景山中学有机化合物的结构、命名、同分异构现象及电子效应_第1页
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文档简介

一、有机化合物的结构1.共价键的一些基本概念(1)碳原子的轨道杂化:sp3、sp2、sp杂化

(2)σ键与π键(3)电子的离域有机化合物中的原子主要以共价键相结合。价键理论和分子轨道理论价键理论现在是1页\一共有118页\编辑于星期四现在是2页\一共有118页\编辑于星期四碳原子的价电子层结构现在是3页\一共有118页\编辑于星期四(1)碳原子轨道的杂化(Hybridization)碳原子的价电子轨道sp3杂化s轨道和3个p轨道杂化组成4个等同的方向性更强的sp3杂化轨道,对称轴彼此之间的夹角为109°28´现在是4页\一共有118页\编辑于星期四sp2杂化s轨道和2个p轨道杂化组成3个等同的方向性更强的sp2杂化轨道,其对称轴在同一个平面内,彼此之间的夹角为120°。现在是5页\一共有118页\编辑于星期四sp杂化s轨道和1个p轨道杂化组成2个等同的方向性更强的sp杂化轨道,其对称轴之间的夹角为180°。现在是6页\一共有118页\编辑于星期四(2)有机分子中共价键的类型:σ键与π键σ键π键两个原子的轨道沿键轴方向重叠,电子云绕着键轴对称分布。两个原子的轨道互相平行进行最大的侧面重叠,电子云分布在两个原子键轴的平面的上方和下方。现在是7页\一共有118页\编辑于星期四键和键键可以绕键的对称轴旋转,其键不会发生断裂,旋转时所需的能量很少,故烷烃的构象丰富多彩。现在是8页\一共有118页\编辑于星期四π键的特点

1)π键没有轴对称,因此以双键相连的两个原子之间不能再以C-Cσ键为轴自由旋转,如果吸收一定的能量,克服p轨道的结合力,才能围绕碳碳σ键旋转,结果使π键破坏。2)π键由两个p轨道侧面重叠而成,重叠程度比一般σ键小,键能小,容易发生反应。3)π键电子云不是集中在两个原子核之间,而是分布在上下两侧,原子核对π电子的束缚力较小,因此π电子有较大的流动性,在外界试剂电场的诱导下,电子云变形,导致π键被破坏而发生化学反应。现在是9页\一共有118页\编辑于星期四甲烷的分子结构几个有机小分子的分子结构:现在是10页\一共有118页\编辑于星期四乙烷的分子结构现在是11页\一共有118页\编辑于星期四乙烯中键的形成

现在是12页\一共有118页\编辑于星期四乙烯的分子结构现在是13页\一共有118页\编辑于星期四乙炔的结构Pz

Py

sp杂化,直线型结构现在是14页\一共有118页\编辑于星期四乙炔的分子结构现在是15页\一共有118页\编辑于星期四(3)电子的离域——­离域键分子轨道理论:组成分子的所有原子的价电子不只从属于相邻的原子,而是处于整个分子的不同能级的分子轨道中。分子轨道的导出:原子轨道线性组合在讨论有机物的结构时,用价键法描述σ键部分,用分子轨道法描述π键部分。现在是16页\一共有118页\编辑于星期四丁二烯4个π电子分布不是局限在1,2碳原子和3,4碳原子之间,而是分布在包含4个碳原子的2个分子轨道中,这样形成的键叫做离域键(DelocalizedBond)。现在是17页\一共有118页\编辑于星期四苯分子中六个碳原子都以sp2杂化相互成键现在是18页\一共有118页\编辑于星期四休克尔(Hückel)规律

