大学有机化学总复习.ppt

第二章烷烃和环烷烃 一 烷烃的同分异构现象 分子式相同而结构不同的现象 同分异构 构型 构造异构 构象 键的旋转产生 立体异构 碳架异构 位置异构 官能团异构 互变异构 顺反异构 键的不能旋转产生 旋光异构 手性产生 分子中原子和基团在空间的排布不同 原子的连接方式和顺序不同 键电子云排斥 vonderwaals排斥力 内能较高 最不稳定 乙烷的构象 交叉式构象 扭曲式构象 重叠式构象 staggeredconformer skewedconformer eclipsedconformer 原子间距离最远内能较低 最稳定 优势构象 有无数个 丁烷的构象 对位交叉式 anti 反交叉式 部分重叠式 邻位交叉式 gauche 全重叠式 邻位交叉式 gauche 甲基间距离最远 最稳定 较不稳定 较稳定 甲基间距离最近 最不稳定 系统命名法 IUPAC 1 选主链 碳链最长 支链最多 2 定基位 有多个排序时遵循 最低系列原则 最先遇到位次较低的取代基为最低系列 有多个最低系列时 按 次序规则 使较优基团位次较大 3 书写时 标明取代基的位次 名称 且按先简后繁 如 沸点 b p 随M增加而增高 在同分异构体中 分子中支链增多 分子间距增大 分子间作用力减少 沸点降低 熔点mp高度对称支链异构体m p 直链异构体 不对称的支链异构体 烷烃和环烷烃的主要化学性质1 烷烃和环烷烃的取代反应 2 小环烷烃的加成反应 开环反应 催化加H2 多元取代环己烷优势构象的书写规律 取代基尽可能在e键上 体积大的取代基尽可能在e键上 例1写出顺 1 甲基 4 异丙基环己烷的优势构象 同时要满足顺反异构和位置 系统命名法选含双键 叁键的最长链为主链 某烯 某炔 使双键 叁键的编号最小 用数字表示位次按编号规则编号同时有叁键和双键 使叁键和双键的位次和最低 相同重键合并 标位次 不同重键 先烯后炔 当叁键和双键处于相同的位次时 使双键的编号最小 第三章烯烃 炔烃 二烯烃 1 戊烯 4 炔 4 8 壬二烯 1 炔 顺 反 命名法 Z E命名法 Z型 两个双键碳上的优先基团 或原子 在同一侧 E型 两个双键碳上的优先基团 或原子 不在同一侧 请复习 基团的优先顺序排列规则 顺 2 2 5 三甲基 3 己烯 烯烃顺反异构的命名 顺 两个双键碳上的相同基团 或原子 在同一侧 反 两个双键碳上的相同基团 或原子 不在同一侧 烯烃亲电加成反应小结 烯烃亲电加成取向 反应的区位选择性 Markovnikov规则 马氏规则 Markovnikov规则 氢原子总是加在含氢较多的双键碳上 注 不对称炔烃加成取向也一样 反马氏加成 CH3CH2CH CH2 HBr CH3CH2CH2CH2Br 过氧化物 过氧化物 H2O2 ROOR 炔烃与卤化氢的加成与烯烃相似 遵守马氏定则 但反应速率稍慢 在过氧化物存在下 遵守反马氏定则 将烯烃氧化成邻二醇 注 使高锰酸钾溶液褪色 鉴别不饱和烃 高锰酸钾氧化 将烯烃氧化成酮或酸 二 氧化反应 与氧化剂的种类 条件等有关 顺式产物 臭氧氧化 将烯烃氧化成酮或醛 炔烃的氧化 羧酸 羧酸 羧酸 甲酸 三 烯烃 H的卤代反应 碳碳双键是烯烃的官能团 与官能团直接相连的碳原子叫 C 连在 C上的H叫 H H受双键的影响 一定条件下被卤素取代 注 这是自由基取代反应历程 四 末端炔烃的特征反应 白色沉淀 棕红色沉淀 鉴定炔氢 注 理解炔氢的酸性 炔碳s成分多 成键电子云离核近 电负性大 C H键的极性大 键易异裂出质子H 故酸性大 