有机化学总复习上册省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、1 第1页2有机化学习题课有机化学习题课(网上教学课件网上教学课件)有机化合物命名。有机化合物命名。基本概念与理化性质比较。基本概念与理化性质比较。完成反应式。完成反应式。有机化学反应历程。有机化学反应历程。有机化合物分离与判别。有机化合物分离与判别。有机化合物合成。有机化合物合成。有机化合物结构推导。有机化合物结构推导。第2页3第3页4一、系统命名法一、系统命名法 系统命名基本方法是:系统命名基本方法是:选择主要官能团选择主要官能团 确定主确定主链位次链位次 排列取代基列出次序排列取代基列出次序 写出化合物全称。写出化合物全称。有机化合物命名有机化合物命名第4页5 关键点:关键点:1.“最低
2、系列最低系列”当碳链以不一样方向编号,得到当碳链以不一样方向编号,得到两种两种或两种以上不一样或两种以上不一样编编号序列号序列时时,则顺则顺次逐次逐项项比比较较各序列各序列不一不一样样位次,首先碰到位次最小者,定位次,首先碰到位次最小者,定为为“最低系列最低系列”。2,5-二甲基二甲基-4-异丁基庚烷异丁基庚烷 2.“优先基团后列出优先基团后列出”当主碳链上有多个取代基,当主碳链上有多个取代基,在命名时这些在命名时这些基团列出次序基团列出次序遵照遵照“较优基团后列出较优基团后列出”原原则,较优基团确实定依据是则,较优基团确实定依据是“次序规则次序规则”。第5页6 两条等长碳链选择连两条等长碳链
3、选择连有取代基多为主链。有取代基多为主链。异丙基优先于正丁基。异丙基优先于正丁基。5-(正正)丁基丁基-4-异丙基癸烷异丙基癸烷 3.分子中同时含双、叁键化合物分子中同时含双、叁键化合物 (1)双、叁键处于不一样位次双、叁键处于不一样位次取双、叁键含有最取双、叁键含有最小小位次编号。位次编号。(2)双、叁键处于相同编号双、叁键处于相同编号,选择双键以最低编号。,选择双键以最低编号。3-甲基甲基-1-戊烯戊烯-4-炔炔 3-异丁基异丁基-4-己烯己烯-1-炔炔 第6页7 思索:思索:4.桥环与螺环化合物桥环与螺环化合物 编号编号总是从桥头碳开始,经最长桥总是从桥头碳开始,经最长桥 次次长桥长桥
4、最短桥。最短桥。1,8,8-三甲基二环三甲基二环3.2.1-6-辛烯辛烯 第7页8 最长桥与次长桥等长,最长桥与次长桥等长,从靠近官能团桥头碳开始编号。从靠近官能团桥头碳开始编号。5,6-二甲基二环二甲基二环2.2.2-2-辛烯辛烯 最短桥上没有桥原子时应以最短桥上没有桥原子时应以“0”计计。二环二环3.3.0辛烷辛烷 编号编号总是从与螺原子邻接小环开始。总是从与螺原子邻接小环开始。1-异丙基螺异丙基螺3.5-5-壬烯壬烯 二、立体异构体命名二、立体异构体命名 1.Z/E 法法适合用于全部顺反异构体。适合用于全部顺反异构体。按按“次序规则次序规则”,两个,两个优先优先基团在双键同侧构型基团在双
5、键同侧构型为为第8页9Z型;反之,为型;反之,为E型。型。(9Z,12Z)-9,12-十八碳二烯酸十八碳二烯酸 顺顺/反和反和Z/E 这两种标识方法,在大多数情况下是这两种标识方法,在大多数情况下是一致,即顺式即为一致,即顺式即为Z式,反式即为式,反式即为E式。但二者有时是式。但二者有时是不一致,如:不一致,如:对于多烯烃标识要注意:在恪守对于多烯烃标识要注意:在恪守“双键位次尽可双键位次尽可能小能小”标准下,若还有选择话,编号由标准下,若还有选择话,编号由Z型双键一端型双键一端第9页10开始开始(即即Z优先于优先于E)。3-(E-2-氯乙烯基氯乙烯基)-(1Z,3Z)-1-氯氯-1,3-己二
