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有機(jī)化學(xué)
主講教師:馬學(xué)兵
1競(jìng)賽大綱在2002年第34屆國(guó)際競(jìng)賽前舉行的國(guó)際競(jìng)賽指導(dǎo)委員會(huì)工作會(huì)議上對(duì)大綱進(jìn)行了修訂.應(yīng)指出:大綱分為三個(gè)不同級(jí)別的水平,但只是舉例而不是窮舉,競(jìng)賽參與者應(yīng)能據(jù)此判斷國(guó)際競(jìng)賽大綱里沒(méi)有舉例的知識(shí)的水平.《全國(guó)化學(xué)競(jìng)賽基本要求》參考了《國(guó)際化學(xué)奧林匹克競(jìng)賽大綱》,初賽要求大致與國(guó)際大綱一級(jí)水平相當(dāng),決賽要求大致與國(guó)際競(jìng)賽二級(jí)水平相當(dāng),但不完全一致。水平1:絕大多數(shù)中學(xué)化學(xué)大綱里有的,無(wú)須在國(guó)際競(jìng)賽預(yù)備題中提及。水平2:許多中學(xué)化學(xué)大綱里有的,也許用于國(guó)際競(jìng)賽試題而在國(guó)際競(jìng)賽預(yù)備題里無(wú)例解。水平3:大多數(shù)中學(xué)化學(xué)大綱里沒(méi)有,只有被預(yù)備題例解的才能用于國(guó)際競(jìng)賽試題。競(jìng)賽大綱在2002年第34屆國(guó)際競(jìng)賽前舉行的國(guó)際競(jìng)賽2通讀本大綱可得出如下認(rèn)識(shí):
本大綱是采取舉例的方式來(lái)明確知識(shí)點(diǎn)的層次,重在體現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)的不同層次,不能說(shuō)大綱里沒(méi)有列入的知識(shí)點(diǎn)就不屬于競(jìng)賽內(nèi)容。三級(jí)知識(shí)大致為大學(xué)本科低年級(jí)知識(shí)水平。知識(shí)點(diǎn)的分級(jí)旨在明確競(jìng)賽前參賽選手需要記憶多少知識(shí)作為解題的基礎(chǔ),不等于在競(jìng)賽試題中不得出現(xiàn)超綱的供參賽選手現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用的化學(xué)知識(shí)信息以及考核參賽選手把握新知識(shí)內(nèi)涵的能力(學(xué)習(xí)能力)與應(yīng)用新知識(shí)的能力(應(yīng)用能力)以及創(chuàng)造性思維的能力。通讀本大綱可得出如下認(rèn)識(shí):3全國(guó)化學(xué)競(jìng)賽基本要求應(yīng)根據(jù)此大綱作出相應(yīng)調(diào)整。全國(guó)初賽應(yīng)與本大綱一級(jí)知識(shí)水平大致吻合,決賽(冬令營(yíng))應(yīng)于本大綱一、二級(jí)知識(shí)水平大致吻合,對(duì)國(guó)家集訓(xùn)隊(duì)進(jìn)行的講座與國(guó)家隊(duì)四名選手的選拔賽應(yīng)依據(jù)本大綱一、二級(jí)知識(shí)和預(yù)備題中明確的三級(jí)知識(shí),屬于本大綱三級(jí)知識(shí)而預(yù)備題未涉及的不應(yīng)作為國(guó)家集訓(xùn)隊(duì)選手已經(jīng)掌握的(記憶了的以及能夠熟練應(yīng)用的)知識(shí)來(lái)考核。這樣做可以有效控制競(jìng)賽試題的水平,避免超負(fù)超時(shí)備戰(zhàn)各級(jí)競(jìng)賽。經(jīng)驗(yàn)證明,各級(jí)競(jìng)賽前的備戰(zhàn)時(shí)間是足夠的,若提早要求中學(xué)生達(dá)到下一級(jí)競(jìng)賽的知識(shí)水平將導(dǎo)致相當(dāng)多的中學(xué)生因參加競(jìng)賽而不能完成中學(xué)其他課程,對(duì)他們的未來(lái)是不可彌補(bǔ)的嚴(yán)重?fù)p失,違背競(jìng)賽活動(dòng)的初衷。全國(guó)化學(xué)競(jìng)賽基本要求應(yīng)根據(jù)此大綱作出相應(yīng)調(diào)整。43.1.1丁烷的異構(gòu)體……1。3.1.2IUPAC命名…….………………1。3.1.3物理性質(zhì)變化趨勢(shì)………………1。3.1.4取代(例如與Cl2)3.1.4.1產(chǎn)物……..……1。3.1.4.2自由基………..…2。3.1.4.3鏈反應(yīng)的引發(fā)與終止……….…2。3.1烷3.1烷5烷烴本章的重點(diǎn):(1)烷烴的系統(tǒng)命名及同分異構(gòu)現(xiàn)象(2)烷烴的結(jié)構(gòu)與相應(yīng)的物理性質(zhì)如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等之間的關(guān)系(3)烷烴的構(gòu)象:透視式和紐曼投影式的寫(xiě)法及各構(gòu)象之間的能量關(guān)系(4)烷烴鹵化的自由基反應(yīng)機(jī)理及各類(lèi)自由基的相對(duì)穩(wěn)定性及應(yīng)用。烷烴本章的重點(diǎn):6烷烴鹵化的自由基反應(yīng)機(jī)理鏈的引發(fā)階段:
Cl2→2Cl·(光照或加熱)鏈的增長(zhǎng)階段:CH4+Cl·→CH3·+HClCH3·+Cl2→CH3Cl+Cl·一氯甲烷再與氯自由基作用:CH3Cl+Cl·→·CH2Cl+HCl·CH2Cl+Cl2→CH2Cl2+Cl·如此循環(huán)可得到三氯甲烷和四氯化碳。鏈的終止:反應(yīng)過(guò)程中自由基還可以互相結(jié)合形成穩(wěn)定化合物從而使反應(yīng)終止,如:CH3·+CH3·→CH3CH3Cl·+Cl·→Cl2烷烴鹵化的自由基反應(yīng)機(jī)理鏈的引發(fā)階段:7
[例]曾有人將等量甲烷和氯的混合氣體通過(guò)弧光燈照射,產(chǎn)物經(jīng)冷凝后分析,發(fā)現(xiàn)其中含20%乙烷氯化物。即使用很純的甲烷作原料,也得到乙烷的氯化物。擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)的規(guī)模還可以分離出更高級(jí)的烷烴氯化物。請(qǐng)解釋產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因。[例]甲烷和氯的反應(yīng)通常在光照或必須在加熱至250℃時(shí)才開(kāi)始發(fā)生反應(yīng),但在無(wú)光照條件下,加入少量(0.02%)的四甲基鉛[Pb(CH3)4],則加熱至140℃,氯化反應(yīng)即可順利進(jìn)行。試用反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行解釋。[例]曾有人將等量甲烷和氯的混合氣體通過(guò)弧光燈照射,產(chǎn)8
[基礎(chǔ)]:室溫下氯化時(shí),氯對(duì)叔、仲、伯氫原子的相對(duì)活性為5:4:1,而溴化時(shí)為1600:82:1,即溴化的選擇性非常高。[例3]正丁烷分別進(jìn)行氯化和溴化,其產(chǎn)物的組成很不一樣,試解釋之。
[基礎(chǔ)]:室溫下氯化時(shí),氯對(duì)叔、仲、伯氫原子的相對(duì)活性93.3烯
3.3.1平面結(jié)構(gòu)…..………1。3.3.2E/Z(cis/tranns)異構(gòu)……………1。3.3.3與Br2,HBr的加成3.3.3.1產(chǎn)物…………….…1。3.3.3.2馬可尼可夫規(guī)則….2。3.3.3.3加成中的碳正離子………………..3。3.3.3.4碳正離子的相對(duì)穩(wěn)定性………..3。3.3.3.5二烯的1,4加成……………….…3。3.3烯
3.3.1平面結(jié)構(gòu)…..………10烯烴難點(diǎn)與重點(diǎn)評(píng)述重點(diǎn):烯烴的結(jié)構(gòu),π鍵的特征,烯烴的化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用,親電加成反應(yīng)的歷程,馬式規(guī)則的應(yīng)用。難點(diǎn):親電加成反應(yīng)的歷程,烯烴的結(jié)構(gòu)對(duì)親電加成反應(yīng)速率和取向的影響。烯烴難點(diǎn)與重點(diǎn)評(píng)述11烯烴的π電子云分布
碳碳雙鍵是反映烯烴化學(xué)性質(zhì)的官能團(tuán)。烯烴的化學(xué)性質(zhì)比烷烴活潑,可以與許多試劑反應(yīng)。主要的反應(yīng)有:親電加成,催化氫化,氧化反應(yīng)和聚合反應(yīng)烯烴的π電子云分布碳碳雙鍵是反映烯烴化學(xué)性質(zhì)的官能團(tuán)。121.親電加成反應(yīng)歷程:一般地,親電加成反應(yīng)歷程分兩步進(jìn)行:第一步,生成正離子中間體
第二步,碳正離子難以穩(wěn)定存在,與體系中的親核物種結(jié)合。1.親電加成反應(yīng)歷程:13奧賽決賽要求培訓(xùn)14(1)一般地,雙鍵上電子云密度越大,親電反應(yīng)活性越大。當(dāng)反應(yīng)有可能產(chǎn)生幾個(gè)異構(gòu)體時(shí),只生成或主要生成一個(gè)產(chǎn)物。與雙鍵直接相連的基團(tuán)的電子效應(yīng)影響反應(yīng)活性和反應(yīng)取向。當(dāng)R是烷基時(shí),一般地,烷基有推電子的誘導(dǎo)效應(yīng)+I,有的還有推電子的超共軛效應(yīng)+C,使C=C雙鍵上的電子云密度增大,反應(yīng)速率比乙烯大,雙鍵上烷基越多,反應(yīng)速率越快。烯烴結(jié)構(gòu)對(duì)親電加成反應(yīng)活性和反應(yīng)取向的影響:(1)一般地,雙鍵上電子云密度越大,親電反應(yīng)活性越大15
反應(yīng)速率與空間效應(yīng)關(guān)系不大。產(chǎn)物符合馬氏規(guī)則,如上所示HX與丙烯反應(yīng)主要生成產(chǎn)物,要求用碳正離子的穩(wěn)定性來(lái)解釋。反應(yīng)速率與空間效應(yīng)關(guān)系不大。產(chǎn)物符合馬氏規(guī)則,如上所16炔烴和二烯烴1、炔烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
和p軌道相比較,s軌道上的電子更靠近原子核。一個(gè)雜化軌道的s成分愈多,則在此雜化軌道上的電子也愈靠近原子核,電負(fù)性越大,成鍵后鍵長(zhǎng)越短,鍵的離解能就越大。炔烴叁鍵的碳原子是sp雜化的,而烯烴雙鍵的碳原子是sp2雜化的,前者s成分較多,故炔烴雖較烯烴多一個(gè)π鍵,但與親電試劑的加成卻較烯烴不易進(jìn)行。同理,叁鍵比雙鍵難于氧化,如在一化合物中,雙鍵和叁鍵同時(shí)存在時(shí),則加成、氧化首先發(fā)生在雙鍵上。炔烴和二烯烴1、炔烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)17
由于乙炔的C—H鍵是σsp—s鍵,而乙烯和乙烷的C—H鍵分別是σsp2—s,σsp3—s鍵,和sp2、sp3雜化軌道相比較,sp雜化軌道的碳原子的有效電負(fù)性最大,因此炔氫的酸性較強(qiáng),可被金屬置換,生成相應(yīng)的炔化物。由于乙炔的C—H鍵是σsp—s鍵,而乙烯和乙烷的C—182.
