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文檔簡(jiǎn)介
第一章緒論一、有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)
有機(jī)化合物(organiccompound):
碳?xì)浠衔锛捌溲苌铩S袡C(jī)化學(xué):是研究有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、合成、反應(yīng)機(jī)理等的一門學(xué)科。根據(jù)來源分類無機(jī)物(源于礦物體)有機(jī)物(源于動(dòng)植物—有生機(jī)之物)從葡萄中分離出酒石酸;從酸牛奶中分離出乳酸;從金雞樹皮中分離出奎寧;干餾木材得甲醇、丙酮、和醋酸…“生命力學(xué)說”——超自然的神秘力量——將無、有機(jī)物截然分開。1824年,德國(guó)的魏勒:1828年,蒸發(fā)氰酸銨又偶然得到尿素:
生命力學(xué)說受到了沖擊。之后,1845年,德國(guó)的高爾柏合成了醋酸,1854年,德國(guó)的別泰羅合成了脂肪…結(jié)論:無機(jī)物,有機(jī)物可相互轉(zhuǎn)化,都遵循一般的化學(xué)規(guī)律。
有機(jī)物主要含有C、H兩種元素,有些含有O、N、X、S、P,個(gè)別的還含有金屬元素,但CO、CO2、碳酸鹽及金屬氰化物等為無機(jī)物。綜上所述,有機(jī)化合物的概念是二、有機(jī)化合物的一般特點(diǎn):1、多數(shù)可以燃燒;有機(jī)物碳化CO2+H2O2、熔點(diǎn)低(一般在300℃以下),易揮發(fā);3、水中溶解度很小;4、反應(yīng)速度慢,常伴有副反應(yīng),產(chǎn)物復(fù)雜。燃燒5、同分異構(gòu)現(xiàn)象,如和燃燒三、有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)有機(jī)化合物中C原子的價(jià)4價(jià)C與C或C與其他原子單鍵相連C、C間雙鍵相連C、C間三鍵相連C、C間首位相連成環(huán)(共價(jià)鍵)1.共價(jià)鍵基本要點(diǎn):3)最大重疊原理,原子軌道重疊的愈多,形成的鍵愈穩(wěn)定。2)共價(jià)鍵有飽和性;元素原子的共價(jià)數(shù)等于該原子的未成對(duì)電子數(shù);1)成鍵的兩個(gè)電子必須自旋方向相反;原子軌道和電子云:Px軌道Py軌道Pz軌道S軌道2.雜化軌道理論(1)碳原子的SP3雜化碳原子在基態(tài)時(shí)的電子構(gòu)型為:2S2Px2Py2Pz激發(fā)2S2Px2Py2Pz雜化SP3SP3雜化軌道甲烷的分子模型每個(gè)軌道由1/4S和3/4P軌道雜化組成,C原子位于正四面體的中心,4個(gè)SP3雜化軌道的方向都指向正四面體的頂點(diǎn),軌道間的夾角為109°28′。激發(fā)雜化2Pz2Px2Py2Pz2S2S2Px2Py2PzSP2(2)碳原子的SP2雜化SP2雜化軌道乙烯的分子模型每個(gè)SP2軌道由1/3S和2/3P軌道雜化組成,3個(gè)SP2軌道在同一平面,軌道間的夾角為120°。(3)碳原子的SP雜化激發(fā)雜化2Py2Pz2Px2Py2Pz2S2S2Px2Py2PzSPSP雜化軌道乙炔的分子模型SP雜化軌道由1/2S和1/2P軌道雜化組成,2個(gè)SP軌道間的夾角為180°,余下的兩個(gè)相互垂直的P軌道又都與呈直線的雜化軌道垂直。四、共價(jià)鍵參數(shù)1、鍵長(zhǎng)(bondlenghth)成鍵原子核之間的平均距離,鍵長(zhǎng)的單位pm表示。2、鍵角(bondangle)是指兩個(gè)共價(jià)鍵之間的夾角。3、鍵能(bondenergy)把1mol雙原子分子AB(氣態(tài))的共價(jià)鍵斷裂成A、B兩原子(氣態(tài))時(shí)所需的能量稱為A-B鍵的離解能,也就是它的鍵能。在多原子分子中,即使相同的鍵,其離解能也不同,其鍵能指的是各個(gè)鍵離解能的平均值,例如:離解能(KJ/mol)鍵能=(435.4+443.8+443.8+339.1)/4=415.5(KJ/mol)鍵能是衡量共價(jià)鍵強(qiáng)度的一個(gè)重要差數(shù),鍵能越大,鍵越牢固。435.4443.8339.1443.84、鍵的極性與極化性(1)鍵的極性非極性鍵極性鍵(2)分子的極性無極性有極性組成共價(jià)鍵兩原子電負(fù)性差值越大鍵的極性越大(3)鍵的極化性共價(jià)鍵在外電場(chǎng)的作用下,鍵的極性發(fā)生變化稱鍵的極性。鍵的極性用極化度來度量,它表示成鍵電子被成鍵原子核約束的相對(duì)程度。極化性與成鍵原子的體積、電負(fù)性和鍵的種類有關(guān)外,與外電場(chǎng)的強(qiáng)度也有關(guān)系。如:鍵的極性C-F>C-Cl>C-Br>C-I鍵的極化性C-F<C-Cl<C-Br<C-I注意:極性是分子內(nèi)在的性質(zhì),而極化性是在外電場(chǎng)作用下產(chǎn)生的暫時(shí)現(xiàn)象。五、共價(jià)鍵的斷裂方式與有機(jī)反應(yīng)類型:1)共價(jià)鍵的均裂自由基(或游離基),是電中性的。自由基反應(yīng):通過共價(jià)鍵的均裂進(jìn)行的反應(yīng)。2)共價(jià)鍵的異裂離子型反應(yīng):通過共價(jià)鍵的異裂進(jìn)行的反應(yīng)。異裂的特點(diǎn):生成有機(jī)離子。共價(jià)鍵斷裂時(shí)共用電子對(duì)完全歸屬于其中的一個(gè)原子所有。六、有機(jī)化合物的分類和構(gòu)造式的表示(一)按官能團(tuán)分類
化合物類別官能團(tuán)或特征結(jié)構(gòu)名稱化合物舉例名稱烯烴碳碳雙鍵乙烯
炔烴碳碳三鍵乙炔
鹵代烴—X(F、Cl、Br、I)
鹵素CH3CH2Cl
氯乙烷
醇-OH醇羥基C2H5OH
乙醇
酚–OH酚羥基
C6H5OH
苯酚
醚醚鍵C2H5OC2H5
乙醚
醛醛基CH3CHO
乙醛qiú
酮羰基CH3COCH3
丙酮
羧酸—COOH羧基CH3COOH
