物理有机化学资料
物理有机化学
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物理有机化学讲义
An Introduction to Physical Organic Chemistry
北京大学化学学院 王剑波
2003 年 8 月
北京大学化学学院 物理有机化学讲义 王剑波 编
目录
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第 1 章 有机化学反应的动力学及热力学 12 学时
Radical/radical reaction
Hydrogen abstract
Ar Ar OMgBr
RH
OMgBr
Ar Ar
H2O
Ar Ar OH OH
Ar Ar
Pinacol
Scheme 1. Mechanism of Grignard reagent with ketone
5
北京大学化学学院 物理有机化学讲义 王剑波 编
位置。这是一个从来也没有完全实现过的理想目标, 因为许多变化对于任何能直
接监测的方法来说发生得太快。分子的振动和碰撞的时间标度(Time scale)在 10-12 ~ 10-14 秒范围之内, 这比标准光谱监测要快的多。
例如有机化合物结构鉴定最为常
用 的 核 磁 共 振 （ Nuclear Magnetic
望看到单个的构像，就必须提高仪器
的时间分辨，或者降低分子的运动速
度。要降低分子的运动速度，常用的
方法是降低温度。因此低温核磁、低
温红外等是研究分子结构的有力手
段。当降到适当的低温时，分子的运
动速度能够变慢到仪器的时间分辨
极限以内。比如，碘代环己烷中与碘
相联碳上的质子在室温的核磁谱中
Fig. 1 Appearance of NMR spectra for system
有机化学基础知识点整理有机物的物理性质与化学性质
有机化学基础知识点整理有机物的物理性质与化学性质有机化学是研究有机物质的合成、结构、性质和反应的一门学科。
有机物是指含有碳元素的化合物，在自然界中广泛存在，也是生命体系的基础。
本文将对有机化学的基础知识点进行整理，重点探讨有机物的物理性质和化学性质。
一、有机物的物理性质1. 密度：有机物的密度通常较小，大多数有机物的密度在0.5-1.5g/cm³之间。
这是因为有机物分子中的碳元素轻，且通常含有较多的非金属元素，使得有机物相对来说比较轻。
2. 熔点和沸点：有机物的熔点和沸点通常较低。
这是由于有机物的分子间力较弱，主要是由范德瓦尔斯力引起的，因此需要较低的温度才能克服这种力。
3. 溶解性：有机物通常具有较好的溶解性，特别是在有机溶剂中溶解性更好。
这是由于有机溶剂和有机物具有相似的分子结构，分子间有较强的相互作用力。
4. 颜色：有机化合物中的某些基团或官能团可以赋予有机物不同的颜色。
例如，含有共轭结构的化合物通常具有颜色，如苯环具有共轭双键结构的芳香族化合物呈现出紫色。
5. 光学活性：部分有机物具有旋光性，即能使入射的偏振光旋转一定角度。
这是由于有机物分子中的立体异构体所引起的。
二、有机物的化学性质1. 燃烧性：有机物在氧气存在下可燃烧。
燃烧产生水和二氧化碳，同时也会释放出大量的热能。
2. 反应活性：有机物通常具有较强的反应活性，容易与其他物质发生各种化学反应。
例如，有机物可以进行取代反应、加成反应、消除反应等。
3. 氧化还原性：有机物可以参与氧化还原反应。
一般来说，含有较多键合氧的有机物容易发生氧化反应，而含有多个亲电原子的有机物则容易发生还原反应。
4. 酸碱性：有机物可以表现出酸性或碱性。
酸性有机物通常含有能够解离产生氢离子的官能团，而碱性有机物则含有能接受氢离子的官能团。
5. 亲核性：有机物中的亲电子对亲核试剂具有吸引作用，容易发生亲核取代反应或亲核加成反应。
综上所述，有机化学基础知识点整理了有机物的物理性质和化学性质。
化学高中有机化学物理性质
一、有机代表物质的物理性质1. 状态固态：饱和高级脂肪酸、脂肪、TNT、萘、苯酚、葡萄糖、果糖、麦芽糖、淀粉、纤维素、醋酸℃以下气态：C4以下的烷烃、烯烃、炔烃、甲醛、一氯甲烷液态：油状: 硝基苯、溴乙烷、乙酸乙酯、油酸粘稠状: 石油、乙二醇、丙三醇2. 气味无味：甲烷、乙炔常因混有PH3、H2S和AsH3而带有臭味稍有气味：乙烯特殊气味：苯及同系物、萘、石油、苯酚刺激性：甲醛、甲酸、乙酸、乙醛甜味：乙二醇、丙三醇、蔗糖、葡萄糖香味：乙醇、低级酯苦杏仁味：硝基苯3. 颜色白色：葡萄糖、多糖淡黄色：TNT、不纯的硝基苯黑色或深棕色：石油4. 密度比水轻的：苯及苯的同系物、一氯代烃、乙醇、低级酯、汽油比水重的：硝基苯、溴苯、乙二醇、丙三醇、CCl4、氯仿、溴代烃、碘代烃5. 挥发性：乙醇、乙醛、乙酸6. 升华性：萘、蒽7. 