有机化学B课件:习题复习1(第一章).ppt
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- 有机化学 课件 习题 复习 第一章
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1、CC=CC=H HCH2HH(CH2)7COOHCH3(CH2)4 (9Z,12Z)-9,12-十八碳二烯酸 一、立体异构体的命名、立体异构体的命名 1. Z / E 法适用于所有顺反异构体。 按“次序规则”,两个优先基团在双键同侧的构型为Z型;反之,为E型。 2. R / S 法法该法是将最小基团放在远离观察者的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顺序,位置,在看其它三个基团,按次序规则由大到小的顺序,若为顺时针为若为顺时针为R;反之为反之为 S 。NCH3CH2C6H5C6H5CH2CH=CH2+Cl (R)-氯化甲基烯丙基苄基苯基铵氯化甲基烯丙基苄
2、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。三、多官能团化合物的命名三、多官能团化合物的命名 当当分子中含有两种或两种以上官能团时,其命名遵循分子中含有两种或两种以上官能团时,其命名遵循官能团优先次序、最低系列和次序规则。官能团优先次序、最低系列和次序规则。COCHCH2COOHCH3 3-(2-萘甲酰基萘甲酰基)丁酸丁酸 (羧基优于酰基羧基优于酰基)(CH3CH2)2NC=OOCH(CH3)2 二二乙乙氨基甲酸异丙酯氨基甲酸异丙酯(烷烷氧氧羰基优于氨基甲酰基羰基优于氨基甲酰基)基本概念与理化性质比较基本概念与理化性质比较一、有关物理性质的问题一、
3、有关物理性质的问题 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。 1. 沸点与分子结构的关系沸点与分子结构的关系 化合物沸点的高低,主要取决于分子间引力的大小,化合物沸点
4、的高低,主要取决于分子间引力的大小,分子间引力越大,沸点就越高。而分子间引力的大小受分分子间引力越大,沸点就越高。而分子间引力的大小受分子的偶极矩、极化度、氢键等因素的影响。化合物的沸点子的偶极矩、极化度、氢键等因素的影响。化合物的沸点与结构有如下规律:与结构有如下规律: (1) 在同系物中,分子的在同系物中,分子的相对质量增加,沸点升高;相对质量增加,沸点升高;直链异构体的沸点支链异构体;支链愈多,沸点愈低。直链异构体的沸点支链异构体;支链愈多,沸点愈低。 沸点沸点(): - 0.5 36.1 27.9 9.5 CH3CH2CH2CH3 ;CH3CH2CH2CH2CH3 ;CH3CHCH2C
5、H3 ;CH3 C CH3 ;CH3CH3CH3 (2) 含极性基团的化合物含极性基团的化合物(如:醇、卤代物、硝基化合如:醇、卤代物、硝基化合物等物等)偶极矩增大,比母体烃类化合物沸点高。偶极矩增大,比母体烃类化合物沸点高。同分异构同分异构体的沸点一般是:体的沸点一般是:伯异构体仲异构体叔异构体伯异构体仲异构体叔异构体。CH3CH2CH2CH3 ;CH3CH2CH2CH2Cl ;CH3CH2CH2CH2NO2 ; 沸点沸点(): - 0.5 78.4 153CH3CH2CH2CH2OH ;CH3CHCH2CH3 ;OH CCH3OHCH3CH3 ; 沸点沸点(): 117.7 99.5 82
6、.5 (3) 分子中引入能形成缔合氢键的原子或原子团时,分子中引入能形成缔合氢键的原子或原子团时,则沸点显著升高,且该基团愈多,沸点愈高。则沸点显著升高,且该基团愈多,沸点愈高。CH3CH2CH3 ;CH3CH2CH2OH ;CH2CH2CH2 ;OH OHCH2CHCH2 ;OH OHOH 沸点沸点(): - 45 97 216 290CH3CH2OH , CH3CH2OCH2CH3 ;CH3COOH , CH3COOC2H5 ; 沸点沸点(): 78 34.6 118 77 形成分子间氢键的比形成分子内氢键的沸点高。形成分子间氢键的比形成分子内氢键的沸点高。NO2OHNOHOO 沸点沸点(