乙酸
酯酯鍵乙酸乙酯
酐酐鍵乙酐
酰胺酰胺鍵C6H5NHCOCH3
乙酰苯胺化合物類別官能團(tuán)或特征結(jié)構(gòu)名稱化合物舉例名稱硝基化合物—NO2硝基
C6H5NO2硝基苯
氨基化合物—NH2
氨基
C6H5NH2
苯胺
硫醇—SH巰基C2H5SH乙硫醇
硫酚—SH巰基C6H5SH苯硫酚
磺酸—SO3H
磺酸基C6H5SO3H
苯磺酸撲熱息痛磺胺噻唑磺酰胺基-SO2-OHNH-試指出結(jié)構(gòu)式中官能團(tuán)的名稱想一想酚羥基酰胺鍵氨基雜環(huán)(二)按碳架分類1、鏈狀化合物(又稱脂肪族)2、碳環(huán)化合物脂環(huán)族化合物芳香族化合物3、雜環(huán)化合物(三)有機(jī)化合物構(gòu)造式的表示蛛網(wǎng)式縮寫式鍵線式將下列縮寫式轉(zhuǎn)換為鍵線式
本章主要內(nèi)容一、烷烴的結(jié)構(gòu)二、飽和碳原子的類型
四、烷烴的化學(xué)性質(zhì)
五、環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)及穩(wěn)定性六、烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象異構(gòu)三、烷烴的命名法一、烷烴的結(jié)構(gòu)sp3
CH4
CnH2n+2
?甲烷分子的形成+4109°28′CHHHHHCS軌道P軌道SP3雜化軌道CHHHHσ鍵的特點(diǎn):S-Sσ鍵P-Pσ鍵SP3-SP3
σ鍵S-SP3
σ鍵σ鍵的特點(diǎn):關(guān)于鍵軸對(duì)稱乙烷分子(CH3-CH3)的形成sp3-sp3σ鍵sp3-1sσ鍵CCCCSP3—SP3σ鍵σ鍵CCHHHHHH乙烷的生成乙烷分子模型戊烷模型二、烷烴的構(gòu)造和命名(一)烷烴的構(gòu)造異構(gòu)碳鏈異構(gòu)碳鏈異構(gòu)位置異構(gòu)官能團(tuán)異構(gòu)碳鏈異構(gòu)的寫法:以為例123456789C1、C6、C7、C8、C9—C3、C5—C4—C2—伯碳原子、一級(jí)碳原子、1°仲碳原子、二級(jí)碳原子、2°
叔碳原子、三級(jí)碳原子、3°
季碳原子、四級(jí)碳原子、4°
碳原子的類型:C1—C2
—C3、C4、C5
—C6、C7
—C8—C9—4°3°2°1°2°1°CHCH2CH2CH2CH2CH3CH3CCH3123456789骨架式試指出各碳原子的類型想一想1.烷烴的英文名稱
(二)烷烴的命名甲烷
methane乙烷
ethane丙烷
propane丁烷
butane戊烷
pentane己烷
hexane
庚烷
heptane辛烷
octane壬烷
nonane癸烷
decane2.普通命名法CH3CH2CH2CH2CH2CH3
n-己烷正己烷n-hexaneisohexane異己烷正、異、新正
normaln-
異iso-3.
常見的烷基
-ane-yl新己烷neohexaneCH3-
methylMe
甲基CH3CH2-
ethylEt
乙基CH3CH2CH2-
n-propyln-Pr
(正)丙基新
neo-
isopropyliso-Pr
異丙基n-butyln-Bu(正)丁基sec-butylsec-Bu
仲丁基CH3CH2CH2CH2-iso-butyliso-Bu
異丁基tert-butylt-Bu
叔丁基亞甲基亞乙基
次甲基次乙基4.
系統(tǒng)命名法(IUPAC命名法)12345672,4-二甲基-3-乙基庚烷
優(yōu)先次序:叔丁基>異丙基>異丁基>丁基>丙基>乙基>甲基想一想如何命名?12345672,6-二甲基-3-乙基庚烷三、乙烷和丁烷的構(gòu)象5,5-二甲基-3-乙基辛烷35Ⅱ、乙烷分子的重疊式
Ⅰ式為交叉式:兩C原子上的H原子彼此成60°角,相互交叉,相距最遠(yuǎn)。這種構(gòu)象斥力最小,分子內(nèi)能最低,是一種穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)構(gòu)象。Ⅱ式為重疊式:兩C原子上的H原子彼此成0°角,相互重疊,相距最近。這種構(gòu)象斥力最大,分子內(nèi)能最高,是一種不穩(wěn)定的構(gòu)象。Ⅰ式交叉式Ⅱ式重疊式紐曼投影式(Newman)鋸架式≡≡紐曼(Newman)投影式表示離我們近的C原子表示離我們遠(yuǎn)的C原子12.6能量/KJ.mol-1乙烷構(gòu)象的能量曲線圖旋轉(zhuǎn)角度/(°)(二)丁烷的構(gòu)象23﹡﹡﹡﹡圍繞C—C鍵旋轉(zhuǎn),丁烷有以下四種典型構(gòu)象Ⅰ全重疊式Ⅱ鄰位交叉式Ⅲ部分重疊式Ⅳ對(duì)位交叉式Ⅴ部分重疊式Ⅵ鄰位交叉式丁烷各種構(gòu)象的能量曲線旋轉(zhuǎn)角度/(°)能量/KJ.mol-106012018024030036014.214.2~20.93.3丁烷的四種典型極限構(gòu)象的穩(wěn)定性次序是:對(duì)位交叉式>鄰位交叉式>部分重疊式>全重疊式直鏈烷烴的構(gòu)象:1.甲烷的鹵代(如:液體石蠟、凡士林)熱或光熱或光熱或光熱或光甲烷一氯甲烷二氯甲烷三氯甲烷四氯化碳
高度的化學(xué)穩(wěn)定性簡(jiǎn)寫反應(yīng)式2.鹵代反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理是對(duì)某個(gè)化學(xué)反應(yīng)過程的詳細(xì)描述五、烷烴的化學(xué)性質(zhì)
甲烷的鹵代反應(yīng)——自由基的鏈反應(yīng)自由基(游離基)甲烷的自由基鏈反應(yīng):鏈引發(fā)鏈增長(zhǎng)鏈終止共價(jià)鍵斷裂均裂異裂均裂(均裂)鏈引發(fā)(形成自由基):
鏈增長(zhǎng)(延續(xù)自由基,形成產(chǎn)物):
CH3-H+Cl·CH3·+HCl
CH3·+Cl2Cl·+CH3Cl
CH3Cl+Cl··CH2Cl+HCl
·CH2Cl+Cl2CH2Cl2+Cl·
CH2Cl2+Cl··CHCl2+HCl
·CHCl2+Cl2CHCl3+Cl·
CHCl3+Cl··CCl3+HCl
·CCl3+Cl2CCl4+Cl·
Cl∶ClCl·+·Cl
熱或光鏈終止(消除自由基):
3.
