有机化学知识点分析解析
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价键理论是从“形成共价键的电子只处于形成共价键两原子之间”的定域观点出发。
分子轨道理论是从“形成共价键的电子是分布在整个分子之中”的离域挂念出发。
两个相同原子组成的共价键,成键电子云对称地分布在两核周围,这种键无极性,称为非极性共价键。
共价键极性大小取决于成键的两个原子之间电负性的差别,与外界无关。键的极性影响化学反应活性。分子的极性影响化合物的沸点、熔点和溶解度等性质。
成键原子的体积越大,电负性越小,对电子的约束力越小,键的极化度就越大。
布朗斯特酸:能给出质子的物种。
路易斯酸:能接受电子对的物种。(即结构中含有空的价电子轨道)。该酸的范围比布朗斯特酸大。
将介电常数大于15F·m-1的称为极性溶剂,反之称为反极性溶剂。
溶剂分子中有可以作为氢键给体的O-H键或N-H键的称为质子溶剂,反之称为非质子溶剂。(DMSO是非质子极性溶剂)
物质具有的想对映但不能重合的特征称为物质的手性。这种物质称为手性物质。与分子是否存在手性有关的对称因素主要是对称面和对称中心。具有对称面或对称中心的分子式非手性分子。有些化合物分子中没有手性中心,但可以有手性,这些分子中含有手性轴或手性面。
红外光谱:1600-3700区间称为官能团吸收区,可以推测大部分基本的官能团;小于1600的区间称为指纹区,只有结构完全相同的化合物,其指纹区才会相同。
实现核磁共振的方式有两种:一种是保持外磁场磁感应强度不变,改变电磁波辐射频率,称为扫频;另一种是保持电磁波辐射频率不变,改变外磁场磁感应强度,称为扫场。实验室中常用的伟固定电磁波辐射频率(如60MHz、400MHz 等),改变外磁场感应强度的方式。
核磁氢谱中,外围电子密度越大的质子,越在较高的磁场出共振,化学位移值越小(越向右边靠近)。
轨道重叠越大,形成的键越牢固,分子越稳定。
近代杂化理论认为,环丙烷中的碳原子为不等性杂化,C-H键中C的杂化轨道中s成分较多,p成分较少,接近sp2杂化;C-C键中C的杂化轨道中s成分较少,p成分较多,接近sp3杂化,因此,形成的C-C-C键角为105.5°,相比于109°28’的键角,键不牢。其次,环丙烷的三个碳原子共平面,相邻两个碳原子上的C-H键是重叠式构象,这种构象不会改变,存在扭转张力,这也是引起环丙烷能量增加而不稳定的有一个原因。(环丙烷、环丁烷及其取代物的环有张力,很容易进行开环反应)
一般情况下,烯烃的催化加氢主要得到顺式产物,称为顺式加氢。
把烯烃加到溴的四氯化碳溶液中,轻微振荡后,红色就褪去可以用来检验烯烃的存在。
马氏规则:氢加氢多。反马氏规则:氢加氢少(比如硼氢化反应-----烯烃和硼氢化物进行的加成反应,还有那些在氧或过氧化物或者光照存在的条件下)。市售的甲硼烷是四氢呋喃的络合物,不需要分离可以直接用于反应。因为四氢呋喃这类醚就是反应的溶剂。硼烷和烷基硼对空气敏感易自燃,因此硼氢化反应要在惰性气体保护下进行。
用过氧化物改变HBr与烯烃加成方向的作用称为过氧化物效应。有过氧化物效应的反应进行的很快,甚至在-30℃下也能快速反应。若需要控制反应想马氏规则加成方向进行,必须将烯烃纯化,除去其中的过氧化物,或者在反应体系中加入自由基抑制剂,(对苯二酚和二苯胺)。
乙烯在银催化下,在250℃下用空气氧化得到环氧乙烷,若温度高于300℃,则得到二氧化碳和水。
乙烯在氯化钯和氯化铜水溶液中,用空气氧化得到乙醛,此催化氧化方法叫做瓦克法。(除了乙烯氧化得到乙醛外,其他的α-烯烃瓦克氧化都得到甲基酮)在过渡金属卡宾化合物(M=CHR)催化下,两个烯烃分子的双键断裂,重新组合成两个新的烯烃的反应,称为复分解反应(交换舞伴反应)。卡宾:电中性的二价碳化合物。
端炔烃经硼氢化反应后,用过氧化氢-氢氧化钠溶液处理,则得到醛(实验室制备某些醛很方便)。