苯环有特殊的稳定性,难于起加成反应,易于起取代反应,这些特性称为芳香性(Aromaticity).但是,环丁二烯、环辛四烯与苯相似,都是环状共轭体系,但没有芳香性,具有典型烯烃性质,更活泼。具有平面的离域体系的单环化合物,其π电子数若为4n+2(n=0,1,2,…整数),就具有芳香性。这就是休克尔规律。现在是19页\一共有118页\编辑于星期四2、共价键的属性(1)键长(BondLength):以共价键相结合的两原子核之间的距离。离域键键长平均化价键C—CC—HC=CC≡C键长(pm)154110134120现在是20页\一共有118页\编辑于星期四(2)键角(BondAngle):分子中某一原子与另外两个原子形成的两个共价键之间的夹角。环丙烷:香蕉形的弯曲键,存在角张力。现在是21页\一共有118页\编辑于星期四(3)键能:对多原子分子,键能指分子中几个相同类型键的离解能的平均值。 是化学键强度的主要衡量标准;相同类型的键中,键能愈大,键愈稳定。键键能(kJ/mol)键键能(kJ/mol)C—H415.3C—O357.7C—C345.6C—Cl338.9C=C610C—Br284.5C≡C835.1C—I217.6现在是22页\一共有118页\编辑于星期四 (4)偶极矩

正、负电荷中心间的距离r和电荷中心所带电量q的乘积,叫做偶极矩μ=r×q。它是一个矢量,方向规定为从负电荷中心指向正电荷中心。偶极矩的单位是D(德拜)。根据讨论的对象不同,偶极矩可以指键偶极矩,也可以是分子偶极矩。分子偶极矩可由键偶极矩经矢量加法后得到。实验测得的偶极矩可以用来判断分子的空间构型。例如,同属于AB2型分子,CO2的μ=0,可以判断它是直线型的;H2S的μ≠0,可判断它是折线型的。可以用偶极矩表示极性大小。键偶极矩越大,表示键的极性越大;分子的偶极矩越大,表示分子的极性越大。现在是23页\一共有118页\编辑于星期四键的极性---偶极矩

例:CH3δ+Clδ-键距μ=ed

e:中心电荷d:正负电荷中心的距离 Cl-Cl(键距为零) 分子的偶极距是各键的键距向量和:

μ=0μ=0μ=1.94D

现在是24页\一共有118页\编辑于星期四3、有机化合物的结构表示法路易斯电子式凯库勒式(结构式)结构简式:CH3CH2CH2CH2CH3

键线式另有锯架式、纽曼投影式、菲舍Fischer投影式等现在是25页\一共有118页\编辑于星期四乙烷的构象纽曼投影式是C-C垂直于纸面的乙烷模型的投影。现在是26页\一共有118页\编辑于星期四Fischer投影式为了便于书写和进行比较,对映体的构型常用费歇尔投影式表示:现在是27页\一共有118页\编辑于星期四1、按碳架分

二、有机化合物的分类

现在是28页\一共有118页\编辑于星期四2、按官能团分

官能团(FunctionalGroup):分子中能决定一类化合物主要性质、特别能起反应的一些原子或原子团。化合物类别官能团化合物类别官能团烷烃无醛或酮C=O羰基烯烃C=C双键羧酸COOH羧基炔烃C≡C三键胺NH2(NH,N)氨基芳烃芳环磺酸SO3H磺基卤代烃卤素现在是29页\一共有118页\编辑于星期四3、两种分类法结合运用现在是30页\一共有118页\编辑于星期四三、有机化合物的命名(Nomenclature)(一)普通命名法1、主碳链数目+化合物类别主碳链数目≤10,天干:甲、乙、丙、丁等主碳链数目>10,汉数字2、用正、异、新、仲、叔、季等表示某些特定的碳架结构。CH3CH2CH2COOH,正丁酸;(CH3)2CHCH2OH,异丁醇

现在是31页\一共有118页\编辑于星期四(二)系统命名法根据IUPAC命名原则,结合普通命名法的基本名称和汉语特点常见取代基现在是32页\一共有118页\编辑于星期四1、化合物母体名称的选择

