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文档简介
第四章开链烃脂肪烃芳香烃脂链烃(开链烃)脂环烃
Alicyclichydrocarbon烷烃(饱和烃)
Alkane(SaturatedHydrocarbon)烯烃(不饱和烃)Alkene(UnsaturatedHydrodarbon)炔烃(不饱和烃)Alkyne
烃类§4.1烷烃
属于饱和脂肪烃,通式:CnH2n+2
4.1.1分类和命名
一、碳原子的种类及取代基名称(p56)1.碳原子的种类1°伯2°仲3°叔4°季1°2°3°4°2.烷基的种类和名称
烷烃取代基名称CH4—CH3甲基CH3CH3—CH2CH3乙基CH3CH2CH3—CH2CH2CH3丙基(丙烷)—CH(CH3)2异丙基CH3(CH2)2CH3—(CH2)3CH3丁基(丁烷)—CH(CH3)CH2CH3仲丁基(CH3)2CHCH3—CH2CH(CH3)2异丁基(异丁烷)—C(CH3)3叔丁基
1.普通命名法(p56)正己烷异己烷新己烷己烷2,2-二甲基丁烷2-甲基戊烷2.系统命名法(IUPAC)取代基位次+取代基名称+母体规则:①选主链(确定母体):选择含碳原子数最多的碳链作为主链,根据主链所含碳原子数目叫做某烷。若有等长碳链,应选碳链上支链最多的碳链作为主链。CH3CH2CHCH2CH3CH—CH3CH3②编号:距取代基最近的一端开始,满足“最低序列原则”。CH3CHCH2CH2CHCH2CHCH3CH3CH3CH2CH312345678
87654321支链:2,5,7×2,4,7∨
①CH3CH3—CH—CH2—CH2—CH32—甲基戊烷②CH3—CH2—CH—CH—CH3
CH3CH32,3—二甲基戊烷①和②:从距取代基最近一端开始编号CH3—CH2—CH—CH2—CH3CH—CH3CH32—甲基—3—乙基戊烷④CH3—CH—CH—CH—CH2—CH2—CH3CH3CH3CH2CH—CH3CH32,3,6—三甲基—4—丙基庚烷③和④:有相同长度的链时,选取代基最多
的链为主链。⑤
CH3—CH—CH2—CH—CH3CH3CH3CH3CH32,2,4,4—四甲基戊烷⑤:每个取代基的位置均用数字标明。例:写结构:2,6—二甲基—3—乙基庚烷写法:先写主链(注意碳数),再写支链。CH3—CH—CH—CH2—CH2—CH—CH3CH3CH3CH2—CH3次序规则
(p71)
确定取代基排列次序的方法称次序规则,主要有三点:a.首先比较取代基中心原子的原子序数,原子序数大的为“优先”基团;b.若取代基的中心原子相同,则比较与中心原子相连的其它原子的原子序数,先比较各组中原子序数最大的,若还相同,再比较下一个,依次类推;c.重键按相应倍数单键处理。①将各取代基与主链直接相连的第一个原子,按原子序数大小排列,大者为较优基团;同位素原子按原子量排列。例:—OH﹥—NH2﹥—CH3②若取代基的第一个原子相同,则要外推比较。例:比较
大小:
—CH2OH,—CH2CH3原子序数:O﹥C∴前者为较优基团例:—C(CH3)3﹥—CH(CH3)2﹥—CH2CH3﹥—CH3③若含有双键或三键基团时,将其视为2个或3个单键相同原子处理。例:比较
大小:—CH2Cl,—CHF2练习:比较下列基团次序:答案:b<c<a<d4.1.2烷烃的异构现象和构象
烷烃分子的碳原子均为SP3杂化状态。所有键均为键。键角为109°28′。
CH4是烷烃同系列中的第一个化合物,为正四面体结构。其它烷烃,超过3个碳原子后,整条分子链呈锯齿状。甲烷的球棒模型丁烷的球棒模型二、构象(conformation)异构
