第一章结构与性质 1.共价键与有机化合物的分子结构 (1)共价键的类型由于成键原子的原子轨道之间重叠方式不同,形成了两种不 同类型的共价键:。键和键。有机化合物分子中的共价单键为。键,共价双键和三 键中除了有。键外,还有π键。σ键较牢固,成键的两原子可绕σ键轴相对旋转:π 键比σ键活泼,键的存在限制了成键原子间的相对旋转。原子间成键方式不同,会 造成共价键断裂的方式和难易程度不同,这一点对掌握各类有机化合物的化学性质极 为重要。 (2)杂化轨道的类型涉及有机化合物中C、O、S、N、P、X(卤素)等 原子的杂化轨道类型主要有sp,sp,即三种。不同杂化状态碳原子的成键能力顺序 为:sp>sp2>sp,其电负性大小顺序为:sp>sp2>sp3。 (3)共价键的属性共价键的属性包括键长、键角、键能、键的极性和可极化性 等。共价键的属性可反映出有机化合物分子共价键强度、立体形状、成键原子吸引电 子的能力和受到诱导时改变键极性的能力以及分子的化学反应活性。共价键的偶极矩、 分子的偶极矩可分别用来量度键极性的大小和方向、分子极性的大小和方向。 2.分子间作用力与有机化合物的物理性质 (1)分子间作用力分子间作用力包括取向力,诱导力和色散力。此外,还存在 种与氢原子有关的特殊作用力一氢键。 (2)分子间作用力与有机化合物的物理性质共价型有机化合物的分子间作用力 越大,沸点、熔点和相对密度就越高:另外,分子的对称性也是影响有机化合物沸点、 熔点和相对密度的重要因素。“相似相溶”对溶质在溶剂中的溶解性能来说,是极为有 用的经验规律。 3.有机化学反应 共价键的断裂方式是划分有机反应类型的依据之一;了解反应机理有助于解释有 机化学反应的种种现象,便于理解和记忆。 4.有机化合物结构与性质的关系 结构决定性质,性质又为结构的探索和确定提供线索和依据。有机化学的核心问 题之一就是研究和掌握有机化合物的结构及结构与性质的关系,而有机化学近代结构
理论在结构和性质之间架起了一座桥梁,“有机化合物的构性相关规则”则是阐明有机 化合物结构与性质之间因果关系规律的重要工具。理解有机化学近代结构理论,把握 住有机化合物分子结构特征及结构与性质的关系,是学好有机化学的一个极为重要的 环节。 2
第二章波谱法及其在有机化学中的应用 1.有机化合物的结构和吸收光谱 有机化合物分子吸收一定能量的电磁波,从基态跃迁到激发态,产生吸收光谱。 不同结构的有机化合物分子,发生同一种运动状态的改变所需能量不同,对应的电磁 波的频率或波长不同,吸收光谱的形状也不相同,从而产生不同结构分子的特征吸收 光谱,这就是利用光谱技术测定分子结构的理论依据。 质谱虽不属于波谱范畴,但却能提供许多有关分子结构的信息,是结构测定必不 可少的技术之一。 2.波谱法在有机化学中的应用 *(1)紫外光谱(UV)紫外光谱主要用来判断有机化合物分子中是否有共轭体 系或某些宫能团的存在,确定某些未知物的基本骨架,利用位移试剂对紫外光谱的影 响确定化合物结构中某些官能团的位置,判断某些化合物的异构体、构型和构象,判 断互变异构体的存在。 (2)红外光谱(R)根据红外谱图中吸收峰的位置、强度以及形状可以判断有 机化合物中某些官能团的存在和化合物的类别,也可利用已知物标准品的谱图和数据 库提供的标准谱图鉴定已知化合物。 (3)'H-核磁共振谱(HNMR)1H-核磁共振谱图中不同环境质子的化学位移、 共振峰强度积分比值和共振峰的裂分及偶合常数是解析谱图和推断有机化合物结构的 重要参数。 *(4)质谱(MS)质谱图中离子的质荷比和峰的相对强度是推断有机化合物的 重要参数。 本章的重点是红外光谱和'H一核磁共振谱在有机化学中的应用。若要测定某一有 机化合物的结构,通常需要运用“四谱(UV,IR,NMR,MS)”技术,并对所得到的 测定结果进行综合波谱解析,才能得出正确的结论。对结构复杂的有机化合物,必要 时还要借助其它物理或化学的方法, -10
