大學(xué)有機(jī)化學(xué)期末復(fù)習(xí)總結(jié)
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一、有機(jī)化合物的命名
命名是學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的“語(yǔ)言”,因此,要求學(xué)習(xí)者必須掌握。有機(jī)合物的命名包括俗名、習(xí)慣命名、系統(tǒng)命名等方法,要求能對(duì)常見(jiàn)有機(jī)化合物寫(xiě)出正確的名稱(chēng)或根據(jù)名稱(chēng)寫(xiě)出結(jié)構(gòu)式或構(gòu)型式。
1、俗名及縮寫(xiě):要求掌握一些常用俗名所代表的化合物的結(jié)構(gòu)式,如:木醇、甘醇、甘油、石炭酸、蟻酸、水楊醛、水楊酸、氯仿、草酸、苦味酸、肉桂酸、苯酐、甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸、巴豆醛、葡萄糖、果糖等。還應(yīng)熟悉一些常見(jiàn)的縮寫(xiě)及商品名稱(chēng)所代表的化合物,如:RNA、DNA、阿司匹林、福爾馬林、尼古丁等。
2、習(xí)慣命名法:要求掌握“正、異、新”、“伯、仲、叔、季”等字頭的含義及用法,掌握常見(jiàn)烴基的結(jié)構(gòu),如:烯丙基、丙烯基、正丙基、異丙基、異丁基、叔丁基、芐基等。3、系統(tǒng)命名法:系統(tǒng)命名法是有機(jī)化合物命名的重點(diǎn),必須熟練掌握各類(lèi)化合物的命名原則。其中烴類(lèi)的命名是基礎(chǔ),幾何異構(gòu)體、光學(xué)異構(gòu)體和多官能團(tuán)化合物的命名是難點(diǎn),應(yīng)引起重視。要牢記命名中所遵循的“次序規(guī)則”。4、次序規(guī)則:次序規(guī)則是各種取代基按照優(yōu)先順序排列的規(guī)則(1)原子:原子序數(shù)大的排在前面,同位素質(zhì)量數(shù)大的優(yōu)先。幾種常見(jiàn)原子的優(yōu)先次序?yàn)椋篒>Br>Cl>S>P>O>N>C>H(2)飽和基團(tuán):如果第一個(gè)原子序數(shù)相同,則比較第二個(gè)原子的原子序數(shù),依次類(lèi)推。常見(jiàn)的烴基優(yōu)先次序?yàn)椋?CH3)3C->(CH3)2CH->CH3CH2->CH3-(3)不飽和基團(tuán):可看作是與兩個(gè)或三個(gè)相同的原子相連。不飽和烴基的優(yōu)先次序?yàn)?-C≡CH>-CH=CH2>(CH3)2CH-次序規(guī)則主要應(yīng)用于烷烴的系統(tǒng)命名和烯烴中幾何異構(gòu)體的命名烷烴的系統(tǒng)命名:如果在主鏈上連有幾個(gè)不同的取代基,則取代基按照“次序規(guī)則”一次列出,優(yōu)先基團(tuán)后列出按照次序規(guī)則,烷基的優(yōu)先次序?yàn)椋菏宥』?異丁基>異丙基>丁基>丙基>乙基>甲
(1)、幾何異構(gòu)體的命名:烯烴幾何異構(gòu)體的命名包括順、反和Z、E兩種方法。