对于多官能团化合物,选择哪一个官能团作为化合物的母体名称,遵循如下顺序:优先顺序基团作官能团母体名作取代基名1-COOH羧酸羧基2-SO3H磺酸磺基3-COOR酯烃氧羰基4-COX酰卤卤甲酰基5-CONH2酰胺氨基甲酰基6-CN腈氰基现在是33页\一共有118页\编辑于星期四7-CHO醛甲酰基8-CO(R)酮酮羰基9-OH醇、酚羟基10-NH2胺氨基11-OR醚烃氧基12C≡C炔炔基13C=C烯烯基14-R烃基X、NO2、NO只作为取代基出现在命名中,分别称为卤素、硝基、亚硝基。优先顺序基团作官能团母体名作取代基名现在是34页\一共有118页\编辑于星期四2、母体化合物主碳链的选择主碳链的选择应:(i)包含母体主官能团(ii)尽可能多的包含更多其它官能团(命名时作取代基)的最长碳链为主链3、主碳链碳原子的编号(i)主官能团所属碳原子(所连碳原子)的编号尽可能小(ii)对于仅含取代基的烃类化合物,应从最靠近取代基的一端开始编号现在是35页\一共有118页\编辑于星期四4、命名书写原则取代基位次—(取代基数目)取代基名称—(主体官能团位次)-母体名称现在是36页\一共有118页\编辑于星期四(i)将原子或原子团游离价所在的原子按原子序数大小排列,原子序数大的原子优先于原子序数小的原子。例如:Br>Cl>O>C>H(ii)对同位素元素,则按相对原子质量大的优先于相对原子质量小的排列。例如:T>D>H5、次序规则

在系统命名法中,取代基排列的先后顺序、顺反构型的确定、手性化合物的构型等都是根据次序规则,按一定的方法确定。现在是37页\一共有118页\编辑于星期四(iii)对于多原子基团,如果游离价所在原子相同,则把与它们相连的其它原子也按原子序数排列,再依次逐个比较它们的优先顺序,直到可比较出它们的顺序为止。例如:—CH2Cl优先于—CHF2—CH2CH(CH3)2优先于—CH2CH2CH(CH3)2(iv)对于含重键如双键或三键的基团,可以把它认为是与两个或三个相同的原子相连。

取代基排列的先后顺序:按次序规则优先的基团靠近母体名称现在是38页\一共有118页\编辑于星期四6、构型标记(1)顺、反(trans,cis)命名烯烃:双键两个碳原子所连相同基团在同一边时,称为顺式,反之为反式。现在是39页\一共有118页\编辑于星期四环烷烃:相同取代基团在环的同一边时,称为顺式,反之为反式。现在是40页\一共有118页\编辑于星期四(2)双键化合物的Z/E命名法若双键两碳原子所连‘优先’基团在同一边,称为Z构型,反之为E构型。现在是41页\一共有118页\编辑于星期四(3)手性化合物的R/S标记 把与不对称碳原子相连的四个基团按次序规则排序,将优先顺序最小的基团置于观察者的最远处,这时其余三个基团按次序是顺时针排列的为R构型,反之为S构型。现在是42页\一共有118页\编辑于星期四Canh-Ingold-PrelogSystem现在是43页\一共有118页\编辑于星期四现在是44页\一共有118页\编辑于星期四EmilFischer1902年,NobelPrize确定用D/L表示绝对构型(4)手性化合物的D、L标记法现在是45页\一共有118页\编辑于星期四Fischer投影式为了便于书写和进行比较,对映体的构型常用费歇尔投影式表示:现在是46页\一共有118页\编辑于星期四D-L标记法D-L标记法是以甘油醛的构型为标准进行标记。凡碳链处于垂直方向,最高氧化态在碳链上端的投影式中,编号最大的手性碳上的羟基处于右側的为D-构型,处于左側的为L-构型。D-构型L-构型现在是47页\一共有118页\编辑于星期四D-L标记法右旋甘油醛的构型被定为D型,左旋甘油醛的构型被定为L型。构型与D-甘油醛相同的化合物,都叫做D型,而构型与L-甘油醛相同的,都叫做L型。“D”和“L”只表示构型,不表示旋光方向。现在是48页\一共有118页\编辑于星期四D-L标记法命名时,若既要表示构型又要表示旋光方向,则旋光方向用“(+)”和“(-)”分别表示右旋和左旋。如左旋乳酸的构型与右旋甘油醛(即D-甘油醛)相同,所以左旋乳酸的名称为D-(-)-乳酸,相应的,右旋乳酸就是L-(+)-乳酸。现在是49页\一共有118页\编辑于星期四D-L标记法