第三章开链烃 1.烷烃 (1)命名烷烃的命名包括直链烷烃和支链烷烃的命名,是各类有机化合物命名 的基础,而支链烷烃的命名则是重点和难点。支链烷烃命名的基本格式是:取代基位 次十相同取代基个数+取代基名称+母体名称,基本要点是:碳原子的级(种类)、烷 基的名称、命名原则和步骤。命名原则又涉及选择主链原则,基团次序规则和最低系 列原则。 (2)结构烷烃分子中的碳原子为饱和碳,呈sp杂化状态。 (3)同分异构现象同分异构包括结构异构和立体异构两类,其中结构异构有: 碳胳(碳链)异构、官能团位置异构、官能团异构和互变异构,立体异构有:构型和 构象异构。烷烃分子中没有官能团,所以其结构异构只有碳胳异构。另外,由于。键 的成键方式,使得烷烃有可能产生立体异构现象中的构象异构。分子式、构造式相同 的气态或液态烷烃是无数构象的平衡体,其中非键斥力最小、内能最低的极端构象为 稳定(优势)构象。 (4)物理性质烷烃属非极性分子,分子间仅存在色散力,根据分子间作用力与 有机化合物物理性质的关系很容易判断烷烃与其它有机化合物之间、烷烃同系物之间 物理性质的差异及变化规律。 (5)化学性质烷烃的化学性质不活泼,但在一定条件下可以发生卤代、热裂化 和氧化反应。 (6)自由基取代反应烷烃的卤代是自由基取代反应,反应过程中生成烷基自由 基中间体,不同种类氢原子被取代的难易程度取决于生成相应自由基的稳定性。 2.烯烃和炔烃 (1)命名碳碳双键和碳碳三键分别是烯烃和炔烃的官能团,含官能团化合物命 名的基本格式是:取代基位次+相同取代基的个数+取代基名称+官能团位次+母体 名称。 (2)结构烯烃和炔烃分子中的双键、三键碳原子分别呈$p2、sp杂化状态。 (3)同分异构现象烯烃和炔烃的构造异构除了碳胳异构外,还有官能团位置异 构和官能团异构。烯烃在一定条件下存在顺反异构现象。顺反异构属于构型异构:烯 烃顺反异构体的构型多用Z/E标记法标记
第三章 开链烃 1.烷烃 (1)命名 烷烃的命名包括直链烷烃和支链烷烃的命名,是各类有机化合物命名 的基础,而支链烷烃的命名则是重点和难点。支链烷烃命名的基本格式是:取代基位 次+相同取代基个数+取代基名称+母体名称,基本要点是:碳原子的级(种类)、烷 基的名称、命名原则和步骤。命名原则又涉及选择主链原则,基团次序规则和最低系 列原则。 (2)结构 烷烃分子中的碳原子为饱和碳,呈 sp3 杂化状态。 (3)同分异构现象 同分异构包括结构异构和立体异构两类,其中结构异构有: 碳胳(碳链)异构、官能团位置异构、官能团异构和互变异构,立体异构有:构型和 构象异构。烷烃分子中没有官能团,所以其结构异构只有碳胳异构。另外,由于s 键 的成键方式,使得烷烃有可能产生立体异构现象中的构象异构。分子式、构造式相同 的气态或液态烷烃是无数构象的平衡体,其中非键斥力最小、内能最低的极端构象为 稳定(优势)构象。 (4)物理性质 烷烃属非极性分子,分子间仅存在色散力,根据分子间作用力与 有机化合物物理性质的关系很容易判断烷烃与其它有机化合物之间、烷烃同系物之间 物理性质的差异及变化规律。 (5)化学性质 烷烃的化学性质不活泼,但在一定条件下可以发生卤代、热裂化 和氧化反应。 (6)自由基取代反应 烷烃的卤代是自由基取代反应,反应过程中生成烷基自由 基中间体,不同种类氢原子被取代的难易程度取决于生成相应自由基的稳定性。 