最新大学有机化学专题复习PPT课件.ppt
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1、2有机化学专题复习有机化学专题复习 有机化合物的命名。有机化合物的命名。 基本概念与理化性质比较。基本概念与理化性质比较。 完成反应式。完成反应式。 有机化学反应历程。有机化学反应历程。 有机化合物的分离与鉴别。有机化合物的分离与鉴别。 有机化合物的合成。有机化合物的合成。 有机化合物的结构推导。有机化合物的结构推导。9基本概念与理化性质比较基本概念与理化性质比较 有机化学中的基本概念内容广泛,很难规定一个确切有机化学中的基本概念内容广泛,很难规定一个确切的范围。这里所说的的范围。这里所说的基本概念主要是指有机化学的结构理基本概念主要是指有机化学的结构理论及理化性能方面的问题论及理化性能方面的
2、问题,如:化合物的,如:化合物的物理性质物理性质、共价共价键的基本属性键的基本属性、电子理论中诱导效应和共轭效应的概念电子理论中诱导效应和共轭效应的概念、酸碱性酸碱性、芳香性芳香性、稳定性稳定性、反应活性反应活性等。等。 这类试题的形式也很灵活,有这类试题的形式也很灵活,有选择选择、填空填空、回答问回答问题题、计算计算等。等。10一、有关物理性质的问题一、有关物理性质的问题 1. 沸点与分子结构的关系沸点与分子结构的关系 化合物沸点的高低,主要取决于分子间引力的大小,化合物沸点的高低,主要取决于分子间引力的大小,分子间引力越大,沸点就越高。分子间引力越大,沸点就越高。而分子间引力的大小受分子的
3、而分子间引力的大小受分子的偶极矩偶极矩、极化度、氢键极化度、氢键等因素的影响。等因素的影响。11 (1) 在同系物中,分子的在同系物中,分子的相对质量增加,沸点升高;相对质量增加,沸点升高;直链异构体的沸点支链异构体;支链愈多,沸点愈低。直链异构体的沸点支链异构体;支链愈多,沸点愈低。 沸点沸点(): - 0.5 36.1 27.9 9.5 CH3CH2CH2CH3 ;CH3CH2CH2CH2CH3 ;CH3CHCH2CH3 ;CH3 C CH3 ;CH3CH3CH3化合物的沸点与结构有如下规律:化合物的沸点与结构有如下规律:12 (2) 含极性基团的化合物含极性基团的化合物(如:醇、卤代物、
4、硝基化合如:醇、卤代物、硝基化合物等物等)偶极矩增大,比母体烃类化合物沸点高。偶极矩增大,比母体烃类化合物沸点高。同分异构同分异构体的沸点一般是:体的沸点一般是:伯异构体仲异构体叔异构体伯异构体仲异构体叔异构体。CH3CH2CH2CH3 ;CH3CH2CH2CH2Cl ;CH3CH2CH2CH2NO2 ; 沸点沸点(): - 0.5 78.4 153CH3CH2CH2CH2OH ;CH3CHCH2CH3 ;OH CCH3OHCH3CH3 ; 沸点沸点(): 117.7 99.5 82.513 (3) 分子中引入能形成缔合氢键的原子或原子团时,分子中引入能形成缔合氢键的原子或原子团时,则沸点显著
5、升高,且该基团愈多,沸点愈高。则沸点显著升高,且该基团愈多,沸点愈高。CH3CH2CH3 ;CH3CH2CH2OH ;CH2CH2CH2 ;OH OHCH2CHCH2 ;OH OHOH 沸点沸点(): - 45 97 216 290CH3CH2OH , CH3CH2OCH2CH3 ;CH3COOH , CH3COOC2H5 ; 沸点沸点(): 78 34.6 118 77 形成分子间氢键的比形成分子内氢键的沸点高。形成分子间氢键的比形成分子内氢键的沸点高。NO2OHNOHOO 沸点沸点(): 279 215 14 (4) 在顺反异构体中,一般顺式异构体的沸点高于反式。在顺反异构体中,一般顺式异
6、构体的沸点高于反式。 HHClClCH3CH3HHCH3CH3HHCCHHClClCC沸点沸点(): 60.1 48 37 2915 2. 熔点与分子结构的关系熔点与分子结构的关系 熔点的高低熔点的高低取决于晶格引力的大小取决于晶格引力的大小,晶格引力愈大,晶格引力愈大,熔点愈高。而晶格引力的大小,主要受分子间作用力的熔点愈高。而晶格引力的大小,主要受分子间作用力的性质、分子的结构和形状以及晶格的类型所支配。性质、分子的结构和形状以及晶格的类型所支配。 晶格引力晶格引力:以:以离子间的电性吸引力最大离子间的电性吸引力最大,偶极分子偶极分子间的吸引力与分子间的缔合次之间的吸引力与分子间的缔合次之
