第六章_碳氧单键化合物
醇、酚、醚的结构特征和物理性质
醇的结构
醇,是脂肪烃、脂环烃或芳香烃侧链中 的氢原子被羟基取代而成的化合物。
羟基与饱和sp3杂化的碳原子相连,从而 成为醇的官能团,并直接决定了醇的诸多性 质。
甲醇
乙醇
醇的结构
在醇的羟基中,由于[C-O-H]结构里氧原 子的电负性比碳原子和氢原子的要大,所以 其共用电子对偏向于氧,因而[C-O]键与 [O-H]键都是强极性键。
醇的结构
另一个醇的结构中与卤代烃的不同点是醇中 存在着[O-H]极性键,因而具有一定的酸性。 若存在α-氢,醇可脱去羟基氢发生氧化反应。
2CH3CH2OH+02—(Cu或Ag,加热)—>2CH3CHO(乙醛)+2H20
酚的结构
酚的羟基直接与苯环的sp2杂化的碳原子相 连,由于酚的羟基氧原子的未共用电子对 (p轨道)与苯环的共轭作用,不但使苯酚 成稳定化合物,而且也有利苯酚的离解。
醇的结构
其中[C-OH]键与卤代烃的[C-X]极性键很相 似,这导致了醇也能发生亲核取代反应和消 去反应。
但与卤代烃的X ˉ相比,OHˉ的碱性强而离 去能力弱,因而醇需要在酸性条件下发生取 代和消去反应。
ROH+HX——>RX+H20
(当亲核试剂进攻正性碳时,碳氧键异裂,羟基被亲核试剂取代。)
其氧原子的连接方式与醇相似,因而在酸性 的条件下,能发生亲核取代反应。
烃基醚的结构
虽然烃基醚中的氧原子与碳原子的sp3杂化 方式与醇很相似,但是其与醇不同的是,烃 基醚中没有[O-H]键,因而不能表现出酸性、 类似于醇的氧化性。
醇、酚、醚的结构特征总结
相对于醇,酚由于羟基中的氧原子给苯环的 p-π共轭体系供电子,因此其[O-H]键的电荷 密度降低、极性增大,易断裂,容易给出质 子,拥有更强的酸性。
有机反应机理第六章(二)
6.5 有机自由基 自由基是指有一个未成对电子的原子或分子 自由基是缺电子的中间体,但不带电荷,其性质与 正碳离子和卡宾等缺电子的中间体差别较大
有机反应机理
6.5.1 自由基的结构和稳定性 烷基自由基具有7电子结构,因而是缺电子的
烷基自由基的中心碳原子杂化态处于sp2与sp3之间, 近似于sp2杂化,具有扁平的角锥型结构
自由基夺取氢的反应则相反, Me3C-H的氢容易 被自由基夺取, RO-H的氢则难以被自由基夺取, 因为RO-H键的BDE高于Me3C-H键的BDE
有机反应机理
由于上述原因,自由基反应常选择甲醇,水和苯作 溶剂
如果用乙醚,THF,CH2Cl2,丙酮或氯仿作溶剂, 常会发生自由基夺取溶剂分子中的氢的副反应
有机反应机理
O O O O
O 2 O
CH3 C CH3 N N
CH3 C CH3
hv
CH3 N2 + 2 C CH3
有机反应机理
通过键离解能可以判断化学键均裂的难易
H H BDE/kj/mol 435
Br Br 192
不难看出,Br-Br键易断裂,H-H键不易断裂
有机反应机理
一些键在光照下可使电子激发到*轨道上,形成 双自由基
The formation of cyclic amines from N-halogenated amines via an intramolecular 1,5-hydrogen atom transfer to a nitrogen radical is known as the Hofmann-Loffler-Freytag reaction (HLF reaction)
有机反应机理
高等有机第六章-构象
H H H H
R 56o
R
R
H H H H
H R 60o R H
H
H H
R
顺式ea型
反式ee型
顺式ea型和反式ee型5两取代基的二面角差别不大,所以顺式和 反式取代基之间斥力差异不大,但顺式取代中有1,3作用。故总 的来说,反式更稳定。 当1,2-二取代环己烷的取代基为卤素时,情况与二烷基时相反, 二卤素占直立键成为优势构象。且直立键的比例为I>Br>Cl, 因为 卤素有偶极之间的斥力。
当甲基被其它体积更大的烷基取代时,S-顺所占比例会随取代基 体积增大而增加。因为大的R基团与C=C重叠不利。
CH3 H R O CH3 H O R
R=Me R=Et R=i-Pr R=t-Bu
70% 55% 30% 0
30% 45% 70% 100%
例二:4-甲基-3-戊烯-2-酮 S-反式中甲基之间斥力大于甲基和羰基氧原子的斥力。
当Y,Y1体积很大时,无论赤式还是苏式都倾向以Y和Y1处于对 位交叉为主。
Ph
H
H H
OH CO2CH3 CH(CH3)2
CH3
HO
Ph
CH CH3 H
CO2CH3
赤式
Ph HO H H CO2CH3 CH(CH3)2
CH3
优势构象, 不形成氢 键。
H H Ph
CH CH3 O H
COCH3 O
既克服了空 间斥力,又 有氢键作用。
EtO
CH3 H
H
准a键 CO2C2H5
反
CO 2Et
取代基在准e键比较稳定。
H3 C
H3C CO2Et
环戊烷一般存在两个构象
第六章化学
+ HSO4
28
CH3
浓 H2SO4
CH3
SO3H +
CH3 SO3H
室温
T=0ºC T=100ºC
邻位产物 43% 10%
对位产物 57% 90%
注:磺化反应是可逆的。
SO3H + H2O
H2SO4 100 ℃
+ H2SO4
反应具有可逆性,在合成反应中可用磺酸基占位。
29
CH3
CH3
?