自由基的構(gòu)型及其穩(wěn)定性sp3sp3四面體四面體
sp2
平面?CHHH·Cl·+Cl·Cl2CH3·+CH3·CH3CH3CH3·+·ClCH3Cl透視式CH4CH3··CH3Clsp3sp3sp2
想一想請(qǐng)指出自由基中各碳原子的雜化狀態(tài)自由基——平面構(gòu)型(sp2雜化)結(jié)論CH3-HCH3·+H·離解能435kJ·mol-1甲基自由基CH3CH2-HCH3CH2·+H·離解能410kJ·mol-1
乙基自由基(1°)CH3CH2CH2-HCH3CH2CH2·+H·離解能410kJ·mol-1
丙基自由基(1°)
形成自由基需要的能量(CH3)2CH-H(CH3)2CH·+H·離解能397kJ·mol-1異丙基自由基(2°)
(CH3)3C-H(CH3)3C·+H·離解能385kJ·mol-1叔丁基自由基(3°)
自由基的穩(wěn)定性:3°>2°>1°>CH3
結(jié)論4.多碳烷烴鹵代反應(yīng)的取向43%57%64%36%
+Cl2
+光伯、仲氫的相對(duì)反應(yīng)活性為:叔氫原子:仲氫原子:伯氫原子=5:4:1叔、伯氫的相對(duì)反應(yīng)活性為:預(yù)測(cè)下列烷烴各氯代烷烴異構(gòu)體的產(chǎn)率:產(chǎn)率比為:1-氯丁烷的得率為:3÷(3+8)×100%=27%2-氯丁烷的得率為:8÷(3+8)×100%=73%加熱至127℃時(shí)溴代反應(yīng)中叔H、仲H、伯H原子的相對(duì)反應(yīng)活性比為:1600:82:1溴代反應(yīng)的選擇性高于氯代反應(yīng)。生物體內(nèi)的自由基第二節(jié)環(huán)烷烴(CnH2n)
單環(huán)螺環(huán)橋環(huán)多環(huán)一、單環(huán)環(huán)烷烴的分類與命名小環(huán):中環(huán)(8~11元環(huán))、大環(huán)(≥12元環(huán))普通環(huán):環(huán)上帶有復(fù)雜的取代基時(shí),一般將環(huán)作為取代基來命名。3-環(huán)丙基戊烷2,4-二甲基-3-環(huán)戊基戊烷1-甲基-2-乙基環(huán)己烷
cyclo-
二、同分異構(gòu)(一)構(gòu)造異構(gòu)環(huán)丁烷甲基環(huán)丙烷2-甲基丙烯2-丁烯(二)順反異構(gòu)順-1,4-二甲基環(huán)己烷反-1,4-二甲基環(huán)己烷順-1-甲基-2-乙基環(huán)己烷
cis-反-1-甲基-2-乙基環(huán)己烷
trans-順反異構(gòu)產(chǎn)生的條件:1.分子中存在限制碳原子自由旋轉(zhuǎn)的因素(如雙鍵,環(huán));2.被限制的兩個(gè)C上所連的兩個(gè)基團(tuán)(或原子)不相同。上述兩異構(gòu)體也可表示為:
順反異構(gòu)體(cis-transisomers)是可獨(dú)立存在的兩種化合物,在室溫下是不會(huì)相互轉(zhuǎn)變的。順反異構(gòu)立體異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)對(duì)映異構(gòu)構(gòu)造式相同,分子中原子在空間的排列方式不同產(chǎn)生的異構(gòu)現(xiàn)象為立體異構(gòu)。三、單環(huán)環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性環(huán)的穩(wěn)定性環(huán)己烷>環(huán)戊烷>環(huán)丁烷>環(huán)丙烷影響因素:張力(角張力、扭轉(zhuǎn)張力、空間張力)開鏈或大環(huán)化合物環(huán)丙烷105.5°以環(huán)丙烷為例:四、環(huán)己烷和取代環(huán)己烷的構(gòu)象(一)環(huán)己烷的構(gòu)象椅式構(gòu)象船式構(gòu)象椅式構(gòu)象:沒有角張力,且所有的氫原子均處于交叉式,是環(huán)己烷最穩(wěn)定的構(gòu)象,稱優(yōu)勢(shì)構(gòu)象。船式構(gòu)象:沒有角張力,但C2—C3及C5—C6鍵上的四對(duì)H原子處于重疊式;二船頭C(C1與C4)上伸向內(nèi)側(cè)的H原子間距離小于范德華半徑之和,斥力大。環(huán)己烷椅式構(gòu)象的翻環(huán)作用通過環(huán)內(nèi)C—C單鍵的旋轉(zhuǎn),可從一種椅式構(gòu)象轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N椅式構(gòu)象:轉(zhuǎn)變后,原來的豎鍵全部變?yōu)闄M鍵,原來的橫鍵全部變?yōu)樨Q鍵。椅式構(gòu)象中的橫鍵和豎鍵ae6個(gè)a鍵(三個(gè)向上,三個(gè)向下),6個(gè)e鍵(三個(gè)向上,三個(gè)向下)。e鍵比a鍵穩(wěn)定(二)一元取代環(huán)己烷的構(gòu)象1、取代基在e鍵上的構(gòu)象2、取代基在a鍵上的構(gòu)象(三)二元取代環(huán)己烷的構(gòu)象1.椅式構(gòu)象是最穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)構(gòu)象;2.較多取代基位于e鍵的一般為優(yōu)勢(shì)構(gòu)象;3.有不同取代基時(shí),較大基團(tuán)位于e鍵的為優(yōu)勢(shì)構(gòu)象。反-1,2-二甲基環(huán)己環(huán)(ee鍵)順-1,2-二甲基環(huán)己環(huán)(ea鍵)1,3-二甲基環(huán)己環(huán)1,4-二甲基環(huán)己環(huán)順式(ee)反式(ea)順式(ea)反式(ee)環(huán)上有不同取代基時(shí),較大基團(tuán)處于e鍵為優(yōu)勢(shì)構(gòu)象結(jié)論4
(1)
(2)
CH(CH3)2CH3寫出下列化合物的優(yōu)勢(shì)構(gòu)象想一想六.環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)環(huán)戊烷、環(huán)己烷——取代反應(yīng)(與烷烴相似,易發(fā)生自由基取代)催化加氫開環(huán)+
H2
CH3CH2CH3Ni80℃+H2
CH3CH2CH2CH3Ni120℃環(huán)丙烷、環(huán)丁烷——
易開環(huán)并發(fā)生加成反應(yīng)(與烯烴相似)
與X2、HX反應(yīng)
(溴的紅棕色褪去)+Br2
BrCH2-CH2-CH2Br室溫+Br2
BrCH2-CH2-CH2-CH2Br加熱+HBr
CH3CH2CH2Br室溫+HBr
CH3CH2CH2CH2Br加熱
Br/CCl4(紅棕色)2+HBr室溫?
