一、构造、构型、构象 二、共价键
轨道杂化: C:sp、sp2、sp3杂化方式、空间构型(键角)、未参与杂化p轨道与杂化轨道
位置、电负性比较
基本属性:键长:越短键越牢固 键能:越大键越牢固 σ键能大于п键能
键角:取代基越大键角越大 极性和极化性:偶极矩(会判断偶极矩大小:矢量和) 键断裂方式和反应类型:自由基反应、离子型(亲电、亲核)、周环反应 Lewis酸、碱 氢键、电负性
三、官能团、优先次序(ppt)
Chap 2饱和烃——烷烃
一、烃分类
烃:开链烃和环状烃
开链烃:饱和烃和不饱和烃 环状烃:脂环烃和芳香烃 二、烷烃通式和构造异构、构象异构(乙烷和丁烷构象) 烷烃通式:CnH2n+2
构造异构体:分子内原子链接顺序不同
σ键形成及特性:电子云重叠程度大,键能大,不易断;可绕轴自由旋转;两核间不能有两
个或以上σ键。
乙烷构象:Newman投影式、重叠式(不稳定,因为非键张力大)、交叉式(稳定,各个
氢距离远,非键张力小)
丁烷构象:Newman投影式;稳定性(大到小):对位交叉式、邻位交叉式、部分重叠式、
全部重叠式
甲烷结构和sp3杂化构型:正四面体型 三、命名
普通命名法(简单化合物):正、异、新
衍生物命名法:以甲烷为母体,选取取代基最多的C为母体C.
系统命名法:①选取最长碳链为主链,主链C标号从距离取代基最近的一端开始标.
②多取代基时,合并相同取代基,尽量使取代基位次和最小.书写时按照官
能团大小(小在前)命名
③含多个相同长度碳链时,选取取代基最多的为主链 四、物理性质 沸点(b.p。):直链烷烃随分子量增大而增大(分子间色散力与分子中原子大小和数目成正
比,分子量增大,色散力增大,沸点增大)
支链越多,沸点越低(支链多,烷烃体积松散,分子间距离大,色散力小) 熔点(m。p.):总趋势:分子量增大,m。p。增大 m。p。曲线(书P48) 相对密度:分子量增大,相对密度增大,接近于0。8
溶解度:不溶于水,易溶于有机溶剂(相似相溶,烷烃极性小) 折射率(分子中电子被光极化的程度):正构烷烃,碳链越长,折射率越大 五、化学性质(C—H键极性小,键能大,所以烷烃比较稳定)
卤化反应:1、例子:笔记和书 反应条件:高温、光、催化剂等 2、反应机理:自由基反应
反应阶段:链引发只产生自由基不消耗
链增长消耗一个自由基同时产生另一个自由基 链终止只消耗不产生自由基
反应条件:光、热、过氧化物(书P51);一般在气相和非极性溶剂中进行 3、反应取向:烷烃中H活泼型顺序:叔H>仲H>伯H(C—H键离解能越小,
均裂吸收能量越小,易取代)
形成自由基需能量:CH3•>1°〉2°〉3°自由基
自由基稳定性:CH3•<1°〈2°<3°自由基(自由基中间体越稳
定,反应越容易发生)
4、卤素与烷烃卤化反应活性:氟〉氯>溴>碘 卤素与烷烃反应选择性:氟<氯<溴<碘 氧化反应:燃烧(完全氧化)、部分氧化反应(笔记、书P56) 异构化反应
裂化反应(自由基型反应):分类、特性、用途 六、烷烃的主要来源和制法 来源:石油、天然气
实验室制法:烯烃加氢、Corey-House合成 Chap3 脂环烃
一、命名
单环:与烷烃类似;次序规则;环上C数小于与环相连碳链或碳链连有多个环时,常以碳链为
母体,环作为取代基.