CH3 Cl
120°
Π
6 6
4
ψ5
ψ6
ψ4
ψ2 ψ1
ψ3
5
没有参加杂化的六个2p轨道重新组合成六个π分子 轨道, 其中三个是成键轨道, 三个是反键轨道。
2) 分子轨道理论
6
三个成键轨道电子云叠加的总形象:
没有交替的单双键; 平放于环平面 键完全平均化; 上下方的两个轮胎 键长完全相等。 X-衍射证明:苯是高度对称的, 所有原子都在同一平面上, 键角都是120o, C-C键长都相等: 139.7pm
实测值
氢化热低说明化合物内能低, 比较稳定。
8
二、苯的分类和命名
按分子所含苯环的数目与结构,可分为三类: ① 单环芳烃:包括苯及其同系物
1、苯的分类
② 稠环芳烃:分子中两个或两个以上苯环彼此间共 用环边。
萘பைடு நூலகம்
蒽
菲
9
③多环芳烃:包括联苯和多苯代脂肪烃
CH
联苯 三苯甲烷
④非苯系芳烃:
不含苯环,但具有苯的特性即“芳香性”的碳环化合物
R AlCl
+ - 4
δ +
H
羧基中的碳氧双键和单键
羧基中的碳氧双键和单键羧基是一种常见的有机化合物官能团,由一个碳氧双键和一个碳氧单键组成。
羧基具有许多重要的化学性质和应用,对于理解它的结构和反应机理至关重要。
羧基中的碳氧双键是由一个碳原子和一个氧原子共享两对电子而形成的。
这种双键通常以平面三角形的构型存在,其中碳原子和氧原子之间的键长约为1.2埃。
由于碳氧双键的共轭性,羧基中的一个碳原子上的两个氧原子之间存在共振结构,使得羧基成为一种比较稳定的官能团。
羧基的碳氧单键是由一个碳原子和一个氧原子共享一对电子而形成的。
与碳氧双键相比,碳氧单键是相对较弱的化学键,容易被水解或发生亲核取代反应。
在常规条件下,羧基中的碳氧单键容易被酸催化下的水解反应断裂,生成一个羧酸和一个醇。
羧基的碳氧双键和单键在化学性质和反应中发挥着重要的作用。
首先,羧基中的碳氧双键具有减少碳原子的杂化程度和增加π电子密度的特点,使得羧基具有共轭和芳香性质。
这使得羧酸和其它含有羧基的化合物在光学、电学和磁学等方面表现出特殊的性质。
其次,羧基中的碳氧双键作为电子云丰富的位点,易受亲核试剂的攻击。
这使得羧基可以发生一系列的亲核加成反应,形成酯、酰胺、脂肪酸等化合物。
这些反应在有机合成中具有广泛的应用,如酯化、酰胺化、羧酸取代和脱酸等。
此外,羧基中的碳氧双键容易被还原剂还原,生成醇。
这种还原反应在有机合成和氧化还原反应中发挥着重要的作用。
羧基的还原反应通常需要强力还原剂,如溴化亚锡、亚砜和硼氢化钠等。
除了反应性,羧基中的碳氧双键和单键还对羧酸的物理性质产生影响。
由于羧基中的碳氧双键和单键水解反应易于发生,羧酸通常具有较高的水溶性。
而醇和酯等无羧基的类似化合物则通常具有较低的水溶性。
总结起来,羧基中的碳氧双键和单键在有机化学中具有重要的作用。
它们的反应性和物理性质对于理解羧基的结构和性质以及有机化合物的合成和转化途径至关重要。
进一步研究和应用羧基的碳氧双键和单键将有助于推动有机化学的发展和创新。
羰基 的名词解释
羰基的名词解释羰基是有机化合物中的一个功能团,它由一个碳氧双键和一个碳氧单键组成。
羰基通常与碳链相连,形成一种称为羰基化合物的广泛存在的化合物类别。
一、羰基的结构特征羰基的基本结构是一个碳氧双键和一个碳氧单键。
这两个键的存在使得羰基可以在一定程度上保持共振结构。
例如,考虑甲醛(HCHO),它的羰基可以写成两种共振结构:H-C=O和H:C-O。
羰基还可以形成氢键以及与其他原子或基团的化学键。
二、羰基化合物的分类1. 醛醛是一类羰基化合物,其羰基连接到至少一个氢原子。
一些经典的醛包括甲醛,乙醛和丙酮。
醛通常具有强烈的辛辣气味,容易挥发。
2. 酮酮是一类羰基化合物,其羰基连接到两个碳原子。
相比于醛,酮更稳定,不容易氧化。
丙酮就是一种常见的酮。
酮也可以发生与醛类似的反应,如具有亲电性的试剂的加成。
3. 酯酯是一类羰基化合物,其羰基连接到一个氧原子和一个碳原子。
酯通常具有芳香的气味,是许多香精和香料中的主要成分。
酯还常用作溶剂和涂料中的溶剂。
4. 酸羧酸是一类含有羧基的羰基化合物。
羧基是一个羰基和一个氧原子的结合。
羧酸具有弱酸性,并且可以在水中释放出氢离子。
某些羧酸可用作食品添加剂、药物和工业材料。
三、羰基的化学性质羰基具有许多重要的化学性质,因此羰基化合物在有机合成和许多化学反应中起着关键作用。
1. 氧化羰基化合物可以被氧化为羧酸。
一种常用的氧化剂是邻苯二酚/氯化银复合体。
这种氧化剂可以将醇氧化成醛、醛氧化成酸,甚至饱和酮氧化成两个羧酸。
2. 还原醛和酮可以通过还原反应转化为相应的醇。
强还原剂如硼氢化钠(NaBH4)和氢气(H2)在催化剂存在下可以将羰基还原成醇。
3. 加成反应羰基化合物可以发生加成反应,与亲核试剂如水、胺或醇发生反应,生成加成产物。
例如,醛和酮可以与具有亲电性的试剂发生加成反应,生成加成产物。
4. 缩合反应醛和酮可以通过缩合反应形成烯醇或烯醛。
这种反应通常需要碱性条件和高温。
四、羰基在生物体中的作用羰基化合物在生物体中起着重要的作用。
有机合成:第六章 开环和关环
6.1.4 中环和大环的形成 要形成中环(8~11元环)和大环(≥12元环),必须应
用特殊的方法——通常为高度稀释技术:非环前体非常慢 地加到反应介质中,以致于其浓度很低(10 -3 ≤ M),使 分子间反应的可能性大大减少,同时分子内的各种构象互 变更容易,有利于分子内反应。
从反应类型分,形成中环和大环的反应主要有: (1)缩合反应; (2)偶姻反应; (3)有机金属化合物反应。
hv
(1)
+ CH2N2
(2)
21
6.5 总结 环状化合物的合成方法 (一)非芳香环化合物 (1)饱和的“五元”、“六元”环:可通过一般的亲 电试剂和亲核试剂相互作用得到(可参见第四、第五章的 方法)。 (2)饱和中环和大环:使用特殊方法①高度稀释技术, ②偶姻反应。 (3)部分饱和环:①上述(1)、(2)的方法,②周 环反应,③不饱和状态通过消除反应产生,④芳香化合物 或其它物种的部分氧化。
反应特点:
(a)在单环化合物的合成中,闭环步骤常包括碳-杂 原子键的形成;
(b)如果系统中含有2个相邻的杂原子,则在闭环步骤 中很少涉及杂原子-杂原子键的形成;
(c)如果目标分子是双环的,并具有与苯环稠合的杂原 子,则原料几乎总是预先形成苯的衍生物。分有: (I)单环化合物的形成; (Ⅱ)苯并稠环化合物的形成。
O C
O C O
O
AlCl3
O C
HO2C
H2, 压 力
催化剂
O
O C
CO2H
(返回)
37
单环(杂芳香环)化合物的形成 含氧的芳杂环的形成,闭环过程常涉及到烯醇作亲核试
剂, 而质子化的羰基则作亲电试剂,反应过程:
H2C
CH2
第六章 氧化反应
• 环氧化反应中取代基较多的双键比取代基少 的更易反应。富电子的双键比缺电子的双键 易反应。
O t-BuOOH, PhH Mo(CO)6, reflux
CHO
t-BuOOH Ti(Ⅳ), SiO2 O
CHO
• 对于含烯丙醇结构的烯烃,在金属催化剂 存在下,叔丁基过氧化氢可区域选择性或 立体选择性的环氧化反应。
