邢其毅《基础有机化学》(上册)笔记和课后习题(含考研真题)详解(醛和酮 亲核加成 共轭加成)
邢其毅《基础有机化学》笔记和课后习题(含考研真题)详解(氨基酸 多肽 蛋白质 酶和核酸)
第22章氨基酸多肽蛋白质酶和核酸22.1 复习笔记一、氨基酸1.氨基酸的结构与名称(1)羧酸分子中烃基上的一个或几个氢原子被氨基取代后生成的化合物称为氨基酸。
(2)根据氨基和羧基的相对位置,氨基酸可以分为α-氨基酸、β-氨基酸、γ-氨基酸等。
α-氨基酸β-氨基酸γ-氨基酸根据氨基酸分子中羧基与氨基的相对数目,氨基酸可以分为中性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸。
(3)组成蛋白质的氨基酸主要是α-氨基酸,可用通式RCH(NH2)COOH表示。
除R—H外,α-氨基酸中的α碳原子都是手性碳原子。
(4)将α-氨基酸用Fischer投影式表示,羧基写在竖线的上方,R基写在竖线的下方,氨基和氢写在横线的两侧,若氨基的位置与L-甘油醛中羟基的位置一致,就定义是L-氨基酸,与D-甘油醛中羟基的位置一致,就定义为D-氨基酸。
天然的氨基酸多数是L-构型的。
L一氨基酸L一甘油醛D一氨基酸D一甘油醛(5)氨基酸的名称一般都用俗名。
2.氨基酸的物理性质氨基酸分子中既有碱性基团——氨基,又有酸性基团——羧基,所以分子以内盐(internal salt)的形式存在,即氨基酸以两性离子的形式存在,例如:丙氨酸谷氨酸组氨酸alanine,Ala glutamic acid,Glu histidine,His 氨基酸在水中有一定的溶解度,但不溶于有机溶剂。
氨基酸的偶极矩数值都很大,熔点很高,多数氨基酸受热分解而不熔融。
二、氨基酸的反应1.氨基酸的等电点和酸碱反应(1)等电点氨基酸是一个两性分子(amphoteric molecular),既能与酸发生反应,又能与碱发生反应,在有H+和HO-的溶液中存在着如下的平衡:通过调节溶液的酸碱性找到一个合适的pH值,在该pH下正、负离子的浓度完全相等,此时向阳极移动和向阴极移动的离子彼此抵消,即电场中没有净电荷的迁移。
此时的pH即为该氨基酸的等电点(isoelectric point)。
中性氨基酸的等电点pH=6.2~6.8,酸性氨基酸的等电点pH=2.8~3.2,碱性氨基酸的等电点pH=7.6~10.8。
基础有机化学邢其毅第4版上册配套练习题库
基础有机化学邢其毅第4版上册配套练习题库邢其毅《基础有机化学》(第4版)(上册)配套题库【考研真题精选+章节题库】目录第一部分考研真题精选一、选择题二、填空题三、简答题第二部分章节题库第1章绪论第2章有机化合物的分类表示方法命名第3章立体化学第4章烷烃自由基取代反应第5章紫外光谱红外光谱核磁共振和质谱第6章卤代烃饱和碳原子上的亲核取代反应β-消除反应第7章醇和醚第8章烯烃炔烃加成反应(一)第9章共轭烯烃周环反应第10章醛和酮加成反应(二)第11章羧酸第12章羧酸衍生物酰基碳上的亲核取代反应第13章缩合反应•试看部分内容考研真题精选一、选择题1下列不属于Lewi s酸的有()。
[中山大学2009年研]A.CuCl2B.Ag+C.H+D.【答案】D查看答案【解析】Lewis酸是电子的接受体,只有D项不能再接受电子。
2下列物质酸性最小的是()。
[中山大学2009年研]A.B.C.CH3OHD.C H3C N【答案】C查看答案【解析】一般地,酚类的酸性强于醇类的酸性,而醇类的酸性又强于烷基的酸性,所以D项的酸性最小。
3下列化合物酸性由大到小的次序是()。
[首都师范大学20 10年研]a.苯酚b.戊醇c.对硝基苯酚d.间硝基苯酚A.c>d>a>bB.a>c>d>bC.b>a>d>cD.c>a>d>b【答案】A查看答案【解析】本题考查有机化合物的酸性的大小比较,四个选项中有两类物质,即醇和酚,由于苯环的共轭结构,使得酚类的酸性大于醇类,则排除C项,苯酚中苯环上含有吸电子取代基时其酸性增强,则排除B、D项。
4下列自由基的稳定性从大到小的次序是()。
[中山大学20 10年研]A.d>c>b>aB.d>c>a>bC.a>b>c>dD.c>b>a>d【答案】C查看答案【解析】自由基与其周围的基团的共轭作用越强,或超共轭作用越强,越稳定。
5下列化合物中,有旋光活性的为()。
[华中科技大学200 2年研]【答案】BC查看答案【解析】(A)、(D)分子中有对称中心或对称面,为非手性分子,无光学活性;(B)分子中两个四元环互相垂直;(D)分子中两个π键也互相垂直,它们都没有对称中心或对称面,为手性分子,有光学活性。
邢其毅《基础有机化学》(第3版)(上册)名校考研真题-脂肪族饱和碳原子上的亲核取代反应 β-消除反应
【解析】先由甲氧负离子进攻酯键中的羰基碳原子,生成酚氧负离子,再由酚氧负离子 进攻与溴相连的碳原子发生分子内的亲核取代反应得产物。
9.给出下列反应的反应机理:______。[武汉理工大学 2003 研]
【答案】
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6.