二环:联环、螺环、稠环、桥环 桥环:双环【a。b。c】某烃 螺环:螺【a.b】某烃 二、构象
环稳定性:三元<四元〈五元、六元[环张力(可用每个亚表示甲基燃烧热)越大,分子能量
越高,稳定性越差,越易开环]
环丙烷:3个C共平面,易开环加成,性质活泼 环丁烷:4个C不共平面,不稳定,易开环加成
环戊烷:5个C不共平面,角张力较小,较稳定,性质与开链烷烃类似 环己烷:6个C不共面,无张力
椅式构象:a键、e键,构型翻转(a、e互换)
环上有取代基时,e键取代比a键取代稳定(会判断稳定构象) 三、反应
取代反应:五元、六元环易取代(卤化反应)
氧化反应:室温下环烷烃不能使高锰酸钾退色(用于鉴别烯烃或炔烃、环烷烃) 加热或催化剂,环烷烃被氧化
加成反应:小环环烷烃(环张力答,易开环加成) 加H
加卤素(环丙烷与开链烷烃区别)
加卤化氢:(环烷烃衍生物环断键发生在H最少C和H最多的C间)
四、脂环烃来源及制备 只要来源:石油
制法:芳香族化合物氢化、分子内关环、双烯合成
Chap 3 不饱和烃
命名:1、烯基和炔基:
2、衍生物命名:烯烃以乙烯为母体;炔烃以乙炔为母体。
3、系统命名:①含双键或三键碳链为主链
②从距离双键或三键最近一端编号 ③同时含双键和三键时,先烯后炔。
④优先使双键和三键位次和最小;在处于相同位次编号时,使双键编
号低
4、顺帆异构体命名:相同原子或原子团在双键同侧为顺式; 5、Z,E-命名法:①大基团在双键同侧为Z,不在同侧为E
②官能团大小次序规则:按原子序数排序,同位素D>H
(绪论时ppt或笔记) C(C,C,C)>C(C,C,H)〉C(C,H,H)>C(H,
H,H)
-CCH > —CH=CH2
Chap 3(1)烯烃
一、结构
乙烯中六个原子共平面;
π键特性:不能自由旋转;键能小;电子云流动性大,受核束缚小,易极化。 二、同分异构体
C4以上的烯有碳链异构、官能团位置异构、顺反异构 三、物理性质
状态:C4以下气体,C5—18液体,C19以上固体
沸点:相对分子质量大,沸点大;正构〉异构;内端烯>末端烯〉同碳数烷烃;顺式>反式
熔点:分子对称性大,熔点大;内端烯〉末端烯;反式烯>顺式烯 四、化学性质:烯烃的反应都是围绕着π键进行(π键电子云流动,可作为一电子源,起lewis
碱的作用,亲电加成反应;α-H,受C=C影响,可发生取代反应。) 催化加氢:生成烷烃
催化剂:Pt、Pd、Rh、Ni;Raney Ni 立体化学:顺式加成
反应意义:制备纯烷烃;据吸收氢气体积。测定分子中双键或三键数目 氢化热与烯烃稳定性:氢化热越大,稳定性越小(取代基越多,越稳定)
稳定性:R2C=CR2>R2C=CHR>RCH=CHR,R2C=CH2>RCH=CH2>CH2=CH2 反—RCH=CHR>顺-RCH=CHR 五、化学性质:亲电加成 (一)与卤素加成:
1、反应意义:烯烃鉴别(反应前后溶液颜色的变化);制备连二卤化物常用方法 2、反应机理:
Br+首先进攻
离子型反应、需极性条件(微量水)
双键上电子云密度越大,反应速率越快(与双键上取代基吸电子或斥电
子有关)
3、立体化学:反式加成(负离子从背面进攻) (二)与卤化氢加成:有C+中间体生成,会出现重排 1、反应意义:生成卤代烃
2、反应速度:HI>HBr>HCl(因为酸性HI>HBr>HCl,酸性强易失去质子) 3、反应机理:
马氏规则:因为C+中间体稳定性(烯丙型,苄基型〉3〉2〉1〉甲基型).
注意重排现象
4、过氧化物效应(自由基加成):反马 只能与HBr反应
反应机理:链引发、链增长、链终止(看笔记) (三)与硫酸加成(再与水反应相当于间接水合) 1、硫酸构造:有两个活泼氢
2、反应意义:间接水合制备醇;分离、提纯、鉴别烯烃 3、遵循马氏规则
(四)与次卤酸加成(次卤酸酸性弱,不断氢,而是HO—|X+) 1、反应意义:生成β—卤代醇(X-C—C-OH) 2、实际操作:烯烃与氯+水反应。 (五)与水加成
控制条件、改变催化剂(磷酸或硫酸),直接水合 直接水合意义:制备醇
(六)硼氢化反应:顺式加成、反马、不重排
1、反应机理:BH3 BH2+ (亲电基团)+ H— 2、简单记忆:
3、反应意义:制备伯醇
(七)羟汞化-脱汞反应(ppt及笔记) 六、化学性质:亲核加成
三键比双键易亲核加成,详见炔烃. 七、化学性质:氧化反应 (一)环氧化
1、烯烃+有机过酸====环氧化合物(保持双键构型) 2、
3、可能用过氧化氢来代替过酸 (二)高锰酸钾氧化
1、反应意义:烯烃鉴别(溶液颜色变化)和结构推导 2、碱性/中性高锰酸钾:生成邻二醇,顺式 3、酸性:
(三)臭氧化
1、反应意义:推导烯烃结构 2、
(四)催化氧化(书上反应:制备环氧乙烷) 八、化学性质:聚合反应(书上反应)
九、化学性质:α—氢原子的反应
(一)卤化反应(自由基取代)
1、特别:NBS(专门溴代α-氢原子) 烯丙位重排: (二)氧化反应
十、烯烃制备:β-消除反应
1、醇脱水
2、卤代烃脱卤化氢
Chap 3(2)炔烃
一、结构
四个原子共直线;-C≡C-中有一个σ键、2个相互⊥的π键; sp杂化轨道中的S成份多。(S电子的特点就是离核近):比双键易发生亲核加成 二、同分异构
炔烃:C4以上的炔烃只有碳链异构和位置异构,无顺反异构 三、物理性质
1、沸点:相对分子质量大,沸点大;正构〉异构;内端>末端; 2、熔点:分子对称性大,炔熔点大;内端>末端; 四、化学性质:π键:与烯烃类似的性质
2个相互⊥的π键:有不同于烯烃的性质:如炔氢酸性 (一)催化加氢:与烯烃类似
1、使用特殊催化剂,使炔烃部分加氢得到烯烃
常用催化剂:lindlar: Pd—CaCO3/HOAc( Pd沉淀于CaCO3上,再经HOAc处理) Cram催化剂:Pd/BaSO4—喹啉 (Pd/BaSO4中加入喹啉);
P—2催化剂: Ni2B (乙醇溶液中,用硼氢化钠还原醋酸镍得到). P—2催化剂又称为Brown催化剂.