在过渡金属催化剂催化下,炔烃可以环齐聚,比如 HC CH
4CH R 3R
R R R R +
将乙炔或端炔烃加入硝酸银或氯化亚铜的氨溶液中,立即有炔化银的白色沉淀或炔化亚铜的砖红色沉淀生成。
共轭体系中,π电子云扩展到整个体系的现象称为电子离域或键离域,由于电子离域,使能量降低,分子趋于稳定,键长趋于平均化等现象叫做共轭效应。简称C 效应。
狄尔斯-阿尔德反应([4+2]环加成反应):加热条件下,共轭二烯烃与含C=C 或碳碳三键的化合物进行1,4环加成反应生成六元环烯烃。将双烯体或亲双烯体重的不饱和碳原子换成杂原子,反应仍然能进行生成六元杂环化合物。
+
休克尔判断环装共轭结构的芳香性规则:4n+2规则(每个双键的碳原子提供一个π电子,负离子提供两个,正离子只提供空轨道,不提供电子)
苯及其同系物多数为液体,不溶于水,易溶于有机溶剂。特别是二甘醇、环丁砜、N-甲基吡咯烷-2-酮、DMF 等溶剂对芳烃有很好的选择性溶解。(由于含碳量高,燃烧时火焰常带有黑烟)。
苯的同系物中每增加一个CH2单位,沸点平均增加约25°。
同分异构体重,结构对称的异构体具有较高的熔点。比如对二甲苯的熔点比邻、间二甲苯的高。
苯环的红外振动特征峰:C-H 键伸缩振动在3030附近(中等强度吸收),C=C 骨架振动在1575-1625和1475-1525(中等强度),C-H 键面外弯曲振动在700-900附近,
苯环的核磁氢谱特征:氢出现在低场,化学位移为7.27处。环上有给电子取代基时,化学位移向高场移动,反之向低场移动。
苯与不同卤素进行卤化亲电取代反应,反应活性次序为F>Cl>Br>I,一般情况下采用Br ,因为其选择性较高。
傅-克烷基化和傅-克酰基化反应:在路易斯酸作用下,苯与卤代烃、醇、烯
烃等反应生成烷基苯。苯在路易斯酸催化下与酰卤、酸酐反应,生成酰基酮(芳酮)。当烷基化试剂含三个或三个以上碳原子时,烷基容易发生异构化反应,主要生成带支链的烷基苯。苯环上若有硝基、磺基等强吸电子取代基时,不能发生傅-克反应,所以常用硝基苯作溶剂。
傅克反应的定位效应:第一类定位基(邻对位定位基),在亲电取代反应中使新进入苯环的取代基主要进入它的邻对位,同时使苯环活化(卤素不能活化苯环)。比如:-OH,-OCH3,-NHCOCH3,-F,-R等,特点是与苯环直接相连的原子上只有单键且多数有孤对电子;第二类定位基(间位定位基),………..同时使苯环钝化。比如:-NO2,-CN,-SO3H,-CHO,-COOH等。
NBS(N-溴代丁二酰亚胺)
C2-C4的多氯代烷及多氯代烯对油污有很强的溶解能力,有的可用作干洗剂。
对于单卤代烷来说,四个碳以上的氟代烷、三个碳以上的氯代烷、两个碳以上的溴代烷在通常情况下为液态或固态,碘甲烷是液态的。
亲核反应(S N),CN-叫做氰根负离子,与烷烃组合在一起叫做腈。
双分子亲核取代反应(S N2):亲核试剂是从碳卤键的背后进攻中心碳原子,且是一步完成的反应,新键的生成和旧键的断裂是同时进行的。进行S N2机理反应往往伴随着瓦尔登转化(即中心碳原子的构型发生转化)。C-X键的强度顺序:C-F>C-Cl>C-Br>C-I。
单分子亲核取代反应(S N1):亲核试剂是从碳正离子的两侧进攻,是卤代烷先在溶剂的作用下生成碳正离子,然后亲核试剂再进攻碳正离子。是分步完成的。
总的来说,离去基的离去活性越大,卤代烷的S N反应活性越高;试剂的亲核性越强,对S N2反应越有利;溶剂的极性越大,对S N1反应越有利;试剂浓度的增大对S N2反应更有利;提高反应温度可以加快S N反应速率。
乌尔曼反应:卤苯在铜粉存在条件下加热,可以得到较高收率的联苯类化合物。以碘苯的反应活性最好,当环上有吸电子基时,反应也可以顺利进行。
I
2Cu
全氟液体化合物既不溶于有机化合物中,也不溶于水,即出现相对于有机相和水相的氟相,这个性质对有机反应中贵金属催化剂的回收很有用。