水溶性：不溶：高级脂肪酸、酯、硝基苯、溴苯、烷烃、烯烃、炔烃、苯及同系物、萘、蒽、石油、卤代烃、TNT、氯仿、CCl4 能溶：苯酚0℃时是微溶微溶：乙炔、苯甲酸易溶：甲醛、乙酸、乙二醇、苯磺酸与水混溶：乙醇、苯酚70℃以上、乙醛、甲酸、丙三醇二、有机物之间的类别异构关系1. 分子组成符合CnH2nn≥3的类别异构体: 烯烃和环烷烃;2. 分子组成符合CnH2n-2n≥4的类别异构体: 炔烃和二烯烃;3. 分子组成符合CnH2n+2On≥3的类别异构体: 饱和一元醇和饱和醚;4. 分子组成符合CnH2nOn≥3的类别异构体: 饱和一元醛和饱和一元酮;5. 分子组成符合CnH2nO2n≥2的类别异构体: 饱和一元羧酸和饱和一元酯;6. 分子组成符合CnH2n-6On≥7的类别异构体: 苯酚的同系物,芳香醇及芳香醚;如n=7,有以下五种: 邻甲苯酚,间甲苯酚,对甲苯酚;苯甲醇;苯甲醚.7. 分子组成符合CnH2n+2O2Nn≥2的类别异构体: 氨基酸和硝基化合物.三、能发生取代反应的物质1. 烷烃与卤素单质: 卤素单质蒸汽如不能为溴水;条件：光照.2. 苯及苯的同系物与1卤素单质不能为水溶液:条件-- Fe作催化剂2浓硝酸: 50℃-- 60℃水浴3浓硫酸: 70℃--80℃水浴3. 卤代烃的水解: NaOH的水溶液4. 醇与氢卤酸的反应: 新制氢卤酸5. 乙醇与浓硫酸在140℃时的脱水反应.6.酸与醇的酯化反应：浓硫酸、加热6.酯类的水解: 无机酸或碱催化 6. 酚与 1浓溴水 2浓硝酸四、能发生加成反应的物质1. 烯烃、炔烃、二烯烃、苯乙烯的加成: H2、卤化氢、水、卤素单质2. 苯及苯的同系物的加成: H2、Cl23. 不饱和烃的衍生物的加成:包括卤代烯烃、卤代炔烃、烯醇、烯醛、烯酸、烯酸酯、烯酸盐等4. 含醛基的化合物包括葡萄糖的加成: HCN、H2等5. 酮类、油酸、油酸盐、油酸某酯、油不饱和高级脂肪酸甘油酯的加成物质的加成: H2注意：凡是有机物与H2的加成反应条件均为：催化剂Ni、加热五、六种方法得乙醇醇1. 乙醛醛还原法: CH3CHO + H2 --催化剂加热→ CH3CH2OH2. 卤代烃水解法: C2H5X + H2O-- NaOH 加热→ C2H5OH + HX3. 某酸乙某酯水解法: RCOOC2H5 + H2O—NaOH→ RCOOH + C2H5OH4. 乙醇钠水解法: C2H5ONa + H2O → C2H5OH + NaOH5. 乙烯水化法: CH2=CH2 + H2O --H2SO4或H3PO4,加热,加压→ C2H5OH6. 葡萄糖发酵法 C6H12O6 --酒化酶→ 2C2H5OH + 2CO2六、能发生银镜反应的物质含-CHO1. 所有的醛RCHO2. 甲酸、甲酸盐、甲酸某酯3. 葡萄糖、麦芽糖、葡萄糖酯、果糖能和新制CuOH2反应的除以上物质外,还有酸性较强的酸如甲酸、乙酸、丙酸、盐酸、硫酸等,发生中和反应;.七、分子中引入羟基的有机反应类型1. 取代水解反应: 卤代烃、酯、酚钠、醇钠、羧酸钠2. 加成反应: 烯烃水化、醛+ H23. 氧化: 醛氧化4. 还原: 醛+ H2八、能跟钠反应放出H2的物质一. 有机物1. 醇也可和K、Mg、Al反应 2. 有机羧酸 3. 酚苯酚及同系物4. 苯磺酸5. 苦味酸2,4,6-三硝基苯酚6. 葡萄糖熔融7. 氨基酸二. 无机物1. 水及水溶液2. 无机酸弱氧化性酸3. NaHSO4九、能与溴水反应而使溴水褪色或变色的物质一. 有机物1. 不饱和烃烯烃、炔烃、二烯烃、苯乙烯、苯乙炔,不饱和烃的衍生物包括卤代烯、烯醇、烯醛、烯酸、烯酯、油酸、油酸盐、油酸某酯、油等 ;即含有碳碳双键或碳碳叁键的有机物;2. 石油产品裂化气、裂解气、裂化汽油等3. 苯酚及其同系物因为能和溴水取代而生成三溴酚类沉淀4. 含醛基的化合物醛基被氧化 6. 天然橡胶聚异戊二烯二. 无机物-2: 硫化氢及硫化物 2. S+4: SO2、H2SO3及亚硫酸盐 3. Fe2+ 例: 6FeSO4 + 3Br2 ===2Fe2SO43 + 2FeBr26FeCl2 + 3Br2 === 4FeCl3 + 2FeBr3 2FeI2 + 3Br2 === 2FeBr3 + 2I24. Zn、Mg、Fe等单质如 Mg + Br2 === MgBr2此外,其中亦有Mg与H+、Mg与HBrO的反应5. I-1 氢碘酸及碘化物变色6. NaOH等强碱: 因为Br2 +H2O===HBr + HBrO 加入NaOH后平衡向右移动7. Na2CO3等盐: 因为 Br2 +H2O===HBr + HBrO2HBr + Na2CO3 === 2NaBr + CO2 + H2OHBrO + Na2CO3 === NaBrO + NaHCO3 8. AgNO3十、能萃取溴而使溴水褪色的物质上层变无色的r>1: 卤代烃CCl4、氯仿、溴苯等、CS2等下层变无色的r＜1 :低级酯、液态饱和烃如己烷等、苯及同系物、汽油十一、最简式相同的有机物1. CH: C2H2、C6H6和C8H8苯乙烯或环辛四烯2. CH2: 烯烃和环烷烃3. CH2O 甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖4. CnH2nO:饱和一元醛或饱和一元酮与二倍于其碳原子数的饱和一元羧酸或酯. 