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文檔簡介
有機化學總結一.有機化合物的命名能夠用系統(tǒng)命名法命名各種類型化合物:包括烷烴,烯烴,炔烴,烯炔,脂環(huán)烴(單環(huán)脂環(huán)烴和多環(huán)置換脂環(huán)烴中的螺環(huán)烴和橋環(huán)烴),芳烴,醇,酚,醚醛,酮,羧酸,羧酸衍生物(酰鹵,酸酐,酯,酰胺),多官1!1!醛,酮,羧酸,羧酸衍生物(酰鹵,酸酐,酯,酰胺),多官1!1!2)鋸架式:3)紐曼投影式:H^H2)鋸架式:3)紐曼投影式:H^HHHHH4)菲舍爾投影式H能團化合物(官能團優(yōu)先順序:一COOH>—SO3H>-COOR>-COX>-CN>-CHO>>C=O>-OH(醇)>-0H(酚)>-SH>-NH2>-OR>C=C>-C=C->(-R>-X>-N02),并能夠判斷出Z/E構型和R/S構型。根據化合物的系統(tǒng)命名,寫出相應的結構式或立體結構式(傘形式,鋸架式,紐曼投影式,Fischer投影式)。立體結構的表示方法:COOH°傘形式:LH3cfOOHH'OHH'CH35)構象(conformation)
乙烷構象:最穩(wěn)定構象是交叉式,最不穩(wěn)定構象是重疊式。正丁烷構象:最穩(wěn)定構象是對位交叉式,最不穩(wěn)定構象是全重疊式。環(huán)己烷構象:最穩(wěn)定構象是椅式構象。一取代環(huán)己烷最穩(wěn)定構象是e取代的椅式構象。多取代環(huán)己烷最穩(wěn)定構象是e取代最多或大基團處于e鍵上的椅式構象。立體結構的標記方法Z/E標記法:在表示烯烴的構型時,如果在次序規(guī)則中兩個優(yōu)先的基團在同一側,為Z構型,在相反側,為E構型。CHsi—C/Q
/C_C\HC2H5(Z)—3—氯一2—戊烯
/C=C\HCl(E)—3—氯一2—戊烯CH3、Cm八CXHH順—2—丁烯CH—zH
/C=C\HCH3反—2—丁烯CHCH3HH順—1,4—二甲基環(huán)己烷K^23反-CH—二甲基環(huán)己烷3、R/S標記法:在標記手性分子時,先把與手性碳相連的四個基團按次序規(guī)則排序。然后將最不優(yōu)先的基團放在遠離觀察者,再以次觀察其它三個基團,如果優(yōu)先順序是順時針,則為R構型,如果是逆時針,則為S構型。注:將傘狀透視式與菲舍爾投影式互換的方法是:先按要求書寫其透視式或投影式,然后分別標出其R/S構型,如果兩者構型相同,則為同一化合物,否則為其對映體。二.有機化學反應及特點反應類型還原反應(包括催化加氫):烯烴、炔烴、環(huán)烷烴、芳烴、鹵代烴氧化反應:烯烴的氧化(高錳酸鉀氧化,臭氧氧化,環(huán)氧化)
炔烴高錳酸鉀氧化,臭氧氧化;醇的氧化;芳烴側鏈氧化,芳環(huán)氧化)有關規(guī)律馬氏規(guī)律:親電加成反應的規(guī)律,親電試劑總是加到連氫較多的雙鍵碳上。過氧化效應:自由基加成反應的規(guī)律,鹵素加到連氫較多的雙鍵碳上。3)空間效應:體積較大的基團總是取代到空間位阻較小3)空間效應:體積較大的基團總是取代到空間位阻較小的位置。4)定位規(guī)律:芳烴親電取代反應的規(guī)律,有鄰、對位定4)定位規(guī)律:芳烴親電取代反應的規(guī)律,有鄰、對位定位基,和間位定位基。5)查依切夫規(guī)律:鹵代烴和醇消除反應的規(guī)律,主要產物是雙鍵碳上取代基較多的烯烴。休克爾規(guī)則:判斷芳香性的規(guī)則。存在一個環(huán)狀的大n鍵,成環(huán)原子必須共平面或接近共平面,n電子數符合4n+2規(guī)則?;舴蚵?guī)則:季銨鹽消除反應的規(guī)律,只有烴基時,主要產物是雙鍵碳上取代基較少的烯烴(動力學控制產物)。當B—碳上連有吸電子基或不飽和鍵時,則消除的是酸性較強的氫,生成較穩(wěn)定的產物(熱力學控制產物)基團的“順序規(guī)則”反應中的立體化學