7、): 279 215 (4) 在顺反异构体中,一般顺式异构体的沸点高于反在顺反异构体中,一般顺式异构体的沸点高于反式。式。 HHClClCH3CH3HHCH3CH3HHCCHHClClCC沸点沸点(): 60.1 48 37 29 2. 熔点与分子结构的关系熔点与分子结构的关系 熔点的高低熔点的高低取决于晶格引力的大小取决于晶格引力的大小,晶格引力愈大,晶格引力愈大,熔点愈高。而晶格引力的大小,主要受分子间作用力的熔点愈高。而晶格引力的大小,主要受分子间作用力的性质、分子的结构和形状以及晶格的类型所支配。性质、分子的结构和形状以及晶格的类型所支配。 晶格引力晶格引力:以:以离子间的电性吸引力最
8、大离子间的电性吸引力最大,偶极分子间偶极分子间的吸引力与分子间的缔合次之的吸引力与分子间的缔合次之,非极性分子间的色散力最非极性分子间的色散力最小小。 在分子中引入极性基团,偶极矩增大,熔点、沸在分子中引入极性基团,偶极矩增大,熔点、沸点都升高,故极性化合物比相对分子质量接近的非极性化点都升高,故极性化合物比相对分子质量接近的非极性化合物的熔点高。但在羟基上引入烃基时,则熔点降低。合物的熔点高。但在羟基上引入烃基时,则熔点降低。OHOHOHOHOCH3 熔点熔点(): 5.4 41.8 105 32 能形成分子间氢键的比形成分子内氢键的熔点高。能形成分子间氢键的比形成分子内氢键的熔点高。OHC
9、HOOHCOHOCOHCH3OCOHOHOHCOCH3OHCOOH熔点熔点(): 116 - 7 109 28 213 159 同系物中,熔点随分子相对质量的增大而升高,同系物中,熔点随分子相对质量的增大而升高,且分子结构愈对称,其排列愈整齐,晶格间引力增加,熔且分子结构愈对称,其排列愈整齐,晶格间引力增加,熔点升高。点升高。CH3CH3CH3CH3CH3CC CH3 熔点熔点(): 10.4 56.8 3. 溶解度与分子结构的关系溶解度与分子结构的关系 有机化合物的溶解度与分子的结构及所含的官能团有机化合物的溶解度与分子的结构及所含的官能团有密切的关系,可用有密切的关系,可用“相似相溶相似相
10、溶”的经验规律判断。的经验规律判断。 (1) 一般离子型的有机化合物易溶于水,如:有机酸一般离子型的有机化合物易溶于水,如:有机酸盐、胺的盐类。盐、胺的盐类。 (2). 能与水形成氢键极性化合物易溶于水,如:单官能与水形成氢键极性化合物易溶于水,如:单官能团的醇、醛、酮、胺等化合物,其中直链烃基能团的醇、醛、酮、胺等化合物,其中直链烃基4个碳个碳原子,支链烃基原子,支链烃基5个碳原子的一般都溶于水,且随碳原个碳原子的一般都溶于水,且随碳原子数的增加,在水中的溶解度逐渐减小。子数的增加,在水中的溶解度逐渐减小。 CH3OH ; C2H5OH ; CH3CH2CH2OH ; CH3CH2CH2CH
11、2OH ; 任意比例互溶任意比例互溶 7.9 % (3). 能形成分子内氢键的化合物在水中的溶解度减小能形成分子内氢键的化合物在水中的溶解度减小HOCOHOOHNO 一些易水解的化合物,遇水水解也溶于水,如酰卤、一些易水解的化合物,遇水水解也溶于水,如酰卤、酸酐等。酸酐等。二、酸碱性的强弱问题二、酸碱性的强弱问题 (4). 一般碱性化合物可溶于酸,如有机胺可溶于盐酸。一般碱性化合物可溶于酸,如有机胺可溶于盐酸。 含氧化合物可与浓硫酸作用生成盐,而溶于过量的含氧化合物可与浓硫酸作用生成盐,而溶于过量的浓硫酸中。浓硫酸中。CH3CH2OCH2CH3 + H2SO4CH3CH2OCH2CH3H+ (
12、5) 一般酸性有机化合物可溶于碱,如:羧酸、酚、一般酸性有机化合物可溶于碱,如:羧酸、酚、磺酸等可溶于磺酸等可溶于NaOH中。中。 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应电子效应、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。 1.羧酸的酸性羧酸的酸性 (1) 脂肪族羧酸脂肪族羧酸 连有连有-I效应效应的原子或基团,使的原子或基团,使酸性增强酸性增强;连有;连有+I效应效应的原子或基团,使的原子或基团,使酸性减弱酸性减弱。 CH3COOHpKa0.65 1.29 2.66 4.76Cl3CCOOHCl2CHCOOHClCH2COOH CH3C