碳環(huán)開環(huán)多發(fā)生在連氫原子最多和連氫原子最少的兩個(gè)碳原子之間。氫鹵酸中的氫原子加在連氫原子較多的碳原子上,而鹵原子則加在連氫原子較少的碳原子上。不與KMnO4反應(yīng)(所有的脂環(huán)烴)
七、重要的環(huán)烷烴1、對(duì)薄荷烷對(duì)薄荷烷蒈烷蒎烷莰(菠)烷HHee
反式稠合(ee稠合)HH反十氫萘84571236910HH順十氫萘
順式稠合
(ea稠合)aHHe反式比順式穩(wěn)定2.十氫化萘小結(jié)1.命名:重點(diǎn)——系統(tǒng)命名2.化學(xué)性質(zhì):重點(diǎn)——環(huán)丙烷及其衍生物3.自由基的構(gòu)型及其穩(wěn)定性比較丁烷四種構(gòu)象穩(wěn)定次序環(huán)己烷會(huì)寫、會(huì)判斷穩(wěn)定構(gòu)象十氫萘懂看、懂稠合方式5.機(jī)理:了解名稱及知道分哪三個(gè)階段4.構(gòu)象:烷烴鋸架式Newman投影式第一節(jié)烯烴一、烯烴結(jié)構(gòu)
π鍵的形成C—C和C—Hσ鍵的形成π鍵σ鍵σ鍵σ鍵σ鍵σ鍵σ鍵和π鍵的主要特點(diǎn)
σ鍵π鍵可以單獨(dú)存在,存在于任何共價(jià)鍵中不能單獨(dú)存在,只能在雙鍵或叁鍵中與σ鍵共存成鍵軌道沿鍵軸“頭碰頭”重疊,重疊程度較大,鍵能較大,鍵較穩(wěn)定成鍵軌道“肩并肩”平行重疊,重疊程度較小,鍵能較小,鍵不穩(wěn)定電子云呈柱狀,對(duì)鍵軸呈圓柱形對(duì)稱。電子云密集于兩原子之間,受核的約束大,鍵的極化性(度)小電子云呈塊狀,通過鍵軸有一對(duì)稱平面,電子云分布在平面的上下方,受核的約束小,鍵的極化性(度)大成鍵的兩個(gè)碳原子可以沿著鍵軸“自由”旋轉(zhuǎn)成鍵的兩個(gè)碳原子不能沿著鍵軸自由旋轉(zhuǎn)存在順反異構(gòu)易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)二、烯烴的構(gòu)造異構(gòu)和順反異構(gòu)
碳鏈異構(gòu)
構(gòu)造異構(gòu)
位置異構(gòu)
官能團(tuán)異構(gòu)
順反異構(gòu)
構(gòu)型異構(gòu)立體異構(gòu)對(duì)映異構(gòu)
構(gòu)象異構(gòu)
同分異構(gòu)歸納以丁烯為例:1-丁烯(1-butene)2-丁烯(2-butene)二者雙鍵位置不同,稱位置異構(gòu)2-甲基丙烯
與上兩者互為碳鏈異構(gòu)。此外,環(huán)丁烷、甲基環(huán)丙烷亦為同分異構(gòu)(一)、烯烴的構(gòu)造異構(gòu)順-1,3-二甲基環(huán)戊烷反-1,3-二甲基環(huán)戊烷
m.p.-139℃m.p.-106℃
b.p.4℃b.p.1℃(二)烯烴的順反異構(gòu)1.順反異構(gòu)現(xiàn)象產(chǎn)生的條件
分子中存在著限制原子自由旋轉(zhuǎn)的因素(如雙鍵、脂環(huán)等)。
在不能自由旋轉(zhuǎn)的兩端原子上,必須各自連接著兩個(gè)不同的原子或基團(tuán)。
(無)CCababCCabadCCabdeCCabdd想一想三、烯烴的命名CH2=CH—
乙烯基CH3CH=CH—
丙烯基CH2=CHCH2—
烯丙基12345674,6-二甲基-5-乙基-3-庚烯?4-甲基-2-丙基-1-戊烯?3-甲基-4-辛烯5432112345678
適用于CCabbaCCabda2-甲基-3-己烯2-甲基-3-己烯順-反-
當(dāng)兩個(gè)相同的原子或基團(tuán)處于雙鍵平面(或環(huán)平面)同側(cè)時(shí),稱為順式;處于異側(cè)時(shí),稱為反式。順反命名法CCH5C2HCH(CH3)2HCH(CH3)2CCH5C2HH?四、順反異構(gòu)體的命名2,4-庚二烯2,4-庚二烯2,4-庚二烯2,4-庚二烯2,4-庚二烯
順,順
-反,順
-
順,反
-
反,反
-?1.次序規(guī)則:①將與雙鍵C原子直接相連的二個(gè)原子的原子序數(shù)大小排列,序數(shù)大者為“較優(yōu)”基團(tuán),如:Z、E命名法I>Br>Cl>S>F>O>N>C>D>H②若與雙鍵C直接相連的兩個(gè)原子相同時(shí),則比較與這兩個(gè)原子相連的其他原子,原子序數(shù)較大者優(yōu)先。第二個(gè)原子比較不出,再比較第三個(gè),以此類推。例如:11122>>>>想一想異丙基>異丁基?>>③具有雙鍵或叁鍵時(shí),可將其看作是連接兩個(gè)或三個(gè)相同的原子,如:等于等于等于等于比較—CHO、—COOH與—CH2SH的次序所以,—CH2SH>—COOH>—CHOC213-甲基-2-乙基-1-溴-1-丁烯(E)-
5-溴-2,4-庚二烯(2Z,4E)-2
613547??兩個(gè)較優(yōu)基團(tuán)位于
C=C異側(cè)—E型同側(cè)—Z型順-2-戊烯反-2-戊烯
(Z)-2-戊烯(E)-2-戊烯順-2-溴-2-丁烯反-2-溴-2-丁烯(E)-2-溴-2-丁烯(Z)-2-溴-2-丁烯??想一想兩個(gè)例子說明了什么?123456791113維生素A1新維生素A1新維生素A1的活性只是維生素A1的75%?°8.55AOHHO3.88A°
反-己烯雌酚
順-己烯雌酚3.88A°OHO8.55A°雌性酮
反式活性比順式高7~10倍?1.什么叫誘導(dǎo)效應(yīng)(Ⅰ)
在有機(jī)化合物中,由于電負(fù)性不同的取代基團(tuán)的影響,使整個(gè)分子中成鍵電子云按取代基團(tuán)的電負(fù)性所決定的方向而偏移的效應(yīng)叫誘導(dǎo)效應(yīng)。誘導(dǎo)效應(yīng)inductiveeffect
2.誘導(dǎo)效應(yīng)的特點(diǎn)
由近及遠(yuǎn)沿著分子鏈傳遞,且隨著傳遞距離的增加而迅速減弱,影響是短程的。γβαCCCClHHHHHHHδ-δ+δ+δδ+δδ3.誘導(dǎo)效應(yīng)的表示方法-Ⅰ效應(yīng)電負(fù)性X>H
X—吸電子基CH4.常見取代基的電負(fù)性次序-F>-Cl>-Br>-I>-OCH3>-NHCOCH3>-C6H5>-CH=CH2>-H
>-CH3>-C(CH3)3CH(CH3)2>-C2H5>-+I小大電負(fù)性Y<H
Y—斥電子基+Ⅰ效應(yīng)-I大小五、烯烴的化學(xué)反應(yīng)+(Br2/CCl4)紅棕色無色(紅棕色褪去)1.催化加氫(一)加成反應(yīng)2.親電加成反應(yīng)反應(yīng)機(jī)理:離子型親電加成反應(yīng)均裂(自由基反應(yīng))異裂(離子型反應(yīng))共價(jià)鍵的斷裂?A∶B異裂A+∶B-+CCHHHH+Br-Brδ-δ+CCHHHHBr++Br-CCHHHHBr-Brδ-δ+第一步(以烯烴為例):π配合物
溴
離子金翁第二步:
CCB+r
溴
離子金翁對(duì)于同一烯烴,鹵素的加成活性大小順序:
Cl2>Br2>I2第一步:
12第二步:正碳離子反應(yīng)機(jī)理:離子型親電加成反應(yīng)
(活性
HI>HBr>HCl)加鹵化氫HBr
不對(duì)稱烯烴不對(duì)稱試劑主要?(主要產(chǎn)物)
馬爾科夫尼科夫規(guī)則:當(dāng)不對(duì)稱烯烴與不對(duì)稱試劑進(jìn)行加成時(shí),試劑中帶正電荷部分總是加在含氫較多的雙鍵碳原子上,而帶負(fù)電荷部分則加到含氫較少的雙鍵碳原子上。(簡(jiǎn)稱:馬氏規(guī)則)
(1)穩(wěn)定性?
