大学有机化学总复习课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,有机化学期末复习总结,本课程的学习即将结束，现将全书的内容按命名、结构理论、基本反应、化合物转化及合成方法、鉴别等几个专题进行总结归纳，供同学们复习时参考。,有机化学期末复习总结 本课程的学习即将结束，现将全书,1,一、有机化合物的命名,二、有机化合物的结构理论,三、有机化合物的基本反应,四、有机化合物的转化及合成方法,五、有机化合物的鉴别,一、有机化合物的命名,2,一、有机化合物的命名,命名是学习有机化学的“语言”，因此，要求学习者必须掌握。有机化合物的命名包括俗名、习惯命名、系统命名等方法，要求能对常见有机化合物写出正确的名称或根据名称写出结构式或构型式。,一、有机化合物的命名 命名是学习有机化学的“语言”,3,1.,俗名及缩写,要求掌握一些常用俗名所代表的化合物的结构式，如：甘油、蚁酸、水杨醛、水杨酸、氯仿、草酸等。还应熟悉一些常见的缩写及商品名称所代表的化合物。,如：,DMF,、阿司匹林。,1.俗名及缩写 要求掌握一些常用俗名所代表的化合物的结构式，,4,2.,习惯命名法,要求掌握“正、异、新”、“伯、仲、叔、季”等字头的含义及用法，,掌握常见烃基的结构，如：烯丙基、丙烯基、正丙基、异丙基、异丁基、叔丁基、苄基等。,2.习惯命名法 要求掌握“正、异、新”、“伯、仲、叔、季”等,5,3.,系统命名法,系统命名法是有机化合物命名的重点，必须熟练掌握各类化合物的命名原则。其中烃类的命名是基础，几何异构体和多官能团化合物的命名是难点，应引起重视。要牢记命名中所遵循的,“,次序规则,”,。,3.系统命名法 系统命名法是有机化合物命名的重点，必须熟练掌,6,（,1,）几何异构体的命名,烯烃,几何异构体的命名包括顺、反和,Z,、,E,两种方法。,简单的化合物可以用顺反表示，也可以用,Z,、,E,表示。用顺反表示时，相同的原子或基团在双键碳原子同侧的为顺式，反之为反式。如果双键碳原子上所连四个基团都不相同时，不能用顺反表示，只能用,Z,、,E,表示。按照,“,次序规则,”,比较两对基团的优先顺序，较优基团在双键碳原子同侧的为,Z,型，反之为,E,型。必须注意，顺、反和,Z,、,E,是两种不同的表示方法，不存在必然的内在联系。有的化合物可以用顺反表示，也可以用,Z,、,E,表示，顺式的不一定是,Z,型，反式的不一定是,E,型。例如：,P-53,（1）几何异构体的命名烯烃几何异构体的命名包括顺、反和Z、E,7,命名下列化合物,命名下列化合物,8,脂环化合物的顺反异构,脂环化合物,也存在顺反异构体，两个取代基在环平面的同侧为顺式，反之为反式。,例如：,脂环化合物的顺反异构脂环化合物也存在顺反异构体，两个取代基在,9,单官能团化合物的命名,除卤代烃之外，单官能团：,选择含官能团在内的最长碳链作为主碳链，编号时以官能团的编号最小为主。,烷烃及卤代烃化合物的命名：,选择取代基最多的最长碳链作为主碳链，编号时以排列小的取代基的编号最小为主。,单官能团化合物的命名 除卤代烃之外，单官能团：选择含官能团在,10,(3),、双官能团化合物的命名,双官能团和多官能团化合物的命名关键是确定母体。常见的有以下几种情况：,当卤素和硝基与其它官能团并存时，把卤素和硝基作为取代基，其它官能团为母体。, 当双键与羟基、羰基、羧基并存时，不以烯烃为母体，而是以醇、醛、酮、羧酸为母体。, 当羟基与羰基并存时，以醛、酮为母体。, 当羰基与羧基并存时，以羧酸为母体。, 当双键与三键并存时，应选择既含有双键又含有三键的最长碳链为主链，编号时给双键或三键以尽可能低的数字，如果双键与三键的位次数相同，则应给双键以最低编号。,(3)、双官能团化合物的命名 双官能团和多官能团化合物的,11,(4),杂环化合物的命名,由于大部分杂环母核是由外文名称音译而来，所以，一般采用音译法。要注意取代基的编号。