有机化学

详细梳理了有机化学中各类化合物的命名原则、化学性质和物理性质。内容主要包括习惯命名、系统命名、化学性质以及特定类型的化合物如烷烃、烯烃、二烯烃、炔烃、醛酮、脂环烃、芳烃和含氮化合物的详细知识。“化学性质”部分，概述了C原子数对沸点的影响、电子云对物理性质的影响，以及亲核取代反应和消除反应历程。大学生帮助大学生，有机化学90+！

有机化学

• 第2章 烷烃
  • 一.命名
    • 习惯命名：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸 正、异、新
    • 系统命名：次序不能颠倒：1.选主链最长、支链最多 2.编号：从离取代基最近的一段开始编号 3.编号和最小 4.小的取代基先编号
  • 二.物理性质
    • 1.C原子数↑沸点↑，支链越多，沸点↓ 2.C一样时，对称性↑熔点↑ 3.溶解度：相似相溶
      • σ键：头碰头：1.电子云呈轴对称分布 2.可以绕轴自由旋转 3.折叠程度高，键牢固
  • 三.化学性质
    • 卤代反应/取代反应：1.烷烃中碳自由基C为sp²杂化 2.氢原子活泼性顺序：叔H＞仲H＞伯H 3.自由基的稳定性：3º＞2º＞1º＞CH₃· 4.卤素活泼性顺序：F₂＞Cl₂＞Br₂＞I₂
      • 溴代反应：只要有叔H存在，就与叔H反应 氯代反应：先叔H，再仲H，但两者差不多
• 第3章 烯烃和二烯烃
  • 烯烃
    • 一.系统命名：1.构造式 2.立体异构（顺反式/Z.E式）
      • π键：肩并肩：1.不能绕轴旋转 2.不太稳定
    • 二.化学性质
      • 1.发生在双键上的
        • ①加成反应
          • a.催化加氢：催化剂：Pt.Pb.Ni 双键C上，烷基取代基越多，烯烃催化加氢越难，烷基取代基增大空间位阻，催化剂越不容易吸附，反应越难
          • b.亲电加成：双键C上，推电子基团（CH₃越多），加成反应越快；若是吸电子基团，反应↓ 亲电试剂：带正电荷的试剂，卤素，卤化氢，硫酸，水 Ι.加卤素：卤素活泼性顺序：F₂＞Cl₂＞Br₂＞I₂ Ⅱ.加卤化氢：1.卤化氢反应活性顺序：HI＞HBr＞HCl（酸性） 2.产物遵循马氏规则：H加在含氢多的双键C上；有吸电子基团是时，不符合马氏规则（本质：中间C正离子的稳定性判断，正电荷越少，就越稳定） 3.过氧化物效应：（只有HBr）反马氏规则 Ⅲ.加浓硫酸：H￤OSO₃H ，符合马氏规则：除去烷烃中混合的烯烃 Ⅳ.加水：马氏规则 Ⅴ.加次卤酸：HOCl（Cl₂+H₂O）、HOBr (符合马氏规则，卤素带正电荷，加在含氢多的一侧)
            • 鉴别烯烃、炔烃：烯烃可以使溴的四氯化碳溶液褪色
        • ②氧化反应
          • a.高锰酸钾氧化
            • 鉴别烯烃：高锰酸钾紫色褪去
          • b.臭氧氧化：两步：①烯烃的臭氧氧化②锌粉还原
          • c.催化氧化：生成环氧化物：乙烯+O₂→环氧乙烷
      • 2.α-H上的卤代反应
        • 1.高温：α-H可以被卤素取代 2.NBS：α-H的溴代试剂
  • 二烯烃
    • 1..共轭效应特点：①共平面性 ②键长趋于平均化 ③降低内能，分子稳定 ④共轭效应沿共轭链传递，不会减弱或消失（诱导效应会减弱和消失）
    • 2.共轭体系的类型：π-π共轭＞p-π共轭＞＞超共轭（σ-π，σ-p）
    • 3.化学性质：与烯烃一样，有特例
      • 亲电加成反应：低温—1,2-加成产物 高温—1,4-加成产物
      • DA反应—双烯合成反应：碳碳双键或碳碳三键与共轭二烯烃就行1,4-加成：生成环（有取代基不影响） -C＝C-C＝C-+C=C→双键断裂，单键变成双键
