大学有机化学反应方程式总结较全.pdf
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1、有有一、烯烃一、烯烃1 1、卤化氢加成、卤化氢加成(1)机机化化学学HXRCHCH2RXCHCH3【马氏规则】在不对称烯烃加成中,氢总是加在含碳较多的碳上。【机理】H3C快H3CCH2+X+H3CCH3X主CH CH3+H+慢H3C+CH2X+H3CX次【本质】不对称烯烃的亲电加成总是生成较稳定的碳正离子稳定的碳正离子中间体。【注】碳正离子的重排(2)HBrRCHCH2ROORRCH2CH2Br【特点】反马氏规则【机理】自由基机理(略)【注】过氧化物效应仅限于HBr、对 HCl、HI 无效。【本质】不对称烯烃加成时生成稳定的自由基稳定的自由基中间体。【例】BrH3CCH CH2BrH3CCH2
2、HBrH+HBrCH3CH2CH2BrH3CCH CH3+BrH3CCHCH3Br2 2、硼氢化氧化、硼氢化氧化RCHCH21)B2H62)H2O2/OH-R CH2CH2OH【特点】不对称烯烃经硼氢化氧化得一反马氏加成反马氏加成的醇,加成是顺式顺式的,并且不重排重排。【机理】H3CCHHH3CCH CH2HBH2CH2BH2H3CCHHCH3BH2H3CCHHCH3BH2CH2CH2CH3H3CH2CH2CB-CH3CH=CH2(CH3CH2CH2)3BO OH-OOHCH2CH2CH3CH2CH2CH3CH2CH2CH3H3CH2CH2CB-H3CH2CH2CHOO-BO+HO-OCH2C
3、H2CH3OHCH2CH2CH3OCH2CH2CH3BOCH2CH2CH3HOO-B(OCH2CH2CH3)3OCH2CH2CH3B(OCH2CH2CH3)3+3NaOH3NaOH3HOC H2CH2CH33+Na3BO3【例】1)BH32)H2O2/OH-CH3OH HHCH33 3、X X2 2加成加成Br2/CCl4BrCCBrCC【机理】BrBrCCBrC+BrC+CBr-BrCCBrCBrC+CH2OBrCCH2O+-H+BrCCHO【注】通过机理可以看出,反应先形成三元环的溴鎓正离子,然后亲和试剂进攻从背面进攻,不难看出是反式加成反式加成。不对称的烯烃,亲核试剂进攻主要取决于空间效
4、应。【特点】反式加成反式加成4 4、烯烃的氧化、烯烃的氧化1)稀冷高锰酸钾氧化成邻二醇。-H3CCH3H3CH3CCH3稀 冷 KMnO4CH3H3CCH3OMnOOORCR1H2OH3CH3COH OHCH3CH3O 2)热浓酸性高锰酸钾氧化RCR1CHR2KMnO4H+O+R2COH3)臭氧氧化RCR1CHR21)O32)Zn/H2OROCR1O+OR2CH4)过氧酸氧化RCR1RCR1CHR2CHR2ROOOHRR1R2HORR1R2H+O2Ag5 5、烯烃的复分解反应、烯烃的复分解反应nCH2R+CH2R1催化剂H2CRCH2R1【例】OC6H5Grubbs catalystOC6H5
5、+H2CCH2H2CCH26 6、共轭二烯烃、共轭二烯烃1)卤化氢加成HXH2CCH2H3CX高温1,4加成为主H2CXHX低温CH31,2加成为主2)狄尔斯-阿德尔(Diels-Alder)反应【描述】共轭二烯烃和烯烃在加热的条件下很容易生成环状的【描述】共轭二烯烃和烯烃在加热的条件下很容易生成环状的 1 1,4 4 加成产物。加成产物。【例】【例】OCH2O+CH2苯OOOOCH2CHO+CH2苯CHOCH2二、脂环烃二、脂环烃1 1、环丙烷的化学反应、环丙烷的化学反应【描述】三元环由于张力而不稳定,易发生加成反应开环,类似碳碳双键。H2/NiBr2/CCl4H2SO4HX(X=Br,I)