2.烯烃和炔烃 (1)命名 碳碳双键和碳碳三键分别是烯烃和炔烃的官能团,含官能团化合物命 名的基本格式是:取代基位次+相同取代基的个数+取代基名称+官能团位次+母体 名称。 (2)结构 烯烃和炔烃分子中的双键、三键碳原子分别呈 sp 2 、sp 杂化状态。 (3)同分异构现象 烯烃和炔烃的构造异构除了碳胳异构外,还有官能团位置异 构和官能团异构。烯烃在一定条件下存在顺反异构现象。顺反异构属于构型异构;烯 烃顺反异构体的构型多用 Z/E 标记法标记
(4)化学性质烯烃和炔烃的主要化学性质有:加成、氧化、:氢原子的卤代反 应,聚合反应和金属炔化物的生成。 (5)离子型亲电加成反应烯烃和炔烃与卤素、卤化氢、水的加成以及烯烃与浓 硫酸的加成是离子型亲电加成反应,炔烃的亲电加成比烯烃困难:在多数情况下,不 对称烯烃和炔烃与不对称试剂加成反应的取向符合马氏规则。 3.共轭二烯烃 (1)结构共轭二烯烃4个双键碳原子呈$p杂化状态,其π键是电子离域的大π 键。 (2)化学性质共轭二烯烃能发生1,2-和1,4亲电加成以及双烯合成反应。此外, 也能发生类似于单烯烃的氧化和:氢原子的卤代等反应。 4.开链烃的鉴别 (1)溴-四氯化碳溶液试验在室温和避光条件下,烯烃、炔烃和二烯烃能与溴 四氯化碳溶液反应,使溴的红棕色褪去。 (2)稀高锰酸钾水溶液试验烯烃、炔烃和二烯烃能与稀高锰酸钾水溶液反应, 使高锰酸钾水溶液的紫色褪去,生成棕色二氧化锰沉淀。 (3)硝酸银或氯化亚铜的氨溶液端基炔烃能与硝酸银或氯化亚铜的氨溶液反 应,生成炔化银灰白色或炔化亚铜红棕色沉淀。 5.电子效应 (1)分子中由于电子云分布不均匀而引起分子性质的变化,称为电子效应,电子 效应主要包括诱导效应和共轭效应两类。 (2)用诱导效应和共轭效应可以解释自由基、碳正离子等反应中间体的稳定性, 并结合反应机理解释烯烃的结构与亲电加成反应活性、烯烃的结构与亲电加成反应取 向、烯烃“氢原子卤代反应活性和共轭二烯烃的1,4加成反应
(4)化学性质 烯烃和炔烃的主要化学性质有:加成、氧化、a-氢原子的卤代反 应,聚合反应和金属炔化物的生成。 (5)离子型亲电加成反应 烯烃和炔烃与卤素、卤化氢、水的加成以及烯烃与浓 硫酸的加成是离子型亲电加成反应,炔烃的亲电加成比烯烃困难;在多数情况下,不 对称烯烃和炔烃与不对称试剂加成反应的取向符合马氏规则。 3.共轭二烯烃 (1)结构 共轭二烯烃 4 个双键碳原子呈 sp 2 杂化状态,其p 键是电子离域的大p 键。 (2)化学性质 共轭二烯烃能发生 1,2-和 1,4-亲电加成以及双烯合成反应。此外, 也能发生类似于单烯烃的氧化和a-氢原子的卤代等反应。 4.开链烃的鉴别 (1)溴-四氯化碳溶液试验 在室温和避光条件下,烯烃、炔烃和二烯烃能与溴- 四氯化碳溶液反应,使溴的红棕色褪去。 (2)稀高锰酸钾水溶液试验 烯烃、炔烃和二烯烃能与稀高锰酸钾水溶液反应, 使高锰酸钾水溶液的紫色褪去,生成棕色二氧化锰沉淀。 (3)硝酸银或氯化亚铜的氨溶液 端基炔烃能与硝酸银或氯化亚铜的氨溶液反 应,生成炔化银灰白色或炔化亚铜红棕色沉淀。 5.电子效应 (1)分子中由于电子云分布不均匀而引起分子性质的变化,称为电子效应,电子 效应主要包括诱导效应和共轭效应两类。 (2)用诱导效应和共轭效应可以解释自由基、碳正离子等反应中间体的稳定性, 并结合反应机理解释烯烃的结构与亲电加成反应活性、烯烃的结构与亲电加成反应取 向、烯烃a-氢原子卤代反应活性和共轭二烯烃的 1,4-加成反应