有机化学考点.doc

有机化学考点顺反异构：适用于与双键相连的两个碳原子上有相同的原子或基团的几何异构体。 一般将相同基团在双键或环同侧的称为顺式，在双键或环两侧的称为反式。Z/E命名法：把每个中心原子上的两个原子或原子团按照次序规则排序，选出优先基团，两 个优先基团在双键同侧的为Z型,在双键两侧的为E型。 优先基团：原子序数大的基团为优先基团，若直接与中心原子相连接的原子相同时，则逐 个比较该原子相连的第二位原子，以此类推。烷烃的通式：CnH2n+2伯仲叔季碳原子：把只与一个碳原子相连的碳原子称为伯碳原子，以此类推。烷基R的通式：CnH2n+1甲乙丙丁戊己庚辛壬葵P562甲基丁烷 2,2,3三甲基戊烷 2,5二甲基己烷 2甲基4乙基己烷2,4二甲基3乙基戊烷 2,3,5三甲基己烷 3甲基5乙基庚烷2,3,5三甲基4丙基庚烷 3甲基5（1,1,2三甲基丙基）壬烷甲烷的结构：甲烷中的碳原子采取SP3杂化，甲烷分子是由碳原子的四个SP3杂化轨道分 别与四个氢原子的1s轨道，沿着轨道轴的方向重叠而形成的。乙烷的结构：乙烷中的碳原子采取SP3杂化，两个碳原子分别以SP3杂化轨道重叠形成碳 碳西格玛键，每个碳原子以其余的三个SP3杂化轨道与三个氢原子的1S轨道 重叠形成碳氢西格玛键。其他烷烃的结构：烷烃中的碳原子都是SP3杂化的，由SP3SP3杂化轨道形成碳碳西格玛 键，由SP3S杂化轨道形成碳氢西格玛键。烷烃的化学性质：化学性质比较稳定。不与强酸强碱及常用的还原剂氧化剂作用。不论亲电 或亲核试剂都没有亲和力。只能均裂形成游离基，通过游离基中间体进行 反应。烷烃的氧化反应：在氧气中充分燃烧生成二氧化碳和水；不充分燃烧则生成一氧化碳；在适 当条件下可以局部氧化生成醇、醛、酸等化合物。烷烃的卤代反应：烷烃分子中的氢原子被卤原子取代的反应。在光照或加热条件下，烷烃分 子中氢原子可被卤原子取代。甲烷在光照条件下与氯气反应，生成一氯 甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的混合物。氟代反应非常激烈； 溴代反应很缓和；碘代反应非常慢。 分子中含多个碳原子的烷烃进行 卤代反应时，卤原子可以取代不同碳上的氢原子生成几种产物。伯氢至仲 氢至叔氢反应活性升高。卤代反应的选择性可以从碳氢键的离解能和游 离基的稳定性来解释。单烯烃的通式：CnH2nP672戊烯 2甲基丙烯 3,3二甲基1丁烯 2,4二甲基2乙烯4甲基4氯2戊烯 3甲基2乙基1丁烯 顺2丁烯 反2丁烯乙烯的结构：乙烯两个双键碳原子发生了SP2杂化，这样的两个碳原子各用一个SP2杂化轨道沿着对称轴的方向重叠形成一个碳碳西格玛键，而每个碳原子其余两个SP2杂化轨道分别与两个氢原子的S轨道重叠形成四个碳氢西格玛键。两个碳原子各剩有一个2P轨道侧面互相重叠形成派键。因为侧面重叠，轨道重叠程度小，派键比西格玛键弱。且派键成键电子云聚集在分子平面的上部和下部，易受缺电子试剂进攻，发生加成反应。烯烃比烷烃活泼。烯烃的加成反应：反应中派键断开，双键上两个碳原子与其他原子或原子团结合，形成两个西格玛键。烯烃的催化氢化：烯烃和氢在催化剂作用下生成烷烃。烯烃的亲电加成：由亲电试剂进攻引起的加成反应。PS烯烃双键给出电子。烯烃与卤素加成：溴和氯容易与烯烃加成，产生相邻两个碳原子上各带一个卤素原子的二卤代烷。氟与烯烃反应激烈，碘和烯烃不进行离子加成反应而进行游离基加成反应。烯烃的检验：溴的四氯化碳溶液与烯烃反应时，溴的颜色消失。 