• α,β-不饱和腈在过氧化氢碱性介质中,首先在氰 基上加成,随之在双键上的环氧化反应得到环氧 酰胺,叔丁基过氧化氢碱性条件环氧化α,β-不饱 和腈可以得到环氧腈
NH C N H2O2, NaOH OOH O O NH2
Ph C N Ph t-BuOOH NaOH Ph Ph O C N
• 过氧羧酸是最常用的环氧化试剂。是用相应 的羧酸与过氧化氢反应制取。过氧羧酸大多 不稳定,现用现配。 • 过氧羧酸与烯烃反应是合成环氧化物最简便 的方法。尤其对孤立双键、单独用过氧化氢 或过氧醇(不存在金属催化剂)不易被环氧 化,而用过氧羧酸很容易反应,其环氧化烯 烃的反应机理是过氧羧酸对碳-碳双键的氢 电性进攻
• 6-3-4 高碘酸 • 高碘酸或高碘酸盐水溶液是1,2-二醇氧化裂解 试剂。溶剂为甲醇、乙醇、乙酸、二氧六环等。 能定量的反应,根据高碘酸的消耗,推知多元 醇中相邻羟基的数目,根据产物推知原化合物 的结构。
H H R C C CH2CH2 COOH OHOH KIO4/H2SO4 EtOH/H2O RCHO + CHO-CH2CH2COOH
O
Ph (1) O3 (2) Zn, AcOH
O
Ph CHO
O
(1) O3, Et2O, 0 de AcO H (2) LiAlH4, 0 de OAc
环氧丙烷中碳氧单键的键能是多少
环氧丙烷中碳氧单键的键能是多少
环氧丙烷是一种环状的有机化合物,分子式为C3H6O。
在环氧
丙烷分子中,碳氧之间存在着碳氧单键。
碳氧单键的键能取决于许
多因素,包括化学键的类型、原子之间的电负性差异、分子的结构等。
一般来说,碳氧单键的键能在大约350-360千焦耳/摩尔之间。
从化学键的角度来看,碳氧单键属于共价键,是通过共享电子
对形成的。
在环氧丙烷中,由于氧原子的电负性较高,碳氧之间的
共价键会呈现一定的极性。
这种极性会影响碳氧单键的键能,使得
它相对较高。
此外,分子的结构也会对碳氧单键的键能产生影响。
环氧丙烷
分子中的环状结构使得碳氧单键处于一种较为紧凑的空间构型,这
可能会导致碳氧单键的键能略微偏高。
总的来说,环氧丙烷中碳氧单键的键能大约在350-360千焦耳/
摩尔之间。
这个数值是根据共价键的性质、原子间的电负性差异和
分子结构等因素综合考虑得出的。
希望这个回答能够满足你的需求。
第六章 碳氧单键化合物
6. 碳氧单键化合物
6.2 醇、酚、醚的结构特征和物理性质
6.2.3 光谱特征 6.2.3.1 红外光谱 游离的羟基 O―H 在 3650~3580cm-1 处出现窄的强伸缩振动吸收峰;缔合 O―H 在 3500~3200 cm-1 处出现宽而强的伸缩振动吸收峰 C―O 在 1260~1000 cm-1 处出现强的伸缩振动吸收峰。伯醇的 C―O 伸缩振动峰位于 1050cm-1 附近,仲醇位于 1100cm-1 附近,叔醇位于 1150cm-1 附近。芳基醚及烯基醚因 p-π 共轭作用使C―O键增强,其吸收峰位于大于1200cm-1的高频处。而脂肪醚的吸收峰位于 1150~1060cm-1 。 C―O―C在1275~1600cm-1 区域产生不对称伸缩振动强吸收峰。 6.2.3.2 质子核磁共振谱 醇酚活泼氢的化学位移 化合物类型 醇 酚 4~8 活泼氢的化学位移 0.5~5.5 化合物类型 酚(有分子内氢键) 烯醇(有分子内氢键) 活泼氢的化学位移 10.5~16 15~19
形成分子内氢键的化合物,溶解度和熔沸点都比较低。例如: 邻硝基取代酚 间硝基取代酚 溶解度 0.2g/100mlH2O 1.35g/100mlH2O 沸点(70mmHg) 100℃ 194℃ 3.结晶醇的形成 低级醇能跟一些无机盐形成结晶醇或醇化物。结晶醇不溶于有机溶剂而溶于水。在有机合 成工业和实验中常利用醇的这一性质来除出有机化合物中的少量醇。
醇:羟基(-OH)与sp3杂化态C原子相连。
δ C
酚:羟基(-OH)与芳环相连。O原子的p轨道与芳环形成p-π共轭体系,增强了C-O键 的稳定性,故不易发生象醇那样的消去和亲核取代反应。由于O原子对芳环的供电子p-π共 轭作用,即O-H键间的电荷密度降低,极性增大,因此酚的酸性比醇强;这个共轭作用又 增加了芳环的电子云密度,有利于芳环上的亲电取代反应。 芳基醚:O原子与芳环相连,类似于酚,故芳环上的亲电取代反应容易发生,且难发生 C-O键断裂类型的反应。与酚不同的是,芳基醚中无O-H键,故无酸性。 烃基醚:O原子与sp3杂化态的C原子相连,类似于醇,故在酸性条件下,能发生亲核取 代反应。与醇不同的是,烃基醚中无O-H键,无酸性,也无醇那些氧化反应。
[理学]第六章 羰基化合物的反应
sp3杂化 四面体
产物中基团拥挤程度增大。
R 越大,妨碍Nu:从背后进攻C原子。
6.2 羰基加成反应及产物
a. 与水加成
O
H+或OH-
OH R' + H2O R C OH R'
R
C
除甲醛、多卤代醛外,其它醛的水合反应平衡偏向 左边。
(2)与ROH的加成
H+
OCH2CH3 CH3CH OH
CH3CH=O + CH3CH2OH
H
O
C2H5
PhH
Ph H H C2H5 O
R H H Ph C2H5 OH
+
H
O
C2H5
1 RMgX 2 H2O
PhH
OH H H Ph C2H5 R
35oC R CH3 C6H5 (CH3)2CH (CH3)3C -70oC R (CH3)3C CH3
主 2.5 > 4 5 49
: : : :
H O O
L
R
S
Nu-
C2H5 H C6H5
O C C CH3
C 2 H5 H C6H5
LiAlH4 乙醚
OH H CH3
H2 O
C
C
+
C2H5 H C6H5
C
C
H OH CH3
75%
25%
当羰基和一个手性中心连接时,反应符合 克莱姆规则一。
6.5 碳负离子
O R C CH3
-
OH
O R C
CH2
第六章 羰基化合物的反应
6.1 羰基化合物的反应机理 6.2 羰基加成反应及产物 6.3 加成-消除反应 6.4 羰基化合物的反应活性和加成的立体选择性 6.5 碳负离子 6.6 各种重要的缩合反应 6.7 羰基与叶子立德的反应 6.8 羧酸衍生物的亲核加成 6.9 亲核性碳 6.10 分子内催化作用
生物氧化(带答案)
第六章生物氧化二、填空题9.琥珀酸呼吸链的组成成分有____、____、____、____、____。
10.在NADH 氧化呼吸链中,氧化磷酸化偶联部位分别是____、____、____,此三处释放的能量均超过____KJ。
11.胞液中的NADH+H+通过____和____两种穿梭机制进入线粒体,并可进入____氧化呼吸链或____氧化呼吸链,可分别产生____分子ATP或____分子ATP。
12.ATP生成的主要方式有____和____。
13.体内可消除过氧化氢的酶有____、____和____。
14.胞液中α-磷酸甘油脱氢酶的辅酶是____,线粒体中α-磷酸甘油脱氢酶的辅基是____。
15.铁硫簇主要有____和____两种组成形式,通过其中的铁原子与铁硫蛋白中的____相连接。
16.呼吸链中未参与形成复合体的两种游离成分是____和____。
17.FMN或FAD作为递氢体,其发挥功能的结构是____。
18.参与呼吸链构成的细胞色素有____、____、____、____、____、____。