6、烯己二烯 2.R/S 法法该法是将最小基团放在远离观察者该法是将最小基团放在远离观察者位置,在看其它三个基团,按次序规则由大到小次序,位置,在看其它三个基团,按次序规则由大到小次序,若为顺时针为若为顺时针为R;反之为;反之为 S。(R)-氯化甲基烯丙基苄基苯基铵氯化甲基烯丙基苄基苯基铵 假如给出是假如给出是Fischer投影式,其构型判断:投影式,其构型判断:第10页11 若若最小基团最小基团位于位于竖线竖线上,从平面上观察其余上,从平面上观察其余三个基团三个基团由大到小次序为顺时针,其构型仍为由大到小次序为顺时针,其构型仍为“R”;反之,其构反之,其构型型“S”。若若最小基团最小基团位于位于
7、横线横线上,从平面上观察其余上,从平面上观察其余三个基团三个基团由大到小次序为顺时针,其构型仍为由大到小次序为顺时针,其构型仍为“S”;反之,其构反之,其构型型“R”。(2R,3Z)-3-戊烯戊烯-2-醇醇第11页12四、多官能团化合物命名四、多官能团化合物命名 当分子中含有两种或两种以上官能团时,其命名遵照当分子中含有两种或两种以上官能团时,其命名遵照官能团优先次序、最低系列和次序规则。官能团优先次序、最低系列和次序规则。3-(2-萘甲酰基萘甲酰基)丁酸丁酸 (羧基优于酰基羧基优于酰基)两个相同手性碳,两个相同手性碳,R优先于优先于S。(Z)-(1R,4S)-4-甲基甲基-3-(1-甲基丙甲
8、基丙基基)-2-己烯己烯第12页13官能团优先次序:排在前面官能团选作主官能团 羧基(-CO-O-H,酸)磺酸基(-SO3H,磺酸)酰氧羰基(-CO-O-CO-R,羧酸及其衍生物中酰)烷氧羰基(-CO-O-R,酯类)卤代甲酰基(-CO-X)氨基甲酰基(-CO-NH2,含氮化合物)氰基(-CN)醛基(-CHO,醛)羰基(-CO,酮)羟基(-OH,醇)巯基(-SH,硫醇)氨基(-NH2,含氮化合物)烷氧基(-O-R,醚)碳碳双键(烯),碳碳三键(炔)烷基(-R)卤素(-X)、-NO2、-NO在命名时只能作为取代基第13页14 二乙氨基甲酸异丙酯二乙氨基甲酸异丙酯(烷氧羰基优于氨基甲酰基烷氧羰基优于
9、氨基甲酰基)思索:思索:第14页15基本概念与理化性质比较基本概念与理化性质比较一、相关物理性质问题一、相关物理性质问题 有机化学中基本概念内容广泛,极难要求一个确切有机化学中基本概念内容广泛,极难要求一个确切范围。这里所说范围。这里所说基本概念主要是指有机化学结构理基本概念主要是指有机化学结构理论及理化性能方面问题论及理化性能方面问题,如:化合物,如:化合物物理性质物理性质、共价共价键基本属性键基本属性、电子理论中诱导效应和共轭效应概念电子理论中诱导效应和共轭效应概念、分子手性分子手性、酸碱性酸碱性、芳香性芳香性、稳定性稳定性、反应活性反应活性等。等。这类试题形式也很灵活,有这类试题形式也很
10、灵活,有选择选择、填空填空、回答问回答问题题、计算计算等。等。1.沸点与分子结构关系沸点与分子结构关系 第15页16 化化合合物物沸沸点点高高低低,主主要要取取决决于于分分子子间间引引力力大大小小,分分子子间间引引力力越越大大,沸沸点点就就越越高高。而而分分子子间间引引力力大大小小受受分分子子偶偶极极矩矩、极极化化度度、氢氢键键等等原原因因影影响响。化化合合物物沸沸点点与与结结构构有有以以下下规律:规律:(1)在同系物中,分子在同系物中,分子相对质量增加,沸点升高;相对质量增加,沸点升高;直链异构体沸点支链异构体;支链愈多,沸点愈低。直链异构体沸点支链异构体;支链愈多,沸点愈低。沸点沸点():