例: 乙醛C2H4O与丁酸及异构体C4H8O25. 炔烃或二烯烃与三倍于其碳原子数的苯及苯的同系物例: 丙炔C3H4与丙苯C9H12十二、有毒的物质一. 毒气F2、Cl2、HF、H2S、SO2、CO、NO、NO2等.其中CO和NO使人中毒的原因相同,均是与血红蛋白迅速结合而丧失输送样的能力.二. 毒物液溴、白磷、偏磷酸HPO3 、水银、亚硝酸盐、除BaSO4外的大多数钡盐、硫酸镁等镁盐、氰化物如KCN 、重金属盐如铜盐、铅盐、汞盐、银盐等、苯酚、硝基苯、六六六六氯环己烷、甲醇、砒霜等十三、能爆炸的物质1. 黑火药成分有一硫、二硝KNO3三木炭2. NH4NO33. 火棉5. 红磷与KClO36. TNT雷汞作引爆剂7. 硝化甘油8. 氮化银此外,某些混合气点燃或光照也会爆炸,其中应掌握:H2和O2 “点爆”的 CO和O2 “光爆”的 H2和Cl2CH4和O2 CH4和Cl2 C2H2和O2无需点燃或光照,一经混合即会爆炸,所谓“混爆”的是H2和F2.另外,工厂与实验室中,面粉、镁粉等散布于空气中,也是危险源.十四、能使酸性高锰酸钾溶液褪色的物质一. 有机物1. 不饱和烃烯烃、炔烃、二烯烃、苯乙烯等2. 苯的同系物3. 不饱和烃的衍生物包括卤代烯、烯醇、烯醛、烯酸、烯酯、油酸、油酸盐、油酸酯等4. 含醛基的有机物醛、甲酸、甲酸盐、甲酸酯等5. 还原性糖葡萄糖、麦芽糖6. 酚类7. 石油产品裂解气、裂化气、裂化汽油等 8. 煤产品煤焦油9. 天然橡胶聚异戊二烯二. 无机物1. 氢卤酸及卤化物氢溴酸、氢碘酸、浓盐酸、溴化物、碘化物2. 亚铁盐及氢氧化亚铁3. S-2的化合物: 硫化氢、氢硫酸及硫化物4. S+4的化合物: SO2、H2SO3及亚硫酸盐5. 双氧水H2O2十五、既能发生氧化反应,又能发生还原反应的物质一. 有机物1. 含醛基的化合物: 所有醛; 甲酸、甲酸盐、甲酸酯; 葡萄糖.2. 不饱和烃: 烯烃、炔烃、二烯烃、苯乙烯3. 不饱和烃的衍生物: 包括卤代烯、卤代炔烃、烯醇、烯醛、烯酸、烯酸盐、烯酸酯、油酸、油酸盐、油酸酯、油.二.无机物1. 含中间价态元素的物质: ① S+4 SO2、H2SO3及亚硫酸盐② Fe2+ 亚铁盐③ N+4 NO NO22. N2、S、Cl2等非金属单质.3. HCl、H2O2等.十六、检验淀粉水解的程度1.“未水解”加新制CuOH2煮沸,若无红色沉淀,则可证明.2.“完全水解”加碘水,不显蓝色.3.“部分水解”取溶液再加新制CuOH2煮沸,有红色沉淀,另取溶液加碘水,显蓝色;十七、能使蛋白质发生凝结而变性的物质1. 加热2. 紫外线3. 酸、碱4. 重金属盐如Cu2+、Pb2+、Hg2+、Ag+ 等5. 部分有机物如苯酚、乙醇、甲醛等.十八、关于纤维素和酯类的总结一. 以下物质属于“纤维素”1. 粘胶纤维2.纸3.人造丝4.人造棉5.玻璃纸6.无灰滤纸7. 脱脂棉二. 以下物质属于“酯”1. 硝酸纤维2. 硝化甘油3. 胶棉4. 珂珞酊5. 无烟火药6. 火棉易错: TNT、酚醛树脂、赛璐珞既不是“纤维素”也不是“酯”.十九、既能和强酸溶液反应,又能和强碱溶液反应的物质一. 有机物: 蛋白质、氨基酸二. 无机物: 两性元素的单质 Al、Zn 两性氧化物 Al2O3、ZnO两性氢氧化物 AlOH3、ZnOH2 弱酸的酸式盐 NaHCO3、NaH2PO4、NaHS弱酸的铵盐 NH42CO3、 NH4HCO3、NH42SO3 、NH42S 等属于“两性物质”的是:Al2O3、ZnO、AlOH3、ZnOH2、氨基酸、蛋白质属于“表现两性的物质”是: Al、Zn、弱酸的酸式盐、弱酸的铵盐二十、有机实验问题一. 甲烷的制取和性质供参考1. 反应方程式CH3COONa + NaOH→ 加热-- Na2CO3 + CH42. 为什么必须用无水醋酸钠水分危害此反应若有水,电解质CH3COONa和NaOH将电离,使键的断裂位置发生改变而不生成CH4.3. 必须用碱石灰而不能用纯NaOH固体,这是为何碱石灰中的CaO的作用如何高温时,NaOH固体腐蚀玻璃;CaO作用: 1能稀释反应混合物的浓度,减少NaOH跟试管的接触,防止腐蚀玻璃. 2CaO 能吸水,保持NaOH的干燥.4. 制取甲烷采取哪套装置反应装置中,大试管略微向下倾斜的原因何在此装置还可以制取哪些气体采用加热略微向下倾斜的大试管的装置,原因是便于固体药品的铺开,同时防止产生的湿存水倒流而使试管炸裂;还可制取O2、NH3等.5. 