第二讲共振理论有机酸碱理论课件.pptx
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1、第二讲共振理论有机酸碱理论第1页,此课件共49页哦共共 振振 论论 简简 介介 共振论是一种有机结构理论。该理论简单、直观,能共振论是一种有机结构理论。该理论简单、直观,能解决解决共轭体系的结构与性能问题共轭体系的结构与性能问题,结果与分子轨道理论,结果与分子轨道理论HMOHMO法的计算结果相似。法的计算结果相似。共共 振振 论论 的的 产产 生生苯环结构的问题,理论与现实严重不符苯环结构的问题,理论与现实严重不符 理论理论 实际实际有单双键之分,键长不有单双键之分,键长不 无单双键之分,无单双键之分,同,应为不规则形状。同,应为不规则形状。为正六角型。为正六角型。第2页,此课件共49页哦共振
2、论的基本思想:共振论的基本思想:一个分子、离子或自由基的真实结构式是其能够满足一个分子、离子或自由基的真实结构式是其能够满足价键理论价键理论的所有结构式叠加而成,的所有结构式叠加而成,每一结构式称共振结每一结构式称共振结构式或极限结构构式或极限结构。真实的分子、离子或自由基是所有极限结。真实的分子、离子或自由基是所有极限结构的共振杂化体构的共振杂化体极限结构之间用极限结构之间用双箭头双箭头(共振符号)联系起来。(共振符号)联系起来。解决了苯环结构问题解决了苯环结构问题第3页,此课件共49页哦碳酸根的共振结构碳酸根的共振结构2 2 书写共振结构式的规则书写共振结构式的规则(1)(1)书写共振式时
3、,允许电子移动,原子核的位置不能变。书写共振式时,允许电子移动,原子核的位置不能变。第4页,此课件共49页哦(2)(2)所所有有极极限限结结构构必必须须符符合合价价键键理理论论的的规规则则,碳碳不不能能超超过过四四价价,第第二二周周期期元元素素价价电电子子层层的的电电子子数数不不能能超超过过8 8个个。(3 3)所有极限结构中的)所有极限结构中的未成对电子数必须相同未成对电子数必须相同 第5页,此课件共49页哦3 3 共振稳定作用共振稳定作用(要点要点)不同的极限结构稳定性不同不同的极限结构稳定性不同越稳定的极限结构越稳定的极限结构对真实分子的贡献也越大对真实分子的贡献也越大真实分子体现这些极
4、限结构性质的程度也越大真实分子体现这些极限结构性质的程度也越大第6页,此课件共49页哦极限结构的稳定性及对真实分子贡献的基本规则极限结构的稳定性及对真实分子贡献的基本规则(1)(1)共价键数目越多的极限结构,稳定性越强,对真实分共价键数目越多的极限结构,稳定性越强,对真实分子贡献也越大。子贡献也越大。(2)(2)结构相同或相似的极限结构,能量相同,对真实分子结构相同或相似的极限结构,能量相同,对真实分子的贡献也最大的贡献也最大 a a对真实分子的贡献最大对真实分子的贡献最大第7页,此课件共49页哦(3)(3)有电荷分离的极限结构有电荷分离的极限结构 两个异号电荷相距越近两个异号电荷相距越近越稳
5、定;正电荷处于电负性小的原子上稳定,负电荷处越稳定;正电荷处于电负性小的原子上稳定,负电荷处于电负性大的原子上稳定。于电负性大的原子上稳定。丙烯醛的五种极限结构的稳定性顺序为丙烯醛的五种极限结构的稳定性顺序为abcdeabcde。第8页,此课件共49页哦(4)(4)键角和键长变形较大的极限结构稳定性差,对真实分键角和键长变形较大的极限结构稳定性差,对真实分子的贡献小子的贡献小 (5)(5)原子不具有完整的价电子层且带电荷的极限结构稳定性原子不具有完整的价电子层且带电荷的极限结构稳定性差,对真实分子贡献小。差,对真实分子贡献小。稳定稳定 不稳定不稳定碳不具有完整的价电子层碳不具有完整的价电子层
