有机化学期末复习资料1
有机化合物的结构和性质
有机化合物的主要特征:都含有碳原子, 即都是含碳化合物.
绝大多数有机化合物也都含有氢, 从结构上看, 所有的有机化合物都可以看作碳氢化合物以及从碳氢化合物衍生而得的化合物（封面CH ）。
分子式相同而结构相异因而其性质也各异的不同化合物, 称为同分异构体, 这种现象叫同分异构现象. 例1:丁烷和异丁烷
CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3
CH3
例2:乙醇和二甲醚 CH3CH2-OH, CH3-O-CH3
与无机物, 无机盐相比, 有机化合物一般有以下特点:
有机化合物性质上的特点
(1) 大多数有机化合物可以燃烧(如汽油). (2) 一般有机化合物热稳定性较差, 易受热分解. 许多有机化合物在200~300℃时就逐渐分解.
(3) 许多有机化合物在常温下为气体 、液体. 常温下为固体的有机化合物, 其熔点一般也很低,
一 般很少超过300℃, 因为有机化合物晶体一般是由较 弱的分子间力维持所致.
(4) 一般有机化合物的极性较弱或没有极性.
水是极性强, 介电常数很大的液体, 一般有机物难溶于水或不溶于水. 而易溶于某些有机溶剂(苯、乙醚、丙酮 、石油醚). 但一些极性强的有机物, 如低级醇 、羧酸 、磺酸等也溶于水.
(5) 有机物的反应多数不是离子反应, 而是分子间的反应. 除自由基型反应外, 大多数反应需要一定的时间.
为加速反应, 往往需要加热、加催化剂或光照等手段来增加分子动能、降低活化能或改变反应历程来缩短反应时间.
(6) 有机反应往往不是单一反应.(主反应和副反应).
有机化合物的分类
一. 按碳链分类:(1) 开链族化合物(脂肪族化合物): 正丁烷, 异丁烷.(2) 碳环族化合物
A:脂环族化合物:环戊烷, 环己烷. B:芳香族化合物:苯, 萘. (3) 杂环化合物: 呋喃, 吡啶
二. 按官能团分类:按分子中含有相同的、容易发生某些特征反应的
(1) 原子 (如卤素原子)(2) 原子团 (如:羟基 -OH 、羧基 -COOH 、硝基-NO2 ,氨基-NH2 等)
(3) 或某些特征化学键结构(如双键 >C=C
第二章 烷 烃
部分烷基的英文表示： Et —乙基；Pr —丙基；i-Pr —异丙基；n-Bu —正丁基
t-Bu —叔丁基（三级丁基）；Me —甲基；Ar —芳基
Ph —苯基；Ac —乙酰基；R —烷基
系统命名法(IUPAC): (1) 直链烷烃按碳原子数命名
10以内：依次用天干:甲乙丙丁戊己庚辛壬癸(gui) .
10以上：用中文数字:十一.... 烷.
sp3杂化轨道:一个s 轨道与三个p 轨道形成四个sp3杂化轨道
取代反应,(1)甲烷的氯代反应 () CH4 + Cl2----CH3Cl---- CH2Cl2 ----CHCl3 ----- CCl4
其它烷烃的氯代反应:伯, 仲, 叔氢原子的反应活性., 丙烷氯代反应:
第三章 烯 烃
烯烃的构造异构和命名 . 由于双键的位置不同引起同分异构现象
例1:丁烯的三个同分异构体
(1)选择含碳碳双键的最长碳链为主链(母体);(2)碳链编号时, 应从靠近双键的一端开始;
(3)烯前要冠以官能团位置的数字(编号最小);(4)其它同烷烃的命名规则.
顺反异构现象(立体异构现象):条件:—构成双键的任何一个碳原子上所连接的两个
原子或基团都要不同
;
只要任何一个双键上的同一个碳所连接的两个取代基是相同的, 就没有顺反异构.
命名:在前加一顺(cis-)或反(trans-)
示字表.
E-Z 标记法—
困难.IUPAC 规定: E - Entgegen-表示“相反,Z - Zusammen-表示“共同
Z-次序在前的取代基(a和 b) 在双键的同侧;E- 次序在前的取代基(a和 b) 在双键的异侧 a,a ’,b,b ’为次序, 由次序规则定.