19.呼吸链中含有铜原子的细胞色素是____。
20.构成呼吸链的四种复合体中,具有质子泵作用的是____、____、____。
21.ATP合酶由____和____两部分组成,具有质子通道功能的是____,____具有催化生成ATP 的作用。
22.呼吸链抑制剂中,____、____、____可与复合体Ⅰ结合,____、____可抑制复合体Ⅲ,可抑制细胞色素c氧化酶的物质有____、____、____。
23.因辅基不同,存在于胞液中SOD为____,存在于线粒体中的 SOD为____,两者均可消除体内产生的____。
24.微粒体中的氧化酶类主要有____和____。
三、选择题A型题25.氰化物中毒时被抑制的细胞色素是:A.细胞色素b560B.细胞色素b566C.细胞色素c1D.细胞色素cE.细胞色素aa326.含有烟酰胺的物质是:A. FMNB. FADC. 泛醌D. NAD+E. CoA27.细胞色素aa3除含有铁以外,还含有:A.锌B.锰C.铜D.镁E.钾28.呼吸链存在于:A.细胞膜B.线粒体外膜C.线粒体内膜D.微粒体E.过氧化物酶体29.呼吸链中可被一氧化碳抑制的成分是:A. FADB. FMNC. 铁硫蛋白D. 细胞色素aa3E.细胞色素c30.下列哪种物质不是NADH氧化呼吸链的组分?A. FMNB. FADC. 泛醌D. 铁硫蛋白E.细胞色素c31.在氧化过程中可产生过氧化氢的酶是:A. SODB.琥珀酸脱氢酶C.细胞色素aa3D.苹果酸脱氢酶E.加单氧酶32.哪种物质是解偶联剂?A.一氧化碳B.氰化物C.鱼藤酮D.二硝基苯酚E.硫化氰33.ATP生成的主要方式是:A.肌酸磷酸化B.氧化磷酸化C.糖的磷酸化D.底物水平磷酸化E.有机酸脱羧34.呼吸链中细胞色素排列顺序是:A. b→c→c1→aa3→o2B. c→b→c1→aa3→o2C. c1→c→b→aa3→o2D. b→c1→c→aa3→o2E. c→c1→b→aa3→o235.有关NADH哪项是错误的?A.可在胞液中形成B.可在线粒体中形成C.在胞液中氧化生成ATPD.在线粒体中氧化生成ATPE.又称还原型辅酶Ⅰ36.下列哪种不是高能化合物?A. GTPB. ATPC.磷酸肌酸D. 3-磷酸甘油醛E. 1,3-二磷酸甘油酸37.有关生物氧化哪项是错误的?A.在生物体内发生的氧化反应B.生物氧化是一系列酶促反应C.氧化过程中能量逐步释放D.线粒体中的生物氧化可伴有ATP生成E.与体外氧化结果相同,但释放的能量不同38.下列哪种物质脱下的氢不进入NADH呼吸链?A.异柠檬酸B. β-羟丁酸C.丙酮酸D.脂酰辅酶AE.谷氨酸39.由琥珀酸脱下的一对氢,经呼吸链氧化可产生:A. 1分子ATP和1分子水B. 3分子ATPC. 3分子ATP和1分子水D. 2分子ATP和1分子水E. 2分子ATP和2分子水40. 1分子丙酮酸彻底氧化生成水和二氧化碳可产生几分子ATP?A. 3B. 8C. 12D. 14E. 15 41.呼吸链中不具质子泵功能的是:A.复合体ⅠB.复合体ⅡC.复合体ⅢD.复合体ⅣE.以上均不具有质子泵功能42.胞液中1分子乳酸彻底氧化可生成几分子ATP?A. 9或12B. 11或12C. 13或14D. 15或16E. 17或18 43.关于线粒体内膜外的H+浓度叙述正确的是:A.浓度高于线粒体内B.浓度低于线粒体内C.可自由进入线粒体D.进入线粒体需主动转运E.进入线粒体需载体转运44.心肌细胞液中的NADH进入线粒体主要通过:A. α-磷酸甘油穿梭B.肉碱穿梭C.苹果酸—天冬氨酸穿梭D.丙氨酸-葡萄糖循环E.柠檬酸-丙酮酸循环45.丙酮酸脱下的氢在哪个环节上进入呼吸链?A.泛醌B. NADH-泛醌还原酶C.复合体ⅡD.细胞色素c氧化酶E.以上均不是46.关于高能磷酸键叙述正确的是:A.实际上并不存在键能特别高的高能键B.所有高能键都是高能磷酸键C.高能磷酸键只存在于ATPD.高能磷酸键仅在呼吸链中偶联产生E.有ATP参与的反应都是不可逆的47.机体生命活动的能量直接供应者是:A.葡萄糖B.蛋白质C.乙酰辅酶AD. ATPE.脂肪48.下列哪种维生素参与构成呼吸链?A.维生素AB.维生素B1C.维生素B2D.维生素CE.维生素D49.参与呼吸链递电子的金属离子是:A.铁离子B.钴离子C.镁离子D.锌离子E.以上都不是50.关于单加氧酶哪项是不正确的?A.参与胆色素的生成B.参与胆汁酸的生成C.参与类固醇激素的生成D.参与生物转化E.参与血红素的生成51.离体肝线粒体中加入氰化物和丙酮酸,其P/O比值是:A. 2B. 3C. 0D. 1E. 452离体肝线粒体中加入异戊巴比妥和琥珀酸,其P/O比值是:A. 0B. 1C. 2D. 3E. 4 53.离体线粒体中加入抗霉素A,细胞色素C1处于:A.氧化状态B.还原状态C.结合状态D.游离状态E.活化状态54.甲亢患者不会出现:A.耗氧增加B.ATP生成增多C.ATP分解减少D.ATP分解增加E.基础代谢率升高55.下列哪种物质不抑制呼吸链电子传递?A.二巯基丙醇B.粉蝶霉素AC.硫化氢D.寡霉素E. 二硝基苯酚56.关于细胞色素哪项叙述是正确的?A.均为递氢体B.均为递电子体C.都可与一氧化碳结合并失去活性D.辅基均为血红素E.只存在于线粒体57.只催化电子转移的酶类是:A.加单氧酶B.加双氧酶C.不需氧脱氢酶D.需氧脱氢酶E.细胞色素与铁硫蛋白58.关于呼吸链哪项是错误的?A.呼吸链中的递氢体同时都是递电子体B.呼吸链中递电子体同时都是递氢体C.呼吸链各组分氧化还原电位由低到高D.线粒体DNA突变可影响呼吸链功能E.抑制细胞色素aa3可抑制整个呼吸链59.不含血红素的蛋白质是:A.细胞色素P450B.铁硫蛋白C.肌红蛋白D.过氧化物酶E.过氧化氢酶60.已知NAD+/NADH+H+和CoQ/CoQH2的氧化还原电位分别是-0.32和0.04,试求一对氢由NADH传到CoQ时氧化磷酸化的能量利用率:A. 30%B. 40%C. 44%D. 50%E. 68%61.下列哪种酶以氧为受氢体催化底物氧化生成水?A.丙酮酸脱氢酶B.琥珀酸脱氢酶C. SODD.黄嘌呤氧化酶E.细胞色素C氧化酶62.下列哪种底物脱下的一对氢经呼吸链氧化生成水,其P/O比值约为3 ?A.琥珀酸B.脂酰辅酶AC. α-磷酸甘油D.丙酮酸E.以上均不是63.关于超氧化物歧化酶哪项是不正确的?A.可催化产生超氧离子B.可消除超氧离子C.含金属离子辅基D.可催化产生过氧化氢E.存在于胞液和线粒体中B型题(64~67)A.磷酸肌酸B. CTPC. UTPD. TTPE. GTP64.用于蛋白质合成的直接能源是:65.用于卵磷脂合成的直接能源是:66.用于糖原合成的直接能源是:67.高能磷酸键的贮存形式是:(68~74)A.细胞色素aa3B.细胞色素b560C.细胞色素P450D.细胞色素c1E.细胞色素c68.在线粒体中将电子传递给氧的是:69.在微粒体中将电子传递给氧的是:70.参与构成呼吸链复合体Ⅱ的是:71.参与构成呼吸链复合体Ⅳ的是:72.参与构成呼吸链复合体Ⅲ的是:73.与线粒体内膜结合不紧密易于分离的是:74.与单加氧酶功能有关的是:(75~79)A.氰化物B.