C—C单键是可以旋转的单键的旋转使分子中的原子或基团在空间产生不同的排列(构象)不同的构象之间为构象异构关系(一类立体异构现象)乙烷的两种构象产生原因:描述立体结构的几种方式伞形式锯架式Newman投影式键电子云排斥,vonderwaals排斥力,内能较高(最不稳定)乙烷的构象交叉式构象扭曲式构象重叠式构象staggeredconformerskewedconformereclipsedconformer原子间距离最远内能较低(最稳定)(有无数个)小于两个H的vonderwaals半径(1.2Å)之和,有排斥力丁烷的构象交叉式(anti)(反交叉式)部分重叠式邻位交叉式(gauche)全重叠式邻位交叉式(gauche)甲基间距离最远(最稳定)较不稳定较稳定甲基间距离最近(最不稳定)
丁烷构象转换与势能关系图直链烷烃的熔点与分子中所含碳原子数的关系直链烷烃的沸点与分子中所含碳原子数的关系CH电负性2.52.2
烷烃的结构
一般情况下烷烃化学性质不活泼、耐酸碱(常用作低极性溶剂,如正己烷、正戊烷、石油醚等)
烷烃可与卤素发生自由基取代反应(烷烃的重要反应)sp3杂化已饱和不能加成低极性共价键H酸性小不易被置换二、烷烃的化学性质1.烷烃的卤代反应(氯代和溴代)烷烃分子中的氢原子被卤素取代的反应烷烃在光照或加热条件下,与卤素反应,得到各种卤代烷的混合物。如:甲烷的氯代CH4+Cl2CH3Cl+HClhor△
CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HClhor△CH2Cl2+Cl2CHCl3+HClhor△CHCl3+Cl2CCl4+HClhor△
甲烷与其它卤素的反应反应速率:F2>Cl2>Br2>I2(不反应)
F2
:反应过分剧烈、较难控制Cl2
:正常(常温下可发生反应)Br2:稍慢(加热下可发生反应)I2
:不反应。即使反应,其逆反应易进行(1)反应条件光照(hν)或高温(2)试剂Cl2、Br2(3)产物C—H键均裂,生成一卤代、二卤代、……多卤代烷混合物。
(4)反应机理
链引发链传递链终止
机理的决速步骤(以氯代为例)DH(反应热)+7.5kJ/mol吸热-112.9kJ/mol放热决速步骤
甲烷氯代的势能变化图过渡态:
势能最高处的原子排列,Ea:活化能(activationenergy);
DH:反应热只考虑氢原子的类型,忽略烷烃结构的影响氯代选择性(25oC):3oH:2oH:1oH=5.0:3.7:1选择性:2oH:1oH=4:1选择性:3oH:1oH=5:1(5)氯代反应的选择性自由基的稳定性与不同类型H的反应活性考虑反应的决速步骤自由基生成的相对速度决定反应的选择性自由基稳定性:自由基的相对稳定性决定反应的选择性R-H的键离解能(DH)2o自由基较易生成3o自由基较易生成自由基的相对稳定性:3o>2o>1o1o自由基较难生成1o自由基较难生成不同类型自由基的相对稳定性键离解能(DH)
键能越小,生成烷基自由基中间体需要的活化能越小,相应的C—H均裂反应活性越高,中间体越易生成,越易生成的中间体稳定性越高,相应产物的产率越高。2.烷烃的裂解反应裂化反应:隔绝氧气,高温下,化合物发生键断裂的反应。一般生成分子量更小的烷,烯和氢气。催化裂化,又叫催化重整。高温裂化,又叫高温裂解,一般高于750℃石油化工:汽油,辛烷值,2,2,4—三甲基戊烷值为100,正庚烷为03.烷烃的氧化反应1)燃烧生成CO2和水:高温和足够的空气中燃烧,完全氧化,生成CO2和水,大量放热:CH4+2O2CO2+2H2O+热能C3H8+5O23CO2+4H2O+热能CnH2n+2+(3n+1)/2O2nCO2+(n+1)H2O+热能低级烷烃的蒸气和空气混合至一定比例,遇火爆炸,如煤矿中瓦斯爆炸。甲烷的爆炸极限是5.53%—14%;在这比例外,只燃烧不爆炸。2)