3°2°1°
C+
正碳離子(主要)(次要)(1)穩(wěn)定性:3°>2°>1°>CH3+sp2
雜化過氧化物效應(yīng)HBrR2O2反應(yīng)機(jī)理:自由基加成反應(yīng)叔烷基自由基>仲烷基自由基>伯烷基自由基·δ-δ+想一想指出下列反應(yīng)的主要產(chǎn)物+HBr?+??CH3CHCH2HOClδ-δ+(二)氧化反應(yīng)1.被高錳酸鉀氧化CCOHOHKMnO4OH
-冷KMnO4紫紅色褪去紫紅色常用于烯烴、炔烴的鑒別+KMnO4(熱、濃)++KMnO4+CO2+H2OH+?KMnO4/H+想一想常用于推導(dǎo)雙鍵的位置、結(jié)構(gòu)?HC想一想
化合物A、B、C均為庚烯的異構(gòu)體,A、B、C與酸性高錳酸鉀溶液作用分別得到:CH3COOH、CH3(CH2)3COOH;CH3COCH3、CH3CH2COCH3;CH3COOH、CH3CH2COCH2CH3
,推結(jié)構(gòu)題試推斷A、B、C的結(jié)構(gòu)式。KMnO4/H+CH3COOHCH3(CH2)3COOHCH3COCH3CH3CH2COCH3CH3COOHCH3CH2COCH2CH3A:B:C:庚烯ABC題目分析2.臭氧化反應(yīng)氧化得酮,氧化得醛,氧化得甲醛。3.烯烴的環(huán)氧化環(huán)氧乙烷(四)α—?dú)湓拥姆磻?yīng)第二節(jié)炔烴炔烴官能團(tuán):C≡C;通式:CnH2n-2。一、結(jié)構(gòu)和命名1、結(jié)構(gòu)σ鍵π鍵同分異構(gòu):構(gòu)造異構(gòu)有位置異構(gòu)與碳鏈異構(gòu),例如:C5H81-戊炔2-戊炔3-甲基-1-丁炔位置異構(gòu)碳鏈異構(gòu)2、命名一般用系統(tǒng)命名法。命名原則與烯烴相似。5-甲基-3-庚炔分子中同時(shí)具有C≡C和C=C時(shí),按碳原子數(shù)稱某烯炔。3-戊烯-1-炔1-戊烯-3-炔5-乙烯基-2-辛烯-6-炔乙炔基丙炔基2-丁炔基二、化學(xué)反應(yīng)兩π鍵均可打開具有弱酸性(一)加成反應(yīng)1.催化加氫順-2-己烯(順式加成)反-2-己烯(反式加成)用金屬鋰或鈉在液氨中與炔反應(yīng):2.親電加成反應(yīng)①加鹵素同時(shí)含有雙鍵和叁鍵時(shí)的加成反應(yīng):②加鹵化氫親電加成,遵循馬氏規(guī)則③與水加成反應(yīng)遵循馬氏規(guī)則,其他炔烴加水均生成酮:烯醇式酮式烯醇式不穩(wěn)定,易異構(gòu)化為酮式。(二)氧化反應(yīng)根據(jù)氧化產(chǎn)物可推斷原炔烴結(jié)構(gòu),KMnO4可用于炔烴的鑒別。(三)炔氫的反應(yīng)與均可用上述反應(yīng)鑒別棕紅色白色(四)聚合反應(yīng)乙烯基乙炔苯試用化學(xué)方法鑒別戊烷、1-戊烯、1-戊炔。第三節(jié)、二烯烴一、二烯烴的分類1、聚集二烯烴(cumulativediene)2、隔離二烯烴(isolateddiene)3、共軛二烯烴聚集二烯烴結(jié)構(gòu)特點(diǎn):中間碳原子為SP雜化,兩個(gè)邊碳原子為SP2雜化。3個(gè)碳原子在一條直線上,兩個(gè)π鍵相互垂直。二、二烯烴的系統(tǒng)命丙二烯1,3-丁二烯(2E,4E)-2,4-己二烯3-甲基-2-乙基-1,4-戊二烯三、1,3—丁二烯烴的結(jié)構(gòu)四個(gè)烯碳原子均為SP2雜化,9個(gè)σ鍵在同一平面上,四個(gè)未雜化的P軌道垂直于該平面。雙鍵雙鍵單鍵SP2SP2SP2SP2四、共軛體系和共軛效應(yīng)(一)誘導(dǎo)效應(yīng)(二)共軛效應(yīng)共軛體系:是指分子中發(fā)生電子離域的部分??梢允欠肿拥囊徊糠?,也可是整個(gè)分子。π-π共軛:π軌道間的重疊,如:π-π共軛的特點(diǎn):1.π電子發(fā)生了離域;2.鍵發(fā)生了平均化;3.體系內(nèi)能降低。由共軛雙鍵存在的體系稱共軛體系,產(chǎn)生的效應(yīng)稱共軛效應(yīng)。P-π共軛:P軌道與π軌道重疊,如:3個(gè)原子共享4個(gè)π電子,為多電子共軛。ππP空3個(gè)原子共享2個(gè)π電子,為缺電子共軛。為等電子共軛體系。πσ-P和σ-π共軛(即超共軛)由3個(gè)C-H鍵與1個(gè)π鍵產(chǎn)生的σ-π超共軛體系。穩(wěn)定性由大到小的排列次序。由3個(gè)C-H鍵與空P軌道產(chǎn)生的σ-P超共軛體系。解釋:(CH3)3C+>(CH3)2CH+>CH3CH2+>CH3+形成共軛體系的條件:1、有關(guān)的原子必須在同一平面上;2、必須有可重疊的P軌道;3、要有一定數(shù)量供成鍵用的P電子。共軛作用的強(qiáng)弱:π-π>P-π>超共軛共軛效應(yīng)與誘導(dǎo)效應(yīng)的區(qū)別是:共軛作用是遠(yuǎn)程的。解釋:>(CH3)3C+>(CH3)2CH+>CH3CH2+五、共軛二烯烴的化學(xué)性質(zhì)(一)、1,2加成和1,4加成1234121412341214共軛加成的理論解釋(1)(2)較穩(wěn)定(1)式稱為烯丙基碳正離子,其結(jié)構(gòu)如下:帶正電荷的碳原子有一空P軌道,可以和相鄰的π軌道產(chǎn)生P-π共軛,和相鄰的甲基還可產(chǎn)生超共軛。(2)式中帶正電碳原子與π鍵產(chǎn)生不了P-π共軛,電荷基本集中在一個(gè)碳原子上。(二)狄爾斯-阿爾德爾反應(yīng)(Diels-Alderreaction)第一節(jié)、芳香烴的分類和命名分類①單環(huán)芳香烴②多環(huán)芳香烴③稠環(huán)芳香烴?1.同分異構(gòu)o-二甲苯m-二甲苯p-二甲苯鄰二甲苯間二甲苯對(duì)二甲苯1,2-二甲苯1,3-二甲苯1,4-二甲苯
二烷基苯苯衍生物的同分異構(gòu)、命名?三烷基苯連三甲苯偏三甲苯均三甲苯常見基團(tuán)芳基
arylAr-
芐基(苯甲基)
benzyl
苯基
phenylPh-C6H5-鄰甲苯基苯、甲苯作母體1324561-甲基-5-(正)丁基-2-異丙基苯1-甲基-3-丙烯基苯將連有最簡(jiǎn)單烷基的C作為第1位;取代基位次總和最小;優(yōu)先基團(tuán)后列出。注意3-硝基苯甲酸1-苯基戊烷
苯環(huán)作取代基苯乙炔
硝基(-NO2)或鹵素(-X)一般只作取代
基不作母體;-SO3H、-COOH或
-CHO
