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第1讲 有机化学基本概念-周坤



第1讲 有机化学的基本概念

周坤
2016

一、有机物的表示方法
(1)结构式

(3)键线式

(2)结构简式

(4)纽曼式

(5)Fisher投影式

甘露糖

海葵毒素(Palyto

xin)是非多肽类 物质中毒性非常大的一个,仅用 2.3-31.5? g就可以致人于死地。 海葵毒素最早在1971从夏威夷的 软体珊瑚中分离出来,后来在其 它海洋生物中也有发现。海葵毒 素是很大的一个天然产物,1981 年其结构被解析,分子式 C129H223N3O54,分子量 2680.14g/mol,含有64个手性中 心和7个可异构双键,理论上的 立体异构体的数目为2的71次方 个。其全合成在1994年由哈佛大 学化学系教授Y. Kishi的研究小 组完成(JACS, 1994, 116, 11205; JACS, 1989, 111, 7525 & 7530)。

二、有机物的分类
1. 按碳架分类
链形化合物 (脂肪族化合物) 碳环化合物 脂 环 化 合 物 芳 环 化 合 物 脂 杂 环 化 合 物 杂环化合物 芳 杂 环 化 合 物 环形化合物

2. 按官能团分类

烯烃

炔烃

芳烃 醛 酮 羧酸 酯

卤代烷



醚 酰胺 酰氯 酸酐



硫醇

硫醚

3.补充:官能团的电子效应
(1)诱导效应: 官能团对于σ键电子的影响。考虑电负性,吸电子能力比氢强为吸电子诱导效应, 给电子能力比氢强为给电子诱导效应。(一般除了烷基之外都是吸电子诱导效应)
(2)共轭效应: 官能团对于π键电子的影响。考虑提供空轨道还是带有电子对的轨道参与共轭。提 供充满电子轨道的为给电子共轭效应,提供未充满电子轨道的为吸电子共轭效应。 (3)超共轭效应: 与共轭体系连接的烷基C-H键与邻近的p轨道部分重叠从而一定程度上参与共轭。 该效应能够提供电子,有利于稳定缺电子的共轭体系。

三、有机物的异构
碳架异构体 位置异构体

构造异构体

官能团异构体 互变异构体 价键异构体 构型异构体

同 分 异 构 体

几何异构体 旋光异构体 交叉式构象 重叠式构象

立体异构体
构象异构体

电子互变异构体

构造异构体:因分子中原子的连结次序不同或 者键合性质不同而引起的异构体。

碳架异构体:因碳架不同而引起的异构体; 如:

CH3 C4H10 CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3

位置异构体:由于官能团在碳链或碳环上的位置不同而产生的异构体; 如:

OH C3H8O CH3CH2CH2OH CH3CHCH3

官能团异构体:由于分子中官能团不同而产生的异构体; 如:

C2H6O

CH3OCH3

CH3CH2OH

互变异构体: 因分子中某一原子在两个位置迅速移动而产生的官能团异构体

价键异构体:因分子中某些价键的分布发生了改变,与此同时也改变了分子的几 何形状,从而引起的异构体; 如:

hv

hv

旋光异构体 与自己的镜像不能重合的分子被称为是手性的。和其镜像 不相同的分子被称为对映异构体。实物和镜象是一对对映体。

连有四个不同基团的碳原子是最 为普遍的产生手性的原因——这样 的碳被称为手性中心(手性碳、不 对称碳原子)。

当偏振光通过含有手性分子的溶液时,偏振光旋转了一个角度α。这个特性被 称作光学活性。对映异构体,又叫光学异构体,有相同的物理特性如熔沸点,但 溶液对偏振光的旋转方向不同。

R、S命名
使用R、S来标出手性碳原子的构型。首先根据如下的顺序规则来对手性碳原子上的四 个基团进行排序: 规则1: 看直接与手性中心相连的四个原子,按照原子序数排序。

规则2 如果给取代基的第一个原子排序不能做出决定的话,就依次看第二、第三或第 四个 远离手性 中心的原子,直到出现区别为止 -CH2CH3 取代基 和 -CH3取代基 规则3 多重键连接的原子等价于以单键连接了多个相同的原子。 例如:醛基有一个碳用双键连接了一个氧,它等价于一个碳用单键连接了两个氧原子的取代基。

练习

非对映异构体、内消旋体、外消旋体
当分子有不止一个手性中心时,情况就会变得更加复杂。一个基本原则是一个有n个手性 中心的分子最多可以有2n个立体异构体。

非对映异构体 是不为镜像的立体异构体。就像我们使用右手/ 左手的类似关系来描述两个对映异构体之间的 关系那样,我们可以延伸这种类似关系来描述 非对映异构体就像不同人的手一样。