在催化剂存在下可发生部分氧化,合成了乙酸,高级脂肪酸等产品。甲烷在催化剂的存在下,可发生氧化生成甲醛、甲醇等化合物:
4.2
烯烃和炔烃(p68)烯烃:分子中含C=C双键。含一个双键者为单烯烃,通式:CnH2n;含两个及其以上者为多烯烃。炔烃:分子中含C≡C叁键。含一个叁键者为单炔烃,通式:CnH2n-2。
烯烃、炔烃都称为不饱和烃。通常所说的单烯烃和炔烃,它们的不饱和度分别为1和2。若分子中有X原子,当做H处理附:nN–nH
2不饱和度
=nc+——+1叁键:C≡C→C2H2
=2+——
+1=2
0-22苯:→C6H6
=6+——
+1=4
0-62双键:C=C→C2H4
=2+——
+1=10-42乙醛:CH3CHO→CH3CHCH2=1吡啶:→C5H5N=5+——+1=41-52例如:4.2.1命名①选主链:选择含不饱和键的最长碳链为主链。据主链上的碳数称做某烯(炔)。超过十个碳时称为某碳烯(炔)。同时含有双键、叁键时,将炔放在最后。②编号:距重键最近的一端开始。用阿拉伯数字标明不饱和键位置(以编号较小的不饱和碳表示重键位置)写在母体名称之前。③相同重键,应将其合并;若同时含双、叁键,且编号相同,则以双键位次较小。CH3(CH2)13CH=CH21—十六碳烯CH3CH2C≡CCHCH3CH2CH3
23455—甲基—3—庚炔CH3CH=CHCH=CH21,3—戊二烯5432167CH3CH2CH2CHCH2CH2CH2CH3CH=CH212345673-丙基-1-庚烯CH3CH=CHC≡CHCH3C≡CCH=CH23—戊烯—1—炔1—戊烯—3—炔54321CH2=CHCH2C≡CH123451—戊烯—4—炔练习:命名下列化合物CH3—CH=CH—CH2—CH3(CH3)3C—CH2—C—CH3=CH2附:烯基命名CH2=CH—乙烯基CH3CH=CH—丙烯基
CH2=CHCH2—烯丙基
4.2.2结构4.2.2.1结构特点乙烯分子的键①烯烃的结构:乙烯分子的键π键的存在,限制了C—C单键绕σ键键轴旋转π键重叠程度比σ键小,不如σ键稳定,比较容易断裂。C=Cπ键的键能264.4kJ/mol,C-C单键的键能345.6kJ/mol.π键的电子云不象σ键电子云那样集中在两原子核连线上,而是分散在上下两方,故原子核对π电子的束缚力就较小。π键具有较大的流动性,容易受外界电场的影响,电子云比较容易极化,容易给出电子,发生反应。π键的加成反应在能量上是有利的。受π键的影响,π键α-H比其他烷基H活泼,易发生取代。烯烃的构性相关分析(p72)②炔烃的结构:
乙炔H—C≡C—H
C:sp杂化
3个键,2个键。叁键由1个键和2个键组成(圆柱形分布)
sp杂化的C原子,杂化轨道的S成分多于sp2杂化轨道,成键电子距核近。原子核对成键电子束缚力大,叁键比双键键长短(端基炔的特性),电负性:sp>sp2>sp3
炔烃键的断裂和极化一般较烯烃困难。s-spsp-spsp-s3个键,2个键电子云的分布乙炔分子的键乙炔分子的键炔烃有两个π键,类似于烯烃,化学性质比烷烃活泼,但三键键长比双键键长短,π键断裂比烯烃困难;相对而言,三键碳原子电负性较大,C—H键极性:炔烃烯烃烷烃,在一定条件下可发生断裂。炔烃是线形分子,无立体异构。烯、炔反应性能的比较:4.2.2.2结构异构烯烃、炔烃分子链中含有不饱和键,结构异构比烷烃复杂。
碳链异构
官能团异构位置异构结构异构例如:C4H10只有两种异构体;而C4H8就有六个异构体,即:四种烯烃:CH2=CHCH2CH31—丁烯CH2=C(CH3)22—甲基丙烯