簡(jiǎn)單的化合物可以用順?lè)幢硎,也可以用Z、E表示。用順?lè)幢硎緯r(shí),相同的原子或基團(tuán)在雙鍵碳原子同側(cè)的為順式,反之為反式。如果雙鍵碳原子上所連四個(gè)基團(tuán)都不相同時(shí),不能用順?lè)幢硎,只能用Z、E表示。按照“次序規(guī)則”比較兩對(duì)基團(tuán)的優(yōu)先順序,較優(yōu)基團(tuán)在雙鍵碳原子同側(cè)的為Z型,反之為E型。必須注意,順、反和Z、E是兩種不同的表示方法,不存在必然的內(nèi)在聯(lián)系。有的化合物可以用順?lè)幢硎,也可以用Z、E表示,順式的不一定是Z型,反式的不一定是E型。例如:
CH3-CH2BrC=C(反式,Z型)HCH2-CH3
CH3-CH2CH3C=C(反式,E型)
HCH2-CH3脂環(huán)化合物也存在順?lè)串悩?gòu)體,兩個(gè)取代基在環(huán)平面的同側(cè)為順式,反之為反式。雙官能團(tuán)化合物的命名:雙官能團(tuán)和多官能團(tuán)化合物的命名關(guān)鍵是確定
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母體。常見(jiàn)的有以下幾種情況:
①當(dāng)鹵素和硝基與其它官能團(tuán)并存時(shí),把鹵素和硝基作為取代基,其它官能團(tuán)為母體。②當(dāng)雙鍵與羥基、羰基、羧基并存時(shí),不以烯烴為母體,而是以醇、醛、酮、羧酸為母體。
③當(dāng)羥基與羰基并存時(shí),以醛、酮為母體。④當(dāng)羰基與羧基并存時(shí),以羧酸為母體。
⑤當(dāng)雙鍵與三鍵并存時(shí),應(yīng)選擇既含有雙鍵又含有三鍵的最長(zhǎng)碳鏈為主鏈,編號(hào)時(shí)給雙鍵或三鍵以盡可能低的數(shù)字,如果雙鍵與三鍵的位次數(shù)相同,則應(yīng)給雙鍵以最低編號(hào)。官能團(tuán)的優(yōu)先順序:-COOH(羧基)>-SO3H(磺酸基)>-COOR(酯基)>-COX(鹵基甲;>-CONH2(氨基甲;)>-CN(氰基)>-CHO(醛基)>-CO-(羰基)>-OH(醇羥基)>-OH(酚羥基)>-SH(巰基)>-NH2(氨基)>-O-(醚基)>雙鍵>叁鍵(4)、雜環(huán)化合物的命名由于大部分雜環(huán)母核是由外文名稱(chēng)音譯而來(lái),所以,一般采用音譯法。要注意取代基的編號(hào)。
二、有機(jī)化合物的基本反應(yīng)1、加成反應(yīng):根據(jù)反應(yīng)歷程不同分為親電加成、親核加成和游離基加成。(1)、親電加成:由親電試劑的進(jìn)攻而進(jìn)行的加成反應(yīng)。要求掌握不對(duì)稱(chēng)烯烴進(jìn)行親電加成反應(yīng)時(shí)所遵循的馬氏規(guī)則,即試劑中帶正電核的部分加到含氫較多的雙鍵碳原子上,而負(fù)性部分加到含氫較少的雙鍵碳原子上。烯烴加鹵素、鹵化氫、硫酸、次鹵酸、水,炔烴加鹵素、鹵化氫、水以及共軛雙烯的1,2和1,4加成都是親電加成反應(yīng)。烯烴進(jìn)行親電加成反應(yīng)時(shí),雙鍵上電子云密度越大,反應(yīng)越容易進(jìn)行。(2)、親核加成:由親核試劑進(jìn)攻而進(jìn)行的加成反應(yīng)。要掌握親核試劑的概念、親核加成反應(yīng)的歷程(簡(jiǎn)單加成及加成─消除)、不同結(jié)構(gòu)的羰基化合物進(jìn)行親核加成反應(yīng)的活性順序及影響反應(yīng)活性的因素。羰基化合物與氰氫酸、亞硫酸氫鈉、醇、格氏試劑、氨及氨衍生物的加成都是親核加成反應(yīng)。羰基化合物進(jìn)行親核加成反應(yīng)的活性順序?yàn)椋篐CHO>CH3CHO>RCHO>C6H5CHO>CH3COCH3>RCOCH3>C6H5COCH3>C6H5COC6H5