,(4)杂环化合物的命名 由于大部分杂环母核是由外文名称音译,12,二、有机化合物的结构理论,1,、碳原子的杂化和共价键,要求掌握杂化的概念、碳原子的三种杂化形式,SP,、,SP,2,、,SP,3,以及各种杂化形式的特点， 能判断有机化合物分子中各碳原子的杂化形式。掌握,键和,键的形成及它们的区别，共轭,键和芳香大,键的特性以及双键、三键是由什么键组成的。掌握不同结构的碳正离子及自由基的稳定性。,二、有机化合物的结构理论 1、碳原子的杂化和共价键 要求,13,2,、同分异构,同分异构现象是有机化合物的特性之一。分子式相同而分子中各原子的排列次序和方式不同的化合物互为同分异构体。同分异构的类型可归纳如下：,2、同分异构同分异构现象是有机化合物的特性之一。分子式相同而,14,同分异构,碳架异构,位置异构,构造异构 官能团异构,互变异构,同分异构 顺反异构,构型异构,立体异构 旋光异构,构象异构,同分异构,15,碳架异构,：由于碳骨架（碳链）的不同而产生的，例如，丁烷和异丁烷。,位置异构：,由于取代基或官能团在碳链或环上的位置不同而产生的，例如，正丁醇与,2-,丁醇。,官能团异构,：由于官能团的不同而产生的，例如，正丁醇和乙醚。,互变异构,：由于不同官能团之间迅速互变而形成的可逆异构化现象。,顺反异构,：由于双键或环的存在使分子中某些原子或基团在空间位置的不同而产生的，例如，顺,-2-,丁烯和反,-2-,丁烯。,构象异构,：由于围绕,键旋转而产生的分子中原子或基团在空间不同的排列方式叫构象异构。,碳架异构：由于碳骨架（碳链）的不同而产生的，例如，丁烷和异丁,16,3.,电子效应,电子效应包括诱导效应和共轭效应两大类。,诱导效应：,由于分子中原子的电负性不同而产生的一种极化效应，沿,键由近而远传递，距离越远影响越小。它包括吸电子诱导效应和给电子诱导效应。,共轭效应,：在共轭体系中由于电子的离域而产生的效应，沿共轭体系以极性交替的方式传递，不随碳链的增长而减弱。它包括吸电子共轭效应和给电子共轭效应。共轭效应的形式有,-,共轭（如共轭烯烃、苯环）和,p-,共轭（如烯丙基碳正离子）。,3.电子效应电子效应包括诱导效应和共轭效应两大类。,17,结构中存在,-,共扼的化合物,要求掌握诱导效应和共轭效应产生的原因及特点，能用电子效应解释碳正离子、碳负离子和游离基的稳定性，取代基对羧酸、酚酸性的影响及对胺碱性的影响；解释不对称烯烃进行亲电加成时所遵循的马氏规则、卤代烃和醇进行消除时所遵循的查依采夫规则、不同结构的卤代烃进行亲核取代反应的活性、羰基化合物进行亲核加成反应的活性等。,化合物氨 、甲胺、二甲胺、苯胺中碱性最强的是,芳香亲电取代反应中活性最大的化合物。,结构中存在-共扼的化合物,18,三、有机化合物的基本反应,1,、加成反应,：根据反应历程不同分为亲电加成、亲核加成和游离基加成。,亲电加成：,由亲电试剂的进攻而进行的加成反应。要求掌握不对称烯烃进行亲电加成反应时所遵循的马氏规则，即试剂中带正电核的部分加到含氢较多的双键碳原子上，而负性部分加到含氢较少的双键碳原子上。烯烃加卤素、卤化氢、硫酸、次卤酸、水，炔烃加卤素、卤化氢、水以及共轭双烯的,1,，,2,和,1,，,4,加成都是亲电加成反应。烯烃进行亲电加成反应时，双键上电子云密度越大，反应越容易进行。,三、有机化合物的基本反应1、加成反应：根据反应历程不同分为亲,19,（,2,）、亲核加成：,由亲核试剂进攻而进行的加成反应。要掌握亲核试剂的概念、了解亲核加成反应的历程（简单加成及加成消除）、不同结构的羰基化合物进行亲核加成反应的活性顺序及影响反应活性的因素。羰基化合物与氰氢酸、亚硫酸氢钠、醇、格氏试剂、氨及氨衍生物的加成都是亲核加成反应。 羰基化合物进行亲核加成反应的活性顺序,（2）、亲核加成： 由亲核试剂进攻而进行的加成反应。要掌握亲,20,（,3,）、自由基加成,：,由自由基引发而进行的加成反应。烯烃在过氧化物存在下与溴化氢进行的加成是自由基加成。