-CCl3>-CHCl2>-COCl>-CH2Cl>-COOR>COOH>.... 注意: 顺式不一定是Z 构型; 反式不一定是E 构型.
卤烷脱卤化氢, 条件--在乙醇溶液内进行, 在强碱(常用KOH,NaOH) 下, 脱卤化氢.
脱氢方向——查依采夫规则每一摩尔烯烃催化加氢放出的能量.
氢化热, 乙烯的氢化热为137kJ/mol,2,3-二甲基-2-丁烯的氢化热为111kJ/mol.注意：氢化热越小表示分子越稳定
.. , 顺反的命名发生
双键碳上烷基越多的烯烃越稳定。
比较伯, 仲, 叔碳正离子和甲基碳正离子的稳定性
与卤素的加成, 注1:溴的 CCl4 溶液为黄色, 它与烯烃加成后形成二溴化
物即转变为无色. 褪色反应很迅速, 是检验碳碳双键是否
存在的一个特征反应.
自由基加成—过氧化物效应
(1)在日光和过氧化物存在下, 烯烃和 HBr 加成的取向正好和马尔科夫尼科夫规律相反, 叫做烯烃与HBr 加成的过氧化物效应.
烷基自由基的稳定次序:3 º R · > 2 º R · > 1º R · > ·CH3
越稳定的自由基越易生成.
高锰酸钾氧化, 紫红色的酸性高锰酸钾溶液迅速褪色—是检验是否有双键的一个重要方法.
第五章 脂环烃
(A) 螺化合物的命名:(a) 组成环的碳原子总数命名为“某烷”, 加上词头“螺”.
(b) 再把连接于螺原子的两个环的碳原子数(不含螺原子), 按由小到大的次序写在“螺”和“某烷”之间的方括号里, 数字用圆点分开.
环烷烃的反应,(1) 取代反应\,,在光或热的引发下发生卤代反应.
(B) 加卤素或卤化氢★ 环丙烷的烷基衍生物与HX 加成，环的破裂发生在含H 最多和最少的两个碳原子之间，且符合马氏规律.
四碳环不易开环，在常温下与卤素，卤化氢不反应。
5.2.2 环烯烃和环二烯烃的反应
易发生加氢, 加卤素, 加卤化氢和加硫酸等反应
取代基在e 键上的构象较稳定.
若有多个取代基, 往往是 e 键取代基最多的构象最稳定.
若环上有不同取代基, 则体积大的取代基连在 e 键上的构象最稳定.
叔丁基在 e 键上的构象比在 a 键上的另一种构象要稳定的多.
萜类, 萜类化合物--又称萜烯类化合物.
天然有机化合物. 香精的主要成分. 特点:都具有聚 异戊二烯 的碳骨架.
第六章 单环芳烃
[小结] 苯分子结构的认识:(1)苯分子是正六边形, 碳和氢均处于同一平面, 电子云均匀地分布在苯环的上下.(2 )C-C 键长平均化, 为0.139nm.3在基态时, 苯分子的六个 电子都在三个稳定的成键轨道内, 每个轨道都含有一对电子. 1, 环绕全部六个碳, 轨道2(3)具有不同的形状但有相等的能量, 它们两个在一起, 使六个碳具有同样的电子云密度.(4)总的结果造成一个高度对称的分子, 其 电子具有相当大的离域作用, 从而使它们 能量比在三个孤立的 轨道中要低得多.
芳基, 苯基, 苄(bian)基, 芳基--芳烃分子的芳环上减去一个H 后的基团叫芳基, 用
“Ar ”表示. 苯基--苯分子上减去一个H 后的基团叫苯基, 用“Ph ”表示. 甲苯基--甲苯分子中苯环上减去一个H 所得基团叫甲苯基. 苄基--甲苯的甲基上减去一个H, 叫苯甲基或苄基. 卤化反应
硝化反应, 苯与混酸(浓HNO3和浓H2SO4) 作用
磺化反应, 苯与浓硫酸的反应速度很慢, 苯与发烟硫酸则在室温下即生成苯磺酸. 苯磺酸在更高温度下继续磺化, 可生成间苯二磺酸. 甲苯比苯容易磺化, 主要产物:邻或对甲苯磺酸
苯的磺化反应是可逆的, 磺化反应的逆反应叫水解, 水解反应的亲电试剂是质子, 因此又叫质子化反应(或称去磺酸基反应).