(3)、自由基加成:由自由基引發(fā)而進(jìn)行的加成反應(yīng)。烯烴在過(guò)氧化物存在下與溴化氫進(jìn)行的加成是自由基加成。不對(duì)稱(chēng)烯烴與溴化氫進(jìn)行自由基加成時(shí)得到反馬氏規(guī)則的產(chǎn)物,即氫加到含氫較少的雙鍵碳原子上。
加成反應(yīng)除上述三種類(lèi)型之外,還有不飽和烴的催化氫化,共軛二烯的雙烯合成等。
2、消除反應(yīng)從一個(gè)化合物分子中脫去較小分子(如H2O、HX、NH3)而形成雙鍵或三鍵的反應(yīng)叫消除反應(yīng)。鹵代烴脫鹵化氫和醇脫水是重要的消除反應(yīng)。
(1)、鹵代烴脫鹵化氫:鹵代烴的消除反應(yīng)是在強(qiáng)堿性條件下進(jìn)行。不同結(jié)構(gòu)的鹵代烴進(jìn)行消除反應(yīng)的活性順序?yàn)椋喝?jí)>二級(jí)>一級(jí)。要掌握鹵代烴進(jìn)行消除反應(yīng)時(shí)所遵循的查依采夫規(guī)則,當(dāng)鹵代烴中不只含有一個(gè)β碳時(shí),消除時(shí)脫去含氫少的β碳上的氫原子,或者說(shuō)總是生成雙鍵碳上連有烴基較多的烯烴,亦即仲鹵代烷和伯鹵代烷發(fā)生消去反應(yīng)時(shí),主要生成雙鍵上連接烴基最多的烯烴。要注意,鹵代烴的消除和水解是競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)。(2)、醇的消除:醇的消除反應(yīng)在強(qiáng)酸性條件下進(jìn)行,消除方向也遵循查依采夫規(guī)則。要掌握不同結(jié)構(gòu)的醇進(jìn)行消除反應(yīng)的活性順序:叔醇>仲醇>伯醇。
3、取代反應(yīng)根據(jù)反應(yīng)歷程的不同可分為親電取代、親核取代、游離基取代。
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⑴、親電取代:由于親電試劑的進(jìn)攻而引發(fā)的取代反應(yīng)稱(chēng)親電取代反應(yīng)。苯環(huán)上的鹵化、硝化、磺化、付氏烷基化和;约爸氐}的偶合反應(yīng)等,都是親電取代反應(yīng),萘環(huán)和芳香雜環(huán)上也能發(fā)生親電取代反應(yīng)。要注意苯環(huán)上有致鈍基團(tuán)時(shí)不能進(jìn)行付氏反應(yīng),苯環(huán)上進(jìn)行烷基化時(shí)會(huì)發(fā)生異構(gòu)化現(xiàn)象。掌握萘環(huán)上進(jìn)行親電取代反應(yīng)的規(guī)律,第一個(gè)取代基主要進(jìn)入α位,第二個(gè)取代基是進(jìn)入同環(huán)還是異環(huán)由原取代基的定位效應(yīng)決定。掌握五員、六員芳香雜環(huán)化合物的親電取代反應(yīng)以及它們與苯環(huán)比較進(jìn)行親電取代反應(yīng)活性的差異,呋喃、噻吩、吡咯進(jìn)行親電取代反應(yīng)的活性比苯大,而吡啶比苯小。
