1、 有机化学 电子化教案目录第一章 绪论0例:一步反应8例:二步反应8第三章 单烯烃9第四章 炔烃和二烯烃18第五章 脂环烃24第六章 对映异构28第七章 芳烃36第八章 现代物理实验方法的应用(四谱)48第九章 卤代烃 (R-X)58第十章 醇、酚、醚70第十一章 醛酮85第十二章 羧酸105第十三章 羧酸衍生物114第十四章 含氮化合物127第一章 绪论一、有机物和有机化学1.有机物及其分类有机物有机物是有机化学中沿用名字,来源初期物质的分类,有机物来自生命体- 有生机之物。在有机化学发展史上,生命力学说阻碍了有机化学的发展,但随实验技术的发展,有机物可以从无机物制备。例 有机物涵义表达就不
2、精确了。究竟什么是有机物呢?根据有机物的结构特征,分子中都含有碳原子,而且分子中碳都是碳碳相联形成链式或环状这一特征而称有机物。有机物分类有机物分类方法,按组成元素、碳架形状及官能团分类见教材目录介绍一2.有机化学有机化学是专门研究有机化合物的学科,其中主要包括研究有机分子结构和结构与性能之间联系、反应经历的详细过程(历程)和反应规律、有机物合成方法三个方面(略)。二、有机分子结构知识有机分子结构涉及三个时期1.经典结构知识即初期阶段,根据碳原子结构 ,惰性气体稳定性,推得原子是不稳定的。当它通过电子得失或共用形成8电子结构后才趋于稳定。碳原子结构无疑既不能得4个电子形成负离子,也不能失去4个
3、电子形成阳离子,只能通过共用电子对形成共价键,所以得到有机物的电子式。在有机物中碳为4价(不同于化合价)例 甲烷、乙烯 至于碳为什么为4价?这些有机物空间是怎样的?无从得知。2.原子轨道和分子轨道理论原子轨道 1926年20世纪30年代中期,提出原子轨道理论,知道碳原子价电子排布为2S2,2Px1,2Py1,2Pz0,其中S轨道为亚铃形,3个P轨为三维空间伸层。碳原子基态具有二个单电子,不能形成四价,提出激发形成2S1,2Px1,2Py1,2Pz1,满足四价。原子轨道理论提出,对有机化合物分子结构具有突破性发展有机分子为三维空间立体结构。分子轨道理论在原子轨道理论产生的同时,分子轨道理论随之产
4、生,分子轨道理论为成键形成分子轨道后,电子在分子轨道上运动。分子轨道数目等于成键原子轨道数目,其中能量低于原子轨道为成键轨道,反之则反键轨道。电子在分子轨道上排列仍遵循鲍里原理和洪特规则,例:轨道键的形成:沿键轴方向头碰头重叠键的特点:成键电子云呈轴向对称分布;强键;可自由旋转成键电子占据成键轨道,反键轨道为空轨道,之后将电子云分布进行数学处理,则产生计算数学符号+ -表示位相(或以颜色不同表示),提出位相相同重迭形成成键轨道,反之形成反键轨道。例:键 键的形成:原子轨道平行,在同一平面上侧面(肩并肩)重迭键的特点:成键电子云平面上下对称分布;故弱键;不能旋转3杂化轨道理论30年代末,随实验技
5、术的发展,测得分子中原子在空间排布甲烷又发现有二种,其旋光方向不同,在上述事实的基础上Pauling提出杂化轨道理论(1) 三种杂化:原子轨道中S轨道和P轨道可以混杂组成杂化轨道,杂化轨道数目等于参加混杂的原子轨道数目,这碳有三种杂化方式(2) 杂化的结果 碳原子的杂化决定碳原子的价电子轨道在空间的排布,即构型,碳原子的这种构型又决定了成键形成分子的构型解释以上物质的构型, 杂化轨道的成键能力强于2P轨道和2S轨道;杂化结果扩大轨道间夹角,减小非键基团拥挤能力。利于形成强键和稳定分子。 杂化轨道组成不同产生电负性差异SPSP2SP3 不同数目不同杂化的碳原子间相互杂化轨道重迭,形成各种各样分子
6、结构和每一个结构原子在空间的分布. 三.共价键的属性和基团效应1. 键长 成键二核间引力和吸力平衡时距离。影响因素成键原子半径核间电子云密度温度2. 键能键匀裂时吸收的能量 键能键强度,键稳定性因素影响因素键名键极性温度应用:计算反应焓变,即反应热3键角同原子二共价键之间夹角影响因素: C原子杂化方式 非键基团作用4键极性成键原子电负性之差,决定键极性大小归纳基团效应 5. 共价化合物的物理性质特征共价化合物分子内原子间的共价键联接,分子间作用力弱(范德华力引力)包括氢键、静电引力、诱导力、色散力。使有机物有些为气体,有些为低沸点液体和低熔点固体。低密度。在水中难溶,在有机溶剂中溶解度大.6.