共軛二烯烴的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
丁二烯分子中鍵的離域以及由之而來(lái)的鍵長(zhǎng)的改變、能量的降低或穩(wěn)定性的增加,都是丁二烯分子形成共軛體系的結(jié)構(gòu)所造成的。共軛二烯烴與溴或氫鹵酸加成時(shí),與單烯烴相似,分兩步進(jìn)行。第一步:
2.
共軛二烯烴的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)丁二烯分子中鍵的離域以及19
由于共軛體系內(nèi)極性交替的存在,碳正離子(1)中的π電子云不是平均分布在這三個(gè)碳原子上,而是主要集中在碳原子2和4上。所以,反應(yīng)的第二步,溴可以加在這個(gè)共軛體系的兩端,分別生成1,2-加成產(chǎn)物和1,4-加成產(chǎn)物。由于共軛體系內(nèi)極性交替的存在,碳正離子(1)中的π電203.共軛效應(yīng)及其相對(duì)強(qiáng)弱
共軛效應(yīng)的產(chǎn)生,有賴(lài)于共軛體系中各個(gè)σ鍵都在同一個(gè)平面上,這樣才能使參加共軛的軌道互相平行而發(fā)生重疊。如果這種共平面性受到破壞,p軌道的互相平行就會(huì)發(fā)生偏離,減少了它們之間的重疊,共軛效應(yīng)就隨之減弱,或者完全消失。3.共軛效應(yīng)及其相對(duì)強(qiáng)弱共軛效應(yīng)的產(chǎn)生,有賴(lài)于共軛21
對(duì)于p-π共軛來(lái)說(shuō),p電子朝著雙鍵方向轉(zhuǎn)移,呈推電子效應(yīng)(+C)。
對(duì)于p-π共軛來(lái)說(shuō),p電子朝著雙鍵方向轉(zhuǎn)移,呈推電子22
對(duì)π-π共軛來(lái)說(shuō),電負(fù)性強(qiáng)的元素原子吸引π電子,使共軛體系的電子云偏向該原子,呈現(xiàn)出拉電子效應(yīng)(-C),例如:
對(duì)π-π共軛來(lái)說(shuō),電負(fù)性強(qiáng)的元素原子吸引π電子,使共23
σ-π共軛效應(yīng)和σ-p共軛效應(yīng)統(tǒng)稱(chēng)為超共軛效應(yīng),例如:CH3—CH=CH2,(CH3)3C+等。超共軛效應(yīng)與π-π共軛效應(yīng)和p-π共軛效應(yīng)比較起來(lái)弱得多。超共軛效應(yīng)一般是供電子的,其大小次序?yàn)椋骸狢H3>—CH2R>—CHR2>—CR3,所以碳正離子的穩(wěn)定性次序是3°>2°>1°>CH3+。σ-π共軛效應(yīng)和σ-p共軛效應(yīng)統(tǒng)稱(chēng)為超共軛效應(yīng),例如24
[例]寫(xiě)出HC≡CCH2CH2CH3→H2C=CHCH=CHCH3的反應(yīng)步驟。
[例]解釋為何H2C=CHCH2C≡CH(A)加HBr生成H3CCHBrCH2C≡CH,而HC≡CCH=CH2(B)加HBr生成H2C=CBrCH=CH2。[例]寫(xiě)出25[例]14CH3CH=CH2進(jìn)行烯丙基游離基溴代。反應(yīng)產(chǎn)物是否有標(biāo)記的H2C=CHC14H2Br?解釋其原因。[例]14CH3CH=CH2進(jìn)行烯丙基游離基溴代。反應(yīng)產(chǎn)物26例以四個(gè)碳原子及以下烴為原料合成下列化合物:例27奧賽決賽要求培訓(xùn)283.2
環(huán)烷3.2.1命名………………..………1。3.2.2小環(huán)的張力………………2。3.2.2椅式/船式構(gòu)型….…………2。3.2環(huán)烷29環(huán)烴一.脂環(huán)烴本章重點(diǎn)和難點(diǎn)是環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)、環(huán)己烷及一取代環(huán)己烷的構(gòu)象、二取代環(huán)己烷和稠環(huán)烴的構(gòu)象。1.
環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)如:環(huán)丙烷分子中,相鄰兩個(gè)碳上的兩個(gè)氫原子彼此成重疊式,具有很大的張力。碳-碳鍵形成彎鍵,C-C-C鍵角為105.5°,碳-碳鍵的р電子成分高。而且由于重疊程度較少,使電子云分布在連接兩個(gè)碳原子的直線(xiàn)的外側(cè),提供了被親電試劑(Br2、HBr等)進(jìn)攻的位置,從而具有一定的烯烴的性質(zhì),并易開(kāi)環(huán)。環(huán)烴一.脂環(huán)烴30奧賽決賽要求培訓(xùn)31反應(yīng)反應(yīng)32環(huán)己烷分子中碳原子是以sp3雜化的,六個(gè)碳原子不在同一平面內(nèi)。環(huán)己烷最穩(wěn)定的構(gòu)象是椅式,常溫下環(huán)己烷分子中99%以上為椅式構(gòu)象。扭船式構(gòu)象的能量比椅式高23kJ·mol-1,但比船式構(gòu)象穩(wěn)定。一種椅式通常很易轉(zhuǎn)變成另一椅式構(gòu)象,這時(shí)原來(lái)的a鍵就變成了e鍵。
2.環(huán)己烷及取代環(huán)己烷的構(gòu)象環(huán)己烷分子中碳原子是以sp3雜化的,六個(gè)碳原子不在同33在一取代環(huán)己烷的平衡化合物中,大多數(shù)取代基占在平伏鍵上(如e-甲基構(gòu)象占95%、e-異丙基構(gòu)象占97%),這時(shí)的體系能量最低。隨著烷基取代基體積的增大,e-烷基構(gòu)象增加,如e-叔丁基環(huán)己烷構(gòu)象已大于99.99%。在一取代環(huán)己烷的平衡化合物中,大多數(shù)取代基占在平伏鍵上(如e343.二取代環(huán)己烷和稠環(huán)烴的構(gòu)象二取代環(huán)己烷的構(gòu)象中,由于順?lè)礃?gòu)型的關(guān)系,有時(shí)則不可能兩取代基都占在能量較低的平伏鍵上。從許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)總結(jié)如下:(1)環(huán)己烷多元取代物的最穩(wěn)定的構(gòu)象是e-取代最多的構(gòu)象。
3.二取代環(huán)己烷和稠環(huán)烴的構(gòu)象35(2)環(huán)上有不同取代基時(shí),大的取代基在e-鍵的構(gòu)象最穩(wěn)定。[例]有如下兩個(gè)反應(yīng):
為什么反應(yīng)(1)的產(chǎn)物中,兩個(gè)溴原子都在平伏鍵上,而反應(yīng)(2)的產(chǎn)物中兩個(gè)溴原子仍留在直立鍵上?(2)環(huán)上有不同取代基時(shí),大的取代基在e-鍵的構(gòu)象最穩(wěn)定。[363.5芳香烴3.5.1苯的化學(xué)式………1。3.5.2電子的離域………1。3.5.3共振的穩(wěn)定化作用………………1。3.5.4休克爾規(guī)則(4n+2)………………3。3.5.5雜環(huán)的芳香性……3。3.5.6雜環(huán)的命名(IUPAC)…………3。3.5.7多環(huán)芳香化合物…3。3.5.8第一取代基的效應(yīng):反應(yīng)性…2。3.5.9取代的定向……………2。3.5.10取代效應(yīng)的解釋…3。3.5芳香烴37重點(diǎn):(1)親電取代反應(yīng)及機(jī)理;(2)苯環(huán)上取代基的定位規(guī)律;
重點(diǎn):(1)親電取代反應(yīng)及機(jī)理;38共軛的穩(wěn)定化作用共軛的穩(wěn)定化作用39傅克反應(yīng)(烷基化和?;磻?yīng))傅克反應(yīng)(烷基化和?;磻?yīng))40烷基化反應(yīng)中的重排烷基化反應(yīng)中的重排41溴化溴化42硝化硝化43苯環(huán)上取代反應(yīng)的定位規(guī)律苯環(huán)上取代反應(yīng)的定位規(guī)律44定位規(guī)律的應(yīng)用定位規(guī)律的應(yīng)用45側(cè)鏈鹵化
側(cè)鏈鹵化
46氧化這是合成羧酸的合成方法,還可以用于測(cè)定烷基的數(shù)目。但側(cè)鏈無(wú)-氫,側(cè)鏈不容易氧化。氧化這是合成羧酸的合成方法,還可以用于測(cè)定烷基的數(shù)目。但側(cè)鏈47萘的磺化萘的磺化48Birch還原Birch還原49旋光異構(gòu)旋光異構(gòu)50旋光度和比旋光度
分子的對(duì)稱(chēng)性、手性和旋光活性旋光活性手性對(duì)稱(chēng)性對(duì)稱(chēng)面或?qū)ΨQ(chēng)中心(有或無(wú))旋光度和比旋光度分子的對(duì)稱(chēng)性、手性和旋光活性51對(duì)映異構(gòu)體的表示方法
透視式和Fischer投影式對(duì)映異構(gòu)體的表示方法
透視式和Fischer投影式52包括R/S命名法、各種表示構(gòu)型的方法、對(duì)映異構(gòu)體、非對(duì)映異構(gòu)體、外消旋體及內(nèi)消旋體等概念。難點(diǎn):主要體現(xiàn)在對(duì)立體化學(xué)的理解上。如表示構(gòu)型的方法及相互間的轉(zhuǎn)換和反應(yīng)過(guò)程中的立體化學(xué)問(wèn)題。本章的重點(diǎn):包括R/S命名法、各種表示構(gòu)型的方法、對(duì)映異構(gòu)體、非53例:用KMnO4與順-2丁烯反應(yīng),得到一個(gè)熔點(diǎn)為320C的鄰二醇,而與反-2丁烯反應(yīng),得到熔點(diǎn)為190C的鄰二醇。兩個(gè)鄰二醇都是無(wú)旋光的。將熔點(diǎn)為190C的進(jìn)行拆分,可以達(dá)到兩個(gè)旋光度絕對(duì)值相同,方向相反的一對(duì)對(duì)映體。(1)試推測(cè)熔點(diǎn)為190C的及熔點(diǎn)為320C的鄰二醇各是什么構(gòu)型。(2)用KMnO4羥基化的立體化學(xué)是怎樣的?例:用KMnO4與順-2丁烯反應(yīng),得到一個(gè)熔點(diǎn)為320C的54解將熔點(diǎn)為190C的進(jìn)行拆分,可以達(dá)到兩個(gè)旋光度絕對(duì)值相同,方向相反的一對(duì)對(duì)映體的反應(yīng)結(jié)果說(shuō)明得到的是鄰二醇的一對(duì)對(duì)映體。鄰二醇共有三個(gè)構(gòu)型異構(gòu)體,包括一個(gè)內(nèi)消旋化合物和一對(duì)對(duì)映體。由此可推斷出它們的構(gòu)型如下:解將熔點(diǎn)為190C的進(jìn)行拆分,可以達(dá)到兩個(gè)旋光度絕對(duì)值相55奧賽決賽要求培訓(xùn)56氯代烴
