资源描述
Organic Chemistry(滨 州 医 学 院 药 学 院 ) Organic Chemistry为 什 么 有 机 物 的 数 量 比 无 机 物 多 这 么 多 ?有 机 化 学 碳 化 合 物 的 化 学 凭 什 么 一 个 C就 能 成 为 一门 独 立 学 科 ?1、 与 人 类 关 系 密 切2、 数 量 众 多3、 性 质 特 点 不 同 于 无 机 物 有 机 物 上 千 万 种无 机 物 几 百 万 种每 年 新 增 有 机 物 几 千 种有 机 物 结 构 繁 杂 !结 构 Organic Chemistry学习有机化学的方法 理 解 的 基 础 上 记 忆 的 必 要 性 ; 在 有 机 化 学 中 , 涉 及 到 大 量 的 化 合 物 的 结 构 特 性 、 理 化 性 质 以及 各 化 合 物 之 间 的 关 联 , 很 难 想 象 , 如 果 不 花 时 间 去 记 忆 的 话 , 是 很 难 取 得 好 成 绩 的 。 掌 握 结 构 的 特 点 ; 从 结 构 上 理 解 化 合 物 的 反 应 性 就 容 易 记 住 ; 掌 握 一 般 规 律 , 也 要 记 一 些 重 要 的 特 殊 性 质 ; 勤 学 好 问 ; 很 高 兴 总 有 能 问 问 题 的 人 。 如 果 一 个 人 学 了 一 本 有 机 化 学 觉 得没 什 么 好 问 的 话 , 有 两 种 可 能 , 要 么 是 天 才 , 要 么 就 是 没 有 用 心的 学 。 但 很 多 人 问 的 问 题 其 实 课 本 中 就 有 答 案 , 为 什 么 找 不 到 ? 看 书 太 马 虎 (希 望 带 着 问 题 精 研 教 材 )。 独 立 完 成 习 题 的 重 要 性 ; 很 多 人 抱 怨 , 知 识 点 能 记 得 , 也 能 理 解 , 但 遇 到 题 目 就 不 会 , 或 者 是 题 目 讲 的 时 候 都 知 道 , 就 自 己 做 不 出 。 这 就 是 缺 乏 习 题 训 练的 结 果 。 Organic Chemistry1.1 有 机 化 合 物 (organic compounds) 及 有 机 化 学 的 涵 义 ;1.2 有 机 化 合 物 的 结 构 和 特 点 ;1.3 共 价 键 的 理 论 (掌 握 共 价 键 断 裂 方 式 );1.4 有 机 物 的 分 类 。1.5 有 机 化 学 中 的 酸 和 碱 Organic Chemistry1.1 有 机 化 合 物 及 有 机 化 学 的 涵 义一 、 有 机 化 合 物 有 机 化 合 物 中 除 C、 H以 外 , 还 含 有 O、 N、 S、 P、 卤 素 等 少 数 几 种 元 素 。 含 碳 的 化 合 物 (除 CO、 CO2、 CS2、 HCN 、 碳 酸 盐 等 ):NH 4OCN H 2N-C-NH 260 O1828年 ,维 勒 由 氰 酸 铵 (典 型 无 机 物 )制 成 尿 素 (典 型 有 机 物 )柠 檬 酸 苹 果 酸 CH2CO2HC CH2CO2HHO CO2H CO2HC CH2CO2HOHH 109.5HH HH C碳 氢 化 合 物 (烃 hydrocarbons)及 其 衍 生 物 (derivative) Organic Chemistry OH NHO CH3 对乙酰氨基酚 有 机 化 合 物 与 人 们 的 生 活 密 切 相 关 、 种 类 繁 多 。A. 生 物 体 由 有 机 物 构 成 ; 动 植 物 结 构 组 织 的 蛋 白 质 和 纤 维 素 、 控 制 遗 传 基 因 的 DNA; 吃的 食 物 ; 穿 的 衣 服 (纤 维 ); 吃 的 药 物 、 补 品B. 建 筑 材 料 ; 汽 油 ; 轮 胎 (橡 胶 ); 塑 料 、 农 药 、 香 料 等C. 