。[北京大学 2001 研]
【答案】 【解析】氨先取代其中的一个溴原子生成溴代烷基胺,然后再进行分子内的亲核取代反 应得到产物。若二溴代烷过量,还可继续反应生成季铵盐。
7.写出下列转变的机理:______。[中国科学院-中国科学技术大学 2003 研]
【答案】
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答:要熟悉 SN2 反应和 SNl 反应机理。SNl 反应为单分子亲核反应,中间体为碳正离 子,可能有碳正离子的重排现象,也受溶剂的极性影响,其反应速度与离去基团的离去难易 和碳正离子的稳定性有关,而与亲核试剂的亲核性无关;SN2 反应为双分子亲核取代反应, 亲核试剂的进攻和离去基团的离去同时进行,产物的绝对构型完全翻转,其反应速度与亲核 试剂的亲核性有关。
【解析】烯丙基卤的亲核取代反应为 SN1 反应,中间体碳正离子会发生重排。 10.试为下面反应提出合理历程______。[云南大学 2004 研]
【答案】
【解析】先由氯离子与醚键反应,氯离子取代甲氧基,属 SN2 反应,构型翻转,再由 取代出的甲氧负离子与酰氯发生醇解反应得产物。
三、简答题 1.卤代烷与氢氧化钠在含水乙醇溶液中进行反应,指出下列情况哪些属于 SN2 机理? 哪些属于 SNl 机理? (1)产物的绝对构型完全转化;(2)有重排产物;(3)碱的浓度增加,反应速度加快; (4)三级卤代烷反应速度大于二级卤代烷;(5)增加溶剂的含水量,反应速度明显增加; (6)反应历程只有一步;(7)进攻试剂亲核性愈强,反应速度愈快。[上海大学 2004 研]
邢其毅《基础有机化学》(第3版)(上册)配套题库【课后习题】第1章~第3章【圣才出品】
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(ii)哪些化合物分子中的原子都在一条直线上? (iii)哪些化合物分子中的原子处在两个相互垂直的平面中? (iv)哪些化合物分子中的碳原子都是 sp3 杂化轨道? 解:(i)乙炔、乙烯、苯分子中的原子都在同一平面中。 (ii)乙炔分子中的原子都在同一直线上。 (iii)丙二烯分子中的原子处在两个相互垂直的平面中。 (iv)甲烷、环己烷分子中的原子都是 sp3 杂化。
;极性化合物为:
;非极性化合
物为:
。
习题 1-6 结合教材(P18)表 1-3 中的数据回答下列问题:
(i)甲烷、乙烯、乙炔中的C—H键键长为什么不同?
(ii)乙烷、乙烯、乙炔中碳碳键键长为什么不同?
(iii)卤甲烷中的碳卤键的键长为什么不同?
解:(i)甲烷、乙烯、乙炔中,碳原子的杂化方式不同,甲烷中碳为 sp3 杂化,乙烯中
习题 1-8 将下列各组化合物按键解离能(只考虑下划线的键)由大到小排列成序。 (i)
(ii) (iii)
解:参考教材表(P19)1-5 中的一些常见键的解离能,可知:
(i)
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(ii)
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(iii) > >
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习题 1-9 按酸碱的质子论,下列化合物哪些为酸?哪些为碱?哪些既能为酸,又能为 碱?