6、CH2CH2CH2HHCH2CH2CH2BrBrCH2CH2CH2HOHCH2CH2CH2HX【特点】环烷烃都有抗氧化性抗氧化性,可用于区分不饱和化合物。【注】遵循马氏规则【例】CH3HBrCH2CH2CHCH3HBr2 2、环烷烃制备、环烷烃制备1)武兹(Wurtz)反应【描述】通过碱金属脱去卤素,制备环烷烃。【例】CXCH2XCH2XBrKBrCXZnC2H5OHCC双键的保护ZnNaI2)卡宾卡宾的生成A、多卤代物的消除XX3CH+Y-CX+X-+HYNaOH,RONa,R-LiB、由某些双键化合物的分解H2CH2CCl2CClCNOC+ON-H2C:H2C:+CON2Cl-O-Cl2H
7、2C:+CO2卡宾与烯烃的加成反应【特点】顺式加成顺式加成,构型保持【例】Cl3CH/NaOHClClBrBr相转移催化剂Br3CH/KOC(CH3)3H3CCH3HOC(CH3)3HH3CHCH3类卡宾【描述】类卡宾是一类在反应中能起到卡宾作用的非卡宾类化合物,最常用的类卡宾是 ICH2ZnI。CH2I2+Cu(Zn)CH2I2Zn(Cu)ICH2ZnI制备【特点】顺式加成,构型保持【例】H3CCH3CH2I2Zn(Cu)H3CHHCH3三、炔烃三、炔烃1 1、还原成烯烃、还原成烯烃1)、顺式加成H2R1R2R1R2Cat=P b/BaSOCatNaBH4Ni3B4,Pb/CaC O3,Ni
8、3B.(CH3COO)2Ni2)、反式加成R1R2H2CatR1Cat=Na/液氨.R22 2、亲电加成、亲电加成1)、加 X2Br2R1R2R1BrBrR2【机理】Br+中间体R1【特点】反式加成2)、加 HXR2BrRCH2HBrH3CCBrCH3RRHBrRHBrR(一摩尔的卤化氢主要为反式加成)3)、加 H2OH2ORCHRCH2HO重 排ROCH3HgSO4/H2SO4【机理】+HgRCHHgH+2+HgRC+H2ORH2O+HgH+-H+RHOHgHHRHOH+RCH2OH重 排ORCH3【特点】炔烃水合符合马式规则马式规则。【注】只有乙炔水合生成乙醛,其他炔烃都生成相应的酮。3
9、3、亲核加成、亲核加成1)、OHCCH+H3COHZn(CH3COO)CH3OHOH2CCHOCCH3HH3COOHnHHOHn+CH3COOCH3HHOHnHCHOH+HOOCH2Hn/2维尼纶合成纤维就是用聚乙烯醇甲酯2)、HCCH+HC NNH4Cl,CuCl2aqH2CCNCH3H3CNCNNH3CCNHCH2CHCNnH人造羊毛CNCH3H2C3)、碱HCCHH2CCHOC2H5+C2H5OH150180/压力4 4、聚合、聚合2 HCCHCu2Cl2NH4ClCu2Cl2NH4ClH2CCHCCH3 HCCHH2CCHCHCH23 HCCH金属羰基化合物3 HCCHNi(CN)25
10、 5、端炔的鉴别、端炔的鉴别Cu(NH3)2+RAg(NH3)2+C-+RCCHC Ag-白色红色RCCHRCC Cu+【注】干燥的炔银和炔铜受热或震动时易发生爆炸易发生爆炸,实验完毕,应立即加浓硫酸把炔化物分解。6 6、炔基负离子、炔基负离子R1-L(L=X,OTs)R1:1烷基ORCC Na-+RCCR1(1)(2)H2OO(1)RC1(2)H2OOHR1RCCCH2CH R1R2OHRCCCR2R1【例】ONaNH2-+HCCHHCOHC NaH3CCH3H2OCH3HCCCH3OHH2Pb/BaSO4H2CCH3Al2O3H2CCH2CH3CH3三、芳烃三、芳烃1 1、苯的亲电取代反应