肯定作母體,編號(hào)為1。母體官能團(tuán)的選擇順序一般為:羧基(-COOH),醛基(-CHO),羥基(-OH),烯基(-C=C)或炔基(-C≡C),氨基(-NH2),烷氧基(-OR),烷基(-R),鹵素(-X),硝基(-NO2),亞硝基(-NO)。例如:3-羥基苯甲酸2-氨基-6-羥基苯甲醛稠環(huán)芳烴的命名81235478ααααββββα-萘磺酸1,3,5-三甲基萘7-甲基-1-溴萘891510423761093456萘蒽菲9-溴菲9-硝基蒽一、苯分子的結(jié)構(gòu)凱庫勒結(jié)構(gòu)式苯分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代解釋第二節(jié)單環(huán)芳香烴sp2
(a)苯分子中σ鍵(b)P軌道形成大π鍵(c)環(huán)平面上下的π電子云
鹵代反應(yīng)+Br2Fe55-60℃溴苯+HBr1.親電取代反應(yīng)+Cl2氯苯+HCl1二、單環(huán)芳烴的化學(xué)性質(zhì)硝化反應(yīng)
磺化反應(yīng)硝基苯+HONO252℃+H2O苯磺酸+H2O+百浪多息用于治療敗血病缺點(diǎn):水溶性小,毒性較大可溶性百浪多息
磺胺類藥
你知道嗎?Friedel—Crafts烷基化反應(yīng)(傅-克反應(yīng))+C2H5Cl+HCl25℃異丙苯(70%)正丙苯(30%)+CH3CH2CH2ClFriedel—Crafts酰基化反應(yīng)酰氯?;?芳香酮)+酰基+
R-C-Cl
O+HCl想一想傅-克烷基化反應(yīng)的局限性:常產(chǎn)生異構(gòu)化反應(yīng);而傅-克?;磻?yīng)不發(fā)生重排產(chǎn)物。苯環(huán)上有吸電子基時(shí),不發(fā)生傅-克反應(yīng)。例題1:?例題2:?2.親電取代反應(yīng)機(jī)理第一步:第二步:親電試劑慢+E+HE+
σ-配合物(正碳離子中間體)快+H+HE+2Cl2
分子異裂:第一步:以氯代為例Cl2+FeCl3Cl++[FeCl4]_慢Cl+++第二步:快+[FeCl4]_+HCl+FeCl3+硝化反應(yīng)磺化反應(yīng)傅克烷基化反應(yīng)進(jìn)攻苯環(huán)的親電試劑5.芳烴側(cè)鏈的反應(yīng)3.加成反應(yīng)34.氧化反應(yīng)45苯一氯甲烷苯二氯甲烷苯三氯甲烷光+反應(yīng)機(jī)理:自由基取代反應(yīng)光光光α-H66.苯同系物的氧化反應(yīng)小結(jié):苯的性質(zhì)——易取代,難加成,難氧化(芳香性)(-)KMnO4紫紅色褪去想一想三、苯環(huán)上親電取代反應(yīng)的定位規(guī)律1.取代苯的親電取代反應(yīng)活性酚甲苯苯氯苯硝基苯硝化反應(yīng)相對(duì)速率1032513×10-21×10-7活化基團(tuán)鈍化基團(tuán)定位效應(yīng)定位基活化能力強(qiáng)弱-NR2、-NH2、-OH、-OR、-NHCOR、-O-COR、-CH3(-R)、-Ar、-X(Cl、Br、I)①鄰、對(duì)位定基Fe+Cl2?????作用59%4%37%使新導(dǎo)入的基團(tuán)進(jìn)入其鄰位和對(duì)位
與苯環(huán)直接相連的原子不含重鍵,多數(shù)含有未共用電子對(duì)。結(jié)構(gòu)特征+++30℃使苯環(huán)較易發(fā)生取代反應(yīng)(鹵素除外)活化基鈍化能力強(qiáng)中-NR3+、-NO2、-CN、-SO3H、-CHO、-COOH使新導(dǎo)入的基團(tuán)進(jìn)入其間位使苯環(huán)較難發(fā)生取代反應(yīng)鈍化基作用93.3%6.4%0.3%95~100℃+++(發(fā)煙)②間位定位基
與苯環(huán)直接相連的原子一般含有重鍵或帶有正電荷。結(jié)構(gòu)特征CHHHδ-δ-δ-2.一取代苯定位效應(yīng)的解釋?duì)?π超共軛P-π超共軛NOOδ-δ-δ+δ+誘導(dǎo)效應(yīng)、共軛效應(yīng)方向一致—吸電子3.定位規(guī)律的應(yīng)用定位規(guī)律活化基團(tuán)的作用超過鈍化基團(tuán)④①②③>>>試比較下列化合物硝化反應(yīng)的①②③④活潑性想一想
二取代苯的定位規(guī)律兩個(gè)取代基的定位效應(yīng)相同時(shí)兩個(gè)取代基的定位效應(yīng)不同時(shí)第三取代基一般不進(jìn)入1,3-取代苯的2位應(yīng)用定位規(guī)律選擇適當(dāng)?shù)暮铣陕肪€+??+想一想AB應(yīng)用定位規(guī)律預(yù)測(cè)取代苯進(jìn)行取代反應(yīng)的主要產(chǎn)物(最佳位置)指出下列化合物硝化時(shí)硝基進(jìn)入的主要位置想一想
用和CH3Cl合成、想一想無水AlCl3CH3Cl?想一想第三節(jié)稠環(huán)芳烴萘的化學(xué)性質(zhì)——具有芳香性-位C比
-位C易起反應(yīng)一、萘1.親電取代反應(yīng)1-硝基萘2-硝基萘(10∶1)96%85%+H2O+H2O2.氧化反應(yīng)1,4-萘醌(比苯易于氧化)鄰苯二甲酸酐3.還原反應(yīng)十氫萘 1,2,3,4-四氫萘αααββββαγγ蒽γγαααβββ10βα987654321菲10987654321≡蒽、菲
位C活潑二.蒽和菲三.致癌芳香烴芘苯并[b]芘1.Hückel規(guī)則(4n+2規(guī)則)①分子必須是環(huán)狀的和平面的;②構(gòu)成環(huán)的原子必須都是SP2雜化原子,它們能形成一個(gè)離域的π電子體系;③π電子數(shù)等于4n+2(n=0,1,2,3…自然整數(shù))。此化合物就具有芳香性。
四、非苯芳烴2.輪烯的芳香性[10]-輪烯[14]-輪烯[18]-輪烯不能共平面不能共平面有芳香性單環(huán)共軛多烯統(tǒng)稱輪烯。3.環(huán)狀正、負(fù)離子的芳香性SP2SP2SP3無芳香性+環(huán)丙烯陽離子+=2個(gè)π電子有芳香性SP2SP2SP2SP3無芳香性環(huán)戊二烯環(huán)丙烯_=6個(gè)π電子有芳香性8個(gè)π電子無芳香性_環(huán)戊二烯負(fù)離子_環(huán)庚三烯負(fù)離子SP2SP2SP2SP2SP2環(huán)庚三烯SP3無芳香性環(huán)庚三烯正離子=6個(gè)π電子有芳香性立體異構(gòu)——分子的構(gòu)造式相同,但分子中的原子在空間的排列方式不同。包括順反異構(gòu)、構(gòu)象異構(gòu)和對(duì)映異構(gòu)。普通光與平面偏振光23普通光尼可爾棱鏡平面偏振光偏振面旋光性及旋光性物質(zhì)旋光角α右旋“+”左旋“-”第一節(jié)物質(zhì)的旋光性和比旋光本領(lǐng)旋光儀簡(jiǎn)介兩塊尼可爾棱鏡晶軸平行兩塊尼可爾棱鏡晶軸不平行αm