2、同时双键和三键,三键优先加氢(除杂烯烃中混有炔烃) (二)还原加氢 得到反式烯烃
得到顺式烯烃
(三)氢化热与稳定性:与烯烃类似,取代基越多,氢化热越低,稳定性越高 五、化学性质:亲电加成
(一)与卤素加成:与烯烃类似
1、检验三键(溶液颜色变化);制备连二卤代物 2、反应活性:烯烃>炔烃 (二)与卤化氢加成:与烯烃类似
(三)与水加成:出现烯醇式会重排成为醛或者酮 (四)硼氢化反应(看ppt,考前再看一下) 六、化学性质:亲核加成
1、C≡C的电子云更靠近碳核,炔烃较易与ROH、RCOOH、HCN等进行亲核加成反应. 2、制备乙烯基醚: 七、氧化反应:
(一)高锰酸钾氧化:生成羧酸或二氧化碳
1、
2、反应意义:检验三键并推导结构
(二)臭氧化:生成α—二酮和过氧化氢,随后过氧化氢将α-二酮氧化成羧酸 八、聚合反应(书上反应) 九、炔烃活泼氢 (一)炔氢酸性
1、酸性:水>乙醇>乙炔>氨>乙烷
2、碱金属炔化物:反应物:钠、钾或氨基钠(不能用氢氧化钠) 3、反应意义:生成炔钠,再与伯卤代烃制备延长碳链的炔烃。 (二)过渡金属炔化物
1、
2、反应意义:鉴别炔烃【内端炔(不发生这个反应)和末端炔】 十、炔烃制备
1、二卤代烷脱卤化氢
常用试剂:氨基钠、KOH—CH3CH2OH
2、伯卤代烷与炔钠亲核取代,形成延长碳链的炔烃。
Chap 4二烯烃 共轭体系 共振论
一、二烯烃的分类和命名 1、通式:CnH2n—2
2、据分子中两个双键相对位置分类 3、命名:与烯烃类似;
用阿拉伯数字表明两个双键位次,用“Z/E\"或“顺反\"表明双键构型。
构象异构:
S—顺— 两个双键位于单键同侧 S-反- 两个双键位于单键异侧
二、结构
(一)丙二烯(书上P120):线性非平面分子
(二)1,3-丁二烯:所有原子共平面;键长平均化趋向;除去双键C的π键,还有离域的
π键
三、电子离域与共轭体系
共轭体系:三个会三个以上互相平行的p轨道形成大π键.
参与共轭体系的p轨道互相平行且垂直于分子所处σ平面;相邻p轨道之间从
侧面肩并肩重叠,发生键的离域
电子离域:共轭体系中,成键原子的电子云运动范围扩大现象。 也称为键的离域,是共轭体系能量降低. (一)π—π共轭(典型:1,3-丁二烯)
1、共轭效应:由于电子离域使体系能量降低、分子趋于稳定、键长区域平均化的现象
2、离域能:由于共轭效应中键的离域而导致分子更稳定的能量。 离域能越大,体系越稳定。
3、π—π共轭体系特征:单双键交替(或三键)
组成共轭原子不仅限于碳原子,O、N都可以. 共轭效应不随碳链增长而减弱 4、共轭体系表示方法: 弯箭头表示由共轭效应引起的电子流动方向;
共轭碳链产生极性交替现象 (二)p—π共轭体系
1、p—π共轭:双键(三键)直接相连的原子上有p轨道,且p轨道与π键p轨道平
行,则从侧面重叠形成p—π共轭
2、p—π共轭体系特征:能形成p—π共轭的除去具有未共用电子对的中性分子,还可以
是正、负离子、自由基
(三)超共轭(σ—π、σ—p) 1、通常表示方法:
2、用超共轭解释碳正离子稳定性(书上或ppt) 四、离域体系共振论表述法 (一)共振论基本概念
1、不能用经典结构式表示的分子,其真实结构是由多种可能的经典极限式叠
加(共振杂化)而成的。
烯丙基正离子可表示为
(二)书写极限结构式遵循的基本原则 1、符合经典结构式的书写规则
2、各共振极限结构式中原子核的相对位置必须是相同的
3、所有的极限结构式中,配对的或不配对的电子数目应保持一致. (三)共振极限结构式能量标准
1、两个或两个以上能量最低而结构又相同或接近相同的式子,它们参与共振最
多,对共振杂化体的贡献最大,真实分子的能量也更低,更稳定
2、各共振极限结构式中,共价键的数目越多,其能量越低 3、电荷没有分离的共振极限结构式稳定
4、电荷分布符合元素电负性预计的共振极限结构式更稳定
5、满足八隅体电子构型的要求者,能量低,稳定。反之则能量高,不稳定 6、相邻原子带相同电荷的共振极限结构式不稳定
总结:合理的结构是稳定的;共价键多的结构是稳定的;共振结构式越多,真实
分子越稳定。
(四)共振论应用(ppt) 五、共轭二烯烃化学性质 (一)加成
一般以1,4—加成为主