11、、苯的亲电取代反应1)卤代+2)硝化Br2FeBr3Br+NO2HBr+3 3)磺化)磺化浓HN O3浓H2SO4+SO3HH2O+H2SO4(7%SO3 )+H+H2OSO3H4 4)傅)傅-克(克(Friedel-CraftsFriedel-Crafts)反应)反应傅-克烷基化反应+AlCl3RClR【机理】RCl+AlCl3AlCl4+RHCH2+RCH2+H+RR+R+AlCl4+HC l+AlCl3【注】碳正离子的重排,苯环上带有第二类定位基不能进行傅-克反应。【例】CH3+H3CAlCl3ClCH3CH3+CH3H3CH3CClAlCl3CH3CH3CH2Cl2+2AlCl3CH1
12、Cl3+3AlCl3傅-克酰基化反应OClAlCl3ROOOR+【例】ROORAlCl3R+RCOOHOCH3CH2COClAlCl3OCH3Zn-Hg浓HClCH3O+OOAlCl3COOH2 2、苯环上取代反应的定位效应、苯环上取代反应的定位效应1)第一类定位基,邻对位定位基,常见的有:ONR2NH RNH2OHHNCROROOCRRArX(F,C l,Br,I)O2)第二类定位基,间位定位基,常见的有:NR3NO2CF3Cl3CORCOOHCOR【注】第一类定位基除卤素外,均使苯环活化。第二类定位基使苯环钝化。卤素比较特殊,为弱钝化的第一类定位基。CNSO3HCH O3 3、苯的侧链卤代
13、、苯的侧链卤代CH3CH3ClFeCH3Cl2+ClCH2ClClhCH3CH2BrNBS【机理】自由基机理4 4、苯的侧链氧化、苯的侧链氧化1)用高锰酸钾氧化时,产物为酸。【描述】苯环不易被氧化,当其烷基侧链上有氢氢的时候,则该链可被高锰酸钾等强氧化剂氧化,不论烷基侧链多长。结果都是被氧化成苯甲酸。HCKMnO4H+COOHCOOH【例】CH3KMnO4H+H3CCCH3CH3H3CCCH3CH32)用 CrO3+Ac2O 为氧化剂时,产物为醛。【例】CH3CrO3/Ac2OCH(OAc)CHONO2NO2NO23)用 MnO2为氧化剂时,产物为醛或酮。CH3MnO2H2SO4OCH2CH3
14、MnO2H2SO4CH3CHO5 5、萘、萘【特点】萘的亲电取代反应,主要发生在位,因为进攻位,形成的共振杂化体较稳定,反应速度快。【例】NO2HNO3H2SO4BrBr2CCl4SO3HH2SO4H2SO4CH3CH3SO3HHNO3HOAcNO2NO2CH3HNO3HOAcCH3NO2NO2NO2NO2HNO3H2SO4+NO2四、卤代烃四、卤代烃1 1、取代反应、取代反应(1)水解OH-RXROHSH-RXRSH(2)醇解R1ONaRXROR1R1SNaRXRSR1(3)氰解CN-RXRSR1C2H5OH(4)氨解NH3RXRNH2NH3RXR3N(5)酸解R1COO-RXR1COOR1
15、(6)与炔钠反应RX+R C1C-RCCR(7)卤素交换反应NaIRX丙酮RI2 2、消除反应、消除反应(1)脱卤化氢-消除RCHHCH2ClNaOH乙醇RCHCH2【注】当有多种-H 时,其消除方向遵循萨伊切夫规律,即卤原子总是优先与含氢较少的碳上的氢一起消除。【例】H3CCH3BrKOH乙醇H3CCH3+H3CCH281%19%H3CCH3H2CBrH3CKOH乙醇H2CCH3ClRCClHCHR1KOHRCCR1乙醇-消除ClClCClHNaOHCCl2(2)脱卤素RR1R2CCR3Zn,乙醇RR1RR23BrBrCH2BrRCH2BrZnR3 3、与活泼金属反应、与活泼金属反应(1)与