為比旋光本領(lǐng)(°·ml·g-1·dm-1)t為測(cè)定時(shí)的溫度(℃)λ為波長(zhǎng),一般用鈉光D表示(589nm)α為旋光角(°)ρB
為濃度(g·mL-1,純液體則為密度)l為盛液管長(zhǎng)度(dm)例如1、側(cè)得一個(gè)葡萄糖溶液的旋光角為+3.4°,而葡萄糖的比旋光本領(lǐng)為+52.7(°)·ml·g-1·dm-1,若盛液管長(zhǎng)度為1dm,計(jì)算出葡萄糖的濃度為同樣也可通過已知旋光度物質(zhì)的濃度而求得該物質(zhì)的比旋光度。第二節(jié)分子的手性和對(duì)稱因素一、分子的手性左手和右手間的關(guān)系物體和鏡影間的關(guān)系如:乙醇無旋光性,2-丁醇有旋光性。二、對(duì)稱因素
假如一個(gè)分子能被一個(gè)假想的平面切分為互為實(shí)物與鏡象的兩半,此平面稱為對(duì)稱面。(一)對(duì)稱面(二)對(duì)稱中心
當(dāng)分子中的任一原子到某一假想點(diǎn)(i)的連線,再延長(zhǎng)到等距離處,遇到一個(gè)相同的原子時(shí),這個(gè)假想點(diǎn)稱為對(duì)稱中心(symmetriccenter,符號(hào)i)(三)對(duì)稱軸當(dāng)分子環(huán)繞通過該分子中心的軸旋轉(zhuǎn)一定的角度,得到的分子形象與原來的完全重合時(shí),此軸即為對(duì)稱軸(symmetricaxis符號(hào)c)。乳酸CCOOHOHHCH3CCOOHHOHCH3鏡子手性分子*對(duì)映體手性碳原子C*第三節(jié)具有一個(gè)手性C化合物的對(duì)映異構(gòu)HCH3OHCOOH兩種結(jié)構(gòu)的乳酸呈左、右手關(guān)系外消旋體—一對(duì)對(duì)映體的等量混合物HCOOHOHCH3燃點(diǎn)(C°)αm(水)Pka25°(+)-乳酸53+3.823.79(-)-乳酸53-3.823.79(±)-乳酸183.79乳酸的物理性質(zhì)**試指出下列分子的手性碳原子想一想第四節(jié)構(gòu)型的表示方法與標(biāo)記一、構(gòu)型的表示方法
費(fèi)歇爾(E.fischer)投影式:立體透視式≡HCH3≡或或COOHOHOHCH3COOHH(+)*乳酸321主碳鏈豎直編號(hào)小在上橫前豎后(-)書寫費(fèi)歇爾投影式的注意事項(xiàng)
投影式只能在紙面上旋轉(zhuǎn)180°,而不能旋轉(zhuǎn)90°或270°。構(gòu)型保持構(gòu)型改變旋轉(zhuǎn)90°旋轉(zhuǎn)180°1
投影式不能離開紙面進(jìn)行反轉(zhuǎn)。投影式手性C原子上所連的原子或基團(tuán),可以兩—兩相互交換偶數(shù)次,不能交換奇數(shù)次。交換1次交換2次ⅠⅡⅢⅢ和Ⅰ構(gòu)型相同,Ⅱ和Ⅰ(Ⅲ)構(gòu)型不同。23二、構(gòu)型的標(biāo)記(一)D、L命名法以甘油醛為標(biāo)準(zhǔn),人為規(guī)定右旋甘油醛的構(gòu)型為D型,左旋甘油醛為L(zhǎng)型.(要求寫正規(guī)的費(fèi)歇爾投影式)D-(+)-甘油醛L-(-)-甘油醛其他一些旋光性化合物的構(gòu)型通過化學(xué)方法將其與甘油醛聯(lián)系而確定。如:L-(-)-甘油醛L-(+)-甘油酸構(gòu)型與旋光方向之間無關(guān),旋光方向是旋光儀測(cè)得的。D、L構(gòu)型也稱相對(duì)構(gòu)型(relativeconfiguration)。最初它完全是人為規(guī)定的構(gòu)型。有趣的是,1951年J.M.Bijvoet(拜捷沃特)用X—光衍射法測(cè)定了(+)-酒石酸鈉銣的真實(shí)構(gòu)型,結(jié)果發(fā)現(xiàn)其真實(shí)構(gòu)型恰好與人為規(guī)定的構(gòu)型相一致,這樣相對(duì)構(gòu)型也就成了絕對(duì)構(gòu)型。
D、L構(gòu)型命名法局限性較大。(二)R、S標(biāo)記法ClCH3SO3HHCH3SO3HHDRRS-構(gòu)型R-構(gòu)型HClCH3C2H5Cl>C2H5>CH3>HC2H5CH3HClHC2H5ClCH3HC2H5ClCH3S-構(gòu)型R-構(gòu)型C2H5HCH3ClHC2H5ClCH3R-構(gòu)型≡≡S-構(gòu)型HC2H5CH3ClHC2H5CH3Cl123R、S構(gòu)型命名小結(jié):
1.最小基團(tuán)處于豎鍵時(shí),可直接按其他三個(gè)基團(tuán)的優(yōu)先順序確定其構(gòu)型。
2.最小基團(tuán)處于橫鍵時(shí),可將處于橫鍵的另一基團(tuán)左放右、右放左后,再按優(yōu)先順序確定其構(gòu)型。例如:
S-2-羥基-3-巰基丙酸123HOCOOHHCH2SHHOCH2SHCOOHHR-2-羥基-3-巰基丙酸第五節(jié)含兩個(gè)手性C原子的化合物一、含兩個(gè)不同手性C原子的化合物ⅠⅡⅢⅣⅠ與Ⅱ及Ⅲ與Ⅳ之間分別呈鏡像關(guān)系,互為對(duì)映體;而Ⅰ(或Ⅱ)與Ⅲ及Ⅳ之間無鏡像關(guān)系,稱非對(duì)映體。但Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均互為對(duì)映異構(gòu)體(即旋光異構(gòu)體)。23COOHCOOHHHClOHC2所連的四個(gè)基團(tuán)分別為:1234C2為S 型C3為S 型2-羥基-3-氯丁二酸C3所連的四個(gè)基團(tuán)分別為:12342323232R,3R2S,3R2R,3S麻黃堿分子中有兩個(gè)手性C原子,也存在四個(gè)對(duì)映異構(gòu)體:(-)-麻黃堿(1R,2S)(+)-麻黃堿(1S,2R)1212(-)-偽麻黃堿(1R,2R)(+)-偽麻黃堿(1S,2S)1212C1:C2:1個(gè)C21