7、有机反应(1) 反应(2) 反应特点1.速度慢(分子间反应) 2.产物复杂副反应多(要控制条件) 3. 主要产物-反应键(3)反应键的电性与试剂类型试剂类型反应键电性 四反应能学: 反应能学即为反应进程中能量变化,反应能学在分析反应进程,建立基物与产物之间结构联系,建立反应规律等诸多方面起独特作用。1 一步反应(1)概念一步反应中为基物和试剂位能,为活化络合物位能,二者能差为反应活化能,活化能决定反应的活性即速率。活性的大小决定反应条件控制方法。为产物的位能,与的能差为反应的能差(反应热),其能差大小决定反应进行的程度,所以最理想的反应为低活化能和大的反应能变。(2)最低能量反应途径完成一个反
8、应,可发生多个途径反应,实际反应时选择最低能量途径反应。例:可见最低能量反应途径中活化络合物,即是该反应途径中能量最高位置,但在各种可能途径中则处能量最低、最稳定的活化络合物。2二步反应二步反应是指反应的第一步为慢速步骤,第二步的速度快。所以反应的活性决定第一步即生成活性中间体的速度。最低能量反应途径的判断-反应活化络合和活性中间体间能差小,结构相近(相像),根据哈蒙特假设,活化络物的稳定性活性中间体稳定性之间联系,简单地从活性中间体相对稳定性判断最低能量反应途径。无论一步反应还是二步反应,最低能量途径反应速度快,经最低能量途径转变而成的产物为速度控制产物,其它途径不是不发生,但速度慢,在二步
9、反应中作副反应产物。控制反应条件,可控制主反应和副反应的竞争,使原料尽可能多地转变成产物。3. 反应能量应用由于反应优先选择最低能量途径反应,成为分析反应活性,建立或假设反应历程,导出反应规律,预测产物等方面起关键性的作用。例:一步反应例:二步反应二步反应判断产物可直接从活性中间体开始,但判断产物立体结构比较复杂,可归纳成二个主要方法: 其一:活性中间体比较稳定,因此以自由的中间体形式存在,反应的立体化学连续过程中断。若活性中间体为平面对称(含邻近基),则得外消旋产物;若活性中间体为非平面对称(含手性碳等因素)得部分外消旋产物。 其二:活性中间体不稳定,则以与离去基团呈紧密离子对,则试剂从离去
10、基团背面(反式似SN2)进攻反应中心,得构型转化产物。这种情况在碳正离子重排反应中尤为突出,为反式重排。但在链式化合物中,位取代基均可通过(-)键旋转至反式,在这种情况下才出现基团迁移顺序规律。例:烯烃、羰基的加成立体取向(结构暂未打);2个邻位均有位阻基团如甲基的苯甲酸乙酯的水解;SN2和E2反式进攻,是因为E2:同平面反式消除有利,因为均带负电核的亲核试剂Nu-和离去基团L-之间的斥力最小;反之,共平面顺式斥力大,能量上不利;而非共平面则能量上更不利!(能量最低途径)。另外,SN2中,三原子在同一直线上,斥力最小,能量最低(反应有利)第三章 单烯烃通式CnH2n一、 结构1.双键碳原子的构
11、型-平面三角形CSP2 形成键2.键的形成及特点Pz|Pz 弱键-电子云较暴露(如同三明治)易受E+(亲电试剂)的进攻,发生亲电+加成反应;不能自由旋转-因为Pz|Pz才能成键,所以由此可能产生构型异构之一即顺反异构。如顺-2-丁烯,反-2-丁烯(2个相同基团在双键的同侧为顺式构型,反之为反式构型)二、 异构和命名1.异构种类思考与讨论烯烃构造式产生顺反异构的条件是什么?2.命名 CCS系统命名法 构造名 1长2多3近(小) 注:多官能团母体的选择放在炔烃讲 构型名 2种标记法基团次序规则-判断基团的大小(大的为较优基团)P54-核心为比较基团中的中心原子的原子序数;若相同则用递推法;同位素比