13、H2CH2COOHClClpKa2.84 4.06 4.52 4.82ClCH3CH2CHCOOHCH3CHCH2COOHCH2CH2CH2COOH ICH2COOHpKa 1.23 2.66 2.86 2.90 3.16O2NCH2COOH FCH2COOHClCH2COOHBrCH2COOH-I效应效应,酸性,酸性。诱导效应具有加和性。诱导效应具有加和性。诱导效应与距离成反比。诱导效应与距离成反比。 (2) 芳香族羧酸芳香族羧酸 芳环上的取代基对芳香酸酸性的影响要复杂的多。芳环上的取代基对芳香酸酸性的影响要复杂的多。 一般来说,在芳环上引入一般来说,在芳环上引入吸电子吸电子基团,使基团,使
14、酸性增强酸性增强;引入引入供电子供电子基团使基团使酸性减弱酸性减弱。而且还与。而且还与基团所连接的位置基团所连接的位置有关。有关。 A. 对位取代芳香酸的酸性同时受诱导效应和共轭效对位取代芳香酸的酸性同时受诱导效应和共轭效应的影响。应的影响。 COOHCOOHCOOHCOOHNO2ClHOCH3 -I、-C 效应效应 -I+C +C-I pKa 3.42 3.99 4.20 4.47 B. 间位取代芳香酸的酸性,因共轭效应受阻,主要间位取代芳香酸的酸性,因共轭效应受阻,主要受诱导效应的影响。受诱导效应的影响。COOHCOOHCOOHCOOHCOOHNO2ClOHOCH3 -I 效应效应 -I
15、-I -I pKa 3.45 3.83 4.08 4.09 4.20 C. 邻位取代芳香酸的酸性都较苯甲酸的酸性强。邻位取代芳香酸的酸性都较苯甲酸的酸性强。 这主要是电子效应和空间效应综合影响的结果。由这主要是电子效应和空间效应综合影响的结果。由于于邻位取代基的空间效应使苯环与羧基难以形成共平面,邻位取代基的空间效应使苯环与羧基难以形成共平面,难以产生共轭效应难以产生共轭效应(苯环与羧基共轭时,苯环具有(苯环与羧基共轭时,苯环具有+C效效应);另一方面应);另一方面邻位取代基与羧基的距离较近,邻位取代基与羧基的距离较近,-I 效应的效应的影响较大,影响较大,故故酸性增强酸性增强。COOHCOO
16、HCOOHNO2NO2NO2pKa2.17 3.42 3.45COOHCOOHCOOHOCH3OCH3OCH3pKa4.09 4.094.47 有的有的邻位基团能与羧基形成氢键,邻位基团能与羧基形成氢键,使其羧基的氢更易使其羧基的氢更易解离,因此表现出更强的酸性。解离,因此表现出更强的酸性。 2. 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 17CH3COOHOHCH3CH2OH 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
17、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。OHOHOHOHOHCH3NO2NO2NO2NO2NO2O2Npka10.2610.07.154.090.25 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 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。OHOHCH3N
18、O2NO2CH3H3CH3Cpka8.247.16 3. 胺的碱性胺的碱性 (1) 脂肪胺的碱性脂肪胺的碱性 在气相或不能形成氢键的溶剂中:在气相或不能形成氢键的溶剂中: 在水溶液中:在水溶液中: 胺胺在在水溶液中的碱性是电子效应、溶剂化效应和空间水溶液中的碱性是电子效应、溶剂化效应和空间效应综合影响的结果。效应综合影响的结果。(CH3)3N(CH3)2NHCH3NH2NH3(CH3)3N(CH3)2NHCH3NH2NH3pkb4.76 3.27 3.38 4.21NHHHHOHHOHHOHHOHH+NCH3HHHOHHOHHOHH+NCH3HHOHHOHHOHH+CH3CH3CH3CH3NH
