(完整版)大学有机化学知识点总结.docx
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1、有机化学复习总结一有机化合物的命名1. 能够用系统命名法命名各种类型化合物:包括烷烃,烯烃,炔烃,烯炔,脂环烃(单环脂环烃和多环置换脂环烃中的螺环烃和桥环烃),芳烃,醇,酚,醚,醛,酮,羧酸,羧酸衍生物(酰卤,酸酐,酯,酰胺),多官能团化合物(官能团优先顺序:COOHSO3HCOORCOXCNCHOCOOH(醇)OH(酚)SHNH2ORCCCC(RXNO2),并能够判断出Z/E 构型和R/S 构型。2. 根据化合物的系统命名,写出相应的结构式或立体结构式(伞形式,锯架式,纽曼投影式,Fischer 投影式)。立体结构的表示方法:CH 3HOHCOOH31)伞形式: HCOHH C3H2)锯架式
2、: HHC 2 H 5OHCOOHHHH3) 纽曼投影式:4) 菲舍尔投影式: HOHHHH HH HHCH 35) 构象(conformation)(1) 乙烷构象:最稳定构象是交叉式,最不稳定构象是重叠式。(2) 正丁烷构象:最稳定构象是对位交叉式,最不稳定构象是全重叠式。(3) 环己烷构象:最稳定构象是椅式构象。一取代环己烷最稳定构象是e 取代的椅 式构象。多取代环己烷最稳定构象是e 取代最多或大基团处于e 键上的椅式构象。立体结构的标记方法1. Z/E 标记法:在表示烯烃的构型时,如果在次序规则中两个优先的基团在同一侧,为Z 构型, 在相反侧,为E 构型。CH 3ClCCCH 3C 2
3、 H 5CCHC 2 H 5HCl(Z) 3 氯 2 戊烯(E) 3 氯 2 戊烯2、顺/反标记法:在标记烯烃和脂环烃的构型时,如果两个相同的基团在同一侧,则为顺式; 在相反侧,则为反式。H333CHCH CHH CC33 CCCHCHCHHHHHCHH33CHH3顺2丁烯反2丁烯顺1,4二甲基环己烷 反1,4二甲基环己烷3、 R/S 标记法:在标记手性分子时,先把与手性碳相连的四个基团按次序规则排序。然后将最不优先的基团放在远离观察者,再以次观察其它三个基团,如果优先顺序是顺时针,则为R 构型,如果是逆时针,则为S 构型。dCcCcaadbbR型S型注:将伞状透视式与菲舍尔投影式互换的方法是
4、:先按要求书写其透视式或投影式,然后分别标出其R/S 构型,如果两者构型相同,则为同一化合物,否则为其对映体。二. 有机化学反应及特点1. 反应类型自由基反应反应类型离子型反应(按历程分)自由基取代:烷烃卤代、芳烃侧链卤代、烯烃的H卤代自由基加成:烯,炔的过氧化效应亲电加成:烯、炔、二烯烃的加成,脂环烃小环的开环加成亲电取代:芳环上的亲电取代反应亲核取代:卤代烃、醇的反应,环氧乙烷的开环反应,醚键断裂反应,卤苯的取代反应亲核加成:炔烃的亲核加成 消除反应:卤代烃和醇的反应协同反应:双烯合成还原反应(包括催化加氢):烯烃、炔烃、环烷烃、芳烃、卤代烃氧化反应:烯烃的氧化(高锰酸钾氧化,臭氧氧化,环
5、氧化);炔烃高锰酸钾氧化,臭氧氧化;醇的氧化;芳烃侧链氧化,芳环氧化)2. 有关规律1) 马氏规律:亲电加成反应的规律,亲电试剂总是加到连氢较多的双键碳上。2) 过氧化效应:自由基加成反应的规律,卤素加到连氢较多的双键碳上。3) 空间效应:体积较大的基团总是取代到空间位阻较小的位置。4) 定位规律:芳烃亲电取代反应的规律,有邻、对位定位基,和间位定位基。5) 查依切夫规律:卤代烃和醇消除反应的规律,主要产物是双键碳上取代基较多的烯烃。6) 休克尔规则:判断芳香性的规则。存在一个环状的大键,成环原子必须共平面或接近共平面, 电子数符合 4n+2 规则。7) 霍夫曼规则:季铵盐消除反应的规律,只有
6、烃基时,主要产物是双键碳上取代基较少的烯烃(动力学控制产物)。当碳上连有吸电子基或不饱和键时,则消除的是酸性较强的氢,生成较稳定的产物(热力学控制产物)。8) 基团的“顺序规则”3. 反应中的立体化学烷烃:烷烃的自由基取代:外消旋化烯烃:烯烃的亲电加成:溴,氯,HOBr(HOCl),羟汞化-脱汞还原反应 反式加成其它亲电试剂:顺式+反式加成烯烃的环氧化,与单线态卡宾的反应:保持构型烯烃的冷稀KMnO /H O 氧化:顺式邻二醇42烯烃的硼氢化-氧化:顺式加成烯烃的加氢:顺式加氢环己烯的加成(1-取代,3-取代,4-取代) 炔烃:选择性加氢:Lindlar 催化剂顺式烯烃Na/NH (L)反式加
7、氢3亲核取代:S 1:外消旋化的同时构型翻转NS 2:构型翻转(Walden 翻转)N消除反应:E2,E1cb: 反式共平面消除。环氧乙烷的开环反应:反式产物四概念、物理性质、结构稳定性、反应活性(一).概念1. 同分异构体构造异构CH3H碳架异构 H2C C CH2CH2 H2C C CH3223位置异构 CHCHCH CH CH CH CHCH33同分异构官能团异构 CH3CH2OH互变异构CHCH OH2CH OCH33CH CHO3构型异构顺反异构立体异构对映异构构象异构2. 试剂亲电试剂:简单地说,对电子具有亲合力的试剂就叫亲电试剂(electrophilic reagent)。亲电