12、质量数;孤对电子最小ClOCDH:例:三、 烯烃的化学性质 构性分析 1.亲电加成(1)与HY型酸加成(HX,H2SO4,H2O) 2步碳正离子中间体例: CH2=CH2 + HBr CH3-CH2Br画出能线图讨论不对称烯烃CH3-CH=CH2 + HBr 的产物可能有几种? 主要产物是那一个?指出碳正离子中间体的种类及稳定性次序(此放之四海而皆真的普遍真理用来解释得出的马氏规则) (正电荷的分散程度)结论根据最低能量反应途径,生成碳正离子的一步为决速步骤,碳正离子越稳定,反应速率越快(反应活性越高),产物为主要产物。观察加成规律,得到马氏规则-马氏规则(“富者愈富” )-H+或E+加到含H
13、较多的双键碳上得到主产物(马氏产物)。注意:不能死记硬背马氏规则。例1:解释下列烯烃与HBr加成相对速率(活性)次序,能写出加成主产物吗?例2写出下列反应主产物: (见上图) (见上图)(2)与X2加成(X2,X2/H2O=HOX) 2步卤钅翁正离子中间体 ;立体化学特点反式加成动画演示环己烯加溴organic chemistry 7讨论1改成Br2/H2O呢? 产物有那些? 主要产物是什么?(一般情况)(REF.)讨论2 (3)与BH3(硼化氢或甲硼烷)加成 一步-四元环过渡态(无中间体) ;立体化学特点顺式加成;指出不对称烯烃经硼氢化-氧化后的产物为伯醇(相当于与水加成,但产物醇的结构或类
14、型不同)例:2.催化加氢特点:顺式加成(直链较支链反应快);氢化热(放热)KJ/ mol 烯烃的稳定性的量度(反式烯烃比顺式烯烃稳定;双键碳上烃基越多为越稳定的烯烃)动画演示Organic chemistry 7小结3.氧化反应4. -H的卤代(光照或高温300度以上) 氢的种类及取代反应活性烯丙式氢 一般式氢(烷氢) 乙烯式氢C-H离解能 KJ/mol(P65) 318 381,397, 410 435碳自由基类型及稳定性 练习 四、 烯烃的制备(布置学生自学)一、 消除反应(RX,ROH)RX: 扎式(扎依采夫)规则-“穷则愈穷”(与加成相反)二、 邻二卤代烃脱X2 (Zn) 合成中用于保
15、护双键三、 炔烃加氢(后讲)五、 归纳和总结1.烯烃的CCS命名法: 构型名 构造名 (1长2多3近或小)基团次序规则 几个基团名称: 乙烯基,丙烯基,烯丙基2.化性: 3.碳正离子4.概念: 稳定的烯烃(原因为超共轭电子离域,下章讲)与氢化热布置作业(第四次,03.10.15) P75: 11,14,15,17,20 六、 典型例题与习题讨论1.命名(CCS法) 几个取代基的名称:乙烯基;丙烯基;烯丙基 2.完成下列反应,写出主要产物3.建议合理的反应机理4.合成题(注意书写格式:连写)第四章 炔烃和二烯烃第一节 炔烃通式 CnH2n-2一、 结构1.叁键碳的构型-直线型 难亲电加成(键能大
16、);易亲核加成及末端炔氢有弱酸性(因为Csp3的电负性最大缘故);与烯烃一样可氧化和还原。2.键的形成 二、异构和命名因为叁键碳线型构型,故仅构造异构双键、叁键共存命名:母体为烯炔;编号仍遵守 3近(小)原则;若起始编号一样,则优先从双键碳一端开始四、 化性构-性分析 (采用与烯烃的比较法进行预测)1.亲电加成 马氏规则 活性低于烯烃2.亲核加成 (与烯烃区别: 与CH3CH2OH、HCN、CH3COOH)3.末端炔氢的酸性 可判断共轭碱碳负离子的碱性应用 有机合成增长碳链的方法之一炔氢的检验( Ag(NH3)2+ ; Cu(NH3)2+)4.氧化反应5.还原反应及应用 催化加氢 电子转移试剂