烷烴:烷烴的自由基取代:外消旋化烯烴:烯烴的親電加成:溴,氯,HOBr(HOCI),羥汞化-脫汞還原反應反式加成其它親電試劑:順式+反式加成烯烴的環(huán)氧化,與單線態(tài)卡賓的反應:保持構型烯烴的冷稀KMnO/H0氧化:順式鄰二醇42烯烴的硼氫化-氧化:順式加成烯烴的加氫:順式加氫環(huán)己烯的加成(1-取代,3-取代,4-取代)炔烴:選擇性加氫:Lindlar催化劑順式烯烴Na/NH(L)3Na/NH(L)3反式加氫親核取代:S1:外消旋化的同時構型翻轉NS2:構型翻轉(Walden翻轉)N消除反應:E2,E1cb:反式共平面消除。環(huán)氧乙烷的開環(huán)反應:反式產物.概念、物理性質、結構穩(wěn)定性、反應活性一).概念同分異構體試劑親電試劑:簡單地說,對電子具有親合力的試劑就叫親電試劑(electrophilicreagent)。親電試劑一般都是帶正電荷的試劑或具有空的p軌道或d軌道,能夠接受電子對的中性分子,如:H+、CI+、Br+、RCH+、CHCO+、N0+、+SOH、SO、23233BF、AICI等,都是親電試劑。33親核試劑:對電子沒有親合力,但對帶正電荷或部分正電荷的碳原子具有親合力的試劑叫親核試劑(nucleophilicreagent)。親核試劑一般是帶負電荷的試劑或是帶有未共用電子對的中性分子,如:OH-、HS-、CN-、NH-、RCH-、RO-、RS-、PhO-、22RCOO-、X-、HO、ROH、ROR、NH、RNH等,都是親核試劑。232自由基試劑:Cl、Br是自由基引發(fā)劑,此外,過氧化氫、過氧化苯22甲酰、偶氮二異丁氰、過硫酸銨等也是常用的自由基引發(fā)劑。少量的自由基引發(fā)劑就可引發(fā)反應,使反應進行下去。酸堿的概念布朗斯特酸堿:質子的給體為酸,質子的受體為堿。Lewis酸堿:電子的接受體為酸,電子的給與體為堿。共價鍵的屬性鍵長、鍵角、鍵能、鍵矩、偶極矩。雜化軌道理論SP3、SP2、sp雜化。旋光性
平面偏振光:手性:手性碳:旋光性:旋光性物質(光學活性物質),左旋體,右旋體內消旋體、外消旋體,兩者的區(qū)別:對映異構體,產生條件:非對映異構體:蘇式,赤式:差向異構體:WaldenHJJWaldenHJJ電子效應1)誘導效應2)共軛效應(n-n共軛,p-n共軛,o-p超2共軛a-n超共軛。3)空間效應其它內型(endo),外型(exo):順反異構體,產生條件:烯醇式:(二).物理性質沸點高低的判斷?不同類型化合物之間沸點的比較;同種類型化合物之間沸點的比較。熔點,溶解度的大小判斷?形成有效氫鍵的條件,形成分子內氫鍵的條件:(三).穩(wěn)定性判斷烯烴穩(wěn)定性判斷RC=CR>RC=CHR>RCH=CHR(E-構型)>222RCH=CHR(Z-構型)