日 用 品 (洗 涤 剂 、 杀 虫 剂 、 化 妆 品 等 等 ) N CH2CH2NHAcMeO H 脑 白 金感 冒 药 物快 克 、 康 泰 克 、 白 加 黑 、 康 必 得 、 速 效 感 冒 胶 囊 、泰 诺 主 要 成 份 为 对 乙 酰 氨 基 酚对 乙 酰 氨 基 酚 能 抑 制 前 列 腺 素 的 合 成 而 产 生 解 热 作 用 Organic Chemistry 分 子 式 的 表 示 方 法 简 介 CHO 短 线 构 造 式 : CH HHHCH3CH2CH2CH3 O 构 造 简 式 :键 线 式 (Bond-line formula): OH CHOO CH3-CH2-CH2-CH3 C C C CH H H HH H H H HH CH2CH2CH2 = , 八 元 环 以 上 少 见CH 2CH2CH2 = , 八 元 环 以 上 少 见H H H H HHH H H HHH HH H H HH H H H H H H H H H H HH H H H HH H CCH 3CH 3CH CH 2CH 2CH 3CH 3CH 3 注 意 扩 展 表 示CH3(CH2)2CH3 构 造 式 分 子 中 原 子 的 连 接 方 式 和 次 序 。 Organic Chemistry 分 子 式 的 表 示 方 法 简 介楔 形 图 : 表 示 立 体 效 果 CR1 R4R2R3 CR1 R4R2R3 锯 架 式 : 用 于 表 示 构 象 HH H H HH H H HH H H 重 叠式 交 叉式H H HH H H A A C CH HH HH H Organic Chemistry二 、 有 机 化 学 有 机 化 学 研 究 的 对 象 是 有 机 化 合 物 。 研 究 有 机 物 制 备 (preparation)、 结 构 (structure)、 性 质 (property)及 其 应 用 (application)的 科 学 。 有 机 化 学 意 义 : 是 研 究 生 物 体 及 生 命 现 象 的 基 础 !有机合成化学天然有机化学生物有机化学金属与元素有机化学物理有机化学有机分析化学 药物化学香料化学农药化学有机新材料化学 等学科 生命科学材料科学环境科学化学生物学能源、工业、农业 等方面. . 有 机 化 学 是 一 门 迅 速 发 展 的 学 科 Organic Chemistry1.2 有 机 化 合 物 的 特 点一 、 有 机 化 合 物 结 构 的 特 点1、 分 子 组 成 复 杂 , 数 量 大 有 机 化 合 物 组 成 元 素 少 , 但 是 数 量 远 远 超 过 了 无 机 化 合 物 的 数 量 , 并 且 结 构 复 杂 。同 分 异 构 体 :具 有 相 同 的 分 子 式 , 结 构 和 性 质 不 同 的 化 合 物 。同 分 异 构 现 象 : 具 有 同 分 异 构 体 这 种 现 象 。 例 如 : C5H12 C C C C C CC C C C CC C CC10C: 75种 20C: 366, 319种又 如 C2H6O,有 乙 醇 C2H5OH 、 甲 醚 CH3OCH3两 种 分 子 无 机 化 合 物 : 一 般 一 个 分 子 式 只 代 表 一 个 化 合 物 , 如 : H2SO4 只 代 表 硫 酸 。 Organic Chemistry 构 象构 造 分子结构 立 体 异 构 体分 子 中 原 子 的 连 接 顺 序 和 方 式分 子 中 , 仅 因 围 绕 -单 键 旋 转 而 产 生 的 原子 或 原 子 团 在 空 间 的 不 同 排 列 形 象 同 分 异 构 体 :具 有 相 同 分 子 式 , 结 构 和 性 质 不 同 的 化 合 物构 型 分 子 中 的 各 原 子 或 原 子 团 在 空 间的 排 列 方 式 有 机 化 合 物 的 分 子 结 构 包 括 三 个 层 次 :即 构 造 、 构 型 、 构 象 。 确 定 一 个 有 机 物 的 结 构 : 构 造 构 型 构 象 ! Organic Chemistry碳 架 异 构 体 :因 碳 架 不 同 而 引 起 的 异 构 体 ,如 :位 置 异 构 体 :由 于 官 能 团 在 碳 链 或 碳 环 上 的 位 置 不 同 而 产 生 的 异 构 体 ,如 : 官 能 团 异 构 体 :由 于 分 子 中 官 能 团 不 同 而 产 生 的 异 构 体 。 