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一、有机化合物
定义:碳氢化合物及其衍生物。但是有局限性,如:NaHCO3、H2CO3、HCN是无机物;CCl4、:CCl2是有机物。
二、共价键的种类和特点
σ键
π键
形成
成键轨道沿键轴方向重叠(头碰头)
成键轨道平行重叠(肩并肩)
轨道重叠程度
较大
较小
稳定性
键能较大,较稳定
键能较小,不稳定
对称性
轴对称,可沿键轴自由旋转
面对称,不能沿键轴自由旋转
存在方式
可以单独存在
不能单独存在,只能与σ键共存
键的极化
键的极化度较小
键的极化度较大
键的极化:由于外加电场作用而使共价键极性发生改变的现象。
键的极化度:共价键发生极化的难易程度。
三、共价键的键参数
:成键的2个原子原子核之间的距离。常用单位为pm、nm。(1pm=1×10-12m,1nm=1×10-10m)
:分子中1个原子与另外2个原子形成的共价键之间的夹角。单位为°。
:AB键的离解能是指当以共价键结合的双原子分子AB(气态)断裂成A原子和B原子(气态)时,所吸收的能量。
双原子分子——键的离解能就是其键能;多原子分子——键能是同类型键的离解能的平均值。
:2个相同原子形成的共价键,没有极性,为非极性共价键;2个不同原子形成的共价键,由于原子的电负性不同,电子云靠近电负性较大的原子一端,使其带部分负电荷,而电负性较小的原子一端带部分正电荷,从而使共价键具有极性,为极性共价键。电负性之差∝键的极性。
共价键的极性大小用偶极距(μ)表示,μ既有大小,又有方向(由正指向负)。μ∝键的极性。
分子的极性既与共价键的极性有关,也与分子的结构有关。
四、同分异构现象分子式相同,但是结构不同,从而性质不同的现象。
五、有机化合物的分类
)开链化合物(又称为脂肪族化合物)2)碳环化合物(根据碳环中碳原子的成键方式不同,又可分为脂环族化合物和芳香族化合物)3)杂环化合物(环中的非碳原子称为杂原子)
——分子中比较容易发生反应的原子或原子团
官能团
物质
官能团
物质
官能团
物质
结构
名称
结构
名称
结构
名称
C―C
碳碳单键
烷烃
―OH
羟基
醇、酚
―NH2
氨基
***
>C=C<
碳碳双键
烯烃
R―O―R
醚键
醚
―CONH2
酰***键
酰***
―C≡C―
碳碳三键
炔烃
―CHO
醛基
醛
―NO2
硝基
硝基化合物
―X
卤素
卤代烃
>C=O
***基
***
―CN
***基
***
―SH
巯基
硫醇
―COOH
羧基
羧酸
―SO3H
磺酸基
磺酸
六、有机化合物的表示方法(了解)
七、有机化合物的反应类型
)游离基反应(又称为自由基反应,共价键发生均裂)2)离子型反应(共价键发生异裂)
)取代反应(分子中的原子或原子团被其他原子或原子代替的反应)2)加成反应(有机物与另一种物质作用生成1种产物的反应)3)聚合反应(由低分子结合成高分子的反应)4)消除反应(从1个有机物分子中消去1个简单分子而生成不饱和化合物的反应)5)重排反应(有机物因为自身稳定性差,在一定因素影响下,分子中的某些基团发生转移或分子中碳骨架发生改变的反应)
第二章饱和烃
一、碳原子杂化轨道的类型
类型
参与杂化的原子轨道数
杂化轨道数目
空间结构
杂化轨道间夹角
sp3
1个2s+3个2p
4个sp3
正四面体
109°28’
sp2
1个2s+2个2p
3个sp2
平面三角形
120°
sp
1个2s+1个2p
2个sp
直线形
180°
二、有机物中C的杂化类型与共价键的构成
物质
官能团
官能团中C的杂化类型
官能团中共价键的构成
烷烃
C-C键
sp3
1个σ键
烯烃
C=C键
sp2
1个σ键+1个π键
炔烃
C≡C键
sp
1个σ键+2个π键