抗霉素AC.寡霉素D.二硝基苯酚E.异戊巴比妥75.可与ATP合酶结合的是:76.氧化磷酸化抑制剂是:77.氧化磷酸化解偶联剂是:78.细胞色素C氧化酶抑制剂是:79.可抑制呼吸链复合体Ⅰ,阻断电子传递的是:(80~84)A.异咯嗪环B.尼克酰胺C.苯醌结构D.铁硫簇E.铁卟啉80.铁硫蛋白传递电子是由于其分子中含:81.细胞色素中含有:82.FMN发挥递氢体作用的结构是:83.NAD+发挥递氢体作用的结构是:84.辅酶Q属于递氢体是由于分子中含有:X型题85.下列属于高能化合物的是:A.乙酰辅酶AB. ATPC.磷酸肌酸D.磷酸二羟丙酮E.磷酸烯醇式丙酮酸86.呼吸链中氧化磷酸化的偶联部位有:A.NAD+→泛醌B.泛醌→细胞色素bC.泛醌→细胞色素cD.FAD→泛醌E.细胞色素aa3→O287.关于细胞色素叙述正确的有:A.均以铁卟啉为辅基B.铁卟啉中的铁离子的氧化还原是可逆的C.均为电子传递体D.均可被氰化物抑制E.均可为一氧化碳抑制88.能以NADP+为辅酶的酶是:A.琥珀酸脱氢酶B.谷氨酸脱氢酶C. 6-磷酸葡萄糖脱氢酶D.苹果酸酶E.丙酮酸脱氢酶89.丙酮酸在彻底氧化时生成二氧化碳的反应有:A.丙酮酸脱氢酶催化的反应B.异柠檬酸脱氢酶催化的反应C. α-戊二酸脱氢酶催化的反应D.琥珀酸脱氢酶催化的反应E.苹果酸脱氢酶催化的反应90.线粒体外生物氧化体系的特点有:A.氧化过程不伴有ATP生成B.氧化过程伴有ATP生成C.与体内某些物质生物转化有关D.仅存在于微粒体中E.仅存在于过氧化物酶体中91.下列哪些底物脱下的氢可被FAD接受?A.脂酰辅酶AB. β-羟脂酰辅酶AC.琥珀酸D. α-磷酸甘油E. 3-磷酸甘油醛92.影响氧化磷酸化的因素有:A.寡霉素B.二硝基苯酚C.氰化物D.ATP浓度E.胰岛素93.细胞色素P450的作用有:A.传递电子B.加氢C.加单氧D.加双氧E.脱羧94.下列哪些物质脱下的氢可进入NADH氧化呼吸链?A.异柠檬酸B.α-酮戊二酸C.苹果酸D.琥珀酸E.丙酮酸95.关于ATP合酶下列哪些叙述是正确的?A.位于线粒体内膜,又称复合体ⅤB.由F1和F0两部分组成C. F0是质子通道D.生成ATP的催化部位在F1的β亚基上E. F1呈疏水性,嵌在线粒体内膜中96.关于辅酶Q哪些叙述是正确的?A.是一种水溶性化合物B.其属醌类化合物C.其可在线粒体内膜中迅速扩散D.不参与呼吸链复合体E.是NADH呼吸链和琥珀酸呼吸链的交汇点【参考答案】二、填空题9.复合体Ⅱ泛醌复合体Ⅲ细胞色素c 复合体Ⅳ10. NADH→泛醌泛醌→细胞色素c 细胞色素aa3→O230.511.α-磷酸甘油穿梭苹果酸-天冬氨酸穿梭琥珀酸NADH 2 312.氧化磷酸化底物水平磷酸化13.过氧化氢酶过氧化物酶谷胱甘肽过氧化物酶14. NAD+ FAD15. Fe2S2 Fe4S4半胱氨酸残基的硫16.泛醌细胞色素c17.异咯嗪环18. b560 b562 b566 c c1 aa319.细胞色素aa320.复合体Ⅰ复合体Ⅲ复合体Ⅳ21. F0 F1 F0 F122.鱼藤酮粉蝶霉素A 异戊巴比妥抗霉素A二巯基丙醇一氧化碳氰化物硫化氢23. CuZn-SOD Mn-SOD 超氧离子24.加单氧酶加双氧酶三、选择题A型题25. E 26. D 27. C 28. C 29. D 30. B31. A 32. D 33. B 34. D 35. C 36. D37. E 38. D 39. D 40. E 41. B 42. E43. A 44. C 45. B 46. A 47.D 48. C49. A 50.E 51. C 52. C 53. A 54. C55. E 56. B 57. E 58.B 59. B 60. C61. E 62. D 63. AB型题64. E 65. B 66. C 67. A 68. A 69. C70. B 71. A 72. D 73.E 74. C 75. C76. C 77. D 78. A 79. E 80. D 81. E82. A 83. B 84. C X型题85.A B C E 86.A C E 87.A C 88.B C D 89.A B C 90.A C 91.A C D 92.A B C D 93.A C 94.A B C E 95.A B C D 96.B C D E。
第六章 碳氢键的化学
第六章碳氢键的化学烷烃分子由C-C和C-H两种σ键连接而成,这两种共价键的平均键能相当高,分别为347.3 kJ/mol和414.2 kJ/mol,因此具有很高的热稳定性和化学稳定性。
烷烃分子在一般条件下不易分解,只有在高温下才会C-C σ 键的均裂,这种过程称为高温裂解。
高温裂解反应是炼油工业的基本反应,可以将原油中碳链较长的烷烃裂解成日常生活中更需要的汽油组分(C6~C9)。
裂解一般在5 MPa及500~600 o C温度下进行。
在室温下,烷烃与许多化学试剂,包括强酸、强碱以及强氧化剂,都不会发生化学反应。
因此,一些低沸点的饱和烷烃,如石油醚和正己烷等,常可以作为溶剂使用,而沸点较高的饱和烷烃则可以作为润滑剂使用。
饱和烷烃只有在光照或催化剂存在下,才能发生一些化学反应。
尽管烷烃分子内的C-H键相当稳定,一般不易发生化学反应。
但C-H键一旦与其它杂原子或不饱和键相连接时,由于受到这些基团的电子效应的影响,其热稳定性和化学性质都将发生显著地变化。
例如,醚类化合物的α-氢易发生自氧化反应,烯丙位和苄位的氢原子易发生自由基取代反应,羰基化合物的α-氢因具有较强的酸性,易与碱发生质子交换反应等。
另一方面,碳原子的杂化轨道性质对碳氢键的性质也有很显著的影响。
与p轨道相比较,s轨道上的电子更接近原子核。
一个杂化轨道的s成分愈多,则此杂化轨道上的电子也愈靠近原子核。
实际上,乙炔的C-H键的键长(0.106 nm)比乙烯和乙烷的C-H键的键长(分别为0.108 nm 和0.110 nm)要短一些。
由于sp杂化轨道较靠近碳原子核,sp杂化的碳原子表现出较强的电负性。
因此,碳原子以sp杂化轨道参与组成的C—H共价键的电子云更偏向碳原子核一边,使得乙炔比乙烯具有更强的酸性。
为了清楚地了解碳氢键的化学性质以及不同基团的影响规律,本章将分别介绍不同结构类型的碳氢键的化学反应行为。
6.1 与烷基相连的碳氢键由于碳原子与氢原子的电负性十分接近(分别为2.2和2.1),饱和碳氢化合物的C-H键的极性很小,这些氢原子显示出很弱的酸性,一般不易与碱发生酸碱反应。
湖南大学有机化学课件第一章+绪论jgf
第二节 学习有机化学的重要性和方法
6. 学习目地
1
衣食住行
生活、生 产、科研
2
化学专业 基础课 (5学分、 必修课程)
3
以有机化学的 观点观察和分 析工程技术的 实际问题
第二节 学习有机化学的重要性和方法
7.学习方法
一个中心、两个基本点
结构稳定原理
中心
结构
性质 基本点
第三节 有机化合物的结构和性质 一、有机化合物和有机化学 二、有机化合物的特点 三、有机化合物的结构 (难点) 四、有机化学反应 五、有机化学中的电子效应 (重点和难点) 六、研究有机物的一般程序和方法 七、有机化合物的分类和命名(重点)
McGraw-Hill
2000.