构 造 异 构 体 :原 子 间 连 接 顺 序 和 方 式 不 同 而 引 起 的 异 构 体C4H 10 CH 3CH 2CH 2CH 3 CH 3CH CH 3CH 3 C3H 8O CH 3CH 2CH 2OH CH 3CH CH 3OHC2H 6O CH 3OCH 3 CH 3CH 2OH CH3CH2C-HO CH3CCH3OC3H 6O: 丙 醛 丙 酮 CH 3C6H12: Organic Chemistry互 变 异 构 : 分 子 式 相 同 的 两 种 构 造 式 可 以 迅 速 互 变 平 衡 的 现 象 .烯 醇 式 (-OH在 双 键 C原 子 上 )与 酮 式 互 变构 造 异 构 体 :原 子 间 连 接 顺 序 和 方 式 不 同 而 引 起 的 异 构 体 CC C COH OH CH CHR OH CH2CHR O CH3 C CH2 C CH3O O CH3 C CH C CH3OH O20% 80% 不 稳 定 , 很 少互 变 异 构 是 一 种 动 态 异 构 Organic Chemistry构 型 异 构 体 :构 造 相 同 , 原 子 在 空 间 排 列 方 式 不 同顺 反 异 构 : 因 双 键 和 环 使 键 转 动 受 限 制 引 起 的 同 分 异 构H HCl CH 3 H HCl CH 3对 映 异 构 : 两 分 子 互 为 镜 像 但 不 能 重 叠 A A A A 手 性 分 子 Organic Chemistry 构 象 异 构 体 : HHH H HH H H HH H H HHH H HH H H HH H H构 造 、 构 型 相 同 , 仅 因 -单 键 的 旋 转 使 原 子 在 空 间 排 列 方 式 不 同 Organic Chemistry 碳 架 (链 )异 构 体官 能 团 异 构 体官 能 团 位 置 异 构 体互 变 异 构 体构 型 异 构 体 构 象 异 构 体 : 顺 反 异 构 体对 映 异 构 体 (旋 光 异 构 )构 造 异 构 体 同分异构体 立 体 异 构 体(原 子 的 连 接 顺 序 和 方 式 不 同 )(构 造 相 同 的 分 子 , 原 子在 空 间 的 排 列 方 式 不 同 ) 仅 因 -单 键 的 旋 转 同 分 异 构 体 :具 有 相 同 分 子 式 , 结 构 和 性 质 不 同 的 化 合 物 确 定 一 个 有 机 物 的 结 构 : 构 造 构 型 构 象 ! Organic Chemistry确 定 一 个 有 机 物 的 结 构 : 构 造 构 型 构 象 ! Organic Chemistry DNA的 螺 旋 链 Organic Chemistry OOH CH3HO H2C O HO HO O OCH3 HO CH3ONHO OOOH2N OH HO OH OH OH OHHO OHOH OHOH OHOH OHHOOHOHOH OHOH OHHO CH3 CH3 OH OH OHOH HOOH OHOHCH3 OH O H 分 子 式 : C129H223N3O54 可 能 的 异 构 体 271个 。 海 葵 毒 素 :其 毒 性 比 河 豚 毒 素 还 要 大 10倍 。 这 是 至 今 认 为 通过 化 学 合 成 的 最 大 的 天 然 产 物 分 子 。 Organic Chemistry二 、 有 机 化 合 物 性 质 的 特 点2、 容 易 燃 烧 大 多 数 有 机 化 合 物 容 易 燃 烧 , 燃 烧 后 生 成 二 氧 化 碳 和 水 , 同 时 放 出 大 量 的 热 。3、 对 热 的 稳 定 性 差 大 多 数 有 机 化 合 物 在 200-300oC。 4、 熔 点 、 沸 点 低 许 多 数 有 机 物 在 室 温 下 呈 气 态 或 液 态 , 即 使 常 温 下 呈 固 态 的 有 机 物 其 熔 点 一 般也 很 低 。 (m.p. sp sp2 sp3 p 2) 元 素 化 合 价 与 电 负 性 的 关 系 , (正 )价 态 越 高 , 得 电 子 的 趋 势 越 大 , 其 电 负 性 越 大 。 