8、试剂一般都是带正电荷的试剂或具有空的p 轨道或d 轨道,能够接受电子对的中性分子, 如:H、Cl、Br、RCH 、CH CO23、NO 、SO H、SO 、BF 、AlCl 等,都是亲电试剂。23333亲核试剂:对电子没有亲合力, 但对带正电荷或部分正电荷的碳原子具有亲合力的试剂叫亲核试剂(nucleophilic reagent)。亲核试剂一般是带负电荷的试剂或是带有未共用电子对的中性分子,如:OH、 HS、CN、NH 、RCH 、RO、RS、PhO、RCOO、22X、H O、ROH、ROR、NH 、RNH 等,都是亲核试剂。2322自由基试剂:Clhv 或高温2均裂2ClBrhv 或高温均
9、裂2BrCl 、Br 是自由基引发剂,此外,过氧化氢、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁氰、过硫酸铵等也是常用的自22由基引发剂。少量的自由基引发剂就可引发反应,使反应进行下去。3. 酸碱的概念布朗斯特酸碱:质子的给体为酸,质子的受体为碱。Lewis 酸碱:电子的接受体为酸,电子的给与体为碱。4. 共价键的属性键长、键角、键能、键矩、偶极矩。5. 杂化轨道理论sp3、sp2、sp 杂化。6. 旋光性平面偏振光: 手性:手性碳: 旋光性:旋光性物质(光学活性物质),左旋体,右旋体:内消旋体、外消旋体,两者的区别:对映异构体,产生条件: 非对映异构体:CHOCHOHOHHOHHOHHOHCH2OH赤式CH2
10、OH苏式苏式,赤式:差向异构体: Walden 翻转:7. 电 子 效 应 1) 诱导效应2) 共轭效应(-共轭,p-共轭,-p 超 2 共轭,-超共轭。3) 空间效应立体效应空间阻碍:已有基团对新引入基团4 的空间阻碍作用。CH范德华张力:两个原子或原子团距离太近,小于两者的范德华半径之和而产生的张力。OH OHCH33SO H3和8. 其它内型(endo), 外型(exo):10HCOCH3endo(内型)顺反异构体,产生条件: 烯醇式:COCH3Hexo(外型)(二). 物理性质1. 沸点高低的判断?不同类型化合物之间沸点的比较; 同种类型化合物之间沸点的比较。2. 熔点,溶解度的大小判
11、断?3. 形成有效氢键的条件,形成分子内氢键的条件:(三). 稳定性判断1. 烯烃稳定性判断R C=CR R C=CHR RCH=CHR(E-构型) RCH=CHR(Z-构型)222 RHC=CH CH =CH2. 环烷烃稳定性判断3. 开链烃构象稳定性4. 环己烷构象稳定性2225. 反应中间体稳定大小判断(碳正离子,碳负离子,自由基) 碳正离子的稳性顺序:CHCH2CHCH22自由基稳定性顺序: (CH) C (CH3 33)2CH CH3CH2 CH3CH2CHCH2CH2 (CH3)3C (CH3)2CH CH3CH2 CH3碳负离子稳定性顺序:CHCHCH22CH CH3o。 1R
12、2R。 3R6. 共振极限结构式的稳定2性判断(在共振杂化体中贡献程度):(四)酸碱性的判断1. 不同类型化合物算碱性判断HO H ROH HC CH NH2H CH2C=CHH CH3CH2 HpKa15.71619253440492. 液相中醇的酸性大小3. 酸性大小的影像因素(吸电子基与推电子基对酸性的影响):(五)反应活性大小判断1. 烷烃的自由基取代反应X 的活性:F Cl Br I22222选择性:F Cl Br R C=CHR RCH=CHR RCH=CH2 CH2=CH2 CH2=CHX3. 烯烃环氧化反应活性2R2C=CR2 R C=CHR RCH=CHR RCH=CH2 C
13、H2=CH24. 烯烃的催化加氢反应活性:CH =CH RCH=CH RCH=CHR R C=CHR R C=CR2222225. Diles-Alder 反应双烯体上连有推电子基团(349 页),亲双烯体上连有吸电子基团,有利于反应进行。例如:下列化合物CHCNCH ClOCHA.;3 B.;C.;2 D.3与异戊二烯进行Diels-Alder 反应的活性强弱顺序为:。6. 卤代烃的亲核取代反应S 1 反应:NCH2 CHCH2XCH2X(CH ) CBr3 3 3 RX 2 RX 1 RX CH3XBrBrBr形成碳正离子的反相应对:速率S 2110-310-610-11NCH3X 1o
14、RX 2o RX 3o RX成环的S 2 反应速率是:Nv五元环 v六元环 v中环,大环 v三元环 v四元环7. 消除反应卤代烃碱性条件下的消除反应E2 消除CHCHCHXCH23CHXCH3 3 RX 2 RX 1 RX CH X3RI RBrRCl醇脱水主要E1CHCHCHCH23OHCHCH3OH8. 芳烃的亲电取代反应 3 ROH 2 ROH 1 ROH芳环上连有活化苯环的邻对位定位基(给电子基)反应活性提高芳环上连有钝化苯环的间位定位基(吸电子基)或邻对位定位基反应活性下降。例如:下列芳香族化合物:ClA.NH2B.NO2C. D.CH3硝化反应的相对活性次序为。例如: 萘环的A.