CH3CH=CHCH3(顺、反)2—丁烯两种环烷烃:环丁烷甲基环丙烷4.2.2.3烯烃的顺反异构(几何异构)烯烃分子中,碳碳双键阻碍了原子或原子团的自由旋转,从而在空间产生不同的排布方式。⑴顺反异构的产生:2—丁烯CH3CH=CHCH3的顺反异构b.p.3.7°b.p.0.9°具有下列构型的烯烃均有顺反异构:任何一个双键C上有相同基团,则无顺反异构。⑵顺反异构体的命名①顺/反命名法:对于简单的烯烃,双键两个C原子彼此间的相同基团在双键的同侧用词头“顺—”;在异侧时则用词头“反—”命名。顺—2—丁烯反—2—丁烯顺—3—甲基—2—戊烯反—3—甲基—2—戊烯②Z/E命名:命名时,先把两个双键C原子上的取代基按次序规则排列。两个C原子上“较优”取代基在双键的同侧,其构型用Z表示,在双键的异侧则用E表示。亦即:若a>b,d>e则:(Z)-若a>b,d<e则:(E)-(Z)—2—丁烯(E)—2—丁烯(E)—3—甲基—2—戊烯(Z)—3—甲基—2—戊烯(Z)—3—甲基—4—丙基—3—辛烯12345678练习:下列结构用Z、E命名法命名:(E)—3—甲基—2—氯—2—戊烯(Z)—2,4—二甲基—3—乙基—3—己烯注意:用顺、反和(Z)、(E)表示烯烃的构型是两种不同的命名方法,不能简单地把顺和(Z)或反和(E)等同看待。若存在顺反异构的二烯烃,则每个双键都按照上述系统命名原则确定其构型,命名时将Z、E写在相应双键位次标号的后面,低位次的在前,高位次在后,置于化合物名称之前。(2Z,4E)—2,4—庚二烯练习:(Z)—3—乙基—1,3—庚二烯顺—9—十八碳烯酸4.2.3
烯、炔烃的物理性质(p78)
乙炔的储存与运输顺反异构体的熔、沸点一般规律4.2.4
烯、炔烃的化学性质(p79)一、加成反应:
不饱和键同其它试剂发生反应时,键断裂,反应试剂的两个原子或原子团分别加到与不饱和键相连的两个C原子上,这类反应称为加成反应。1.催化氢化:
在Pt,Ni,Pd等催化剂存在下,烯、炔烃与氢的加成反应键打开→C—H键形成C由sp2杂化→sp3杂化若用特殊催化剂:Na/NH3(液)等,能使反应停留在生成烯烃阶段。顺式产物为主反式产物为主催化剂的作用:降低烯烃加氢的活化能。可能机理:烯烃和一分子氢被吸附在催化剂表面,并释放出能量。能量的释放减弱了烯烃π键和氢分子的σ键,从而促使两个新的碳氢键形成,烷烃自催化剂表面解吸附,再吸附新的反应物分子,加氢反应是在碳碳双键的同侧进行。
凡是在分子中含有碳碳重键的化合物,都可以在适当条件下催化加氢。加氢反应一般都是定量完成的。所以可以通过反应中吸收氢的体积来计算分子中所含重键的数目。2.亲电加成
(1)加X2(p80)①试剂
Cl2、Br2(I2一般不起反应)②条件
烯烃:室温,CCl4溶剂;炔烃:+催化剂FeX3,能使反应顺利进行。
③产物
④应用制备卤代烃;鉴定碳碳不饱和键。
⑤反应机理离子型亲电加成反应。例:第一步:+亲电试剂亲核中心生成溴鎓离子第二步:第一步为反应定速步骤,涉及共价键异裂,亲电试剂Br+进攻π键——离子型亲电加成反应。
(2)加HX(不对称试剂)①试剂HCl,HBr,HI②条件炔烃需催化剂:Hg2+③产物④不对称烯烃和炔烃与不对称试剂加成——马氏规则符合马氏规则主要产物
反马氏规则问题
不饱和烃结构与反应的取向——马氏规则?⑤应用制备卤代烃⑥机理离子型亲电加成反应,反应定速步骤中生成正碳离子中间体⑦试剂反应活性HI>HBr>HCl反应机理:慢快箭头表示电子对转移方向对于不对称结构的反应物来说,可以得到两种产物。例:A为主要产物,即存在加成取向规律——马尔科夫尼可夫规律(简称马氏规则):不对称烯烃加成时,氢总是加在含H较多的不饱和碳原子上。