❖ 习题集
2. 教材、参考教材及习题集
汪秋安. 大学化学习题精解 (下册). 北京:科学出版社, 2003
主讲内容
章节
课时
第一章 绪论 第二章 脂肪烃化合物(一)(烷烃和脂环烃) 第二章 脂肪烃化合物(二)(烯烃、炔烃和二烯烃)
6学时 6学时 6学时
第三章 立体化学和现代物理分析方法 第四章 芳烃
生命力说
Jöns Jacob Berzelius
(1779-1848 ) 瑞典化学家
一、有机化合物和有机化学
3) 魏勒(F.Wöhler)合成尿素(1828)
AgOCN + NH4Cl
AgCl + NH4OCN
无机物
O
有机物
C
H2N
NH2
“我应当告诉您,我制造出尿素并不求助于肾或动物 ——无论是人或犬”
5.
O
6.
O
三、 有机化合物的结构 (难点)
含碳碳单键的化合物
含碳碳单键的化合物含碳碳单键的化合物非常常见,以下是一些例子:1.乙烷(C2H6):乙烷是一种最简单的饱和烃,由两个碳原子和六个氢原子组成。
2.乙烯(乙烯)(C2H4):乙烯是一种不饱和烃,由两个碳原子和四个氢原子组成。
它具有一个碳碳双键。
3.乙炔(乙炔)(C2H2):乙炔是一种不饱和烃,由两个碳原子和两个氢原子组成。
它具有一个碳碳三键。
4.正丙烷(C3H8):正丙烷是一种饱和烃,由三个碳原子和八个氢原子组成。
5.正丁烷(C4H10):正丁烷是一种饱和烃,由四个碳原子和十个氢原子组成。
这只是一小部分含有碳碳单键的化合物的例子。
在有机化学中,存在许多不同的化合物,它们包含不同数量的碳原子和碳碳单键。
当然,请继续阅读以下更多含碳碳单键的化合物的例子:1.异丙烷(C3H8):异丙烷是一种饱和烃,由三个碳原子和八个氢原子组成。
它的结构与正丙烷不同,其中一个碳原子与其他两个碳原子通过碳碳单键连接。
2.正戊烷(C5H12):正戊烷是一种饱和烃,由五个碳原子和十二个氢原子组成。
3.苯(C6H6):苯是一种芳香烃,由六个碳原子和六个氢原子组成。
它具有一个环状结构,其中每个碳原子与邻近的两个碳原子通过碳碳单键连接。
4.乙醇(酒精)(C2H5OH):乙醇是一种醇类化合物,由两个碳原子、六个氢原子和一个羟基(-OH)组成。
它包含一个碳碳单键和一个碳氧单键。
5.丙酮(C3H6O):丙酮是一种酮类化合物,由三个碳原子、六个氢原子和一个羰基(C=O)组成。
它具有一个碳碳双键和一个碳氧双键。
这些例子展示了不同类型的含碳碳单键的化合物,从简单的饱和烃到不饱和烃、芳香烃和功能性化合物。
有机化学中存在着广泛的含碳化合物的多样性。
有机化学有机化合物的化学键
有机化学有机化合物的化学键在有机化学中,有机化合物是由碳原子构成的化合物。
而碳原子是特殊的原子,它能够形成四个化学键,与其他碳原子或者其他元素原子发生共价键的形式。
有机化合物的化学键是决定其结构和性质的基础,下面将详细介绍有机化合物的化学键。
一、共价键的形成在有机化合物中,碳原子通过与其他原子形成共价键来连接,这是因为碳原子的价电子数为4,而每个共价键需要一个电子,所以碳原子可以形成4个共价键。
共价键是通过相互共享电子对来建立的,其中电子的共享是均衡的。
共享的电子对使得两个原子之间形成强大的吸引力,从而形成共价键。
二、单键、双键和三键根据有机化合物中碳原子形成的共价键的数量,可以将化学键分为单键、双键和三键。
1. 单键:由共享一对电子形成的化学键被称为单键。
单键通常是比较长的,也是最容易断裂的。
例如,乙烷中的碳-碳键就是一个单键。
2. 双键:由共享两对电子形成的化学键被称为双键。
双键通常比单键短,也比单键具有更大的键能。
例如,乙烯中的碳-碳键就是一个双键。
3. 三键:由共享三对电子形成的化学键被称为三键。
三键通常比双键更短,也更具有键能。
例如,乙炔中的碳-碳键就是一个三键。
三、杂化轨道除了共价键的数量之外,有机化合物中的碳原子还可以通过改变其杂化轨道来调整化学键的性质。
杂化轨道是由碳原子的原子轨道形成的,通过将s轨道和p轨道进行混合形成。
1. sp3杂化轨道:当碳原子形成四个共价键时,它的的s轨道和三个p轨道会进行杂化形成四个sp3杂化轨道。
这种杂化轨道可以与其他原子形成单键。
2. sp2杂化轨道:当碳原子形成三个共价键时,它的s轨道和两个p 轨道会进行杂化形成三个sp2杂化轨道。
这种杂化轨道可以与其他原子形成双键。
3. sp杂化轨道:当碳原子形成两个共价键时,它的s轨道和一个p 轨道会进行杂化形成两个sp杂化轨道。
这种杂化轨道可以与其他原子形成三键。
四、共价键的类型除了根据化学键的数量和杂化轨道的不同,有机化合物中的化学键还可以根据碳原子与其他原子形成的键的种类进行分类。
第6章--生物氧化习题
第六章生物氧化习题一、名词解释1.生物氧化:有机物质在生物体活细胞内氧化分解,同时释放能量的过程。
2 氧化磷酸化:指底物脱下的2H经过电子传递链传递到分子氧形成水的过程中释放出能量与ADP磷酸化生成 ATP的过程相偶联生成ATP的方式。
3 底物水平磷酸化:某些底物分子中含有高能磷酸键,可转移至ADP生成ATP的过程。
4呼吸链:代谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后,经过一系列的传递体,最后传递给被激活的氧分子而生成水的全部体系称呼吸链。
5 高能化合物:在生物体内随水解反应或基团转移反应可放出大量自由能的化合物成为高能化合物。
6 磷氧比:指每消耗1mol氧原子所产生的ATP的物质的量。
7 电子传递抑制剂:能够阻断电子传递链中某一部位电子传递的物质称为电子传递抑制剂。
8 解偶联剂:具有解偶联作用的化合物称为解偶联剂。
9 氧化磷酸化抑制剂:是指直接作用于线粒体F0F1-ATP酶复合体中的F1组分而抑制ATP合成的一类化合物。
10 F0F1-ATP合酶:位于线粒体内膜基质一边,由F0和F1构成的复合体。
是一种ATP驱动的质子运输体,当质子顺电化学梯度流动时催化ATP的合成;当没有氢离子梯度通过质子通道F0时,F1的作用是催化ATP的水解。