烯烃与X2的加成机理 比较下列两个反应 溴鎓离子 决速步骤 烯烃的亲电加成机理 与HX的加成机理 机理 双键为电子供体 有亲核性或碱性 H有亲电性 碳正离子稳定性的大小 决定谁是主产物 碳正离子中间体 用诱导效应解释马氏规则 表示 电子的偏移方向 表示 电子的偏移方向 不违背亲电加成的实质 C 离子稳定性解释马氏加成 符合马氏规则 反马氏规则 二 共轭二烯烃的化学性质 1 1 4 加成反应 40oC 80 20 80 20 1 2 加成 1 4 加成 80oC 注意 双键位置有变化 其它名称二烯合成 4 2 环加成 双烯体dienes 亲双烯体dienophiles 有利因素 给电子基 吸电子基 环己烯衍生物 反应可逆 2 双烯合成 Diels Alder 狄尔斯 阿尔德反应 第四章芳香烃 1 苯环上的亲电取代反应 2 苯环侧链上的反应 四 定位规律的应用 1 比较亲电取代反应的活性顺序 2 预测反应产物 当苯环上已有两个取代基时 那么 第三个取代基应进入什么位置呢 二元取代苯的定位规律 环上原有两个取代基为同一类定位基 由定位能力强的定位基决定 如 二元取代苯的定位规律 2 原有两个取代基为不同类定位基 由第一类定位基决定 3 指导多取代苯的合成 正确选择合成路线 例1 例2 3 萘环上的化学反应 注 萘的定位规律 位 有第一类定位基 位 有第一类定位基 或 位 有第二类定位基 具有芳香性化合物的特点是 1 必须是环状的共轭体系 2 具有平面结构 共平面或接近共平面 平面扭转 0 01nm 3 环上的每个原子均采用SP2杂化 在某些情况下也可是SP杂化 4 环上的 电子能发生电子离域 且符合4n 2的H ckel规则 第五章旋光异构 二 含一个手性碳原子化合物的对映异构 1 旋光异构体构型的表示法Fischer投影式 1 用 交叉点表示手性碳原子 四个价键与四个不同原子 团 相连 2 将分子的主碳链直立 并使命名编号小的碳原子处在上方 3 与手性碳原子相连的水平键上的两个原子 团 伸向纸平面的前方垂直键上的的两个原子 团 伸向纸平面的后方 费歇尔投影式写法注意点 1 投影式不能离开纸面旋转 2 投影式在纸面旋转180 和360 结构保持不变 3 投影式在纸面旋转90 和270 结构变成它的对映体 4 固定一个基团 其他三个基团依次旋转 构型不变 命名原则 先按顺序规则将与手性碳原子所连的四个原子或基团确定一个从大到小的优先次序 如 让次序最小的原子或基团 远离观察者 向最小基团方向观察 若 的排列次序是顺时针排列就称为 型 相反逆时针排列的就称为 型 球棍模型 伞形式 C Fischer投影式 结论 当最小基团处于横键位置时 其余三个基团从大到小的顺序若为逆时针 其构型为R 反之 构型为S 结论 当最小基团处于竖键位置时 其余三个基团从大到小的顺序若为顺时针 其构型为R 反之 构型为S 外消旋体与内消旋体 外消旋体 是混合物 可拆分出一对对映体 内消旋体 是化合物 不能拆分 二者均无旋光性 但本质不同 内消旋体与左旋体或右旋体都是非对映体 物理性质不同 化学性质基本相似 3 环状化合物的旋光异构 1 三元环 既有顺反异构 又有对映异构 1 A A型二取代 有三个异构体 1 2 4 不含手性碳原子化合物的旋光异构 具有旋光性的物质不一定含有手性碳原子 如丙二烯和联苯型化合物 含有手性碳原子的化合物不一定具有旋光性 如内消旋酒石酸 所以 判定一个物质有无旋光性主要是去判断整个分子有无对称因素 整个分子有无手性 是不是手性分子 第六章卤代烃 1 亲核取代反应 