3.6鹵素化合物3.6.1水解反應(yīng)…………2。3.6.2鹵素互換…………3。3.6.3反應(yīng)性(伯仲叔對(duì)比)…………2。3.6.4離子機(jī)理…………2。3.6.5副產(chǎn)物(消除)…2。3.6.6反應(yīng)性(脂肪烴與芳香烴對(duì)比)2。3.6.7武茲反應(yīng)(RX+Na)…………3。3.6.8鹵素衍生物與污染………………3。氯代烴3.6鹵素化合物57本章的重點(diǎn)是鹵代烴的重要反應(yīng)及其應(yīng)用和親核取代反應(yīng)歷程。重要反應(yīng)有親核取代反應(yīng)、消除反應(yīng)、和活潑金屬的反應(yīng)等。歷程主要是指SN1和SN2歷程。難點(diǎn)是對(duì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系、影響親核取代反應(yīng)的因素、親核取代和消除反應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)等的認(rèn)識(shí)和理解。本章的重點(diǎn)是鹵代烴的重要反應(yīng)及其應(yīng)用和親核取代反應(yīng)歷58水解反應(yīng)低級(jí)的伯鹵代烴:對(duì)于仲和叔鹵代烴特別應(yīng)注意消去反應(yīng)產(chǎn)生的副反應(yīng),往往生成的烯烴是主要反應(yīng)產(chǎn)物。水解反應(yīng)低級(jí)的伯鹵代烴:59反應(yīng)性
鹵代烴的性質(zhì)主要取決于碳鹵鍵和烴基的結(jié)構(gòu)。碳鹵鍵越容易斷裂,愈易發(fā)生反應(yīng)。1.鹵原子的可極化性為I>Br>Cl>F,反應(yīng)物與反應(yīng)物、溶劑或親核試劑間的相互極化作用使碳鹵鍵的成鍵電子對(duì)更加偏向于鹵原子,極化作用有助于碳鹵鍵的異裂。鹵原子中,碘原子的原子半徑最大、電負(fù)性最小,因而碳碘鍵最易被極化。氟原子的原子半徑最小、電負(fù)性最大,碳氟鍵最難被極化。因此,單鹵代烷烴的親核取代反應(yīng)的活性為:RI>RBr>RCl>RF。單鹵代烷烴的碳鹵鍵中,碳氟鍵最短、鍵能最大、最難被極化,因此,一氟代烷烴不易發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)性
鹵代烴的性質(zhì)主要取決于碳鹵鍵和烴基的結(jié)構(gòu)。602.鹵原子相同時(shí),乙烯基鹵代烴和鹵代芳烴不如鹵代烷活潑。在乙烯基鹵代烴和鹵代芳烴中,和sp2雜化的碳原子成鍵的鹵原子與碳-碳Π鍵間的PΠ共軛作用使碳鹵鍵鍵能增強(qiáng)(和鹵代烷相比),反應(yīng)活性降低。因此,乙烯基鹵代烴和鹵代芳烴不如鹵代烷烴活潑。
鹵原子相同時(shí),烯丙基鹵代烴比鹵代烷活潑。這是因?yàn)樘见u鍵斷裂的過(guò)程中,漸顯正性的碳原子上的正電荷可被相鄰碳碳雙鍵上的電子部分中和,降低了反應(yīng)的活化能的緣故。2.鹵原子相同時(shí),乙烯基鹵代烴和鹵代芳烴不如鹵代烷活61脂肪族親核取代反應(yīng)的歷程單分子反應(yīng)歷程SN1:脂肪族親核取代反應(yīng)的歷程單分子反應(yīng)歷程SN1:62雙分子反應(yīng)歷程SN2:雙分子反應(yīng)歷程SN2:63例從(S)-2-氯丁烷合成(S)-2-溴丁烷。親核取代反應(yīng)的立體化學(xué)例從(S)-2-氯丁烷合成(S)-2-溴丁烷。親核取代64特別提醒親核取代反應(yīng)的兩種反應(yīng)歷程,在反應(yīng)中同時(shí)存在,只是在某些特定的條件下哪個(gè)占優(yōu)勢(shì)的問(wèn)題。影響反應(yīng)歷程的因素:(1)電子效應(yīng)(?-碳原子上烷基的取代效應(yīng))(2)烷基的大?。?)鹵原子的性質(zhì)(4)親核試劑的親核能力(5)溶劑的極性等特別提醒親核取代反應(yīng)的兩種反應(yīng)歷程,在反應(yīng)中同65親核取代和消除反應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)鹵代烴的親核取代和消除反應(yīng)中均涉及到兩個(gè)共性問(wèn)題:(1)親核試劑和堿都是富電子物種。(2)反應(yīng)中均涉及到碳鹵鍵的斷裂。因此,親核取代反應(yīng)和消除反應(yīng)間存在競(jìng)爭(zhēng)。一般來(lái)說(shuō),堿性強(qiáng)有利于消除反應(yīng),親核性強(qiáng)有利于親核取代反應(yīng)。粗略地看,堿性越強(qiáng)、親核性也越強(qiáng)。但需注意,親核性和堿性是兩個(gè)不同的概念。堿性是一種熱力學(xué)現(xiàn)象,親核性則僅僅用于動(dòng)力學(xué)的研究中。在這里,堿性的強(qiáng)弱可理解為拔取氫原子的能力;親核性可視為親核試劑提供一對(duì)電子和反應(yīng)物的某一原子(主要是碳原子)之間成鍵的能力。親核取代和消除反應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)鹵代烴的親核取代和消除反應(yīng)中66空間因素對(duì)親核性有著更為重要的影響。例如,叔丁醇鈉是一種強(qiáng)堿,但卻是一種弱的親核試劑。這是由于將叔丁醇鈉作為親核試劑時(shí),體積較大的叔丁基阻礙了其向反應(yīng)物分子中的碳原子接近的緣故,因此常將其稱(chēng)為不親核堿??蓸O化性是影響親核性的另一重要因素。例如,氫硫酸或硫醇(RSH)的酸性分別比水和醇的酸性強(qiáng),因而硫氫根負(fù)離子和烷硫基負(fù)離子的堿性分別比氫氧根負(fù)離子和烷氧基負(fù)離子的堿性弱。但是,因硫原子的可極化性比氧原子的大,硫氫根負(fù)離子和烷硫基負(fù)離子的親核性分別比氫氧根負(fù)離子和烷氧基負(fù)離子的親核性強(qiáng)得多??臻g因素對(duì)親核性有著更為重要的影響。例如,叔丁醇鈉是67例例68奧賽決賽要求培訓(xùn)69醇、酚、醚3.7醇與酚3.7.1氫鍵──醇與醚對(duì)比……………1。3.7.2醇與的酚的酸性對(duì)比……………2。3.7.3烯烴的脫氫………1。3.7.4醚的脫氫…………2。3.7.5與無(wú)機(jī)酸成酯……2。3.7.6碘仿反應(yīng)…………2。3.7.7伯仲叔的反應(yīng):LUCAS試劑……2。3.7.8甘油的化學(xué)式……1。醇、酚、醚3.7醇與酚70
本章的重點(diǎn)是醇、酚、醚的重要反應(yīng)及其應(yīng)用。重要反應(yīng)有親核取代反應(yīng)、消除反應(yīng)、重排反應(yīng)等。歷程主要是指SN1和SN2歷程,E1和E2消去反應(yīng)歷程。難點(diǎn)是對(duì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系、親核取代、消除反應(yīng)機(jī)理等知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)和理解。
本章的重點(diǎn)是醇、酚、醚的重要反應(yīng)及其應(yīng)用。重要反應(yīng)有71一.轉(zhuǎn)變?yōu)辂u代烴
叔醇>仲醇>伯醇,HI>HBr>HCl≥HF。伯醇主要按SN2機(jī)理進(jìn)行,在硫酸、磷酸或氯化鋅的作用下羥基轉(zhuǎn)變成離去傾向更大的基團(tuán),促進(jìn)取代反應(yīng)的進(jìn)行。如:一.轉(zhuǎn)變?yōu)辂u代烴叔醇>仲醇>伯醇,HI>HBr72隨著α-碳原子上的位阻的增大,反應(yīng)逐漸不利于SN2機(jī)理進(jìn)行,而有利于SN1機(jī)理進(jìn)行,如叔醇、芐醇及烯丙醇等按SN1機(jī)理進(jìn)行,SN1機(jī)理經(jīng)過(guò)碳正離子中間體,所以,可能有重排產(chǎn)物產(chǎn)生,如:隨著α-碳原子上的位阻的增大,反應(yīng)逐漸不利于SN2機(jī)73因鹵代烴不溶于水,所以可以用濃鹽酸-氯化鋅(Lucas試劑)與醇反應(yīng)的速度的不同來(lái)區(qū)分四碳或以下的伯、仲、叔醇。三鹵化磷、氯化亞砜常用作鹵化試劑,重排產(chǎn)物比用氫鹵酸時(shí)少。因鹵代烴不溶于水,所以可以用濃鹽酸-氯化鋅(Luca74醇與強(qiáng)酸,如硫酸、磷酸、硫酸氫鉀和對(duì)甲苯磺酸等一起加熱脫水生成烯烴。醇脫水的相對(duì)速度為叔醇>仲醇>伯醇。反應(yīng)通常經(jīng)過(guò)碳正離子中間體,伴隨有重排產(chǎn)物。有兩種或三種β-氫原子的醇,脫水時(shí)生成幾種烯烴的混合物,主要產(chǎn)物為雙鍵碳原子上烷基較多的烯烴(Saytzeff烯烴為主),而且得到的是反式烯烴為主。