作用1:可以利用磺酸暂时占据环上的某些位置, 使这个位置不再被其它基取代.
作用2: 或利用磺酸基的存在, 影响其水溶性等, 待其他反应完毕后, 再经水解将磺酸基脱去. 利用磺化的可逆性可以起到保护苯环上的某些位置的作用
加成反应:六氯化苯简称六六六, 有八种异构体, , 占化合物的18%.
(1) 邻对位定位基——第一类定位基★特点:这些取代基与苯环直接相连的原子上, 一般只具有单键或带负电荷.
这类取代基使第二个取代基主要进入它们的邻位和对位, 即它们具有邻对位定位效应, 而且反应比苯容易进行(卤素例外), 也就是它们能使苯环活化.
1. 邻对位定位基定位能力由强到弱的顺序:
-O- > -NR2 > -NH2 > -OH > -OR > -NHCOR > -OCOR > -R >-Ar > -X
(2)间位定位基——第二类定位基★特点:这些取代基与苯环直接相连的原子上, 一般具有重键或带正电荷.
这类取代基使第二个取代基主要进入它们的间位, 即它们具有间位定位效应, 而且反应比苯困难些, 也就是它们能使苯环钝化.
间位定位基定位能力由强到弱的顺序: ★-NR3 > -NO2 > -CN > -SO3H > -CHO > -COR > -COOH > -COOR > -CONH2
苯的二元取代产物的定位规律★苯环上有两个取代基时, 第三个取代基进入的位置, 则由原有两个取代基来决定. 一般可能有以下几种情况:
(1) 两个取代基的定位效应一致时, 第三个取代基进入位置由上述取代基的定位规则来决定
(2) 两个取代基的定位效应不一致时, 第三个取代基进入的主要位置由定位效应强的取代基所决定(3) 当两个取代基属于不同类型时, 第三个取代基进入的位置由邻对位定位基决定(因为邻、对位基反应的速度大于间位基).
第四章 炔烃 二烯烃 红外光谱
炔烃的命名, 系统命名:炔烃的系统命名法与烯烃相似; 以包含叁键在内的最长碳链为主链, 按主链的碳原子数命名为某炔, 代表叁键位置的阿拉伯数字以取最小的为原则而置于名词之前, 侧链基团则作为主链上的取代基来命名.
含有双键的炔烃在命名时, 一般先命名烯再命名炔 碳链编号以表示双键与叁键位置的两个数字之和最小为原则.
烷烃碳: sp3杂化。烯烃碳: sp2杂化。炔烃碳: sp 杂化
生成炔化银和炔化亚铜的反应--炔烃的定性检验
与硝酸银的液氨溶液作用-- 炔化银(白色沉淀) ；与氯化亚铜的液氨溶液作用-- 炔化亚铜(红色沉淀)
共轭二烯烃的性质 1,2-加成和1,4-加成
和卤素, 氢卤酸发生亲电加成--生成两种产物
红外光谱
1. 红外光谱（IR ）（Infrared Spectroscopy ） —— 研究官能团种类.
2. 紫外光谱（UV ）（Ultraviolet Spectroscopy ）
3. 核磁共振谱（NMR ）（Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy ）
4. 质谱（MS ）（Mass Spectroscopy ）
总结: 1）并不是所有的分子振动都能吸收红外光谱（2）只有使分子的偶极矩发生变化的分子振动才具有红外活性.(3) 分子中的极性基团的振动特别容易发生比较显著 的红外吸收. (4) 多原子分子可能存在多种分子振动方式, 所以它的红外光谱总是复杂的. (5) 相同的官能团或相同的键型往往具有相同的红外吸收特征频率.
第七章 多环芳烃和非苯芳烃
联苯环上碳原子的位置编号. 联苯可看成是苯的一个氢原子被苯基取代. 联苯的化学性质与苯相似, 在两个苯环上均可发生磺化, 硝化等取代反应. 若一个环上有活化基团，则取代反应发生在同环上；若有钝化基团，则发生在异环。
磺化, 萘的磺化也是可逆反应. 磺酸基进入的位置和反应温度有关. --萘胺
利用该可逆反应, 按照不同条件, 可由萘酚制备萘胺, 或由萘胺制萘酚
萘酚和萘胺都是合成偶氮染料重要的中间体.
