大学有机化学知识点总结.docx
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大学有机化学知识点总结
有机化学
一.有机化合物得命名
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得螺环烃与桥环烃),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、 根据化合物得系统命名,写出相应得结构式或立体结构式(伞形式,锯架式,纽曼投影式,Fischer投影式)。
立体结构得表示方法:
1)伞形式:
2)锯架式:
3)纽曼投影式:
4)菲舍尔投影式:
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取代得椅式构象。
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键上得椅式构象。
立体结构得标记方法
1.Z/E标记法:
在表示烯烃得构型时,如果在次序规则中两个优先得基团在同一侧,为Z构型,在相反侧,为E构型。
2、顺/反标记法:
在标记烯烃与脂环烃得构型时,如果两个相同得基团在同一侧,则为顺式;在相反侧,则为反式。
3、R/S标记法:
在标记手性分子时,先把与手性碳相连得四个基团按次序规则排序。
然后将最不优先得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。
注:
将伞状透视式与菲舍尔投影式互换得方法就是:
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、有机化学反应及特点
1、反应类型
A
还原反应(包括催化加氢):
烯烃、炔烃、环烷烃、芳烃、卤代烃
氧化反应:
烯烃得氧化(高锰酸钾氧化,臭氧氧化,环氧化);炔烃高锰酸钾氧化,臭氧氧化;醇得氧化;芳烃侧链氧化,芳环氧化)
2、有关规律
1)马氏规律:
亲电加成反应得规律,亲电试剂总就是加到连氢较多得双键碳上。
2)过氧化效应:
自由基加成反应得规律,卤素加到连氢较多得双键碳上。
3)空间效应:
体积较大得基团总就是取代到空间位阻较小得位置。
4)定位规律:
芳烃亲电取代反应得规律,有邻、对位定位基,与间位定位基.
5)查依切夫规律:
卤代烃与醇消除反应得规律,主要产物就是双键碳上取代基较多得烯烃。
6)休克尔规则:
判断芳香性得规则。
存在一个环状得大π键,成环原子必须共平面或接近共平面,π电子数符合4n+2规则。
7)霍夫曼规则:
季铵盐消除反应得规律,只有烃基时,主要产物就是双键碳上取代基较少得烯烃(动力学控制产物).当β-碳上连有吸电子基或不饱与键时,则消除得就是酸性较强得氢,生成较稳定得产物(热力学控制产物).
8)基团得“顺序规则”
3、反应中得立体化学
烷烃:
烷烃得自由基取代:
外消旋化
烯烃:
烯烃得亲电加成:
溴,氯,HOBr(HOCl),羟汞化-脱汞还原反应---——反式加成
其它亲电试剂:
顺式+反式加成
烯烃得环氧化,与单线态卡宾得反应:
保持构型
烯烃得冷稀KMnO4/H2O氧化:
顺式邻二醇
烯烃得硼氢化-氧化:
顺式加成
烯烃得加氢:
顺式加氢
环己烯得加成(1-取代,3—取代,4-取代)
炔烃:
选择性加氢:
Lindlar催化剂————-顺式烯烃
Na/NH3(L)-—---反式加氢
亲核取代:
SN1:
外消旋化得同时构型翻转
SN2:
构型翻转(Walden翻转)
消除反应:
E2,E1cb:
反式共平面消除。
环氧乙烷得开环反应:
反式产物
四.概念、物理性质、结构稳定性、反应活性
(一)、概念
1、同分异构体
2、 试剂
亲电试剂:
简单地说,对电子具有亲合力得试剂就叫亲电试剂(electrophilicreagent).亲电试剂一般都就是带正电荷得试剂或具有空得p轨道或d轨道,能够接受电子对得中性分子, 如:
H+、Cl+、Br+、RCH2+、CH3CO+、NO2+、+SO3H、SO3、BF3、AlCl3等,都就是亲电试剂.
亲核试剂:
对电子没有亲合力,但对带正电荷或部分正电荷得碳原子具有亲合力得试剂叫亲核试剂(nucleophilicreagent)。
亲核试剂一般就是带负电荷得试剂或就是带有未共用电子对得中性分子,如:
OH-、HS—、CN-、NH2-、RCH2—、RO-、RS—、PhO-、RCOO—、
X—、H2O、ROH、ROR、NH3、RNH2等,都就是亲核试剂.
