yīng)。例如,卡賓有兩種結(jié)構(gòu)狀態(tài):?jiǎn)尉€態(tài) sp2雜化平面結(jié)構(gòu),二
37、個(gè)未共享電子占據(jù)同一軌道,自旋方向相反。三線態(tài) sp雜化線型結(jié)構(gòu),二個(gè)未共享電子各占據(jù)一個(gè)軌道,自旋方向相同,故能量較單線態(tài)為低(約差33.537.7kJmol),可看作雙自由基,可用ESR譜(順磁共振)測(cè)出。實(shí)際測(cè)得單線態(tài)卡賓的鍵角約為103,三線態(tài)為136。氮烯(乃春Nitrene)與卡賓類似,只是以N原子代換C原子。例如在Curtius重排中(5)苯炔(Benzyne)苯炔是芳香親核取代反應(yīng)中許多過(guò)去難以解釋的現(xiàn)象中的關(guān)鍵中間體。例如,氯苯中鹵素連接在標(biāo)記碳原子上也可得到下列結(jié)果:原因是通過(guò)苯炔中間體苯炔的可能結(jié)構(gòu)是 不起反應(yīng),原因是鄰位沒(méi)有H原子,不能生成苯炔。 也相同?!纠?】間-溴
38、甲苯與氨基鉀在液氨中反應(yīng)得到何種產(chǎn)物?A鄰-甲苯胺和間-甲苯胺B間-甲苯胺C鄰-甲苯胺和對(duì)-甲苯胺D鄰-甲苯胺、間-甲苯胺和對(duì)-甲苯胺解:D。因?yàn)?加成反應(yīng) (1)C=C雙鍵的加成反應(yīng)由于鍵的存在,使分子易受親電試劑進(jìn)攻發(fā)生異裂,進(jìn)行離子型加成,叫做親電加成反應(yīng)。烯烴加鹵素 一般情況下通過(guò)環(huán)狀正鹵離子得反式加成產(chǎn)物。如雙鍵碳原子有芳基等穩(wěn)定碳正離子因素時(shí),通過(guò)碳正離子得順式和反式加成產(chǎn)物?!纠?】(Z)-2-丁烯與溴加成得到的產(chǎn)物是外消旋體,它的加成方式通過(guò)哪一種歷程?A生成碳正離子B環(huán)狀溴正離子C單鍵發(fā)生旋轉(zhuǎn) D生成碳負(fù)離子解:說(shuō)明了經(jīng)過(guò)環(huán)狀溴正離子歷程,答案為B。如果生成碳正離子則可能有順
39、式加式,即生成內(nèi)消旋體?!纠?】1-甲基-4-叔丁基環(huán)己烯 與溴在稀甲醇溶液中的加成產(chǎn)物是什么?解:叔丁基大基團(tuán)在e鍵較穩(wěn)定,經(jīng)過(guò)環(huán)狀溴正離子進(jìn)行反式加成,得到產(chǎn)物C。不對(duì)稱烯烴加HX 一般符合Markovnikov規(guī)則:氫原子加到含氫較多的碳原子上。反應(yīng)通過(guò)碳正離子中間體,因此在適當(dāng)條件下可能發(fā)生碳正離子重排,得到重排產(chǎn)物?!纠?】3-甲基-1-丁烯與HBr反應(yīng)的主要產(chǎn)物是什么?A2-溴-3-甲基丁烷與2-溴-2-甲基丁烷B2-溴-3-甲基-1-丁烯與2-溴-3-甲基丁烷C1-溴-3-甲基丁烷D3-溴-3-甲基-1-丁烯解:按Markovnikov規(guī)則對(duì)Markovnikov規(guī)則的現(xiàn)代解釋是