17、 Na /NH3 (l)四.炔烃的制备1. 炔钠取代法 2. 邻二卤代烃消去反应不可能生成CH2=C=CH2 , 引入二烯烃第二节 二烯烃一、 分类和命名 累积;孤立;共轭二、 1,3-丁二烯结构三、 共轭二烯的化学特性1. 1,4-加成思考2. 双烯合成(Diels-Alder)特点 1. 协同反应一步反应,速率不受试剂、溶剂极性和催化剂影响。不产生碳正离子。结果相当于1,4-加成。2. 亲双烯体可以为烯烃或炔烃。3. 共轭二烯双键碳上连有供电子基团(如:-R , -OR)或亲双烯体不饱和碳上连有吸电子基团(如:-CO- ,-COOR, -CN , -NO2),反应较易进行。4. 反应中,亲
18、双烯体的构型不变。应用 -合成六元环 引入第三节 共轭效应书上定义:共轭体系中原子间的相互影响造成分子更稳定,键长平均化,并引起物质性质的一系列改变,称为共轭效应。产生共轭效应的前提:共轭体系中个 键处于同一平面。才能保证P轨道相互平行,才能进行有效的重叠。1,3-丁二烯所具有的特性在其它共轭体系中也存在。一、 共轭体系类型思考为什么乙烯式C+最不稳定?二、 共轭效应分类(根据电子转移的方向)三、 电子效应定义:基团之间的相互影响决定电子云的分布内容:诱导效应(特点:沿键传递,改变电子云分布,与距离有关)共轭效应(特点:沿共轭体系传递,改变电子云分布,与距离无关) 注意:I与C可同时共存。如氯
19、乙烯中,-I+C (-X是弱的吸电子基团);甲氧基乙烯中,+C-I(RO-是强的供电子基团);比较加成活性、HX加成主产物。 应用:解释1.烯烃的稳定性(超共轭效应)2.双键的加成活性 3.中间体碳正离子、碳自由基的稳定性习题讨论课之二一、 写出主要产物二、 建议反应机理三、 合成(讲原则-经济合理和方法倒推法、切割法)1.由乙炔合成 cis-2-己炔2.布置作业 03.10.22第五次 P97: 2, 8, 9, 13, 14 ,19第五章 脂环烃一、分类二、命名 构型名-构造名(一般环做母体,若环上取代基较复杂,则环做取代基;关键在于编号不同即3近或3小)1.单环 母体名称:环某烷(烯、酮
20、) 例: 上述例子补充说明 参考英汉化学化工词汇(第三版)P1651单环的顺反异构(1)单环上两个相邻位置分别接一个取代基时,其立体关系用顺反(cis,trans)表示。(2)环上有两个以上的位置各有一个取代基时,则择定其中位次最低者为对照基团,在其位次前加“r”(reference)标示,而其余取代基位次前用顺、反来表示它们与“对照基团”的立体关系。(3)同一碳上有两个不同的取代基时,则把作为名称字尾的取代基定为“对照基团”,其所在位次应尽可能低;若化合物无名称词尾的取代基。则择其所在位次最低的一对取代基,按次序规则,定“较优基团”为对照基团;对其它位置上的取代基,只择其“较优基团”用顺、反
21、来表示它们与对照基团的立体关系。2.螺环 螺环做母体,名称为: 螺小*.大*某烷(烯、酮)3.桥环(如二环) 母体名称: 二环大*.中*.小*某烷(烯、酮)先介绍两个桥头碳原子(连有碳原子较多的碳,分叉多的),再介绍编号规定注意对于没有通过桥头碳的碳链,用数字标明它的位置,用,分开。4.稠环(桥环的特例)第二节 环的稳定性的度量及影响因素单位碳原子的燃烧热H/n KJ /mol-1 反比于环的稳定性 697(3),686(4),664(5),659(6)角张力 -实际键角与理论键角的差值。 1885年 Baeyer提出了张力学说。饱和SP3杂化碳的理论键角为109o28,环丙烷的实际键角为60