不对称烯烃与溴化氢进行自由基加成时得到反马氏规则的产物，即氢加到含氢较少的双键碳原子上。,加成反应除上述三种类型之外，还有不饱和烃的催化氢化，共轭二烯的双烯合成等。,（3）、自由基加成： 由自由基引发而进行的加成反应。烯烃在过,21,2,、消除反应,从一个化合物分子中脱去较小分子（如,H,2,O,、,HX,、,NH,3,） 而形成 双键或三键的反应叫消除反应。卤代烃脱卤化氢和醇脱水是重要的消除反应。,2、消除反应 从一个化合物分子中脱去较小分子（如H2O、,22,（,1,）、卤代烃脱卤化氢：,卤代烃的消除反应是在强碱性条件下进行。不同结构的卤代烃进行消除反应的活性顺序为：三级,二级,一级。要掌握卤代烃进行消除反应时所遵循的查依采夫规则，当卤代烃中不只含有一个,碳时，消除时脱去含氢少的,碳上的氢原子。要注意，卤代烃的消除和水解是竞争反应。,（1）、卤代烃脱卤化氢： 卤代烃的消除反应是在强碱性条件下进,23,（,2,）、醇的消除,：,醇的消除反应在强酸性条件下进行，消除方向也遵循查依采夫规则。,要掌握不同结构的醇进行消除反应的活性顺序：叔醇,仲醇,伯醇。,（2）、醇的消除： 醇的消除反应在强酸性条件下进行，消除方向,24,3,、取代反应,根据反应历程的不同可分为亲电取代、亲核取代、游离基取代。,3、取代反应 根据反应历程的不同可分为亲电取代、亲核取代、,25,(1),、亲电取代,：,由于亲电试剂的进攻而引发的取代反应称亲电取代反应。苯环上的卤化、硝化、磺化、付氏烷基化和酰基化以及重氮盐的偶合反应等，都是亲电取代反应，萘环和芳香杂环上也能发生亲电取代反应。要注意苯环上有致钝基团时不能进行付氏反应，苯环上进行烷基化时会发生异构化现象。掌握萘环上进行亲电取代反应的规律，第一个取代基主要进入,位，第二个取代基是进入同环还是异环由原取代基的定位效应决定。掌握五员、六员芳香杂环化合物的亲电取代反应以及它们与苯环比较进行亲电取代反应活性的差异，呋喃、噻吩、吡咯进行亲电取代反应的活性比苯大，而吡啶比苯小,(1)、亲电取代： 由于亲电试剂的进攻而引发的取代反应称亲电,26,(2),、亲核取代,由亲核试剂的进攻而引起的取代反应称亲核取代反应。卤代烃的水解、醇解、氰解、氨解，醇与氢卤酸的反应，醚键的断裂，羧酸衍生物的水解、醇解、氨解等都是亲核取代反应。卤代烃的亲核取代反应可按两种历程进行，单分子历程（,SN1,）和双分子历程（,SN2,），一级卤代烃易按,SN2,历程反应，三级卤代烃一般按,SN1,历程反应，二级卤代烃则两者兼而有之。要在理解反应历程的基础上掌握不同卤代烃进行亲核取代反应的活性。要注意，在碱性条件下卤代烃的取代和消除是互相竞争的反应，三级卤代烃容易发生消除，一级卤代烃易发生取代，强极性溶剂（如水）有利于取代，而弱极性溶剂（如醇）和强碱（如醇钠）有利于消除，高温有利于消除。,(2)、亲核取代 由亲核试剂的进攻而引起的取代反应称亲核取代,27,(3),、自由基取代,由自由基的引发而进行的取代称自由基取代。烷烃的卤代，烯烃和烷基苯的,卤代是自由基取代反应。反应条件是高温、光照或过氧化物存在。自由基的稳定性和中心碳原子上所连的烷基数目有关，烷基越多，稳定性越大。自由基的稳定次序为：,三级,二级,一级,CH3,(3)、自由基取代 由自由基的引发而进行的取代称自由基取代。,28,4,、氧化还原反应,(1),、氧化反应,烯、炔、芳烃侧链以及醇、酚、醛、酮等都易发生氧化反应。要掌握几种常用的氧化剂，如高锰酸钾、重铬酸钾的硫酸溶液、氧气（空气）、臭氧以及托伦试剂、斐林试剂等。掌握氧化反应在实际中的应用，如臭氧氧化可用来推测烯烃的结构，托伦试剂和斐林试剂的氧化可用来鉴别醛和酮等。,4、氧化还原反应 (1)、氧化反应 烯、炔、芳烃侧链以及,29,(2),、还原反应,不饱和烃的催化氢化、醛、酮、羧酸及酯还原为醇，硝基苯还原为苯胺等都是还原反应。