⑵、親核取代由親核試劑的進(jìn)攻而引起的取代反應(yīng)稱(chēng)親核取代反應(yīng)。鹵代烴的水解、醇解、氰解、氨解,醇與氫鹵酸的反應(yīng),醚鍵的斷裂,羧酸衍生物的水解、醇解、氨解等都是親核取代反應(yīng)。鹵代烴的親核取代反應(yīng)可按兩種歷程進(jìn)行,單分子歷程(SN1)和雙分子歷程(SN2),伯鹵代烴易按SN2歷程反應(yīng),叔鹵代烴一般按SN1歷程反應(yīng),仲鹵代烴則兩者兼而有之。要在理解反應(yīng)歷程的基礎(chǔ)上掌握不同鹵代烴進(jìn)行親核取代反應(yīng)的活性,SN1反應(yīng)支鏈越多活性越強(qiáng),反應(yīng)速率越快,SN2反應(yīng)支鏈越多,反應(yīng)活性越弱,反應(yīng)速率越慢。如:下列化合物按SN1歷程反應(yīng)的活性由大到小排序?yàn)椋?CH3)3CI>(CH3)3CBr>(CH3)2CHBr。要注意,在堿性條件下鹵代烴的取代和消除是互相競(jìng)爭(zhēng)的反應(yīng),叔鹵代烴容易發(fā)生消除,伯鹵代烴易發(fā)生取代,強(qiáng)極性溶劑(如水)有利于取代,而弱極性溶劑(如醇)和強(qiáng)堿(如醇鈉)有利于消除,高溫有利于消除。⑶、自由基取代:由自由基的引發(fā)而進(jìn)行的取代稱(chēng)自由基取代。烷烴的鹵代,烯烴和烷基苯的α鹵代是自由基取代反應(yīng)。反應(yīng)條件是高溫、光照或過(guò)氧化物存在。自由基的穩(wěn)定性和中心碳原子上所連的烷基數(shù)目有關(guān),烷基越多,穩(wěn)定性越大。自由基的穩(wěn)定次序?yàn)椋喝?jí)>二級(jí)>一級(jí)>CH34、氧化還原反應(yīng)包括氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩種類(lèi)型。⑴、氧化反應(yīng)烯、炔、芳烴側(cè)鏈以及醇、酚、醛、酮等都易發(fā)生氧化反應(yīng)要掌握幾種常用的氧化劑,如高錳酸鉀、重鉻酸鉀的硫酸溶液、氧氣(空氣)、臭氧以及托倫試劑、斐林試劑、次鹵酸鈉等。掌握氧化反應(yīng)在實(shí)際中的應(yīng)用,如臭氧氧化可用來(lái)推測(cè)烯烴的結(jié)構(gòu),托倫試劑和斐林試劑的氧化可用來(lái)鑒別醛和酮等。⑵、還原反應(yīng)不飽和烴的催化氫化、醛、酮、羧酸及酯還原為醇,硝基苯還原為苯胺等都是還原反應(yīng)。要掌握幾種常用的還原劑,如H2/Ni、Na+C2H5OH、Fe+HCl、NaBH4、、、LiAlH4、異丙醇/異丙醇鋁等,注意后面三種是提供負(fù)氫離子的還原劑,只對(duì)羰基選擇加氫,與雙鍵、三鍵不發(fā)生作用。還要掌握羰基還原為亞甲基的兩種方法,注意,進(jìn)行克萊門(mén)森還原時(shí)反應(yīng)物分子中不能存在對(duì)酸敏感的基團(tuán),如醇羥基、雙鍵等,用伍爾夫─吉日聶爾還原及黃鳴龍改進(jìn)法時(shí),反應(yīng)物分子中不能帶有對(duì)堿敏感的基團(tuán),如鹵素等。
5、縮合反應(yīng)主要包括羥醛縮合和酯縮合。
(1)羥醛縮合含有α氫的醛在稀堿條件下生成β羥基醛,此化合物不穩(wěn)定
受熱容易脫水,生成α、β不飽和醛。因此,此反應(yīng)常用來(lái)增長(zhǎng)碳鏈制備α、β不飽和醛。要求掌握羥醛縮合的反應(yīng)條件。
(2)克萊森酯縮合含有α氫的酯在強(qiáng)堿條件下發(fā)生克萊森酯縮合,兩分子酯之間脫去一分子醇生成β酮酸酯。要掌握反應(yīng)條件及在實(shí)際中的應(yīng)用,有機(jī)合成中廣泛應(yīng)用的乙酰乙酸乙酯就是通過(guò)此反應(yīng)制備的。