15、位; B. 位 ; C. 氯苯 ; D. 苯在亲电取代反应中相对活性次序为为 。例如:下列各化合物中,最容易与浓硫酸发生磺化反应的是()。CH3NO2CH(CH3)2ClA.(六)其它;B.;C.;D.CH31. 亲核性的大小判断:2. 试剂的碱性大小:3. 芳香性的判断:4. 定位基定位效应强弱顺序:邻、对位定位基:ON(CH3)2NH2OHOCH3NHCOCH3R OCOCH3C6H5FClBrI间位定位基:NH3NO2CNCOOHSO3HCHOCOCH3COOCH3CONH2 五、活性中间体与反应类型、反应机理反应机理:1. 自由基取代反应机理中间体:自由基反应类型:烷烃的卤代,烯烃、芳
16、烃的H 卤代。2. 自由基加成反应机理中间体:自由基:反应类型:烯烃、炔烃的过氧化效应。3. 亲电加成反应机理中间体:环鎓离子(溴鎓离子,氯鎓离子) 反应类型:烯烃与溴,氯,次卤酸的加成中间体:碳正离子,易发生重排。反应类型:烯烃的其它亲电加成(HX,H O,H SO ,B H ,羟汞化-去汞还原反应)、炔烃的2242 6亲电加成,小环烷烃的开环加成,共轭二烯烃的亲电加成。或环鎓离子):4. 亲电取代反应机理:中间体:-络合物(氯代和溴代先生成络合物)反应类型:芳烃亲电取代反应(卤代,硝化,磺化,烷基化,酰基化,氯甲基化)。5. 亲核加成反应机理: 中间体:碳负离子反应类型:炔烃的亲核加成6.
17、 亲核取代反应机理: S 1 反应N中间体:碳正离子,易发生重排。反应类型:卤代烃和醇的亲核取代(主要是3),醚键断裂反应(3烃基生成的醚)。 S 2 反应N中间体:无(经过过渡态直接生成产物)反应类型:卤代烃和醇的亲核取代(主要是 1),分子内的亲核取代,醚键断裂反应(1烃基生成的醚,酚醚),环氧乙烷的开环反应。7. 消除反应反应机理E1 机理:中间体:碳正离子,易发生重排。反应类型:醇脱水,3RX 在无碱性试剂条件下在污水乙醇中的消除反应。E2 机理:中间体:无(直接经过过渡态生成烯烃) 反应类型:RX 的消除反应E1cb 机理:中间体:碳负离子反应类型:邻二卤代烷脱卤素。重排反应机理:(
18、rearrangement)重排反应规律:由不稳定的活性中间体重排后生成较稳定的中间体;或由不稳定的反应物重排成较稳定的产物。1、 碳正离子重排(1) 负氢 1,2迁移: CHH32CH CH33CH CHCHCH3(2) 烷基 1,2迁移: CH3 CCH3CH2CH3CCH2CH3 CH3(3) 苯基 1,2迁移:C6H5C6H5 C OHCH2C6H5CCH2C6H5OHC6H5CCH2C6H5OHHC6H5CCH2C6H5 频哪醇重O排:3CH CH3CCCHCH33HCH3CH3H O2CH3CH3CHCCCHOH OH重排CH33OHCH3CCOH OH23CCHCHCH3CH3C
19、CCHCHCH33OH CH33OCH33 (频哪酮)在频哪醇重排中,基团迁移优先顺序为:ArRH(4) 变环重排:CHCH3OHHCHCHH O23变环重排2HCl3ClCHOHCCHCH33Cl(5) 烯丙位重排:碱性水解CH3CHCHCH2ClCH3CHCHCH2CH3 CHCH3CHCHCH2OHCHCH2 OHCH3 CH CH OHCH22、其它重排(1) 质子 1,3迁移(互变异构现象)2HgSO4, H2SO4H OCO HOCHCCH3CH3CCH2CHCH33六、鉴别与分离方法七、推导结构1. 化学性质:烯烃的高锰酸钾氧化; 烯烃的臭氧化反应;芳烃的氧化; 邻二醇的高碘酸氧
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