二.轉(zhuǎn)變成烯烴醇與強(qiáng)酸,如硫酸、磷酸、硫酸氫鉀和對(duì)甲苯磺酸等一起加75解釋實(shí)驗(yàn)中所遇到的下列問(wèn)題:(1)金屬鈉可用于去除苯中所含的痕量水,但不宜用于去除乙醇中所含的水?(2)乙醇是制備乙醚的原料,常夾雜于產(chǎn)物乙醚中。在制備Grignard試劑時(shí),為什么作溶劑的乙醚不但要除凈水分,而且必須除凈乙醇?(3)在使用LiAlH4還原醛、酮、羧酸等制備醇時(shí),為什么不能用乙醇或甲醇作溶劑?(4)在實(shí)驗(yàn)室中,鄰硝基苯酚和對(duì)硝基苯酚是用苯酚硝化制備的,其生成的混合物通過(guò)水蒸汽蒸餾,可將鄰硝基苯酚從反應(yīng)混合物中蒸出而與對(duì)硝基苯酚分離。為什么兩種硝基苯酚只有鄰硝基苯酚能被水蒸汽蒸出?解釋實(shí)驗(yàn)中所遇到的下列問(wèn)題:76用格利雅試劑合成醇不同羰基化合物作底物,可得到不同類(lèi)型的醇用格利雅試劑合成醇不同羰基化合物作底物,可得到不同類(lèi)型的醇77與甲醛反應(yīng)合成了增加一個(gè)碳原子的伯醇與甲醛反應(yīng)合成了增加一個(gè)碳原子的伯醇78與醛的反應(yīng)在醛的羰基碳原子上增加一個(gè)烴基的仲醇與醛的反應(yīng)在醛的羰基碳原子上增加一個(gè)烴基的仲醇79與酮反應(yīng)合成了叔醇與酮反應(yīng)合成了叔醇80與羧酸酯的合成與羧酸酯的合成81醚醚82堿性醚氧原子上有孤對(duì)電子對(duì),可以作為電子給予體,接受強(qiáng)酸的質(zhì)子而顯示其堿性;醚還可以同缺電子的化合物,如氟化硼,三氯化鋁,格利雅試劑等生成絡(luò)合物。如:堿性醚氧原子上有孤對(duì)電子對(duì),可以作為電子給予體,接受83醚鏈的斷裂在較高溫度下強(qiáng)酸能使醚鍵斷裂。氫鹵酸使醚鍵斷裂的能力為HI>HBr>HCl,HF不是使醚鍵斷裂的有效試劑。常用的試劑為57%的氫碘酸.醚鏈的斷裂在較高溫度下強(qiáng)酸能使醚鍵斷裂。氫鹵酸使醚鍵84醚鍵的斷裂一般為SN2反應(yīng):有時(shí)也可能以SN1反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行:醚鍵的斷裂一般為SN2反應(yīng):有時(shí)也可能以SN1反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行85乙烯基醚加酸即可裂解。如:乙烯基醚加酸即可裂解。如:86Claisen重排苯酚的烯丙醚在加熱時(shí),烯丙基遷移到鄰位碳原子上。若兩個(gè)鄰位被占,則烯丙基遷移到對(duì)位上。Claisen重排苯酚的烯丙醚在加熱時(shí),烯丙基遷移到87環(huán)醚環(huán)氧化合物的結(jié)構(gòu):具有較大的張力.環(huán)醚環(huán)氧化合物的結(jié)構(gòu):88環(huán)醚的反應(yīng)小環(huán)環(huán)醚化合物由于環(huán)的巨大張力,反應(yīng)活性遠(yuǎn)大于開(kāi)鏈醚或其他環(huán)醚。它們?cè)趬A性、中性或酸性條件下都可以開(kāi)環(huán)。在酸性條件下,親核試劑進(jìn)攻環(huán)醚中取代較多的碳原子,被進(jìn)攻的碳原子構(gòu)型發(fā)生轉(zhuǎn)化;在堿性條件下,親核試劑則進(jìn)攻環(huán)醚中取代較少的碳原子,被進(jìn)攻的碳原子構(gòu)型也發(fā)生轉(zhuǎn)化。如:環(huán)醚的反應(yīng)小環(huán)環(huán)醚化合物由于環(huán)的巨大張力,反應(yīng)活性遠(yuǎn)89奧賽決賽要求培訓(xùn)90立體化學(xué)的問(wèn)題立體化學(xué)的問(wèn)題91奧賽決賽要求培訓(xùn)92奧賽決賽要求培訓(xùn)933.8羰基化合物3.8.1命名………………1。3.8.2酮/烯醇互變異構(gòu)………………2。3.8.3制備3.8.3.1醇的氧化…1。3.8.3.2從一氧化碳………………3。3.8.4反應(yīng)3.8.4.1醛的氧化…1。3.8.4.2與金屬鋅反應(yīng)……………2。3.8羰基化合物943.8.4.3與HCN加成………………2。3.8.4.4與NaHCO3加成…………2。3.8.4.5與NH2OH加成……………2。3.8.4.6制備乙酸酯………………3.3.8.4.7醇醛縮合………………3。3.8.4.8康尼查羅反應(yīng)(PhCH2OH的歧化)…3。3.8.4.9格林尼亞反應(yīng)…………2。3.8.4.10費(fèi)林反應(yīng)與土侖反應(yīng)……2。3.8.4.3與HCN加成………………2。95本章的重點(diǎn)是醛、酮的重要反應(yīng)及其應(yīng)用和有關(guān)反應(yīng)機(jī)理。重要反應(yīng)有親核加成反應(yīng)、縮合反應(yīng)、α-H取代反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)等。反應(yīng)機(jī)理主要指親核加成機(jī)理、羥醛縮合機(jī)理等。難點(diǎn)是對(duì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系、影響醛、酮親核加成反應(yīng)的因素和反應(yīng)的立體選擇性的認(rèn)識(shí)和理解。本章的重點(diǎn)是醛、酮的重要反應(yīng)及其應(yīng)用和有關(guān)反應(yīng)機(jī)理。96酮/烯醇互變異構(gòu)在多元醇分子中,兩個(gè)或三個(gè)羥基連在同一個(gè)碳原子上的化合物不穩(wěn)定,容易失水生成醛、酮或羧酸;羥基連在雙鍵碳原子上的醇為烯醇,烯醇與醛或酮形成動(dòng)態(tài)平衡:酮/烯醇互變異構(gòu)在多元醇分子中,兩個(gè)或三個(gè)羥基連在同97結(jié)構(gòu)與性質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)98反應(yīng)和含氧親核試劑的加成反應(yīng)和含氧親核試劑的加成99奧賽決賽要求培訓(xùn)100含硫親核試劑的加成
含硫親核試劑的加成
101加飽和NaHSO3溶液(過(guò)量)醛、脂肪族甲基酮和低級(jí)環(huán)酮(環(huán)內(nèi)碳原子在8個(gè)以下),其他的酮不起反應(yīng)。加飽和NaHSO3溶液(過(guò)量)醛、脂肪族甲基酮和低級(jí)102含氮親核試劑的加成亞胺(西佛堿)Schiffbase含氮親核試劑的加成亞胺(西佛堿)Schiffbase103烯胺烯胺104醛、酮的親核加成反應(yīng)活性和加成的立體選擇性
醛、酮的親核加成反應(yīng)活性和加成的立體選擇性
105當(dāng)羰基鄰位碳原子為手性碳原子時(shí),親核加成具有一定的立體選擇性。Cram規(guī)則一:當(dāng)用LiAlH4和NaBH4或格氏試劑與羰基加成,親核試劑從M和S基團(tuán)之間進(jìn)攻羰基得到主要加成產(chǎn)物?;鶊F(tuán)的大小順序?yàn)長(zhǎng)>M>S。Cram規(guī)則二:當(dāng)羰基鄰位的不對(duì)稱(chēng)碳原子上有-OH,-NH2等能與羰基形成分子內(nèi)氫鍵的基團(tuán)時(shí),親核試劑從含氫鍵環(huán)的空間阻礙小的一邊與羰基加成。當(dāng)羰基鄰位碳原子為手性碳原子時(shí),親核加成具有一定的立體選擇性106奧賽決賽要求培訓(xùn)107環(huán)酮的加成環(huán)酮的加成108奧賽決賽要求培訓(xùn)1093.9羧酸3.9.1誘導(dǎo)效應(yīng)與強(qiáng)度………2。3.9.2陰離子中的氧原子的等同性…………2。3.9.3制備和性質(zhì)3.9.3.1由酯………………2。3.9.3.2由晴…………2。3.9.3.3與醇反應(yīng)產(chǎn)物(酯)……………1。3.9.3.4酯化反應(yīng)的機(jī)理…2。3.9.3.5闡明機(jī)理的同位素法……………3。3.9.3.6酰鹵的命名:………2。3.9.3.7酰氯的制備………2(3)。3.9.3.8由酰氯制酰胺……2。3.9羧酸1103.9.3.9酰氯制晴…………2(3)。3.9.3.10酸酐的制備………2。3.9.3.11草酸:名稱(chēng)與化學(xué)式……………1。3.9.3.12取代酸類(lèi)(如羥酸、酮酸)………2。3.9.3.13多元羧酸………2。3.9.3.14光學(xué)活性(例如乳酸)…………2。3.9.3.15R/S命名法………3。3.9.3.16動(dòng)物與植物脂肪的區(qū)別…………2。3.9.3.9酰氯制晴…………2(3)。111羧酸衍生物本章的重點(diǎn)是羧酸衍生物中羰基上的親核取代反應(yīng)和親核取代反應(yīng)歷程(特別是酯的水解反應(yīng)歷程)、羧酸衍生物在有機(jī)合成中的應(yīng)用和幾個(gè)重要的有機(jī)人名反應(yīng)等。難點(diǎn)是對(duì)不同結(jié)構(gòu)的羧酸衍生物中羰基上的親核取代反應(yīng)歷程的理解。羧酸衍生物本章的重點(diǎn)是羧酸衍生物中羰基上的親核取代反112羧酸衍生物化學(xué)性質(zhì)的結(jié)構(gòu)分析羧酸衍生物化學(xué)性質(zhì)的結(jié)構(gòu)分析113羧酸衍生物的親核取代(加成-消去)反應(yīng)一般分為兩步,首先是親核試劑進(jìn)攻羰基碳原子,發(fā)生親核加成反應(yīng),形成一個(gè)帶負(fù)電荷的四面體中間體。然后,中間體消去一個(gè)負(fù)離子,恢復(fù)碳-氧雙鍵,形成另一個(gè)羧酸衍生物。
羰基上的親核取代(加成—消去)反應(yīng)
羧酸衍生物的親核取代(加成-消去)反應(yīng)一般分為兩步,114羧酸衍生物的水解反應(yīng)歷程
酯的水解是酯化反應(yīng)的逆反應(yīng),水解時(shí)可能是酰氧鍵斷裂,也可能是烷-氧鍵斷裂;每種斷裂方式都可按單分子或雙分子歷程進(jìn)行,所以有四種可能的歷程。同樣堿性水解也有四種可能歷程。這八種酯水解機(jī)理中,以酯的酸性(AAc2)或堿性(BAc2)水解雙分子酰氧鍵斷裂最為常見(jiàn),以(BAc2)為例作一說(shuō)明。
羧酸衍生物的水解反應(yīng)歷程酯的水解是酯化反應(yīng)的逆反115由于四面體中間體具有負(fù)電荷,同時(shí)比較擁擠,酯的堿性水解將受極性和立體效應(yīng)的影響。當(dāng)酯的?;线B有吸電子基時(shí),將加速反應(yīng)的進(jìn)行,且隨其吸電能力的增強(qiáng),反應(yīng)速度增大。值得注意的是,若酯的水解能生成穩(wěn)定的碳正離子,則有利于單分子烷-氧鍵斷裂。由于四面體中間體具有負(fù)電荷,同時(shí)比較擁擠,酯的堿性水116酯交換反應(yīng)和水解酯交換反應(yīng)和水解117乙酰霉素(9,13’-diacetylmidecamycin)的合成乙酰霉素(9,13’-diacetylmidecamycin118奧賽決賽要求培訓(xùn)119奧賽決賽要求培訓(xùn)1203.10含氮化合物