要掌握几种常用的还原剂，如,H,2,/Ni,、,Na+C,2,H,5,OH,、,Fe+HCl,、,NaBH,4,、,LiAlH,4,、异丙醇,/,异丙醇铝等，注意后面三种是提供负氢离子的还原剂，只对羰基选择加氢，与双键、三键不发生作用。,(2)、还原反应 不饱和烃的催化氢化、醛、酮、羧酸及酯还原,30,5,、缩合反应,（,1,）羟醛缩合,含有,氢的醛在稀碱条件下生成,羟基醛，此化合物不稳定受热容易脱水，生成,、,不饱和醛。因此，此反应常用来增长碳链制备,、,不饱和醛。,5、缩合反应 （1）羟醛缩合 含有氢的醛在稀碱条件下生成,31,四、有机化合物的转化及合成方法,要求掌握有机化合物各类官能团之间的转化关系、增长和缩短碳的方法，在此基础上设计简单有机化合物的合成路线。熟练掌握苯进行付氏烷基化、酰基化、炔化物的烃化、羟醛缩合、格氏试剂法等都可以增长碳链；炔化物的烃化、格氏试剂法及芳香重氮盐等在有机合成中应用非常广泛。,四、有机化合物的转化及合成方法 要求掌握有机化合物各类官能,32,1,、炔化物的烃化,具有炔氢的炔烃与氨基钠作用得炔钠，炔钠与伯卤代烃反应得到烷基取代得炔烃。此反应可增长碳链，制备高级炔烃。,2,、格氏试剂法,格氏试剂在有机合成中应用极为广泛，它与环氧乙烷、醛、酮、酯反应可用来制备不同结构的醇等。这些反应既可增长碳链，又可形成所需的官能团。,3,、重氮盐取代法,芳香重氮盐的重氮基可被氢原子、卤素、羟基、氰基取代，由于苯环上原有取代基定位效应的影响而使某些基团不能直接引入苯环时，可采用重氮盐取代的方法。要注意被不同基团取代时的反应条件。,1、炔化物的烃化 具有炔氢的炔烃与氨基钠作用得炔钠，炔钠与伯,33,五、有机化合物的鉴别,1.,烯烃、二烯、炔烃：,（,1,）溴的四氯化碳溶液，红色褪去,（,2,）高锰酸钾溶液，紫色褪去。,2,含有炔氢的炔烃：,（,1,） 硝酸银，生成炔化银白色沉淀,（,2,） 氯化亚铜的氨溶液，生成炔化亚铜红色沉淀。,3,小环烃：,三、四元脂环烃可使溴的四氯化碳溶液腿色,五、有机化合物的鉴别 1. 烯烃、二烯、炔烃：,34,4,卤代烃：,硝酸银的醇溶液，生成卤化银沉淀；不同结构的卤代烃生成沉淀的速度不同，叔卤代烃最快，仲卤代烃次之，伯卤代烃需加热才出现沉淀；烯丙基型卤代烃最快,隔离型卤代烃次之，乙烯型卤代烃不反应,(,以沉淀的快慢或有无为依据,),。,5,醇：,（,1,） 与金属钠反应放出氢气（鉴别,6,个碳原子以下的醇）；,（,2,） 用卢卡斯试剂（,ZnCl,2,/HCl,）鉴别伯、仲、叔醇，叔醇立刻变浑浊，仲醇放置后变浑浊，伯醇放置后也无变化（与卤代烃联系记忆 ）。,4卤代烃：硝酸银的醇溶液，生成卤化银沉淀；不同结构的卤代,35,6,酚或烯醇类化合物：,（,1,） 用三氯化铁溶液产生颜色（苯酚产生兰紫色）。,（,2,） 苯酚与溴水生成三溴苯酚白色沉淀。,7,羰基化合物：,（,1,） 鉴别所有的醛酮：,2,，,4-,二硝基苯肼，产生黄色或橙红色沉淀；,（,2,） 区别醛与酮用托伦试剂，醛能生成银镜，而酮不能；,（,3,） 区别芳香醛与脂肪醛,酮与脂肪醛，用斐林试剂，脂肪醛生成砖红色沉淀，而酮和芳香醛不能；,（,4,） 鉴别甲基酮和具有,(CH,3,CHOH-),结构的醇，用碘的氢氧化钠溶液，生成黄色的碘仿沉淀,(,卤仿反应,),。,6酚或烯醇类化合物：,36,8,甲酸,：用托伦试剂，甲酸能生成银镜，而其它酸不能。,9,胺,：区别伯、仲、叔胺有两种方法,（,1,）用苯磺酰氯或对甲苯磺酰氯，在,NaOH,溶液中反应，伯胺生成的产物溶于,NaOH,；仲胺生成的产物不溶于,NaOH,溶液；叔胺不发生反应（伯胺反应后有一个,H,，它有一定的酸性故可以溶于碱，仲胺反应后则没有这样的,H,）。,（,2,）用,NaNO,2,+HCl,：,脂肪胺：伯胺放出氮气，仲胺生成黄色油状物，叔胺不反应。,芳香胺：伯胺生成重氮盐，仲胺生成黄色油状物，叔胺生成绿色固体。,8甲酸：用托伦试剂，甲酸能生成银镜，而其它酸不能。,37,总 结 到 此 结 束,总 结 到 此 结 束,38,