6、(6 6)参加共振的极限结构越多,分子越稳定。)参加共振的极限结构越多,分子越稳定。第9页,此课件共49页哦共振式中如果所有的原子都有完整的价电子层则共振式中如果所有的原子都有完整的价电子层则是非常稳定的。是非常稳定的。不稳定不稳定 稳定稳定 电荷分离的共振结构式稳定性降低。电荷分离的共振结构式稳定性降低。稳定稳定 不稳定不稳定第10页,此课件共49页哦练习:写出对硝基苯酚负离子的合理共振结构式第11页,此课件共49页哦 2 共振论的应用 1 1定性判断分子稳定性定性判断分子稳定性 依据:能写出的共振式越多,真实分子越稳定。依据:能写出的共振式越多,真实分子越稳定。分子苯奥萘联苯蒽菲离域能23
7、.363.6834.3835.3165.444共振结构223445第12页,此课件共49页哦2 2对键长的判断对键长的判断 P Pi i=1+ND/SC =1+ND/SC ND-ND-双键出现次数双键出现次数 SJ-SJ-合理共振式数目合理共振式数目eg.Ceg.C6 6H H6 6 P P1,21,2=1+1/2=1.5=1+1/2=1.5 P P2,3 2,3=1+1/2=1.5=1+1/2=1.5 P P1,21,2=P=P2,3 2,3 键长相等,为正六边形结构。键长相等,为正六边形结构。第13页,此课件共49页哦eg.Ceg.C1010H H8 8 P P1,21,2=1+2/3=1
8、.67 P=1+2/3=1.67 P2,3 2,3=1+1/1=1.33=1+1/1=1.33 P P3,43,4=1+2/3=1.67=1+2/3=1.67 1,21,2键比键比2,32,3键长,奈是拉长的六边形结构键长,奈是拉长的六边形结构。Pi=1+ND/SC ND-双键出现次数双键出现次数 SJ-合理共振式数目合理共振式数目第14页,此课件共49页哦3.3.芳环上亲电取代反应的定位芳环上亲电取代反应的定位 取取代代反反应应是是一一个个竞竞争争过过程程,可可以以从从中中间间体体稳稳定定性性判判断反应的方向。断反应的方向。对对于于第第一一类类定定位位基基,邻邻对对位位取取代代的的中中间间体
9、体共共振振结结构多,稳定性高,邻对位产物占优。构多,稳定性高,邻对位产物占优。第15页,此课件共49页哦 邻对位定位基邻对位定位基第16页,此课件共49页哦 间位定位基间位定位基第17页,此课件共49页哦4.4.特殊芳烃亲电取代反应的定位特殊芳烃亲电取代反应的定位 只有用共振论来预测只有用共振论来预测 环戊二烯负离子 环庚三烯正离子4n+24n+2亲核反应发生在大环,主要产物是亲核反应发生在大环,主要产物是4 4,6 6,8 8位;位;亲电反应发生在小环,主要产物是亲电反应发生在小环,主要产物是1 1,3 3位。位。第18页,此课件共49页哦5 5判断反应速度判断反应速度 -Br-Br-OHO
10、H-CHCH2 2=CHCH=CHCH2 2Br Br CH CH2 2=CHCH=CHCH2 2+CH CH2 2=CHCH=CHCH2 2OHOH稳定性高稳定性高反应快反应快 -Br-Br-OHOH-CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2Br Br CH CH3 3CHCH2 2CHCH2 2+CH CH3 3CHCH2 2CHCH2 2OHOH稳定性差稳定性差反应慢反应慢 第19页,此课件共49页哦习题:判断下列共振式是否合理?为什么?习题:判断下列共振式是否合理?为什么?第20页,此课件共49页哦有机酸碱理论有机酸碱理论酸碱概念在化学发展的过程中具有十分重要的地位,酸碱概念在化学发
11、展的过程中具有十分重要的地位,同时,化学科学的发展也使得酸碱理论得以不断的同时,化学科学的发展也使得酸碱理论得以不断的发展发展酸碱理论也是高等有机化学中十分重要的内容酸碱理论也是高等有机化学中十分重要的内容,对对认识和认识和理解有机化合物性质及结构及其相互关系具有非常重要理解有机化合物性质及结构及其相互关系具有非常重要的意义的意义第21页,此课件共49页哦1酸碱理论的发展酸碱理论的发展1)电离理论)电离理论(1889 阿伦尼乌斯)阿伦尼乌斯)能电离出能电离出H+的为酸,的为酸,OH-的为碱的为碱仅适用于水溶液体系仅适用于水溶液体系,无法解释胺类等等很多物质的酸碱性无法解释胺类等等很多物质的酸碱