(3)加浓H2SO4(不对称试剂)①产物双键碳原子上所连取代基数目↑→反应物反应活性↑②应用分离提纯;制备醇。③不对称烯烃加浓H2SO4符合马氏规则,炔烃不反应。
(4)加H2O(p83)
①活泼烯烃
问题
烯烃结构与反应活性?②炔烃重排③应用活泼烯烃制备醇;炔烃制备乙醛和酮。④不对称烯烃
加H2O符合马氏规则
烯醇式酮式重排(5)正碳离子的重排
如何解释HX、H2SO4、H2O等不对称试剂与不对称烯烃加成时的产物取向?a用反应中间体的稳定性解释。b用反应物电子密度分布解释。正碳离子稳定次序:(CH3)3C
>
(CH3)2CH>CH3CH2>CH3++++即:叔碳正离子>仲碳正离子>伯碳正离子>+CH3从HX加成机理可以看出,亲电加成的整个反应速率取决于正碳离子中间体形成的速率。相对地,正碳离子越稳定,就越容易形成,速率也越快,产物所占的比例越大。例如:321AB++CH3CHCH2+CH3CH2CH2CH3CH=CH2H+∵A稳定性大于B的稳定性,∴π键打开,H+与C1形成σ键的A就容易形成,主要产物就是H+加到含H
较多的C1上的CH3CHXCH3。b用反应物电子密度分布解释。在丙烯CH3→CH=CH2分子中,甲基是斥电子基团,它使π电子在C1上出现的密度高,这样带正电的亲电试剂H+容易进攻C1,而不是C2。321CF3—CH=CH2
HCl321反马氏加成—CF3为吸电子基,CF3←CH=CH2
H+总是加到电子密度较高的双键C上。321使π电子在C2上出现的几率密度高,∴带正电的亲电试剂H+容易进攻C2。因此出现反马氏加成。判断加成取向即不对称烯、炔烃与不对称亲电试剂加成时:反马氏规则:双键连有吸电子基团如CF3,CN,COOH,NO2等时,多数情况下生成的主要产物是反马氏规则的。二.氧化反应(p86)①与KMnO4反应a冷稀(中性/弱碱性)KMnO4
冷的中性或弱碱性稀的KMnO4溶液可将烯烃氧化成邻二醇。现象:紫红色褪去,且有沉淀产生。用于烯烃鉴定。—C≡C—+KMnO4(冷,稀)→×例:b热浓(酸性)KMnO4在酸性介质中,KMnO4的强氧化性可使烯烃、炔烃的不饱和键断裂。生成物因烯、炔的结构不同而异。结论:双键C上有一个氢原子,得到羧酸;双键在链端,得到CO2;双键C无氢原子,得到酮。应用:
1.若已知氧化后的产物,便可推断出原烯、炔的结构。
2.用作烯烃和炔烃的定性鉴定。K2Cr2O7溶液也有此类反应现象。②臭氧(O3)氧化反应将含有臭氧(6%—8%)的O2通入烯烃的溶液中,立即生成不稳定的臭氧化物;在还原剂(Zn粉)存在下,此臭氧化物水解得到醛或酮。臭氧化物例如:结论:双键C原子上连有H,生成醛;双键C原子上没有H,生成酮;双键在链端,生成甲醛。应用:从臭氧化物的水解产物,也可推断出原烯烃的结构。练习70℃80%20%三.聚合(p84)(1)二聚反应反应机理:①②③80%1-丁烯-3-炔催化剂聚乙烯聚乙酸乙烯酯(2)烯烃的多聚反应四.端基炔生成金属炔化物(P88)叁键在链端的炔烃,能给出与叁键C原子相连的H而略显酸性,即氢原子可被金属离子取代。叁键C为SP杂化,S成分最大,吸电子能力强,H易以质子形式离去。例:HC≡CH+NaHC≡CNa+H2
HC≡CH+Na(过量)NaC≡CNa+H2又如:在氨溶液中,炔中叁键H被Ag+或Cu+取代,生成金属炔化物。HC≡CH+[Ag(NH3)2]NO3AgC≡CAg↓
乙炔银(灰白色)RC≡CH+[Cu(NH3)2]ClRC≡CCu↓
