导图社区 医学有机化学烷烃和环烷烃
有机化学第二章读书笔记分享!下图是烷烃和环烷烃相关知识和的思维导图,包括环烷烃的命名、结构、理化性质和烷烃的通式与同分异构、命名、结构、物理性质等内容。干货满满,值得大家学习!
编辑于2021-06-10 10:15:09有机化学第二章读书笔记分享!下图是烷烃和环烷烃相关知识和的思维导图,包括环烷烃的命名、结构、理化性质和烷烃的通式与同分异构、命名、结构、物理性质等内容。干货满满,值得大家学习!
医学生有机化学复习必备知识点汇总思维导图,分别从其结构、异构现象和命名、物理性质、化学性质等方面介绍了烯烃炔烃相关知识点。嗯,还没有整理完,只有烯烃化学和物理性质这些,有什么问题请指正
这是一篇关于医学有机化学5.第五章:芳香烃的思维导图。什么是芳香烃?取自大学有机化学芳香烃的有关知识。我们将芳香烃分为非本芳烃和萘,分析其取代定位效应的应用、单环芳烃异构现象和命名、苯的分子结构、物理性质,、化学性质等知识。带你系统地了解芳香烃,快来一起学习呀!
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第四章:立体化学
第一节:同分异构体的分类
构造异构
碳链(碳架)异构
官能团位置异构
官能团异构
互变异构
如双键碳连羟基变成羰基
立体异构
构型异构:断键再成键
顺反异构
光学异构
构象异构
第二节:平面偏振光和物质的旋光性
平面偏振光
通过尼科尔棱镜形成的只在一个方向上传播的平面光
旋光性
物质能使偏振光发生偏转的性质
旋光物质:具有光学活性(旋光性的物质)
旋光度
左右旋
左旋:使偏振平面向左旋称左旋,用i或-表示
右旋:使偏振光平面向右旋称右旋,用d或+表示
影响因素
被测物质
溶液的浓度
盛液管的长度
测定温度
所用光的波长
比旋光度
定义
在一定温度和波长条件下,样品管长度为1dm,样品浓度为1g/ml时测得的旋光度
影响因素
物质的结构
算法公式
实测的旋光度/(样品池的长度dm×样品的浓度g/ml)
第三节:手性分子与对映异构体
手性及对映异构体
手性/非手性
一个物体若与自身镜像不能重合,则具有手性,如果可以重合,叫做非手性
手性分子/非手性分子
在立体化学中,不能与镜像叠合的分子叫手性分子,而能叠合的叫非手性分子
对映体
互为镜像而构型不同的两个异构体,称作对映异构体,简称对映体
分子的不对称性和不对称原子
对称面
一个平面能把分子分割成两部分,一部分正好是另一部分的镜像
如果分子有对称面,就不存在对映体
对称分子
从分子中任何一个原子向i引一条直线,再延长到对面等距的地方,总有一个相同的原子
不对称碳原子
与四个互不相同的基团相连的碳原子叫不对称碳原子或手性碳,常以C*表示,又称为手性中心
仅有一个手性碳的化合物不具有对称性是手性分子,两个及以上手性碳的化合物要具体判断
手性、对映体、立体异构的意义
第四节:对映异构体的表示方法和构型标记
费谢尔投影式
书写规则
以横线相连的原子或集团在纸面前方,以竖线相连的原子或基团在纸面后方
碳链放在竖直方向,氧化态高的在上方
横竖线的交叉点表示手性碳,位于纸面上
性质
在纸面上旋转180°仍为原来的构型,不能在纸面上旋转90°或270°
对调两个基团,对调偶数次构型不变,对调奇数次为原构型的对映体
固定一个基团不动,一次轮换剩余三个基团的位置,构型不变
画对映体的费谢尔投影式:竖向不变,横向交换
对映异构体的构型标记
D、L构型表示法
基准物为甘油醛
R/S构型系统命名
命名规则
按次序规则排出各取代基的顺序
原子序数大小规则:序数大的原子优先
同位素规则:原子量大的优先
外推规则:层层外推,先比较最大的
相当规则:重键看作多个单键
方向盘法