1、反应条件影响产物:高温有利于1,4—加成,低温有利于1,2-加成;
极性溶剂有利于1,4—加成,非极性溶剂有利于1,2-加成。
2、反应机理:电子离域、共轭效应
(二)电环化反应:开链共轭烯烃关环生成环烯烃及其逆反应 (三)双烯合成(D-A反应) 1、
2、反应机理:旧键断裂与新键生成同时进行,途经一个环状过渡态
3、亲双烯体上有吸电子基团(-CHO、-COR、-CN、-NO2)时,反应更易进行。 双烯体上有供电子基团时,也有利于反应。
4、反应意义:鉴别共轭二烯烃
5、周环反应特点:一步完成,旧键的断裂和新键的生成同时进行,途经环状过渡
态;
反应受光照或加热条件的影响,不受试剂的极性、酸碱性、催化剂和引发剂的影响;
反应具有高度的立体专一性,一定构型的反应物在光照或加热条件下只能得到特定构型的产物。
(四)聚合反应和合成橡胶(书或ppt上反应) 六、环戊二烯(书上反应)
Chap 5 芳烃和芳香性 芳香性:环流效应、Hückel 4n+2规则、易进行离子型取代反应,不易加成、氧化,并具有特殊的
稳定性
一、分类
单环芳烃、多环芳烃、稠环芳烃(书P150) 二、构造异构
1、苯环上6个C和6个H都是等同的,一元取代无异构 2、二、三、四元取代有三个异构体 三、命名(书P151)
1、单环芳烃:以苯环为母体,当苯环上连有多个取代基时,用数字表明相对位次 2、①苯环上烃基较长、复杂②烃链上有多个苯环或不饱和烃基 此时以烃链为母体,苯环做取代基(有例外) 例外:对二乙烯基苯
3、C6H5- 苯基(Ph-) C6H5CH2- 苄基
Ar- 芳基(芳环上去掉一个氢后,所剩下的原子团) 四、苯结构
1、12个原子共平面,各键角均为120° 五、单环芳烃物理性质(书P155)
1、无色、不溶于水,易溶于有机溶剂,有特殊气味,有毒。 2、沸点:分子量增大,沸点增大
3、稳定性:烷基取代时,烷基越多,稳定性越大. 对〉邻
4、熔点:对〉邻(对位对称性好)
5、红外谱图:C-H:3100-3010 苯环:1600,1580,1500,1450 核磁共振:7.25
六、单环芳烃化学性质:易亲电取代(F—C烷基化、酰基化)、侧链上的反应 (一)亲电取代反应(环上取代)
当苯环连有斥电子基团时,反应活性升高(活化);第二个取代基进入邻对位
连有吸电子基团,反应活性降低(钝化),第二个取代基进入间位 【亲电取代反应机理】
1、卤化: 卤素:邻对位定位基 催化剂:三卤化铁
反应物:苯或烷基苯(比苯易发生) 反应机理:
2、硝化:硝基:吸电子基团,间位定位基 反应条件:和硫酸(混酸),50-60℃
反应机理:(书P162)
垟盐
3、磺化:磺酸基:吸电子基团,间位定位基
反应条件:浓硫酸;发烟硫酸(H2SO4 ,SO3);氯磺酸ClSO3H,;SO3 磺化反应可逆,磺化反应应用:合成中占位;除杂苯 占位举例:
反应机理:进攻试剂:三氧化硫 4、F—C烷基化
反应条件:催化剂,常用:无水AlCl3(Liews酸)或H2SO4(Brφsted酸),氯化铁,氯化
锌,氯化硼
反应物:烷基化试剂:卤代烷、烯烃、醇、环醚
卤代烷反应活性:当烷基相同:RF〉RCl〉RBr〉RI;卤原子相同时,3°卤代烷>2°>1° 反应缺点:重排(中间体C+);可以多取代 反应应用:苯环上引入烷基 反应机理:(异构化书P1) 5、F—C酰基化
反应条件:同烷基化
反应物:酰基化试剂:酰卤,酸酐,酸(酰化能力:酰卤〉酸酐〉酸) 反应特点:不异构、不多元取代
反应应用:合成芳酮
得到正某苯:
【F—C反应讨论】:①可由F-C反应制备芳酮和苯同系物
②当苯环上有吸电子基团-NO2、-SO3H、-COOH,不发生F—C反应 硝基苯做为F-C反应溶剂(不与试剂反应) 6、氯甲基化
反应条件:无水氯化锌
反应物:甲醛和氯化氢 生成:苯环上加上氯甲基 反应意义:有机合成上重要.因为—CH2Cl(氯甲基)易于转化为 (二)加成反应:加氢(Ni催化;制备环己烷),加氯(紫外线照射) (三)氧化反应:
顺丁烯二酸酐(双烯合成中应用): 脱氢氧化: (四)侧链反应
1、自由基取代:主要发生α-取代,因为苄基型稳定 2、氧化:
无α—H不氧化.