自由基试剂:
Cl2、Br2就是自由基引发剂,此外,过氧化氢、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁氰、过硫酸铵等也就是常用得自由基引发剂。
少量得自由基引发剂就可引发反应,使反应进行下去。
3、 酸碱得概念
布朗斯特酸碱:
质子得给体为酸,质子得受体为碱。
Lewis酸碱:
电子得接受体为酸,电子得给与体为碱。
4、共价键得属性
键长、键角、键能、键矩、偶极矩.
5、 杂化轨道理论
sp3、sp2、sp杂化。
6、旋光性
平面偏振光:
手性:
手性碳:
旋光性:
旋光性物质(光学活性物质),左旋体,右旋体:
内消旋体、外消旋体,两者得区别:
对映异构体,产生条件:
非对映异构体:
苏式,赤式:
差向异构体:
Walden翻转:
7、电子效应
1) 诱导效应
2)共轭效应(π-π共轭,p-π共轭,σ-p 超2共轭,σ-π超共轭.
3)空间效应
8、其它
内型(endo), 外型(exo):
顺反异构体,产生条件:
烯醇式:
(二)、 物理性质
1、 沸点高低得判断?
不同类型化合物之间沸点得比较;
同种类型化合物之间沸点得比较。
2、熔点,溶解度得大小判断?
3、 形成有效氢键得条件,形成分子内氢键得条件:
(三)、稳定性判断
1、烯烃稳定性判断
R2C=CR2>R2C=CHR >RCH=CHR(E—构型)〉RCH=CHR(Z—构型)
〉 RHC=CH2〉CH2=CH2
2、环烷烃稳定性判断
3、开链烃构象稳定性
4、 环己烷构象稳定性
5、反应中间体稳定大小判断(碳正离子,碳负离子,自由基)
碳正离子得稳性顺序:
自由基稳定性顺序:
碳负离子稳定性顺序:
6、 共振极限结构式得稳定性判断(在共振杂化体中贡献程度):
(四)酸碱性得判断
1、不同类型化合物算碱性判断
2、 液相中醇得酸性大小
3、酸性大小得影像因素(吸电子基与推电子基对酸性得影响):
(五)反应活性大小判断
1、烷烃得自由基取代反应
X2得活性:
F2 >Cl2 >Br2>I2
选择性:
F2<Cl2
2、烯烃得亲电加成反应活性
R2C=CR2>R2C=CHR〉RCH=CHR>RCH=CH2 > CH2=CH2> CH2=CHX
3、烯烃环氧化反应活性
R2C=CR2〉R2C=CHR>RCH=CHR>RCH=CH2〉CH2=CH2
4、烯烃得催化加氢反应活性:
CH2=CH2〉RCH=CH2>RCH=CHR'> R2C=CHR> R2C=CR2
5、Diles-Alder反应
双烯体上连有推电子基团(349页),亲双烯体上连有吸电子基团,有利于反应进行。
例如:
下列化合物
A、 ; B、 ; C、 ;D、
与异戊二烯进行Diels-Alder反应得活性强弱顺序为:
>>〉 。
6、卤代烃得亲核取代反应
SN1反应:
SN2 反应:
成环得SN2反应速率就是:
v五元环>v六元环>v中环,大环>v三元环 >v四元环
7、消除反应
卤代烃碱性条件下得消除反应-—--—E2消除
RI>RBr〉 RCl
醇脱水—--—-主要E1
8、 芳烃得亲电取代反应
芳环上连有活化苯环得邻对位定位基(给电子基)——-—-—-反应活性提高
芳环上连有钝化苯环得间位定位基(吸电子基)或邻对位定位基-—-—---反应活性下降。
例如:
下列芳香族化合物:
A、 B、 C、 D、
硝化反应得相对活性次序为 > >〉 。
例如:
萘环得
A、 α—位;B、β—位 ;C、 氯苯;D、苯
在亲电取代反应中相对活性次序为为 〉 >> 。
例如:
下列各化合物中,最容易与浓硫酸发生磺化反应得就是().
A、 ;B、 ;C、 ; D、
(六)其它
1、 亲核性得大小判断:
2、试剂得碱性大小:
3、芳香性得判断:
4、定位基定位效应强弱顺序:
邻、对位定位基:
-O->—N(CH3)2>—NH2〉-OH>-OCH3>-NHCOCH3>-R >-OCOCH3>-C6H5>-F>-Cl>-Br〉-I
间位定位基:
-+NH3〉-NO2>-CN>-COOH>—SO3H>—CHO>-COCH3>-COOCH3>-CONH2
五、活性中间体与反应类型、反应机理
反应机理:
1.自由基取代反应机理
中间体:
自由基
反应类型:
烷烃得卤代,烯烃、芳烃得α—H卤代。
2.自由基加成反应机理
中间体:
自由基:
反应类型:
烯烃、炔烃得过氧化效应。
3.亲电加成反应机理
中间体:
环鎓离子(溴鎓离子,氯鎓离子)
反应类型:
烯烃与溴,氯,次卤酸得加成
中间体:
碳正离子,易发生重排.
