北航应用化学教辅总结

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,*,答疑时间：7.4下午及考前2天任一时间,答疑地点：新住楼D-438 办公室,考试时间：7.6日下午14：00-16：00,有机化学总结,一、命名,二、结构理论,三、基本反应,四、化合物转化及合成方法,五、鉴别,一、有机化合物的命名,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。,习惯命名法,正,丁基,二级,丁基,异,丁基,(,n,),（,sec,or,s,） （,iso,）,甲基(Me) 乙基 (Et),正,丙基,异,丙基,三级,戊基,三级,丁基,新,戊基,（,Tert,or,t,） （,neo,）,一 几个重要的烯基,CH,3,CH=CH,丙烯基,propenyl,CH=CHCH,2,烯丙基,allyl,CH,2,=C,异丙烯基,isopropenyl,CH,2,=CH,乙烯基,Vinyl,系统命名法,其中烃类的命名是基础，几何异构体、光学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”。,第一条,规则：,将各种取代基的连接原子，按原子序数的大小排列，原子序数大的顺序在前。若为同位素，则质量数高的顺序在前。,*3,顺序规则,不同原子按原子序数排列,同位素按质量数由高到低的顺序排列,各种原子或取代基按先后次序排列的,规则称为顺序规则。,第二条规则,若多原子基团的第一个连接原子相,同，则比较与它相连的其它原子，先,比较原子序数最大的原子，再比较第,二大的，依次类推。若第二层次的原,子仍相同，则沿取代链依次相比，直,至比出大小为至。,1 2 3 4,第三条规则,含不饱和键时排列顺序大小的规则：连有双键或叁键的原子可以认为连有两个或三个相同的原子。,（A） 确定主链：,链的长短,（长的优先），,侧链数目,（多的优先),侧链位次大小,（小的优先），,各侧链碳原子数,（多的优先），,侧分支的多少,（少的优先）。,（B） 编号：按,最低系列原则,编号。,最低系列原则：使取代基的位置号码尽可能小。若有多个取代基，逐个比较，直至比出高底为止。,（C） 按名称基本格式写出全名。,命名步骤,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。,C=C （反式，Z型）,H CH,2,-CH,3,C=C (反式，E型),H CH,2,-CH,3,Br,CH,3,-CH,2,CH,3,CH,3,-CH,2,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。,光学异构体的命名(,R,、,S,标记法),:,它是根据手性碳原子所连四个不同原子或基团在空间的排列顺序标记的。光学异构体一般用投影式表示，要掌握费歇尔投影式的投影原则及构型的判断方法。,根据投影式判断构型，首先要明确在投影式中，,横线所连基团向前 ，竖线所连基团向后,；再根据“次序,规则”排列手性碳原子所连四个基团的优先顺序，从大到小，顺时针为R，逆时针为S,CH,2,-CH,3,NH,2,H,COOH,R,构型,双官能团化合物的命名,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。,双官能团和多官能团化合物的命名,关键是确定,母体,。,官能团的次序与所学章节基本一致,二、有机化合物的结构理论,1,、碳原子的杂化和共价键,2,、同分异构,3、电子效应,4、空间效应,1,、碳原子的杂化和共价键,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。,碳架异构体,位置异构体,官能团异构体,互变异构体,构型异构体,构象异构体,几何异构体,旋光异构体,交叉式构象,重叠式构象,构造异构体,同分异构体（结构异构体）,立体异构体,2,、同分异构,* 分子式相同, 结构不同的化合物称为同分异构体, 也叫结构异构体,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。,对映异构,：由于分子中含有手性碳原子（连有四个不同原子或基团），原子在空间的排列方式不同而使两个分子之间具有实物与镜像的关系，称为对映异构。,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。,3.电子效应,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）。,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。,4、空间效应,对亲核反应影响较大，对亲电影响较小。,三、有机化合物的基本反应,1,、加成反应,2,、消除反应,3,、取代反应,4,、氧化还原反应,5,、缩合反应,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。,（1）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。,(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。,亲核加成反应的历程（简单加成及加成消除）。,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为：,HCHOCH,3,CHORCHOC,6,H,5,CHOCH,3,COCH,3,RCOCH,3,C,6,H,5,COCH,3,C,6,H,5,COC,6,H,5,(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。