三、烷烃(通式为CnH2n+2,n≥1;官能团为C-C键)
)碳链异构2)构象异构(属于立体异构)
☆碳原子1)伯碳原子(只与1个碳直接相连的碳原子)2)仲碳原子(与2个碳直接相连的碳原子)3)叔碳原子(与3个碳直接相连的碳原子)4)季碳原子(与4个碳直接相连的碳原子)
☆氢原子1)伯氢原子(伯碳原子上的氢原子)2)仲氢原子(仲碳原子上的氢原子)3)叔氢原子(叔碳原子上的氢原子)
)普通命名法(适用于结构简单的烷烃)碳原子数≤10C的用“天干+烷”;>10C的用
“中文数字+烷”;为区分异构体使用“正(直链)、异()、新()”。
2)系统命名法(烷基是指烷烃分子中去掉1个H后剩余的基团,用―R表示。)
①选主链:最长的碳链,按主链上的碳数称为“某烷”(母体)。若有等长的两条碳链,取代基数目多的碳链作为主链。②编号:取代基位次最小。③确定名称:取代基(前)+母体(后),注意逗号和短线的使用。
(常温下较稳定,不与强酸、强碱、强氧化剂反应)
1)卤代反应:①为自由基反应历程。②卤素活性顺序:F2>Cl2>Br2>I2(Cl2、Br2为主)。③氢原子活性顺序:叔氢(3oH)>仲氢(2oH)>伯氢(1oH)。2)氧化反应:点燃+O2→CO2↑+H2O
四、环烷烃(通式为CnH2n,n≥3)
)碳链异构2)构象异构(属于立体异构)3)顺反异构(属于立体异构)
)根据分子中环的数目分为单环烷烃和多环烷烃;2)多环烷烃中根据环间的连接方式不同分为桥环烃(通过共用1个C连接)和螺环烃(通过共用2个或2个以上C连接)。
,只是在母体名称前+“环”。
(与烷烃类似,尤其是5个或6个C组成的环,不与强酸、强碱、强氧化剂反应。但是3个或4个C组成的环不稳定,容易发生开环反应。)
1)卤代反应(五环或六环发生反应,反应条件同烷烃)
2)开环反应(三环或四环发生反应)
①加氢
②加卤素
五、构象异构现象
:由于C―C键的旋转,导致分子中原子或原子团在空间排布方式不同而引起的同分异构现象。[注:构象异构体的数目是无数多的。常用锯架式或纽曼投影式表示。]
>重叠式。
>邻位交叉式>部分重叠式>全重叠式。
>船式。椅式中的C―H键分为a键和e键。
a键(垂直于平面的C―H键,又称为竖键或直立键)。e键(与平面成一定角度的C―H键,又称为横键或平伏键)。一取代环己烷中,取代基在e键的构象为优势构象。多取代环己烷中:1)取代基相同时,e键上取代基多的为优势构象;2)取代基不同时,大的取代基在e键为优势构象。
第三章不饱和烃
一、烯烃(通式为CnH2n,n≥2;官能团为C=C键)
)碳链异构2)位置异构3)顺反异构(属于立体异构)
判断有顺反异构的条件:1)必须有阻碍自由旋转的因素(如C=C或碳环);2)每1个不能自由旋转的C上必须连有2个不同的原子或原子团。2个条件同时满足才有顺反异构,否则就没有顺反异构。
)系统命名法①选主链:含C=C键在内的最长碳链,按主链上的碳数称为“某烯”(母体)。②编号:C=C键位次最小,然后取代基位次最小。③确定名称:取代基+母体,标明C=C键的位次。2)顺反异构体的命名(构型+系统名称)①顺/反命名法(适用于C=C的2个C上连接原子或原子团有相同的)当两个相同的原子或原子团在同侧时,称为顺式;在异侧时,称为反式。②Z/E命名法(适用于所有的顺反异构体)步骤:Ⅰ)按次序规则确定C=C上每个C所连接的2个原子或原子团的优先顺序。Ⅱ)当2个优先基团在同侧时,称为Z型;在异侧时,称为E型。
[注:次序规则步骤为Ⅰ)与C=C键的C直接相连的2个原子按原子序数由大到小排出次序,
原子序数大的为优先基团。Ⅱ)若基团中与C=C键的C直接相连的原子是相同的,则比较与该原子相连的其它原子的原子序数,直到比出大小。Ⅲ)若基团中含有不饱和键时,将双键或三键拆开,看作是以单键和2个或3个相同的原子相连的。]