反应类型:
烯烃得其它亲电加成(HX,H2O,H2SO4,B2H6,羟汞化-去汞还原反应)、炔烃得亲电加成,小环烷烃得开环加成,共轭二烯烃得亲电加成。
或环鎓离子):
4、亲电取代反应机理:
中间体:
σ-络合物(氯代与溴代先生成π络合物)
反应类型:
芳烃亲电取代反应(卤代,硝化,磺化,烷基化,酰基化,氯甲基化)。
5、 亲核加成反应机理:
中间体:
碳负离子
反应类型:
炔烃得亲核加成
6.亲核取代反应机理:
SN1反应
中间体:
碳正离子,易发生重排。
反应类型:
卤代烃与醇得亲核取代(主要就是3°),醚键断裂反应(3°烃基生成得醚)。
SN2反应
中间体:
无(经过过渡态直接生成产物)
反应类型:
卤代烃与醇得亲核取代(主要就是1°),分子内得亲核取代,醚键断裂反应(1°烃基生成得醚,酚醚),环氧乙烷得开环反应。
7.消除反应反应机理
E1机理:
中间体:
碳正离子,易发生重排。
反应类型:
醇脱水,3°RX在无碱性试剂条件下在污水乙醇中得消除反应。
E2机理:
中间体:
无(直接经过过渡态生成烯烃)
反应类型:
RX得消除反应
E1cb机理:
中间体:
碳负离子
反应类型:
邻二卤代烷脱卤素。
重排反应机理:
(rearrangement)
重排反应规律:
由不稳定得活性中间体重排后生成较稳定得中间体;或由不稳定得反应物重排成较稳定得产物。
1、碳正离子重排
(1)负氢1,2-迁移:
(2)烷基1,2-迁移:
(3)苯基1,2-迁移:
频哪醇重排:
在频哪醇重排中,基团迁移优先顺序为:
Ar>R>H
(4)变环重排:
(5)烯丙位重排:
碱性水解
2、其它重排
(1)质子1,3-迁移(互变异构现象)
六、鉴别与分离方法
七、推导结构
1、化学性质:
烯烃得高锰酸钾氧化; 烯烃得臭氧化反应;芳烃得氧化;邻二醇得高碘酸氧化
2、 光波谱性质:
红外光谱:
3650~2500cm-1 O—H,N-H伸缩振动
3300~3000cm-1—C≡C—H(3300),C=C—H(3100),Ar—H(3030)伸缩振动
3000~2700cm-1—CH3,—CH2,次甲基,-CHO(2720,2820) 伸缩振动
1870~1650cm-1C=O(酸、醛、酮、酰胺、酯、酸酐)伸缩振动
1690~1450cm-1C=C,苯环骨架伸缩振动
1475~1300cm-1 -CH3,—CH2,次甲基面内弯曲振动
1000~670cm-1 C=C—H,Ar—H,—CH2 得面外弯曲振动
核磁共振谱:
偶合裂分得规律:
n+1规律
一组化学等价得质子有n个相邻得全同氢核存在时,其共振吸收峰将被裂分为n+1个,这就就是n+1规律.按照n+1规律裂分得谱图叫做一级谱图.在一级谱图中
具体得推到方法:
1)、不饱与度得计算
Ω(不饱与度)=1/2(2+2n4+n3-n1)
n41、n3、n1分别表示分子中四价、三价与一价元素得原子个数。
如果Ω=1,表明该化合物含一个不饱与键或就是环烷烃;
Ω=2,表明该化合物含两个C=C双键,或含一个C≡C三键等;
Ω≥4,表明该化合物有可能含有苯环。
2)、 红外光谱观察官能团区域
(1)、先观察就是否存在C=O(1820~1660cm-1,s)
(2)、如果有C=O, 确定下列状况、
羧酸:
就是否存在O—H(3400~2400cm-1,宽峰,往往与C-H重叠)
酰胺:
就是否存在N-H(3400cm—1附近有中等强度吸收;有时就是同
等强度得两个吸收峰
酯:
就是否存在C—O(1300~1000cm-1有强吸收)
酸酐:
1810与1760cm-1附近有两个强得C=O吸收
醛:
就是否存在O=C—H(2850与2750附近有两个弱得吸收)
