第四章碳环烃 1.脂环烃 (1)结构环烷烃的稳定性取决于环张力的大小,而角张力则是小环不稳定、能 量高、容易发生开环反应的主要原因。 (2)立体异构现象与烯烃类似,环烷烃在一定条件下也存在顺反异构现象。环 烷烃顺反异构体的构型用顺/反标记法标记。此外,在环不开裂的前提下,只要成环 碳原子不共平面,彼此之间仍可以有一定程度的扭转,因此环烷烃还存在构象异构。 自然界以环己烷为母体衍生出来的化合物很多,所以掌握环己烷的构象尤为重要。 (3)化学性质环烷烃与开链烷烃的化学性质相似,但小环化合物尤其是环丙烷 最容易发生催化加氢、加卤素(卤解)、加卤化氢(酸解)等开环加成反应。小环和常 见环状化合物发生开环反应的活性顺序为:环丙烷>环丁烷>环戊烷>环已烷。随着 环的增大,类似烯烃的开环加成反应趋势越来越小,类似烷烃的自由基卤代反应趋势 越来越大。环丙烷烷基衍生物酸解反应的取向符合马氏规则。 2.芳香烃 (1)结构 ①休克尔规则在一定范围内,可依据休克尔规则从结构的角度判断有机化合物 是否具有芳香性。 ②苯的结构苯是芳香烃中最典型的代表物,关于苯的结构及其表达方式已讨论 了一百多年,至今仍没有得到满意的结果。其中杂化轨道理论对苯结构的处理是需要 重点掌握的内容。杂化轨道理论认为,苯分子中6个碳原子都是$即杂化,分子中所有 的原子共平面,每个碳原子没有参与杂化的2印轨道在分子平面的上下两侧相互重叠 形成具有高度稳定性的环状闭合共轭体系和电子云密度完全平均化的大π键。 (2)单环芳烃的化学性质与不饱和烃相比,苯环易发生氢原子被取代的反应、 难发生氧化和加成反应;此外,苯环侧链在一定条件下能发生H的自由基卤代反应 和氧化反应 (3)离子型亲电取代反应苯环上的氢原子被取代的反应包括卤代,硝化,磺化, 傅-克烷基化和傅-克酰基化。此类反应为离子型亲电取代反应,反应过程中生成芳基 正离子中间体,反应物的反应活性和反应取向取决于芳基正离子中间体的稳定性。 (4)取代基的定位效应(定位规律)取代苯发生亲电取代反应的难易程度由原
有基团的活化、钝化效应决定;反应的取向由原有取代基的定位效应,空间效应和反 应条件等决定。 (5)萘的化学性质与单环芳烃相比,茶较易发生α-位的亲电取代反应和一个环 的加成、一个环的氧化反应。如果1位有邻、对位定位基,亲电取代反应发生在4位: 如果2位有邻、对位定位基,则发生在1位。如果1位有间位定位基,亲电取代反应 发生在另一环的5-位和8-位 3.碳环化合物的鉴别 (1)环烷烃在室温和避光条件下,环丙烷能与溴四氯化碳溶液反应,使溴的 红棕色褪去,但不能使高锰酸钾酸性水溶液的紫色褪去。利用这些性质可以区别环丙 烷和链烷烃,烯烃、炔烃和环丙烷。 (2)芳香烃利用芳香烃的磺化反应,生成的芳基磺酸能溶于浓硫酸,可区别芳 香烃和烷烃
第五章旋光异构 1.旋光异构现象 (1)偏振光和旋光性 物质使偏振光振动平面发生旋转的性质称为物质的旋光性,具有这种性质的物质 叫做旋光性物质。使偏振光的振动平面旋转的角度定义为旋光度,用α表示;用来测定 物质旋光度的仪器就是旋光仪。测定的旋光度是有方向的,能使偏振光振动平面向右 旋转的物质称为右旋体,旋光方向用“+”表示:反之,称为左旋体,旋光方向用“” 表示(注:所谓“右或左”是指观察者面对入射光的方向)。 当被测物质一定时,其α值随溶液浓度(或液体相对密度)、溶剂的种类、盛液管 长度、测定温度、旋光仪所用光源波长的不同而变。为比较不同物质旋光性的大小, 引入比旋光度,并定义为在一定波长、温度和溶剂条件下,单位浓度、单位盛液管 长度某物质的旋光度,从而消除了这些影响因素,使之成为每种旋光性物质的特有物 理常数。 (2)分子的手性和旋光性 实物与其镜像不能重合的性质称为手性:具有手性的分子叫做手性分子。连有四 个不相同原子或基团的$即杂化碳原子称为手性碳原子。如果物质有旋光性,其分子就 一定有手性:如果分子有手性,对应的物质就一定有旋光性。 在分子式、构造式相同的前提下,两个旋光异构体的分子如果在空间的排列彼此 互为实物与镜像且不能重合的关系,则二者比旋光度大小相等、方向相反,互称为对 映体;如果二者不存在实物与镜像的关系,则称为非对映体。 从一个旋光异构体转化为另一个旋光异构体,要引起共价键的断裂,所以与顺反 异构类似,旋光异构也属于构型异构,只是二者产生的原因不同。 $p杂化碳原子所连的四个原子或基团不在一个平面上,正因为如此,当其为手性 碳的时候,才能产生空间的不同排列。所以四面体学说对于立体化学发展的贡献功不 可没。 (3)分子的手性和对称性 如果分子内部没有对称因素(一般指对称面和对称中心),其分子就是手性分子, 进而对应的物质就具有旋光性。但分子中是否含有手性碳原子不能用来判断分子有无 手性