3.10.1胺類(lèi)是堿…………1。3.10.2脂肪胺與芳香胺的比較…………2。3.10.3名稱(chēng):一級(jí)二級(jí)三級(jí)四級(jí)………2。3.10.4各級(jí)胺的實(shí)驗(yàn)室鑒定……………3。3.10.5胺的制備3.10.5.1從鹵素化合物……2。3.10.5.2從硝基化合物(從PhNO2制備PhNH2)……..…3。3.10.5.3從酰胺(Hoffmann降解)…….…3。3.10含氮化合物3.10.1胺類(lèi)是堿……………1213.10.6Hoffmann反應(yīng)的機(jī)理與酸堿介質(zhì)的關(guān)系…………………..…3。3.10.7胺與酰胺的堿性對(duì)比…………….2。3.10.8脂肪胺的重氮化反應(yīng)的產(chǎn)物……...3。3.10.9芳香胺的的重氮化反應(yīng)的產(chǎn)物….3。3.10.10染料:顏色與結(jié)構(gòu)的關(guān)系(生色基團(tuán))………3。3.10.11硝基化合物:互變異構(gòu)…………3。3.10.12Beckmann重排(肟與酰胺)………………..….3。3.10.6Hoffmann反應(yīng)的機(jī)理與酸堿介質(zhì)的關(guān)122含氮化合物本章的重點(diǎn)是各種含氮化合物的重要反應(yīng)及其在有機(jī)合成中的應(yīng)用、芳環(huán)上的親核取代反應(yīng)歷程、Cope消去和Hofmann消去反應(yīng)的機(jī)理和立體化學(xué)、活潑中間體碳烯和類(lèi)碳烯的生成及其應(yīng)用、烯胺的生成及其在有機(jī)合成中的應(yīng)用等。含氮化合物本章的重點(diǎn)是各種含氮化合物的重要反應(yīng)及其在123胺類(lèi)是堿在脂肪胺中氮原子為SP3雜化,氮原子上有一對(duì)未共享電子對(duì)占據(jù)在SP3雜化軌道上,它可以接受質(zhì)子而顯堿性;芳胺分子中氮原子的雜化狀態(tài)在SP3與SP2之間,孤對(duì)電子對(duì)的軌道具有更多的P軌道成分,可以與苯環(huán)中π電子的軌道重疊而共軛,使部分電子云分布到苯環(huán)碳原子上,孤對(duì)電子接受質(zhì)子的能力顯著降低。因此,芳胺的堿性比脂肪胺弱得多。胺類(lèi)是堿在脂肪胺中氮原子為SP3雜化,氮原子上124各級(jí)胺的實(shí)驗(yàn)室鑒定伯、仲胺容易與酰氯或酸酐作用生成酰胺,大多數(shù)酰胺是固體,有一定的熔點(diǎn),可以用于胺的鑒定;在有機(jī)合成中可以保護(hù)氨基,避免發(fā)生不需要的副反應(yīng)。RNH2+(CH3CO)2O→RNHCOCH3RNH2+p-CH3C6H4SO2Cl→p-CH3C6H4SO2NHR(溶于NaOH溶液中)R2NH+p-CH3C6H4SO2Cl→p-CH3C6H4SO2NR2(不溶于NaOH溶液中)R3N+p-CH3C6H4SO2Cl→不生成磺酰胺各級(jí)胺的實(shí)驗(yàn)室鑒定伯、仲胺容易與酰氯或酸酐作用生125叔胺氧化物的生成及消去胺很容易被氧化,一般生成較復(fù)雜的混合物。但叔胺在過(guò)氧化氫或過(guò)酸作用下生成叔胺氧化物。后者在加熱條件下與β-氫原子發(fā)生順式消去。例如:叔胺氧化物的生成及消去胺很容易被氧化,一般生成較復(fù)雜126作為親核試劑與醛酮的反應(yīng)仲胺與醛或酮反應(yīng)生成烯胺,通過(guò)烯胺與鹵代烴起親核取代反應(yīng),可在原有酮的α-位導(dǎo)入一烴基的酮;與酰鹵反應(yīng)則得到β-二酮;與α-鹵代酮反應(yīng)可以得到1,4-二羰基化合物;若與活潑烯鍵如α,β-不飽和羰基化合物作用,則起邁克爾加成反應(yīng),得到1,5-二羰基化合物。如:作為親核試劑與醛酮的反應(yīng)仲胺與醛或酮反應(yīng)生成127芳香族重氮鹽芳香族伯胺在亞硝酸鈉和無(wú)機(jī)酸作用下,于低溫很容易生成相應(yīng)的芳香族重氮鹽,后者在一定的條件下,發(fā)生重氮基被其他原子或原子團(tuán)取代,生成相應(yīng)的取代產(chǎn)物。芳香族重氮鹽芳香族伯胺在亞硝酸鈉和無(wú)機(jī)酸作用下,于低128偶聯(lián)反應(yīng)(弱酸和中性溶液)偶聯(lián)反應(yīng)(弱酸和中性溶液)129Hofmann消去反應(yīng)
季銨鹽在AgOH作用下可以生成相應(yīng)的季銨堿。季銨堿在加熱時(shí)與所連烴基上的β-氫原子發(fā)生E2的Hofmann消去,生成烯烴、叔胺和水。除β-碳原子上連有芳基外,通常生成雙鍵碳原子上含烷基最少的Hofmann烯烴,在多數(shù)情況下Hofmann消去為反式共平面消去。如:Hofmann消去反應(yīng)
季銨鹽在AgOH作用下可以生1303.11某些大分子
3.11.1親水/疏水基團(tuán)……2。3.11.2膠束結(jié)構(gòu)…………3。3.11.3肥皂的制造………1。3.11.4聚合反應(yīng)的產(chǎn)物3.11.4.1聚苯乙烯的……2。3.11.4.2聚乙烯……..…1。3.11.4.3聚酰胺的………………..……3。3.11.4.4酚+醛的………3。3.11.4.5聚氨酯的………3。3.11.4.6高分子的交聯(lián)……………….…3。3.11.4.7聚合反應(yīng)的鏈反應(yīng)機(jī)理…….…3。3.11.4.8橡膠的組成…….3。3.11某些大分子
3.11.1親水/疏水基團(tuán)……………1314.1氨基酸與肽
4.1.1氨基酸的離子性結(jié)構(gòu)……………1。4.1.2等電點(diǎn)……………2。4.1.320種氨基酸(按基團(tuán)的分類(lèi))…2。4.1.420種氨基酸(所有結(jié)構(gòu))………3。4.1.5茚三酮反應(yīng)(包括方程式)……3。4.1.6色譜分離法………3。4.1.7電滲析分離法……3。4.1.8肽鍵………………1。4.1氨基酸與肽
4.1.1氨基酸的離子性結(jié)構(gòu)……………1324.2蛋白質(zhì)4.2.1蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)………………1。4.2.2S—S鍵…….…3。4.2.3氨基酸順序分析…………..……3。4.2.4二級(jí)結(jié)構(gòu)…………3。4.2.5—螺旋結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)……………3。4.2.6三級(jí)結(jié)構(gòu)…………3。4.2.7pH,溫度,金屬,EtOH引起變性………………2。4.2.8四級(jí)結(jié)構(gòu)…….……3。4.2蛋白質(zhì)4.2.1蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)………………1。1334.2.9蛋白質(zhì)的分離(分子大小和溶解度)……….………3。4.2.10蛋白質(zhì)代謝(一般性)…………3。4.2.11蛋白質(zhì)的水解……3。4.2.12氨基轉(zhuǎn)移…………3。4.2.13氨基酸降解代謝的四種途徑……3。4.2.14氨基酸的脫羧…………….………3。4.2.15尿素循環(huán)(只需結(jié)果)….………3。4.2.9蛋白質(zhì)的分離(分子大小和溶解1344.3.1C4到C18的IUPAC命名…………2。4.3.25種最重要的脂肪酸的俗名……2。4.3.3脂肪的一般代謝…3。4.3.4脂肪酸的—氧化(方程式與ATP平衡)……………3。4.3.5脂肪酸和脂肪的合成代謝………3。4.3.6磷酸甘油酯………3。4.3.7膜…………………3。4.3.8活性傳送…………3。4.3脂肪酸與脂肪4.3.1C4到C18的IUPAC命名…………2。4.1354.4酶
一般性質(zhì),活性中心…..…2。命名,動(dòng)力學(xué),輔酶,ATP的功能等……………….3。4.5醣葡萄糖和果糖的化學(xué)式…………….………2?!狥ISCHER投影式……2。——HAWORTH結(jié)構(gòu)式…3。脎……..3。
4.4酶136麥芽糖是還原糖………….…2。淀粉和纖維素的區(qū)別………2。
-和-D葡萄糖的區(qū)別………2。從淀粉到乙酰輔酶的代謝……3。葡萄糖酶解代謝成乳酸和乙醇………………3。上述途徑的ATP的計(jì)算……….3。光合作用(只涉及產(chǎn)物)……2。光反應(yīng)與暗反應(yīng)……………3。開(kāi)爾文循環(huán)細(xì)節(jié)…………….3。麥芽糖是還原糖………….…2。137演講完畢,謝謝觀看!演講完畢,謝謝觀看!138
有機(jī)化學(xué)
主講教師:馬學(xué)兵
139競(jìng)賽大綱在2002年第34屆國(guó)際競(jìng)賽前舉行的國(guó)際競(jìng)賽指導(dǎo)委員會(huì)工作會(huì)議上對(duì)大綱進(jìn)行了修訂.應(yīng)指出:大綱分為三個(gè)不同級(jí)別的水平,但只是舉例而不是窮舉,競(jìng)賽參與者應(yīng)能據(jù)此判斷國(guó)際競(jìng)賽大綱里沒(méi)有舉例的知識(shí)的水平.《全國(guó)化學(xué)競(jìng)賽基本要求》參考了《國(guó)際化學(xué)奧林匹克競(jìng)賽大綱》,初賽要求大致與國(guó)際大綱一級(jí)水平相當(dāng),決賽要求大致與國(guó)際競(jìng)賽二級(jí)水平相當(dāng),但不完全一致。水平1:絕大多數(shù)中學(xué)化學(xué)大綱里有的,無(wú)須在國(guó)際競(jìng)賽預(yù)備題中提及。水平2:許多中學(xué)化學(xué)大綱里有的,也許用于國(guó)際競(jìng)賽試題而在國(guó)際競(jìng)賽預(yù)備題里無(wú)例解。水平3:大多數(shù)中學(xué)化學(xué)大綱里沒(méi)有,只有被預(yù)備題例解的才能用于國(guó)際競(jìng)賽試題。競(jìng)賽大綱在2002年第34屆國(guó)際競(jìng)賽前舉行的國(guó)際競(jìng)賽140通讀本大綱可得出如下認(rèn)識(shí):