酮:
没有前面所提得吸收峰
(3)、如果没有C=O,确定下列状况、
醇、酚:
就是否存在O-H(3400~3300cm-1,宽峰; 1300~1000cm-1附近得C—O吸收)
胺:
就是否存在N-H(3400cm-1附近有中等强度吸收;有时就是同
等强度得两个吸收
醚:
就是否存在C—O(1300~1000cm-1有强吸收,并确认
3400~3300cm—1附近就是否有O-H吸收峰)
(4)、观察就是否有C=C或芳环
C=C:
1650cm-1附近有弱得吸收
芳环:
1600~1450cm-1范围内有几个中等或强吸收
结合3100~3000cm-1得C-H伸缩振动,确定C=C或芳环。
3)分析核磁共振谱图
(1)根据化学位移(δ)、偶合常数(J)与结构得关系,识别一些强单峰与特征峰.如:
下列孤立得甲基与亚甲基质子信号,极低磁场(δ10~16)出现得羧基,醛基与形成分子内氢键得羟基信号。
(2)、采用重水交换得方法识别—OH、-NH2、—COOH上得活泼氢.如果加重水后相应得信号消失,则可以确定此类活泼氢得存在。
(3)如果δ在6、5~8、5ppm范围内有强得单峰或多重峰信号,往往就是苯环得质子信号,再根据这一区域得质子数目与峰型,可以确定苯环上取代基数目与取代基得相对位置。
(4)、解析比较简单得多重峰(一级谱),根据每个组峰得化学位移及其相应得质子数目对该基团进行推断,并根据n+1规律估计其相邻得基团.
(5)、根据化学位移与偶合常数得分析,推出若干个可能得结构单元,最后组合可能得结构式。
综合各种分析,推断分子得结构并对结论进行核对。
有机化学阶段复习(烷烃~芳烃)2009—4-15
一、命名或写出下列化合物得结构式(必要时标出顺、反,R、S构型)
1、 2、
3、 5—甲基螺[2、4]庚烷4、反-1,2—二甲基环己烷(优势构象)
5、 6、5-硝基-1-萘酚
答:
1、4-异丙基辛烷 2、顺—3,4-二甲基—3-辛烯
3、 4、
5、 (S)-α-溴代乙苯 6、
答:
1:
2,3,5-三甲基己烷2、3,5—二甲基-3—庚烯
答:
1、2,3,4,5-四甲基己烷 2、2-乙基—1—丁烯
3、 2,2,7,7-四甲基-3,5-辛二炔
1、 2、
3、顺—1,2—二甲基环己烷(优势构象)
4、
答:
1、2—甲基-3-乙基己烷 2、(Z)-1-氯—2-溴丙烯
3、
4、(R)-α—溴代乙苯
二、选择题(选择所有符合条件得答案)
1.下列化合物中得碳为SP2杂化得就是:
( B、D)。
A:
乙烷 B:
乙烯 C:
乙炔D:
苯
2、某烷烃得分子式为C5H12,其一元氯代物有三种,那么它得结构为:
( A)。
A:
正戊烷 B:
异戊烷C:
新戊烷D:
不存在这种物质
3、下列化合物具有芳香性得有哪些?
( A、C、D)
A:
环戊二烯负离子 B:
[10]轮烯C:
D:
4。
下列哪些化合物能形成分子内氢键?
( A、B)
A:
邻氟苯酚 B:
邻硝基苯酚 C:
邻甲苯酚 D:
对硝基苯酚
5.下列化合物不能发生傅列德尔—克拉夫茨酰基化反应得有(B、C、D)。
A:
噻吩 B:
9,10-蒽醌C:
硝基苯D:
吡啶
6.下列化合物中得碳为SP杂化得就是:
(C )。
A:
乙烷 B:
乙烯 C:
乙炔 D:
苯
7、 某烷烃得分子式为C5H12,只有二种二氯衍生物,那么它得结构为:
( C ).
A:
正戊烷 B:
异戊烷C:
新戊烷 D:
不存在这种物质
8、 下列化合物具有芳香性得有哪些?
(A、B、D)
A:
[18]轮烯B:
环庚三烯正离子 C:
D:
9、CH3C≡CH与CH3CH=CH2可以用下列哪些试剂来鉴别?