HI NH2OH SO42- H2O HCO3- NH4+ HClO4 HS- I- CN- 解:根据酸碱质子论,酸是质子的给予体,碱是质子的接受体。根据该理论,所以:
邢其毅《基础有机化学》笔记和课后习题(含真题)详解(脂肪族饱和碳原子上的亲核取代反应 β-消除反应)
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超共轭效应的大小不碳上 C-H 键的多少有关,C-H 键越多,超共轭效应越大。超共轭 效应的大小次序为
CH3->RCH2->R2CH-> R3C4.场效应 叏代基在空间可以产生一个电场,对另一头的反应中心有影响,这就是场效应。距离越 进,场效应越小。
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定程度的减弱,亲核试剂、离去基团不碳原子成一直线,碳原子上另外三个键逐渐由伞形转 发成平面,亲核试剂不碳原子间的键开始形成,碳原子不离去基团间的键断裂,碳原子上三 个键由平面向另一边偏转。若中心碳原子为手性碳原子,在生成产物时,中心碳原子的构型 完全翻转,这也是 SN2 反应在立体化孥上的重要特性。
(2)基团丌饱和程度越大,吸电子能力越强,这是由于丌同的杂化状态如 sp,sp2, sp3 杂化轨道中 S 成分丌同引起的,S 成分多,吸电子能力强。
(3)带正电荷的基团具有吸电子诱导效应,带负电荷的基团具有给电子诱导效应。不 碳直接相连的原子上具有配价键,亦有强的吸电子诱导效应。
(4)烷基有给电子的诱导效应,同时又有给电子的超共轭效应。 一些常见基团的诱导效应顺序如下: 吸电子诱导效应: NO2>CN>F>Cl>Br>I>C≡C>OCH3>OH>C6H5>C=C> H 给电子诱导效应: (CH3)3C>(CH3)2CH>CH3CH2>CH3>H 2.共轭效应 共轭效应:在共轭体系中,由于原子间的相互影响而使体系内的 π 电子(或 p 电子) 分布収生发化的一种电子效应。 吸电子的共轭效应用-C 表示,给电子的共轭效应用+C 表示。叏代基的共轭效应和诱导 效应方向有时丌一致。共轭效应只能在共轭体系中传递,且贯穿于整个共轭体系中。 3.超共轭效应 当 C-Hσ 键不 π 键(或 p 轨道)处于共轭位置时,也会产生电子的离域现象,这种 C-H 键 σ 电子的离域现象叫做超共轭效应。
邢其毅《基础有机化学》笔记和课后习题(含考研真题)详解(有机化合物的分类 表示方式命名)
第2章 有机化合物的分类 表示方式命名2.1 复习笔记一、有机化合物的分类、表示方式及结构1.有机化合物的分类 按碳价分类,各类化合物的关系如下图所示:按官能团的不同,可分为烯烃、炔烃、醇、醛及羧酸等。
2.有机化合物的表示方式分子中原子的连接次序和键合性质叫做构造,表示分子构造的化学式称为构造式。
有机化合物构造式的表示方式有:路易斯结构式、蛛网式、结构简式和键线式。
分子的结构除了质分子的构造外,还包括原子在空间的排列方式,即它们的立体结构。
3.有机化合物的同分异构体 具有相同分子式而具有不同结构的现象称为同分异构现象(isomerism)。
分子式相同、碳环化合物 杂环化合物 脂环族化合物 芳香族化合物 脂杂环化合物 芳杂环化合物环形化合物 开链化合物(脂肪族化合物) 有机化合物结构不同的化合物称为同分异构体(isomer),有机化学中的同分异构体可划分为如下类别:同分异构体可分为构造异构体和立体异构体。
前者是指因分子中原子的连接次序不同或者键合性质不同引起的异构体,可分为5种:碳架异构体、位置异构体、官能团异构体、互变异构体和价键异构体。
(1)碳架异构体:因碳架不同而产生的异构体称为碳架异构体(carbon skeleton isomer),如正丁烷和异丁烷,正戊烷、异戊烷和新戊烷。
(2)位置异构体:因官能团在碳链或碳环上的位置不同而产生的异构体称为位置异构体(position isomer),如正丙醇和异丙醇。
(3)官能团异构体:因分子中所含官能团的种类不同而产生的异构体称为官能团异构体(functional group isomer),如乙醇和甲醚。
(4)互变异构体:因分子中某一原子在两个位置迅速移动而产生的官能团异构体称为互变异构体(tautomeric isomer),如丙酮与1-丙烯-2-醇。
(5)价键异构体:因分子中某些价键的分布发生了改变,与此同时也改变了分子的几何形状,从而引起的异构体称为价键异构体(valence bond isomer),如棱晶烷与苯等。
邢其毅《基础有机化学》笔记和课后习题(含考研真题)详解(紫外光谱 红外光谱 核磁共振和质谱)
第5章紫外光谱红外光谱核磁共振和质谱5.1 复习笔记一、紫外光谱(UV)1.紫外光谱的产生紫外光的波长范围是100~400 nm,它分为两个区段。
波长在100~200 nm称为远紫外区,这种波长能够被空气中的氮、氧、二氧化碳和水所吸收,因此只能在真空中应用,这个区域称为真空紫外区。
目前真空紫外区在有机化学中用途不大。
波长在200~400 nm 称为近紫外区,一般的紫外光谱是指这个区域的吸收光谱。
波长在400~800 nm范围的称为可见光谱。
常用的分光光度计一般包括紫外及可见两部分,波长在200~800 nm(或200~1000 nm)。
分子内部的运动有转动、振动和电子运动,相应地,分子具有转动能级、振动能级和电子能级。
电子能级的跃迁所需能量最大,大致在1~20 eV(电子伏特)之间。
根据量子理论,相邻能级间的能量差ΔE、电磁辐射的频率ν、波长λ符合下面的关系式ΔE=hν=h×c/λ式中h是普朗克常量,为6.624×10-34J·s=4.136×10-15eV·s;c是光速,为2.998×1010cm·s-1。
2.电子的跃迁有机化合物分子中主要有三种电子:σ电子、π电子和未成键的孤对电子(也称n电子)。
基态时,σ电子、π电子分别处在σ成键轨道和π成键轨道上,n电子处于非键轨道上。
仅从能量的角度看,处于低能态的电子吸收合适的能量后,都可以跃迁到任一个较高能级的反键轨道上。
跃迁时吸收能量的大小顺序为n→π*<π→π*< n→σ* <π→σ*<σ→π*<σ→σ*对于一个非共轭体系来讲,所有这些可能的跃迁中,只有n→π*。
跃迁的能量足够小,相应的吸收光波长落在近紫外-可见光区。
其他的跃迁能量都太大,它们的吸收光波长均在200 nm以下,无法观察到紫外光谱。
3.紫外光谱图紫外光谱图是以波长(单位nm)为横坐标,以化合物对电磁辐射的吸收强度或透过率为纵坐标的吸收曲线图。
邢其毅《基础有机化学》(第3版)(上册)章节题库-醛和酮 亲电加成 共轭加成(圣才出品)
1.将下列化合物亲核加成反应活性由大到小排列成序
。
A.丙酮
B.丁酮
C.环己烷甲醛
D.苯甲醛
【答案】C>D>A>B
2. 【答案】
3. 【答案】
。 。
4.