2.>RHC=CH>CH=CH2.3.開鏈烴構象穩(wěn)定性4.環(huán)己烷構象穩(wěn)定性5.反應中間體穩(wěn)定大小判斷(碳正離子,碳負離子,自由基)222環(huán)烷烴穩(wěn)定性判斷3.開鏈烴構象穩(wěn)定性4.環(huán)己烷構象穩(wěn)定性5.反應中間體穩(wěn)定大小判斷(碳正離子,碳負離子,自由基)碳正離子的穩(wěn)性順序:自由基穩(wěn)定性順序:碳負離子穩(wěn)定性順序:6.共振極限結構式的穩(wěn)定性判斷(在共振雜化體中貢獻程度):不同類型化合物算堿性判斷2.液相中醇的酸性大小
2.液相中醇的酸性大小酸性大小的影像因素(吸電子基與推電子基對酸性的影響):五)反應活性大小判斷1.烷烴的自由基取代反應1.烷烴的自由基取代反應X的活性:F>CI>Br>I22222選擇性:F<Cl<Br<I2222烯烴的親電加成反應活性R2C=CR2>RC=CHR>RCH=CHR>RCH=CH2>CH2=CH2>CH2=CHX烯烴環(huán)氧化反應活性R2C=CR2>RC=CHR>RCH=CHR>RCH=CH2>CH2=CH2烯烴的催化加氫反應活性:CH=CH>RCH=CH>RCH=CHR'>RC=CHR>RC=CR222222Diles-Alder反應雙烯體上連有推電子基團(349頁),親雙烯體上連有吸電子基團,有利于反應進行。例如:下列化合物A.;B.;C.;D.與異戊二烯進行Diels-Alder反應的活性強弱順序為:>>>。鹵代烴的親核取代反應SN1反應:S2反應:N成環(huán)的S2反應速率是:Nv>v>v>v>v五元環(huán)六元環(huán)中環(huán),大環(huán)三元環(huán)四元環(huán)消除反應鹵代烴堿性條件下的消除反應——E2消除RI>RBr>RCl醇脫水主要E1芳烴的親電取代反應芳環(huán)上連有活化苯環(huán)的鄰對位定位基(給電子基)反應活性提高芳環(huán)上連有鈍化苯環(huán)的間位定位基(吸電子基)或鄰對位定位基反應活性下降。例如:下列芳香族化合物:A.B.C.D.硝化反應的相對活性次序為>>>例如:萘環(huán)的A.a—位;B.P一位;C.氯苯;D.苯在親電取代反應中相■對活性次序為為>>>。例如:下列各化合物中,最容易與濃硫酸發(fā)生磺化反應的是()。A.;B.;C.;D六)其它親核性的大小判斷:試劑的堿性大?。悍枷阈缘呐袛啵?/p>
定位基定位效應強弱順序:鄰、對位定位基:一0-〉一N(CH3)2>-NH2>-0H>-0CH3>-NHC0CH3>-R>-OCOCH3>-C6H5>-F>-CI>-Br>一1間位定位基:一+NH3>-NO2>-CN>-COOH>-SO3H>-CHO>-COCH3>-COOCH3>—CONH2五、活性中間體與反應類型、反應機理反應機理:1.自由基取代反應機理1.自由基取代反應機理中間體:自由基反應類型:烷烴的鹵代,烯烴、芳烴的a—H鹵代。自由基加成反應機理中間體:自由基:反應類型:烯烴、炔烴的過氧化效應。親電加成反應機理中間體:環(huán)鎓離子(溴鎓離子,氯鎓離子)反應類型:烯烴與溴,氯,次鹵酸的加成中間體:碳正離子,易發(fā)生重排。反應類型:烯烴的其它親電加成(HX,HO,HSO,224BH,羥汞化-去汞還原反應)、炔烴的親電加成,26
小環(huán)烷烴的開環(huán)加成,共軛二烯烴的親電加成?;颦h(huán)鎓離子):4.親電取代反應機理:4.親電取代反應機理:中間體:a-絡合物(氯代和溴代先生成n絡合物)反應類型:芳烴親電取代反應(鹵代,硝化,磺化,烷基化,酰基化,氯甲基化)。親核加成反應機理:中間體:碳負離子反應類型:炔烴的親核加成親核取代反應機理:S1反應N中間體:碳正離子,易發(fā)生重排。反應類型:鹵代烴和醇的親核取代(主要是3°),醚鍵斷裂反應(3°烴基生成的醚)。S2反應N中間體:無(經過過渡態(tài)直接生成產物)反應類型:鹵代烴和醇的親核取代(主要是1°),分子內的親核取代,醚鍵斷裂反應(1°烴基生成的醚,酚醚),環(huán)氧乙烷的開環(huán)反應。消除反應反應機理E1機理:
中間體:碳正離子,易發(fā)生重排。反應類型:醇脫水,3°RX在無堿性試劑條件下在污水乙醇中的消除反應。E2機理:中間體:無(直接經過過渡態(tài)生成烯烴)反應類型:RX的消除反應E1cb機理:中間體:碳負離子反應類型:鄰二鹵代烷脫鹵素。C6H5>+C6HC6H5>+C6HrC一ch2—OH5H6C2HCTH+CIOVIH6C1)負氫1,2-遷移:+CH3CHCH?CH3CHCH32)烷基1,2-遷移:CH3、+CHrc—ch2+一CH3CCH2CH3CH3CH33)苯基1,2-遷移:*C6H5CCH2C6H5~^.C6H5CCH2c6H5+OHO頻哪醇重排:
CH3CH3CH3CH3CH3+丫一廠叫」OHOHCH3CH3吋廠廠CH3OH十OH2叫―C—OHCH3—HQcH3、cH32CHrC—C—ch3OHcH3CH3—CC—CH3(頻哪酮)OcH3在頻哪醇重排中,基團遷移優(yōu)先順序為:Ar>R>H4)變環(huán)重排:I..廠苗理_^〔)-chch3OH+OH2I..廠苗理_^〔)-chch3OH+OH2h2oL..;-ChCH3CH3ClClCH5)烯丙位重排:堿性水解CH3-CH—CH—CH2CH3-CH—CH—CH2Cl+CH3—CH=CH—ch2ch廠J…ch=CH十CH3_CH_CH=CH2OHCH3_C曠CH~CH2OH2、其它重排1)質子1,3-遷移(互變異構現象)卑―C=CHMgs。;isojCHHO3—卑―C=CHMgs。;isojCHHO3—CCH2O-IICH3—c—CH3六、鑒別與分離方法七、推導結構1.化學性質:烯烴的高錳酸鉀氧化;烯烴的臭氧化反應;芳烴的氧化;鄰二醇的高碘酸氧化2.光波譜性質:紅外光譜:3650~2500cm-10—H,N—H伸縮振動33O0~30OOcm-i—C三C—H(3300),C=C—H(3100),Ar—H(3030)伸縮振動3000~2700cm-i—CH,—CH,次甲基,一CH0(2720,322820)伸縮振動1870~1650cm-1C=O(酸、醛、酮、酰胺、酯、酸酐)伸縮振動1690~1450cm-iC=C,苯環(huán)骨架伸縮振動1475~1300cm-i—CH,—CH,次甲基面內彎曲振321000~670cm-1C=C—H,Ar—H,—CH的面外彎2曲振動核磁共振譜:偶合裂分的規(guī)律:n+1規(guī)律一組化學等價的質子有n個相鄰的全同氫核存在時,其共振吸收峰將被裂分為n+1個,這就是n+1規(guī)律。按照n+1規(guī)律裂分的譜圖叫做一級譜圖。在一級譜圖中具體的推到方法:
1).不飽和度的計算(不飽和度)=1/2(2+2n+n-n)431n、n、n、n4131價元素的原子個數。分別表示分子中四價、三價和一如果=1,表明該化合物含一個不飽和鍵或是環(huán)烷烴;=2,表明該化合物含兩個C=C雙鍵,或含一個C三C三鍵等;>4,表明該化合物有可能含有苯環(huán)。2).紅外光譜觀察官能團區(qū)域?先觀察是否存在C=0(1820~1660cm-1,s)(2).如果有C=0,確定下列狀況.羧酸:是否存在0-H(3400~2400cm-1,寬峰,往往與C-H重疊)酰胺:是否存在N-H(3400cm-1附近有中等強度吸收;有時是同等強度的兩個吸收峰酯:是否存在C-0(1300~1000cm-1有強吸收)酸酐:1810和1760cm-1附近有兩個強的C=O吸收醛:是否存在O=C-H(2850和2750附近有兩個弱的吸收)酮:沒有前面所提的吸收峰(3).如果沒有C=O,確定下列狀況.醇、酚:是否存在0-H(3400~3300cm-1,寬峰;1300~1000cm-1附近的C-0吸收)