個(gè)對(duì)映體由上述例子可知:非對(duì)映體的旋光性不同,其他物理和化學(xué)性質(zhì)也有差異。*2個(gè)C22
個(gè)對(duì)映體*n個(gè)C2n
個(gè)對(duì)映體*二.含兩個(gè)相同手性C原子的化合物Ⅰ(-)酒石酸(S,S)Ⅱ(+)酒石酸(R,R)ⅢⅣ內(nèi)消旋酒石酸(S,R)123Ⅰ與Ⅱ?yàn)橐粚?duì)對(duì)映體;Ⅲ與Ⅳ為同一化合物,Ⅲ(或Ⅳ)與Ⅰ、Ⅱ互為非對(duì)映體。Ⅲ、Ⅳ中的兩個(gè)手性C原子一個(gè)為S型,另一個(gè)為R型,它們所引起的旋光性大小相等,方向相反,恰好在分子內(nèi)抵消,故旋光度為0,這樣的對(duì)映異構(gòu)體稱內(nèi)消旋體(meso)。內(nèi)消體為對(duì)映異構(gòu)體中的一種。
熔點(diǎn)(℃)[α]D2520%溶解度g/100gH2OPKa1PKa2(-)-酒石酸170-12°1392.934.23(+)-酒石酸170+12°1392.934.23(±)-酒石酸206020.62.964.24i-酒石酸14001253.114.80酒石酸的物理性質(zhì)
內(nèi)消旋體(對(duì)映異構(gòu)體數(shù)<2n)
對(duì)映體非對(duì)映體外消旋體內(nèi)消旋體相同化合物內(nèi)消旋酒石酸(S,R)分子模型第六節(jié)不含C化合物的對(duì)映異構(gòu)一、丙二烯型化合物二、聯(lián)苯型化合物第七節(jié)碳環(huán)化合物的對(duì)映異構(gòu)取代環(huán)烷烴有些有順反異構(gòu),如何判斷它們是否有對(duì)映異構(gòu)體呢?方法即是看它們是否有對(duì)稱因素。如(1R,2R)-1,2-環(huán)丙烷二甲酸(1S,2S)-1,2-環(huán)丙烷二甲酸分子中沒有對(duì)稱因素。判斷下列分子哪個(gè)為手性分子??非手性分子手性分子(+)-多巴(無生理效應(yīng))
(-)-多巴(抗帕金森氏癥)實(shí)例分析第八節(jié)手性分子與醫(yī)學(xué)的關(guān)第一節(jié)鹵代烴的分類和命名一、鹵代烴的分類飽和鹵代烴不飽和鹵代烴鹵代芳烴一鹵代烴多鹵代烴根據(jù)C原子的類型伯鹵代烴仲鹵代烴叔鹵代烴二、鹵代烴的命名2-甲基-7-氯-4-碘辛烷4-甲基-5-碘-2-戊烯2-苯基-4-氯丁烷1-甲基-3,7-二氯萘第三節(jié)化學(xué)性質(zhì)一.鹵代烷的親核取代反應(yīng)SN(一)常見的親核取代反應(yīng)++水溶液醇++醇溶液腈++醚RX
HNH2
RNH2
HX++胺jīngRX
AgNO3
RONO2
AgX++醇溶液硝酸酯++反應(yīng)底物親核試劑產(chǎn)物離去基團(tuán)鹵代烷醇、腈、胺等鹵離子HO、CN、NH3等--δ+δ-nucleophilicsubstitution親核取代反應(yīng)
SN小結(jié)(二)親核取代反應(yīng)機(jī)理v=kc{(CH3)3CBr}第一步:第二步:過渡態(tài)A叔丁基正碳離子δ+δ-+慢過渡態(tài)Bδ+δ-(CH3)3C+
OH-+快
單分子親核取代反應(yīng)機(jī)理SN1(CH3)3CBrOH-(CH3)3COHBr-++叔鹵代烷(R)-乳酸(S)-乳酸SN1反應(yīng)的特點(diǎn):①反應(yīng)速率僅與鹵代烴的濃度有關(guān);②反應(yīng)分兩步完成;③碳正離子的穩(wěn)定性是決定反應(yīng)活性的關(guān)鍵;④若中心C為手性C,則產(chǎn)物發(fā)生外消旋化。
雙分子親核取代反應(yīng)機(jī)理SN2v=kc(CH3Br)·c(OH)-+slowCBrHHHHO-δ+δ--fast+Br-HOCHHHBrCHHHO[]δ-δ-H過渡態(tài)CH3BrOH-
CH3OHBr-++溴甲烷SN1(叔鹵代烷)SN2(伯鹵代烷)單分子反應(yīng)雙分子反應(yīng)v∝c(鹵代烷)v∝c(鹵代烷)·c(親核試劑)反應(yīng)分步進(jìn)行反應(yīng)一步完成有C+生成構(gòu)型發(fā)生轉(zhuǎn)化比較(三)影響親核取代反應(yīng)的因素SN1相對(duì)速率:叔鹵代烷>仲鹵代烷>伯鹵代烷>鹵代甲烷SN2相對(duì)速率:鹵代甲烷>伯鹵代烷>仲鹵代烷>叔鹵代烷RX=CH3X1°2°3°SN2增強(qiáng)SN1增強(qiáng)1.烴基結(jié)構(gòu)的影響②>①>③由大到小排列SN1反應(yīng)活性次序
① ②
③②>①>③想一想① ②
③由大到小排列SN2反應(yīng)活性次序想一想2.試劑親核性的影響親核性強(qiáng)的試劑有利于SN2反應(yīng)的進(jìn)行,對(duì)SN1反應(yīng)無影響。3.溶劑的影響溶劑的極性大,有利于SN1反應(yīng),溶劑的極性小,有利于SN2反應(yīng)。4.離去基團(tuán)的影響離去由易到難的順序?yàn)椋篟I>RBr>RCl
親電加成親電取代親核取代典型反應(yīng)烯苯鹵代烷進(jìn)攻試劑E+E+Nu-被進(jìn)攻部分Cδ-Cδ-Cδ+結(jié)果E+、X-加成
E+取代HNu-取代XHBrNaOHH2OCl2Fe+-小結(jié)二、消去反應(yīng)EliminationECH2NaOHRCH=CH2+NaX+H2ORCHXH+醇△βα81%19%消去反應(yīng)的方向NaOH/H2O
NaOH/醇
取代反應(yīng)
消除反應(yīng)
注意2-丁烯1-丁烯+αββ仲鹵代烷NaOH,C2H5OH2-甲基-2-丁烯2-甲基-1-丁烯αβββ70%30%叔鹵代烷Saytzeff(查依切夫)規(guī)則消除反應(yīng)的主要產(chǎn)物是碳碳雙鍵上碳原子連有最多烴基的烯烴。(從產(chǎn)物結(jié)構(gòu)來表述)在β-消除反應(yīng)中,從含氫較少的β-碳原子上脫去氫原子而生成的烯烴含量最多。(從反應(yīng)物結(jié)構(gòu)表述)
?叔鹵代烷>仲鹵代烷>伯鹵代烷>鹵代甲烷消除反應(yīng)活性次序想一想寫出下列反應(yīng)的主要產(chǎn)物?②>③>①按由易到難排列下列化合物發(fā)生消②③①想一想除反應(yīng)的活性次序三、鹵代烴與金屬鎂反應(yīng)RCOOHH3O+RX+MgRMgX無水乙醚烴基鹵化鎂Grignar(格氏)試劑δ-δ+條件:無水乙醚用途:制備多一個(gè)碳原子的羧
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