。
【答案】
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5.
。
【答案】 【解析】此反应为维蒂希反应,考点为维蒂希试剂只与酮羰基反应而不与酯羰基反应。
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第 12 章 醛和酮 亲电加成 共轭加成
一、选择题 1.苯甲醛不能进行下述哪个反应( )。 A.Cannizzaro 反应 B.自身羟醛缩合反应 C.Perkin 反应 D.Wittig 反应 【答案】B
2.在下列化合物与氢氰酸反应时,具有最活泼羰基的化合物是( )。
乙醚提取后的水溶液在搅拌下加入浓盐酸,至刚果红试纸变蓝。冷却,结晶,抽滤。粗
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产品用水重结晶,得到产品 B。 问题: (1)写出产品 A 和 B 的名称。 (2)蒸馏产品 A 之前需要蒸除乙醚,画出蒸馏乙醚的装置图。 (3)干燥产品 A 的乙醚溶液选用无水氯化钙是否可以,为什么? (4)蒸馏产品 A 时,169~172℃馏分,采用什么方式冷凝?为什么? (5)简述重结晶 8 时的操作过程及注意事项。 答:(1)A 称为呋喃甲醇,B 称为呋喃甲酸。 (2)蒸馏乙醚装置如图 12-1 所示。
答:
11.(1)以简单的醛、酮和 1,3-二硫环己烷负离子为原料合成 2-羟基-2,4-二甲基
-3-戊酮。(2)由
合成
邢其毅《基础有机化学》笔记和课后习题(含考研真题)详解(新型有机合成方法)
第25章新型有机合成方法25.1 复习笔记一、Heck反应1.定义卤代芳烃或烯烃与乙烯基化合物在过渡金属催化下形成碳碳键的偶联反应称为Heck 反应。
通常需要碱参与和在钯催化下进行。
2.机理Heck反应的机理如下所示:(1)零价或二价钯的催化剂前体被活化,生成能直接催化反应配位数少的零价钯。
(2)卤代烃对新生成的零价钯进行氧化加成。
这是一个协同过程,也是整个反应的决速步骤。
碘代芳烃反应最快,产率也较高,而且反应条件温和,时间短。
碘代、溴代以及氯代芳烃或烯烃的活性随着碳卤键的键能增加而递减,一般不使用氟代芳烃或烯烃进行Heck反应。
(3)第三阶段为烯烃的迁移插入,它决定了整个反应的区域选择性和立体选择性。
一般来说,烯烃上取代基空间阻碍越大,迁移插入的速率越慢。
如(4)整个循环的最后一步就是钯氢消除反应,生成取代烯烃和钯氢络合物。
后者在碱如三乙胺或碳酸钾等作用下重新生成二配位的零价钯,再次参与催化循环。
在此步骤中最重要的是反应的立体化学。
例如:3.应用Heck反应是合成带各种取代基的不饱和化合物最为有效的偶联方法之一。
对许多官能团如醛基、酯基、硝基等均有良好的兼容性。
利用分子内的Heck反应还可构筑稠环体系。
缺点:反应条件比较苛刻,需要比较严格的无氧操作,很多情况下对水也十分敏感。
二、Bergman环化反应1.定义共轭的烯二炔通过分子内环化生成1,4-苯双自由基或其类似物的一类环化反应称为Bergman环化反应,Bergman环化反应具有以下基本反应形式:启动该反应的关键反应条件是加热或者光照。
2.反应机理Bergman环化反应机理可以如下表示:在这个反应中,1,4-环已二烯作为氢供体使得1,4-苯双自由基不断地获得氢从而生成苯,苯不再可逆回到反应底物。
由于整个反应最终生成稳定的芳环体系,因此反应是放热的。
如果炔烃的取代基为丙基,则还会观察到三键被还原的产物出现,这说明反应与三键上的取代基有一定的关系:3.应用在构筑芳环体系、诱导烯烃的聚合以及药物化学等领域都有一定的应用价值。
邢其毅《基础有机化学》(第3版)(上册)笔记和课后习题(含考
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12.2课后习题详解
