大学有机化学总结41686

有机化学总结

一、有机化合物的命名

(1)、几何异构体的命名烯烃几何异构体的命名包括顺、反与Z、E两种方法。

简单的化合物可以用顺反表示,也可以用Z、E表示。用顺反表示时,相同的原子或基团在双键碳原子同侧的为顺式,反之为反式。如果双键碳原子上所连四个基团都不相同时,不能用顺反表示,只能用Z、E表示。按照“次序规则”比较两对基团的优先顺序,较优基团在双键碳原子同侧的为Z型,反之为E 型。必须注意,顺、反与Z、E就是两种不同的表示方法,不存在必然的内在联系。有的化合物可以用顺反表示,也可以用Z、E表示,顺式的不一定就是Z型,反式的不一定就是E型。例如:

CH3-CH2Br

C=C (反式,Z型)

H CH2-CH3

CH3-CH2 CH3

C=C (反式,E型)

H CH2-CH3

脂环化合物也存在顺反异构体,两个取代基在环平面的同侧为顺式,反之为反式。

(2)、光学异构体的命名光学异构体的构型有两种表示方法D、L与R、S,

D 、L标记法以甘油醛为标准,有一定的局限性,有些化合物很难确定它与甘油醛结构的对应关系,因此,更多的就是应用R、S标记法,它就是根据手性碳原子所连四个不同原子或基团在空间的排列顺序标记的。光学异构体一般用投影式表示,要掌握费歇尔投影式的投影原则及构型的判断方法。例如:

COOH 根据投影式判断构型,首先要明确,

H NH2 在投影式中,横线所连基团向前,

CH2-CH3竖线所连基团向后;再根据“次序

规则”排列手性碳原子所连四个基团的优先顺序,在上式中:

－NH2>－COOH>－CH2-CH3>－H ;将最小基团氢原子作为以碳原子为中心的正四面体顶端,其余三个基团为正四面体底部三角形的角顶,从四面体底部向顶端方向瞧三个基团,从大到小,顺时针为R,逆时针为S 。在上式中,从－NH2－COOH －CH2-CH3为顺时针方向,因此投影式所代表的化合物为R构型,命名为R-2-氨基丁酸。

(3)、双官能团化合物的命名双官能团与多官能团化合物的命名关键就是确定母体。

常见的有以下几种情况:

①当卤素与硝基与其它官能团并存时,把卤素与硝基作为取代基,其它官能团为母体。

②当双键与羟基、羰基、羧基并存时,不以烯烃为母体,而就是以醇、醛、酮、羧酸为母体。

③当羟基与羰基并存时,以醛、酮为母体。

④当羰基与羧基并存时,以羧酸为母体。

⑤当双键与三键并存时,应选择既含有双键又含有三键的最长碳链为主链,编号时给双键或三键以尽可能低的数字,如果双键与三键的位次数相同,则应给双键以最低编号。

(4).杂环化合物的命名由于大部分杂环母核就是由外文名称音译而来,所以,一般采用音译法。要注意取代基的编号。

1、能够用系统命名法命名各种类型化合物:

包括烷烃,烯烃,炔烃,烯炔,脂环烃(单环脂环烃与多环置换脂环烃中的螺环烃与桥环烃),芳烃,醇,酚,醚,醛,酮,羧酸,羧酸衍生物(酰卤,酸酐,酯,酰胺),多官能团化合物(官能团优先顺序:－COOH＞－SO3H＞

－COOR ＞－COX ＞－CN ＞－CHO ＞>C ＝O ＞－OH(醇)＞－OH(酚)＞－SH ＞－NH2＞－OR ＞C ＝C ＞－C ≡C －＞(－R ＞－X ＞－NO2),并能够判断出Z/E 构型与R/S 构型。 2、 根据化合物的系统命名,写出相应的结构式或立体结构式

立体结构的表示方法:

1)伞形式

:COOH

3 2)锯架式:CH 3

OH

H

H OH C 2H 5

3) 纽曼投影式

:

4)菲舍尔投影式:COOH

CH 3

OH H

5)构象(conformation)

(1) 乙烷构象:最稳定构象就是交叉式,最不稳定构象就是重叠式。

(2) 正丁烷构象:最稳定构象就是对位交叉式,最不稳定构象就是全重叠式。

(3) 环己烷构象:最稳定构象就是椅式构象。一取代环己烷最稳定构象就是e 取代的椅 式构象。多取代环己烷最稳定构象就是e 取代最多或大基团处于e 键上的椅式构象。 立体结构的标记方法

1. Z/E 标记法:在表示烯烃的构型时,如果在次序规则中两个优先的基团在同一侧,为Z 构型,

在相反侧,为E 构型。

CH 3

C C H C 2H 5CH 3C C

H C 2H 5Cl

(Z)－3－氯－2－戊烯

(E)－3－氯－2－戊烯

2、 顺/反标记法:在标记烯烃与脂环烃的构型时,如果两个相同的基团在同一侧,则为顺式;在

相反侧,则为反式。

CH 3

C

H

CH 3H

CH 3C

C H H

CH 3顺－2－丁烯

反－2－丁烯3

3

3顺－1,4－二甲基环己烷反－1,4－二甲基环己烷

3、 R/S 标记法:在标记手性分子时,先把与手性碳相连的四个基团按次序规则排序。然后将最不优先的基团放在远离观察者,再以次观察其它三个基团,如果优先顺序就是顺时针,则为R 构型,如果就是逆时针,则为S 构型。