最小基团D放在操纵杆上,从D的对面看,顺时针为R,逆时针为S
楔形投影式确定构型
费谢尔投影式确定构型
第五节:含有一个手性碳原子的分子
含有一个手性碳的化合物必为手性分子,有一对对映异构体
特点
结构:镜影与实物关系
内能:内能相同
物理性质和化学性质基本相同
旋光能力相同,旋光方向相反
外消旋体
将等量的两种乳酸混合在一起,(+)的旋光性和(-)的旋光性恰好相互抵消,结果得到的是一个没有旋光性的体系,这称为外消旋体,用dl或(+-)表示
在气态、液态及溶液中,其物理性质与单一纯的对映体相同,在晶体时,它们的熔点和溶解度常有差异
第六节:含有多个手性碳原子的分子
含两个不同手性碳原子的分子
(2R,3R)和(2S,3S),(2R,3S)和(2S,3R)的等量混合物是外消旋体
含有n个不同手性碳的化合物
对映体数目2*n
外消旋体数目2*(n-1)
含两个相同手性碳原子的分子
当手性碳锁连的四个基团完全相同时,两个手性碳是相同的
内消旋体
概念:分子内部形成对映两半的化合物(有平面对称因素)
具有两个手性中心的内消旋结构一定是(RS)构型
内消旋体无旋光性,不能分离成光活性化合物
内消旋体和左旋体或右旋体的关系属非对映体
第三章:烯烃和炔烃
第一节:烯烃
烯烃的结构
结构、通式、原子杂化特征
Σ键和π键的主要特征
能否独立存在
重叠方式
电子云形状
能否旋转
烯烃的命名
选择含有双键在内的最长碳链为主链,按主链碳原子数目命名为某烯
编号首先考虑双键具有最低位次,其次考虑取代基具有最低位次
双键的位次以双键碳原子的编号中较低的一个表示
异构现象
构造异构
位置异构
构型异构
顺反异构
cis顺,trans反
在含有多个双键的化合物中,主链的编号有选择时,应从顺型双肩的一端开始
条件
分子中存在着限制碳原子自由旋转的因素,如碳碳双键或脂环的结构
不能自由旋转的碳原子或原子团必须是不相同的
ZE
优先基团:原子序数越大越优先
Z优先基团在同侧。E优先基团在异侧
优先级越小越先标号,优先级越大越靠后写
顺反和ZE无对应关系
烯烃的物理性质
烯烃的化学性质
催化加氢
催化剂:Ni、Pt、Pd
特点:顺式加成
应用:推测双键数目、比较相似化合物稳定性
亲电加成反应
加HX
反应机理
碳正离子的形成是决速步骤
区域选择性和反应活性
马氏规则
过氧化物效应
加成顺序为酸性顺序即HI>HBr>HCl
加水
按马氏规则加H
反应条件为硫酸或磷酸
加卤素
反应活性F>Cl>Br>I
反应机理
氧化反应
被高锰酸钾氧化
产物:二氧化碳、酮、羧酸
应用:可以从氧化产物推测烯烃的结构
被臭氧氧化
产物:醛、酮
应用:可以从氧化产物推测烯烃的结构
加聚反应
高温高压引发剂
共轭二烯烃
1,3-丁二烯的结构
四个p电子的运动范围已经扩展到四个碳原子周围,这种现象叫做π离子离域,这样形成的键叫做大π键或共轭π键
结果:π电子云密度平均化,内能降低体系更稳定
共轭二烯烃的性质
高温下14加成(稳定,碳链上的取代基多),低温下12加成
双烯合成
第二节:炔烃
炔烃的结构
结构、通式、原子轨道杂化特征
官能团:碳碳三键
炔烃的命名
系统命名法,规则与烯烃类似
烯炔:以含有三键和双键的最长碳链为主链,给双键和三键以尽可能小的编号(位次总和最小),若位号有选择时,给双键以小的位号
命名时烯在前炔在后写成“某烯某炔”
炔烃的化学性质
性质
炔烃和烯烃分子中都有π键,亦可发生加成和氧化等反应
炔的π键比烯的π键强,不易受亲电试剂的接近而极化,亲电加成反应比烯活性低
炔氢具有微酸性
加成反应
催化加氢
加卤素
加卤化氢
马氏规则或反马氏规则
加水
得到醛酮
催化剂:硫酸汞的硫酸溶液
氧化反应
聚合反应
金属炔化物的生成
诱导效应和共轭效应
第二章:烷烃和环烷烃
第一节:烷烃