40、:不對(duì)稱烯烴與極性試劑加成時(shí),加成反應(yīng)總是通過(guò)較穩(wěn)定的碳正離子中間體進(jìn)行,例如,但是烯烴與HBr在非極性溶劑中有過(guò)氧化物存在下,發(fā)生自由基加成反應(yīng),得反Markovnikov規(guī)定產(chǎn)物,其它鹵代物不發(fā)生這種反應(yīng)?!纠?】解:答案為C催化加氫 反應(yīng)歷程尚不十分清楚,一般認(rèn)為是自由基反應(yīng)順式加成。反應(yīng)過(guò)程放熱叫氫化熱,常常用氫化熱來(lái)衡量體系的穩(wěn)定性。如一般雙鍵氫化熱約為125.5kJmol,順-2-丁烯為119.7kJmol,反-2-丁烯為115.5kJmol,說(shuō)明反式烯烴比順式穩(wěn)定?!纠?】下列哪個(gè)化合物氫化熱量小?答:A,因苯具有芳香性,顯示出特殊的穩(wěn)定性。小環(huán)環(huán)烷烴的開(kāi)環(huán)加成 小環(huán)環(huán)烷烴具有某
41、些烯烴的性質(zhì),也易與鹵素、HX等起加成反應(yīng)。反應(yīng)活性次序是環(huán)丙烷環(huán)丁烷環(huán)戊烷、環(huán)己烷。環(huán)丙烷的烷基衍生物與氫鹵酸加成也同樣符合Markovnikov規(guī)則,H加在含H最多的碳原子上,加成的位置發(fā)生在連結(jié)最少和最多烷基的碳原子上。【例6】1,1-二甲基環(huán)丙烷與HI反應(yīng)的主要產(chǎn)物是什么?解:故為A。親核加成反應(yīng) 在C=C雙鍵上引入吸電子基團(tuán)抑制親電加成,促進(jìn)親核加成。重要的例子是Michael反應(yīng)?!纠?】下列四種化合物,哪一種是CH2=CHCH=O和HCN的主要加成產(chǎn)物?答:D為共軛加成。(2)CC的加成反應(yīng)催化加氫 用H2Ni得烷烴,用H2Lindlar催化劑(PbBaCO3,喹啉)得順式加成產(chǎn)
42、物烯烴。親電加成反應(yīng) 與C=C相似,符合Markovnikov規(guī)則,過(guò)氧化物存在下與HBr進(jìn)行反Markovnikov加成。水合成醛或酮 例如快烴可以進(jìn)行親核加成反應(yīng) 例如,(3)C=O雙鍵的加成反應(yīng)種歷程。親核試劑親核性強(qiáng)時(shí),進(jìn)攻羰基C原子。親核試劑親核性較弱時(shí),在酸催化下歷程為:堿也可催化此類反應(yīng),堿的作用是使試劑變成親核性更強(qiáng)的負(fù)離子Nu:-。影響羰基活性的主要因素有二:電子效應(yīng) 給電子基團(tuán)使羰基活性降低,而吸電子基團(tuán)使羰基活性增加。CF3COCF3CF3COCH3ClCH2COCH3CH3COCH3空間效應(yīng) 在rds(速率決定步驟)中羰基碳原子由sp2雜化變成了sp3雜化,鍵角由大變小
43、,因此取代基體積大小對(duì)反應(yīng)速度和平衡位置有顯著影響。故簡(jiǎn)單加成反應(yīng):強(qiáng)親核試劑發(fā)生不可逆加成。如,否則發(fā)生可逆加成。如,【例8】哪一個(gè)醛或酮與水加成生成的水合物最穩(wěn)定?解:BCCl3為強(qiáng)吸電子基,H體積小,電子因素及空間因素均有利;CC(CH3)3為給電子基,空間阻礙較大;DCH3比H體積大;A苯環(huán)與 共軛,水合破壞共軛,所以不穩(wěn)定。故答案為B。加成消除反應(yīng):如親核體加成后還帶著酸性的質(zhì)子,就可能接著產(chǎn)生消除反應(yīng),得到取代產(chǎn)物,主要是與氨衍生物的反應(yīng)。立體化學(xué):親核試劑容易從位阻小的一面進(jìn)攻,如叔丁基環(huán)己酮還原時(shí),如試劑體積大,3,5直立H空間阻礙起主要作用,試劑從下面進(jìn)攻為主要產(chǎn)物。如試劑體