炔化亚铜(红棕色)这两个反应灵敏,现象明显,∴用于鉴别链端叁键。金属炔化物易爆炸,反应后立即用HCl或HNO3处理,使其分解。例:用化学方法区别下列各化合物:(1)戊烷(2)1—戊烯(3)1—戊炔(4)2—戊炔(1)(2)(3)(4)Br2/CCl4不反应褪色褪色褪色KMnO4稀、冷褪色不褪色不褪色Ag(NH3)2NO3灰白色↓不反应五、-H的卤代反应(Cl2,Br2,p87)
<200℃>200℃或hNBSN-溴代丁二酰亚胺§4-3二烯烃和共轭效应(p90)4.3.1二烯烃的分类和命名4.3.1.1分类根据两个双键的相对位置的不同分为三类:累积二烯烃共轭二烯烃隔离二烯烃
丙二烯的结构1、取含双键最多的最长碳链为主链。2、由距离双键最近的一端起依次编号。3-乙基-1,4-庚二烯2-乙基-1,3-丁二烯例如2-甲基-1,3,5-己三烯4.3.1.2命名某些天然产物含有多个共轭双键结构比较复杂,常用俗名。例如:维生素A命名练习CH2=CH—CH=CH2CH2=CH—CH=CH—CH3CH2=CH—CH2—CH=CH21,3-丁二烯1,3-戊二烯1,4-戊二烯4.3.2共轭二烯烃的分子结构和共轭效应1分子结构测定事实:①1,3—戊二烯比1,4—戊二烯稳定
(C=C-C=C-C)(C=C-C-C=C)②1,3—丁二烯中C2-C3的键长比一般C-C键长短。③共轭二烯在发生反应时,与隔离二烯不完全相同。
说明1,3-丁二烯烃中,两个双键不是孤立的。1,3—丁二烯分子结构
该分子中四个p电子的运动范围不再两两局限于C1—C2或C3—C4间而是运动于四个碳原子核的外围(这种现象称为电子的离域)形成了一个特殊的整体,这个整体称为“共轭π键”(也叫大π键)。电子离域的范围称为共轭体系。4*—-1.6183*—-0.618LUMOHOMO2—+0.6181—+1.6181,3-丁二烯大π键的分子轨道2共轭效应①共轭体系:分子中P电子发生离域而形成大π键的体系。共轭体系特点:P91分子中所有原子共平面。每个C原子都有一个垂直于该平面的p轨道,且P电子发生离域。单双键趋于平均化。分子稳定。即:共轭体系能量比非共轭体系低。共轭体系内部电子密度分布出现正负极性交替,并沿共轭链传递,且不随共轭链的增长而减弱。既可发生1,2-加成反应,又可以发生1,4-加成反应,且通常1,4—加成反应是主要的。正常C-C0.154nm孤立双键0.134nm共轭体系C-C0.146nm共轭体系中双键0.137nm例如:例如:1,3—戊二烯的氢化热为226KJ·mol-1
(稳定)比1,4—戊二烯的氢化热为254KJ·mol-1低,②共轭效应:在有机化合物分子中,由于相邻原子的p轨道发生重叠和形成大π键的结果,致使单双键键长趋于平均化,分子能量降低,这种效应称为共轭效应。用“C”表示。“+C”为斥电子共轭效应;“-C”为吸电子共轭效应。例如:当受到外界电场的影响时,π电子云发生极化后,沿着共轭链以正负交替形式传递到共轭链的另一端。这种现象又称为动态共轭效应。与诱导效应不同,共轭效应中电子云传递的强度不因共轭链的增长而减弱。共轭效应是靠分子的共轭方式传递的。③共轭体系的类型
π—π共轭:
由相邻两个或两个以上π键形成的共轭体系,称为π—π共轭。例如:1,3-丁二烯,记作:π44。p—π共轭:由π键与相邻原子的p
轨道重叠所形成的共轭体系,称为p—π共轭。例如:空轨道pπ共轭体系δ+δ-δ+-Cδ+δ-δ+例1键π32烯丙基碳正离子单电子例2键烯丙基碳游离基π33键孤电子对δ-δ+δ-
+C0.172nm例3π34氯乙烯键σπ(σp)超共轭体系
+Cδ+δ-例1例2例3空轨道自由基4.3.3.共轭二烯的化学性质4.3.3.1亲电加成反应1,2-加成1,4-加成或共轭加成3,4-二溴-1-丁烯1,4-二溴-2-丁烯δ-δ+δ-δ+δ-δ+