C a

R 型

S 型

注:将伞状透视式与菲舍尔投影式互换的方法就是:先按要求书写其透视式或投影式,然后分别标出其R/S 构型,如果两者构型相同,则为同一化合物,否则为其对映体。

二、反应类型

1、加成反应:根据反应历程不同分为亲电加成、亲核加成与游离基加成。

(1)、亲电加成:由亲电试剂的进攻而进行的加成反应。要求掌握不对称烯烃进行

亲电加成反应时所遵循的马氏规则,即试剂中带正电核的部分加到含氢较多的双键碳原子上,而负性部分加到含氢较少的双键碳原子上。烯烃加卤素、卤化氢、硫酸、次卤酸、水,炔烃加卤素、卤化氢、水以及共轭双烯的1,2与1,4加成都就是亲电加成反应。烯烃进行亲电加成反应时,双键上电子云密度越大,反应越容易进行。

(2)、亲核加成:由亲核试剂进攻而进行的加成反应。要掌握亲核试剂的概念、亲核加成反应的历程(简单加成及加成─消除)、不同结构的羰基化合物进行亲核加成反应的活性顺序及影响反应活性的因素。羰基化合物与氰氢酸、亚硫酸氢钠、醇、格氏试剂、氨及氨衍生物的加成都就是亲核加成反应。羰基化合物进行亲核加成反应的活性顺序为:

HCHO>CH3CHO>RCHO>C6H5CHO>CH3COCH3>RCOCH3>C6H5COCH3>C6H5COC6H5

(3)、自由基加成:由自由基引发而进行的加成反应。烯烃在过氧化物存在下与溴化氢进行的加成就是自由基加成。不对称烯烃与溴化氢进行自由基加成时得到反马氏规则的产物,即氢加到含氢较少的双键碳原子上。

(加成反应除上述三种类型之外,还有不饱与烃的催化氢化,共轭二烯的双烯合成等。)

2、消除反应从一个化合物分子中脱去较小分子(如H2O、HX、NH3) 而形成双键或三键的反应叫消除反应。卤代烃脱卤化氢与醇脱水就是重要的消除反应。

(1)、卤代烃脱卤化氢:卤代烃的消除反应就是在强碱性条件下进行。不同结构的卤代烃进行消除反应的活性顺序为:三级>二级>一级。要掌握卤代烃进行消除反应时所遵循的查依采夫规则,当卤代烃中不只含有一个β碳时,消除时脱去含氢少的β碳上的氢原子。要注意,卤代烃的消除与水解就是竞争反应。

(2)、醇的消除:醇的消除反应在强酸性条件下进行,消除方向也遵循查依采夫规则。要掌握不同结构的醇进行消除反应的活性顺序:叔醇>仲醇>伯醇。

3、取代反应根据反应历程的不同可分为亲电取代、亲核取代、游离基取代。

⑴、亲电取代:由于亲电试剂的进攻而引发的取代反应称亲电取代反应。苯环上的卤化、硝化、磺化、付氏烷基化与酰基化以及重氮盐的偶合反应等,都就是亲电取代反应,萘环与芳香杂环上也能发生亲电取代反应。要注意苯环上有致钝基团时不能进行付氏反应,苯环上进行烷基化时会发生异构化现象。掌握萘环上进行亲电取代反应的规律,第一个取代基主要进入α位,第二个取代基就是进入同环还就是异环由原取代基的定位效应决定。掌握五员、六员芳香杂环化合物的亲电取代反应以及它们与苯环比较进行亲电取代反应活性的差异,呋喃、噻吩、吡咯进行亲电取代反应的活性比苯大,而吡啶比苯小。

⑵、亲核取代由亲核试剂的进攻而引起的取代反应称亲核取代反应。卤代烃的水解、醇解、氰解、氨解,醇与氢卤酸的反应,醚键的断裂,羧酸衍生物的水解、醇解、氨解等都就是亲核取代反应。卤代烃的亲核取代反应可按两种历程进行,单分子历程(S N1)与双分子历程(S N2),一级卤代烃易按S N2历程反应,三级卤代烃一般按S N1历程反应,二级卤代烃则两者兼而有之。要在理解反应历程的基础上掌握不同卤代烃进行亲核取代反应的活性。要注意,在碱性条件下卤代烃的取代与消除就是互相竞争的反应,三级卤代烃容易发生消除,一级卤代烃易发生取代,强极性溶剂(如水)有利于取代,而弱极性溶剂(如醇)与强碱(如醇钠)有利于消除,高温有利于消除。

⑶、自由基取代由自由基的引发而进行的取代称自由基取代。烷烃的卤代,烯烃与烷基苯的α卤代就是自由基取代反应。反应条件就是高温、光照或过氧化物存在。自由基的稳定性与中心碳原子上所连的烷基数目有关,烷基越多,稳定性越大。自由基的稳定次序为:

三级>二级>一级>·CH3

4、氧化还原反应

⑴、氧化反应烯、炔、芳烃侧链以及醇、酚、醛、酮等都易发生氧化反应要掌握几种常用的