Fe2+ (P=1.7) Fe3+ (P=1.8) Organic Chemistry3、 电 负 性 ()的 应 用 :3) 基 团 电 负 性 : 周 围 原 子 的 诱 导 作 用 (效 应 )对 电 负 性 的 影 响如 -CH3与 -CF3 基 团 中 的 C电 负 性 不 同卤 素 基 团 (-X)与 羟 基 的 电 负 性 大 小 : -F -Cl -Br -I -OH (1) 判 断 元 素 的 金 属 性 和 非 金 属 性 。 一 般 认 为 , 1.8的 是 非 金 属 元 素 , 小 于 1.8的 是 金 属 元 素 。 (2) 判 断 化 合 物 中 元 素 化 合 价 的 正 负 。(3) 判 断 分 子 的 极 性 和 键 型 。 1.7的 两 种 元 素 化 合 时 , 形 成 离 子 键 。三 、 元 素 的 电 负 性 与 键 的 极 性更 多 关 于 电 负 性 的 知 识 参 见 高 等 无 机 化 学 (关 鲁 雄 主 编 )xH xC, F的 吸 电 子 能 力 强 使 得 C带 部 分 正 电 荷 (+), 故 电 负 性 增 大 ; Organic Chemistry基 团 的 电 负 性 与 原 子 的 电 负 性 比 较 实 例 (不 讲 )问 题 1: 在 涉 及 到 诱 导 效 应 的 内 容 时 , 有 个 关 于 基 团 的 电 负 性 排 序 . 排 在 H之 前 的 都 为 吸电 子 基 团 , 排 在 H之 后 的 都 为 给 电 子 基 团 。 该 排 序 中 有 一 部 分 为 -X的 吸 电 子 能 力 大 于 -OH, 可 表 示 为 -F -Cl -Br -I -OH。 问 题 2: 烯 烃 与 次 卤 酸 HOCl进 行 亲 电 加 成 时 , O-Cl键 断 裂 , 由 于 O的 电 负 性 (3.5)大 于Cl的 电 负 性 (3.0), 故 电 子 云 朝 O偏 移 , 使 O带 部 分 负 电 荷 , Cl带 有 部 分 正 电 荷 。 综 观 问 题 1和 2, 有 人 会 疑 问 : 既 然 问 题 2中 说 O的 电 负 性 即 吸 电 子 能 力 大 于 Cl, 那 么 为什 么 在 问 题 1中 Cl的 电 负 性 会 大 于 -OH呢 ? 要 想 解 决 这 个 问 题 , 我 们 必 须 要 弄 明 白 这 里 实 际 上 涉 及 到 了 基 团 的 电 负 性 与 原 子 的电 负 性 这 样 两 个 概 念 。 在 诱 导 效 应 中 , 计 算 的 是 基 团 的 诱 导 效 应 , 从 基 团 的 吸 电 子 能 力上 看 , -X要 大 于 -OH。 而 在 问 题 2中 , 涉 及 键 的 断 裂 时 , 考 虑 的 是 原 子 的 电 负 性 , 而 O原 子的 电 负 性 要 大 于 Cl原 子 , 因 此 O带 负 电 。 这 是 两 个 不 同 的 概 念 。 Organic Chemistry 分 子 中 以 共 价 键 相 连 的 原 子 吸 引 电 子 的 能 力 是 不 同 的 。 电 负 性 大 吸 引 电 子 能 力 大 。 电 负 性 小 吸 引 电 子 能 力 小 。 相 同 两 原 子 形 成 的 共 价 键 , 电 子 云 对 称 分 布 在 两 核 中 间 无 极 性 。 如 : H H Cl Cl (非 极 性 共 价 键 ) -表 示 带 有 部 分 的 正 电 荷 。表 示 带 有 部 分 的 负 电 荷 。 +不 相 同 的 两 个 原 子 形 成 的 共 价 键 有 极 性 。H Cl + - (极 性 共 价 键 )三 、 元 素 的 电 负 性 与 键 的 极 性 Organic Chemistry 共 价 键 极 性 的 大 小 是 用 键 的 偶 极 矩 来 量 度 的 。 键 的 极 性 大 , 偶 极 矩 大 。 键 的 极 性 小 , 偶 极 矩 小 。 偶 极 矩 ()等 于 正 、 负 电 荷 中 心 距 离 (d)与 其 所 带 电 荷 (q)的 乘 积 。 即 = d q 单 位 : D( 德 拜 ) 分 子 的 偶 极 矩 可 以 是 分 子 本 身 所 固 有 的 , 也 可 在 外 界 电 场 作 用 下 产 生 ,前 者 称 为 分 子的 永 久 性 偶 极 矩 ,后 者 称 为 诱 导 偶 极 矩 。 