实验中先将CH4气通入到KMnO4H+溶液、溴水中,最后点燃,这样操作有何目的排净试管内空气,保证甲烷纯净,以防甲烷中混有空气,点燃爆炸.6. 点燃甲烷时的火焰为何会略带黄色点燃纯净的甲烷呈什么色1玻璃中钠元素的影响; 反应中副产物丙酮蒸汽燃烧使火焰略带黄色.2点燃纯净的甲烷火焰呈淡蓝色.二. 乙烯的制取和性质1. 化学方程式 C2H5OH 浓H2SO4,170℃→ CH2=CH2 + H2O2. 制取乙烯采用哪套装置此装置还可以制备哪些气体分液漏斗、圆底烧瓶加热一套装置.此装置还可以制Cl2、HCl、SO2等.3. 预先向烧瓶中加几片碎玻璃片碎瓷片,是何目的防止暴沸防止混合液在受热时剧烈跳动4. 乙醇和浓硫酸混合,有时得不到乙烯,这可能是什么原因造成的这主要是因为未使温度迅速升高到170℃所致.因为在140℃乙醇将发生分子间脱水得乙醚,方程式如下:2C2H5OH-- 浓H2SO4,140℃→ C2H5OC2H5 + H2O5. 温度计的水银球位置和作用如何混合液液面下;用于测混合液的温度控制温度.6. 浓H2SO4的作用催化剂,脱水剂.7. 反应后期,反应液有时会变黑,且有刺激性气味的气体产生,为何浓硫酸将乙醇炭化和氧化了,产生的刺激性气味的气体是SO2.C + 2H2SO4浓-- 加热→ CO2 + 2SO2 + 2H2O三. 乙炔的制取和性质1. 反应方程式CaC2 + 2H2O→CaOH2 + C2H22. 此实验能否用启普发生器,为何不能. 因为 1CaC2吸水性强,与水反应剧烈,若用启普发生器,不易控制它与水的反应. 2反应放热,而启普发生器是不能承受热量的.3反应生成的CaOH2 微溶于水,会堵塞球形漏斗的下端口;3. 能否用长颈漏斗不能. 用它不易控制CaC2与水的反应.4. 用饱和食盐水代替水,这是为何用以得到平稳的乙炔气流食盐与CaC2不反应5. 简易装置中在试管口附近放一团棉花,其作用如何防止生成的泡沫从导管中喷出.6. 点燃纯净的甲烷、乙烯和乙炔,其燃烧现象有何区别甲烷淡蓝色火焰; 乙烯: 明亮火焰,有黑烟乙炔: 明亮的火焰,有浓烟.7. 实验中先将乙炔通入溴水,再通入KMnO4H+溶液中,最后点燃,为何乙炔与空气或O2的混合气点燃会爆炸,这样做可使收集到的乙炔气纯净,防止点爆.8. 乙炔使溴水或KMnO4H+溶液褪色的速度比较乙烯,是快还是慢,为何乙炔慢,因为乙炔分子中叁键的键能比乙烯分子中双键键能大,断键难.四. 苯跟溴的取代反应1. 反应方程式 C6H6 + Br2–-Fe→C6H5Br + HBr2. 装置中长导管的作用如何导气兼冷凝.冷凝溴和苯回流原理3. 所加铁粉的作用如何催化剂严格地讲真正起催化作用的是FeBr34. 导管末端产生的白雾的成分是什么产生的原因怎样吸收和检验锥形瓶中,导管为何不能伸入液面下白雾是氢溴酸小液滴,由于HBr极易溶于水而形成.用水吸收.检验用酸化的AgNO3溶液,加用酸化的AgNO3溶液后,产生淡黄色沉淀.导管口不伸入液面下是为了防止水倒吸.5. 将反应后的液体倒入盛有冷水的烧杯中,有何现象水面下有褐色的油状液体溴苯比水重且不溶于水6. 怎样洗涤生成物使之恢复原色溴苯因溶有溴而呈褐色,多次水洗或稀NaOH溶液洗可使其恢复原来的无色.五. 苯的硝化反应1. 反应方程式 C6H6 + HNO3 --浓H2SO4,水浴加热→ C6H5NO2 + H2O2. 实验中,浓HNO3、浓H2SO4的作用如何浓HNO3是反应物硝化剂;浓H2SO4是催化剂和脱水剂.3. 使浓HNO3和浓H2SO4的混合酸冷却到50--60℃以下,这是为何①防止浓NHO3分解②防止混合放出的热使苯和浓HNO3挥发③温度过高有副反应发生生成苯磺酸和间二硝基苯4. 盛反应液的大试管上端插一段导管,有何作用冷凝回流苯和浓硝酸5. 温度计的水银球的位置和作用如何插在水浴中,用以测定水浴的温度.6. 为何用水浴加热放在约60℃的水浴中加热10分钟的目的如何为什么应控制温度,不宜过高水浴加热,易于控制温度.有机反应往往速度缓慢,加热10分钟使反应彻底.第3问同问题3.7. 制得的产物的颜色、密度、水溶性、气味如何怎样洗涤而使之恢复原色淡黄色溶有NO2,本色应为无色,油状液体,密度大于水,不溶于水,有苦杏仁味.多次水洗或NaOH溶液洗涤.六. 实验室蒸馏石油1. 石油为什么说是混合物蒸馏出的各种馏分是纯净物还是混合物石油中含多种烷烃、环烷烃及芳香烃,因而它是混合物.蒸馏出的各种馏分也还是混合物.因为蒸馏是物理变化.2. 在原油中加几片碎瓷片或碎玻璃片,其作用如何防暴沸.3. 温度计的水银球的位置和作用如何插在蒸馏烧瓶支管口的略下部位,用以测定蒸汽的温度.4. 蒸馏装置由几部分构成各部分的名称如何中间的冷凝装置中冷却水的水流方向如何四部分: 蒸馏烧瓶、冷凝管、接受器、锥形瓶.冷却水从下端的进水口进入,从上端的出水口流出.5. 收集到的直馏汽油能否使酸性KMnO4溶液褪色能否使溴水褪色为何不能使酸性KMnO4溶液褪色,但能使溴水因萃取而褪色,因为蒸馏是物理变化,蒸馏出的各种馏分仍是各种烷烃、环烷烃及芳香烃组成的.七. 煤的干馏1. 为何要隔绝空气干馏是物理变化还是化学变化煤的干馏和木材的干馏各可得哪些物质有空气氧存在,煤将燃烧.干馏是化学变化. 煤焦油粗氨水木焦油煤的干馏可得焦炉气木材的干馏可得木煤气焦碳木炭2. 点燃收集到的气体,有何现象取少许直试管中凝结的液体,滴入到紫色的石蕊试液中,有何现象,为什么此气体能安静地燃烧,产生淡蓝色火焰.能使石蕊试液变蓝,因为此液体是粗氨水,溶有氨,在水中电离呈碱性.八. 乙酸乙酯的制取1. 反应方程式 CH3COOH + CH3CH2OH--浓H2SO4,加热→CH3COOCH2CH3 + H2O2. 盛装反应液的试管为何应向上倾斜45°角液体受热面积最大.3. 弯曲导管的作用如何导气兼冷凝回流乙酸和乙醇4. 为什么导管口不能伸入Na2CO3溶液中为了防止溶液倒流.5. 浓硫酸的作用如何催化剂和脱水剂.6. 饱和Na2CO3溶液的作用如何①乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度最小,利于分层;②乙酸与Na2CO3反应,生成无味的CH3COONa而被除去.③C2H5OH被Na2CO3溶液吸收,便于除去乙酸及乙醇气味的干扰.九. 酚醛树脂的制取1. 反应方程式 nC6H5OH + nHCHO--浓盐酸,加热→ C6H3OHCH2 n + nH2O2. 浓盐酸的作用如何催化剂.3. 水浴的温度是多少是否需要温度计 100℃,故无需使用温度计.4. 实验完毕的试管,若水洗不净,可用何种物质洗用酒精洗,因为酚醛树脂易溶于酒精.十. 淀粉的水解1. 稀H2SO4的作用如何催化剂2. 淀粉水解后的产物是什么反应方程式C6H10O5n + nH2O--H2SO4 加热--nC6H12O6淀粉葡萄糖3. 向水解后的溶液中加入新制的CuOH2悬浊液,加热,无红色沉淀生成,这可能是何种原因所致未加NaOH溶液中和,原溶液中的硫酸中和了CuOH2.十二. 纤维素水解1. 纤维素水解后的产物是什么反应方程式C6H10O5n + nH2O--H2SO4,长时间加热→nC6H12O6纤维素葡萄糖2. 70％的H2SO4的作用如何催化剂3. 纤维素水解后,为验证产物的性质,须如何实验现象如何先加NaOH溶液使溶液呈现碱性,再加新制CuOH2,煮沸,有红色沉淀,证明产物是葡萄糖.4. 实验过程中,以什么为标志判断纤维素已水解完全了试管中产生亮棕色物质.十三. 纤维素三硝酸酯的制取1. 反应方程式C6H7O2OH3n + 3nHNO3浓--浓H2SO4 →C6H7O2ONO23n + 3nH2O2. 将纤维素三硝酸酯和普通棉花同时点火,有何现象纤维素三硝酸酯燃烧得更迅速.二十一、有机化学反应方程式小结一. 取代反应 1. CH4 + Cl2--光→CH3Cl + HCl C2H6 + Cl2-光→C2H5Cl +HCl2. C6H6 + Br2—Fe→C6H5Br + HBr3. C2H5OH + HBr--加热→C2H5Br + H2O4. C6H6+ HNO3--H2SO4 水浴加热→C6H5NO2 + H2O6. C6H5Cl + H2O--NaOH Cu,高温,加压→C6H5OH + HCl7. C2H5Cl + H2O—NaOH→C2H5OH + HCl8. CH3COOC2H5 + H2O--无机酸或碱→CH3COOH + C2H5OH9. C17H35COO3C3H5 + 3NaOH → C3H5OH3 + 3C17H35COOH二. 加成反应10. CH2=CH2 + H2→Ni 加热→CH3CH313. CH2=CH2 + HCl--催化剂,加热→CH3CH2Cl14. C2H2 + H2--Ni,加热→CH2=CH2C2H2 + 2H2-- Ni,加热→CH3CH315. C2H2 + 2HCl--催化剂,加热→CH3CHCl216. CH2=CH-CH=CH2 + Br2→CH2=CH-CHBr-CH2Br17. CH2=CH-CH=CH2 + Br2 →CH2Br-CH=CH-CH2Br18. CH2=CH-CH=CH2 + 2Br2 →BrCH2-CHBr-CHBr-CH2Br19. CH3CHO + H2 –Ni→ CH3CH2OH20. CH2OH-CHOH4-CHO + H2 --Ni →CH2OH-CHOH4-CH2OH21. C6H6 + 3H2—Ni→ C6H12 环己烷22. C6H6 + 3Cl2 --光→C6H6Cl6 六六六23. CH2=CH2 + H2O --H2SO4或H3PO4,加热,加压→CH3CH2OH三. 消去反应24. CH3CH2OH-- 浓H2SO4 ,170℃→CH2=CH2↑+ H2O25. CH3CH2Br + NaOH--醇,加热→CH2=CH2↑+ NaBr + H2O四. 酯化反应亦是取代反应26. CH3COOH + CH3CH2OH-- 浓H2SO4,加热→CH3COOC2H5 + H2O27. C3H5OH3 + 3HNO3 --浓H2SO4 →C3H5ONO23 + 3H2O28. C6H7O2OH3n + 3nHNO3浓-- 浓H2SO4 →C6H7O2ONO23n + 3nH2O29. C6H7O2OH3n + 3nCH3COOH --浓H2SO4→ C6H7O2OOCCH33n + 3nH2O30. 葡萄糖 + 乙酸乙酸酐五. 水解卤代烃、酯、油脂的水解见上,亦是取代反应31. CH3COONa + H2O→CH3COOH + NaOH32. CH3CH2ONa + H2O →CH3CH2OH + NaOH33. C6H5ONa + H2O→ C6H5OH + NaOH34. C17H35COONa + H2O→ C17H35COOH + NaOH35. C6H10O5n + nH2O--淀粉酶→ nC12H22O11淀粉麦芽糖36. 2C6H10O5n + nH2O --H2SO4,加热→ nC6H12O6淀粉葡萄糖37. C6H10O5n + nH2O --H2SO4,常时间加热→ nC6H12O6纤维素葡萄糖38. C12H22O11 + H2O --H2SO4 →C6H12O6 + C6H12O6蔗糖葡萄糖果糖39. C12H22O11 + H2O --H2SO4 →2C6H12O6麦芽糖葡萄糖40. 蛋白质--胃蛋白酶或胰蛋白酶→ 各种a-氨基酸六. 氧化反应一被强氧化剂氧化41. 2C2H5OH + O2 --Cu或Ag →2CH3CHO + 2H2O42. C6H12O6+ 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 热43. 2CH3CHO + O2 →2CH3COOH★44. 5CH2=CH2 + 6KMnO4 + 18H2SO4 → 6K2SO4 + 10CO2 + 12MnSO4 +28H2O ★45. 5C6H5CH3 + 6KMnO4 + 9H2SO4 →5C6H5COOH + 3K2SO4 + 6MnSO4 + 14H2O ★46. 5C6H5CH2CH3 + 12KMnO4 + 18H2SO4→ 5C6H5COOH + 5CO2 + 6K2SO4+ 12MnSO4 + 28H2O二被弱氧化剂氧化 48. CH3CHO + 2CuOH2 加热→CH3COOH + Cu2O↓ + 2H2O CHOH4CHO+2AgNH32OH→CH2OHCHOH4COONH4+2Ag↓+3NH3+ H2OCHOH4CHO+2CuOH2--加热→CH2OHCHOH4COOH + Cu2O↓ + 2H2O51. HCOOH + 2AgNH32OH→ NH4HCO3 + 2Ag↓ + 3NH3 + H2O52. HCOOH + 2CuOH2 加热→CO2 + Cu2O↓ + 3H2O53. HCOONa + 2AgNH32OH→ NaHCO3 + 4NH3 + 2Ag↓ + H2O54. HCOONH4 + 2AgNH32OH→ NH4HCO3 + 2Ag↓ + 4NH3 + H2O55. HCOOR + 2AgNH32OH →NH4OCOOR + 2Ag↓+ 3NH3 + H2O56. HCHO + 2AgNH32OH → HCOONH4 + 2Ag↓ + 3NH3 + H2O57. HCHO + 4AgNH32OH → NH4HCO3 + 4Ag↓+ 7NH3 + 2H2O58. HCHO + 4CuOH2 加热→CO2 + 2Cu2O↓ + 5H2O七. 还原反应59. CH3COCH3 + H2 --Ni →CH3CHOHCH3 60. HCHO + H2 --Ni →CH3OH61. C6H5CH=CH2 + 4H2 --Ni →C6H11CH2CH3八. 加聚反应62. nCH2=CH2 → CH2-CH2 n 63. nCH3-CH=CH2 → CH-CH2 n64. nCH2=CHX → CH2-CH n 65. nCF2=CF2→ CF2-CF2 n66. nCH2=CHCN → CH2-CH n 67. nCH2=C-COOCH3→ CH2-C n68. nCH2=C-CH=CH2 → CH2-C=CH-CH2 n69. nCH2=CH-CH=CH2 → CH2-CH=CH-CH2 n70. nCH2=CH-CH=CH2 + nC6H5CH=CH2 →CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH n或 CH2-CH=CH-CH2-CH-CH2 n71. 