两个烷基处于邻位,氧化的最后产物是酸酐
七、苯环取代定位规则
1、第一类定位基:邻对位定位基(负电荷、孤对电子、饱和键) 大多致活苯环(斥电子),但卤素例外(卤素吸电子)
-
- O、-NR2、-NHR、-OH、-OCH3、-NHCOCH3、-OCOR、
-C6H5、-R[-CH3、-C2H5、]、-H、-X
第二类定位基:间位定位基(正电荷、不饱和键)
致钝苯环(吸电子)
-N+R3、-NO2、-CN、-COOH、-SO3H、-CHO、-COR 2、定位规则理论解释(ppt)
3、空间效应:已有一个邻对位定位基时,苯环上原有取代基体积越大,二取代产物对位
异构体比例越大;新引入基团体积越大,对位异构体比例越大
4、二取代苯定位规则:原有两个取代基
原有两个取代基定位方向一致,新引入基团位置在共同位置方向
原有两个取代基定位方向不一致时:①两个取代基为同类,按照较强的基团定位 ②不同类,以第一类为主(因为是亲电取代) 5、在有机合成上应用:书P178 、ppt上例子 八、稠环芳烃 (一)萘
1、结构:18个原子共平面
α位:与两个共用碳直接相连
2、性质:白色结晶,易升华;萘比苯活泼,萘α位更活泼。 3、亲电取代:(与苯类似) 卤化:主要得到α-取代
硝化:主要产物α—取代 磺化:
α—萘磺酸稳定性小(因为磺酸基体积大,位阻大)
高温时主要β—取代
F—C反应:酰基化①极性溶剂:β—取代②非极性溶剂:主要α-取代,也有β—
取代
烷基化:
4、氧化反应(书P184)
氧化反应总是使电子云密度较大的环破裂(与取代基的吸电子、给电子有关)
5、还原反应(书P185)
Birch还原:用Na在液氨和乙醇混合物中还原
6、二元取代定位规则:首先看原有取代基将某一个环是活化还是钝化(吸或斥电子) 在看β、α位 考虑空间位阻 (二)其他稠环芳烃 1、蒽和菲
2、芳香性:苯〉萘>菲〉蒽 3、反应:书P188;ppt 九、芳香性(书P191、ppt)
芳香性:易亲电取代;不易加成、氧化;特殊稳定性;氢化热或燃烧热表明有离域能 核磁共振事环流效应
1、Hückel规则:具有平面的离域体系的单环化合物,其π电子数若为4n+2(n=0,1,2,…
整数),就具有芳香性。
十、多官能团化合物命名
遵循规则:官能团优先次序(P197表5-7)、最低系列、大小顺序规则(P73表3-1) 最低系列:选含主官能团、取代基最多的最长碳链为主链,靠近主官能团一段编号,使位
次和最小
Chap 7卤代烃
Chap 7(1)卤代烷 一、命名
1、普通命名:烷基名+卤素
2、系统命名:与烷烃类似,把卤素和支链作为取代基。
先使位次和最小;位次和一样时,给大基团以大的编号 二、卤代烃制备 1、脂肪烃卤化
烷烃:自由基取代
环烷烃:自由基取代;小环环烷烃开环加成反应(与卤素单质及卤化氢) 烯烃:与卤素亲电加成(生成邻二卤化物);与卤化氢亲电加成(马氏规则、C+中间体、
重排);与卤化氢过氧化物下自由基加成(反马,只有HBr可以反应);α—H自由基取代(NBS)
炔烃:卤素(2分子)亲电加成;与卤化氢(2分子)亲电加成; 醇:
卤原子交换: 三、卤代烷物理性质
1、熔点:分子对称性越好,熔点越大
沸点:RI>RBr>RCl>RF>RH;C4H9F、C3H7Cl、C2H5Br、CH3I以上为液体或固体 2、相对密度:卤原子越多,相对密度越大; 3、光谱性质:见第八章总结 四、卤代烃化学性质
(一)亲核取代 :溶剂极性越大,越利于亲核取代
---
亲核试剂:含未共用电子对、负电荷(OR、OH、CN、NH3、H2O) 1、水解 亲核试剂:H2O(O上有孤对电子) 生成:醇
-
反应条件:H2O或H2O/OH;
--
加碱原因:①亲核性:OH>H2O;②OH可中和反应生成的HX 反应活性:RI>RBr>RCl>RF(难)
—+
2、醇钠 亲核试剂:RONa (强碱) 生成:醚(特别是制备不对称醚) 反应条件:相应醇溶液中反应 卤代烃不能用叔卤烷(易消除),最好用伯卤烷
+- 3、 亲核试剂:NaCN 生成:R-CN(用于延长碳链)
反应条件:醇 不能为叔卤(消除)