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本书特别适用于参加研究生入学考试指定考研参考书目为邢其毅《基础有机化学》(第3版)(上册)的考生。 也可供各大院校学习邢其毅《基础有机化学》(第3版)(上册)的师生参考。《邢其毅主编的《基础有机化学》 (第3版)是我国高校化学类广泛采用的权威教材之一,也被众多高校(包括科研机构)指定为考研考博专业课参 考书目。为了帮助参加研究生入学考试指定参考书目为邢其毅主编的《基础有机化学》(第3版)的考生复习专业 课,我们根据该教材的教学大纲和名校考研真题的命题规律精心编写了邢其毅《基础有机化学》(第3版)辅导用 书(均提供免费下载,免费升级):1.[3D电子书]邢其毅《基础有机化学》(第3版)(上册)笔记和课后习题 (含考研真题)详解[免费下载]2.[3D电子书]邢其毅《基础有机化学》(第3版)(下册)笔记和课后习题(含 考研真题)详解[免费下载]3.[3D电子书]邢其毅《基础有机化学》(第3版)(上册)配套题库【名校考研真题 +课后习题+章节题库+模拟试题】[免费下载]4.[3D电子书]邢其毅《基础有机化学》(第3版)(下册)配套题 库【名校考研真题+课后习题+章节题库+模拟试题】[免费下载]本书是邢其毅主编的《基础有机化学》(第3版) 的配套e书,主要包括以下内容:(1)梳理知识脉络,浓缩学科精华。本书每章的复习笔记均对该章的重难点进 行了整理,并参考了国内名校名师讲授该教材的课堂笔记。因此,本书的内容几乎浓缩了该教材的所有知识精华。 (2)详解课后习题,巩固重点难点。本书参考大量相关辅导资料,对邢其毅主编的《基础有机化学》(第3版) 的课后思考题进行了详细的分析和解答,并对相关重要知识点进行了延伸和归纳。(3)精编考研真题,培养解题 思路。本书精选详析了部分名校近年来的相关考研真题,这些高校均以该教材作为考研参考书目。所选考研真题 基本涵盖了每章的考点和难点,考生可以据此了解考研真题的命题风格和难易程度,并检验自己的复习效果。
邢其毅《基础有机化学》(第3版)(上册)名校考研真题-醛和酮 亲核加成 共轭加成(圣才出品)
第12章醛和酮亲核加成共轭加成一、选择题1.下列化合物中,不能发生碘仿反应的是()。
[天津大学2000研]【答案】B【解析】若醛或酮分子中含有多个-Hα都可以被卤素取代,生成各种多α,则这些-H卤代物,若果含有三个-Hα,则可卤代生成三卤衍生物,所生成的三卤衍生物在碱性溶液中易分解为三卤甲烷(俗称卤仿),这就是卤仿反应。
故只有含有或能被次卤酸钠氧化而成CH3CO结构的化合物才能发生卤仿反应。
2.的主要产物是()。
[武汉大学2001研]【答案】A【解析】醛、酮分子中的α-H具有酸性。
在碱性条件下,碱先夺取α-H,生成烯醇负离子,卤素再对C=C加成,发生取代反应。
3.有一羰基化合物,分子式为C5H100,核磁共振谱只有两个单峰,其结构式是()。
[中国科学院-中国科学技术大学2003研]【答案】C【解析】该化合物的核磁共振谱只有两个单峰,说明分子中只有两种不等性氢原子且彼此间无偶合现象。
4.从库房领来的苯甲醛,瓶口常有一些白色固体,该固体为()。
[中国科学院-中国科学技术大学2003研]A.苯甲醛聚合物B.苯甲醛过氧化物C.苯甲醛与C02反应产物D.苯甲酸【答案】D【解析】苯甲醛易被空气氧化,生成苯甲酸。
5.下列化合物分别与HCN反应,()的活性最大。
[大连理工大学2004研]【答案】B【解析】羰基碳缺电子程度越高,其亲电性越强,越易发生亲核加成反应。
Cl为吸电子基,使羰基碳电子云密度减小。
6.指出下列反应中何者为主要产物?()[清华大学2000研]【答案】(A)【解析】从空间位阻较小的方向进攻羰基碳。
二、填空题1.。
[南京大学2001研]【答案】PhCH2OH【解析】无活泼α-H的醛在碱性条件下可发生Cannizzaro反应,有甲醛时,一般是甲醛被氧化,而另一醛被还原,发生“交错”的Cannizzaro反应。
2.。
[中国科学院-中国科学技术大学2001研]【答案】【解析】醛或酮与锌汞齐和浓盐酸一起加热,羰基被还原成亚甲基;醛或酮与氢化铝锂反应,羰基被还原为醇羟基。
邢其毅《基础有机化学》笔记和课后习题(含考研真题)详解(有机合成基础)
第24章有机合成基础24.1 复习笔记逆合成分析理论与生源合成学说为现代有机合成设计思想的基石。
一、有机合成的要求和驱动力1.有机合成的要求(1)合成的反应步骤越少越好,每步反应的产率越高越好,以及原料越便宜越易得越好;(2)有机合成的目的是尽可能地选择最便宜最易得的原料,通过各种有机反应将原料化合物经“拼接”和“剪裁”最终转化成复杂的目标分子结构;(3)有机反应的作用是使原来分子中的某一个或几个化学键断裂并形成一个或几个新的化学键,从而完成由原料分子到目标分子的转换。
2.有机合成的驱动力(1)将各种新的有机反应应用于有理论或实用意义分子的合成中;(2)利用天然的或未被充分利用的原料合成各种具有应用价值的物质;(3)合成一些满足特定需求的特殊有机分子。
二、有机合成设计的基本概念1.起始原料、目标分子和逆合成分析(1)通过逆合成分析得到的最简单的化合物,即整个合成利用的第一个化合物称为起始原料(starting material,简写为SM)。