D-L标记法使用已久,对具有一个手性碳原子的分子表示比较方便,但对含有多个手性碳原子的化合物该方法却并不合适。它只表示出分子中一个手性碳原子(编号最大的手性碳)的构型,只适用于与甘油醛构型类似的化合物。一般用于糖类和氨基酸的构型标记。现在是50页\一共有118页\编辑于星期四(4)手性化合物的D、L标记法D、L标记法是以甘油醛的构型为参照,相对比较而得到的相对构型表示法,在糖类化合物、氨基酸等少数情况下使用。Fischer费歇尔投影式现在是51页\一共有118页\编辑于星期四7、环状化合物的命名(1)单脂环烃:简单环烷烃,在母体环名称前加取代基的位次和名称(2)单环芳烃:以苯为母体,烷基为取代基1-甲基-4-异丙基环己烷1,3-二甲苯现在是52页\一共有118页\编辑于星期四对于结构较复杂的苯的衍生物,苯环通常作为取代基命名现在是53页\一共有118页\编辑于星期四(3)简单杂环化合物以杂环为母体,从杂原子开始编号现在是54页\一共有118页\编辑于星期四(三)部分化合物的俗名、缩写蚁酸、醋酸、草酸、硬脂酸、软脂酸、酒石酸、肉桂酸、苦味酸、葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、核糖、脱氧核糖、甘氨酸、卤仿、甘油;DMF、THF、DMSO、DNA、RNA酒石酸肉桂酸N-甲酰二甲胺C3H7NO四氢呋喃

C4H8O二甲基亚砜

分子式:(CH3)2SO现在是55页\一共有118页\编辑于星期四要点:1、掌握母体的选择、主碳链的选择以及编号原则。2、能够正确运用次序规则,对烯烃的Z/E构型、手性化合物的R/S构型进行标记。现在是56页\一共有118页\编辑于星期四四、有机化合物的同分异构现象现在是57页\一共有118页\编辑于星期四1、构造异构由于分子中原子之间连接的次序不同而产生的异构现象,它又分为以下几类:(1)碳链异构:由于碳的骨架不同而产生的异构现象。

分子式为C6H14的烷烃,其异构体有:现在是58页\一共有118页\编辑于星期四(2)位置异构:由于官能团在碳链或碳环上的位置不同而产生的异构现象。现在是59页\一共有118页\编辑于星期四(3)官能团异构:由于分子中官能团不同而产生的异构现象。

CH3CH2OH 与 CH3OCH3CH3CH2C≡CH 与 CH2=CHCH=CH2CH3COCH3

与 CH3CH2CHO现在是60页\一共有118页\编辑于星期四2、立体异构分子中原子或原子团相互连接次序相同,但空间的排列方式不同,包括:(1)顺反异构(几何异构):由于分子中存在阻碍单键自由旋转的因素(碳碳双键、碳环等),且组成双键的每个原子(或环中的两个原子)分别连接两个不同的原子或原子团而产生的异构现象。双键化合物产生顺反异构的充分必要条件是双键原子上各自连有不同的两个原子或基团。现在是61页\一共有118页\编辑于星期四现在是62页\一共有118页\编辑于星期四环状化合物的顺反异构

现在是63页\一共有118页\编辑于星期四(2)手性化合物的立体异构:对映异构体和非对映异构体

(i)手性分子:一个分子与其镜像不能重叠,此分子具有手性,或称此分子为手性分子一个分子与其镜像分子,互为对映异构体,中心的不对称碳原子为手性碳。两个异构体可区分为R构型或S构型。乳酸R构型S构型现在是64页\一共有118页\编辑于星期四恒等操作是所有分子几何图形都具有的,其相应的操作是对分子施行这种对称操作后,分子保持完全不动,即分子中各原子的位置及其轨道的方位完全不变。恒等操作(ii)对称元素现在是65页\一共有118页\编辑于星期四