1)加成反应(属于亲电加成反应机理)
①催化加氢RCH=CHR’+H2
②加X2(主要是加***或溴)RCH=CHR’+X2→
③加HXRCH=CHR+HX→
Ⅰ)反应活性顺序为:HI>HBr>HCl。Ⅱ)不饱和烯烃与不对称试剂加成时,要符合马氏规则。即不对称试剂中带正电荷的部分,总是加到含氢较多的双键碳原子上,而带负电荷的部分,总是加到含氢较少的双键碳原子上。如:CH2=CHCH3+HX→
Ⅲ)有过氧化物存在,不饱和烯烃与HBr加成,主要得到反马氏规则产物。CH2=CHCH3+HBr
④加H2SO4烯烃+浓硫酸→烷基硫酸氢酯(溶于硫酸中),再水解,得到醇。
2)氧化反应
①碱性或中性下,与高锰酸钾反应,生成邻二醇。RCH=CHR’+H2
②酸性下,与高锰酸钾反应,C=C中σ、π键都断裂。不同的结构得到不同的产物。
CH2=RCH=
3)聚合反应(小分子化合物加成为大分子化合物)
因某原子或基团的电负性而引起的电子云沿分子链向某一方向偏移,使分子发生极化的现象称为诱导效应(以符号I表示)。
诱导效应:1)产生原因:成键原子的电负性不同。2)本质:极性共价键产生的电场引起邻近价键电荷的偏移。3)特点:①沿碳链传递②极性不变③强度逐渐减弱。4)比较标准:以H原子为标准。电负性大小顺序为:–F>–Cl>–Br>–I>–OCH3>–NHCOCH3>–C6H5>–CH=CH2>–H>–CH3>–C2H5>–CH(CH3)2>
–C(CH3)3。电负性大于氢的基团称为吸电子基团;电负性小于氢的基团称为供(给或斥)电子基团。
二、二烯烃(通式为CnH2n-2,n≥4;官能团为C=C键)
,分为1)隔离二烯烃(又称为孤立二烯烃):2个C=C键被2个或2个以上单键隔开的二烯烃。2)聚集二烯烃(又称为累积二烯烃):2个C=C键与同1个C相连的二烯烃。3)共轭二烯烃:2个C=C键中间隔1个单键的二烯烃。
)选主链:含2个C=C键在内的最长碳链,按主链上的碳数称为“某二烯”(母体)。2)编号:C=C键位次最小,然后取代基位次最小。3)确定名称:取代基+母体,标明C=C键的位次。
。
1)共轭体系:具有共轭π键结构的体系。
2)共轭体系的主要类型:①π-π共轭②p-π共轭
3)共轭效应:在共轭体系中,π电子的离域使电子云密度平均化,键长趋于平均化,体系能量降低而稳定性增加的效应。用C表示。
4)共轭效应的特点:①沿着共轭链传递②强度一般不变③极性交替变化。
1)1,2-加成与1,4-加成
[注:低温及非极性溶液中,1,2-加成为主;高温及极性溶液中,1,4-加成为主。]
2)双烯合成反应(又称狄尔斯-阿尔德反应)
其中,共轭二烯烃类化合物称为双烯体;另一个称为亲双烯体。
三、炔烃(通式为CnH2n-2,n≥2;官能团为C≡C键)
)碳链异构2)位置异构
)选主链:含C≡C键在内的最长碳链,按主链上的碳数称为“某炔”(母体)。2)编号:C≡C键位次最小,然后取代基位次最小。3)确定名称:取代基+母体,标明C≡C键的位次。
1)加成反应
①催化加氢RC≡CR’+H2
[注:用林德拉催化剂,加氢停留在烯烃阶段。]
②加X2(主要是加***或溴)RC≡CR’+X2→+X2→
③加HX不对称炔烃,产物符合马氏规则
如:CH3C≡CCH2CH3+HX→+HX→
④加H2O乙炔+H2O→烯醇式产物,重排得到乙醛;其它炔烃+H2O→烯醇式产物,重排得到***。
2)氧化反应
酸性下,与高锰酸钾反应,C≡C键的三个键都断裂,得到相应的产物。
HC≡RC≡
3)聚合反应(二聚、三聚)
4)端基炔的特性(具有“HC≡”结构的炔)
①被碱金属取代
②被重金属取代端基炔+***银的氨溶液→炔化银↓(白色)
端基炔+***化亚铜的氨溶液→炔化亚铜↓(棕红色)
第四章芳香烃
一、芳香性一般情况下,易加成,难加成和难氧化的性质。