二、选择题1.生物氧化的底物是:〔 D 〕A、无机离子B、蛋白质C、核酸D、小分子有机物2.除了哪一种化合物外,以下化合物都含有高能键?〔 D 〕A、磷酸烯醇式丙酮酸B、磷酸肌酸C、ADPD、G-6-PE、1,3-二磷酸甘油酸3.以下哪一种氧化复原体系的氧化复原电位最大?〔 C 〕A、延胡羧酸→丙酮酸B、CoQ(氧化型) →CoQ(复原型)C、Cyta Fe2+→Cyta Fe3+D、Cytb Fe3+→Cytb Fe2+E、NAD+→NADH4.呼吸链的电子传递体中,不是蛋白质而是脂质的组分是:〔 D 〕A、NAD+B、FMNC、FE、SD、CoQE、Cyt5.2,4-二硝基苯酚抑制细胞的功能,可能是由于阻断以下哪一种生化作用而引起? 〔 E 〕A、NADH脱氢酶的作用B、电子传递过程C、氧化磷酸化D、三羧酸循环E、电子传递与氧化磷酸化的偶联过程6.能使线粒体电了传递与氧化磷酸化解偶联的试剂是:〔 A 〕A、2,4-二硝基苯酚B、寡霉素C、一氧化碳D、氰化物7.呼吸链的各细胞色素在电子传递中的排列顺序是:〔 D 〕A、c1→b→c→aa3→O2B、c→c1→b→aa3→O2C、c1→c→b→aa3→O2D、b→c1→c→aa3→O28.在呼吸链中,将复合物I、复合物II与细胞色素系统连接起来的物质是什么?〔 C 〕A、FMNB、Fe·S蛋白C、CoQD、Cytb9.下述那种物质专一的抑制F0因子?〔 C 〕A、鱼藤酮B、抗霉素AC、寡霉素D、氰化物10.下述分子哪种不属于高能磷酸化合物:〔 C 〕A、ADPB、磷酸烯醇式丙酮酸C、乙酰COAD、磷酸肌酸11.细胞色素c是——:〔 C 〕A、一种小分子的有机色素分子B、是一种无机色素分子C、是一种结合蛋白质D、是一种多肽链12.以下哪种物质抑制呼吸链的电子由NADH向辅酶Q的传递:〔 B 〕A、抗霉素AB、鱼藤酮C、一氧化碳D、硫化氢13.以下哪个部位不是偶联部位:〔 B 〕A、FMN→CoQB、NADH→FMNC、b→cD、a1a3→O214.ATP的合成部位是:〔 B 〕A、OSCPB、F1因子C、F0因子D、任意部位15.目前公认的氧化磷酸化理论是:〔 C 〕A、化学偶联假说B、构象偶联假说C、化学渗透假说D、中间产物学说16.以下代谢物中氧化时脱下的电子进入FADH2电子传递链的是:〔 D 〕A、丙酮酸B、苹果酸C、异柠檬酸D、琥珀酸17.以下呼吸链组分中氧化复原电位最高的是:〔 C 〕A、FMNB、CytbC、CytcD、Cytc118.ATP含有几个高能键:〔 B 〕A、1个B、2个C、3个D、4个19.在使用解偶联剂时,线粒体内膜:〔 B 〕A、膜电势升高B、膜电势降低C、膜电势不变D、两侧pH升高20.线粒体电子传递链各组分:〔 C 〕A、均存在于酶复合体中B、只能进行电子传递C、氧化复原电势一定存在差异D、即能进行电子传递,也能进行氢的传递二、填空题1.生物氧化是有机分子在细胞中氧化分解,同时产生可利用的能量的过程。
碳碳键碳氮键碳氧键键能
碳碳键碳氮键碳氧键键能碳碳键碳氮键碳氧键键能一、引言在化学领域,键能是一个重要的概念。
分子中的键能决定了化学反应的稳定性和速率,对于我们理解物质的性质和反应机理至关重要。
本文将围绕碳碳键、碳氮键和碳氧键键能展开讨论,探究它们的深度和广度,以帮助读者更好地理解这些键的特性和重要性。
二、碳碳键键能1. 碳碳键基本概念碳碳键是有机化合物中最重要的键之一,由两个碳原子共用四个电子形成。
碳碳键的键能决定了有机分子的稳定性和反应性。
碳碳键通常非常稳定,需要较高的能量才能断裂。
2. 碳碳键键能的影响因素碳碳键的键能受到多种因素的影响。
其中,最主要的因素有键长、键级和环境条件。
- 键长:碳碳键的键能与键长呈反比关系。
键长越短,键能越大,分子结构越稳定。
- 键级:碳碳键的键能与键级呈正相关关系。
碳碳单键的键能较低,双键的键能较高,三键的键能最高。
- 环境条件:温度、压力和溶剂等环境条件也会对碳碳键的键能产生影响。
3. 碳碳键键能的应用碳碳键的键能对于有机合成和材料科学等领域有着重要的应用价值。
在有机合成中,控制碳碳键的形成与断裂是合成有效的方法之一。
而在材料科学中,通过调控碳碳键的键能,可以设计出具有特定性能和功能的材料。
三、碳氮键键能1. 碳氮键基本概念碳氮键是有机化合物中常见的键之一,由碳原子和氮原子之间的共用电子对形成。
碳氮键也具有一定的键能,可以影响分子的稳定性和反应性。
2. 碳氮键键能的影响因素与碳碳键类似,碳氮键的键能也受到键长、键级和环境条件的影响。
- 键长:碳氮键的键能与键长呈反比关系。
键长越短,键能越大,分子结构越稳定。
- 键级:碳氮键的键能与键级呈正相关关系。
碳氮单键的键能较低,双键的键能较高。
- 环境条件:环境条件的变化也会对碳氮键的键能产生影响。
3. 碳氮键键能的应用碳氮键在有机合成和药物化学等领域有着广泛的应用。
通过调控碳氮键的键能,可以合成具有特定结构和功能的有机分子,用于药物研究和合成。
羧基中碳氧单键的键能
羧基中碳氧单键的键能羧基是有机化合物中常见的一种官能团,由一个碳氧双键和一个羟基(氢氧基)组成。
羧基中的碳氧单键是羧基中最重要的键之一,它在有机化学中具有非常重要的地位。
首先,让我们来了解一下碳氧单键的结构和性质。
碳氧单键由一个碳原子和一个氧原子组成,碳原子通过共价键与氧原子相连。
在这个共价键中,碳原子与氧原子之间共享了一个电子对,形成了一个非常稳定的化学键。
由于碳和氧原子之间的电负性差异,氧原子对电子的亲和力更强,因此它在共价键中带有部分负电荷,而碳原子则带有部分正电荷。
羧基中的碳氧单键具有许多重要的性质和应用。
首先,碳氧单键的键能较高,通常在400-800 kJ/mol之间。
这是由于碳氧单键中的共价键非常稳定,需要较大的能量才能将其断裂。
这也意味着羧基化合物在化学反应中具有较高的稳定性和惰性。
其次,由于羧基中碳氧单键的存在,羧基化合物具有一些特殊的化学性质。
例如,羧酸是一类含有羧基的有机酸,它具有酸性。
羧酸可以通过释放一个质子(H+离子)来与其他化合物发生反应。
这种酸性反应可以用于许多有机合成和化学反应中。
此外,羧基中碳氧单键还可以发生一些特殊的反应。
例如,碳氧单键可以被还原为碳碳单键,形成醛或醇。
这种还原反应可以通过使用还原剂来实现,如亚砜或金属碱金属。
此外,碳氧单键还可以发生加成反应、酯化反应等。
总结起来,羧基中碳氧单键是羧基化合物中最重要的键之一。
它具有较高的键能和稳定性,并且可以发生许多特殊的化学反应。
了解和掌握碳氧单键的性质和应用对于有机化学研究和应用具有重要意义。
希望本文能够对读者对羧基中碳氧单键有更深入的了解。
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练习题
试写出下列反应的主要产物?
a.
b.