4、氨 亲核试剂:氨(N上有孤对电子) 生成:伯胺
伯胺仍有亲核性且亲核性>NH3;会继续亲核取代,直至R4NH2才无亲核性
- 5、卤离子交换 亲核试剂:I 生成:碘代烷 反应活性:伯卤〉仲卤〉叔卤
反应意义:检验溴代烷或氯代烷(生成的NaBr或NaCl不溶于丙酮) 【补充】卤离子亲核性:①极性质子溶剂(水、醇、酸):碘>溴>氯〉氟 ②极性非质子溶剂(二甲基甲酰胺、二甲基亚砜):氟>氯〉溴>碘 6、银 生成卤化银沉淀和酯 反应条件:醇溶液
反应意义:鉴别卤代烃;区别叔、仲、伯
反应活性:RI>RBr>RCl 叔(快速沉淀)>仲(较慢沉淀)〉伯(加热后沉淀) (二)消除反应:β—H在强碱性试剂中离去 1、脱卤化氢:生成烯烃或炔烃 反应条件:碱性的醇溶液
反应活性:叔卤烷>仲卤烷>伯卤烷 消除方向:脱去含氢较少C上H 2、脱卤素:
反应条件:乙酸或乙醇(碘化钠的丙酮溶液) 反应物:邻二卤代烷+锌粉 (三)与金属反应
1、Li反应 生成烷基锂
反应条件:惰性溶剂(戊烷、石油醚、乙醚),用氮气保护,防止烷基锂与空气
氧化
反应意义:烷基锂与卤化亚铜生成二烷基铜锂,再与卤烃制备烷烃(Corey—
house)
2、Mg反应 生成格式试剂(忌水,忌活泼氢) 反应条件:无水乙醚(干醚或纯醚)、四氢呋喃 反应意义:定量测定活泼氢,制备烷烃、醇等 五、亲核取代机理及影响因素 (一)双分子亲核取代SN2
1、立体化学:Walden转化(构型翻转)
2、反应特征:一步完成;有过渡态;手性分子发生构型翻转 (二)单分子亲核取代SN1
+
1、分步进行;中间体有C,考虑重排 2、构型:产物外消旋化 (三)邻基效应
(四)影响亲核取代因素
SN2:过渡态越稳定,反应越快; SN1:中间体C+的稳定性 1、烷基结构:
对于SN2:α—C取代基越多、越大,反应活性越低 CH3X>1°RX>2°RX>3°RX 对于SN1:3°RX >2°RX >1°RX > CH3X
【总结】:3°RX主要进行SN1反应;1°RX主要进行SN2反应 2、卤原子:对SN1和SN2影响相似,对SN1影响更为突出 【总结】R-I>R—Br>R—Cl>R—F (共轭酸酸性越大,离去能力越强) 3、亲核试剂:对于SN1影响较小 亲核性越大,有利于SN2
亲核性由两个因素决定:碱性、极化度(书P261)
----
C2H5O>HO>C6H5O>CH3COO>C2H5OH>H2O>C6H5OH>CH3COOH ---
NH2>HO>F NH3>H2O
I->Br->Cl->F-, HS->HO-, H2S>H2O 4、溶剂极性:
溶剂极性大,利于SN1(要求稳定的C+中间体)
溶剂极性小,利于SN2(亲核试剂极性溶剂中溶剂化,是亲核试剂稳定性降低) 六、消除反应机理及影响因素
(一)双分子消除反应E2
1、一步完成;有过渡态 (二)单分子消除反应E1
1、分步进行;活性中间体C+;可能重排 (三)影响消除的因素
1、烷烃结构:叔卤>仲卤〉伯卤(E1和E2均这样) 2、卤原子:离去能力好,反应活性好(断C—X键)
3、进攻试剂:对E1无影响;E2:碱性越强,越利于E2 4、溶剂极性:溶剂极性大利于E1 七、影响消除和亲核取代的因素
1、烷基结构:叔卤易消除,伯卤易取代
2、亲核试剂:亲核性强利于取代;碱性强利于消除
增加实际用量利于SN2、E2;减少利于SN1,E1 3、溶剂影响:溶剂极性大利于取代(电荷相对集中) 溶剂极性小利于消除 4、温度:温度低利于取代(断C—X)
温度高利于消除(断C—H和C—X) Chap7(2)卤代烯烃和氟代烃 一、卤代烯烃分类及命名
命名:按照烯烃命名法则,把卤素看成取代基 二、乙烯型、苯基型卤代烃
1、结构:多电子p—π共轭;
2、乙烯型卤代物:C-X键不易断(一定条件也可以反应,条件苛刻);保留双键的性质(亲
电加成但亲电反应活性降低;聚合)
3、卤苯型卤代物:与乙烯型类似,不易发生卤原子的亲核取代,不能作为F—C烃基化试剂;
保留苯环的部分性质(亲电取代)
4、化学性质:(1)亲核取代:强烈条件下,苯基型可以与NaOH,RONa,CuCN,NH3等亲核取