44、積小,直立H影響小,生成OH在e鍵的產(chǎn)物張力較小,故OH在e鍵為主要產(chǎn)物。Cram規(guī)則:如羰基與手性碳原子相連,手性碳原子上另外三個(gè)基團(tuán)分別為L(zhǎng)(大)、M(中)、S(?。┢鸺映煞磻?yīng)時(shí)羰基在M與S之間,親核試劑從S一邊進(jìn)攻為主要產(chǎn)物。如反應(yīng)為平衡控制則不服從此規(guī)則。羧酸衍生物的反應(yīng)大多數(shù)是通過(guò)加成消除歷程進(jìn)行的。反應(yīng)速度與離去基團(tuán)的性質(zhì)有關(guān),其次序?yàn)椋乎B人狒ヵ0孵セ退猓捍蠖鄶?shù)羧酸酯在堿性溶液中水解 ,按BAC2歷程為酰氧破裂雙分子反應(yīng)。行分析,其中18O含量與反應(yīng)物比較有何變化?A未變B增加 C減少 D未定酯的酸性水解是通過(guò)共軛酸進(jìn)行的,稱AAC2歷程,A表示酸性水解。酯中,故得到A。酯
45、縮合反應(yīng)Claisen酯縮合:在醇鈉等堿性催化劑存在下,二分子酯縮合成-酮酸酯?!纠?1】用乙酸乙酯制備乙酰乙酸乙酯是哪一種反應(yīng)?A羥醛縮合BClaisen縮合CKnoevenagel縮合 DDieckmann縮合解:故為B分子內(nèi)的酯縮合反應(yīng)叫Dieckmann縮合,可用于五元環(huán)及六元環(huán)化合物的合成?!纠?2】己二酸二乙酯在金屬鈉的作用下反應(yīng)生成2-乙氧羰基環(huán)戊酮,叫做什么反應(yīng)?A羥醛縮合反應(yīng) BDieckmann縮合反應(yīng)CClaisen重排反應(yīng) DCannizzaro反應(yīng)解:為分子內(nèi)酯縮合,故為B。不帶-H的醛在強(qiáng)堿作用下發(fā)生負(fù)氫離子轉(zhuǎn)移,生成酸和醇叫做Cannizzaro反應(yīng)?!纠?3】下
46、列各化合物中哪一個(gè)不發(fā)生Cannizzaro反應(yīng)?A甲醛 B乙醛C對(duì)甲基苯甲醛 D三甲基乙醛解:羥醛縮合反應(yīng)二者歷程不同,故產(chǎn)物也不同。 4芳環(huán)上的取代反應(yīng) (1)親電取代反應(yīng)芳環(huán)為大體系,電子云密度豐富,極易進(jìn)行親電取代反應(yīng)。反應(yīng)歷程是:親電試劑E+可取代有致鈍基團(tuán)的芳環(huán);中等親電試劑:R3C+,RCH2XFeX3, RCO+,團(tuán)的芳環(huán);度致活的芳環(huán)。苯環(huán)上兩類定位基鄰對(duì)位定位基(第一類)發(fā)生反應(yīng);外,都能發(fā)生反應(yīng);弱活化:CH3,R,Ar,CH=CH2;弱鈍化:F、Cl、Br、I。結(jié)構(gòu)特點(diǎn):與苯環(huán)直接相連的原子上有負(fù)電荷或未共享電子對(duì),能向苯環(huán)供電共軛或超共軛。間位定位基(第二類)強(qiáng)致鈍基
47、團(tuán):+NR3,NO2,CF3,CCl3,CN,一般只在間位取代,只有強(qiáng)親電試劑能與之反應(yīng):結(jié)構(gòu)特點(diǎn):與苯環(huán)直接相連的原子上有正電荷,吸電子基或重鍵(有吸電子性的),能使苯環(huán)電子云密度減弱。CH3、CH2Cl、CHCl2是鄰對(duì)位定位基,CCl3是間位定位基。有二個(gè)取代基的定位效應(yīng)主要由較強(qiáng)的定位基決定?!纠?】芳香族化合物氯苯()、硝基苯()、N,N-二甲苯胺()、苯甲醚()等進(jìn)行硝化時(shí),其反應(yīng)速度的快慢順序如何?A BC D解:B?!纠?】某溴苯與Br2FeBr3反應(yīng)只得到一種三溴苯產(chǎn)物,該溴苯應(yīng)為:解:C。因-Br是鄰對(duì)位定位基,所以,A和B都有兩種三溴苯產(chǎn)物,而D有3種三溴苯產(chǎn)物。(2)親