起始原料通常是一些商业化的产品或在自然界中大量存在的化合物。
在合成过程中需要各种试剂(reagent),通过试剂和起始原料或中间体反应可以生成各种新的中间体或目标分子。
试剂也是合成子的合成等价物。
(2)计划合成的分子称为目标分子(target molecule),通常用TM表示。
(3)逆合成分析是一种逻辑推理的分析过程。
它将目标分子按一定的规律通过切断或转换推导出目标分子的合成子或与合成子相对应的试剂。
逆合成分析用双线箭头“ ”表示。
其一般式可表达为:2.合成子、反合成子、合成等价物和切断(1)在分子中的化学键进行切断时所产生的分子碎片称为合成子或叫合成元(synthon)。
(2)合成子可以是正、负离子,也可以是电中性的。
正离子称为受体合成子(acceptor synthon),简称a,负离子称为供体合成子(donor synthon),简称d,电中性的合成子简写为e,其中的中性原子(radical)简写为r。
邢其毅《基础有机化学》(上册)笔记和课后习题(含考研真题)详解(羧酸)
第13章羧酸13.1 复习笔记一、羧酸的分类根据与羧基相连的烃基的结构不同,羧酸可以分为脂肪酸和芳香酸,而脂肪酸又可分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。
根据分子中所含羧基的数目不同,羧酸还可以分为一元酸、二元酸或多元酸。
二、羧酸的物理性质低级脂肪酸是液体,可溶于水,具有刺鼻的气味;中级脂肪酸也是液体,部分地溶于水,具有难闻的气味;高级脂肪酸是蜡状固体,无味,不溶于水。
芳香酸是结晶固体,在水中溶解度不大。
羧酸的沸点比相对分子质量相当的烷烃、卤代烷的沸点要高,甚至比相近相对分子质量的醇的沸点还高,这是因为羧羰基氧的电负性较强,使电子偏向氧,可以与质子形成氢键,两羧酸分子形成二缔合体。
所有二元酸都是结晶化合物,低级的溶于水,随相对分子质量增加,在水中的溶解度减小。
在脂肪二元酸系列中,单数碳原子的二元酸比少一个碳的双数碳原子的二元酸溶解度大、熔点低。
三、羧酸及羧酸盐的结构羧酸中,羧基碳呈sp2杂化,羧基中的两个C-O键不一样。
在羧酸根负离子中,两个氧原子和一个碳原子各提供一个p轨道,形成一个具有4电子三中心的离域π分子轨道,其两个C-O键没有差别。
四、羧酸的化学性质1.酸性多数的羧酸是弱酸。
各种电子效应都将对羧酸的酸性产生影响。
取代基的诱导效应随着距离的增加而迅速下降,在α碳上很明显,β碳上作用就在下降。
二元酸中有两个可解离的氢,因此二元酸有两个解离常数K l及K2,K l比K2大得多,这是由于羧基有强的吸电子效应,能对另一个羧基的解离产生影响,两个羧基越近,影响越大。
第一个羧基解离后,成为羧酸根负离子,有给电子诱导效应,使第二个羧基解离比较困难,因此丙二酸以上的二元酸的p K a2均较乙酸的p K a大。
可以看出,诱导效应相隔一个碳原子后,彼此影响减弱很多。
草酸的p K a2为4.27,比乙酸的p K a小,这是个例外。
草酸盐具有一个平面的八电子的π体系,使草酸根稳定性特别突出。
芳环上的取代基对芳环上的羧基的酸性影响既有诱导效应,又有共轭效应。
邢其毅《基础有机化学》(第3版)(上册)笔记和课后习题(含考研真题)详解(5-7章)【圣才出品】
第5章紫外光谱红外光谱核磁共振和质谱5.1复习笔记一、紫外光谱(UV)1.紫外光谱的产生紫外光的波长范围是100~400nm,它分为两个区段。
波长在100~200nm称为远紫外区,这种波长能够被空气中的氮、氧、二氧化碳和水所吸收,因此只能在真空中应用,这个区域称为真空紫外区。
目前真空紫外区在有机化学中用途不大。
波长在200~400nm 称为近紫外区,一般的紫外光谱是指这个区域的吸收光谱。
波长在400~800nm范围的称为可见光谱。
常用的分光光度计一般包括紫外及可见两部分,波长在200~800nm(或200~1000nm)。
分子内部的运动有转动、振动和电子运动,相应地,分子具有转动能级、振动能级和电子能级。
电子能级的跃迁所需能量最大,大致在1~20eV(电子伏特)之间。
根据量子理论,相邻能级间的能量差ΔE、电磁辐射的频率ν、波长λ符合下面的关系式ΔE=hν=h×c/λ式中h是普朗克常量,为6.624×10-34J·s=4.136×10-15eV·s;c是光速,为2.998×1010cm·s-1。
2.电子的跃迁有机化合物分子中主要有三种电子:σ电子、π电子和未成键的孤对电子(也称n电子)。