• 第4章 炔烃
  • 一.命名
    • 炔烃：与烯烃类似
    • 烯炔：HC≡C-CH₂-CH＝CH₂ 1-戊烯-4-炔
  • 二.化学性质
    • 1.加成反应
      • ①加氢：双键、三键同时存在，三键先反应（位阻小） a.在催化剂：Pt.Pb.Ni，生成烷烃 b.活性较低的催化剂：Lindlar催化剂，Cram催化剂，产物停留在烯烃 ②亲电加成：㈠双键、三键同时存在，双键先反应；而共轭时，HC≡C-CH＝CH₂，先三键 ㈡双键C上，推电子基团（CH₃越多），加成反应越快 a.加卤素：过量的氯、溴存在，可生成四卤代烷；而碘只能生成二碘烯 反应活性次序：F₂＞Cl₂＞Br₂＞I₂ b.加卤化氢：马氏规则 卤化氢反应活性顺序：HI＞HBr＞HCl 过氧化物效应：（只有HBr）反马氏规则 c.加水：生成烯醇，不稳定，分子重排，生成醛酮 ③亲核加成 亲核试剂：带负电荷的试剂，如ROH，RCOOH，HCN，H₂O等 a.加醇，碱性条件下，与醇反应， 遵守马氏规则，H加在含H多的炔碳上，RO-加在含H少的炔碳上 b.加羧酸 RCOO￤H，马氏规则 c.加HCN，H￤CN，马氏规则
    • 2.氧化反应
      • ①高锰酸钾氧化 三键末端有H，就被氧化为二氧化碳；末端无H酒被氧化为羧基 用较弱氧化剂CrO₃时，酯与双键反应三键可以保留 ②臭氧氧化 O₃和H₂O，三键两端均被氧化成羧基
        • 鉴别炔烃：高锰酸钾紫色褪去
    • 3.末端H的酸性和金属炔化物的生成
      • ①酸性：≡CH存在，与金属钠或氨氢钠作用，增长碳链 ②金属炔化物沉淀的生成，与硝酸银的氨溶液或氯化亚铜的氨溶液，分别生成白色沉淀、棕红色沉淀，用于鉴别含末端氢的炔烃≡CH 再加入稀硝酸或稀盐酸，将缺化物分解，作为提纯
• 第5章 脂环烃
  • 一.命名
    • 1.取代基简单的单环脂环烃
      • ①构造式命名 a.饱和：“环某烷” b.不饱和：“环某烯（炔）”“环某二烯（炔）” 编号时要通过不饱和键，若双键上有取代基要从取代基的位置开始编号
      • ②立体构型命名 环上有两个及以上的碳，每个碳原子上的基团又不相同，以环所在平面为分界线，相同基团在环面的同侧时，为“顺”，反之为“反”
    • 2.取代基比较复杂的单环脂环烃 将环作为取代基“环某基”
  • 二.化学性质
    • 1.取代反应 C原子数≥5，与卤素发生取代反应，卤素取代环上的H
    • 2.加成反应 C5以上环烷烃不反应
      • a.加卤素：开环加成，加在两端
      • b.加卤化氢：开环，环的断键部位从含H最多和最少的C之间断开，符合马氏规则
      • c.加氢：在催化剂：Pt.Pb.Ni作用下，环的断键部位从含H最多和次多的C之间断开
    • 3.氧化反应 △环丙烷不能使KMnO4褪色，用于鉴别烯烃和环烃
• 第7章 芳烃
  • 一.命名
    • 1.单环芳烃
      • ①一元取代、二元取代、三元取代：某苯，“苯某烯（炔）” ②取代基复杂或不饱和基团：将侧链当母体：“苯基” 先确定母体，其余做取代基
        • 子主题
    • 2.多环芳烃
      • 萘，蒽，菲
  • 二.化学性质
    • 1.苯环上的反应
      • ①取代反应
        • 烷基苯比苯容易发生卤化，硝化，磺化 a.卤化反应：苯环上的H被Cl.Br取代，催化剂FeX₃，生成产物为邻.对位 b.硝化反应：苯与浓硝酸在浓硫酸催化共热，-NO₂取代H，二取代在间位 c.磺化反应：苯与浓硫酸共热，磺酸基-SO₃H取代H，二取代为间位产物 烷基苯较容易发生磺化，甲苯：⑴在常温生成邻.对位产物⑵加热生成对位产物 磺化反应是可逆反应，用于有机合成中占位 d.烷基化和酰基化反应（统称为弗-克反应）：催化剂：路易斯酸，无水三氯化铝 Ⅰ.烷基化反应：苯与卤代烷，醇，烯烃等在AlX₃催化下，取代H（可能会重排，生成更稳定的产物） 烷基化反应特点：ⅰ：重排；ⅱ：生成多取代苯；ⅲ：可逆；ⅳ：有强吸电子基团（-CHO，-COOH，-NO₂-SO₃H）时不反应 Ⅱ.酰基化反应：芳烃与酰氯和酸酐在无水AlCl₃催化下生成芳酮 酸基化反应特点：ⅰ：无重排；ⅱ：非可逆；ⅲ：无多取代；