11、-0.5 36.1 27.9 9.5 (2)含极性基团化合物含极性基团化合物(如:醇、卤代物、硝基化合如:醇、卤代物、硝基化合第16页17物等物等)偶极矩增大,比母体烃类化合物沸点高。偶极矩增大,比母体烃类化合物沸点高。同分异构同分异构体沸点普通是:体沸点普通是:伯异构体仲异构体叔异构体伯异构体仲异构体叔异构体。沸点沸点():-0.5 78.4 153 沸点沸点():117.7 99.5 82.5 (3)分子中引入能形成缔合氢键原子或原子团时,分子中引入能形成缔合氢键原子或原子团时,则沸点显著升高,且该基团愈多,沸点愈高。则沸点显著升高,且该基团愈多,沸点愈高。沸点沸点():-45 97 21
12、6 290第17页18 沸点沸点():78 34.6 118 77 形成份子间氢键比形成份子内氢键沸点高。形成份子间氢键比形成份子内氢键沸点高。沸点沸点():279 215 (4)在顺反异构体中,普通顺式异构体沸点高于反在顺反异构体中,普通顺式异构体沸点高于反式。式。沸点沸点():60.1 48 37 29 2.熔点与分子结构关系熔点与分子结构关系第18页19 熔点高低熔点高低取决于晶格引力大小取决于晶格引力大小,晶格引力愈大,晶格引力愈大,熔点愈高。而晶格引力大小,主要受分子间作用力熔点愈高。而晶格引力大小,主要受分子间作用力性质、分子结构和形状以及晶格类型所支配。性质、分子结构和形状以及晶
13、格类型所支配。晶格引力晶格引力:以:以离子间电性吸引力最大离子间电性吸引力最大,偶极分子间偶极分子间吸引力与分子间缔合次之吸引力与分子间缔合次之,非极性分子间色散力最非极性分子间色散力最小小。所以,化合物熔点与其结构通常有以下规律:。所以,化合物熔点与其结构通常有以下规律:1.以离子为晶格单位无机盐、有机盐或能形成内盐以离子为晶格单位无机盐、有机盐或能形成内盐氨基酸等都有很高熔点。氨基酸等都有很高熔点。2.在分子中引入极性基团,偶极矩增大,熔点、沸点在分子中引入极性基团,偶极矩增大,熔点、沸点都升高,故极性化合物比相对分子质量靠近非极性化合都升高,故极性化合物比相对分子质量靠近非极性化合第19
14、页20物熔点高。物熔点高。3.在分子中引入极性基团,偶极矩增大,熔点、沸在分子中引入极性基团,偶极矩增大,熔点、沸点都升高,故极性化合物比相对分子质量靠近非极性化点都升高,故极性化合物比相对分子质量靠近非极性化合物熔点高。但在羟基上引入烃基时,则熔点降低。合物熔点高。但在羟基上引入烃基时,则熔点降低。熔点熔点():5.4 41.8 105 32 4.能形成份子间氢键比形成份子内氢键熔点高。能形成份子间氢键比形成份子内氢键熔点高。熔点熔点():116 -7 109 28 213 159第20页21 5.同系物中,熔点随分子相对质量增大而升高,同系物中,熔点随分子相对质量增大而升高,且分子结构愈对
15、称,其排列愈整齐,晶格间引力增加,熔且分子结构愈对称,其排列愈整齐,晶格间引力增加,熔点升高。点升高。熔点熔点():10.4 56.8 3.溶解度与分子结构关系溶解度与分子结构关系 有机化合物溶解度与分子结构及所含官能团有机化合物溶解度与分子结构及所含官能团有亲密关系,可用有亲密关系,可用“相同相溶相同相溶”经验规律判断。经验规律判断。(1)普通离子型有机化合物易溶于水,如:有机酸普通离子型有机化合物易溶于水,如:有机酸盐、胺盐类。盐、胺盐类。第21页22 (2).能与水形成氢键极性化合物易溶于水,如:单官能与水形成氢键极性化合物易溶于水,如:单官能团醇、醛、酮、胺等化合物,其中直链烃基能团醇