萘环的取代规律:(1) 萘衍生物进行取代反应的定位作用要比苯衍生物复 杂.
(2)原则上:第二取代基的位置要由原有取代基的性质和 位置以及反应条件来决定. 但由于a 位的活性高, 在一般条件下, 第二取代基容易进入a 位.
(3)此外, 环上的原有取代基还决定发生“同环取代”还是“异环取代”.
第八章 立体化学
含有一个手性碳原子的化合物的对映异构
手性碳原子的概念★— 在有机化合物中，手性分子大都含有与四个互不相同的基团相连的碳原子。
这种碳原子没有任何对称因素, 故叫不对称碳原子, 或叫手性碳原子, 在结构式中通常用*标出手性碳原子
含有一个手性碳原子的分子一定是手性分子；
一个手性碳原子可以有两种构型。 具有手性的物质和分子中有无手性碳原子无关.
R-S 标记法,R-S 标记法—是根据手性碳原子所连接的四个基团在空间的排列来标记的：
(1)先把手性碳原子所连接的四个基团设为：a,b,c,d 。并将它们按次序（3.3节次序规则）排队。
(2)若a,b,c,d 四个基团的顺序是a 在先，b 其次，c 再次，d 最后。将该手性碳原子在空间作如下安排：
把排在最后的基团d 放在离观察者最远的位置，然后按先后次序观察其他三个基团。 几即从最先的a 开始，经过b ，再到c 轮转看。
若轮转方向是顺时针的，则该手性碳原子的构型标记为“R ”-（“右”的意思）；反之，标记为“S ”
第九章 卤代烃
卤烷在铜丝上燃烧时能产生绿色火焰，可鉴别卤素的简便方法
与硝酸银作用——制硝酸酯和卤化银沉淀
此反应可用于卤烷的分析鉴定.
与镁作用
一卤代烷与金属镁在绝对乙醚（无水、无醇的乙醚）中作用生成有机镁化合物格利雅(Grignard)试剂
1.SN1反应的立体化学：如果卤素是连在手性碳原子上的卤烷发生SN1水解反应，可得到“构型保持”和“构型转化”几乎等量的两个化合物，即外消旋体混合物（可以此鉴别历程SN1或 SN2 ）
2.SN1反应的另一个特点：反应伴有重排。
3. 卤烷反应活性次序：叔卤烷 > 仲卤烷 > 伯卤烷★
（P202、205：烯丙基卤、苄卤>）
1. 瓦尔登转化是SN2反应的一个重要标志。2. SN2反应无重排。3. 按SN2历程进行反应时, 卤烷的活性次序一般为: CH3X > 伯卤烷 > 仲卤烷 > 叔卤烷.
SN1反应与SN2反应的区别
SN1 单分子反应 两步反应 有中间体碳正离子生成 构型翻转 + 构型保持 有重排产物
SN2 双分子反应 一步反应 形成过渡态 构型翻转（瓦尔登转化） 无重排产物 烷基结构对SN2反应的影响
按SN2历程进行反应时, 卤烷的活性次序一般为: CH3X > 伯卤烷 > 仲卤烷 > 叔卤烷.
E1反应的特点：1°两步反应，与SN1反应的不同在于第二步，与SN1互为竞争反应。 2°反应要在浓的强碱条件下进行。3°有重排反应发生。见P194
E2反应的特点：1°一步反应，与SN2的不同在于B ：进攻β-H 。E2与SN2是互相竟争的反应。例见P195
2°反应要在浓的强碱条件下进行。3° 通过过渡态形成产物，无重排产物。
第十章 醇和醚
各种醇与浓HCl 在ZnCl2(卢卡斯试剂) 催化下的反应活性: 苄醇和烯丙醇 > 叔醇 > 仲醇 > 伯醇 > 甲醇
丙三醇 (甘油)
以酯的形式存在于自然界中（油脂的主要成分）.
(1) 丙三醇最早是由油脂水解来制备。(2) 以丙烯为原料制备:
① 氯丙烯法(氯化法) ② 丙烯氧化法(氧化法):
甘油是有甜味的粘稠液体, 沸点比乙二醇更高(氢键).
工业上用来制造三硝酸甘油酯用作炸药或医药; 也可用 来合成树脂; 在印刷、化妆品等工业 上用作润湿剂.