本大綱是采取舉例的方式來(lái)明確知識(shí)點(diǎn)的層次,重在體現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)的不同層次,不能說(shuō)大綱里沒(méi)有列入的知識(shí)點(diǎn)就不屬于競(jìng)賽內(nèi)容。三級(jí)知識(shí)大致為大學(xué)本科低年級(jí)知識(shí)水平。知識(shí)點(diǎn)的分級(jí)旨在明確競(jìng)賽前參賽選手需要記憶多少知識(shí)作為解題的基礎(chǔ),不等于在競(jìng)賽試題中不得出現(xiàn)超綱的供參賽選手現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用的化學(xué)知識(shí)信息以及考核參賽選手把握新知識(shí)內(nèi)涵的能力(學(xué)習(xí)能力)與應(yīng)用新知識(shí)的能力(應(yīng)用能力)以及創(chuàng)造性思維的能力。通讀本大綱可得出如下認(rèn)識(shí):141全國(guó)化學(xué)競(jìng)賽基本要求應(yīng)根據(jù)此大綱作出相應(yīng)調(diào)整。全國(guó)初賽應(yīng)與本大綱一級(jí)知識(shí)水平大致吻合,決賽(冬令營(yíng))應(yīng)于本大綱一、二級(jí)知識(shí)水平大致吻合,對(duì)國(guó)家集訓(xùn)隊(duì)進(jìn)行的講座與國(guó)家隊(duì)四名選手的選拔賽應(yīng)依據(jù)本大綱一、二級(jí)知識(shí)和預(yù)備題中明確的三級(jí)知識(shí),屬于本大綱三級(jí)知識(shí)而預(yù)備題未涉及的不應(yīng)作為國(guó)家集訓(xùn)隊(duì)選手已經(jīng)掌握的(記憶了的以及能夠熟練應(yīng)用的)知識(shí)來(lái)考核。這樣做可以有效控制競(jìng)賽試題的水平,避免超負(fù)超時(shí)備戰(zhàn)各級(jí)競(jìng)賽。經(jīng)驗(yàn)證明,各級(jí)競(jìng)賽前的備戰(zhàn)時(shí)間是足夠的,若提早要求中學(xué)生達(dá)到下一級(jí)競(jìng)賽的知識(shí)水平將導(dǎo)致相當(dāng)多的中學(xué)生因參加競(jìng)賽而不能完成中學(xué)其他課程,對(duì)他們的未來(lái)是不可彌補(bǔ)的嚴(yán)重?fù)p失,違背競(jìng)賽活動(dòng)的初衷。全國(guó)化學(xué)競(jìng)賽基本要求應(yīng)根據(jù)此大綱作出相應(yīng)調(diào)整。1423.1.1丁烷的異構(gòu)體……1。3.1.2IUPAC命名…….………………1。3.1.3物理性質(zhì)變化趨勢(shì)………………1。3.1.4取代(例如與Cl2)3.1.4.1產(chǎn)物……..……1。3.1.4.2自由基………..…2。3.1.4.3鏈反應(yīng)的引發(fā)與終止……….…2。3.1烷3.1烷143烷烴本章的重點(diǎn):(1)烷烴的系統(tǒng)命名及同分異構(gòu)現(xiàn)象(2)烷烴的結(jié)構(gòu)與相應(yīng)的物理性質(zhì)如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等之間的關(guān)系(3)烷烴的構(gòu)象:透視式和紐曼投影式的寫(xiě)法及各構(gòu)象之間的能量關(guān)系(4)烷烴鹵化的自由基反應(yīng)機(jī)理及各類(lèi)自由基的相對(duì)穩(wěn)定性及應(yīng)用。烷烴本章的重點(diǎn):144烷烴鹵化的自由基反應(yīng)機(jī)理鏈的引發(fā)階段:
Cl2→2Cl·(光照或加熱)鏈的增長(zhǎng)階段:CH4+Cl·→CH3·+HClCH3·+Cl2→CH3Cl+Cl·一氯甲烷再與氯自由基作用:CH3Cl+Cl·→·CH2Cl+HCl·CH2Cl+Cl2→CH2Cl2+Cl·如此循環(huán)可得到三氯甲烷和四氯化碳。鏈的終止:反應(yīng)過(guò)程中自由基還可以互相結(jié)合形成穩(wěn)定化合物從而使反應(yīng)終止,如:CH3·+CH3·→CH3CH3Cl·+Cl·→Cl2烷烴鹵化的自由基反應(yīng)機(jī)理鏈的引發(fā)階段:145
[例]曾有人將等量甲烷和氯的混合氣體通過(guò)弧光燈照射,產(chǎn)物經(jīng)冷凝后分析,發(fā)現(xiàn)其中含20%乙烷氯化物。即使用很純的甲烷作原料,也得到乙烷的氯化物。擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)的規(guī)模還可以分離出更高級(jí)的烷烴氯化物。請(qǐng)解釋產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因。[例]甲烷和氯的反應(yīng)通常在光照或必須在加熱至250℃時(shí)才開(kāi)始發(fā)生反應(yīng),但在無(wú)光照條件下,加入少量(0.02%)的四甲基鉛[Pb(CH3)4],則加熱至140℃,氯化反應(yīng)即可順利進(jìn)行。試用反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行解釋。[例]曾有人將等量甲烷和氯的混合氣體通過(guò)弧光燈照射,產(chǎn)146
[基礎(chǔ)]:室溫下氯化時(shí),氯對(duì)叔、仲、伯氫原子的相對(duì)活性為5:4:1,而溴化時(shí)為1600:82:1,即溴化的選擇性非常高。[例3]正丁烷分別進(jìn)行氯化和溴化,其產(chǎn)物的組成很不一樣,試解釋之。
[基礎(chǔ)]:室溫下氯化時(shí),氯對(duì)叔、仲、伯氫原子的相對(duì)活性1473.3烯
3.3.1平面結(jié)構(gòu)…..………1。3.3.2E/Z(cis/tranns)異構(gòu)……………1。3.3.3與Br2,HBr的加成3.3.3.1產(chǎn)物…………….…1。3.3.3.2馬可尼可夫規(guī)則….2。3.3.3.3加成中的碳正離子………………..3。3.3.3.4碳正離子的相對(duì)穩(wěn)定性………..3。3.3.3.5二烯的1,4加成……………….…3。3.3烯
3.3.1平面結(jié)構(gòu)…..………148烯烴難點(diǎn)與重點(diǎn)評(píng)述重點(diǎn):烯烴的結(jié)構(gòu),π鍵的特征,烯烴的化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用,親電加成反應(yīng)的歷程,馬式規(guī)則的應(yīng)用。難點(diǎn):親電加成反應(yīng)的歷程,烯烴的結(jié)構(gòu)對(duì)親電加成反應(yīng)速率和取向的影響。烯烴難點(diǎn)與重點(diǎn)評(píng)述149烯烴的π電子云分布
碳碳雙鍵是反映烯烴化學(xué)性質(zhì)的官能團(tuán)。烯烴的化學(xué)性質(zhì)比烷烴活潑,可以與許多試劑反應(yīng)。主要的反應(yīng)有:親電加成,催化氫化,氧化反應(yīng)和聚合反應(yīng)烯烴的π電子云分布碳碳雙鍵是反映烯烴化學(xué)性質(zhì)的官能團(tuán)。1501.親電加成反應(yīng)歷程:一般地,親電加成反應(yīng)歷程分兩步進(jìn)行:第一步,生成正離子中間體
第二步,碳正離子難以穩(wěn)定存在,與體系中的親核物種結(jié)合。1.親電加成反應(yīng)歷程:151奧賽決賽要求培訓(xùn)152(1)一般地,雙鍵上電子云密度越大,親電反應(yīng)活性越大。當(dāng)反應(yīng)有可能產(chǎn)生幾個(gè)異構(gòu)體時(shí),只生成或主要生成一個(gè)產(chǎn)物。與雙鍵直接相連的基團(tuán)的電子效應(yīng)影響反應(yīng)活性和反應(yīng)取向。當(dāng)R是烷基時(shí),一般地,烷基有推電子的誘導(dǎo)效應(yīng)+I,有的還有推電子的超共軛效應(yīng)+C,使C=C雙鍵上的電子云密度增大,反應(yīng)速率比乙烯大,雙鍵上烷基越多,反應(yīng)速率越快。烯烴結(jié)構(gòu)對(duì)親電加成反應(yīng)活性和反應(yīng)取向的影響:(1)一般地,雙鍵上電子云密度越大,親電反應(yīng)活性越大153
反應(yīng)速率與空間效應(yīng)關(guān)系不大。產(chǎn)物符合馬氏規(guī)則,如上所示HX與丙烯反應(yīng)主要生成產(chǎn)物,要求用碳正離子的穩(wěn)定性來(lái)解釋。反應(yīng)速率與空間效應(yīng)關(guān)系不大。產(chǎn)物符合馬氏規(guī)則,如上所154炔烴和二烯烴1、炔烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
和p軌道相比較,s軌道上的電子更靠近原子核。一個(gè)雜化軌道的s成分愈多,則在此雜化軌道上的電子也愈靠近原子核,電負(fù)性越大,成鍵后鍵長(zhǎng)越短,鍵的離解能就越大。炔烴叁鍵的碳原子是sp雜化的,而烯烴雙鍵的碳原子是sp2雜化的,前者s成分較多,故炔烴雖較烯烴多一個(gè)π鍵,但與親電試劑的加成卻較烯烴不易進(jìn)行。同理,叁鍵比雙鍵難于氧化,如在一化合物中,雙鍵和叁鍵同時(shí)存在時(shí),則加成、氧化首先發(fā)生在雙鍵上。炔烴和二烯烴1、炔烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)155
由于乙炔的C—H鍵是σsp—s鍵,而乙烯和乙烷的C—H鍵分別是σsp2—s,σsp3—s鍵,和sp2、sp3雜化軌道相比較,sp雜化軌道的碳原子的有效電負(fù)性最大,因此炔氫的酸性較強(qiáng),可被金屬置換,生成相應(yīng)的炔化物。由于乙炔的C—H鍵是σsp—s鍵,而乙烯和乙烷的C—1562.