烯烃与卤化氢加成：卤化氢气体或很浓的发烟氢卤酸溶液和烯烃加成，可得一代卤烷。浓碘化氢和浓溴化氢能与烯烃反应，但浓氯化氢需要用催化剂才行。卤化氢与乙烯反应时生成一种产物，与丙烯反应时生成两种产物。马尔尼科夫规则：氢卤酸的氢原子加到含氢量最多的碳碳双键碳原子上，卤素加到含氢量较少的双键碳原子上。PSCF3为吸电子基。烯烃与硫酸加成：活泼的烯烃在硫酸或磷酸的催化下，即可发生反应生成醇。不活泼的烯烃，经过两步反应。浓硫酸先和烯烃反应，生成硫酸烷基脂，然后用水稀释，加热水解得醇。由于甲基的给电子诱导效应使碳碳双键的电子密度增大，取代乙烯比乙烯活泼，更容易与亲电试剂加成。烯烃与水加成：在强酸催化及高温高压条件下反应，生成醇。烯烃与次卤酸（HOX）加成：次卤酸因氧原子电负性较强，分子极化，亲核试剂为HO，亲电试剂为X。烯烃被高锰酸钾氧化（不饱和烃的鉴别）：弱碱性高锰酸钾将烯烃氧化得顺式邻二羟基产物（二元醇）。高锰酸钾紫色消退，有棕褐色的二氧化锰沉淀生成。烯烃被臭氧氧化：烯烃与臭氧在低温时极易反应，生成粘糊状的臭氧化物。在生成的臭氧化物中加入还原剂锌则水解产物为醛或酮。*烯烃的催化氧化：烯烃在银催化下，被空气中的氧所氧化生成环氧乙烷。炔烃的通式：CnH2n-2P782戊炔 1丁炔 2,4己二炔 1戊烯4炔 1,3己二烯5炔3戊烯1炔 炔烃的结构：三键碳原子采取SP杂化。每个三键碳原子用一个SP杂化轨道沿轨道轴方向重叠形成一个西格玛键，再用一个SP杂化轨道分别和一个氢原子的1S轨道重叠形成碳氢西格玛键，用两个互相垂直的未参与杂化的P轨道互相侧面重叠形成两个互相垂直的派键。三键是由一个西格玛键和两个互相垂直的派键构成的。由于三键键长短，P轨道侧面重叠程度加大，对派电子的控制加强，亲电试剂进攻难度增加。碳氢键极性增大，氢离子离去的趋势比烯烃大。炔烃的化学性质：炔烃的化学性质活泼，性质与烯烃相似。可以发生加成、氧化、聚合反应。炔烃的催化氢化：在钯、铅的催化下，氢和炔烃加成，生成烷烃。与卤素加成：卤素与炔烃反应较烯烃难。乙炔氯化需在光或氯化铁催化下进行。烯烃与炔烃加成反应的差异：由于三键SP杂化碳原子电负性比双键SP2杂化碳原子电负性强，三键碳原子亲电加成反应比双键慢。烯烃可使溴的四氯化碳溶液立即退色，炔烃需要几分钟才能使之褪色。分子中同时存在双键和三键而与溴反应时（如烯炔），首先是双键进行加成反应。炔烃与卤化氢加成：先生成一卤代烯，而后得二卤代烷。炔烃与水加成:在稀酸水溶液中，汞盐做催化剂，炔氢和水发生加成反应。乙炔和水蒸气混合，通入硫酸汞的稀硫酸溶液，在100摄氏度条件下发生反应，生成乙醛。除乙炔外，所有的炔烃和水的加成物都是酮。炔烃的氧化反应：炔烃经臭氧和高锰酸钾的氧化发生三键断裂，生成两个羧酸。反应后高锰酸钾的紫红色褪去，析出棕褐色的二氧化锰沉淀。此反应可鉴别炔氢。炔化物的生成：三键碳上的氢原子具有微弱的酸性，易异裂产生氢原子并为金属取代。将乙炔通入硝酸银的氨溶液或氯化亚铜的氨溶液中，析出白色的乙炔银沉淀或棕红色的乙炔亚铜沉淀。可以用来鉴别乙炔和具有取代基的炔烃。干燥的银或亚铜的炔化物遇热或撞击易发生爆炸生成金属和碳。乙炔和带有取代基的炔烃在液氨中与氨基钠反应生成炔化钠和氨气。二烯烃的通式：CnH2n-2孤立二烯烃：两个双键被两个或两个以上的单键隔开，两个双键相距较远，彼此影响小，性质与单烯烃相似。累积二烯烃：分子中两个双键累计在同一个原子上，此类化合物性质活泼。共轭二烯烃：两个双键被一个单键隔开，即双键单键是交替的。