有机化学专题习题课2.ppt
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1、有机化学习题课有机化学习题课 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。1有机化合物的命名有机化合物的命名一、化合物命名一、化合物命名 例:例:2 不对称甲基乙基乙烯不对称甲基乙基乙烯对称乙基异丙基乙烯对称乙基异丙基乙烯 注注:两两个个取取代代基基与与同同一一个个双双键键碳碳原原子子相相连连,统统称称为为“不不对对称称”;取代基分别与两个双键碳原子相连,统称为取代基分
2、别与两个双键碳原子相连,统称为“对称对称”。显然,冠以。显然,冠以“对称或不对称对称或不对称”与取代基是否相同无关。与取代基是否相同无关。思考:思考:3 要点:要点:1.“最低系列最低系列”当碳链以不同方向编号,得到两种当碳链以不同方向编号,得到两种或或两种以上不同的两种以上不同的编编号序列号序列时时,则顺则顺次逐次逐项项比比较较各序列的不各序列的不同位次,首先遇到位次最小者,定同位次,首先遇到位次最小者,定为为“最低系列最低系列”。2,5-二甲基二甲基-4-异丁基庚烷异丁基庚烷 2.“优先基团后列出优先基团后列出”当主碳链上有多个取代基,在命名当主碳链上有多个取代基,在命名时时这些这些基团的
3、列出顺序基团的列出顺序遵循遵循“较优基团后列出较优基团后列出”的原则,较优基团的的原则,较优基团的确定依据是确定依据是“次序规则次序规则”。二、系统命名法二、系统命名法 系统命名的基本方法是:系统命名的基本方法是:选择主要官能团选择主要官能团 确定主确定主链位次链位次 排列取代基列出顺序排列取代基列出顺序 写出化合物全称。写出化合物全称。4 两两条条等长碳链选择连等长碳链选择连有取代基多的为主链。有取代基多的为主链。异丙基优先于正丁基。异丙基优先于正丁基。5-(正正)丁基丁基-4-异丙基癸烷异丙基癸烷 3.分子中同时含双、叁键化合物分子中同时含双、叁键化合物 (1)双、叁键处于不同位次双、叁键
4、处于不同位次取双、叁键具有最小取双、叁键具有最小位次的编号。位次的编号。(2)双、叁键处于相同的编号双、叁键处于相同的编号,选择双键以最低编号。,选择双键以最低编号。3-甲基甲基-1-戊烯戊烯-4-炔炔 3-异丁基异丁基-4-己烯己烯-1-炔炔 5 思考:思考:4.桥环与螺环化合物桥环与螺环化合物 编号编号总是从桥头碳开始,经最长桥总是从桥头碳开始,经最长桥 次次长桥长桥 最短桥。最短桥。1,8,8-三甲基二环三甲基二环3.2.1-6-辛烯辛烯 6 最长桥与次长桥等长,最长桥与次长桥等长,从靠近官能团的桥头碳开始编号。从靠近官能团的桥头碳开始编号。5,6-二甲基二环二甲基二环2.2.2-2-辛
5、烯辛烯 最短桥上没有桥原子时应以最短桥上没有桥原子时应以“0”计计。二环二环3.3.0辛烷辛烷 编号编号总是从与螺原子邻接的小环开始。总是从与螺原子邻接的小环开始。1-异丙基螺异丙基螺3.5-5-壬烯壬烯 7为为Z型;反之,为型;反之,为E型。型。(9Z,12Z)-9,12-十八碳二烯酸十八碳二烯酸 三、立体异构体的命名三、立体异构体的命名 1.Z/E 法法适用于所有顺反异构体。适用于所有顺反异构体。按按“次序规则次序规则”,两个,两个优先优先基团在双键同侧的构基团在双键同侧的构型型8开始开始(即即Z优先于优先于E)。3-(E-2-氯乙烯基氯乙烯基)-(1Z,3Z)-1-氯氯-1,3-己二烯己
6、二烯 对于多烯烃的标记要注意:在遵守对于多烯烃的标记要注意:在遵守“双键的位次尽可双键的位次尽可能小能小”的原则下,若还有选择的话,编号由的原则下,若还有选择的话,编号由Z型双键一端型双键一端 顺顺/反和反和Z/E 这两种标记方法,在大多数情况下是这两种标记方法,在大多数情况下是一致的,即顺式即为一致的,即顺式即为Z式,反式即为式,反式即为E式。但两者有时是式。但两者有时是不一致的,如:不一致的,如:92.R/S 法法该法是将最小基团放在远离观察者的位该法是将最小基团放在远离观察者的位 置,在看其它三个基团,按次序规则由大到小的置,在看其它三个基团,按次序规则由大到小的 顺序若为顺时针为顺序若
7、为顺时针为R;反之为;反之为 S。(R)-氯化甲基烯丙基苄基苯基铵氯化甲基烯丙基苄基苯基铵 如果给出的是如果给出的是Fischer投影式,其构型的判断:投影式,其构型的判断:若若最小基团最小基团位于位于竖线竖线上,从平面上观察其余上,从平面上观察其余三个基团三个基团由大到小的顺序为顺时针,其构型仍为由大到小的顺序为顺时针,其构型仍为“R”;反之,其反之,其构构型型“S”。10 若若最小基团最小基团位于位于横线横线上,从平面上观察其余上,从平面上观察其余三个基团三个基团由大到小的顺序为顺时针,其构型仍为由大到小的顺序为顺时针,其构型仍为“S”;反之,其反之,其构构型型“R”。(2R,3Z)-3-
8、戊烯戊烯-2-醇醇11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、分子的手性分子的手性、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。试题的形式灵活,有试题的形式灵活,有选择选择、填空填空、回
9、答问题回答问题、计算计算等。等。12二、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电子效应应、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。13 1.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
10、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反刚好相反。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,其酸酸性性将明显将明显增强增强。14 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,从而降低了氧原子上的电子云密度,使降低了氧原子上的电子云密度,使OH键的极性增强所键的极性增强所致。致。若在若在R原子团中原子团中含有双键含有双键,特别
11、是,特别是含羰基并与双键共含羰基并与双键共轭轭时,其时,其酸性则明显增强酸性则明显增强。15 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 17 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。16 取代酚的酸性不仅与取代基的电子效应有关,还与取代酚的酸性不仅与取代基的电子效应有关,还与空空间效应间效应有关。有关。这是由于在这是由于在3,5 二甲基二甲基 4
12、 硝基苯酚中,硝基苯酚中,3,5位两位两个甲基的空间效应个甲基的空间效应,使苯环与硝基不能处在一个平面上,使苯环与硝基不能处在一个平面上,苯环与硝基的共轭效应遭到破坏,即苯环与硝基的共轭效应遭到破坏,即硝基的硝基的I 效应减弱效应减弱。17三、反应活性中间体的稳定性问题三、反应活性中间体的稳定性问题 1.电子效应的影响电子效应的影响 取代基的电子效应包括取代基的电子效应包括诱导效应和共轭效应诱导效应和共轭效应。它们将对活性中。它们将对活性中间体间体 碳正离子、碳负离子和碳自由基的稳定性产生影响碳正离子、碳负离子和碳自由基的稳定性产生影响。凡凡能使电荷分散的因素能使电荷分散的因素,都将,都将使稳
13、定性增加使稳定性增加。(1)碳正离子或碳自由基碳正离子或碳自由基(中心碳原子均为中心碳原子均为SP2杂化杂化)18 (2)碳负离子碳负离子 中心碳原子的杂化方式:中心碳原子的杂化方式:中心碳原子杂化方式不同:中心碳原子杂化方式不同:杂化轨道的杂化轨道的S成分增加,成分增加,生成的碳负离子稳定性增大。生成的碳负离子稳定性增大。19 诱导效应:诱导效应:中心碳原子中心碳原子连有强吸电子基连有强吸电子基时,将时,将使碳负离子的稳定性增加。使碳负离子的稳定性增加。中心碳原子中心碳原子连有供电子基连有供电子基时,将时,将使碳负离子的稳定性降低使碳负离子的稳定性降低。共轭效应:共轭效应:中心碳原子中心碳原
14、子与与键直接相连键直接相连时,其未共用电子对因与时,其未共用电子对因与键共轭而离键共轭而离域,从而域,从而使碳负离子的稳定性增加使碳负离子的稳定性增加。20 (1)自由基取代反应:自由基取代反应:反应的难易取决于活性中间体烃基自由基的稳定性,反应的难易取决于活性中间体烃基自由基的稳定性,烃基自由基越稳定,其反应速率越快,烃基自由基越稳定,其反应速率越快,2.化学反应速率化学反应速率21 (2)亲电加成反应:亲电加成反应:亲电加成反应的反应速率取决于碳碳不饱和键电子亲电加成反应的反应速率取决于碳碳不饱和键电子云密度的大小,云密度的大小,电子云密度越大电子云密度越大,反应速率越快反应速率越快。烯烃
15、双键碳原子上烯烃双键碳原子上连有供电子基连有供电子基时,将使时,将使反应活性反应活性增大增大,反应速率加快反应速率加快;反之,反应速率减慢。;反之,反应速率减慢。HX与烯烃发生亲电加成反应,其反应速率取决于与烯烃发生亲电加成反应,其反应速率取决于HX离解的难易。离解的难易。22 (3)亲电取代反应:亲电取代反应:芳香族化合物亲电取代反应的反应速率取决于芳环上芳香族化合物亲电取代反应的反应速率取决于芳环上电子云密度的高低。当芳环上连有电子云密度的高低。当芳环上连有供电子基供电子基(除卤素外的(除卤素外的第一类定位基)时,将使芳环上的电子云密度增大,第一类定位基)时,将使芳环上的电子云密度增大,反
16、应反应速率加快速率加快;连有;连有吸电子基吸电子基(卤素和第二类定位基)时,将(卤素和第二类定位基)时,将使芳环上的电子云密度降低,使芳环上的电子云密度降低,反应速率减慢反应速率减慢。23 (4)亲核取代反应:亲核取代反应:A.烃基结构:烃基结构:SN1反应反应电子效应电子效应是影响反应速率的主要因素。是影响反应速率的主要因素。凡有利于碳正离子生成,并能使之稳定的因素均可加速凡有利于碳正离子生成,并能使之稳定的因素均可加速SN1反应。反应。卤代烃发生卤代烃发生SN1反应的活泼顺序是:反应的活泼顺序是:24如:如:25 SN2反应反应空间效应空间效应是影响反应速率的主要因素。是影响反应速率的主要
17、因素。、碳原子上烃基增多碳原子上烃基增多,不但不利于亲核试剂从背后,不但不利于亲核试剂从背后进攻,且造成过渡态拥挤,进攻,且造成过渡态拥挤,使使SN2反应反应活性降低。反应反应活性降低。SN2反应的活泼顺序为:反应的活泼顺序为:26 (5)亲核加成:亲核加成:亲核加成反应主要包括醛、酮的亲核加成反应和羧酸及其衍生物亲核加成反应主要包括醛、酮的亲核加成反应和羧酸及其衍生物的亲核加成反应。的亲核加成反应。亲核加成反应的亲核加成反应的反应速率取决于反应速率取决于羰基化合物本身的结构,即羰基化合物本身的结构,即羰羰基碳原子的正电荷量。基碳原子的正电荷量。而而羰基碳原子的正电荷量羰基碳原子的正电荷量又取
18、决于取代基的又取决于取代基的电子效应和空间效应。电子效应和空间效应。当羰基连有当羰基连有吸电子基团吸电子基团时,将使羰基碳原子的正电性增大,时,将使羰基碳原子的正电性增大,反应反应活性增强活性增强;反之,反应活性减弱。;反之,反应活性减弱。当连有能当连有能与羰基发生共轭的基团与羰基发生共轭的基团时,因共轭效应的结果,使羰基时,因共轭效应的结果,使羰基碳原子的正电荷得到分散,故碳原子的正电荷得到分散,故反应活性降低反应活性降低。27 按亲核加成反应的活泼顺序排列:按亲核加成反应的活泼顺序排列:不同醛、酮的羰基的反应活性顺序是:不同醛、酮的羰基的反应活性顺序是:28 (6)消除反应:消除反应:消除
19、反应主要指卤代烃脱消除反应主要指卤代烃脱HX和醇的分子内脱水。和醇的分子内脱水。卤代烃:卤代烃:醇:醇:29 按按E1反应活性由大到小排列:反应活性由大到小排列:30 按按E2反应活性由大到小排列:反应活性由大到小排列:四、关于芳香性问题四、关于芳香性问题 芳香性的判断依据:芳香性的判断依据:1.必须是闭合的环状共轭体系;必须是闭合的环状共轭体系;2.成环原子要共平面或接近共平面;成环原子要共平面或接近共平面;3.电子必须符合电子必须符合4n+2 的休克尔规则。的休克尔规则。31 1.单环体系芳香性的判断:单环体系芳香性的判断:含含杂原子的平面单环体系,也可用休克尔规则来判断杂原子的平面单环体
20、系,也可用休克尔规则来判断是否具有芳香性。是否具有芳香性。32 2.稠环体系:稠环体系:稠环指的是由单环多烯稠并而成的多环多烯体系。稠环指的是由单环多烯稠并而成的多环多烯体系。若若稠环体系的成环原子接近或在一个平面上,仍可用稠环体系的成环原子接近或在一个平面上,仍可用休克尔规则判断。其方法是:休克尔规则判断。其方法是:略去中心桥键,直接利用休克尔规则进行判断,若略去中心桥键,直接利用休克尔规则进行判断,若电子数符合电子数符合 4n+2 的规则,就有芳香性。的规则,就有芳香性。33 3.环状有机离子:环状有机离子:由此推断:由此推断:34 产生的原因:产生的原因:双键或环使单键的自由旋转受到限制
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