      • ②氧化反应
      • ③加成反应（催化加氢）
    • 2.苯环测链上的反应
      • ①α-H卤化：hν:取代支链上的H（FeX₃,△:取代苯环上的H：苯环卤带） ②α-H氧化：不论侧链是甲基还是其他多长烷基，只要有α-H，最后都被KMnO4氧化成-COOH，生成苯甲酸 （无α-H就不会被氧化）
  • 三.亲电取代反应定位规律（图片） 定位规则：①两取代基为同类定位基：由强的决定 ②两个不同定位基：由第一类定位基决定
  • 四.稠环芳烃 P105
    • 萘
    • 蒽
    • 菲
  • 五.芳香性和非非芳香烃
    • 芳香性：①共平面体系②C的个数4n+2
    • 非芳香烃：不含苯环，但有芳香性
• 第12章 含氮化合物
  • 一.命名
  • 二.化学性质
    • 1.与氨基孤对电子相关反应 ①碱性 ②烃基化 ③酰基化 ④磺酰化 ⑤与亚硝酸的反应 a.伯胺 b.仲胺 2.芳环上的亲电取代 ①卤化 ②硝化 ③磺化 3.胺的氧化
• 第11章 羧酸和羧酸衍生物
  • 羧酸
    • 一.命名
    • 二.物理性质
    • 三.化学性质
      • ①酸性与成盐反应 a.酸性 b.成盐反应 ②羧酸衍生物的生成 酰卤，酸酐，酯，酰胺 ③还原反应 ④α-H的反应 ⑤脱羧反应
  • 羧酸衍生物
    • 一.命名 酰卤和酰胺，酸酐，酯
    • 二.化学性质
      • 1.酰基C上的亲核加成-取代反应 ①水解反应 ②醇解反应 ③氨解反应 2.还原反应
• 第10章 醛 酮
  • 一.醛酮命名
    • 1.习惯命名：⑴醛：甲醛，乙醛 ⑵酮：先小后大，先脂后芳（与醚相反） 二乙基甲酮，甲基乙基甲酮，甲苯酮
    • 2.系统命名 ①选择含有羰基所在最长碳链为主链 ②从靠近羰基端开始编号 ③醛：羟基C在端位，总为1，省略不写 酮：标明羰基的位次 ④把脂环和芳环作为取代基；当羟基C在脂环上，命名为“环某酮”而醛：环己基甲醛 ⑤不饱和醛酮，选包含不饱和键和羰基的最长碳链，优先包装羰基编号最小，命名“某几烯/炔某酮”（与烯炔类似）4-己烯醛，3-戊烯-2-酮 ⑥多元：二醛，二酮
  • 二.醛酮结构：醛酮的C，O都是sp²杂化
  • 三.化学性质
    • 1.醛酮亲核加成
      • 与醛、脂肪族甲基酮和八个C以下环酮反应： ︱CN ①与HCN加成：-C＝O+H-CN→-C-OH（可逆反应，弱碱条件提高反应速率） ︱OH ②与亚硫酸氢钠（NaHSO₃）加成：-C＝O+NaHSO₃→-C-SO₃Na（白色固体）鉴别醛酮 在白色固体中加入稀HCl或稀Na₂CO₃，又可以还原为原来的醛酮：分离、提纯醛酮，保护-C＝O
      • ③与金属有机化合物加成 ⑴格氏试剂R-MgX ︱R ︱R -C＝O+R-MgX→-C-OMgX（+H₂O）→-C-OH 甲醛→伯醇，烃基醛→仲醇，酮→叔醇 ⑵加炔钠HC≡CNa：引入三键 ④与氨的衍生物加成：-C＝O+NH₂-G→-C＝N-G+H₂O P图3（相册）鉴别，分离提纯醛酮，保护羰基
    • 2.α-H的加成
      • ①α-H的酸性和互变异构 酸性：醇＞醛＞酮＞-C≡CH 互变异构：-CH-CHO→-C＝CH-OH：醛酮→烯醇
      • ②羟醛缩合反应：在稀碱作用下，含α-H的醛/酮的α-C与另一个醛/酮的羰基加成 生成的产物不稳定，加热会变成稀醇