12、性2)质质子子论论(1923Bronsted布布朗朗斯斯德德(Bronsted)凡凡能给出质子的物质都是酸,凡能接受质子的物质都是碱能给出质子的物质都是酸,凡能接受质子的物质都是碱3)路易斯理论论-电电子理论论(Lewis 1923)酸酸 凡是能接受凡是能接受电电子子对对的分子、离子或原子的分子、离子或原子团团 碱碱 凡是能凡是能给给出出电电子子对对的分子、离子或原子的分子、离子或原子团团 第22页,此课件共49页哦2布朗斯德布朗斯德洛易酸碱理论洛易酸碱理论1.重要论点:重要论点:凡能给出质子的物质都是酸,凡能接受质子的都是碱凡能给出质子的物质都是酸,凡能接受质子的都是碱(即有即有电子对电子对
13、)所有酸碱反应都可用下式表示:所有酸碱反应都可用下式表示:第23页,此课件共49页哦3酸碱强度的衡量酸碱强度的衡量一般一般Pka越小,酸性越强。越小,酸性越强。用离解作用的平衡常数用离解作用的平衡常数Kb的大小来表示酸碱的强度的大小来表示酸碱的强度Ka与与Kb的关系?的关系?第24页,此课件共49页哦因此,可以认为带认为带有氢氢的任何分子都可以是一个个潜在的勃朗斯德酸,而任何分子任何分子都有可能是一个个潜在的勃朗斯德碱碱第25页,此课件共49页哦各类酸的各类酸的Pka值值第26页,此课件共49页哦酸凡是能接受电电子对对的分子、离子或原子团团(有空轨道或潜有空轨道或潜在的空轨道在的空轨道)碱碱凡
14、是能给给出电电子对对的分子、离子或原子团团因此,一般的酸碱碱反应应的实质实质是,碱碱的电子对与酸的空轨道形成共电子对与酸的空轨道形成共价键价键。4.路易斯理论第27页,此课件共49页哦酸的范围:质子酸(酸的范围:质子酸(LewisLewis理论)理论)正离子(正离子(LiLi+、Ag+、Ca2+、R+、Br+Br+、NO+NO+、)有空轨道的中性分子(有空轨道的中性分子(BF3、AlCl3、SOSO3 3、SnClSnCl4 4、FeClFeCl3 3、ZnClZnCl2 2)某些极性基团(某些极性基团(、)。)。碱碱的范围的范围:具有未共享电子对的中性分子:具有未共享电子对的中性分子负离子(
15、负离子(OH-、X-、RO-、NH2-、R-、CN-)碱碱甚至是甚至是键的电子对(甲苯与超酸)键的电子对(甲苯与超酸)按按Lewis理论许多反应都可认为是酸碱反应,理论许多反应都可认为是酸碱反应,取代(亲电取代,酸的置换,亲核取代碱的置换取代(亲电取代,酸的置换,亲核取代碱的置换加成及加成及络合物络合物第28页,此课件共49页哦(3)电电荷转转移络络合物(CTcomplex)的生成反应应通过电荷配位而形成的络合物叫做电荷转移络合物。它是通过电子从给予体(碱)的分子转移到电子受体的分子上,然后两者以静电吸引或其它作用力相结合而形成的。这类络合物的一个特点是常带有显著的颜色。如:其中各种甲苯是电子
16、给予体(碱),四氰基乙烯是电子接受体(酸)。苯环上的甲基越多,生成的电荷转移络合物的颜色越深,这表示甲基的数目增加致使电荷转移程度加大。在紫外光谱中发生红移。橙色深红深紫色第29页,此课件共49页哦一些不通常不像不像碱碱的物种种,如乙烯烯和芳香族化合物,按路易斯酸碱碱理论论都是碱碱。如:象上述反应应所表述的反应应可以形成p p-配位的碱称碱称之为为p p-碱碱。由于化合物中配位键键普遍存在,因此路易斯酸的范围围更广。酸碱碱的新定义义:酸正离子或具有空轨道的中性分子或具有空轨道的中性分子;碱碱能与与正离子结结合的负负离子或中性分子根据这这一思想可把有机分子分解为为两个两个部分:第30页,此课件共
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