共軛二烯烴的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
丁二烯分子中鍵的離域以及由之而來(lái)的鍵長(zhǎng)的改變、能量的降低或穩(wěn)定性的增加,都是丁二烯分子形成共軛體系的結(jié)構(gòu)所造成的。共軛二烯烴與溴或氫鹵酸加成時(shí),與單烯烴相似,分兩步進(jìn)行。第一步:
2.
共軛二烯烴的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)丁二烯分子中鍵的離域以及157
由于共軛體系內(nèi)極性交替的存在,碳正離子(1)中的π電子云不是平均分布在這三個(gè)碳原子上,而是主要集中在碳原子2和4上。所以,反應(yīng)的第二步,溴可以加在這個(gè)共軛體系的兩端,分別生成1,2-加成產(chǎn)物和1,4-加成產(chǎn)物。由于共軛體系內(nèi)極性交替的存在,碳正離子(1)中的π電1583.共軛效應(yīng)及其相對(duì)強(qiáng)弱
共軛效應(yīng)的產(chǎn)生,有賴(lài)于共軛體系中各個(gè)σ鍵都在同一個(gè)平面上,這樣才能使參加共軛的軌道互相平行而發(fā)生重疊。如果這種共平面性受到破壞,p軌道的互相平行就會(huì)發(fā)生偏離,減少了它們之間的重疊,共軛效應(yīng)就隨之減弱,或者完全消失。3.共軛效應(yīng)及其相對(duì)強(qiáng)弱共軛效應(yīng)的產(chǎn)生,有賴(lài)于共軛159
對(duì)于p-π共軛來(lái)說(shuō),p電子朝著雙鍵方向轉(zhuǎn)移,呈推電子效應(yīng)(+C)。
對(duì)于p-π共軛來(lái)說(shuō),p電子朝著雙鍵方向轉(zhuǎn)移,呈推電子160
對(duì)π-π共軛來(lái)說(shuō),電負(fù)性強(qiáng)的元素原子吸引π電子,使共軛體系的電子云偏向該原子,呈現(xiàn)出拉電子效應(yīng)(-C),例如:
對(duì)π-π共軛來(lái)說(shuō),電負(fù)性強(qiáng)的元素原子吸引π電子,使共161
σ-π共軛效應(yīng)和σ-p共軛效應(yīng)統(tǒng)稱(chēng)為超共軛效應(yīng),例如:CH3—CH=CH2,(CH3)3C+等。超共軛效應(yīng)與π-π共軛效應(yīng)和p-π共軛效應(yīng)比較起來(lái)弱得多。超共軛效應(yīng)一般是供電子的,其大小次序?yàn)椋骸狢H3>—CH2R>—CHR2>—CR3,所以碳正離子的穩(wěn)定性次序是3°>2°>1°>CH3+。σ-π共軛效應(yīng)和σ-p共軛效應(yīng)統(tǒng)稱(chēng)為超共軛效應(yīng),例如162
[例]寫(xiě)出HC≡CCH2CH2CH3→H2C=CHCH=CHCH3的反應(yīng)步驟。
[例]解釋為何H2C=CHCH2C≡CH(A)加HBr生成H3CCHBrCH2C≡CH,而HC≡CCH=CH2(B)加HBr生成H2C=CBrCH=CH2。[例]寫(xiě)出163[例]14CH3CH=CH2進(jìn)行烯丙基游離基溴代。反應(yīng)產(chǎn)物是否有標(biāo)記的H2C=CHC14H2Br?解釋其原因。[例]14CH3CH=CH2進(jìn)行烯丙基游離基溴代。反應(yīng)產(chǎn)物164例以四個(gè)碳原子及以下烴為原料合成下列化合物:例165奧賽決賽要求培訓(xùn)1663.2
環(huán)烷3.2.1命名………………..………1。3.2.2小環(huán)的張力………………2。3.2.2椅式/船式構(gòu)型….…………2。3.2環(huán)烷167環(huán)烴一.脂環(huán)烴本章重點(diǎn)和難點(diǎn)是環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)、環(huán)己烷及一取代環(huán)己烷的構(gòu)象、二取代環(huán)己烷和稠環(huán)烴的構(gòu)象。1.
環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)如:環(huán)丙烷分子中,相鄰兩個(gè)碳上的兩個(gè)氫原子彼此成重疊式,具有很大的張力。碳-碳鍵形成彎鍵,C-C-C鍵角為105.5°,碳-碳鍵的р電子成分高。而且由于重疊程度較少,使電子云分布在連接兩個(gè)碳原子的直線(xiàn)的外側(cè),提供了被親電試劑(Br2、HBr等)進(jìn)攻的位置,從而具有一定的烯烴的性質(zhì),并易開(kāi)環(huán)。環(huán)烴一.脂環(huán)烴168奧賽決賽要求培訓(xùn)169反應(yīng)反應(yīng)170環(huán)己烷分子中碳原子是以sp3雜化的,六個(gè)碳原子不在同一平面內(nèi)。環(huán)己烷最穩(wěn)定的構(gòu)象是椅式,常溫下環(huán)己烷分子中99%以上為椅式構(gòu)象。扭船式構(gòu)象的能量比椅式高23kJ·mol-1,但比船式構(gòu)象穩(wěn)定。一種椅式通常很易轉(zhuǎn)變成另一椅式構(gòu)象,這時(shí)原來(lái)的a鍵就變成了e鍵。
2.環(huán)己烷及取代環(huán)己烷的構(gòu)象環(huán)己烷分子中碳原子是以sp3雜化的,六個(gè)碳原子不在同171在一取代環(huán)己烷的平衡化合物中,大多數(shù)取代基占在平伏鍵上(如e-甲基構(gòu)象占95%、e-異丙基構(gòu)象占97%),這時(shí)的體系能量最低。隨著烷基取代基體積的增大,e-烷基構(gòu)象增加,如e-叔丁基環(huán)己烷構(gòu)象已大于99.99%。在一取代環(huán)己烷的平衡化合物中,大多數(shù)取代基占在平伏鍵上(如e1723.二取代環(huán)己烷和稠環(huán)烴的構(gòu)象二取代環(huán)己烷的構(gòu)象中,由于順?lè)礃?gòu)型的關(guān)系,有時(shí)則不可能兩取代基都占在能量較低的平伏鍵上。從許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)總結(jié)如下:(1)環(huán)己烷多元取代物的最穩(wěn)定的構(gòu)象是e-取代最多的構(gòu)象。
3.二取代環(huán)己烷和稠環(huán)烴的構(gòu)象173(2)環(huán)上有不同取代基時(shí),大的取代基在e-鍵的構(gòu)象最穩(wěn)定。[例]有如下兩個(gè)反應(yīng):
為什么反應(yīng)(1)的產(chǎn)物中,兩個(gè)溴原子都在平伏鍵上,而反應(yīng)(2)的產(chǎn)物中兩個(gè)溴原子仍留在直立鍵上?(2)環(huán)上有不同取代基時(shí),大的取代基在e-鍵的構(gòu)象最穩(wěn)定。[1743.5芳香烴3.5.1苯的化學(xué)式………1。3.5.2電子的離域………1。3.5.3共振的穩(wěn)定化作用………………1。3.5.4休克爾規(guī)則(4n+2)………………3。3.5.5雜環(huán)的芳香性……3。3.5.6雜環(huán)的命名(IUPAC)…………3。3.5.7多環(huán)芳香化合物…3。3.5.8第一取代基的效應(yīng):反應(yīng)性…2。3.5.9取代的定向……………2。3.5.10取代效應(yīng)的解釋…3。3.5芳香烴175重點(diǎn):(1)親電取代反應(yīng)及機(jī)理;(2)苯環(huán)上取代基的定位規(guī)律;
重點(diǎn):(1)親電取代反應(yīng)及機(jī)理;176共軛的穩(wěn)定化作用共軛的穩(wěn)定化作用177傅克反應(yīng)(烷基化和?;磻?yīng))傅克反應(yīng)(烷基化和?;磻?yīng))178烷基化反應(yīng)中的重排烷基化反應(yīng)中的重排179溴化溴化180硝化硝化181苯環(huán)上取代反應(yīng)的定位規(guī)律苯環(huán)上取代反應(yīng)的定位規(guī)律182定位規(guī)律的應(yīng)用定位規(guī)律的應(yīng)用183側(cè)鏈鹵化
側(cè)鏈鹵化
184氧化這是合成羧酸的合成方法,還可以用于測(cè)定烷基的數(shù)目。但側(cè)鏈無(wú)-氫,側(cè)鏈不容易氧化。氧化這是合成羧酸的合成方法,還可以用于測(cè)定烷基的數(shù)目。但側(cè)鏈185萘的磺化萘的磺化186Birch還原Birch還原187旋光異構(gòu)旋光異構(gòu)188旋光度和比旋光度