代(反应见书P276)
当苯环—X的邻对位连有强吸电子基时,反应活性提高(吸电子基越
多,活性越好)
(2)消除反应:乙烯型在强烈条件下能消除 (3)与金属反应:格式试剂生成,乙烯型和苯基型均可以,反应活性:I〉Br>Cl 与锂反应:
(4)Wurtz-Fittig反应:制备延长碳链 卤代芳烃+卤代烷生产烷基芳烃 (5)Ulmann反应:生成联芳基化合物
当卤素原子邻、对位有吸电子基时促进反应 三、烯丙型、苄基型卤代烃
1、烯丙基或苄基型C-X键有特殊活泼型,易发生亲核取代(SN1中间体稳定,SN2过渡态
稳定);与金属反应;消除反应
2、烯丙基重排:SN1反应
四、隔离性卤代烃:双键对C-X键性质影响不大
【总结三种】卤原子活泼性顺序:烯丙型>隔离型〉乙烯型(用于鉴别) 五、氟代烃(书P288)
Chap 9醇和酚 一、命名
1、几种特殊醇、酚(书P320) 2、衍生物命名:看走甲醇衍生物 3、普通命名法:烷基习惯名称+醇 4、系统命名法:
饱和醇,连有羟基的最长碳链为主链;编号从靠近羟基一端开始;取代基位次、数目
及名称写法同之前;最终称为“某醇\" 多元醇:编号使羟基位次和较小
不饱和醇,选取含不饱和键和羟基的最长碳链为主链,先叫不饱和键,再叫醇;若有顺反异构则需标出构型
脂环醇,羟基与环直接相连,则以环为母体,从羟基链接的碳开始编号;若羟基与支链连接,以含羟基的最长碳链为母体,脂环为取代基
酚:一般以芳环名称+酚为母体;取代基位次按次序规则标明
若醇、酚上出去羟基还有其他可作为母体的官能团,按照多官能团命名规则命名(书P197) 二、结构
1、醇:O:不等性sp3杂化.ROH为极性分子 2、酚O-H比醇O—H易解离,酚酸性大于醇 三、醇制备
1、烯烃间接水合 亲电加成 遵循马氏规则 反应试剂:浓硫酸,水
2、烯烃直接水合 亲电加成 遵循马氏规则
反应试剂:水 反应条件:磷酸/硅藻土/硫酸
3、烯烃羟汞化—脱汞 亲电加成 遵循马氏规则 不重排
反应试剂:醋酸汞和水;硼氢化钠(NaBH4) 反应条件:THF(四氢呋喃) 4、硼氢化-氧化 亲电加成 反马氏规则 不重排 顺式加成 反应试剂:硼烷(常用B2H6);过氧化氢 反应条件:THF;OH—(碱性条件下氧化) 5、卤代烃水解 亲核取代
反应试剂:水(最好为伯卤) 反应条件:碱性条件 6、格式试剂:
7、醛、酮、羧酸和羧酸酯还原 羧酸只能被LiAlH4还原 8、乙二醇制备 9、丙三醇制备 四、酚制备
1、异丙苯制备(F—C烷基化制异丙苯) 2、芳卤衍生物制备(书P326)
3、芳磺酸制备——碱溶(下学期) 4、芳胺制备(下学期)
芳胺经重氮化,重氮基被羟基取代,得酚 五、物理性质
醇 1、沸点:与相对分子量相近的其他有机物比,醇沸点高(分子间氢键) 支链越多,沸点越低
2、溶解度:在水中有一定溶解度(氢键);C数越多,溶解度越低(C越多,烷基比例越大,
烷基疏水) 酚 1、易被氧化
2、溶解度:部分溶解(分子间氢键)
3、熔、沸点:高于分子量相近烃(分子间氢键) 六、化学共性 (一)弱酸性
1、酸性:碳酸〉酚〉水〉醇
苯环上引入吸电子基有利于芳氧基负离子中负电荷分散 2、酸性化合物提纯方法:碱溶酸析
3、醇酸性:烷基斥电子,使氧原子上电子云密度升高,不利于羟基H解离 与金属反应
RONa:碱(碱性强于氢氧化钠);亲核试剂;还原剂 (二)醚的生成
1、醇或酚+卤代烃/硫酸二甲(或乙)酯生成醚 2、硫酸二甲酯是很好的甲基化试剂 3、保护酚羟基 (三)酯的生成
醇:书上P337:-OTs
酚:书:P338:Fries重排,用于制备酚酮 (四)氧化反应
醇:1、一元醇氧化(P340):
一元醇脱氢:伯醇、仲醇 2、α—二醇(邻二醇)的氧化
反应物:高碘酸;或四乙酸铅在冰醋酸溶液中 酚:氧化为醌(下学期)
(五)显色反应:酚或烯醇型(书P343);可以用于鉴别酚 七、醇的个性反应 (一)弱碱性
生成垟盐,(同—OTs作用一样)促进-OH离去,提高醇的反应速度 垟盐溶于硫酸,能够用于鉴别
(二)与氢卤酸反应 亲核取代SN1和SN2 1、过程中都会生成垟盐