22、度,提出模型弯曲键(香蕉键),键角105.5o,轨道重叠不好导致易开环加成。 环丁烷的键角为90度,角张力也大,实际构象为折叠型;环戊烷和环己烷的键角分别为108、120度,似乎环戊烷的角张力比环己烷要小,但实际上环己烷为无张力环(角张力为0),环戊烷(构象为折叠信纸)有较小的角张力,引出下面的内容:第三节 环己烷的构象一、 两种典型构象根据C1、C4与平面C2356的位置进行分类:重叠式(船式),交叉式(椅式)二、 椅式构象1. a、e键2.a、e键的分布每个碳上,1个a键1个e键,一上一下相邻两个碳上:a:1个向上,另一个向下;e: 1个向上,另一个向下3.构象翻转(转环) 思考1.环中若
23、引入取代基如甲基、叔丁基,优势构象怎样?()2.若在不同碳上有两个取代基,优势构象有如何?()-首先考虑有无构型限制,其次考虑基团大小。三、 取代环己烷的优势构象及书写1. 一取代: 基团处于e键2. 二取代: 首先将最大基团处于e键,再根据顺反构型确定另外的小基团应处于a键还是e键。例:写出 顺-1-甲基-2-叔丁基环己烷的优势构象(ee型)第四节 化学性质构-性分析 突出小环不稳定易加成开环(符合马氏规则)一、 小环似烯-易加成开环似烷-易取代难氧化 思考 二、 普通环思考 用鉴别丙烯、丙烷、环丙烷(用示意图表示)第五节 脂环烃的制备1. 六元环-双烯合成2. 三元环-卡宾(碳烯)合成法
24、布置作业 (第 6次 01年11月 4日) P116 :1,2, 6 ,7,9(1)(2),13 布置第六章对映异构课堂讨论题目:1. 对映异构在异构体中的地位?2. 物质具有旋光性的一般判别方法3. Fischer投影式书写及注意事项4. 手性碳及R、S构型标记方法5. 外消旋体与内消旋体的区别和判别6. 判别物质具有旋光性的唯一标准是什么?第六章 对映异构归纳同分异构旋光异构与光的性质有关引入新课第一节 物质的旋光性一、平面偏振光和物质旋光性光是一种电磁波,在不同的振动平面上沿直线向前传播,只在一个振动平面上直线传播的光称为平面偏振光。能使振动平面发生偏转的物质称为旋光性物质,根据偏转方向
25、,有分为左旋(-)和右旋(+),偏转的角度称为旋光度()提问 在生活中,例举接触到的旋光性物质的名称?如乳酸:+3.8oC来自运动后,肌肉发酸;-3.8oC来自糖的发酵。左(旋)氧氟沙星,右旋葡萄糖营养液,左旋氯霉素水、醋酸是非光学活性的,而乳酸等为光学活性的,那么如何判断一个物质有无旋光性呢?可用旋光仪测定。二、旋光仪和旋光度、比旋光度旋光仪介绍 示意图 钠(D)光源,起偏镜(Nickel棱晶),样品池,检偏镜(Nickel棱晶)回答书上问题6-3,有2中方法:稀释一倍C/2;缩短盛液管长度为L/2设问能不能不用做实验就可以直接判断物质有无旋光性呢?第二节 物质旋光性的判别方法一、手性 (C