第二节 碳氧单键化合物的亲核取代和消除反应(重点)
二、C-H和C-O键断裂的反应——脱水反应 1. 分子内脱水(消除反应)——制备烯烃
H+ H OH H2O
【注意】 反应机理——E1 醇的反应活性——与碳正离子稳定性大小顺序一致 3°ROH > 2°ROH > 1°ROH 反应的取向——符合Zaitsev规律 重排现象
―OH
―OH, Ar―
羟基
羟基,芳基
ROH
ArOH ROR, ROAr, ArOAr
CH3OH甲醇
C6H5OH苯酚 C6H5OCH3 苯甲醚
C―O―C 醚键
第一节 碳氧单键化合物的结构特征
1. 醇的结构
β C b
H
a
c δO —H
α δ+ C
a. C-O键断裂:——亲核取代反应 b. C-H和C-O键断裂:——消除反应 c. O-H键断裂:——酸碱性和氧化反应
H O+ R X-
O R
H
+
R CH X
OH CH2
反应特点:反式开环 当环氧乙烷不对称时,断裂取代基多的碳氧键H3OFra bibliotek OOH
OH
第二节 碳氧单键化合物的亲核取代和消除反应(重点)
酸性环境——电子效应影响大
第二节 碳氧单键化合物的亲核取代和消除反应(重点)
+ + O + +
HX H2 O
C X
应用-Lucas试剂(ZnCl2-浓HCl)区别伯、仲、叔醇
快 (CH3)3C Cl + H2O 浑 浊
(CH3)3C OH + HCl
ZnCl2 20 ℃,1min ZnCl2 20 ℃,10min ZnCl2 △
CH3CH2CHCH3 + HCl OH
CH3CH2CHCH3 + H2O Cl CH3CH2CH2CH2Cl + H2O
CH3 OH +CH 3 OSO2OH
第三节 碳氧单键化合物其它化学性质(重点)
3. 羧酸酯
O R C OH + R'OH(ArOH) R O C OR'(Ar) + H2O
第三节 碳氧单键化合物其它化学性质(重点)
二、断裂O-H键的反应
1. 酸性
PhOH + NaOH 2ROH + 2Na PhONa + H2O 2RONa + H2
O CH3
+ OC2H5
C2H5OH
O
-
OH
CH3 OC2H5
CH3 OC2H5
第二节 碳氧单键化合物的亲核取代和消除反应(重点)
碱性环境——空间效应影响大
+ C2H5O O + NH3 H2C CH2
OH OC2H5 H2C CH2
OH NH2 + PhOH / OH H2C CH2 OH OPh
170℃ CH 3CH2OH + H 2SO4 140℃
H 2C CH 2
分子内消除
CH 3CH2OCH 2CH 3分子间消除
小 3o,2o醇有利于分子内E1消除反应 结 o 1 醇有利于分子间消除反应
第三节 碳氧单键化合物其它化学性质(重点)
一、 酯化反应 醇和酚与酸(包括无机酸和有机酸)失水所得的产物叫做酯 1. 硝酸酯
【注意】当邻位有取代基,烯丙基进入对位
CH3 O CH2CH=CH CH3 CH3 CH3 OH CH3 CH2CH=CHCH3
第三节 碳氧单键化合物其它化学性质(重点)
4. 与格氏试剂的反应——醇的保护
R(Ar)OH + R'MgX R(Ar)OMgX + R'H
Br ?
COOH
OH
OH
Br
O
Br Mg 干醚 O
第三节 碳氧单键化合物其它化学性质(重点)
J. Org. Chem., 1998, 63, 2058-2059
第三节 碳氧单键化合物其它化学性质(重点)
3) 空气氧化
Science 2000, 287, 1636-1639
第三节 碳氧单键化合物其它化学性质(重点)
2. 二元醇的氧化 1) 邻二醇与HIO4的作用
第一节 碳氧单键化合物的结构特征
2.酚的结构
a b
H
O——H
a. C-H键断裂:——亲电取代反应 b. O-H键断裂:——酸碱性和氧化反应 【注意】 O原子的p轨道与芳环形成p-π共轭体系,增强了 C-O键的稳定性,故不易发生象醇那样的消去 和亲核取代反应
第一节 碳氧单键化合物的结构特征
3.醚的结构
R O C OH C R R O O H C C H O HO C OH C R R O O R C C R O O H C C R RHN O C OH C R R H O H C C H NHR
O O H C C OH
四醋酸铅与邻二醇发生类似的氧化反应
R2 R2 R1 C CHR3 OH OH
-Pb(OAc)2 Pb(OAc)4 -AcOH
而给电子基团使苯酚的酸性降低。
OH ON2 N2O N2O > N2O OH > OH > CH 3 OH
第三节 碳氧单键化合物其它化学性质(重点)
2.与烷基化试剂反应——酚的保护
OH NaOH/ H2O
+
(CH3)2SO4
OCH3
应用:酚易氧化,而醚难氧化,故此方法可用来保护酚(酚 醚在HI作用下还原成酚)。
CH3(CH2)4C CCHO
第三节 碳氧单键化合物其它化学性质(重点)
2)Jones试剂——氧化2o醇停留在酮阶段,且双键不受影响 Jones试剂:H2SO4+CrO3
Jones reagent HO O
Swern氧化
1. DMSO/(COCl)2 2. NEt3
R CH OH H(R')
O R C H(R')
3. 克莱森(Claisen)重排
O CH2CH=CHCH3 OH CHCH=CH2 CH 3
第三节 碳氧单键化合物其它化学性质(重点)
Claisen重排反应机理
O CH 2 CH C CH3 OH CH CH CH 2 CH3 O H2 C CH C CH 3 O H CH CH3 H C CH 2
CH3CH2CH2CH2OH + HCl
慢
Howard J. Lucas (1885–1963) 美国化学家
第二节 碳氧单键化合物的亲核取代和消除反应(重点)
Lucas试剂(ZnCl2-浓HCl)区别伯、仲、叔醇
第二节 碳氧单键化合物的亲核取代和消除反应(重点)
2) SN2——伯醇
R OH + X
PhONa
+ CO2 + H2O
PhOH
+ NaHCO3
应用:检验和鉴定及提纯酚,工业上利用此性质回收和处理含酚废水。 酸性强弱顺序: H2CO3 > PhOH > H2O > C6H11OH(环己醇)
第三节 碳氧单键化合物其它化学性质(重点)
【注意】:对于取代苯酚,吸电子基团使苯酚的酸性增加。
RX + RX +
H2O ROH
1)酚中由于p-π共轭,只有在强烈条件下才能发生碳氧键的断裂。 因此,碳氧键断裂的反应主要是醇和醚的反应。 2)醇和醚OH―或OR―离去能力弱,反应需强酸性,先形成钅羊盐,离去 基团是H2O或ROH。
第二节 碳氧单键化合物的亲核取代和消除反应(重点)
1. 醇与氢卤酸反应——SN
第二节 碳氧单键化合物的亲核取代和消除反应(重点)
醇脱水的E1反应机理
练习题
试合成下例化合物?
a.
b.
第二节 碳氧单键化合物的亲核取代和消除反应(重点)
重排反应
醇与氧化铝——无重排现象
75%H2SO4 CH3CH2CH2CH2OH 140 ℃ Al2O3 350-400℃ CH3CH CHCH3 (主要产物) CH3CH2CH (100%) CH2
C OH
C C OH OH C C OR OH C C OAr OH
ROH ArOH
第二节 碳氧单键化合物的亲核取代和消除反应(重点)
【注意】环醚在碱性条件下开环反应——SN2机理
R O OHR CH OOH CH2 H2O R CH OH OH CH2
反应特点:反式开环
当环氧乙烷不对称时,断裂取代基少的碳氧键
O
MgBr CO2 O O H3+O
COOH
H OH
OH
第三节 碳氧单键化合物其它化学性质(重点)
5. 酚与FeCl3的显色反应
6 C6H5OH + FeCl 3 紫色 H3[Fe(OPh) 6] + 3HCl
第三节 碳氧单键化合物其它化学性质(重点)
三、氧化反应 1. 一元醇的氧化反应——鉴别伯、仲、叔醇
Chapter 6 碳氧单键化合物
第六章 碳氧单键化合物
一、碳氧单键化合物的结构特征 二、碳氧单键化合物的亲核取代和消除反应(重点) 三、碳氧单键化合物其它化学性质(重点) 四、碳氧单键化合物的制备
第一节 碳氧单键化合物的结构特征
碳氧单键化合物类型 类 型 官能团 官能团名称 通 式 实 例
醇
酚 醚
第二节 碳氧单键化合物的亲核取代和消除反应(重点)
2. 分子间脱水(亲核取代反应)——制备醚
R—OH + HO—R'