二、,分为苯系芳烃和非苯系芳烃。,分为单环芳烃(只含有1个苯环)和多环芳烃(含有2个或2个以上苯环)。,可分为联苯和联多苯、多苯代脂烃及稠环芳烃。
三、苯的结构具有环状共轭大π键,又称芳香π键。
四、:以苯为母体,烷基为取代基命名,称为“某烷(基)苯”。:以苯为母体,烷基为取代基命名,编号原则是取代基位次最小。当取代基相同时,还可以“邻、间、对”表示取代基位置。:以苯为母体,烷基为取代基命名,编号原则是取代基位次最小。当取代基相同时,还可以“连、偏、均”表示取代基位置。:以苯或最小烃基(某苯)为母体,其它烃基为取代基命名。:以苯环为取代基进行命名。:以烃为母体,苯环为取代基进行命名。
五、常见芳基的名称苯基(―C6H5.、甲苯基(邻;间;对)、苯***(苄基)
六、苯及其它单环芳烃的化学性质
1)卤代反应分子中氢原子被卤素取代的反应。①当有催化剂(Fe或FeCl3)存在时,苯环上的氢被取代;当无催化剂时,侧链上的α-H被取代。②烷基苯的卤代反应比苯容易,主要得到邻、对位产物。
2)硝化反应浓***和浓硫酸的混合物与苯共热,苯环上的氢被硝基取代,生成硝基苯的反应。①硝基苯进一步硝化,主要得到间二硝基苯。②烷基苯的硝化反应比苯容易,主要得到邻、对位产物。
3)磺化反应苯与浓硫酸或发烟硫酸反应,苯环上的氢被磺酸基取代,生成苯磺酸的反应。①磺化反应是可逆反应。②苯磺酸进一步磺化,主要得到间二苯磺酸。③烷基苯的硝化反应比苯容易,主要得到邻、对位产物。
4)傅-克反应
①傅-克烷基化反应苯与卤代烃在无水AlCl3的催化下,苯环上的氢被烷基取代,生成烷基苯的反应。
②傅-克酰基化反应苯与酰卤或酸酐在无水AlCl3的催化下,苯环上的氢被酰基取代,生成芳***的反应。
,在高温、高压等条件下,也能与H2、X2加成。
,含α-H的烷基苯易被氧化。一般来说,不论碳链长短,最终都只保留1个C,氧化成苯甲酸。
七、苯环上取代基的定位效应
(邻、对位定位基)结构特点:与苯环直接相连的原子是以单键与其连接的,且多数带有孤对电子或负电荷。
-NR2>-NHR>-NH2>-OH>-OR>-NHCOR>-OCOR>-R>-Ar>-X
[注:在邻、对位定位基中,-X使苯环钝化;其它基团是苯环活化。]
(间位定位基)结构特点:与苯环直接相连的原子一般含有双键、叁键或带正电荷。
-N+R3>-NO2>-CN>-SO3H>-CHO>-COR>-COOH
[注:间位定位基使苯环钝化。]
)定位效应一致时,进入位置由取代基的定位规则来决定。2)定位效应不一致时:①两个取代基为同一类,第三个取代基的位置要由定位效应强的基团决定。②两取代基属不同类型时,第三个取代基的位置一般由邻、对位基决定。3)两个取代基中间的位置一般不易进入新基团(∵空间位阻作用)。
八、稠环芳烃(了解)
第五章卤代烃(药学专业)
一、卤代烃烃分子中的H被X取代得到的化合物。官能团为-X。
二、,分为脂肪族卤代烃和芳香族卤代烃。,分为饱和卤代烃和不饱和卤代烃。,可分为伯卤代烃、仲卤代烃和叔卤代烃。,可分为一卤代烃、二卤代烃和多卤代烃。,可分为***代烃、***代烃、溴代烃和碘代烃。
三、:1)某烃基卤2)卤代某烃。,卤原子为取代基进行命名。
四、卤代烃的化学性质
。属于亲核取代反应机理。
,可脱去一分子HX而生成烯烃的反应。又称为β-消除反应。
1)消除反应遵守扎依采夫规则(仲、叔卤代烷脱HX时,主要脱去含氢少的β碳原子上氢原子,生成双键上烃基较多的烯烃)。
2)亲核取代和消除反应的竞争
①烃基结构
②亲核试剂的种类亲核试剂的碱性越强,浓度越大越有利于消除反应,反之有利于取代反应。
③反应的溶剂弱极性试剂有利于消除反应,强极性溶剂有利于取代反应。
④反应温度温度越高对消除反应越有利。
判断此反应的主要产物: