目录Ⅲ 习题解答. .273 学习重点. 290 第16章氨基酸、蛋白质及核酸 .280 专题讨论与拓展.290 学习重点.280 生物柴油(再生性能源).·290 专题讨论与拓展.280 例题解析.291 有机化合物中氢键的作用.280 自我提升.292 例题解析.282 自我提升参考答案.292 自我提升.283 习题解答. .293 自我提升参考答案.283第18章有机合成基础. 300 习题解答 .284 习题解答. .300 第17章类脂、萜、甾族化合物及 第19章各类官能团有机化合物制备 生物碱.290 方法总结4.*.4.309
第1章结构与性能概论 》学习重点 1.有机化合物及有机化合物的性质。 2.共价键理论: ①价键法、分子轨道法和共振论的基本内容,以及它们之间的关系: ②碳原子的杂化轨道sp,sp,sp的形成、形状、能量、成键方式: ③极性共价键的传递—诱导效应: ④给电子基、吸电子基及其给、吸电子能力相对强弱。 3.有机反应: ①反应中间体:碳正离子、碳负离子、碳自由基的产生,构型及稳定性: ②反应试剂:亲电试剂、亲核试剂及它们的相对强度; ③动力学控制、热力学控制的概念: ④极性溶剂、非极性溶剂、质子溶剂、非质子溶剂及溶剂化作用。 4.有机酸碱: ①质子酸碱及其相对性,酸碱相对强度顺序: ②LCw1s酸减及酸碱的相对强度顶序: ③Lewis酸碱与亲电试剂、亲核试剂 5.数字化分子模型及其使用。 6。有机化学发展各阶段的代表人物及其成就 》。专题讨论与拓展 化学键、中间体、试剂、溶剂、化合物的酸碱性和反应控制 在有机化合物的化学反应中,影响因素主要是有机化合物的结构、试剂的性质和溶剂的作 用。有机化合物化学键的性质(极性键、非极性健)是决定反应的本质。在反应中,极性键常常是 异裂形成碳正离子(R)活泼中间体或碳负离子(R)活泼中间体,能与它们反应的试剂必然不 同,易形成R的有机化合物必然是要求亲电试剂与之反应:易形成R+的有机化合物必然是要 求亲核试剂与之反应。例如:
2【第1章结构与性能概论 (CH),+NOH (CH.).COH 1-10 极性键 亲核试剂 反应是分步进行的 (1-1-1) 异裂 碳正离子中间体 (CH),C+4-()H.(H.).)H (1-1-2 Na+CI→NaC (1-1-3 又如: +CH.CHGHcH+H AlCh (1-2 反应也是分步进行的: CHCH.CI+AIC-CH.CH:FTCIAICLT (1-2-1) +cH.H一 CH.CH (1-2-2) 活中间体 H CCHcH,一◇eHcH+H 1-2-3) H+CIAICE→HCI+AICL (1-2-4) 有机化合物的非极性键常常是均裂形成碳自由基活泼中间体,该自由基必然要求与自由基 型试剂反应。例如: CH-H+Cl △,CH,CI+HCI (1-3) 非楼性健自由基型试剂 反应分步进行: ①aA,c.+c (1-3-10 自由基 C+c一 CH·+HC (1-3-2) 碳自由基中间体 CH·+C①I→CH,C+C. (1-3-3 反应(1-3-2)和反应(1-3-3)连续不断地反应下去,直到自由基死亡。 溶剂在化学反应中起到“推波助澜”的作用。反应(1-1)和反应(1-2)是离子型反应,需要极 性溶剂。极性溶剂有两个作用,第一个作用是与极性键通过偶极一偶极或离子一偶极作用使极性 键进一步极化或促进极性键异裂:第二个作用是通过溶剂化作用稳定生成的R,R或反应过渡 态,从而促进反应进行。反应(1一1)常是水作溶剂,反应(1一2)常用乙酸作溶剂,都是极性溶剂。 反应(1一3)是自由基型反应,常是在气相、液相或非极性溶剂中进行。非极性溶剂化学性质比较