除了上述五種類(lèi)型的反應(yīng)之外,還要求掌握重氮化反應(yīng)、芳香重氮鹽的取代反應(yīng)、脫羧反應(yīng)等,注意反應(yīng)條件、產(chǎn)物及其在實(shí)際中的應(yīng)用。
三、有機(jī)化合物的轉(zhuǎn)化及合成方法
要求掌握有機(jī)化合物各類(lèi)官能團(tuán)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系、增長(zhǎng)和縮短碳的方法,在此基礎(chǔ)上設(shè)
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計(jì)簡(jiǎn)單有機(jī)化合物的合成路線。熟練掌握苯進(jìn)行付氏烷基化、;、炔化物的烴化、羥醛縮合、格氏試劑法等都可以增長(zhǎng)碳鏈;炔化物的烴化、格氏試劑法及芳香重氮鹽等在有機(jī)合成中應(yīng)用非常廣泛。1、炔化物的烴化具有炔氫的炔烴與氨基鈉作用得炔鈉,炔鈉與伯鹵代烴反應(yīng)得到烷基取代得炔烴。此反應(yīng)可增長(zhǎng)碳鏈,制備高級(jí)炔烴。
2、格氏試劑法格氏試劑在有機(jī)合成中應(yīng)用極為廣泛,它與環(huán)氧乙烷、醛、酮、酯反應(yīng)可用來(lái)制備不同結(jié)構(gòu)的醇等。這些反應(yīng)既可增長(zhǎng)碳鏈,又可形成所需的官能團(tuán)。
3、重氮鹽取代法芳香重氮鹽的重氮基可被氫原子、鹵素、羥基、氰基取代,由于苯環(huán)上原有取代基定位效應(yīng)的影響而使某些基團(tuán)不能直接引入苯環(huán)時(shí),可采用重氮鹽取代的方法。要注意被不同基團(tuán)取代時(shí)的反應(yīng)條件。四、有機(jī)化學(xué)的知識(shí)點(diǎn)1、兩類(lèi)定位基:鄰對(duì)位定位基:使新進(jìn)入的取代基主要進(jìn)入它的鄰位和對(duì)位(鄰位和對(duì)位異構(gòu)體之和大于60%);同時(shí)一般使苯環(huán)活化(鹵素等例外)。例如O-,N(CH3)2,NH2,OH,OCH3,NHCOCH3,OCOCH3,R,X(Cl,Br,I),C6H5等。間位定位基:使新進(jìn)入的取代基主要進(jìn)入它的間位(間位異構(gòu)體大于40%);同時(shí)使苯環(huán)鈍化。例如N(CH3)3,NO2,CN,SO3H,CHO,COCH3,COOH,COOCH3,CONH2,NH3等。2、兩類(lèi)電子基:吸電子基:使電子云密度減小的基團(tuán),如-COOH,-COOR,-NO2,-X,-HSO3,-CHO,-CO-R等。供電子基:使電子云密度增大的基團(tuán),如-R,-OH,-OR,-NH2,-NHCOR等。3、相同C原子有機(jī)物的熔沸點(diǎn):支鏈越多沸點(diǎn)越低,對(duì)稱(chēng)性越高,熔點(diǎn)越高,如下列化合物沸點(diǎn)由低到高排列為:正戊烷<3,3-二甲基戊烷<2-甲基己烷有機(jī)化學(xué)復(fù)習(xí)資料公共基礎(chǔ)學(xué)院一樓文印室提供價(jià)格實(shí)惠歡迎您光臨!
不能。
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