将分子图形以直线为轴旋转某个角度能产生分子的等价图形。旋转轴能生成n个旋转操作,记为:操作定义单重(次)轴pq2=)(2C二重(次)轴三重(次)轴n重(次)轴n…pq2=3pq2=2pq2=)(1C)(3C)(nCnC轴定义对称轴:Cn

Cn现在是66页\一共有118页\编辑于星期四对称轴和旋转操作操作演示2C3C现在是67页\一共有118页\编辑于星期四(ii)对称元素对称面(见有机教材121页)现在是68页\一共有118页\编辑于星期四对于分子中任何一个原子来说,在中心点的另一侧,必能找到一个同它相对应的同类原子,互相对应的两个原子和中心点同在一条直线上,且到中心点有相等距离。这个中心点即是对称中心。有对称中心222ClHC3无对称中心BF对称中心:i现在是69页\一共有118页\编辑于星期四(ii)对称元素对称中心:i在绝大多数情况下,分子中没有对称面和对称中心,分子就有手性。(手性分子可以有对称轴)现在是70页\一共有118页\编辑于星期四(iii)对映体的性质:对映体的熔点、沸点、溶解度以及与非手性试剂的反应速度都相同。生物体内的酶和各种底物都是手性的,因此对映体的生理性质往往有很大差别。对映体对偏振光的旋转方向不同,右旋用(+)表示,左旋用(-)表示。对映体等摩尔的混合物称为外消旋体。现在是71页\一共有118页\编辑于星期四偏振光过滤器样品池检测仪旋光仪主要由一个光源、两个尼科尔棱镜和一个盛测试样品的盛液管组成。普通光经第一个棱镜(起偏镜)变成偏振光,然后通过盛液管,再由第二个棱镜(检偏镜)检验偏振光的振动方向是否发生了旋转,以及旋转的方向和旋转的角度。

比旋光度现在是72页\一共有118页\编辑于星期四偏振光过滤器样品池检测仪光源发射的光经偏振片得到的偏振光通过装有旋光物质的溶液,偏振光的偏振面发生旋转,将目视偏振镜旋转一个角度才能看到光束。比旋光度现在是73页\一共有118页\编辑于星期四偏振光过滤器样品池检测仪能使平面偏振光旋转一定角度的物质称为旋光性物质。若使偏振面逆时针旋转时则称为左旋异构体(用L-表示),反之则称为右旋异构体(用D-表示)。比旋光度现在是74页\一共有118页\编辑于星期四偏振光过滤器样品池检测仪能使平面偏振光旋转一定角度的物质称为旋光性物质。旋光分左旋(L)和右旋(D),等量的L和D的混合物不具旋光性,称DL型化合物(即外消旋体)。比旋光度现在是75页\一共有118页\编辑于星期四能使平面偏振光旋转一定角度的物质称为旋光性物质。旋光分左旋(L)和右旋(D),等量的L和D的混合物不具旋光性,称DL型化合物(即外消旋体)。现在是76页\一共有118页\编辑于星期四左旋和右旋异构体生理作用的差异是很有意义的。例如存在于烟草中左旋尼古丁的毒性要比人工合成出来的右旋尼古丁毒性大的多,显然与它们在生物体中不同的反应部位有关。旋光异构体的拆分及合成研究是目前研究热点之一。现在是77页\一共有118页\编辑于星期四由旋光仪测得的旋光度,甚至旋光方向,不仅与物质的结构有关,而且与测定的条件有关。因为旋光现象是偏振光透过旋光性物质的分子时所造成的。透过的分子愈多,偏振光旋转的角度愈大。因此,由旋光仪式测得的旋光度与被测样品的浓度(如果是溶液),以及盛放样品的管子(旋光管)的长度密切相关。通常,规定旋光管的长度为1dm,待测物质溶液的浓度为1g/mL,在此条件下测得的旋光度叫做该物质的比旋光度,用[α]表示。比旋光度仅决定于物质的结构,因此,比旋光度是物质特有的物理常数。