分子的對(duì)稱(chēng)性、手性和旋光活性旋光活性手性對(duì)稱(chēng)性對(duì)稱(chēng)面或?qū)ΨQ(chēng)中心(有或無(wú))旋光度和比旋光度分子的對(duì)稱(chēng)性、手性和旋光活性189對(duì)映異構(gòu)體的表示方法
透視式和Fischer投影式對(duì)映異構(gòu)體的表示方法
透視式和Fischer投影式190包括R/S命名法、各種表示構(gòu)型的方法、對(duì)映異構(gòu)體、非對(duì)映異構(gòu)體、外消旋體及內(nèi)消旋體等概念。難點(diǎn):主要體現(xiàn)在對(duì)立體化學(xué)的理解上。如表示構(gòu)型的方法及相互間的轉(zhuǎn)換和反應(yīng)過(guò)程中的立體化學(xué)問(wèn)題。本章的重點(diǎn):包括R/S命名法、各種表示構(gòu)型的方法、對(duì)映異構(gòu)體、非191例:用KMnO4與順-2丁烯反應(yīng),得到一個(gè)熔點(diǎn)為320C的鄰二醇,而與反-2丁烯反應(yīng),得到熔點(diǎn)為190C的鄰二醇。兩個(gè)鄰二醇都是無(wú)旋光的。將熔點(diǎn)為190C的進(jìn)行拆分,可以達(dá)到兩個(gè)旋光度絕對(duì)值相同,方向相反的一對(duì)對(duì)映體。(1)試推測(cè)熔點(diǎn)為190C的及熔點(diǎn)為320C的鄰二醇各是什么構(gòu)型。(2)用KMnO4羥基化的立體化學(xué)是怎樣的?例:用KMnO4與順-2丁烯反應(yīng),得到一個(gè)熔點(diǎn)為320C的192解將熔點(diǎn)為190C的進(jìn)行拆分,可以達(dá)到兩個(gè)旋光度絕對(duì)值相同,方向相反的一對(duì)對(duì)映體的反應(yīng)結(jié)果說(shuō)明得到的是鄰二醇的一對(duì)對(duì)映體。鄰二醇共有三個(gè)構(gòu)型異構(gòu)體,包括一個(gè)內(nèi)消旋化合物和一對(duì)對(duì)映體。由此可推斷出它們的構(gòu)型如下:解將熔點(diǎn)為190C的進(jìn)行拆分,可以達(dá)到兩個(gè)旋光度絕對(duì)值相193奧賽決賽要求培訓(xùn)194氯代烴
3.6鹵素化合物3.6.1水解反應(yīng)…………2。3.6.2鹵素互換…………3。3.6.3反應(yīng)性(伯仲叔對(duì)比)…………2。3.6.4離子機(jī)理…………2。3.6.5副產(chǎn)物(消除)…2。3.6.6反應(yīng)性(脂肪烴與芳香烴對(duì)比)2。3.6.7武茲反應(yīng)(RX+Na)…………3。3.6.8鹵素衍生物與污染………………3。氯代烴3.6鹵素化合物195本章的重點(diǎn)是鹵代烴的重要反應(yīng)及其應(yīng)用和親核取代反應(yīng)歷程。重要反應(yīng)有親核取代反應(yīng)、消除反應(yīng)、和活潑金屬的反應(yīng)等。歷程主要是指SN1和SN2歷程。難點(diǎn)是對(duì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系、影響親核取代反應(yīng)的因素、親核取代和消除反應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)等的認(rèn)識(shí)和理解。本章的重點(diǎn)是鹵代烴的重要反應(yīng)及其應(yīng)用和親核取代反應(yīng)歷196水解反應(yīng)低級(jí)的伯鹵代烴:對(duì)于仲和叔鹵代烴特別應(yīng)注意消去反應(yīng)產(chǎn)生的副反應(yīng),往往生成的烯烴是主要反應(yīng)產(chǎn)物。水解反應(yīng)低級(jí)的伯鹵代烴:197反應(yīng)性
鹵代烴的性質(zhì)主要取決于碳鹵鍵和烴基的結(jié)構(gòu)。碳鹵鍵越容易斷裂,愈易發(fā)生反應(yīng)。1.鹵原子的可極化性為I>Br>Cl>F,反應(yīng)物與反應(yīng)物、溶劑或親核試劑間的相互極化作用使碳鹵鍵的成鍵電子對(duì)更加偏向于鹵原子,極化作用有助于碳鹵鍵的異裂。鹵原子中,碘原子的原子半徑最大、電負(fù)性最小,因而碳碘鍵最易被極化。氟原子的原子半徑最小、電負(fù)性最大,碳氟鍵最難被極化。因此,單鹵代烷烴的親核取代反應(yīng)的活性為:RI>RBr>RCl>RF。單鹵代烷烴的碳鹵鍵中,碳氟鍵最短、鍵能最大、最難被極化,因此,一氟代烷烴不易發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)性
鹵代烴的性質(zhì)主要取決于碳鹵鍵和烴基的結(jié)構(gòu)。1982.鹵原子相同時(shí),乙烯基鹵代烴和鹵代芳烴不如鹵代烷活潑。在乙烯基鹵代烴和鹵代芳烴中,和sp2雜化的碳原子成鍵的鹵原子與碳-碳Π鍵間的PΠ共軛作用使碳鹵鍵鍵能增強(qiáng)(和鹵代烷相比),反應(yīng)活性降低。因此,乙烯基鹵代烴和鹵代芳烴不如鹵代烷烴活潑。
鹵原子相同時(shí),烯丙基鹵代烴比鹵代烷活潑。這是因?yàn)樘见u鍵斷裂的過(guò)程中,漸顯正性的碳原子上的正電荷可被相鄰碳碳雙鍵上的電子部分中和,降低了反應(yīng)的活化能的緣故。2.鹵原子相同時(shí),乙烯基鹵代烴和鹵代芳烴不如鹵代烷活199脂肪族親核取代反應(yīng)的歷程單分子反應(yīng)歷程SN1:脂肪族親核取代反應(yīng)的歷程單分子反應(yīng)歷程SN1:200雙分子反應(yīng)歷程SN2:雙分子反應(yīng)歷程SN2:201例從(S)-2-氯丁烷合成(S)-2-溴丁烷。親核取代反應(yīng)的立體化學(xué)例從(S)-2-氯丁烷合成(S)-2-溴丁烷。親核取代202特別提醒親核取代反應(yīng)的兩種反應(yīng)歷程,在反應(yīng)中同時(shí)存在,只是在某些特定的條件下哪個(gè)占優(yōu)勢(shì)的問(wèn)題。影響反應(yīng)歷程的因素:(1)電子效應(yīng)(?-碳原子上烷基的取代效應(yīng))(2)烷基的大小(3)鹵原子的性質(zhì)(4)親核試劑的親核能力(5)溶劑的極性等特別提醒親核取代反應(yīng)的兩種反應(yīng)歷程,在反應(yīng)中同203親核取代和消除反應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)鹵代烴的親核取代和消除反應(yīng)中均涉及到兩個(gè)共性問(wèn)題:(1)親核試劑和堿都是富電子物種。(2)反應(yīng)中均涉及到碳鹵鍵的斷裂。因此,親核取代反應(yīng)和消除反應(yīng)間存在競(jìng)爭(zhēng)。一般來(lái)說(shuō),堿性強(qiáng)有利于消除反應(yīng),親核性強(qiáng)有利于親核取代反應(yīng)。粗略地看,堿性越強(qiáng)、親核性也越強(qiáng)。但需注意,親核性和堿性是兩個(gè)不同的概念。堿性是一種熱力學(xué)現(xiàn)象,親核性則僅僅用于動(dòng)力學(xué)的研究中。在這里,堿性的強(qiáng)弱可理解為拔取氫原子的能力;親核性可視為親核試劑提供一對(duì)電子和反應(yīng)物的某一原子(主要是碳原子)之間成鍵的能力。親核取代和消除反應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)鹵代烴的親核取代和消除反應(yīng)中204空間因素對(duì)親核性有著更為重要的影響。例如,叔丁醇鈉是一種強(qiáng)堿,但卻是一種弱的親核試劑。這是由于將叔丁醇鈉作為親核試劑時(shí),體積較大的叔丁基阻礙了其向反應(yīng)物分子中的碳原子接近的緣故,因此常將其稱(chēng)為不親核堿??蓸O化性是影響親核性的另一重要因素。例如,氫硫酸或硫醇(RSH)的酸性分別比水和醇的酸性強(qiáng),因而硫氫根負(fù)離子和烷硫基負(fù)離子的堿性分別比氫氧根負(fù)離子和烷氧基負(fù)離子的堿性弱。但是,因硫原子的可極化性比氧原子的大,硫氫根負(fù)離子和烷硫基負(fù)離子的親核性分別比氫氧根負(fù)離子和烷氧基負(fù)離子的親核性強(qiáng)得多??臻g因素對(duì)親核性有著更為重要的影響。例如,叔丁醇鈉是205例例206奧賽決賽要求培訓(xùn)207醇、酚、醚3.7醇與酚3.7.1氫鍵──醇與醚對(duì)比……………1。3.7.2醇與的酚的酸性對(duì)比……………2。3.7.3烯烴的脫氫………1。3.7.4醚的脫氫…………2。3.7.5與無(wú)機(jī)酸成酯……2。3.7.6碘仿反應(yīng)…………2。3.7.7伯仲叔的反應(yīng):LUC
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