双 原 子 分 子 的 极 性 就 是 其 键 的 极 性 , 多 原 子 分 子 的 极 性 是 各 个 价 键 极 性 的 矢 量 和 。 三 、 元 素 的 电 负 性 与 键 的 极 性 Organic Chemistry键 的 可 极 化 性 电 子 云 受 外 来 电 场 影 响 而 变 形 的 特 性电 子 云 的 流 动 性对 动 态 反 应 性 能 影 响 更 大 C CBr- Br+键 的 极 化 只 在 反 应 是 时 候 体 现 ! 与 键 的 极 性 概 念 不 同 ! 三 、 元 素 的 电 负 性 与 键 的 极 性 Organic Chemistry1.4 有 机 物 的 分 类 2) 碳 环 化 合 物 : 完 全 由 碳 原 子 组 成 的 碳 环 结 构 的 化 合 物一 、 按 碳 架 分 类 1) 开 链 化 合 物 (脂 肪 族 化 合 物 : 碳 原 子 相 互 连 接 成 链 状 ) CH3 CH CH2A、 脂 环 族 化 合 物 : 性 质 与 脂 肪 族 化 合 物 相 似 COOHCH3 CH3CH3CH2 CH2 CH2CH CCH3 CH3CH3CH CHCCH3OCH3CHCH2CHCH3CH3 OH 桥 环 烃 环 己 烷 环 己 烯 Organic Chemistry3)杂 环 化 合 物 : 碳 原 子 和 其 它 原 子 (O、 S、 N)组 成 环B、 芳 香 族 化 合 物 (同 平 面 环 闭 共 轭 体 系 )OH SO3H O SN O CHO CH2OH N喹 ku啉 呋 喃 噻 吩 吡 啶 NH N N N嘌 呤 咪 唑 NNH萘共 轭 体 系 : 单 双 键 交 替 的 体 系O四 氢 呋 喃 稠环上 述 分 类 不 能 反 映 各 类 化 合 物 的 性 质 特 征脂 环芳 环 Organic Chemistry CH3CH2CH2CHO CH2=CHCH2CH3Oa b c de f 课 堂 练 习以 下 化 合 物 按 碳 骨 架 分 属 于 哪 一 类 ? 以 上 分 类 只 是 从 有 机 物 母 体 (或 碳 干 )形 式 分 , 并 不 反 映 其 性 质 , 实 际 也 不 反 映其 结 构 本 质 。CH3CH2CH2CHO CH2=CHCH2CH3Oa b c de f Organic Chemistry二 、 按 官 能 团 分 类官 能 团 :能 赋 予 有 机 化 合 物 某 些 特 性 、 易 起 化 学 反 应 的 原 子 或 原 子 团 ,称 为 官 能 团 ;含 有相 同 官 能 团 的 化 合 物 往 往 具 有 相 似 的 性 质 ,可 归 为 一 类 反 应 性 质 主 要 由 官 能 团 决 定 ! 透 彻 了 解 各 种 官 能 团 的 特 性 , 是 识 别 有 机 化 合 物 和 学 好 有 机 化学 课 程 的 关 键 !化 合 物 类 别 官 能 团 类 别 官 能 团烷 烃 (饱 和 烃 ) 醚烯 烃 醛炔 烃 酮卤 代 烃 羧 酸醇 (酚 ) 酯无C C (碳 碳 双 键 )CC(碳 碳 三 键 )X (卤 素 )OH(羟 基 ) ROR(醚 键 )CHO(醛 基 )C=O (羰 基 )COOH (羧 基 )COOR(酯 基 ) Organic Chemistry 按 官 能 团 分 类化 合 物 类 型 官 能 团 化 合 物 类 型 官 能 团烷 烃 无 醛 或 酮 羰 基烯 烃 烯 键 羧 酸 羧 基炔 烃 炔 键 腈 氰 基芳 烃 芳 环 磺 酸 磺 酸 基卤 代 烃 X(F,Cl,Br,I) 卤 素 硝 基 化 合 物 硝 基醇 或 酚 羟 基 胺 氨 基 醚 醚 键 亚 胺 亚 氨 基C CC COHC O C C OCO2HC NSO3HNO2NH2NH Organic Chemistry有 机 化 学 学 什 么 ? 怎 么 学 ? 