26、hirality) 实物和镜像不能完全重叠的性质。如同左右手。手性-手性分子-物质具有旋光性-旋光异构左(-)右(+)旋体称为对映异构体巴斯特(德) 1848,一把放大镜和一把镊子 分离左右旋酒石酸钠铵模型CH2Br2 分子有无手性?怎样才能使取代甲烷有手性?引入 二、分子手性的判别方法1. 手性碳原子(不对称碳原子) 联有4个都不相同基团的饱和碳,称为手性碳,用C*表示。注意含一个手性碳的有机物必定是手性分子,但含2个或2个以上不一定。引入下面的判别方法2. 对称因素对称面: 存在一个面,分为互为实物镜像关系对称中心:i 假设存在一个点,任何原子和这一点联线的等距离延长线上都能找到相同的原子
27、。结论 既没有对称面又没有对称中心的分子必定为手性分子。注意 多重对称轴不是分子具有手性的必要条件。如第三节 含一个手性碳的化合物模型以乳酸为例 CH3CH(OH)COOH COOH用红球表示,OH用黄球表示一、对映异构体及数目 2n =21 =2 照镜子、重叠法得出结论 一对设问批如何表示对映异构呢? 引入二、对映异构体的表示方法-Fischer投影式投影规则碳架竖向排列,(编号小的放在上面) 横前竖后(看到梅兰就想到你一首歌名)注意不能离开纸平面翻转(否则构型会变)只能在只平面上旋转180度(构型不变)固1转3(旋转120度)(构型不变)三、C*构型的标记方法 R/S (1970)步骤 定
28、(基团次序规则-大-最小)远 连-大-中-小学生活动学生上讲台分别对照契形式和Fischer投影式摆出球棍模型,向全班作秀,一起来确定手性碳的构型是R还是S?以下两个物质到底属于什么关系?(相同还是对映异构)思考判别给定的结构之间的关系(相同、对映异构)的方法?重叠法命名法(构型名-构造名)练习课后思考对于Fischer投影式,有没有简单的记忆方法呢?请上网查中国学术期刊网或google网,写小论文-(最)小横顺S四、对映异构体性质差异1.物理、化学性质相同 右或左旋体可做手性催化剂手性合成(不对称合成)右旋或左旋的产物-2001年诺贝尔化学奖 威廉诺尔斯(美国人)、野依良治(日本人)、巴里夏
29、普莱斯(美国人)在“手性催化氢化反应”领域取得成就2000年 黑格(美国人)、麦克迪尔米德(美国人)、白川秀树(日本人)因发现能够导电的塑料有功2001年 威廉诺尔斯(美国人)、野依良治(日本人)、巴里夏普莱斯(美国人)在“手性催化氢化反应”领域取得成就2002年 约翰芬恩(美国)、田中耕一(日本)、库尔特维特里希(瑞士) 发明了对生物大分子进行确认和结构分析的方法和发明了对生物大分子的质谱分析法2003年 彼得阿格雷(美国)、罗德里克麦金农(美国)在细胞膜通道方面做出的开创性贡献。 2.旋光性不同(数值相同,方向相反)3. 生理活性不同五、外消旋体() 等量对映体的混合物1.=02.是混合物
30、,可拆分 巴斯特3.外消旋体()的物性(+)或(-) 如熔点第四节 含2个手性碳的化合物一、含2个不相同的C*模型先交代模型中不同颜色球代表的基团模型开道,写出Fischer投影式1.立体异构的数目 2n = 22 = 4 二对对映异构体 (开链和单环适用,刚性环如桥环不适用)2.非对映异构体: 不完全呈实物与镜像关系化学性质相似(但反应速率不同);物性不同(原子间距离不同,极性不同,导致熔点不同,加以分离)思考判别给定的结构之间的关系(相同、对映异构或非对映异构体)的方法?重叠法命名法(构型名-构造名)二、含2个相同的C*类推法将上例中CH3换成COOH,理论上照此方法可写出4个Fische
