刑其毅《基础有机化学》反应机理大全

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刑其毅《基础有机化学》反应机理大全

刑其毅《基础有机化学》反应机理大全

n-C6H13 HO C H
CH3
(S)-2-辛醇
[]D= + 9.9o
构型翻转
n-C6H13 H C OH CH3
(R)-2-辛醇
[]D= - 9.9o
构型保持
如果一个反应涉及到一个不对称碳原子上的一根键的变化,则将新
键在旧键断裂方向形成的情况称为构型保持,而将新键在旧键断裂的相 反方向形成的情况称为构型翻转。这种构型的翻转也称为Walden转换。 在SN2反应中,得到构型翻转的产物。
CH3 + Cl2
CH3Cl + Cl
H= -112. 9 kJ/mol Ea=8. 3 kJ/mol
链终止 Cl + Cl
Cl2
CH3 + CH3
H3CCH3
Cl + CH3
H3CCl
2 饱和碳原子上的亲核取代反应
化合物分子中的原子或原子团被亲核试剂取代的反应称为亲 核取代反应。用SN表示。在反应中,受试剂进攻的对象称为底物; 亲核的进攻试剂称为亲核试剂;在反应中离开的基团称为离去基 团;与离去基团相连的碳原子称为中心碳原子;生成物称为产物。 在上述反应中,若受进攻的对象是饱和碳原子,则称此类反应为 饱和碳原子上的亲核取代反应。
40oC
SO3H + H2O
+ H 2SO4 ( 浓 )
110oC
SO3H + H2O
苯环上的氢被(-SO3H)取代的反应称为磺化反应
反应机理
O
+ +S
O—
H 2SO4 ( 浓 )
O
SO3H
+H

+? HSO4
SO3H + H2SO4

刑其毅《基本有机化学》反应机理全套整合

刑其毅《基本有机化学》反应机理全套整合

实例: 甲烷的氯化
卤化反应 分子中的原子或基团被卤原子取代的 反应称为卤化反应。若卤原子为氯原子, 则该卤化反应称为氯化反应。
CH4 + Cl2
hv
CH3Cl + HCl
反应机理
链引发 Cl2
hv
链增长 CH4 + Cl
2Cl
CH3 + HCl
H= 7. 5kJ/mol Ea=16.7 kJ/mol
反应机理
快 + Cl-Cl
Cl
_
+ H ClAlCl3
+ - AlCl3
Cl Cl 慢
Cl

+ AlCl3 + HCl
快 + Br-Br
+ -
Br Br Br2

+ - Br2
Br Br 慢
Br _ + H Br + Br2
Br

+ H+ + Br3-
苯的磺化反应
+ H 2SO4 ( 10% SO3 )
1 自由基取代反应
有机化合物分子中的某个原子或基团被其 它原子或基团所置换的反应称为取代反应。若 取代反应是按共价键均裂的方式进行的,即是 由于分子经过均裂产生自由基而引发的,则称 其为自由基型取代反应。
自由基反应包括链引发、链转移、链终止三个
阶段。链引发阶段是产生自由基的阶段。由于键的 均裂需要能量,所以链引发阶段需要加热或光照。 链转移阶段是由一个自由基转变成另一个自由基的 阶段,犹如接力赛一样,自由基不断地传递下去, 像一环接一环的链,所以称之为链反应。链终止阶 段是消失自由基的阶段。自由基两两结合成键。所 有的自由基都消失了,自由基反应也就终止了。

基础有机化学 第三版 邢其毅4-基本慨念十、反应和反应机理

基础有机化学 第三版 邢其毅4-基本慨念十、反应和反应机理

基础有机化学第三版邢其毅十、反应和反应机理有机反应:在一定的条件下,有机化合物分子中的成键电子发生重新分布,原有的键断裂,新的键形成,从而使原分子中原子间的组合发生了变化,新的分子产生。

这种变化过程称为有机反应(organic reaction)。

一级反应:在动力学上,将反应速率只取决于一种化合物浓度的反应称为一级反应。

二级反应:在动力学上,将反应速率取决于两种化合物浓度的反应称为二级反应。

按化学键的断裂和生成分类协同反应:在反应过程中,旧键的断裂和新键的形成都相互协调地在同一步骤中完成的反应称为协同反应。

协同反应往往有一个环状过渡态。

它是一种基元反应。

自由基型反应:由于分子经过均裂产生自由基而引发的反应称为自由基型反应。

自由基型反应分链引发、链转移和链终止三个阶段:链引发阶段是产生自由基的阶段。

由于键的均裂需要能量,所以链引发阶段需要加热或光照。

链转移阶段是由一个自由基转变成另一个自由基的阶段,犹如接力赛一样,自由基不断地传递下去,像一环接一环的链,所以称之为链反应。

链终止阶段是消失自由基的阶段,自由基两两结合成键,所有的自由基都消失了,自由基反应也就终止了。

离子型反应:由于分子经过异裂生成离子而引发的反应称为离子型反应。

离子型反应有亲核反应和亲电反应,由亲核试剂进攻而发生的反应称为亲核反应,亲核试剂是对正原子核有显著亲和力而起反应的试剂。

由亲电试剂进攻而发生的反应称为亲电反应。

亲电试剂是对电子有显著亲合力而起反应的试剂。

按反应物和产物的结构关系分类加成反应:两个或多个分子相互作用,生成一个加成产物的反应称为加成反应。

取代反应:有机化合物分子中的某个原子或基团被其它原子或基团所置换的反应称为取代反应。

重排反应:当化学键的断裂和形成发生在同一分子中时,会引起组成分子的原子的配置方式发生改变,从而形成组成相同,结构不同的新分子,这种反应称为重排反应。

消除反应:在一个有机分子中消去两个原子或基团的反应称为消除反应。

邢其毅《基础有机化学》笔记和课后习题(含真题)详解(脂肪族饱和碳原子上的亲核取代反应 β-消除反应)

邢其毅《基础有机化学》笔记和课后习题(含真题)详解(脂肪族饱和碳原子上的亲核取代反应 β-消除反应)
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超共轭效应的大小不碳上 C-H 键的多少有关,C-H 键越多,超共轭效应越大。超共轭 效应的大小次序为
CH3->RCH2->R2CH-> R3C4.场效应 叏代基在空间可以产生一个电场,对另一头的反应中心有影响,这就是场效应。距离越 进,场效应越小。
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定程度的减弱,亲核试剂、离去基团不碳原子成一直线,碳原子上另外三个键逐渐由伞形转 发成平面,亲核试剂不碳原子间的键开始形成,碳原子不离去基团间的键断裂,碳原子上三 个键由平面向另一边偏转。若中心碳原子为手性碳原子,在生成产物时,中心碳原子的构型 完全翻转,这也是 SN2 反应在立体化孥上的重要特性。
(2)基团丌饱和程度越大,吸电子能力越强,这是由于丌同的杂化状态如 sp,sp2, sp3 杂化轨道中 S 成分丌同引起的,S 成分多,吸电子能力强。
(3)带正电荷的基团具有吸电子诱导效应,带负电荷的基团具有给电子诱导效应。不 碳直接相连的原子上具有配价键,亦有强的吸电子诱导效应。
(4)烷基有给电子的诱导效应,同时又有给电子的超共轭效应。 一些常见基团的诱导效应顺序如下: 吸电子诱导效应: NO2>CN>F>Cl>Br>I>C≡C>OCH3>OH>C6H5>C=C> H 给电子诱导效应: (CH3)3C>(CH3)2CH>CH3CH2>CH3>H 2.共轭效应 共轭效应:在共轭体系中,由于原子间的相互影响而使体系内的 π 电子(或 p 电子) 分布収生发化的一种电子效应。 吸电子的共轭效应用-C 表示,给电子的共轭效应用+C 表示。叏代基的共轭效应和诱导 效应方向有时丌一致。共轭效应只能在共轭体系中传递,且贯穿于整个共轭体系中。 3.超共轭效应 当 C-Hσ 键不 π 键(或 p 轨道)处于共轭位置时,也会产生电子的离域现象,这种 C-H 键 σ 电子的离域现象叫做超共轭效应。

基础有机化学第3版 邢其毅 第6章饱和碳原子上的亲核取代反应和消除反应

基础有机化学第3版 邢其毅 第6章饱和碳原子上的亲核取代反应和消除反应


O HO

CH3O-SO2-OCH3
*1 硫酸根、硫酸酯的酸根、磺酸根为什么是好的离去基团?
-Br-
C+ R3
Nu-

R3

反应物
R1 R2 R3 C Nu
过渡态
R1 R2 R3
中间体
C
Nu
过渡态
R1 R2 R3 C Nu
Nu C
过渡态
R1 R2 R3
产物
2. SN1的特点 *(1) 这是一个两步反应,有两个过渡态,一个中间 体,中间体为碳正离子。 *(2) 由于亲核试剂可以从碳正离子两侧进攻,而且 机会相等,因此若与卤素相连的碳是不对称碳,则 可以得到构型保持和构型翻转两种产物。 *(3) 这是一个一级动力学控制的反应。又是单分 子反应。
300
< -OSO2
2800
NO2
180
离去基团的离去能力越强,对SN1和SN2反应越有利。
键能越弱,越易离去 C-F (485.3), C-Cl (339.0), C-Br (284.5), C-I (217.0)
离去基团碱性越弱,越易离去 酸性:HF < HCl < HBr < HI, 碱性: F- > Cl- > Br - > I-
R-Br + H2O
甲酸
R-OH + HBr
R:
V相对 结论
CH3
1 CH3X S N2
CH3CH2
1.7 RCH2X S N2
(CH3)2 CH
45 R2CHX SN1 , SN2
(CH3)3 C
108 R3CX SN 1
几种特殊结构的情况分析

化学考研真题典型题解析邢其毅《基础有机化学》

化学考研真题典型题解析邢其毅《基础有机化学》

化学考研真题典型题解析邢其毅《基础有机化学》一、典型题解答典型题14-36 根据指定的原料和必要的试剂合成目标化合物:(i)从戊二酸合成己二酸二乙酯(ii)从2-甲基-2-苯基丁酸合成3-甲基-苯基戊酸解:Arndt-Eistert反应常用于制备比原料多一个碳原子的羧酸同系物。

反应过程为:先利用羧酸与SOCl2反应生成酰氯,接着与重氮甲烷反应制备α-重氮酮;然后α-重氮酮在Ag2O的催化作用下与水共热,得到酰基卡宾,最后重排得到乙烯酮衍生物,再与水反应生成比原料多一个碳原子的羧酸同系物。

根据上述反应合成特点,目标产物的合成路线分别如下。

(i)从戊二酸合成己二酸二乙酯的合成路线为:(ii)从2-甲基-2-苯基丁酸合成3-甲基-苯基戊酸合成路线为:典型题14-37 画出上述双环内酰胺合成中分子内的Schmidt重排反应分步的、合理的机理。

解:Schmidt重排反应是羰基衍生物与叠氮酸或烷基叠氮在酸催化的作用下转为叠氮化物的过程。

结合电子转移的方向和环结构的稳定性,双环内酰胺合成中分子内的Schmidt重排反应分步机理如下:典型题14-38 从所给的原料出发,分别利用Lossen重排、Hofmann重排、Curtius重排、Schmidt重排等四个重排反应制备以下化合物:(i)正己酸合成正己胺(ii)软脂酸合成n-C15H31NHCOOC2H5(iii)(R)-2-甲基丁酰胺合成(R)-2-丁胺(iv)溴代环己烷合成环己胺解:Lossen重排:苯甲酰氧肟苯甲酰热分解后生成苯基异氰酸酯和苯甲酸。

苯基异氰酸酯水解后形成苯胺。

Hofmann重排:酰胺在NaOH作用下与1倍量的溴反应,生成N-溴代酰胺。

在加热和无水条件下,进一步去质子化,N-溴代乙酰胺会转换成不稳定的盐,最终重排为异氰酸酯,经水解变成少一个碳原子的胺。

Curtius重排:酰基叠氮化物热解重排之后会转化成异氰酸酯。

Schmidt重排:羰基衍生物与叠氮酸或烷基叠氮在酸催化的作用下转为叠氮化物。

有机化学 邢其毅 复习笔记

有机化学 邢其毅 复习笔记
4.外消旋化的条件 ⑴若手性碳易成碳正离子、碳负离子、碳自由基等活性中间体,该化合物极易外消旋化。 ⑵若不对称碳原子的氢是羰基的 -H,则在酸或碱的作用下极易外消旋化。
含多个不对称碳原子时,若只有其中一个碳原子易外消旋化,称差向异构化。
5.外消旋化的拆分 化学法 酶解法 晶种结晶法 柱色谱法 不对称合成法: 1.Prelog规则—一个分子得构象决定了某一试剂接近分子的方向,这二者的关联成为 Prelog 规则. 2.立体专一性:即高度的立体选择性
补充知识点 Lewis酸的三种类型: Lewis碱的三种类型:
第三章:立体化学
1.无对称面
1.分子手性的普通判据 2.无对称中心
3.无 S4反轴
注:对称轴 Cn不能作为判别分子手性的判据
2. 外消旋体(dl体或+/-体) 基本概念 1.绝对构型与相对构型
2.种类:外消旋化合物/混合物/固体溶液
基本理论 非对映体
有机化学理论部分基础知识点
原子轨道理论 (基态)
1.保里不相容原理 2.能量最低原理 3.洪特规则
激发态
价键理论
1.自旋反向平行规则 2.共价键的饱和性 3.共价键的方向性
4.能量相近轨道形成杂化轨道
分子轨道理论
1.能量相近 2.电子云最大重叠 3.对称性相同
规范性示例
试剂
化学反应的基本模式:A 溶剂 条件 B
可与氧气发生自由基类型:1.烷烃的三级氢 2.醛上氢 3.醚的 ⑶气相硝化,磺化:高温自由基反应 与卤化反应不同的是,气相硝化,磺化要-C-C-键的断裂。(主要用于工业合成,实验室有很 大的局限性)
3. 小环烷烃 a与氢气反应(限三四元环) 反应原则:催化氢化在空阻小的位置发生

基础有机化学邢其毅

基础有机化学邢其毅

• 6. 共价键的键长、键角和键能
• (1) 键长:形成共价键的两个原子核间的平均距离称为共价键的键长(length of covaloit bond).
• (2) 键角:分子内同一原子形成的两个化学键之间的夹角称为键角(bond angle)。常以度数 表示。
• <3)键解离能和平均键能:断裂或形成分子中某一个键所消耗或放出的能量称为键解离能。 标准状况下, 双原子分子的键解髙能就是它的键能;对于多原子分子,某一种键的键能就 是分子中该类键的平均键解离能一 平均键能。
• 4、苯环上的反应。包括芳香亲电取代(硝化、卤化、磺化等),F-C反应等。这里还包括 芳香性的判断,综合杂环部分来看,要分清在什么情况下不饱和键的π电子才算数(需环状 连续共轭体系),一个不饱和键算几个π电子(双键算2个,三键仍然算2个,因为三键的 两个p轨道是垂直的,有且只有一个p轨道与共轭不饱和键的p轨道平行),杂原子的孤电子 对算不算作这里的π电子(吡咯的N原子算,吡啶的N原子则不算,算与不算要看哪种方式 能形成4n+2电子结构,因为4n+2的芳香结构是稳定的。一个环状结构不符合4n+2电子结构, 它就是反芳香结构,是不稳定的),了解了这几点就比较容易判断了。
须在几个 筒并轨道遂一地各填充一个自旋平行的电子后,才能容纳第二个电子.
• 2. 化学键
• 将分子中的原子结合在一起的作用力称为化学键。典型的化学键有三种:离子健(ion bond)、 共价键(covalent bond)和金属键(metaffic bond)。
• (1) 高子键:依靠正、负离子间的静电引力而形成的化学键称为离子键。离子键无方向性和 饱和性。其强 度与正、负离子所带的电价的乘积成正比,与正、负离子间的距离成反比。
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1 自由基取代反应
有机化合物分子中的某个原子或基团被其 它原子或基团所置换的反应称为取代反应。若 取代反应是按共价键均裂的方式进行的,即是 由于分子经过均裂产生自由基而引发的,则称 其为自由基型取代反应。
自由基反应包括链引发、链转移、链终止三个
阶段。链引发阶段是产生自由基的阶段。由于键的 均裂需要能量,所以链引发阶段需要加热或光照。 链转移阶段是由一个自由基转变成另一个自由基的 阶段,犹如接力赛一样,自由基不断地传递下去, 像一环接一环的链,所以称之为链反应。链终止阶 段是消失自由基的阶段。自由基两两结合成键。所 有的自由基都消失了,自由基反应也就终止了。
CH3
OH
C-O+ CCHH33 -H+
CH3
O
C-OCH3 CH3
CH3
CH3 78%
仅有少量空阻大的羧酸按此反应机理进行
4 酯的水解反应
*1. 碱性水解
目录
一、取代反应 二、加成反应 三、消除反应 四、氧化还原反应 五、缩合反应 六、重排反应
一、取代反应
1 自由基取代反应 2 饱和碳原子上的亲核取代反应 3 酯化反应 4 酯的水解反应 5 芳香亲电取代反应 6 1,2-环氧化合物的开环反应 7 赫尔-乌尔哈-泽林斯基反应 8 芳香亲核取代反应 9 芳香自由基取代反应
双分子反应一 步活化3;OH CH3C-OH HOC2H5
按加成--消除机理进行 反应,是酰氧键断裂
加成
OH CH3-C-OH
HO+ C2H5
质子转移
四面体正离子
OH
+
CH3-C-OH2
OC2H5
-H2O 消除
+OH
-H+
CH3C-OC2H5
O CH3C-OC2H5
*2 碳正离子机理
该反应机理也 从同位素方法 中得到了证明
O
CH3C-O18H + (CH3)3COH
O18
CH3C-OC(CH3)3 + H2O
*3 酰基正离子机理
O
O
+
C-OH
C-OH2
CH3
CH3 H2SO4(浓) CH3
CH3
O
+C CH3
CH3
+O
C
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
属于SN1机理
CH3OH
实例:卤代烃单分子亲核取代反应的反应机理(SN1)
R1 R2 C
R3
Br

R1 R2 C
R3
Br
-Br-
反应物
过渡态
R2 R1
Nu-
C+ 快
R3 中间体
R1 R2 C
R3
Nu + Nu
R1 C R2
R3
R1
R2
C
R3
过渡态
Nu + Nu
产物
过渡态
R1 C R2
R3
只有一种分子参与了
决定反应速率关键步骤的 亲核取代反应称为SN1 反 应。在SN1反应中,得到构 型翻转和构型保持两种产 物。
OH
H+
(CH3)3C-OH
+OH R-C-OC(CH3)3
(CH3)3CO+ H2 -H2O (CH3)3C+
O=C-R
属于SN1机理
O -H+
R-C-OC(CH3)3
按SN1机理进
行反应,是烷
氧键断裂
* 3oROH按此反应机理进行酯化。 * 由于R3C+易与碱性较强的水结合,不易与羧酸结合,
故逆向反应比正向反应易进行。所以3oROH的酯化 反应产率很低。
实例:卤代烃双分子亲核取代反应的反应机理(SN2)
H C6H13
HO - +
Br
H3C
C6H13 H
HO
Br
CH3
C6H13 H
HO
+ Br -
CH3
有两种分子参与了决定反应速度关键步骤的亲核取代反应 称为SN2 反应
构型保持和构型翻转
n-C6H13 H C Br HOCH3
(R)-2-溴辛烷
[]D= - 34.6o
实例:卤代烃溶剂解反应的反应机理(SN1)
进攻C+
CH3 CH3 C Br
CH3
慢 -Br-
CH3
CH3 C+
CH3
C2H5OH

-H+
CH3 +
CH3 C HOC2H5 CH3
CH3
CH3 C OC2H5
CH3
3 酯化反应
定义:羧酸与醇在酸的催化作用下失去一分子水 而生成酯的反应称为酯化反应
常用的催化剂有盐酸 、硫酸、苯磺酸等
(五)重要有机反应的反应机理
反应机理是对一个反应过程的详细描述,在表述反 应机理时,必须指出电子的流向,并规定用箭头表示一 对电子的转移,用鱼钩箭头表示单电子的转移。
反应机理是根据很多实验事实总结后提出的,它有 一定的适用范围,能解释很多实验事实,并能预测反应 的发生。如果发现新的实验事实无法用原有的反应机理 来解释,就要提出新的反应机理。反应机理已成为有机 结构理论的一部分。
H+
CH3COOH + C2H5OH
投料
1 :1 1 : 10
CH3COOC2H5 + H2O
产率
67% 97%
酯化反应是一个可逆的反应,为了使正反应有利, 通常采用的手段是:
①使原料之一过量; ②不断移走产物(例如除水;乙酸乙酯、乙酸、水 可形成三元恒沸物 bp 70.4℃)。
酯化反应的机理
*1 加成-消除机理
n-C6H13 HO C H
CH3
(S)-2-辛醇
[]D= + 9.9o
构型翻转
n-C6H13 H C OH CH3
(R)-2-辛醇
[]D= - 9.9o
构型保持
如果一个反应涉及到一个不对称碳原子上的一根键的变化,则将新
键在旧键断裂方向形成的情况称为构型保持,而将新键在旧键断裂的相 反方向形成的情况称为构型翻转。这种构型的翻转也称为Walden转换。 在SN2反应中,得到构型翻转的产物。
实例: 甲烷的氯化
卤化反应 分子中的原子或基团被卤原子取代的 反应称为卤化反应。若卤原子为氯原子, 则该卤化反应称为氯化反应。
CH4 + Cl2
hv
CH3Cl + HCl
反应机理
链引发 Cl2
hv
链增长 CH4 + Cl
2Cl
CH3 + HCl
H= 7. 5kJ/mol Ea=16.7 kJ/mol
CH3 + Cl2
CH3Cl + Cl
H= -112. 9 kJ/mol Ea=8. 3 kJ/mol
链终止 Cl + Cl
Cl2
CH3 + CH3
H3CCH3
Cl + CH3
H3CCl
2 饱和碳原子上的亲核取代反应
化合物分子中的原子或原子团被亲核试剂取代的反应称为亲 核取代反应。用SN表示。在反应中,受试剂进攻的对象称为底物; 亲核的进攻试剂称为亲核试剂;在反应中离开的基团称为离去基 团;与离去基团相连的碳原子称为中心碳原子;生成物称为产物。 在上述反应中,若受进攻的对象是饱和碳原子,则称此类反应为 饱和碳原子上的亲核取代反应。
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