大学有机化学总复习.ppt
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1、第二章第二章 烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃(一)(一)烷烃的同分异构现象烷烃的同分异构现象分子式相同而分子式相同而结构结构不同的现象。不同的现象。同分异构同分异构构型构型构造异构构造异构构象构象(键的旋转产生键的旋转产生)立体异构立体异构碳架异构碳架异构位置异构位置异构官能团异构官能团异构互变异构互变异构顺反异构顺反异构(键的不能旋转产生键的不能旋转产生)旋光异构旋光异构(手性产生手性产生)分子中原子和基团在分子中原子和基团在空间的排布不同空间的排布不同原子的连接方式和顺原子的连接方式和顺序不同序不同键电子云排斥,键电子云排斥,键电子云排斥,键电子云排斥,von der waals排斥力,排斥力,
2、内能较高内能较高内能较高内能较高(最不稳定)(最不稳定)(最不稳定)(最不稳定)1.1.乙烷的构象乙烷的构象乙烷的构象乙烷的构象交叉式构象交叉式构象交叉式构象交叉式构象扭曲式构象扭曲式构象扭曲式构象扭曲式构象重叠式构象重叠式构象重叠式构象重叠式构象staggeredstaggeredconformerconformerskewedskewedconformerconformereclipsedeclipsedconformerconformer原子间距离最远原子间距离最远原子间距离最远原子间距离最远内能较低内能较低内能较低内能较低(最稳定)(最稳定)(最稳定)(最稳定)优势构象优势构象(有无数
3、个)(有无数个)(有无数个)(有无数个)小于两个小于两个H 的的von der waals 半半径(径(1.2)之和,)之和,有排斥力有排斥力2.2.丁烷的构象丁烷的构象丁烷的构象丁烷的构象对位交叉式(对位交叉式(对位交叉式(对位交叉式(antianti)(反交叉式)(反交叉式)(反交叉式)(反交叉式)部分重叠式部分重叠式部分重叠式部分重叠式邻位交叉式邻位交叉式邻位交叉式邻位交叉式(gauchegauche)全重叠式全重叠式全重叠式全重叠式邻位交叉式邻位交叉式邻位交叉式邻位交叉式(gauchegauche)甲基间距离甲基间距离最远最远(最稳定最稳定)较不稳定较不稳定较稳定较稳定甲基间距离最近甲
4、基间距离最近(最不稳定)(最不稳定)系统命名法系统命名法(IUPAC)IUPAC):(1 1)选主链选主链,碳链,碳链最长最长,支链,支链最多最多。(2 2)定基位定基位,有多个排序时有多个排序时遵循遵循“最低系列原则最低系列原则”(”(最先遇到位次较低最先遇到位次较低的取代基为最低系列),的取代基为最低系列),有多个最低系列时有多个最低系列时,按,按“次序规则次序规则”使使较优较优基团基团位次较大。位次较大。(3)(3)书写时,标明取代基的位次,名称,且按书写时,标明取代基的位次,名称,且按先简后繁。如:先简后繁。如:取代基最多的链为主链取代基最多的链为主链小基团排在前面(英文小基团排在前面
5、(英文以字母顺序排列)以字母顺序排列)沸点(沸点(b.p)随随M M增加而增高,在同分异构体中增加而增高,在同分异构体中 ,分子中支链增多,分子中支链增多 ,分子,分子间距增大,间距增大,分子间作用力分子间作用力减少,沸点降低减少,沸点降低 。熔点熔点mpmp高度对称高度对称支链异构体支链异构体m.p m.p 直链异构体不对称的支链异构直链异构体不对称的支链异构体体 。烷烃烷烃和和环烷烃环烷烃的主要化学性的主要化学性质质1.烷烃烷烃和和环烷烃环烷烃的取代反的取代反应应 2.小小环烷烃环烷烃的加成反的加成反应应(开(开环环反反应应)催化加催化加H2多元取代环己烷优势构象的书写规律多元取代环己烷优