包含手性中心的非手性化合物被称为 内消旋体。 一对对映异构体等量的混合物被称为 外消旋体。

几何异构体

2-丁烯中的两个甲基可以在双键的同侧或不同侧。因为不能发生键的旋转,两个2-丁烯 不能自发地相互转化;它们是不同的,可以分离的化合物。这样的化合物叫做顺反异构体。 取代基在同侧的叫做 顺-2-丁烯,在不同侧的叫做 反-2-丁烯。

双键Z/E构型的确定 ?按官能团顺序规则分别比较A与B和D与E。

?若较大的取代基在同侧(如A>B且D>E),则为Z,若较大的取代 基在异侧(如A>B且E>D),则为E。

五、有机物的命名
链烷烃的命名
1. 系统命名法: IUPAC
(1) 直链烷烃的命名: 含10个碳原子以内的直链烷烃, 从1-10依次用 天干名称甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、 癸加上烷来命名; 而含碳原子10个以上的直链烷烃, 用数目加上烷来命名。

(2) 支链烷烃的命名 *1 碳原子的级

CH3 H3C C CH3 CH2

CH3 CH CH3
1oH 1oC 2oH 2oC 3oH 3oC 4oC

(伯) (仲) (叔) (季) 与一个碳原子相连的碳为一级碳原子; 与二个碳原子相连的碳为二级碳原子; 与三个碳原子相连的碳为三级碳原子; 与四个碳原子相连的碳为四级碳原子。

*2 烷基的命名:

CH3
甲基

CH3CH2
乙基

CH3CH2CH2
正丙基

H3C H3C
异丙基

CH3CH2CH2CH2
正丁基

CH3CH2CH CH3
二级丁基

H3 C CH CH2 H3 C
异丁基

*3 顺序规则

规则1: 看直接与手性中心相连的四个原子,按照原子序数排序。

规则2 如果给取代基的第一个原子排序不能做出决定的话,就依次看第二、第三或第 四个 远离手性 中心的原子,直到出现区别为止 -CH2CH3取代基和-CH3取代基 规则3 多重键连接的原子等价于以单键连接了多个相同的原子。 例如:醛基有一个碳用双键连接了一个氧,它等价于一个碳用单键连接了两个氧原子的取代基。

*4 有机化合物系统命名的基本格式

构型 R, S; Z, E; 顺,反

+

取代基 取代基位置号 + 个数 + 名称

+

母体 官能团位置号+名称 (没有官能团时不涉及位 置号)

(有多个取代基时,中文按顺序规则确定 次序,小的在前。英文按英文字母顺序 排列)

*5 命名步骤 (A) 确定主链: 链的长短(长的优先),侧链数目(多的优先), 侧链位次大小(小的优先), 各侧链碳原子数(多的优先),侧分支的多少(少的优先)。 (B) 编号:按最低系列原则编号。 最低系列原则:使取代基的位置号码尽可能小。若有多个取代基,逐个比较, 直至比出高底为止。 (C) 按名称基本格式写出全名。

实 例 一

实 例 二

实 例 三

2. 习惯命名法(也称普通命名法)

CH3CH2CH2CH3
CH3 CH3 CHCH3

(正丁烷) (异丁烷)

CH3CH2CH2CH2CH3 (正戊烷)
CH3 CH3 CHCH2CH3

(异戊烷)

CH3 CH3 C CH3 CH2 H

( 新 戊 烷 )

习惯命名法命名直链烷烃时,与系 统命名法相同。

习惯命名法命名有支链的烷烃时, 一般只适合于简单的烷烃。

单环烷烃的命名
定义:只有一个环的烷烃称为单环烷烃。

命 名 步 骤
(1) 确定母体: 没有取代基的环烷烃本身就是母体, 命名

时只须在相应的烷烃前加“环”(英文加cyclo), 环上有
取代基的环烷烃以环为母体还是以链为母体视情况而定. (2) 编号要符合最低系列原则

(3) 确定构型 带有两个或两个以上取代基时,分子有对称性。
构型用顺反表示,分子没有对称性,构型用R、S表示。 (4) 按名称的基本格式要求写出全名

CH3
实 例 四

CH2CH3

CH3CHCH2CHCH2CH3

乙基环己烷

2-甲基-4-环己基己烷

侧链比较简单, 以环为母体, 链为取代基, 侧链比较复杂, 以链为母体, 环为取代基。

实 例 五

CH3 CH2CH3 H3C
6

5 Et 1 Me

4 Cl 3 2 Br

H H3C

CH3 H

H3C H

H CH3

实 例 六

H H3CH2CH2C H C C C H

CH3 CH2CH3

H3C

4 5 6 CH2CH2CH2OCH3

C H3CH2C 3 OH 1 2
CH3 CH3

O CH3CH2CCH2CCH3 H CH3
4 5

CH2CH 3 2 1 6

THANKS



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