31、r式,但要注意,相应的手性碳原子的构型改变了。学生活动让学生上讲台对照模型写出投影式中C*的构型思考1第一、第二个投影式是相同的关系(在纸平面上旋转180度后能相互完全重叠)1.立体异构体的数目 3个 (其中一对对映体)思考2 第一或第二个投影式结构中含有2个手性碳,是否为手性分子呢?分子内存在1个对称面,引入2.内消旋体(meso)定义或判别方法 含有C*(一般2个或2个以上),同时存在对称面。特点旋光度为零(分子内R/S,旋光性抵消);为纯净物,不能拆分例题哪个为内消旋体?过渡可以看出,C*的存在并不是判别分子具有手性的必要条件(除1个C*),必要条件是分子内既没有对称面又不存在对称中心,
32、即“实践是检验真理的唯一标准。”第五节 不含C*的化合物的对映异构 一、丙二烯型弹簧模型 通过分析对称面和对称中心消失的条件是 ab,且cd推广到其他化合物二、螺环化合物三、 联苯型模型四、 其他无对称面和对称中心的分子练习下列分子有无手性?第六节 烯烃亲电加成反应的立体化学问题 顺-2-丁烯与溴加成有几种后立体异构?引入本节内容(为外消旋体,Fischer式表示)(-反式交叉锯架式重叠式-Fischer式)结论 此历程确实为溴翁正离子中间体过程难点 反位交叉式构象-转成重叠式-即得到Fischer 式(重叠式)小结1小结2判别给定的结构之间的关系(相同、对映异构或非对映异构体)的方法?重叠法
33、命名法(构型名-构造名)小结3立体异构数目注意多环化合物中,有时虽然存在n个不相同的手性碳,由于存在限制环旋转的因素(刚性环),故立体异构体数小于2n,例见学位辅导教案。练习1. 指出下列结构之间的关系(相同、顺反异构、对映异构体、非对映异构体、内消旋体、构造异构、)2. 下列化合物为内消旋体的是(D)3. 写出环状化合物所有的立体异构体(不考虑构象异构)4. 命名作业 第7次 P145 : 7,8,9,10, 13,14第七章 芳烃第一节 分类和命名一、分类二、命名(同脂环烃)1.无官 R- 简单, 苯做母体 “某苯”; R-复杂, 苯做取代基 2.单官 “苯某”3.多官-主官能团的选择、母
34、体的名称 P156注意X-, RO- , NO2- 只能做取代基稠环第二节 苯的结构描述一、经典的凯库勒式 (8e) 1865年 凯库勒 “蛇梦” 提出苯环结构缺点难以解释邻二取代物只有一种。后来有以下3种理论加以改进:二、价键理论(大键)1930 为了纪念凯库勒,仍常用。 三、分子轨道理论(解释大键的形成)(书)四、共振论1931年,美国科学家鲍林(Pauling提出)。基本观点:当一个分子的真实结构,不能只用一个经典式来表示时,可用多个共振式组合()共同表示,原子位置不变,电子分布可变,共振式越多,分子越稳定(如解释杂环化合物呋喃、噻吩、吡咯发生亲电取代反应主要产物是-取代-3种共振式,次
35、要产物-取代2种共振式)。目前仍有争论,文革期间受到批判(历史虚无主义)。例1 解释CO32- 三个C-O键长平均化(一样长)。 大共振式例2 思考建议合理的反应机理第三节 芳烃的化学性质构性分析结构特点:稳定的大键 亲电+ 取代(不是加成,与C=C比较)(保持原结构);-H的反应一、 亲电取代反应历程1.卤代 X2 / Fe或 FeX3(Lewis酸) 产生X+2.硝化 HNO3/H2SO4(浓),60oC 3.磺化反应 浓硫酸或SO3或SO3/发烟H2SO4特点 可逆应用 有机合成,-SO3H作占位基团4.Friedl-Crafts(付克) -烷基化注意C3或C3以上的RX,主产物为重排产