化 学 性 质命 名 结 构写 出写 出 系 统 命名 平 面 结 构 和立 体 结 构 说 明推 测 反 应 历程合 成鉴 别官 能 团 Organic Chemistry 典 型 化 合 物 举 例 SO3H苯 磺 酸 硝 基 苯 NO2NH2苯 胺 R C ClO R C O C RO O R C ORO R C NH2O酰 氯 酸 酐 酯 酰 胺 氯 原 子 酰 氧 基 烷 氧 基 氨 基R C OHO酰 基 N吡 啶 苯芳 香 环 Organic Chemistry 1.5 酸 和 碱一 、 Bronsted ( 勃 朗 斯 德 ) 质 子 ( 酸 碱 质 子 或 共 轭 酸 碱 对 ) 理 论酸 : 能 给 出 质 子 的 物 质 。碱 : 能 接 受 质 子 的 物 质 。 含 O-H、 N-H、 C-H等NH3、 H2O、 ROH、 RNH2 等 pka值 越 小 , 酸 性 越 强 ; 其 共 轭 碱 的 碱 性 越 弱 。CH3COOH H2O+ CH3COO H3O+酸 碱 共 轭 酸共 轭 碱 Organic Chemistry酸 性 : CH3COOH C6H5OH HOHpKa 4.74 10.0 15.7碱 性 : CH3COO C6H5O HO负 离 子 ( 共 轭 碱 ) 越 稳 定 , 共 轭 酸 的 酸 性 越 强 。影 响 负 离 子 稳 定 性 的 因 素 : 中 心 原 子 的 电 负 性 、 原 子 半 径 、 所 连 基 团 的 结 构 及 溶 剂酸 性 : H3C-H H2N-H HO-H H-F pKa 49 35 15.7 3.8稳 定 性 : H3C H2N HO F Organic Chemistry CH3COOH + +H2SO4 H3C C OHOH HSO4同 一 物 质 所 表 现 出 的 酸 碱 性 取 决 于 介 质 酸 性 : HO-H HS-H HSe-HpKa 15.7 7.00 3.77 稳 定 性 : HO HS HSe二 、 Lewis电 子 论酸 : 能 够 接 受 电 子 对 的 物 质 。 BF3 、 AlCl3 、 FeCl3 、 SnCl4 金 属 离 子 : Li 、 Ag 、 Cu正 离 子 : R 、 Br 、 NO2 、 H Organic Chemistry碱 : 能 提 供 电 子 对 的 物 质负 离 子 ; 含 有 孤 对 电 子 的 分 子 ; 富 有 电 子 的 分 子 如 烯 和 芳 香 化 合 物 。介 绍 两 个 概 念 : 亲 电 试 剂 ( electropohile) 亲 核 试 剂 ( nucleophile) Lewis酸 为 缺 电 子 物 质 , 它 在 反 应 过 程 中 有 接 近 另 一 分 子 负 电 荷 中 心 的 倾 向 , 称 之有 亲 电 性 , 此 物 质 称 为 亲 电 试 剂 。 如 : H+, BF3, AlCl3。 + NO2+ -H+ NO2Lewis酸 亲 电 试 剂 Organic ChemistryLewis碱 为 有 孤 电 子 对 或 电 子 云 密 度 较 高 的 物 种 ,在 反 应 过 程 中 有 亲 近 另 一 分 子正 电 荷 (即 “核 ”)的 倾 向 , 称 之 有 亲 核 性 。 此 物 种 称 亲 核 试 剂 。 NH3、 H2O、ROH、 RNH2 等 Lewis碱亲 核 试 剂CH3CH2 Br + OH- CH3CH2OH + Br- Organic Chemistry 路 易 斯 酸 碱 理 论加 合 物 1 加 合 物 2, 较 稳 定Lewis碱 1, 较 强 Lewis碱 2, 较 弱注 意 : 路 易 斯 碱 包 括 质 子 碱 , 但 路 易 斯 酸 却 并 不 总 是 与 质 子 酸 一 致 ! 更 多 关 于 路 易 斯 酸 碱 的 知 识 参 见 : 无 机 化 学 专 论 李 大 成 等 编 著 ; 高 等 无 机 化 学 关 鲁 雄 主 编从 有 机 反 应 的 角 度 来 说 , 路 易 斯 酸 具 有 亲 近 另 一 分 子 负 电 荷 中 心 的 倾 向 , 故 叫 做 “亲 电试 剂 ”; 相 应 的 路 易 斯 碱 叫 “亲 核 试 剂 ”。