48、核取代反應(yīng)在特殊結(jié)構(gòu)或特殊條件下產(chǎn)生。加成消除歷程 芳環(huán)上有吸電子基使之活化,以-NO2最強(qiáng),如OH-、CN-、-OR、胺等。生成碳負(fù)離子絡(luò)合物中間體叫Meisenheimer絡(luò)合物。例如,已被核磁和X射線所證實(shí)?!纠?】2,4-二硝基氯苯和氨發(fā)生反應(yīng)生成2,4-二硝基苯胺的反應(yīng)歷程是什么?A親電取代反應(yīng) B雙分子消除加成反應(yīng)C雙分子加成消除反應(yīng) D單分子親核取代反應(yīng)答:C苯炔歷程(消除加成歷程)發(fā)生于試劑堿性很強(qiáng)時(shí)。特征為親核試劑不一定進(jìn)入離去基團(tuán)所在位置上,可以在它的鄰位。【例4】氯苯與氨基鈉在液氨中作用生成苯胺時(shí),其反應(yīng)可能的中間體是什么?A碳正離子 B卡賓CarbeneC碳負(fù)離子 D苯
49、炔解:故為D 5飽和碳原子上的親核取代反應(yīng) 通式是:Nu-RLNuRL-其中Nu-表示親核試劑,可以是負(fù)離子或帶未共享電子對(duì)的中性分子;RL表示作用物、為中性分子或正離子;L表示離去基團(tuán)。反應(yīng)進(jìn)行有兩種類型,一種是單分子親核取代反應(yīng)SN1,速率=k1RL;另一種為雙分子親核取代反應(yīng)SN2,速率=k2RLNu-:。SN2為一步反應(yīng),親核試劑進(jìn)攻與離去基團(tuán)離去同時(shí)發(fā)生。例如:SN1為二步反應(yīng),先離解成碳正離子,隨即快速的受試劑進(jìn)攻。例如,其勢(shì)能圖如圖41所示。判斷反應(yīng)按SN2或SN1進(jìn)行,可從作用物結(jié)構(gòu)、親核試劑親核性強(qiáng)弱、離去基團(tuán)離去的難易及溶劑極性等方面分析,從產(chǎn)物的立體化學(xué)及改變反應(yīng)條件對(duì)反
50、應(yīng)速度的影響來(lái)判別。作用物結(jié)構(gòu):【例1】在加熱條件下,下列化合物分別與氫氧化鈉水溶液作用,反應(yīng)最快的是哪一個(gè)?A氯乙烷B氯乙烯C3-氯丙烯 D氯甲烷答:C,SN1與SN2均最快。凡使碳正離子穩(wěn)定的因素,有利于SN1;空間障礙小,有利于SN2;和位有大的取代基,不利于SN2。親核試劑親核性強(qiáng),有利于SN2,親核原子相同時(shí),堿性與親核性有平行關(guān)系,如O原子相同,則RO-HO-ArO-RCOO-ROHH2O周期表中同一周期元素生成的同類型親核試劑,其親核性大小基本上與堿性的強(qiáng)弱一致。例如,R3C-R2N-RO-F-H2N-HO-F-周期表中同族元素生成的負(fù)離子或分子,中心原子較大者親核性較強(qiáng)。例如,RS-RO-,RSHROH,I-Br-Cl-F-【例2】在SN2反應(yīng)機(jī)理中,最活潑的是哪一個(gè)化合物?A(CH3)3CClB
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