制混醚 2 消除反应 消除的方向遵循Saytzeff规则 生成连有取代基较多的烯烃 3 与金属的反应 1 与金属钠的反应 2 与金属镁的反应 4 亲核取代反应历程 1 单分子亲核取代反应 SN1历程 动力学特征 k RX 立体化学特征 光学活性的RX经SN1反应后得到外消旋体产物 反应特征 反应分两步进行 生成碳正离子是决速步骤 RX的反应活性主要取决于生成的碳正离子的稳定性 烯丙型RX 苄基型RX 3 RX 2 RX 1 RX 乙烯型RX 2 双分子亲核取代反应 SN2历程 动力学特征 k RX Nu 立体化学特征 光学活性的RX经SN2 生成构型完全转化的产物 即Waiden转化 反应特征 反应一步完成 亲核试剂从卤原子 离去基团 背面进攻 碳原子所连烃基的体积越小 碳原子周围的空间位阻越小 越有利于亲核试剂进攻 碳原子 RX发生SN2反应的活性顺序 CH3X 1 RX 2 RX 3 RX 5 消除反应历程 1 单分子消除反应 E1历程 RX发生E1反应的活性顺序为 3 RX 2 RX 1 RX 2 双分子消除反应 E2历程 立体化学特征 RX经E2时 H和离去基团 X 处于反位 通过反式消除得到产物 活性顺序为 3 RX 2 RX 1 RX 1 叔卤代烷较易发生消去反应 而伯卤代烷较易发生取代反应 2 亲核试剂的亲核性强有利于取代反应 亲核试剂的碱性强有利于消除反应 3 提高温度有利于消除反应 溶剂极性强有利于取代反应 烯丙型RX 苄基型RX 3 RX 2 RX 1 RX 乙烯型RX 4 各类卤代烃与AgNO3的醇溶液发生反应的活性顺序 室温 迅速 加热 无沉淀 加热 不反应 第七章醇 酚 醚 1 似水性 醇的酸性比水弱 不能与碱的水溶液作用 只能与碱金属或碱土金属作用放出氢气 并形成醇化物 醇的反应活性 甲醇 伯醇 仲醇 叔醇 2 亲核取代反应 与HX的反应 HX的活性 HI HBr HCl 醇的活性 烯丙醇 苄醇 叔醇 仲醇 伯醇 按SN1机理进行 该反应可用于鉴别C6以下的醇 通常使用Lucas试剂 浓HCl 无水ZnCl2 浓盐酸与无水氯化锌配成的溶液称为卢卡斯 Lucas 试剂 这是实验室常用的鉴别六个碳以下伯 仲 叔醇的方法 叫卢卡斯反应 加热 缓慢混浊 RCH2Cl 醇与PX3 PX5 亚硫酰氯的反应 产率高 副反应少醇变为卤代烃最有效的方法 RCl POCl HCl X BrorI 不重排 3 酯化反应 醇与酸 包括无机酸和有机酸 作用 失水后所得产物称为酯 4 脱水反应 反应温度不同 产物不同 由易到难的顺序是 叔醇 仲醇 伯醇 5 氧化或脱氢 伯醇和仲醇用KMnO4 K2Cr2O7等氧化剂氧化或催化脱氢能得到醛或酮 氧化伯醇得到醛 进一步氧化得到羧酸 氧化仲醇得到酮 叔醇一般不易被氧化 脱氢氧化 一 酚的酸性 G 给电子基 酸性减弱 吸电子基 酸性增强 二 酚与FeCl3的反应 凡具有烯醇式结构的化合物 C C OH 都与FeCl3有类似的颜色反应 定性鉴定酚类或具有烯醇式结构的化合物 3 酚醚的生成 5 芳环上的取代反应 羟基是邻 对位定位基 对苯环具有较强的致活作用 使得苯环极容易发生亲电取代反应 1 卤代苯酚与溴在水溶液中 2 硝化 苦味酸 很强的酸性 pKa 0 71 浓 3 磺化 四 酚的氧化反应 对苯醌 黄色 K2Cr2O7 H 六 醚的性质 2 醚键断裂 亲核取代反应 环氧乙烷是最小的环状化合物 存在较大的角张力和扭转张力 化学性质活泼 与含活泼氢的化合物作用而开环 生成含双官能团的化合物 乙二醇 