BFF F + OCH3 CH3 BFF F OCH3 CH3+ -: : :- + : : :HCl + OH H H Cl-OH H + Organic Chemistry 1.6、 有 机 物 的 结 构 测 定( 一 ) 分 离 、 纯 化固 态 有 机 物 : 重 结 晶 法液 态 有 机 物 : 蒸 馏 法 、 分 馏 法 、 离 子 交 换 法 或 色 谱 法 。( 二 ) 元 素 定 性 分 析 : 一 般 用 钠 熔 法 测 定 。( 三 ) 元 素 定 量 分 析 : 确 定 最 简 式 。 ( 四 ) 测 定 分 子 量 : 利 用 测 密 度 法 、 凝 固 点 降 低 法 或 用 质 谱 仪 测 定 。( 五 ) 确 定 分 子 式( 六 ) 结 构 式 的 测 定 : 有 化 学 方 法 和 物 理 方 法 。纯 度 的 检 查 方 法 : 测 熔 点 、 沸 点 、 色 谱 等 。 Organic Chemistry最 常 用 的 光 谱 有 :紫 外 吸 收 光 谱 ( Ultraviolet Spectrum,UV)红 外 吸 收 光 谱 ( Infrared Spectrum,IR)核 磁 共 振 谱 ( Nuclear Magnetic Resonance Spectrum.NMR)质 谱 ( Mass Spectrum,MS)1、 电 磁 波 谱 和 吸 收 光 谱 c/ hE Organic Chemistry 光 谱 中 所 用 的 电 磁 波 区 域电 磁 波 区 域 分 子 变 化 能 量 (kJ/mol) 频 率 ( Hz) 波 长 ( cm)紫 外可 见红 外微 波无 线 电 波 电 子 跃 迁电 子 跃 迁分 子 振 动分 子 转 动在 外 磁 场 中 核自 旋 取 向 4202102112 10 -34.2 10-7 10155 10141013 10143 1010106 2 10-54 10-54 10-58 10-5104 10-215 105 Organic Chemistry当 用 连 续 波 长 的 红 外 光 照 射 某 一 物 质 时 , 该 物 质 就 吸 收 一 定 波 长 的 红 外 光 的 光 能 , 并 将 被吸 收 的 光 能 转 化 为 分 子 的 振 动 和 转 动 能 。 以 波 长 为 横 坐 标 , 百 分 吸 光 率 或 百 分 透 过 率 为 纵坐 标 把 谱 图 记 录 下 来 , 就 可 以 得 到 该 物 质 的 红 外 光 谱 。 2、 红 外 吸 收 光 谱 ( IR) 表 : 红 外 光 谱 的 分 类名 称 ( um ) ( cm -1) 能 量 跃 迁 类 型近 红 外 取 ( 泛 频 区 ) 0.75 2.5 13158 4000 OH 、 NH 、 CH 等 键 的 倍 频中 红 外 区 ( 基 频 区 ) 2.5 25 4000 400 分 子 的 振 动 和 转 动远 红 外 区 ( 转 动 区 ) 25 1000 400 10 晶 体 的 晶 格 振 动 和 纯 转 动 Organic Chemistry 丁 醛 的 IR谱波 数 /cm-1 透光率(% ) Organic Chemistry 双 原 子 分 子 的 振 动 )m1m1K(c21 BA 振光光 EhE ( 1) 分 子 振 动 和 红 外 吸 收 频 率 m1 2m Organic Chemistry 多 原 子 分 子 的 振 动对 称 和 不 对 称 伸 缩 振 动 : 改 变 键 长弯 曲 振 动 : 改 变 键 角 C HH C HH伸 缩 振 动 C HH C HH C HH C HH -+ + +弯 曲 振 动面 内 弯 曲 面 外 弯 曲 Organic Chemistry( 2) 特 征 吸 收 峰分 子 中 各 种 化 学 键 或 基 团 在 红 外 光 谱 的 特 定 频 区 的 吸 收 峰 , 称 为 特 征 吸 收峰 。 