P841,5庚二烯 丙二烯 1,3戊二烯 2甲基1,3丁二烯 丙二烯（累积二烯烃）的结构：中间碳原子采取SP杂化。两个互相垂直的P轨道分别与两端SP2杂化碳原子的P轨道形成两个派键。性质活泼，双键可一个一个地打开发生加成反应，也可发生水化和异构化。1,3丁二烯（共轭二烯烃）的结构：四个碳原子都采取SP2杂化。每个碳原子以SP2杂化轨道相互重叠形成三个碳碳西格玛键，以SP2杂化轨道与氢原子的1S轨道重叠形成六个碳氢西格玛键。每个碳原子剩余的一个未参加杂化的与分子平面垂直的P轨道，侧面重叠，形成含四个碳原子与四个电子的大派键。大派键是离域键，增强了共轭体系的稳定性。共轭二烯烃的化学性质：具有烯烃特有的化学性质，能起亲电加成、聚合、氧化还原等反应。共轭二烯烃的1,4加成：当共轭二烯烃和亲电试剂加成时，亲电试剂加成在共轭体系两端的碳原子上。DiesAlder反应：共轭二烯烃和另一个亲二烯体反应发生1,4加成反应生成环状化合物。环烃：只由碳和氢两种元素组成的环状化合物，按照分子结构和性质的不同可分为脂环烃和芳香烃。脂环烃：包括环烷烃，环烯烃，环炔烃；分为单环脂环烃，多换脂环烃。螺环烃：两个碳环公用一个碳原子的脂环烃。桥环烃：两环间公用两个碳原子的脂环烃。环烷烃通式：CnH2n与烯烃互为同分异构体P92环丙烷 环丁烷 环戊烷 甲基环丙烷 乙基环戊烷 环戊烯环戊二烯 1,3环戊二烯 1甲基环己烯 1,5二甲基环己烯螺3.4辛烷 螺4.51,6癸 1甲基7异丙基螺3.5壬烷脂环烃的稳定性：三碳环最不稳定，四碳环比三碳环稍稳定些，五碳以上环较稳定。环烷烃的结构：碳原子都以SP3杂化碳成键，碳原子间以SP3轨道重叠形成碳碳西格玛键，又以SP3轨道和氢原子的1S轨道重叠形成碳氢西格玛键。脂环烃的化学性质：脂环烃的化学性质与相应的脂肪烃的性质相似。环烷烃具有典型的游离基取代反应。环烯烃具有烯烃典型的亲电加成反应等。脂环烃的取代反应：在光和加热条件下可发生卤代反应，属于游离基取代反应。环烯烃与卤素在光或加热条件下也发生游离基取代反应，反应发生在碳碳双键的邻位。双键碳原子以SP2杂化轨道成键，邻位上碳原子以SP3杂化轨道成键。一般来说S轨道成分比例大键长就短，键的离解能就大，所以双键上的氢离解能大。同时，邻位碳上的氢受到碳碳双键的影响，使得碳氢键的西格玛电子云部分离域，从而减弱碳氢西格玛键强度，邻位碳上的氢就容易离解。脂环烃的加成反应：环丙烷、环丁烷可以开环发生加成反应，环戊烷以上的环开环比较困难。环烯烃发生加成反应在碳碳双键的位置。脂环烃的加氢加成反应：环戊烷以下的环烷烃在催化剂作用下可以与氢加成生成相应的烷烃。环丙烷较易开环，在光照下就可以与氢加成；而环戊烷较难开环，必须在较高温度下用铂催化剂才能与氢加成。环烯烃加氢时，在催化剂的作用下，两个氢原子分别加到双键两端碳原子上成为单键，而不开环。脂环烃的加卤素加成反应：环丙烷在室温下就可以与卤素加成，环丁烷在室温下不易与卤素加成，环戊烷以上的环烷烃不与卤素加成。环烯烃与卤素加成反应得到的是反式的卤代烷烃。脂环烃的加卤化氢加成反应：环丙烷及其取代环丙烷与卤化氢发生加成反应时，环的断裂发生在取代基最少和取代基最多的碳原子之间。环丁烷在常温时与卤化氢不起加成反应。环烯烃可以与卤化氢发生亲电加成反应，双键上含有取代基的环烯烃与极性试剂加成使遵循马尔尼科夫规则。脂环烃的氧化反应：环烷烃与烷烃相似，在常温下与一般氧化剂不发生反应，即使最不稳定的环丙烷常温下也不会使高锰酸钾溶液褪色。