6、势构象的书写规律 取代基尽可能在取代基尽可能在e键上键上 体积大的取代基尽可能在体积大的取代基尽可能在e键上键上例例1 1 写出顺写出顺-1-1-甲基甲基-4-4-异丙基环己烷的优势构象。异丙基环己烷的优势构象。同时要满足顺反异构和位置同时要满足顺反异构和位置n n系统命名法系统命名法系统命名法系统命名法 选含选含选含选含双键双键、叁键叁键叁键叁键的最长链为主链的最长链为主链的最长链为主链的最长链为主链(某烯某烯某烯某烯、某炔某炔某炔某炔)使使使使双键、双键、叁键叁键叁键叁键的编号最小的编号最小的编号最小的编号最小,用数字表示位次用数字表示位次用数字表示位次用数字表示位次 按按按按编号规则编号
7、规则编号规则编号规则编号编号编号编号 同时有叁键和双键,使同时有叁键和双键,使同时有叁键和双键,使同时有叁键和双键,使叁键和双键的叁键和双键的叁键和双键的叁键和双键的位次和位次和位次和位次和最低,最低,最低,最低,相同重键合相同重键合相同重键合相同重键合并,并,并,并,标位次,不同重键,标位次,不同重键,标位次,不同重键,标位次,不同重键,先烯后炔先烯后炔先烯后炔先烯后炔。当叁键和双键处于相同的位次时,使当叁键和双键处于相同的位次时,使当叁键和双键处于相同的位次时,使当叁键和双键处于相同的位次时,使双键的编号最小双键的编号最小双键的编号最小双键的编号最小第三章第三章 烯烃、炔烃、二烯烃烯烃、炔
8、烃、二烯烃1 1-戊戊戊戊烯烯烯烯-4 4-炔炔炔炔4,84,8-壬壬壬壬二烯二烯二烯二烯-1 1-炔炔炔炔 “顺顺顺顺”、“反反反反”命名法命名法命名法命名法 Z Z 、E E 命名法命名法命名法命名法Z Z 型:两个双键碳上的型:两个双键碳上的型:两个双键碳上的型:两个双键碳上的优先基团(或原子)在同一侧优先基团(或原子)在同一侧优先基团(或原子)在同一侧优先基团(或原子)在同一侧。E E 型:两个双键碳上的型:两个双键碳上的型:两个双键碳上的型:两个双键碳上的优先基团(或原子)不在同一侧优先基团(或原子)不在同一侧优先基团(或原子)不在同一侧优先基团(或原子)不在同一侧。请复习:基团的优
9、先顺序排列规则请复习:基团的优先顺序排列规则请复习:基团的优先顺序排列规则请复习:基团的优先顺序排列规则顺顺顺顺-2,2,52,2,5-三甲基三甲基三甲基三甲基-3 3-己烯己烯己烯己烯 烯烃烯烃顺反异构的命名顺反异构的命名顺顺顺顺:两个双键碳上的相同:两个双键碳上的相同:两个双键碳上的相同:两个双键碳上的相同基团(或原子)在同一侧基团(或原子)在同一侧基团(或原子)在同一侧基团(或原子)在同一侧。反反反反:两个双键碳上的:两个双键碳上的:两个双键碳上的:两个双键碳上的相同相同相同相同基团(或原子)基团(或原子)基团(或原子)基团(或原子)不在同一侧不在同一侧不在同一侧不在同一侧。n n 烯烃
10、亲电加成反应小结烯烃亲电加成反应小结烯烃亲电加成反应小结烯烃亲电加成反应小结卤代烷卤代烷卤代烷卤代烷硫酸氢酯硫酸氢酯硫酸氢酯硫酸氢酯邻二卤代烷邻二卤代烷邻二卤代烷邻二卤代烷 -卤代醇卤代醇卤代醇卤代醇醇醇醇醇醚醚醚醚酯酯酯酯取代环氧乙烷取代环氧乙烷取代环氧乙烷取代环氧乙烷 烯烃亲电加成取向(反应的区位选择性)烯烃亲电加成取向(反应的区位选择性)烯烃亲电加成取向(反应的区位选择性)烯烃亲电加成取向(反应的区位选择性)MarkovnikovMarkovnikov规则(马氏规则)规则(马氏规则)规则(马氏规则)规则(马氏规则)MarkovnikovMarkovnikov规则:规则:规则:规则:氢原子