一 些 化 学 键 的 特 征 红 外 吸 收 频 率 键 型 化 合 物 类 型 吸 收 峰 位 置 吸 收 强 度 烷 烃 2960 2850 强 C-HC-HC-HCC CCC=O 烯 烃 及 芳 烃 3100 3010 中 等 炔 烃 3300 强 烯 烃 1680 1620 不 定 炔 烃 2200 2100 不 定 醛 酮 和 酯 1850 1600 强 Organic Chemistry( 3) 红 外 光 谱 图红 外 光 谱 图 特 征 吸 收 峰 区 : 4000 1500cm-1指 纹 区 : 1500 650cm-12、 核 磁 共 振 氢 谱 ( PMR)( 1) 基 本 原 理 02 HhrE 自 02 Hr Eh 辐 自辐H A HBH0 Organic Chemistry 乙 酸 甲 酯 的 NMR谱 Organic Chemistry( 2) 屏 蔽 效 应 和 化 学 位 移核 环 电 子 流磁 力 线H0 核 外 电 子 流 动 产 生 感 应 磁 场氢 核 外 围 电 子 对 抗 外 加 磁 场 所 起 的 作 用 , 称 为 屏 蔽 效 应 ( shielding effect) 。 Organic Chemistry低 场 H0 高 场屏 蔽 效 应 小 屏 蔽 效 应 大 ppmTMS 6 0 10 )( 核 磁 共 振 仪 所 用 频 率)化 学 位 移 ( 样 品 TMS: 四 甲 基 硅 烷值 越 大 , 表 示 屏 蔽 效 应 越 小 ; 值 越 小 , 表 示 屏 蔽 效 应 越 大 。 Organic Chemistry ( 3) 自 旋 偶 合 和 自 旋 裂 分由 于 临 近 氢 核 对 外 磁 场 的 干 扰 , 造 成 峰 的 裂 分 称 为 自 旋 偶 合 ( spin-spin coupling) , 自 旋 偶 合 产 生 的 裂 分 称 自 旋 裂 分 。一 般 规 律 : 当 氢 核 相 邻 碳 上 有 n个 同 类 氢 时 , 吸 收 峰 的 裂 分 为 n+1个 。Ha Hb Hc 相 邻 氢 核 数 2 3 0吸 收 峰 的 裂 分 数 3 4 1 值 逐 渐 增 大 图CH3CH3-CH2-CCl CH3a b c Organic Chemistry ClCH2CH2CN Organic Chemistry注 意 : 下 列 情 况 一 般 不 发 生 自 旋 偶 合 : 有 同 种 化 学 环 境 的 相 邻 氢 核 , 如 : Br2CHCHBr2 两 个 氢 核 不 是 在 相 邻 的 碳 原 子 上 。 吸 收 峰 的 组 数 等 于 氢 核 的 类 型 从 各 组 峰 的 值 大 小 可 知 各 类 型 氢 核 所 处 的 屏 蔽 效 应 的 大 小 各 组 峰 的 面 积 比 提 示 各 组 氢 的 比 例 每 组 峰 的 裂 分 数 提 示 相 邻 氢 核 的 数 目 每 组 共 振 吸 收 峰 的 裂 分 数 之 间 的 距 离 称 偶 合 常 数 ( J)(4)峰 面 积 与 氢 核 的 数 目各 组 峰 的 面 积 比 为 各 组 氢 核 数 之 比( 5) 1H-NMR提 示 的 信 息 Organic Chemistry练 习 :1、 对 于 下 列 分 子 式 , 写 出 一 种 在 1HNMR光 谱 中 只 显 示 单 峰 的 结 构 式 。( 1) C5H12 (2) C5H10 (3)C3H6O (4)C4H9Cl2、 一 化 合 物 分 子 式 C4H8Br2为 , 其 NMR光 谱 数 据 为 : =1.7, 双 重 峰 , 3H=2.3, 四 重 峰 , 2H =3.5, 三 重 峰 , 2H=4.2, 多 重 峰 , 1H试 推 测 其 可 能 结 构 。 CH3-CH-CH2-CH2BrBr Organic Chemistry3、 质 谱( 1) 质 谱 的 基 本 原 理A:B + e- AB+ + 2e-分 子 离 子分 子 离 子 的 质 量 即 等 于 化 合 物 的 质 量 。( 2) 质 谱 图 86 574329 (M +) m/z02040 6080100 Organic Chemistry 86 574329 (M+) m/z02040 6080100相对丰度/% CH3CH2CH2CH2CH2 CH3 CH3CH2CH2CH2CH2 CH3.+. + +CH 3CH2CH2CH2 CH3CH2CH2CH2 CH2CH3.CH2CH3 +. + +m/z 86 分 子 离 子 峰 m/z 71m/z 57 基 峰
展开阅读全文