2、伯醇(但α—C上有大基团时不利于SN2,有例外)一般SN2; 烯丙型醇、苄基型醇、叔醇、仲醇一般SN1:
3、反应活性:HI>HBr>HCl; (原因:酸性:HI>HBr>HCl) 4、鉴别伯、仲、叔醇:lucas试剂(浓盐酸加污水ZnCl2) 5、注意重排现象
(三)与氯化亚砜及卤化磷反应
1、与卤化磷(PX3,PX5)生成卤代烃;一般用于伯、仲醇制备溴代、碘代烷 SN2机理,手性碳构型翻转
2、与氯化亚砜生成氯代烷:手性碳构型不翻转 分子内亲核取代 (四)脱水反应 生成烯烃或醚
1、催化剂:质子酸(硫酸、磷酸)或lewis酸(氧化铝)
都是先出现垟盐在进行后续反应
2、分子间:SN2亲核取代;主要伯醇生成醚(仲、叔醇倾向于分子内生成烯烃) 3、分子内:大多按照E1机理;可能重排;遵循査依夫规则(生成C链接烷基较多的
烯烃)
若采用氧化铝作催化剂,在高温气相下脱水,往往不发生重排 频哪醇重排:两个羟基均连在叔碳上的α-二醇称为频哪醇
可迁移:甲基、苯基(更容易容纳一个负电荷)、亚甲基(扩环反应) 扩环反应: 八、硫醇(RSH)
1、低级硫醇特臭,用作煤气泄漏提示,葱蒜调香剂;水中溶解度、沸点均低于醇(无氢
键)
九、酚个性—-芳环上反应
-OH是一个强的致活基,使苯环更加容易进行亲电取代反应,新引入基上邻、对位。 1、卤化: 亲电取代(在有利于X—X键异裂的极性介质中或催化剂存在下更容易进行) 低温下一元溴代
反应意义:检验苯酚;定量分析苯酚
邻对位产物分离:柱层析(极性小先下,极性答后下) 2、磺化(书P353)与浓硫酸亲电取代 3、硝化:
一元硝化:邻对位产物分离:水蒸气蒸馏(邻位随水蒸气挥发)
—
能与弱亲电试剂(亚硝酰正离子NO)反应生成亚硝基苯酚
苯酚易被氧化,所以不宜直接用制备多硝基酚:一般先磺化后硝化 4、F-C烷基化反应:(书P355)
常用催化剂:酸性阳离子树脂或质子酸
5、Kolbe—Schmitt 反应:生成酚酸(书P356) 6、与丙酮缩合——双酚A、环氧树脂、杯芳烃 双酚A
7、还原(催化加氢):生成环己醇
Chap 10 醚和环氧化合物
一、命名
1、习惯命名法:(常用,简单醚) 2、系统命名法(不常用,复杂醚) 以烃为母体,RO-,ArO—做取代基
3、环醚:一般称为环氧某烃,或按杂环化合物命名 二、醚和环氧化合物的制法 (一)醚的制法
1、醇分子间脱水:制备低级醚。
2、Williamson合成法:制备混合醚和单纯醚
注意:不能用叔卤来反应,因为叔卤在碱性下为消除反应 3、烯烃的烷氧汞化-脱汞法
烯烃+三氟乙酸汞(或乙酸汞)在醇存在下,生成烷氧基有机汞,再用硼氢化钠脱汞
生成醚
4、乙烯基醚合成:利用乙炔亲核加成制备 (二)环氧化合物制备
三、物理性质
沸点较低,无分子间氢键;水中溶解度与同碳数醇相似,醚与水分子间氢键 乙醚弱极性,常做有机溶剂 四、化学性质
醚中无活泼氢,化学性质较稳定,但比烷烃活泼 (一)垟盐生成 1、
垟盐可以溶于浓酸,用于鉴别
例:利用简单的化学方法除去正溴丁烷中少量的正丁醇、正丁醚、1—丁烯。 答:用浓硫酸洗涤 2、与lewis酸形成络合物 (二)醚键断裂
1、常用氢碘酸(或氢溴酸)断裂醚键(先与质子生成垟盐);生成碘代烷(溴代烷) 2、伯烷基醚SN2机理;叔烷基醚:SN1机理
3、利用异丁烯与醇反应生成叔丁基醚保护醇羟基 4、工业生成乙二醇(书P371)
5、不对称环氧化合物酸性条件下亲核取代,SN1(书P372) (三)过氧化物生成
检验过氧化物:①用KI—淀粉纸检验,如有过氧化物存在,KI被氧化成I2而使含淀粉
纸变为蓝紫色;②加入FeSO4和KCNS溶液,如有红色[Fe(CNS)6]3-络离子生成,则证明有过氧化物存在.
除过氧化物:加入还原剂(硫酸铁,稀硫酸,亚硫酸氢钠,碘化钠) 防止过氧化物生成:乙醚贮存在棕色瓶中;在乙醚中加入铁丝 (四)Claisen 重排 (五)环氧乙烷:
1、与格式试剂反应:
2、不对称环氧化物①碱催化开环,SN2 ②酸催化开环SN1
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