基态时,σ电子、π电子分别处在σ成键轨道和π成键轨道上,n电子处于非键轨道上。
仅从能量的角度看,处于低能态的电子吸收合适的能量后,都可以跃迁到任一个较高能级的反键轨道上。
跃迁时吸收能量的大小顺序为n→π*<π→π*<n→σ*<π→σ*<σ→π*<σ→σ*对于一个非共轭体系来讲,所有这些可能的跃迁中,只有n→π*。
跃迁的能量足够小,相应的吸收光波长落在近紫外-可见光区。
其他的跃迁能量都太大,它们的吸收光波长均在200nm以下,无法观察到紫外光谱。
3.紫外光谱图紫外光谱图是以波长(单位nm)为横坐标,以化合物对电磁辐射的吸收强度或透过率为纵坐标的吸收曲线图。
邢其毅《基础有机化学》笔记和课后习题(含考研真题)详解(含氮芳香化合物 芳香亲核取代反应)
第18章含氮芳香化合物芳香亲核取代反应18.1 复习笔记一、芳香硝基化合物硝基与苯环直接相连的化合物称为芳香硝基化合物(aromatic nitro compound)。
1.芳香硝基化合物的结构(1)根据分子中所含硝基的数目,可以分为一元、二元、三元或多元芳香硝基化合物。
一元芳香硝基化合物的通式为Ar-N02,与亚硝酸酯(nitrite)Ar0-N=0互为同分异构体。
(2)硝基的结构是对称的。
在芳香族硝基化合物中,硝基氮、氧上的p轨道与苯环上的p轨道一起形成一个更大的共轭体系。
硝基苯的结构如图l8-1所示。
图18-1 硝基苯的结构图2.芳香硝基化合物的物理性质(1)一元芳香硝基化合物都是高沸点的液体,多数是有机化合物的良好溶剂。
(2)最简单的芳香硝基化合物是硝基苯(nitrobenzene),它是淡黄色的油状液体,沸点211℃,具有苦杏仁味,不溶于水,而溶于多种有机溶剂中。
有毒。
(3)常用硝基苯做Friedel—Crafts反应的溶剂。
(4)二元或多元芳香硝基化合物一般为无色或黄色的固体。
3.芳香硝基化合物的重要化学性质(1)还原反应①在催化氢化或较强的化学还原剂的作用下,硝基可以直接被还原为氨基。
②在适当条件下用温和还原剂还原,则生成各种中间的还原产物,如亚硝基苯(nitrosobenzene)和苯基羟胺(phenylhydroxylamine)。
苯甲基羟胺在弱酸性及中性溶液中可以制备得到,但在强酸性还原体系中,由于很活泼,很容易转变成苯胺。
③硝基苯的最终还原产物是苯胺(aniline),苯胺是有机合成的重要中间体。
在酸性或中性条件中,硝基苯主要发生单分子还原反应(unimolecular reduction)。
各产物之间的关系如图18-2所示:图18-2 硝基苯单分子还原情况很难用还原的方法制备亚硝基苯,但它可通过苯胺或苯基羟胺的适当氧化来制备。
苯酚等活泼芳香族化合物与亚硝酸作用时可在羟基等活性基团的对位直接引入亚硝基。
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第 12 章 醛和酮 亲核加成 共轭加成
12.1 复习笔记
一、醛、酮的定义和分类 根据不羰基碳相连的烃基的类型,醛、酮可分别称为脂肪族醛、酮,芳香族醛、酮,饱 和醛、酮和丌饱和醛、酮。根据分子中所含羰基的数目,醛、酮又可分为一元醛、酮,二元 醛、酮等。羰基不两个相同的烃基相连,称为简单酮或对称酮,不两个丌相同的烃基相连则 称为混合酮或丌对称酮。
二、醛、酮的结构 由于氧的电负性比碳大,所以羰基是一个极性基团,具有偶极矩,负极在氧的一边,正 极在碳的一边,羰基碳容易叐亲核试剂迚攻,収生亲核加成反应。由于酮中的羰基连有两个 烃基,烃基的给电子作用和空间位阻使酮羰基的化学活性丌如醛。当羰基的 α 位有羟基或 氨基时,羰基氧原子可以不羟基或氨基的氢原子以氢键缔合,倾向于以重叠型为优势构象的 形式存在,如
(3)和含氧亲核试加成
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①不水的加成
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水是亲核试剂,在酸性条件下,可以和醛或酮収生亲核加成反应,形成的加成产物称为
醛或酮的水合物。
醛或酮的水合物在热力学上是很丌稳定的,很容易失水重新转发为醛和酮。 ②不醇加成 醇也具有亲核性,在酸性催化剂如对甲苯磺酸、氯化氢的作用下,很容易和醛、酮収生 亲核加成,先生成半缩醛或半缩酮,迚一步反应生成缩醛和缩酮。
③肟 醛或酮不羟胺反应形成肟。肟有 Z、E 异构体,但经常得到一种异构体。Z 构型一般丌 稳定,容易发为 E 构型。 ④Beckmann 重排 酮肟在酸性催化剂如硫酸、多聚磷酸(PPA)以及能产生强酸的亓氯化磷、三氯化磷、 苯磺酰氯和亚硫酰氯等作用下重排成酰胺的反应。 反应机理:
Beckmann 重排反应的特点是:a.离去基团不迁移基团处于反式;b.基团的离去不基团 的迁移是同步的;c.迁移基团在迁移前后构型丌发。用途①能斱便地由酮来制备酰胺。②由 酮来制备羧酸和胺。处于羟基反位的集团最后生成胺,处于羟基顺位的基团最后生成羧酸。 可以依据水解产物推断原料肟的构型。
②和氢氰酸的加成 氰基负离子的碳也可以和醛及多种活泼的酮収生亲核加成,产生 α-羟基腈,它是制备 α-羟基酸的原料。羟基酸还可迚一步失水,发为 α,β-丌饱和酸。例如:
Strecker(斯瑞兊)反应:羰基化合物不氯化铵、氰化钠反应,形成 α-氨基腈,经水 解可以制备 α-氨基酸。
③和炔化物的加成 炔化物也是一个很强的亲核试剂,能和羰基収生加成作用。引入一个—C≡CH,在工业上 具有很大的意义。 (2)和含氮亲核试剂加成
较稳定,可以分离出来。如:
亚胺在稀酸中水解,又得回原来的羰基化合物及胺,是保护羰基化合物的一种斱法。 二级胺假若和一个 α 碳原子上有氢的羰基化合物反应,则采叏另一种失水的斱式,产 物叫做烯胺。反应过程如下:
②不氨衍生物的加成 氨的衍生物可用一般式 H2N-X 表示。最常用的氨衍生物有下列几种:联氨(H2N-NH2, 或称肼 hydrazine)、羟胺(H2N-OH)、苯肼(H2N-NHC6H5)、2,4-二硝基苯肼、缩氨脲、 Girard 试剂等和醛、酮収生亲核加成,然后失水,形成含有碳氮双键(C=N)的化合物。 反应可以用下列通式表示:
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Cram 规则:当羰基不一个手性中心碳原子连接时,它不格氏试剂(也包括氢化铝锂等 试剂)反应就有一个立体选择性。一个羰基和一个手性碳原子相连,手性碳上有大小丌同的 三个基团,用 L(大)、M(中)、S(小)表示。大的基团(L)不 R 呈重叠型,两个较小的 基团在羰基两旁呈邻交叉型,不试剂反应时,试剂从羰基旁空间位阻较小的基团(S)一旁 接近分子,迚攻羰基碳,得到主要产物。
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三、醛、酮的物理性质 由于羰基的偶极矩增加了分子间的吸引力,因此醛、酮的沸点比相对分子质量相近的烷 烃高,但比醇低。醛、酮的氧原子可以不水形成氢键,因此低级醛、酮可以不水混溶,随着 相对分子质量的增加,在水中溶解度或微溶或丌溶。脂肪族醛、酮相对密度小于 l,芳香族 醛、酮大于 1。
半缩醛(酮)在酸性或碱性溶液中都是丌稳定的,而缩醛(酮)在酸性水溶液中是丌稳 定的,但对碱及氧化剂是稳定的。所以缩醛(酮)须在无水的酸性条件下形成,但能被稀酸 分解成原来的醛(酮)和醇。此反应可以用来保护羰基和羟基。
四、醛、酮的化学性质 1.羰基的亲核加成 羰基是一个具有极性的官能团,由于氧原子的电负性比碳原子的大,因此氧带有负电性, 碳带有正电性,亲核试剂容易向带正电性的碳迚攻,导致 π 键异裂。 在碱性条件下的反应机理:
在酸性条件下的反应机理:
在亲核加成反应中,由于电子效应和空间位阻的原因,醛比酮表现得更加活泼。 (1)和含碳亲核试剂加成 ①和有机金属化合物的加成 有机锂试剂、格氏试剂等和羰基加成,是制备醇的一个重要手段。除甲醛产生一级醇外, 其他的醛都产生二级醇;酮产生三级醇。当羰基两旁的基团太大时,这类酮就丌能正常地収 生加成反应。
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①不氨或胺的加成
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氨和胺均可不醛和酮的羰基収生亲核加成,但加成产物一般很丌稳定,会马上迚行下一
步反应,羰基不一级胺反应,加成产物的氮上还有氢,会失去一分子水,发为亚胺(又称西
佛碱,Schiff base)。亚胺也丌稳定,特别是脂肪族的亚胺,很容易分解。芳香族的亚胺比
醛、酮的提纯和鉴定:在实验室中常把醛和酮制成上述的一种衍生物。因为这些衍生物
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多半是固体,很容易结晶,并具有一定的熔点,所以经常用来鉴别醛、酮。经提纯后,再迚 行酸性水解,就得回原来的醛和酮。Girard 试剂的特点是含有一个极性很强的四级铵盐基 团,和醛、酮生成的衍生物溶于水,可以和其他杂质分开。