16、金属镁反应RX+Mg无水乙醚RM gX(格式试剂格式试剂)(2)与金属钠反应 武兹(Wurtz)反应Na2RX(3)与金属锂反应RRRX+2Li无水乙醚RLi+LiX2RLiCuI无水乙醚R2CuLi+LiI【注】二烷基铜锂主要是与卤代烃偶联偶联成烷烃R1XR2CuLiRR14 4、还原反应、还原反应Zn+HClNa+NH3RX+H2-PdRHLiAlHLiAlH4 45 5、氯甲基化、氯甲基化CH3ClO+五、醇五、醇HCH+ZnCl2HCl1 1、卢卡斯(、卢卡斯(LucasLucas)试剂)试剂无水氯化锌与浓盐酸的很合溶液叫卢卡斯试剂,用于鉴别伯、仲、叔醇叔醇仲醇伯醇2 2、把羟基变成卤
17、基、把羟基变成卤基(1)、醇与卤化磷(PX5、PX3)很快反应Lucas试剂立即混浊几分钟内混浊长时间不出现混浊反应很快反应很慢ROHPX3RX(2)、醇与亚硫酰氯(SOCl2)ROHSOCl2RCl3 3、醇的氧化、醇的氧化(1)沙瑞特(Sarret)试剂OHRHOCrO3(C5H5N)2RH【注】沙瑞特试剂,是 CrO3和吡啶的络合物。它可以把伯醇的氧化控制在生成醛的阶段上,产率比较高,且对分子中的双键无影响。(2)琼斯(Jones)试剂OHRR1CrO3H2SO4-ORR1【注】琼斯试剂是把 CrO3溶于稀硫酸中,滴加到醇的丙酮溶液中,在室温下就可以得到很高的产率的酮。同样对分子中的双键
18、无影响。【例】CH3CH3CrO3-H2SO4HO(3)邻二醇被高碘酸氧化ROHO丙酮OROHR1OOHOIOOHOH+R1OH-H2ORCHOOIOR1CHO+HIO3ROCR34 4、频哪醇重排(、频哪醇重排(pinacol rearrangementpinacol rearrangement)R2R+HR1COHCOHR3R1CR2RR1C+【机理】RR1COHR2COHR3H+RR1COH2+R2COHR3-H2OR2COHR3RR1CR2COH+-H+R3R1RCR2OCR3【注】羟基脱水,总是优先生成较稳定的碳正离子。在不同的烃基中,总是芳基优先迁移。不同的芳基,苯环上连有给电子基
19、团的优先迁移。要注意立体化学,离去基团所连的碳原子(如有手性的话)构型发生转化,因为是一个协同反应,准确的机理描述是ORR2RRR+2H-HR1COHCOHR3R1C+CR3R1CR2CR3OH2OHCC+频哪醇重排再有机中是非常普遍的重排反应,只要在反应中形成HO结构的碳正离子(即带正电荷的碳原子的邻近碳上连有羟基),都可以发生频哪醇重排。【例】PhH3CCOHPhCOHCH3H+H3CPhCPhOCCH3H3CH3CCOHCH3CICH3极性溶剂OH3CCCH3CCH3CH3-I-H3CPhCOHCHNH2CH3NaNO2H+OH3CCPhCHCH35 5、制醇、制醇(1)烯烃制备酸性水合
20、RR1R2R2H2SO4RR1OHCR2R3【注】碳正机理碳正机理,生成稳定的碳正离子,可能重排。羟汞化-脱汞反应RCH2Hg(OAc)2/H2ONaBH4RCH3HO【特点】反应不发生重排,因此常用来制备较复杂的醇,特别是有体积效应的醇。硼氢化-氧化法RR1R21)B2H6-RR1OHCR2R3R22)H2O2/OH【特点】反马氏规则,所以可合成伯醇,上两种方法无法合成。(2)格式试剂ROR1+R2MgXR1+RR2R2O Mg-+XRCR1OH【例】OHOCH3MgCl乙醚H2OH+CH3(3)制备邻二醇顺式邻二醇稀冷KMnO4OH-HOOHOsO4,吡啶乙醚反式邻二醇(环氧化合物的水解)