δ+δ-δ+δ-δ+δ-反应机理δ+δ-δ+一般情况下,反应温度↑,溶剂极性↑→1,4-加成产物的比例↑HBr-80℃40℃80%20%20%80%反应进程能量+Br-1,2-加成和1,4-加成能量示意图CH2CHCHCH2HCl3.3.3.2双烯合成反应(狄尔斯-阿尔德反应即:D—A反应)CH2=C—CH=CH2+HBr(1mol)CH3练习:△产物:环己烯或环己烯衍生物。例如:反应物1、乙烯或取代乙烯(亲双烯体)2、共轭二烯(双烯体)应用:在有机合成中制备环状化合物。注:若双键或叁键上连有吸电子基团(如:—CHO—COR—CN—NO2—COOH)该反应易于进行。反应机理共价键的断裂和形成同时进行——协同反应,且为可逆反应§4-4萜类化合物(p94)萜类和甾体化合物是相当重要的两类天然产物,其中很多具有重要的生物功能和显著的生理活性。从表面上看,这两类化合物在结构上几乎完全不同,但在生物体内都是经过一系列酶催化反应,由乙酸合成的,称之为醋源化合物(Acetogeninscompounds)。萜类和甾体化合物的生物合成途径示意图:3-甲基-3,5-二羟基戊酸(甲瓦龙酸)被活化的乙酸(乙酰辅酶A)+ATPCO2,H3PO4异戊烯醇焦磷酸酯单萜甾体酶倍半萜,二萜,三萜:鲨烯许多植物的根、茎、叶、花或果实以及树皮、木质部等组织经水蒸气蒸馏或溶剂提取,可得到挥发性很大,具有各种香气的物质。例如:薄荷油,玫瑰油,松节油等,常称之为香精油。19世纪对香精油的研究表明,分子中碳原子个数=10,且多含有C=C,所以称为Terpinene(萜烯)。例如:
月桂烯Myrcene,也称香叶烯,存在于月桂树果实中刺柏烯Sabinene,也称桧烯,(+)体存在于桧油中,()体存在于刺柏挥发油中自然界还存在许多与萜烯在结构上相似的含氧衍生物及挥发性不大的C15,C20,C30,C40(5的整数倍)的化合物,它们与萜烯类一起统称为Terpine(萜类)。苧烯Limonene,也称柠檬烯,存在于柠檬、桔子中
木天蓼醚
存在于纵木天蓼叶中。属于环戊烷单萜化合物。此类三取代环戊烷单萜化合物对猫科动物有兴奋作用。壳脑醛酸
紫胶树脂成分。属于三环倍半萜。紫胶树脂是寄生在蝶型花科、桑科等植物上的紫胶虫的分泌物。紫胶树脂主要是由羟基脂肪酸和倍半萜烯酸构成的聚酯混合物。用作胶粘剂,涂料,绝缘材料和油墨。赤霉素(GA19)赤霉素是一类植物生长激素,其数目超过60种。按碳原子数分为C19和C20两组,C19活性较高。应用最多的是GA3。
一、异戊二烯规则生物体内合成各种萜类,必须先合成异戊烯醇的焦磷酸酯。在该化合物的结构中,有一个异戊二烯单元(也称为异戊二烯骨架),所以多数萜类化合物的分子都是由若干个异戊二烯单元主要以头尾相连结合而成——异戊二烯规则。从结构上可以认为萜类是异戊二烯的聚合体及其衍生物的总称。异戊二烯头尾异戊二烯单元开链萜环萜但也有尾尾相连,或不符合异戊二烯规则的情况。
二、分类
1.根据若干个异戊二烯单元所连的碳链分类
2.根据异戊二烯单元的个数分类
三、各论
(一)单萜类
1.植物香精油的提取
(1)水蒸气蒸馏(2)溶剂萃取(3)直接压榨(4)超临界流体萃取
2.开链单萜
香叶醇(Geraniol,牻牛儿醇),存在于姜草油、香叶油、香草油、玫瑰油中,用于调配玫瑰型香精。也是蜜蜂的跟踪外激素。橙花醇(Nerol),存在于橙花油、香柠檬油、玫瑰油中,用于调配花香型香精。与香叶醇互为顺反异构体。
-柠檬醛(-Cireal,香叶醛)
-柠檬醛(-Cireal,橙花醛)顺反异构体主要存在于柠檬草油、山苍子油中,
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