例题解析13■ 稳定,也有利于非极性的有机化合物、试剂和生成的R·中间体分散其中 此外.溶剂还起到传递物质和热量的作用 化合物的酸碱性对反应也很重要。试剂的亲核性、亲电性与化合物的酸碱性有关,一般情况 下,L,ewis碱是亲核试剂,Lewis酸是亲电试剂。 有机化合物的酸碱性决定需要什么试剂与之反应。常常是碱性化合物需要亲电试剂与之反 应:酸性化合物需要亲核试剂与之反应。例如: N(CHCH):+HC1·(CHCH).N·HCI (1-4) 碱性化合物亲电试剂 CH COOH+HOCH.CH →CH,COOCH,CH,+H,O 1-5) 酸性化合物 亲核试剂 常由化合物的酸碱性决定所需要的催化剂。如在反应(1-2)中,CHCH,CI有碱性,A1C1 是酸可作催化剂生成CH,CH,(CIAICI),增强了CH,CH,CI的亲电性,加快了反应的速率。 在有些反应中,反应物和试剂是相对的。如反应(1一6): CH,CHCH CH NH:+CICH CH.CH.CH-(CH.CH.CH.CH )NH HCI (1-6) 1一氟丁烷 若将丁胺看成反应物,1-氯丁烷是亲电试剂;若将1-氟丁烷看成反应物,那么丁胺就是亲核试 剂。习惯上是以后一种说法为主。 如果把有机化合物看成是酸或碱,那么反应(1-6)就是酸(1-氯丁烷)与碱(丁胺)之间的 反应。 在有机反应中,还有一个重要问题就是反应控制问题。在反应(1-1)中,除生成醇外,还有 烯烃生成,水为溶剂主要生成醇,醇为溶剂主要生成烯烃。反应(1-1-1)最慢,是速率控制步骤, 生成醇的速度是由反应(1-1-1)的反应速率决定的 总之,有机化合物的结构、试剂的性质、溶剂的作用、反应产量的多少是每一个有机化学反应 都要遇到的问题。这里仅是一个初步的讨论,在后续章节中,将逐步详细地展开讨论。 》例题解析 例1写出下列化合物的Lewis结构式: (1)CH.NH. (2)CH,OCH (3)CH.ONO 解析:(1CHNH 先给出部分Lews结构式(A),分子中有6个键,12个电子,而CH,NH中应有14个价电 子,故需要再填入2个电子并让每个原子都满足“八隅律”的要求。式(A)中C原子和H原子已 经合乎八隅律,而N原子需要2个电子才能满足八隅律的要求[式(B)]。CHNH,的完整 Lewis结构式为(C):
41第1章结构与性能概论 H H H ·HC- H H A (B) (c) (2)CH,OCH, 按上述方法,CH,OCH的Lewis结构式为(C): H H H H H。一0CH共0个价电子.HC日H一H运:心营:H HH HH (A (B) (3)CH,ONO 按上述方法,CH,ONO的Lewis结构式为(D): H H H HC0-N-0共个价电王H◇立-8:或HC日-及:一H管你花浴 H (A) D (B) (C) (B)中O原子只有6个电子,(C)中N原子只有6个电子,均不符合八隅律的要求,只能利 用与相邻原子共享电子即形成双键的形式来满足八隅律(CH一O一N一O),因此式(D)是 CH,ONO最稳定的Lewis结构式。 例2按能级的高低对C原子,sp杂化态的C原子、O原子,sp杂化态的O原子轨道中的 电子进行排列。 解析:C原子的原子序数为6: C:2p1 即杂化态:土土土4 2s4 Is N O原子的原子序数为8: 0:2p位14 p杂化态: 2p4水42p1 2s N Is N Is 例3判断下划线原子的杂化状态 (1)CH,CH.OH (2)CH,CH,NH, (3)CH,-O-CH