      • ③α-H的卤带反应和卤仿反应
        • a.碱催化：α-H被X取代 不对称酮反应次序：COCHR₂＜COCH₂R＜COCH₃ 卤仿反应：生成CHX₃，有CH₃CO-的醛酮或CH₃CH（-OH）-的醇结构 碘仿反应：卤素是碘，反应很快形成黄色固体沉淀碘仿：鉴别这种结构的醛酮或醇
        • b.酸催化：生成稳定的烯醇 不对称酮反应次序：COCHR₂＞COCH₂R＞COCH₃
    • 3.醛酮的还原
      • ①羰基还原为醇 a.催化加氢：醛酮在金属Pt,Ph,Ni催化下，若分子中还有C＝C，C≡C，-NO₂，-CN等，同时被还原 b.化学还原剂还原：氢化铝锂LiAlH₄，硼氢化钠NaBH₄，异丙醇铝 氢化铝锂LiAlH₄还原性较强，还可还原-COOH，-COOR，-NO₂，-CN等，但是不可还原C＝C，C≡C
      • ②羰基还原为亚甲基 克莱门森还原：R-CO-R'+（Zn/Hg+HCl）→R-CH₂-R' 后改进被称为黄鸣龙还原
    • 4.醛的氧化反应和歧化反应
      • ①氧化反应 强氧化剂：KMnO₄，K₂Cr₂O7和浓硝酸（也不氧化酮）将-CHO氧化为-COOH 弱氧化剂：双键不受影响 a.托伦试剂：形成银镜，发生银镜反应：鉴别醛，酮 RCHO+Ag(NH₃)₂OH→RCOONH₄+Ag↓+NH₃↑+H₂O b.费林试剂：与脂肪醛生成砖红色Cu₂O沉淀：鉴别脂肪醛和芳香醛 RCHO+ FehIing试剂（加热）→RCOONa+Cu₂O↓+H₂O
      • ②坎尼扎罗反应—歧化反应：无α-H的醛在浓碱作用下，自身氧化还原，一分子醛被氧化为羧酸（盐），一分子醛被还原为醇 两种不同结构的醛，发生交叉歧化，大分子生成醇，小分子生成羧酸盐
  • 四.亲核加成反应历程 ①烷基是给电子基团，降低羰基C的正电性，不利于亲核加成 ②烷基是给电子基团，增加了空间位阻，不利亲核加成 ③亲核试剂亲核性↑，有利 反应活性：甲醛＞醛＞酮
• 第9章 醇 酚 醚
  • 一.醇
    • 1.命名
      • 系统命名：次序不能颠倒：1.选主链最长、支链最多（包含-OH） 2.编号：从离-OH最近的一段开始编号（有不饱和键时，-OH先编号“某几烯/炔某醇”与烯炔命名类似） 3.取代基编号和最小 4.若含有芳基，看作取代基
    • 2.结构：O：sp³不等杂化
    • 3.物理性质：形成氢键，沸点高
    • 4.化学性质
      • ①与活泼金属反应（酸性） 醇的酸性（反应活性）：甲醇＞伯醇＞仲＞叔 各物质相对酸性：水＞醇＞-C≡C-＞NH₃
      • ②酯的生成（酸性） R-CO￤OH+R'-O￤H→R-COO-R'+H₂O 也与无机酸：硝酸，硫酸，磷酸等反应
      • ③卤代烃的生成（醇羟基反应）：亲核取代 a.与HX作用 ROH+HX→RX+H₂O ROH反应活性：烯丙型＞叔醇＞仲＞伯＞甲醇（碳正离子稳定性） HX反应活性：HI＞HBr＞HCl b.与卢卡斯试剂作用：浓盐酸与无水氯化锌 生成的卤代烃不溶于水，出现浑浊现象：鉴别低级醇 反应快慢：苄醇＞烯丙醇＞叔醇＞仲＞伯＞甲醇 反应产物可能会重排 c.与PX₃或SOCl₂作用：不会发生重排 直接生成相应的卤代烷
      • ④脱水反应 a.分子内脱水，生成烯烃：高温 活性顺序：叔醇＞仲＞伯（叔醇只有分子内脱水） 遵循扎依采夫规则，但有时不遵循，发生重排生成更稳定的产物，用Al₂O₃不发生重排 b.分子间脱水，生成醚：低温
      • ⑤氧化脱H：伯，仲醇的α-H较活泼 a.氧化反应 在酸性KMnO₄（紫色变成棕色沉淀），酸性重铬酸钾（橙红色变成绿色）： C上有两个H：伯醇：先氧化成醛，再氧化成酸 C上有一个H：仲醇：氧化成酮，不能再被继续氧化 C上无H：叔醇：不被氧化：鉴别叔醇与伯，仲醇 b.脱H：Cu（弱氧化剂）：使伯醇氧化保留到醛，仲醇生成酮 P相册图2
  • 二.酚
    • 1.命名：根据官能团的优先次序命名
    • 2.结构：C/O原子都是sp²杂化
    • 3.化学性质
      • ⑴酚羟基的反应 ①酸性：H₂CO₃＞酚＞水＞醇 苯酚可以和NaOH反应生成水 酚芳环上的取代基不同时，酸性不同，给电子基使酚的酸性减弱，吸电子基使酚的酸性增强 ②与三氯化铁的显色反应 ③酚醚的生成：通常先把酚转化成酚盐，与卤代烃（R-X）制的相应的醚，有吸电子基团时反应比较容易进行 ④酯的生成：酚与酸酐或酰氯制备酚酯比较容易
      • ⑵芳环上的反应 ①苯酚与溴水在常温下反应，生成2,4,6-三溴苯酚（白色沉淀）鉴别苯酚 ②硝化反应，苯酚与稀硝酸在室温下，生成邻、对位产物：邻硝基苯酚，形成分子内氢键；对硝基苯酚形成分子间氢键沸点高：水蒸气蒸馏的方法将两者分离 ③磺化反应：苯酚和浓硫酸：室温生成邻、对位产物；高温生成对位产物 ④弗-克反应：烷基化反应，先生成对位产物，若对位被占则生成邻位产物
      • ⑶酚的氧化反应：在空气中氧化，苯酚生成对苯酚
  • 三.醚
    • 1.命名
      • ⑴习惯命名：先小后大，先芳后脂 （二）甲醚，甲基叔丁基醚，苯甲醚 ⑵系统命名：把烃基看作母体，把烷氧基作为取代基：“某”烃氧基“某”烃 3-甲氧基己烷，环氧乙烷
    • 2.结构：O原子sp³杂化
    • 3.化学性质
      • ⑴弱碱性：能接受H生成盐 也可以与BF₃，AlCl₃，RMgX生成络合物
      • ⑵醚键断裂：烷基单醚与HX生成一个卤代烃和一个醇（HX过量时只有卤代烃）；混醚与HX反应大的变成醇，小的变成卤代烃（苯环变成酚）
      • ⑶过氧化物的生成：储存在棕色瓶中，再加还原性铁丝
    • 4.环氧乙烷 乙烯+O₂→环氧乙烷 环氧乙烷与格氏试剂反应生成醇：环氧乙烷+RMgX→RCH₂CH₂OMgX+H₂O→RCH₂CH₂OH+HOMgX：增长碳链
• 第8章 卤代烃
  • 一.命名 卤原子做取代基，按之前的命名规则
  • 二.化学性质
    • 1.亲核取代反应：SN α-C反应 反应活性：R-I＞R-Br＞R-Cl＞R-F
      • ①水解反应 R-X+NaOH→R-OH+NaX ②醇解反应（醚的生成） R-X+R'ONa→R-O-R'+NaX ③氰解反应 R-X+NaCN→R-CN（腈类化合物）+NaX ④氨解反应 RX++2NH₃→RNH₂+NH₄X---→R₃N（季铵盐） ⑤与硝酸银反应 R-X+AgNO₃→R-ONO₂+AgX↓ 鉴别不同卤代烃：AgI:黄色沉淀，AgBr:浅黄色，AgCl:白色 反应活性：3º＞2º＞1º ⑥卤原子交换反应 R-X+X'-→R-X'+X-
    • 2.消除反应：E β-H反应 R-CH₂-CH₂-X+NaOH（醇/△）→RCH＝CH₂+H₂O 对于仲烷和叔烷消除反应遵循扎伊采夫规则：从含H少的β-C上消除H原子 但有时候左右两边H一样时，实质是生成稳定的产物（共轭效应）
    • 3.与金属反应 R-X+Mg→RMgX(格氏试剂)：P相册图1
  • 三.亲核取代反应历程
    • 1.双分子亲核取代（SN2）：①反应一步完成②无中间体生成③两种分子参与决速④通常发生构型的反转 2.单分子亲核取代（SN1）：①反应分两步完成②有中间体碳正离子生成③一种分子参与决速④常伴有重排反应发生 3.影响因素
  • 四.消除反应历程
    • 1.双分子消除E2：①两种试剂参与决速②反应速率与卤代烷浓度和碱浓度成正比③一步完成 2.单分子消除E1：①与碱浓度无关②形成碳正离子中间体③重排 SN1.E1.E2反应活性顺序：叔卤代烷＞仲＞伯＞甲基卤代烷 而SN2与之相反
  • 五.卤代烯烃和卤代芳烃
    • 1.乙烯型和苯基型卤代烃 2.烯丙型和芐基型卤代烃