因此可以用高锰酸钾溶液鉴别环烷烃和不饱和烃。在加热或使用催化剂或使用强氧化剂的条件下，环烷烃可以被氧化成含氧化合物。环己烷可以被热硝酸或高锰酸钾氧化成己二酸。环烯烃可以被高锰酸钾、臭氧等氧化剂氧化，生成开链含氧化合物。氧化条件不同，生成的产物也不同。芳烃：分子中含有苯环的芳烃。单环芳烃：分子中含有一个苯环的芳烃，包括苯及其同系物。多环芳烃：分子中含有两个以上苯环的芳烃，根据苯环连接方式分为联苯、多苯代脂肪烃、稠环烃。P101甲苯 异丙苯 苯乙烯 二苯乙烯 2,3二甲基1苯基1戊烯邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯 连三甲苯 偏三甲苯 均三甲苯硝基苯 间硝基甲苯 氯苯 苯胺 苯酚 苯甲酸 苯磺酸 对氨基苯磺酸 苯环的结构：苯环中也含有双键，但不起类似烯烃的加成反应。苯分子中六个碳原子都以SP2杂化轨道相互重叠形成碳碳西格玛键。每个碳原子再以一个SP2杂化轨道分别与氢原子1S轨道沿对称轴的方向重叠形成碳氢西格玛键。每一个碳原子上各剩下一个P轨道和一个电子，侧面重叠构成一个大派键，形成闭合的共轭体系。成键的派电子云集中分布在苯环平面上下。派电子在这个环状的共轭体系中离域，使碳碳键完全平均化，键长介于单键和双键之间。邻位取代物只有一种。由于共轭体系离域能的存在，体系趋于稳定，碳碳键在一般反应中不易断裂，不易发生加成反应。单环芳烃的化学性质：由于苯环的特殊结构，一般反应中芳香环不开环，而是作为电子给予体，易与亲电试剂发生取代反应。在特定条件下，芳烃也可发生加成反应或氧化反应。单环芳烃的卤代亲电取代反应：苯与氯、溴在催化剂的作用下发生反应。苯环上的氢被取代，生成氯苯或溴苯。甲苯在铁盐催化下主要生成邻位和对位产物，反应比苯更容易进行。当没有催化剂存在时，在紫外光照射下苯中通入氯气时发生游离基反应，最终加成生成六六六。光照下使氯与沸腾的甲苯作用，则卤代反应发生在甲基上。甲基的氢原子能被逐个取代。为游离基反应。生成苯一氯甲烷、苯二氯甲烷、苯三氯甲烷。单环芳烃的硝化亲电取代反应：苯与浓硫酸和浓硝酸的混合物（混酸）在60摄氏度时可反应生成硝基苯。苯环上的氢被硝基所取代，生成硝基苯。如果混酸在水浴上回流，保持在95100摄氏度，可得到间二硝基苯。但导入第二个硝基的反应比第一次慢，导入第三个硝基极为困难。烷基苯比苯更容易硝化，生成邻硝基甲苯和对硝基甲苯。硝基甲苯进一步硝化得到2,4,6三硝基甲苯。单环芳烃的磺化亲电取代反应：有机化合物分子中引入磺酸基的反应称为磺化反应。苯与发烟硫酸在30摄氏度至50摄氏度条件下发生磺化反应生成苯磺酸。烷苯基易发生磺化反应。用浓硫酸在常温下就可以磺化甲苯，产物为邻甲苯磺酸和对甲苯磺酸。磺化反应的温度不同，产物会有所改变。苯磺酸在过热水蒸气作用下或与稀盐酸供热时可发生水解，脱下磺酸基。*单环芳烃的FriedlCrafts反应：为制备烷基苯和芳酮的反应。可分为烷基化反应和酰基化反应。单环芳烃的烷基化反应：在有机化合物中引入烷基的反应。在无水氯化铝或无水氯化铁催化下苯与卤代烷反应生成烷基苯。如果烷基化试剂由较大的碳链，则反应过程中常会发生异构化，使烷基碳链重排。烯烃和醇也可以用作烷基化试剂。如果芳环上有吸电子基团，则减弱了他的亲电性，不易使烷基化反应进行。当苯环上有碱性基团时也不易发生烷基化反应。单环芳烃的酰基化反应：在Lewis酸催化下，酰氯、酰酐与芳烃能发生于烷基化相似的亲电取代反应，在芳环上引入一个酰基，生成芳香酮。酰基化反应与烷基化反应的比较