11、氢原子氢原子氢原子总是加在总是加在总是加在总是加在含氢较多含氢较多含氢较多含氢较多的双键碳上的双键碳上的双键碳上的双键碳上注:不对称炔烃加成取向也一样注:不对称炔烃加成取向也一样反马氏加成反马氏加成CH3CH2CH=CH2+HBrCH3CH2CH2CH2Br过氧化物过氧化物过氧化物:H2O2,ROOR炔烃与卤化氢的加成与烯烃相似炔烃与卤化氢的加成与烯烃相似,遵守马氏定则遵守马氏定则,但反应速率稍慢但反应速率稍慢.在在过氧化物过氧化物存在下存在下,遵守反马氏定则遵守反马氏定则.将将将将烯烃氧化成邻二醇烯烃氧化成邻二醇烯烃氧化成邻二醇烯烃氧化成邻二醇注:注:注:注:使使使使高锰酸钾溶液褪色高锰酸钾
12、溶液褪色高锰酸钾溶液褪色高锰酸钾溶液褪色,鉴别不饱和烃鉴别不饱和烃鉴别不饱和烃鉴别不饱和烃高锰酸钾氧化高锰酸钾氧化高锰酸钾氧化高锰酸钾氧化 将将将将烯烃氧化成酮或酸烯烃氧化成酮或酸烯烃氧化成酮或酸烯烃氧化成酮或酸(二二二二)氧化反应氧化反应氧化反应氧化反应(与氧化剂的种类与氧化剂的种类与氧化剂的种类与氧化剂的种类、条件等有关、条件等有关、条件等有关、条件等有关)顺式产物臭氧氧化臭氧氧化臭氧氧化臭氧氧化 将将将将烯烃氧化成酮或醛烯烃氧化成酮或醛烯烃氧化成酮或醛烯烃氧化成酮或醛 炔烃的氧化炔烃的氧化炔烃的氧化炔烃的氧化羧酸羧酸羧酸羧酸羧酸羧酸羧酸羧酸羧酸羧酸羧酸羧酸甲酸甲酸甲酸甲酸(三三)烯烃烯烃
13、-H的卤代反应的卤代反应:碳碳双键是烯烃的官能团碳碳双键是烯烃的官能团,与官能团直接相连的碳原子叫与官能团直接相连的碳原子叫-C,连在连在-C上的上的H叫叫-H,-H受双键的影响受双键的影响,一定条件下一定条件下被卤素取代被卤素取代.注注:这是这是自由基自由基取代反应历程取代反应历程.(四四四四)末端炔烃的特征反应末端炔烃的特征反应末端炔烃的特征反应末端炔烃的特征反应白色沉淀白色沉淀白色沉淀白色沉淀棕红色沉淀棕红色沉淀棕红色沉淀棕红色沉淀鉴定炔氢鉴定炔氢鉴定炔氢鉴定炔氢注:理解注:理解注:理解注:理解炔氢炔氢炔氢炔氢的酸性的酸性的酸性的酸性炔碳炔碳炔碳炔碳s s s s成分成分成分成分多,多,
14、多,多,成键电子云成键电子云成键电子云成键电子云离核离核离核离核近近近近,电负性,电负性,电负性,电负性大大大大,C-HC-HC-HC-H键的键的键的键的极性大极性大极性大极性大,键,键,键,键易易易易异异异异裂出质子裂出质子裂出质子裂出质子H,H,H,H,故酸性故酸性故酸性故酸性大大大大。烯烃与烯烃与烯烃与烯烃与 X X X X2 2 2 2 的加成机理的加成机理的加成机理的加成机理 比较下列两个反应比较下列两个反应比较下列两个反应比较下列两个反应溴鎓离子溴鎓离子溴鎓离子溴鎓离子 决决决决 速步骤速步骤速步骤速步骤烯烃的亲电加成烯烃的亲电加成烯烃的亲电加成烯烃的亲电加成机理机理 与与与与HX
15、HX的加成机理的加成机理的加成机理的加成机理机理:机理:机理:机理:双键为电子供体双键为电子供体(有亲核性或碱性)(有亲核性或碱性)H有亲电性有亲电性碳正离子稳定性的大小,碳正离子稳定性的大小,碳正离子稳定性的大小,碳正离子稳定性的大小,决定谁是主产物决定谁是主产物决定谁是主产物决定谁是主产物碳正离子中间体碳正离子中间体 用诱导效应解释马氏规则用诱导效应解释马氏规则表示表示 电子的偏移方向电子的偏移方向表示表示 电子的偏移方向电子的偏移方向不违背亲电加成的实质C+C+离子稳定性解释马氏加成离子稳定性解释马氏加成符合马氏规则符合马氏规则反马氏规则反马氏规则二、二、共轭二烯烃的化学性质共轭二烯烃的
16、化学性质1.11.1,4 4加成反应加成反应 4040o oC C80%80%20%20%80%80%20%20%1,21,2加成加成加成加成1,41,4加成加成加成加成8080o oC C注意:双键位置有变化注意:双键位置有变化其它名称其它名称其它名称其它名称 二烯合成二烯合成二烯合成二烯合成4+24+2环加成环加成环加成环加成双烯体双烯体双烯体双烯体dienesdienes亲双烯体亲双烯体亲双烯体亲双烯体dienophilesdienophiles有利因素有利因素:(给电子基)(给电子基)(给电子基)(给电子基)(吸电子基)(吸电子基)(吸电子基)(吸电子基)环己烯衍生物环己烯衍生物环己烯