3CH CH→ C6H6 苯 72. nCH2=CH2 + nCH3-CH=CH2 →CH2-CH-CH2-CH2 n 或 CH-CH2-CH2-CH2 n九. 缩聚反应72. H-N-CH2-C-OH + H-N-CH2-C-OH + ... → H-N-CH2-C-N-CH2-C- ... + nH2O73. nC6H5OH + nHCHO---浓HCl,加热→ C6H3OHCH2 n + nH2O74. HOOC- -COOH + nHO-CH2CH2-OH → CO- -COOCH2CH2O n + 2nH2O十. 其他一有机物跟钠的反应75. 2CH3CH2OH + 2Na → 2CH3CH2ONa + H276. 2C6H5OH + 2Na → 2C6H5ONa + H2↑77. 2CH3COOH + 2Na→ 2CH3COONa + H2 ↑二炭化78. C12H22O11 --浓H2SO4 →12C + 11H2O三分子间脱水79. 2C2H5OH-- 浓H2SO4,140℃→C2H5OC2H5 + H2O 四氨基酸的两性80. CH2-COOH + HCl → CH2-COOH Cl-81. CH2-COOH + NaOH → CH2-COONa + H2O。
化学中的物理化学和有机化学
化学中的物理化学和有机化学化学是一门极其繁复的科学，其中就包括物理化学和有机化学两个分支。
本文就来探讨一下这两个分支的基本原理和应用。
一、物理化学物理化学是研究物质的宏观性质和微观结构与其化学反应规律之间的关系的学科。
其中包括热力学、化学热力学、化学动力学、电化学、量子化学等分支。
1. 热力学热力学是一门研究物质和能量相互关系的科学，也是物理化学中最基础的分支之一。
其中包括热力学定律、热力学函数等概念。
热力学的应用非常广泛，在环保、能源、材料等领域都能发挥很大的作用。
2. 化学热力学化学热力学是研究化学反应热力学行为的科学。
它主要涉及到反应焓、反应熵、反应自由能等概念。
化学热力学的应用非常广泛，尤其是在药物合成、材料研究等领域都有很大的用武之地。
3. 化学动力学化学动力学是研究化学反应速率及其影响因素的科学。
其研究对象主要是反应机理和反应速率。
化学动力学的应用非常广泛，包括药物合成、工业生产等。
4. 电化学电化学是研究化学反应和电能之间相互关系的学科。
其研究对象包括电解、电化学反应等。
电化学的应用非常广泛，包括电池、电容器、电解制氢等。
5. 量子化学量子化学是研究原子、分子等微观粒子的运动规律和能级变化的科学。
其研究对象主要是量子力学在化学中的应用，如化学键、反应动力学等。
二、有机化学有机化学是研究有机物质的结构、性质及其反应规律的学科。
有机化学的研究对象主要是碳元素的有机化合物。
有机化学是一门非常广泛的学科，其研究对象包括天然产物、生命体系中的分子以及各种药物、材料等。
1. 有机化合物的命名有机化合物的命名方法是有机化学中非常基础的一块知识，其通过对化合物分子结构的描述来确定其分子式和命名。
2. 有机反应有机反应是指有机化合物之间或有机化合物与其他化合物相互作用产物的过程。
有机反应可分为加成反应、消除反应、取代反应、重排反应等多种类型。
3. 手性化学手性化学是研究化学物质中存在的对映异构体结构与性质的学科。
物理有机化学第11章自由基和光化学反应
2
CH3
CH3 CH3 (t C4H9O)2 Et C CH2CO Et C CH2CHO CH3 CH3
CO
Et C CH3 CH3 CH2CH3
CH3 Et C CH2 CH3
机理：
引发：
(CH3)3CO-OC(CH 3)3
2 (CH3)3CO
Me Ph C CH2 Me (A)
Me (CH3)3CO Ph C CH2C O Me H
C H
O C N2 O C H CH3 CCl4 CH3 OH -N2 H O C H Cl CH3
C H
O C CH3 H迁移
Hoffmann-Loeffer-Freytag 反应
加热或光照N-卤代胺的强酸性溶液生成四氢吡咯 衍生物的反应。
H
RC H2C H2C H2C H2NR'
Cl
H
RC H2C H2C H2C H2NR'
Zn
CO2气流保护下进行
二聚体（油状物） 蒸发
六苯乙烷
苯
Ph3C•的苯溶液
（黄色）
<O>
振荡
Ph3C-O-O-CPh3
Ph3C H
..
=C(Ph)2
离子游离基
O Na C O Na
当金属钠和二苯甲酮在二甲氧基乙烷中反应时，得到 兰色物质，为二苯甲酮负离子游离基的钠盐
H2SO4 K2S2O8
离子游离基具有顺磁性和导电性，这是由于离子基分 子内的未配对电子和离子键所引起的，多数离子基具 有特殊颜色
反应机理如下：
RCOO 2R －e RCOO －CO2 R
R R
4. 自由基自氧化反应 醛,醚,高分子材料在空气慢慢氧化过程.