16、、醛、酮、胺等化合物,其中直链烃基4个碳个碳原子,支链烃基原子,支链烃基5个碳原子普通都溶于水,且随碳原个碳原子普通都溶于水,且随碳原子数增加,在水中溶解度逐步减小。子数增加,在水中溶解度逐步减小。任意百分比互溶任意百分比互溶 7.9%(3).能形成份子内氢键化合物在水中溶解度减小。能形成份子内氢键化合物在水中溶解度减小。一些易水解化合物,遇水水解也溶于水,如酰卤、一些易水解化合物,遇水水解也溶于水,如酰卤、酸酐等。酸酐等。第22页23二、酸碱性强弱问题二、酸碱性强弱问题 (4).普通碱性化合物可溶于酸,如有机胺可溶于盐酸。普通碱性化合物可溶于酸,如有机胺可溶于盐酸。含氧化合物可与浓硫酸作用生
17、成盐,而溶于过量含氧化合物可与浓硫酸作用生成盐,而溶于过量浓硫酸中。浓硫酸中。(5)普通酸性有机化合物可溶于碱,如:羧酸、酚、普通酸性有机化合物可溶于碱,如:羧酸、酚、磺酸等可溶于磺酸等可溶于NaOH中。中。化合物酸碱性强弱主要受其结构化合物酸碱性强弱主要受其结构电子效应电子效应、杂化杂化、氢键氢键、空间效应空间效应和和溶剂溶剂影响。影响。1.羧酸酸性羧酸酸性第23页24 (1)脂肪族羧酸脂肪族羧酸 连有连有-I效应效应原子或基团,使原子或基团,使酸性增强酸性增强;连有;连有+I效应效应原子或基团,使原子或基团,使酸性减弱酸性减弱。-I效应效应,酸性,酸性。诱导效应含有加和性。诱导效应含有加和
18、性。诱导效应与距离成反比。诱导效应与距离成反比。第24页25 (2)芳香族羧酸芳香族羧酸 芳环上取代基对芳香酸酸性影响要复杂多。芳环上取代基对芳香酸酸性影响要复杂多。普通来说,在芳环上引入普通来说,在芳环上引入吸电子吸电子基团,使基团,使酸性增强酸性增强;引入引入供电子供电子基团使基团使酸性减弱酸性减弱。而且还与。而且还与基团所连接位置基团所连接位置相关。相关。A.对位取代芳香酸酸性同时受诱导效应和共轭效对位取代芳香酸酸性同时受诱导效应和共轭效应影响。应影响。-I、-C 效应效应 -I+C +C-I pKa 3.42 3.99 4.20 4.47第25页26 B.间位取代芳香酸酸性,因共轭效应
19、受阻,主要间位取代芳香酸酸性,因共轭效应受阻,主要受诱导效应影响。受诱导效应影响。-I 效应效应 -I -I -I pKa 3.45 3.83 4.08 4.09 4.20 C.邻位取代芳香酸酸性都较苯甲酸酸性强。邻位取代芳香酸酸性都较苯甲酸酸性强。这主要是电子效应和空间效应综合影响结果。由于邻位取代基空间效应使苯环与羧基难以形成共平面,难以产生共轭效应(苯环与羧基共轭时,苯环具有+C效应);其次邻位取代基与羧基距离较近,-I 效应第26页27影响较大,影响较大,故故酸性增强酸性增强。有有邻位基团能与羧基形成氢键,邻位基团能与羧基形成氢键,使其羧基氢更易使其羧基氢更易解离,所以表现出更强酸性。
20、解离,所以表现出更强酸性。第27页28 2.醇酸性醇酸性 醇在醇在水溶液水溶液中酸性次序为:中酸性次序为:这种现象可用溶剂效应来解释,以水和叔丁醇为例:这种现象可用溶剂效应来解释,以水和叔丁醇为例:水共轭碱水共轭碱OH-能很好被水溶剂化,因而较稳定;但叔能很好被水溶剂化,因而较稳定;但叔丁醇共轭碱丁醇共轭碱(CH3)3CO-则因空间位阻较大难以被水溶剂则因空间位阻较大难以被水溶剂化化,所以不稳定。若所以不稳定。若在气相中在气相中,因不存在溶剂化效应,其,因不存在溶剂化效应,其酸性强弱次序则酸性强弱次序则刚好相反刚好相反。假如在醇分子中假如在醇分子中引入引入含有含有-I效应效应原子或基团,其原子