21、KOHH2OHOOHH2OHO+HOOHHOOH六、酚六、酚1 1、傅、傅-克反应克反应HOOHOOH+H2SO4OOCOCO酚酞HOOHOO-COCO+2OH-OCO-无色2 2、傅瑞斯(、傅瑞斯(FriesFries)重排)重排ROOH氢键OO红色OHAlCl3R+OR低温主【特点】产物很好分离,邻位的产物可随水蒸气蒸出。3 3、与甲醛和丙酮反应、与甲醛和丙酮反应OHOH高温主OHHCHO-H+OH或CH2 OHH+CH2OHOHOHHCHOC6H5OHCH2OH酚醛树脂(电木)OHOH3CCH3+2H+HOCH3CCH3OH【注】生成中药工业原料双酚 A(bisphenolA),双酚 A
22、 可与光气聚合生成制备高强度透明的高分子聚合物的防弹玻璃,它还可以作为环氧树脂胶粘剂。4 4、瑞穆、瑞穆-悌曼(悌曼(Reimer-TiemannReimer-Tiemann)反应)反应O-OHHO+【本质】生成卡宾5 5、酚的制法、酚的制法(1)磺酸盐碱融法工业上的:CHCl3NaOHH+SO3HSO3Na+SO3NaNa2SO3中和+ONaSO2+H2O+ONa325350NaOH熔化+OHNa2SO3+CH3SO2+CH3H+H2O+Na2SO3【例】CH3H2SO4中和碱熔酸化SO3HOH(2)、重氮盐重氮盐法NH2NN Cl+-OHNaNO2HClH2SO4/H2O七、醚和环氧化合物
23、七、醚和环氧化合物1 1、醚的制法、醚的制法(1)威廉姆逊(Williamson)合成NaOR1RXROR1(2)烷氧汞化-脱汞RHCCH2Hg(OAc)2R1OHNaBH4OH-RCH3R1O【注】和羟汞化-脱汞反应一样,醇对双键的加成方向符合马氏规则。2 2、克莱森(、克莱森(ClaisenClaisen)重排)重排OCH2CH=CH2OHCH2CH=CH2CH2CH=CH2OH3CCH3OHH3CCH3CH2CH=CH2【机理】OCH3H3COHOHCH3CH2CH3OCH2CH=CHC H3OH3CCH3H3CCH3CHCH=CH2CH3OOH3CCH3H3CCH3CHCH3HH2CC
24、HHCH2CH=CHC H3OHH3CCH3CH2CH=CHC H3【注】类似的构型也可发生重排【例】OOCH2H2CCH2CH3CH3H2CH3CCH3H3CCH3OOCH3OOCH2H3C3 3、冠醚、冠醚ClOHOOO+OClHOOKOHOO18-冠-6OOOOOH ClCl HOOKOHOOOH ClOCl HOOOO二苯并18-冠-6【特点】冠醚性质最突出就是他有很多醚键,分子中有一定的空穴,金属例子可以钻到OOKO+OOO空穴中与醚键络合。冠醚分子内圈氧可以与水形成氢键,故有亲水性。它的外围都是 CH2结构,又具有亲油性,因此冠醚能将水相中的试剂包在内圈带到有机相中,从而加速反应,
25、故称冠醚为相转移催化剂相转移催化剂。这种加速非均相有机反应称为相转移催化相转移催化。4 4、环氧化合物、环氧化合物(1)开环酸性开环H+COCC+OHCNu-NuCOHC【注】不对称环氧化合物的酸性开环方向是亲核试剂优先与取代较多的碳原子结合。【例】H3COHORH3CHOH+H3C+OHROH3COHH3C+HOHOR+-H+碱性开环-OC2H5CO-COCOC2H5CHOC2H5OC2H5COHC【注】碱性开环,亲核试剂总是先进攻空间位阻较小的,空间效应。【例】OC2H5-H3COC2H5H3CH3CCHCH3-OOOOC2H5CH CH3OC2H5H3CCHOHCH CH3【注】环氧开环
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