比旋光度现在是78页\一共有118页\编辑于星期四比旋光度,用[α]表示

某物质溶液的旋光度α

C--溶液的浓度(g/mL);l--旋光管长度(dm)

因偏振光的波长和测定时的温度对比旋光度也有影响,故表示比旋光度时,还要把温度及光源的波长标出,将温度写在[α]的右上角,波长写在左下角

温度写在[α]的右上角,波长写在左下角

D钠光,λ=589.3nm现在是79页\一共有118页\编辑于星期四(iv)比旋光度:1ml含有1g旋光物质浓度的溶液,放在1dm长的盛液管中测得的旋光度。D光,λ=589.3nm现在是80页\一共有118页\编辑于星期四分子中含有两个不对称碳原子,且不相同。2,3,4-三羟基丁醛(2R,3R)与(2R,3S)或(2S,3R)互为非对映异构体(v)非对映异构分子中含有n个不同的手性碳原子,有2n个立体异构体。现在是81页\一共有118页\编辑于星期四分子中含有两个不对称碳原子,但两个手性碳原子相同。酒石酸(2R,3S)有对称面,有手性碳,但分子没有手性,称为内消旋体。外消旋内消旋现在是82页\一共有118页\编辑于星期四(3)构象异构:由于围绕单键旋转而产生的分子中原子或基团在空间的排列形式,即是构象异构。单键旋转后可以产生无数个构象异构体,但有几种极端的构象。乙烷的构象纽曼投影式是C-C垂直于纸面的乙烷模型的投影。现在是83页\一共有118页\编辑于星期四构象异构体易于互相转变,通过σ-键旋转即可,而构型异构体不易相互转变,需要破裂化学键。

正丁烷的构象现在是84页\一共有118页\编辑于星期四构象异构体易于互相转变,通过σ-键旋转即可,而构型异构体不易相互转变,需要破裂化学键。

环己烷的构象构型异构是混合物,因为构型异构是两种不同的物质。

构象异构则不是混合物,因为构象是通过sigama键旋转而形成的,sigema键可以自由旋转,从而形成不同的构象,但是构象是不断发生变化的,即一个构象随时都会转变成为另一个构象,因此不是混合物。

现在是85页\一共有118页\编辑于星期四#互变异构:不同的异构体处于动态平衡之中,能很快的相互转变。羰基与烯醇结构的互变异构现在是86页\一共有118页\编辑于星期四葡萄糖的互变异构现在是87页\一共有118页\编辑于星期四要点:1、掌握立体化学的基本知识:顺反异构、手性、对映异构体等概念。2、了解构象、互变异构等方面的基本知识。现在是88页\一共有118页\编辑于星期四五、电子效应1、诱导效应(InductionEffect):由于分子中原子的电负性不同而产生的一种极化效应。它沿σ键传递,且渐远渐弱(一般到三个原子)。反应活性中心的电子云密度的大小直接决定着有机化合物的化学性质、反应方式以及反应速度。现在是89页\一共有118页\编辑于星期四-I:F>Cl>Br>I+I:(CH3)3C—>(CH3)2CH—>CH3CH2—>CH3—它有两种类型:吸电子诱导效应(-I)与给电子诱导效应(+I)I=0现在是90页\一共有118页\编辑于星期四2、共轭效应(ConjugationEffect):(共轭稳定化)在共轭体系中,由于电子离域而产生的效应。在共轭分子中,电子云分布趋于平均化,即电子云密度大的地方向电子云密度小的地方转移,并沿着共轭链传递,传递时远而不弱。现在是91页\一共有118页\编辑于星期四共轭体系主要包括:现在是92页\一共有118页\编辑于星期四共轭效应可分为:吸电子共轭效应(-C)供电子共轭效应(+C)在共轭体系中,若一个原子或基团吸电子能力大于碳原子,就是具有吸电子共轭效应(-C)。若一个原子或基团给电子能力大于碳原子,就是具有供电子共轭效应(+C)。现在是93页\一共有118页\编辑于星期四3、诱导效应与共轭效应往往同时起作用,其综合影响决定于两种效应的方向及相对强度。