7、,非极性分子间的色散非极性分子间的色散力最小力最小。16 1. 以离子为晶格单位的无机盐、有机盐或能形成内盐以离子为晶格单位的无机盐、有机盐或能形成内盐的氨基酸等都有很高的熔点。的氨基酸等都有很高的熔点。 2. 在分子中引入极性基团,偶极矩增大,熔点、沸点在分子中引入极性基团,偶极矩增大,熔点、沸点都升高,故极性化合物比相对分子质量接近的非极性化合都升高,故极性化合物比相对分子质量接近的非极性化合化合物的熔点与其结构通常有以下规律:化合物的熔点与其结构通常有以下规律:物的熔点高。物的熔点高。17 3. 在分子中引入极性基团,偶极矩增大,熔点、沸在分子中引入极性基团,偶极矩增大,熔点、沸点都升高
8、,故极性化合物比相对分子质量接近的非极性化点都升高,故极性化合物比相对分子质量接近的非极性化合物的熔点高。但在羟基上引入烃基时,则熔点降低。合物的熔点高。但在羟基上引入烃基时,则熔点降低。OHOHOHOHOCH3 熔点熔点(): 5.4 41.8 105 32 4. 能形成分子间氢键的比形成分子内氢键的熔点高。能形成分子间氢键的比形成分子内氢键的熔点高。OHCHOOHCO HOCO HCH3OCO HOHOHCOCH3OHCOOH熔点熔点(): 116 - 7 109 28 213 15918 5. 同系物中,熔点随分子相对质量的增大而升高,同系物中,熔点随分子相对质量的增大而升高,且分子结构
9、愈对称,其排列愈整齐,晶格间引力增加,熔且分子结构愈对称,其排列愈整齐,晶格间引力增加,熔点升高。点升高。CH3CH3CH3CH3CH3CC CH3 熔点熔点(): 10.4 56.819 3. 溶解度与分子结构的关系溶解度与分子结构的关系 有机化合物的溶解度与分子的结构及所含的官能团有机化合物的溶解度与分子的结构及所含的官能团有密切的关系,可用有密切的关系,可用“相似相溶相似相溶”的经验规律判断。的经验规律判断。 (1) 一般离子型的有机化合物易溶于水,如:有机酸一般离子型的有机化合物易溶于水,如:有机酸盐、胺的盐类。盐、胺的盐类。 (2) 能与水形成氢键极性化合物易溶于水,如:单官能与水形
10、成氢键极性化合物易溶于水,如:单官能团的醇、醛、酮、胺等化合物,其中直链烃基能团的醇、醛、酮、胺等化合物,其中直链烃基4个碳个碳原子,支链烃基原子,支链烃基5个碳原子的一般都溶于水,且随碳原个碳原子的一般都溶于水,且随碳原子数的增加,在水中的溶解度逐渐减小。子数的增加,在水中的溶解度逐渐减小。 CH3OH ; C2H5OH ; CH3CH2CH2OH ; CH3CH2CH2CH2OH ; 任意比例互溶任意比例互溶 7.9 %20 (3) 能形成分子内氢键的化合物在水中的溶解度减小。能形成分子内氢键的化合物在水中的溶解度减小。HOCOHOOHNO 一些易水解的化合物,一些易水解的化合物,遇水水解
11、也溶于水,遇水水解也溶于水,如酰卤、酸酐等。如酰卤、酸酐等。 (4) 一般碱性化合物可溶于酸,如有机胺可溶于盐酸。一般碱性化合物可溶于酸,如有机胺可溶于盐酸。含氧化合物可与浓硫酸作用生成盐,而溶于过量的浓硫酸中。含氧化合物可与浓硫酸作用生成盐,而溶于过量的浓硫酸中。CH3CH2OCH2CH3 + H2SO4CH3CH2OCH2CH3H+ (5) 一般酸性有机化合物可溶于碱,如:羧酸、酚、一般酸性有机化合物可溶于碱,如:羧酸、酚、 磺酸等可溶于磺酸等可溶于NaOH中。中。21二、酸碱性的强弱问题二、酸碱性的强弱问题 化合物酸碱性的强弱主要受其结构的化合物酸碱性的强弱主要受其结构的电子效应电子效应
12、、杂化杂化、氢键氢键、空间效应空间效应和和溶剂溶剂的影响。的影响。 1.羧酸的酸性羧酸的酸性22 (1) 脂肪族羧酸脂肪族羧酸 连有连有-I效应效应的原子或基团,使的原子或基团,使酸性增强酸性增强;连有;连有+I效应效应的原子或基团,使的原子或基团,使酸性减弱酸性减弱。 CH3COOHpKa0.65 1.29 2.66 4.76Cl3CCOOHCl2CHCOOHClCH2COOH CH3CH2CH2COOHClClpKa2.84 4.06 4.52 4.82ClCH3CH2CHCOOHCH3CHCH2COOHCH2CH2CH2COOH ICH2COOHpKa 1.23 2.66 2.86 2.