36、物(碳正离子重排,烯烃中一讲碳正离子的性质) 烷基化试剂可以是RX(Lewis酸催化或质子酸如HF: )、烯烃(Lewis酸或质子酸H+)、醇(质子酸催化) 若苯环上仅连有强的吸电子基团,则因为苯环上电子云密度急剧下降,导致反应无法进行 若苯环上连有-OH,用ROH或烯烃作烷基化试剂时,一般用质子酸如HF作催化剂,而不用Lewis酸催化。 若一定要用Lewis酸如AlCl3催化剂,可将酚变成醚,再反应,然后用HI处理得原来的酚。布置自学思考题什么是Fries重排?其机理是什么?苯环易发生多烷基化,高温下易转变为热力学稳定产物。如苯与叔丁基氯(实验将做)反应温度控制不好会有1,3,5-三叔丁基氯
37、副产物生成。5.F-C-酰基化酰基化试剂:酸酐、酰氯特点 1.不发生重排。WHY? 3. 苯环上仅连有强吸电子基团,也不反应思考如何实现下面的转变?(介绍-克莱门森还原法 Zn-Hg(齐)/HCl)二、 侧链上的-H反应1.氧化(有-H)应用检验侧链有-H的芳烃2.卤代 光照或高温(300oC)-自由基取代机理回忆复习 在烯烃一章已讲的H原子的类型及取代活性次序即可第四节 苯环取代的定位规则问题的提出引入定位基和定位规则定位基苯环上已有的基团,称为定位基,它决定即将引入的基团在苯环上的位置。一、两类定位基板书注意卤素-X属于第类定位基,但为弱吸电子基团(钝化苯环)二、定位基的定位规则及其应用1
38、.判断相对反应活性(与苯环上的电子云密度成正比)2.判断主要产物例 用箭头表示亲电取代反应的主要产物3.设计合理的合成路线(需哪几步,顺序怎样)方法:倒推和切断法。 原则:经济、合理注意可逆的磺化反应在有机合成上的应用SO3H作占位基思考题1思考题2第五节 萘的结构与化性一、结构二、亲电取代反应 反应速率:位(是主要产物)优于位 -低温产物稳定性:位产物稳定(热力学控制产物)-高温新问题第六节 非苯芳烃芳香性判别标准-Huckel规则1931年 1.单环同平面环(有利于较好的共轭)环状共轭体系参加共轭的P或电子数符合通式4n+2 (n=0,1,2,3)例2.多环 例奥练习判断芳香性(仅a、b无
39、)小结1. 命名 重点:多官能团主官能团的选择,母体的名称2. 芳香环亲电取代机理及影响活性的因素3. 芳烃定位规则及应用4. 非苯芳香性的判断-休克尔规则,共振式5. H原子的类型及自由基取代活性次序6. 碳自由基的类型及稳定性次序7. 热力学(平衡)控制、动力学(速度)控制产物布置作业 P186 2(2)(3)(8); 10; 12; 14 口答 P185 11课堂讨论一、 写出主产物二、 合成题三、 建议合理的反应机理1. Fries重排机理四、 判断下列物质有无芳香性(均有)第八章 现代物理实验方法的应用(四谱)紫外光谱(Ultraviolet Spectroscopy 简称 UV)红外光谱(Infrared Spectroscopy 简称 IR)核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 简称NMR)质谱 (Mass Spctroscopy 简称 MS)第一节 电磁波谱的基本概念100nm 200nm 400nm 800nm 20m 500m X射线 | 远紫外| 近紫外| 可见光 | 近红外 |远红外| 无线电波 一、特点波动性 C = 波数 = 1 / cm-1 粒子性 每个光子 E=h 量子化能量 转动能级的跃迁-转动光谱分子吸收光子 振动能级的跃迁-红外光谱(吸收光谱) 2