P-P-π共轭P-π共轭P-π共轭P-π共轭π-π共轭现在是94页\一共有118页\编辑于星期四4、电子效应对化合物的性质产生重大影响(1)对化合物酸、碱性强度的影响醇的酸性:伯醇>仲醇>叔醇。当α碳上的氢原子被吸电子基团取代时,醇的酸性增强醇pKa醇pKaCH3CH2OH15.9ClCH2CH2OH14.3(CH3)3COH19.2Cl3CCH2OH12.4pKa越小,酸性越强现在是95页\一共有118页\编辑于星期四酚的酸性羧酸的酸性酸性判断规律:a.凡有利于提高氧上电子云密度的取代基使酸性下降,凡降低氧上电子云密度的取代基使酸性提高。b.酸性伯醇>仲醇>叔醇。伯醇体积较小,易溶剂化,有利于质子的离解,酸性增强现在是96页\一共有118页\编辑于星期四胺的碱性: 取决于氨基氮原子上电子云密度的高低。氮原子上电子云密度愈高,胺的碱性愈强。 脂肪族胺的碱性比氨强,芳香族胺的碱性比脂肪族胺和氨都弱。碱性:CH3CH2NH2>CF3CH2CH2NH2>CF3CH2NH2

现在是97页\一共有118页\编辑于星期四(2)对化合物反应活性及活性中心位置的影响(i)苯环上的亲电取代反应活性亲电试剂共价键异裂形成正负离子的反应成为离子型反应。在离子型反应过程中接受电子或共用电子(这些电子原属于另一反应物的)的试剂称为亲电试剂(electrophilicreaction)或称为亲电体(electrophiles)。例如金属离子和氢质子都是亲电试剂。亲电试剂由于缺少电子,容易进攻反应物上带部分负电荷的位置,由这类亲电试剂进攻而发生的反应称为亲电反应。

亲电取代反应是一种亲电试剂取代其它官能团的化学反应,这种被取代的基团通常是氢,但其他基团被取代的情形也是存在的。亲电取代是芳香族化合物的特性之一.芳香烃的亲电取代是一种向芳香环系,如苯环上引入官能团的重要方法。现在是98页\一共有118页\编辑于星期四(2)对化合物反应活性及活性中心位置的影响(i)苯环上的亲电取代反应活性-R、-OH、-OR、-NH2、-NHR、-NR2等取代基团能活化苯环,亲电取代反应比较容易进行,反应主要发生在邻、对位。-NO2、-CF3、-CN、-SO3H、-COR、-CHO、-COOR等取代基团钝化苯环,亲电取代反应比苯难于进行,反应主要发生在间位。卤素取代基钝化苯环,邻位和对位钝化程度较间位小,有利于形成邻位和对位的取代异构体。此类取代基称为有钝化作用的邻、对位取代基。亲电取代反应比苯难于进行,反应主要发生在邻、对位。现在是99页\一共有118页\编辑于星期四两类定位基:邻、对位定位基(第一类定位基):

-O-,-N(CH3)2,-NH2,-OH,-OCH3,-NHCOCH3,-OCOCH3,-F,-Cl,-Br,-I,-CH3,-CH2Cl,-CH2COOH,-CH2F等。间位定位基(第二类定位基):

-N+(CH3)3,-CF3,-NO2,-CN,-SO3H,-COOH,-CHO,-COOCH3,-COCH3,-CONH2,-N+H3,-CCl3等。现在是100页\一共有118页\编辑于星期四亲核试剂是电子对的给予体,它在化学反应过程中以给出电子或共用电子的方式和其他分子或离子生成共价键。