,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。,(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。,(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。,3,、取代反应,亲电取代；,亲核取代；,游离基取代。,根据反应历程的不同可分为：,、亲电取代,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。,由于亲电试剂的进攻而引发的取代反应称亲电取代反应。,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。,、亲核取代,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（,S,N,1,）和双分子历程（,S,N,2,），一级卤代烃易按,S,N,2,历程反应，三级卤代烃一般按,S,N,1,历程反应，二级卤代烃则两者兼而有之。,由亲核试剂的进攻而引起的取代反应称亲核取代反应。,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。,、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CH,3,由自由基的引发而进行的取代称自由基取代。,4,、氧化还原反应,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、次卤酸钠等。,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。,、氧化反应,硝酸银的氨水溶液,新制的Cu(OH)2悬浊溶液,托伦试剂,斐林试剂,、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,、,Fe+HCl,、,NaBH,4,、,LiAlH,4,等。,注意后面二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。,还要掌握羰基还原为亚甲基的两种方法：,注意，进行克莱门森还原时反应物分子中不能存在对酸敏感的基团，如醇羟基、双键等。,用黄鸣龙改进法时，反应物分子中不能带有对碱敏感的基团，如卤素等。,5,、缩合反应,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。,要求掌握羟醛缩合的反应条件。,主要包括羟醛缩合和酯缩合。,（1）羟醛缩合,含有氢的酯在强碱条件下发生克莱森酯缩合，两分子酯之间脱去一分子醇生成酮酸酯。,要掌握反应条件及在实际中的应用，有机合成中广泛应用的乙酰乙酸乙酯就是通过此反应制备的。,（,2,）克莱森酯缩合,除了上述五种类型的反应之外，还要求掌握重氮化反应、脱羧反应等，注意反应条件、产物及其在实际中的应用。,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、格氏试剂法等在有机合成中应用非常广泛。,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。,五、有机化合物的鉴别,烯烃、二烯、炔烃及三、四元的脂环烃,：溴的四氯化碳溶液，溴腿色,含有炔氢的,炔烃,：硝酸银或氯化亚铜的氨溶液，生成炔化银白色沉淀或炔化亚铜红色沉淀。,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，叔卤代烃和烯丙式卤代烃最快，仲卤代烃次之，伯卤代烃需加热才出现沉淀。,醇,：与金属钠反应放出氢气（鉴别6个碳原子以下的醇）；用卢卡斯试剂鉴别伯、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。,酚或烯醇类,化合物：用三氯化铁溶液产生颜色。苯酚与溴水生成三溴苯酚白色沉淀。,羰基化合物,：2，4-二硝基苯肼，产生黄色或橙红色沉淀；区别醛与酮用托伦试剂，醛能生成银镜，而酮不能；区别芳香醛与脂肪醛或酮与脂肪醛，用斐林试剂，脂肪醛生成砖红色沉淀，而酮和芳香醛不能；,甲酸,：用托伦试剂，甲酸能生成银镜，而其他酸不能。,卢卡斯试剂,：ZnCl,2,+HCl,胺：区别伯、仲、叔胺有两仲方法,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。,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。,六、实验,要求掌握实验室基本知识及有机化学实验的基本操作技能。,如固体的重结晶、测熔点所用的装置及操作、注意事项；液体蒸馏时所用的仪器、装置、烧瓶中所放液体的体积、温度计安装的位置、放沸石的时间、蒸馏不同沸点液体化合物的加热方式、及冷凝管的选择；洗涤液体化合物所用的仪器、操作时注意事项；回流所用仪器及装置；各种瓶颈和管颈塞子的选择以及实验室防毒、灭火常识等。,课程结束,第一条,规则：,将各种取代基的连接原子，按原子序数的大小排列，原子序数大的顺序在前。若为同位素，则质量数高的顺序在前。,*3,顺序规则,不同原子按原子序数排列,同位素按质量数由高到低的顺序排列,各种原子或取代基按先后次序排列的,规则称为顺序规则。,第二条规则,若多原子基团的第一个连接原子相,同，则比较与它相连的其它原子，先,比较原子序数最大的原子，再比较第,二大的，依次类推。若第二层次的原,子仍相同，则沿取代链依次相比，直,至比出大小为至。,1 2 3 4,第三条规则,含不饱和键时排列顺序大小的规则：连有双键或叁键的原子可以认为连有两个或三个相同的原子。,