胺:是否存在N-H(3400cm-i附近有中等強度吸收;有時是同等強度的兩個吸收醚:是否存在C-O(130O~1OO0cm-i有強吸收,并確認34OO~3300cm-i附近是否有O-H吸收峰).觀察是否有C=C或芳環(huán)C=C:165Ocm-i附近有弱的吸收芳環(huán):1600~1450cm-1范圍內有幾個中等或強吸收結合31OO~3OOOcm-i的C-H伸縮振動,確定C=C或芳環(huán)。3)分析核磁共振譜圖(1)根據化學位移(6)、偶合常數(J)與結構的關系,識別一些強單峰和特征峰。如:下列孤立的甲基和亞甲基質子信號,極低磁場(610~16)出現的羧基醛基和形成分子內氫鍵的羥基信號。(2)?采用重水交換的方法識別-OH、-NH、-COOH上2的活潑氫。如果加重水后相應的信號消失,則可以確定此類活潑氫的存在。如果6在~范圍內有強的單峰或多重峰信號,往往是苯環(huán)的質子信號,再根據這一區(qū)域的質子數目和峰型,可以確定苯環(huán)上取代基數目和取代基的相對位置。(4).解析比較簡單的多重峰(一級譜),根據每個組峰的化學位移及其相應的質子數目對該基團進行推斷,并根據n+1規(guī)律估計其相鄰的基團。(5).根據化學位移和偶合常數的分析,推出若干個可能的結構單元,最后組合可能的結構式。綜合各種分析,推斷分子的結構并對結論進行核對。有機化學試題庫一、寫出下列化合物的名稱或結構式(10分)3,6-二甲基-4-丙基辛烷;2.3-烯丙基環(huán)戊烯;3.N-甲基-N-乙基環(huán)丁胺(或甲基乙基環(huán)丁胺);4.3-甲基戊二酸單乙酯;5.7-甲基-4-苯乙烯基-3-辛醇;6.(2Z,4R)-4-甲基-2-戊烯;二、回答下列問題(20分):下列物種中的親電試劑是:;親核試劑a.H+;b.RCH+;c.HO;d.RO—;22e.NO+;fCN—;g.NH;h.23下列化合物中有對映體的是:寫出下列化合物的最穩(wěn)定構象:按親電加成反應活性大小排列的順序是:()>()>()>()。5.下列化合物或離子中有芳香性的是:。6.按S1反應活性大小排列的順序是:()>(),.,N.>()>()。按E2消除反應活性大小排列的順序是:()>()>()。按沸點由高到低排列的順序是:()>()>()>()>()。a.3-己醇;b.正己烷;c.2-甲基-2-戊醇;d.正辛醇;e.正己醇。按酸性由強到弱排列的順序是:()>()>()>()>()。按碳正離子穩(wěn)定性由大到小排列的順序是:丄二>()>()>()。三、完成下列反應(打“*”號者寫出立體化學產物)(20分):分):四、用化學方法鑒別(5分):丙烯醛三甲基
乙醛丙烯醛三甲基
乙醛異丙醇乙烯基乙醚五、寫出下列反應的反應歷程(五、寫出下列反應的反應歷程(15分):六、合成題(20分):完成下列轉化:用三個碳以下的烯烴為原料(其它試劑任選)合成4-甲基-2-戊酮。4.以甲苯為原料(其它試劑任選)合成間甲基苯胺。七、推導結構(10分):1.下列NMR譜數據分別相當于分子式為CH0的下
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