亲核试剂通常是路易斯碱,例如,HO—、RO—、Cl—、Br—、CN—、R3N—、H2O、ROH等是亲核试剂。

现在是101页\一共有118页\编辑于星期四亲核试剂是电子对的给予体,它在化学反应过程中以给出电子或共用电子的方式和其他分子或离子生成共价键。

烯烃和芳烃也常被看作是亲核试剂,因为它们易与正离子或缺电子的分子反应。

反应试剂在反应过程中,对与之相互作用的原子或体系给予或共享电子对者,称为亲核试剂。

现在是102页\一共有118页\编辑于星期四亲核加成反应

亲核加成反应是由亲核试剂与底物发生的加成反应。反应发生在碳氧双键、碳氮叁键、碳碳叁键等等不饱和的化学键上。最有代表性的反应是醛或酮的羰基与格氏试剂加成的反应。

RC=O+R'MgCl→RR'C-OMgCl

再水解得醇,这是合成醇的良好办法。在羰基中,O稍显电负性;在格氏试剂中,C-Mg相连,Mg稍显电正性,C是亲核部位。于是格式试剂的亲核碳进攻亲电的羰基碳,双键打开,新的C-C键形成。

现在是103页\一共有118页\编辑于星期四水、醇、胺类以及含有氰离子的物质都可以与羰基加成。碳氮叁键(氰基)的亲核加成主要表现为水解生成羧基。

此外,端炔的碳碳叁键也可以与HCN等亲核试剂发生亲核加成,如乙炔和氢氰酸反应生成丙烯腈(CH=CH-CN)。

其他重要的亲和加成反应有:麦克尔加成、醇醛加成/缩合等等。

亲核加成反应现在是104页\一共有118页\编辑于星期四(ii)亲核试剂对羰基化合物的加成反应R为吸电子基团时,反应进行速度快;R为供电子基团时,反应进行速度相对较慢。现在是105页\一共有118页\编辑于星期四(3)对碳正离子、碳负离子、游离基稳定性的影响(i)碳正离子碳正离子是一种带正电的极不稳定的碳氢化合物。碳正离子与自由基一样,是一个活波的中间体。碳正离子有一个正电荷,最外层有6个电子。带正电荷的碳原子以SP2杂化轨道与3个原子(或原子团)结合,形成3个σ键,与碳原子处于同一个平面。碳原子剩余的P轨道与这个平面垂直。碳正离子是平面结构。根据带正电荷的碳原子的位置,可分为一级碳正离子,二级碳正离子和三级碳正离子。

现在是106页\一共有118页\编辑于星期四(3)对碳正离子、碳负离子、游离基稳定性的影响(i)碳正离子碳正离子的结构与稳定性直接受到与之相连接的基团的影响。它们稳定性的一般规律如下:(1)苄基型或烯丙型一般较稳定;(2)其它碳正离子是:3°>2°>1°;碳正离子越稳定,能量越低,形成越容易,加成速度也越快,可见碳正离子的稳定性决定烯烃加成的取向。

现在是107页\一共有118页\编辑于星期四(3)对碳正离子、碳负离子、游离基稳定性的影响(i)碳正离子现在是108页\一共有118页\编辑于星期四(ii)碳负离子碳负离子是带负电荷的具有偶数价电子的物种,其负电荷(未共用电子对)定域在一个碳原子上。甲基负离子CH3-可看作是一切碳负离子的母体,各碳负离子可以烷基负离子来命名。

由吸电子基共轭稳定化(-R效应)的碳负离子,由于实际的共振结构中负电荷主要分布在氧原子上,这类离子叫做碳负离子的性质。---现在是109页\一共有118页\编辑于星期四氢原子的活性(即酸性)是与分子的结构有关的,当分子中含有强的吸电基,尤其在中心碳原子上有吸电基时,氢原子的酸性增强,活性增大。同时,产生的负碳离子,其负电荷如能得到分散或离域也可使碳负离子稳定,而增强氢原子的酸性。例如

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