13、90 3.16O2NCH2COOH FCH2COOHClCH2COOHBrCH2COOH-I效应效应,酸性,酸性。诱导效应具有加和性。诱导效应具有加和性。诱导效应与距离成反比。诱导效应与距离成反比。23 (2) 芳香族羧酸芳香族羧酸 芳环上的取代基对芳香酸酸性的影响要复杂的多。芳环上的取代基对芳香酸酸性的影响要复杂的多。一般来说,在芳环上引入一般来说,在芳环上引入吸电子吸电子基团,使基团,使酸性增强酸性增强;引入引入供电子供电子基团使基团使酸性减弱酸性减弱。而且还与而且还与基团所连接的位置基团所连接的位置有关。有关。 A. 对位取代芳香酸的酸性同时受诱导效应和共轭效对位取代芳香酸的酸性同时受诱
14、导效应和共轭效应的影响。应的影响。 COOHCOOHCOOHCOOHNO2ClHOCH3 -I、-C 效应效应 -I+C +C-I pKa 3.42 3.99 4.20 4.4724 B. 间位取代芳香酸的酸性,因共轭效应受阻,主要间位取代芳香酸的酸性,因共轭效应受阻,主要受诱导效应的影响。受诱导效应的影响。COOHCOOHCOOHCOOHCOOHNO2ClOHOCH3 -I 效应效应 -I -I -I pKa 3.45 3.83 4.08 4.09 4.20 C. 邻位取代芳香酸的酸性都较苯甲酸的酸性强。邻位取代芳香酸的酸性都较苯甲酸的酸性强。 这主要是电子效应和空间效应综合影响的结果。由这
15、主要是电子效应和空间效应综合影响的结果。由于于邻位取代基的空间效应使苯环与羧基难以形成共平面,邻位取代基的空间效应使苯环与羧基难以形成共平面,难以产生共轭效应难以产生共轭效应(苯环与羧基共轭时,苯环具有(苯环与羧基共轭时,苯环具有+C效效应);另一方面应);另一方面邻位取代基与羧基的距离较近,邻位取代基与羧基的距离较近,-I 效应的效应的影响较大,影响较大,故故酸性增强酸性增强。25COOHCOOHCOOHNO2NO2NO2pKa2.17 3.42 3.45COOHCOOHCOOHOCH3OCH3OCH3pKa4.09 4.094.47 有的有的邻位基团能与羧基形成氢键,邻位基团能与羧基形成氢
16、键,使其羧基的氢更易使其羧基的氢更易解离,因此表现出更强的酸性。解离,因此表现出更强的酸性。26 2. 醇的酸性醇的酸性 醇在醇在水溶液水溶液中的酸性次序为:中的酸性次序为: 这种现象可用溶剂效应来解释,以水和叔丁醇为例:这种现象可用溶剂效应来解释,以水和叔丁醇为例:水的共轭碱水的共轭碱OH-能很好的被水溶剂化,因而较稳定;但叔能很好的被水溶剂化,因而较稳定;但叔丁醇的共轭碱丁醇的共轭碱(CH3)3CO-则因空间位阻较大难以被水溶剂则因空间位阻较大难以被水溶剂化化,所以不稳定。若所以不稳定。若在气相中在气相中,因不存在溶剂化效应,其,因不存在溶剂化效应,其酸性的强弱次序则酸性的强弱次序则刚好相
17、反刚好相反。 H2O CH3OH CH3CH2OH (CH3)2CHOH (CH3)3COHpKa15.7 16 17 18 1927pKa17 5.6CH3CH2OH CCH2OHN烯醇类烯醇类化合物的化合物的酸性比醇酸性比醇类化合物类化合物强强的多。这是因为羟基的多。这是因为羟基氧原子的未共用电子对与双键发生共轭作用,从而降低了氧原子的未共用电子对与双键发生共轭作用,从而降低了氧原子上的电子云密度,使氧原子上的电子云密度,使OH键的极性增强所致。键的极性增强所致。 H:R CHCHO若在若在R原子团中原子团中含有双键含有双键,特别是,特别是含羰基并与双键共轭含羰基并与双键共轭时,时,其其酸
18、性则明显增强酸性则明显增强。pKa CH3OHO OEtOHO911CCH3CHCCH3CCHC如果在醇分子中如果在醇分子中引入引入具有具有-I效应效应的原子或基团,其的原子或基团,其酸性酸性将明显将明显增强增强。28 3. 酚的酸性酚的酸性 酚的酸性比醇强,但比羧酸弱。酚的酸性比醇强,但比羧酸弱。 pKa 4.76 9.98 17CH3COOHOHCH3CH2OH 取代酚的酸性取决于取代酚的酸性取决于取代基的性质取代基的性质和和取代基在苯环取代基在苯环上所处的位置上所处的位置。 苯环上连有苯环上连有I、C基团使酚的基团使酚的酸性增强酸性增强; 连有连有+I、+C基团使基团使酸性减弱酸性减弱。
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