1.烷烃的结构
烷烃的碳都是sp3杂化
各原子间都是Σ键成键
Σ键的特点
成键原子可沿键轴自由转动
键的稳定性高
键的极化度小
键角109.5°
2.烷烃的异构和命名
烷烃的异构
同分异构现象:分子式相同,因分子中各原子间的排列次序和方式不同或空间位置不同而产生一些不同化合物的现象
碳链异构
n-正x烷
iso-异x烷
neo-新x烷
构象异构
乙烷的构象
锯架式
纽曼投影式
重叠式
交叉式(优势构象)
交叉式两组H原子彼此相距很远,C-H键上的电子对相互斥力最小,能量最低,稳定性最大
丁烷的构象
全重叠式
邻位交叉式
部分重叠式
对位交叉式(优势构象)
烷烃的命名
普通命名法
正异新
系统命名法
长多低
碳原子的分类
伯仲叔季
3.物理性质
物态
常温常压下,甲烷至丁烷是气体,戊烷至十七烷是液体,十八烷以上是固体
沸点
正烷烃的沸点随碳数增多而规律性升高
在同碳数的烷烃异构体中,支链越多,沸点就降低越多
熔点
正烷烃的熔点随碳数增多而升高,但变化不如沸点有规则
取代基对称性好的烷烃熔点比直链烷烃高
含偶数碳原子的正烷烃熔点比含奇数碳的正烷烃高
原因:对称性好晶格排列紧密,分子间作用力大
密度
分子间作用力弱,密度小
随分子量增大密度有所上升
溶解度
相似相容
难溶于水,易溶于有机溶剂
4.化学性质
分子为非极性键,不易解离断裂,化学性质较稳定,通常情况下与强酸强碱氧化剂还原剂都不反应
氧化和燃烧
部分氧化
条件:130°,高锰酸钾
甲基变羧基
完全氧化
生成水和二氧化碳
支链越多越稳定
卤代反应(自由基反应)
甲烷氯代反应的实验事实
室温无光不反应,加热或光照启动反应
最有效的光是蓝色光
光激发反应几乎是定量收率
自由基连锁反应
自由基:单质或化合物均裂产生的具有能量的原子或带有未成对电子的基团
过程:链的引发、链增长、链的终止
反应特点
自由基是活泼中间体,一旦引发,就会一环扣一环的进行下去
光照或加热催化
自由及稳定性:3°>2°>1°
第二节:环烷烃
1.脂环烃的分类和命名
分类
按环大小分
单环烃:小环烃、普通环烃、中环烃、大环烃
多环烃:螺环烃、稠环烃、桥环烃
按饱和性分
饱和脂环烃
不饱和脂环烃
环烯烃
环炔烃
命名
以相应的开链烃冠以“环”字来命名
若环上有多个取代基时,编号从较小的取代基开始,且使取代基的位次最小
单环烷烃的命名
当支链不复杂时,以环烷烃为母体
当支链较复杂或不易命名时,以环烷烃为取代基
两环相连时,小环为取代基
2.环烷烃的结构
C6>C5>C4>C3
三元环的结构与稳定性
电子云偏向环平面外侧。容易受亲电试剂的进攻,故可进行加成反应
四元环
为减少扭转张力,换丁烷采取非平面折叠环,但此时角张力增大
3.环己烷的构象
船式椅式a键e键
一元取代物以e键取代物最稳定,多元取代物以e键取代多的构象较稳定,环上有不同取代基时取代基在e键最稳定
e键上的取代基与环上同侧的两个a键上的氢原子距离较远,斥力较小,较为稳定
范氏力扭转张力角张力
4.萘烷的构象和构型
5.环烷烃的性质
物理性质
环烷烃的熔沸点和相对密度都比含同数碳原子的烷烃高
脂环烃中,小环(C3-4)为气态,常见环(C5-6)为液态,中环(C7-12)及大环(C>12)为固态
化学性质
氢化反应
Ni作催化剂
与不对称小环加成时,一般氢加到含氢较多的碳
卤化反应
条件为加热或CCl4为开环加成
条件为光照是自由基取代
卤素与不对称环丙烷加成时,碳链断裂发生在含氢较少和含氢较多的两个碳原子之间
卤素与多环化合物中的三元环作用,也能发生开环加成,碳环的断裂发生在生成张力小的加成产物
加氢卤酸
卤化氢与不对称环丙烷加成时,碳链断裂发生在含氢较少和含氢较多的两个碳原子之间,H加到含H较多的碳上,卤素加到含H较少的碳上