( B、C )
A:
托伦斯试剂 B:
Ag(NH3)2NO3C:
Cu(NH3)2ClD:
酸性KMnO4
理化性质比较题
1、 将下列游离基按稳定性由大到小排列:
答案:
稳定性c >a〉b
2、两瓶没有标签得无色液体,一瓶就是正己烷,另一瓶就是1—己烯,用什么简单方法可以给它们贴上正确得标签?
答案:
3、下列化合物中,哪些可能有芳香性?
答案:
b,d有芳香性
4、根据S与O得电负性差别,H2O与H2S相比,哪个有较强得偶极-偶极作用力或氢键?
答案:
电负性 O>S,H2O与H2S相比,H2O有较强得偶极作用及氢键
5、将下列碳正离子按稳定性由大至小排列:
答案:
稳定性:
6。
写出可能有得旋光异构体得投影式,用R,S标记法命名,并注明内消旋体或外消旋体。
2-溴代-1-丁醇
答案:
7.用简便且有明显现象得方法鉴别下列化合物
答案:
Ag(NH3)2+
三、完成下列化学反应(只要求写出主要产物或条件,
1、 CH2=CH-CH3 CH2=CH-CH2Cl (C)
( D )
完成下列各反应式
(1)(把正确答案填在题中括号内)
五、分析下列反应历程,简要说明理由
答:
2、 写出下列反应得历程
答案;
+HCl
解:
反应中出现了重排产物,因此反应就是经过碳正离子中间体进行得:
2+HCl
1
首先:
H+与(Ⅰ)反应,由于受(Ⅰ)中甲基得给电子效应得影响,使(Ⅰ)中C-1得电子云密度增加,H+与C-1结合得碳正离子(Ⅱ),(Ⅱ)与Cl—结合得(Ⅲ);(Ⅱ)为仲碳正离子,与甲基直接相连得碳上得氢以负氢形式转移,发生重排,得到更稳定得叔碳正离子(Ⅳ),(Ⅳ)与Cl—结合得(Ⅴ)。
六、指定原料合成(注意:
反应过程中所用得有机溶剂、催化剂及无机原料可任选,在反应中涉及得其她中间有机物均要求从指定原料来制备)
1.以萘为原料合成:
。
解:
2.以苯胺及两个碳得有机物为原料合成:
解:
3。
完成下列转化(必要试剂)
答案:
4。
以四个碳原子及以下烃为原料合成:
。
解:
CH≡CH+HCN CH2=CH-CN
(CH2=CH-CH3+NH3+3/2O2 CH2=CH-CN)
CH2=CH—CH=CH2 +CH2=CH—CN
5.以苯为原料合成:
。
解:
路线一:
先硝化,后氧化
路线二:
先氧化,后硝化
路线二有两个缺点,
(1)反应条件高,(2)有付产物,所以
路线一为优选路线。
七、结构推导
1、分子式为C6H10得A及B,均能使溴得四氯化碳溶液褪色,并且经催化氢化得到相同得产物正己烷。
A可与氯化亚铜得氨溶液作用产生红棕色沉淀,而B不发生这种反应。
B经臭氧化后再还原水解,得到CH3CHO及HCOCOH(乙二醛)。
推断A及B得结构,并用反应式加简要说明表示推断过程。
答案:
2、分子式为C5H10得化合物A,与1分子氢作用得到C5H12得化合物。
A在酸性溶液中与高锰酸钾作用得到一个含有4个碳原子得羧酸.A经臭氧化并还原水解,得到两种不同得醛。
推测A得可能结构,用反应式加简要说明表示推断过程.
答案:
3、溴苯氯代后分离得到两个分子式为C6H4ClBr得异构体A与B,将A溴代得到几种分子式为C6H3ClBr2得产物,而B经溴代得到两种分子式为C6H3ClBr2得产物C与D。
A溴代后所得产物之一与C相同,但没有任何一个与D相同。
推测A,B,C,D得结构式,写出各步反应.
答案:
转]有机化学鉴别方法《终极版》找了很久
有机化学鉴别方法得总结ﻫ1烷烃与烯烃,炔烃得鉴别方法就是酸性高锰酸钾溶液或溴得ccl4溶液(烃得含氧衍生物均可以使高锰酸钾褪色,只就是快慢不同)ﻫ
2烷烃与芳香烃就不好说了,但芳香烃里,甲苯,二甲苯可以与酸性高锰酸钾溶液反应,苯就不行
3另外,醇得话,显中性
4酚:
常温下酚可以被氧气氧化呈粉红色,而且苯酚还可以与氯化铁反应显紫色
5可利用溴