17、衍生物环己烯衍生物反应可逆反应可逆反应可逆反应可逆2.2.双烯合成双烯合成(Diels-AlderDiels-Alder(狄尔斯阿尔德反应)狄尔斯阿尔德反应)第四章第四章 芳香烃芳香烃1苯苯环环上的上的亲电亲电取代反取代反应应2苯苯环侧链环侧链上的反上的反应应 (四)定位规律的应用(四)定位规律的应用1.1.比较亲电取代反应的活性顺序比较亲电取代反应的活性顺序2.2.预测反应产物预测反应产物:当苯环上已有两个取代基时,那么,第三个当苯环上已有两个取代基时,那么,第三个取代基应进入什么位置呢?取代基应进入什么位置呢?-二元取代苯的二元取代苯的定位规律定位规律 (1)环上原有两个取代基环上原有两个
18、取代基为为同一类同一类定位基定位基:由由定位能力强定位能力强的定位基决定。如:的定位基决定。如:二元取代苯的定位规律二元取代苯的定位规律(2)(2)原有两个取代基为原有两个取代基为不同类不同类定位基定位基:由第一类定位基决定。由第一类定位基决定。3.指导多取代苯的合成指导多取代苯的合成正确选择合成路线:正确选择合成路线:【例【例1】【例【例2】3萘环上的化学反应 注:注:萘的定位规律:萘的定位规律:位:位:有第一类定位基有第一类定位基 位:位:有第一类定位基有第一类定位基 或或位:位:有第二类定位基有第二类定位基 具有芳香性化合物的具有芳香性化合物的特点特点是:是:(1)(1)必须是必须是环状
19、环状的的共轭共轭体系;体系;(2)(2)具有具有平面平面结构结构共平面或接近共平面共平面或接近共平面(平面扭转平面扭转0.01nm)0.01nm);(3)(3)环上的每个原子均采用环上的每个原子均采用SPSP2 2杂化杂化(在某些情况下也在某些情况下也可是可是SPSP杂化杂化);(4)(4)环上的环上的电子能发生电子离域,且符合电子能发生电子离域,且符合4n+24n+2 的的HckelHckel规则。规则。第五章第五章第五章第五章 旋光异构旋光异构旋光异构旋光异构二、二、含一个手性碳原子化合物的对映异构含一个手性碳原子化合物的对映异构 1.旋光异构体构型的表示法旋光异构体构型的表示法 Fisc
20、her 投影式投影式:(1)用”+”交叉点表示手性碳原子,四个价键与四个不同原子(团)相连.(2)将分子的主碳链直立,并使命名编号小的碳原子处在上方.(3)与手性碳原子相连的水平键上的两个原子(团)伸向纸平面的前方垂直键上的的两个原子(团)伸向纸平面的后方.费歇尔投影式写法注意点:费歇尔投影式写法注意点:1.投影式不能离开纸面旋转。投影式不能离开纸面旋转。2.投影式在纸面旋转投影式在纸面旋转180和和360,结构保持不变。,结构保持不变。3.投影式在纸面旋转投影式在纸面旋转90和和270,结构变成它的对映体。,结构变成它的对映体。4.固定一个基团,其他三个基团依次旋转,构型不变。固定一个基团,
21、其他三个基团依次旋转,构型不变。命名原则:命名原则:先按顺序规则将与手性碳原子所连的四个原子或基团确定先按顺序规则将与手性碳原子所连的四个原子或基团确定一个从大到小的优先次序一个从大到小的优先次序,如如.让次序最小的原子或基团()远离观察者(向最小基团让次序最小的原子或基团()远离观察者(向最小基团方向观察)若方向观察)若的排列次序是的排列次序是顺时针排列就称为型顺时针排列就称为型,相反,相反逆时针排列的就称为型。逆时针排列的就称为型。(球棍模型球棍模型,伞形式 C.Fischer 投影式:投影式:结论结论:当最小基团处于:当最小基团处于横键横键位置时,其余三个基团从位置时,其余三个基团从大到
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