乙二醇醚 乙醇胺 2 卤代乙醇 增加两个碳原子的伯醇 2 环氧乙烷 二 醛 酮的化学性质 1 亲核加成反应 键断裂 2 H的反应 C H键断裂 3 氧化还原反应 1 醛的氧化反应 2 醛 酮的还原反应 3 歧化反应 不含 H的醛 第九章羧酸及其衍生物和取代酸 3 酰卤的生成 4 酸酐的生成 1 酸性与成盐 2羧酸衍生物的生成 5 酯的生成 6 酰胺的生成 如 8 脱羧反应 7 还原反应 羧酸的酸性比水 醇强 甚至比碳酸的酸性还要强 二 羧酸的酸性 9 H卤代反应 一些化合物的酸碱性强弱次序如下 2 影响酸性强度的因素 吸电子诱导效应 I效应 使酸性 同族元素 从上到下原子序数依次 电负性依次 故 如 同周期元素 从左到右电负性依次 如 与碳原子相连的基团不饱和性 吸电子能力 如 诱导效应的特点 A 具有加和性 B 诱导效应强度与距离成反比 距离 诱导效应强度 供电子诱导效应 I效应 使酸性 其相对强度 二元酸的脱羧 脱水情况 二 羧酸衍生物的性质 1 亲核取代反应 水解 醇解 氨解 A X OCOR OR NH2 羧酸衍生物发生水解 醇解和氨解的活性顺序为 酰卤 酸酐 酯 酰胺 酯的还原 酯比羧酸易被还原 酯可被金属钠加乙醇还原成醇 而双键不受影响 酯的缩合反应 酯分子中的 H较活泼 在醇钠的作用下 能与另一分子的酯脱去一分子醇生成 酮酸酯 酰胺的主要性质 羟基酸的主要性质 2 脱水反应 1 酸性 羰基酸的主要性质 脱羧反应 酮酸和 酮酸都容易脱羧而生成少一个碳原子的醛或酮 酮酸比 酮酸更容易脱羧 氧化还原反应 酮式 烯醇式的互变异构现象 Y CHO COR COOH COOR CN等 第十章含氮和含磷有机化合物 给电子基碱性增强 吸电子基碱性减弱 I C I C 1 碱性 2 烷基化反应 3 酰基化反应 可用于分离 定性鉴定伯胺和仲胺 酰胺在酸碱催化下水解得到原来的胺 可用酰基化反应保护氨基 如 4 磺酰化反应 该反应可用于鉴别和分离伯 仲 叔胺 4 胺与亚硝酸的反应 1 伯胺的反应 脂肪族伯胺 NaNO2 HCl 用于氨基的定量测定 芳香族伯胺 NaNO2 HCl 重氮盐 2 仲胺的反应 脂肪族 芳香族 NaNO2 HCl NaNO2 HCl 黄色油状 N 亚硝基胺 N 亚硝基胺与稀酸共热分解为原来的胺 因此可用来分离和提纯仲胺 3 叔胺 5 芳香胺的特殊反应 1 氧化反应 产物复杂 有色物质 无合成意义 NaNO2 HCl NaNO2 HCl 不稳定 对 亚硝基 N N 二甲基苯胺 草绿色 6 芳环上的取代反应 常用于苯胺的鉴别 7 芳香族重氮盐的反应 1 放氮 重氮基的取代 反应 2 偶合 联 反应 硝基的还原反应 第十一章杂环化合物和生物碱 吡啶的亲电取代反应比苯困难 需在较强的条件下反应 且发生在 位 烷烃 自由基取代 自由基类型 稳定性顺序 环己烷的优势构象 小环烷烃的开环加成 烯烃 亲电加成 马氏规则 反马氏规则 C 离子类型及稳定性 氧化反应 由氧化产物推导原烯烃 炔烃的结构 H游离基取代反应芳烃 亲电取代反应 定位规律 侧链的取代与氧化 需有 H 卤代烃 亲核取代反应 SN1 SN2 不同烃基结构 活性不同消除反应 E1 E2 不同烃基结构 活性不同 复习要点 各类物质的主要化学性质 醇 亲核取代反应 脱水反应 分子内 分子间 条件和烃基结构氧化 Cu KMnO4 酚 酸性 显色反应 酚醚的生成醚 在浓HI中醚键的断裂规律 醛酮 亲核加成反应 羰基活性顺序 反应适用范围及应用 H的反应 羟醛缩合 碘仿反应 氧化 Tollens F