21、或基团,其酸酸性性将显著将显著增强增强。第28页29 烯醇类烯醇类化合物化合物酸性比醇酸性比醇类化合物类化合物强强多。这是因多。这是因为羟基氧原子未共用电子对与双键发生共轭作用,从而为羟基氧原子未共用电子对与双键发生共轭作用,从而降低了氧原子上电子云密度,使降低了氧原子上电子云密度,使OH键极性增强所键极性增强所致。致。若在若在R原子团中原子团中含有双键含有双键,尤其是,尤其是含羰基并与双键共含羰基并与双键共轭轭时,其时,其酸性则显著增强酸性则显著增强。第29页30 3.酚酸性酚酸性 酚酸性比醇强,但比羧酸弱。酚酸性比醇强,但比羧酸弱。pKa 4.76 9.98 17 取代酚酸性取决于取代酚酸
22、性取决于取代基性质取代基性质和和取代基在苯环取代基在苯环上所处位置上所处位置。苯环上连有苯环上连有I、C基团使酚基团使酚酸性增强酸性增强;连有;连有+I、+C基团使基团使酸性减弱酸性减弱。第30页31 取代酚酸性不但与取代基电子效应相关,还与取代酚酸性不但与取代基电子效应相关,还与空空间效应间效应相关。相关。这是因为在这是因为在3,5 二甲基二甲基 4 硝基苯酚中,硝基苯酚中,3,5位两位两个甲基空间效应个甲基空间效应,使苯环与硝基不能处于一个平面上,使苯环与硝基不能处于一个平面上,苯环与硝基共轭效应遭到破坏,即苯环与硝基共轭效应遭到破坏,即硝基硝基I 效应减弱效应减弱。4.烃类酸性烃类酸性
23、烷烃酸性较烷烃酸性较NH3还要弱。还要弱。第31页32 其原因在于碳原子杂化状态不一样。其原因在于碳原子杂化状态不一样。烷基苯酸性要比饱和烃酸性强。烷基苯酸性要比饱和烃酸性强。这可由其失去质子共轭碱来判断。这可由其失去质子共轭碱来判断。5.胺碱性胺碱性 (1)脂肪胺碱性脂肪胺碱性第32页33 在气相或不能形成氢键溶剂中:在气相或不能形成氢键溶剂中:在水溶液中:在水溶液中:胺在水溶液中碱性是电子效应、溶剂化效应和空间胺在水溶液中碱性是电子效应、溶剂化效应和空间效应综合影响结果。效应综合影响结果。第33页34 胺分子中连有胺分子中连有 Cl、NO2等吸电子基团时,将使其等吸电子基团时,将使其碱性降
24、低。碱性降低。(2)芳胺碱性芳胺碱性 在水溶液中芳胺在水溶液中芳胺碱性碱性较较 NH3 弱弱。芳胺碱性强弱次序为:芳胺碱性强弱次序为:取代芳胺碱性强弱与取代基性质和在苯环上位取代芳胺碱性强弱与取代基性质和在苯环上位置相关。当苯环上置相关。当苯环上连有供电子基团连有供电子基团时,将时,将使碱性增强使碱性增强;连连有吸电子基团有吸电子基团时,将时,将使碱性减弱使碱性减弱。第34页35 结论:结论:三、反应活性中间体稳定性问题三、反应活性中间体稳定性问题 1.电子效应影响电子效应影响 取代基电子效应包含取代基电子效应包含诱导效应和共轭效应诱导效应和共轭效应。它们将。它们将对活性中间体对活性中间体 碳
25、正离子、碳负离子和碳自由基稳碳正离子、碳负离子和碳自由基稳定性产生影响定性产生影响。凡。凡能使电荷分散原因能使电荷分散原因,都将,都将使稳定性使稳定性增加增加。(1)碳正离子或碳自由基碳正离子或碳自由基(中心碳原子均为中心碳原子均为SP2杂化杂化)第35页36 (2)碳负离子碳负离子 中心碳原子杂化方式:中心碳原子杂化方式:中心碳原子杂化方式不一样:中心碳原子杂化方式不一样:杂化轨道杂化轨道S成份增加,成份增加,第36页37 诱导效应:诱导效应:中心碳原子中心碳原子连有强吸电子基连有强吸电子基时,将时,将使碳负离子稳定性使碳负离子稳定性增加。增加。生成碳负离子稳定性增大。生成碳负离子稳定性增大
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