19、+ 胺分子中连有胺分子中连有 Cl、NO2等吸电子基团时,将使其等吸电子基团时,将使其碱性降低。碱性降低。 (2) 芳胺的碱性芳胺的碱性 在水溶液中芳胺的在水溶液中芳胺的碱性碱性较较 NH3 弱弱。 芳胺芳胺碱性的强弱次序为:碱性的强弱次序为: 取代芳胺的碱性强弱与取代基的性质和在苯环上的位取代芳胺的碱性强弱与取代基的性质和在苯环上的位置有关。当苯环上置有关。当苯环上连有供电子基团连有供电子基团时,将时,将使碱性增强使碱性增强;连连有吸电子基团有吸电子基团时,将时,将使碱性减弱使碱性减弱。 PhNH2Ph2NHPh3NNO2NH2NH2OCH3NH2ClNH2+ CII+ CI 、 Cpkb8
20、.719.3810.5413.02 结论:结论:脂肪胺NH3芳胺三、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。它们将对活性中间体对活性中间体 碳正离子、碳负离子和碳自由基的稳碳正离子、碳负离子和碳自由基的稳定性产生影响定性产生影响 。凡。凡能使电荷分散的因素能使电荷分散的因素,都将,都将使稳定性使稳定性增加增加。 (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)CH2+CH3+CH2+CH3CHCH3+A.B.C.D
21、.,p-超共轭p,-共轭,p-超共轭CDAB +CH3CHCHCH2=+CH3CHCH2CH3+A.B.C.D.有芳香性难伸展成平面p,-共轭,p-超共轭A. Ph3CB. (CH3)3CC. CH3CHCH3CH3CH=D.CH3自由基3自由基2自由基乙烯型自由基 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。HCCCH2CHCH3CH2A A C C D D B BA A B B C C D D 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使
22、碳负离子的稳定性增加。性增加。(F3C)3CF3CCH3 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使碳负离子的稳定性降低降低。CH3RCH2R2CHR3C 共轭效应:共轭效应: 中心碳原子中心碳原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域,从而键共轭而离域,从而使碳负离子的稳定性增加使碳负离子的稳定性增加。(C6H5)3C(C6H5)2CHC6H5CH2 (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,
23、烃基自由基越稳定,其反应速率越快,C=OCH3CH2CHCOOEtCOOEtCHCOCH3COOEtCHCOCH3COCH3 2. 化学反应速率化学反应速率A.(CH3)3CHB.CH4C.CH3CH3D.(CH3)2CH2(CH3)3CCH3CH3CH2(CH3)2CHADCB (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 烯烃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。ACB HX与烯烃发生亲
24、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。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。(CH3)2CHCH(CH3)2CH2CHCOOHCH2CHCH3A.B.C.HIHBrHCl (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
25、应反应第一类第二类第二类第一类DCAEB (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。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。ClA.B.NO2C.D.OCH3E.COOEt(例外)(强)(弱) 卤代烃发生卤代烃发生SN1反应的活泼顺序是:反应
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