《现代物理有机化学》习题解答指南
《现代物理有机化学》习题解答指南《现代物理有机化学》习题解答指南一、有机化学基础知识物理有机化学是物理化学和有机化学的综合，涵盖了电子结构、分子结构、分子性质等多个领域，是一门结合能力比较强的学科。
因此，有机化学习者在进行习题解答之前，必须把基本理论学习好，这是所有物理化学习者必备的知识储备。
具体来说，学习者首先应掌握基本的有机分子结构，像有机分子中的一氧化碳、二氧化碳、三氧化碳、四氧化碳、氮气分子等。
其次了解元素的化学性质，包括原子半径、宇称价、最高电子态组、价键类型，元素在化学反应中的变化特性、相互作用等，以及碳元素与其他元素气体以及配合物的综合性研究。
再次，了解化学反应的本质。
这里要特别说明的是，有机化学的主要学习内容是分析分子结构的变化，理清变化的原因以及变化的方向，而且要深入分析这个变化是因为什么，芳香环的稳定性如何变化，碳键的键角等特性的变化的原因及机理。
这一步也是学习者必须要掌握的重要基础，这一点在解答习题中尤为重要。
二、解答习题步骤首先，学习者要阅读习题，了解其背景，同时识别出所提问题中的关键要素。
有机化学习者应从问题中总结出反应物、反应结果以及反应机理等要素，以便于更好地回答问题。
其次，学习者要依据问题的类别和所要解答的内容，根据基本的理论和实验数据，加上自己的分析思考，对习题进行解答，并力求对反应机理和反应的变化等特性做出准确的描述。
例如，电子式的解答要尽可能考虑到分子本质、分子式、化学键的类型以及这些键的变化等；性质解答就要考虑到分子本质、原子半径、宇称价、最高电子态组、价键类型、与气体的相互作用等；还有就是分子结构的描绘，例如对碳键的键角的描述等。
答题的步骤一定要认真，深入。
最后，解题完成后，学习者也可以给出相应的习题分析。
例如，对反应机理的比较和分析，利用实验结果和理论标准来评价有机反应的化学变化情况等，做到全面准确。
三、有效解题为了更有效、深入地解答习题，学习者首先要保证基本理论及实验结果的学习。
2024版简明物理有机化学教程
核磁共振波谱解析技巧
核磁共振波谱原 理
核磁共振波谱是利用物 质在强磁场中发生能级 分裂，并在射频脉冲作 用下产生感应电流的现 象进行分析的方法。不 同结构的分子在核磁共 振波谱上会产生不同的 信号峰。
确定分子中氢原 子种类
解析分子结构
通过观察核磁共振氢谱 中的信号峰数量和化学 位移值，可以确定分子 中氢原子的种类和数量。
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特点
物理有机化学强调从微观角度理解 有机化合物的性质和反应，注重量 子化学、光谱学等物理方法的应用。
物理有机化学研究内容与方法
研究内容
包括有机化合物的结构、构象、热力学性质、动力学性质、反 应机理等。
研究方法
采用量子化学计算、光谱分析、热力学和动力学实验等手段进 行研究。
物理有机化学在实际应用中的意义
结合化学位移、偶合常 数等参数，可以推断分 子中的官能团、碳骨架 等信息，进而解析出分 子结构。
确定立体构型
通过观察核磁共振波谱 中的NOE效应、J偶合常 数等参数，可以确定分 子的立体构型。
05
量子化学在物理有机化学 中应用
量子力学基本原理回顾
波函数与薛定谔方程
描述微观粒子状态的数学函数，满足 薛定谔方程，是量子力学的基础。
纳米催化剂的优异性 能
纳米材料作为催化剂具有比表面积大、 活性位点多、催化效率高等优点。同 时，纳米催化剂还可以通过调控其组 成和结构来实现对催化反应的精准控 制，提高反应的选择性和产率。
纳米催化剂的制备方 法
纳米催化剂的制备方法包括物理法、 化学法和生物法等。其中，化学法是 最常用的方法之一，通过控制反应条 件可以制备出不同组成和结构的纳米 催化剂。物理法则是利用物理手段如 蒸发、溅射等制备纳米催化剂。生物 法则是利用生物分子的自组装和生物 模板法制备纳米催化剂。
有机化学基础知识点整理立体异构体的物理性质
有机化学基础知识点整理立体异构体的物理性质有机化学基础知识点整理——立体异构体的物理性质在有机化学中，分子的立体异构体是指化学元素和原子的相对排列不同，但化学元素和原子的种类和数目都相同的化合物。
立体异构体的出现是由于分子的空间构型或手性引起的。
立体异构体的物理性质会受到其分子结构的影响，本文将对立体异构体的物理性质进行整理。
一、立体异构体的熔点和沸点立体异构体的分子结构不同，它们在分子间的力的大小和类型上可能会有所不同，因此熔点和沸点也会有差异。
一般来说，熔点和沸点较高的立体异构体通常有比较紧密的分子间作用力，如氢键、范德华力等。
而熔点和沸点较低的立体异构体则通常具有较弱的分子间作用力。
例如，两种丙醇的立体异构体n-丙醇和异丙醇，它们的分子量相同，但由于立体异构体的不同，n-丙醇比异丙醇的熔点和沸点要高。
二、立体异构体的溶解性立体异构体的溶解性也会受到其分子结构的影响。
在有机溶剂中，一般来说，如果分子间的作用力较强，溶解度会降低。
因此，在溶剂中的溶解度往往与分子结构有关，而分子结构的改变正是立体异构体的主要特征之一。
以链状和环状异构体为例，由于环状分子间的空间排布较为紧密，其溶解度往往较低，而链状分子则相对更易溶解。
三、立体异构体的旋光性立体异构体中的手性分子具有旋光性，即能使平面偏振光发生旋转。
手性分子的旋光性主要取决于分子的立体结构，而立体异构体的不同结构将导致旋光性的差异。
具体来说，对映异构体（镜像成对存在的分子异构体）具有相等但反向的旋光性，而非对映异构体（镜像不对应的分子异构体）则具有不同的旋光性。
通过仪器测试旋光度的大小和旋光方向，可以确定立体异构体是否存在。
四、立体异构体的活性立体异构体的活性是指其在化学反应中的活性程度或反应速率是否有差异。
由于分子的立体结构不同，立体异构体在反应过程中可能会受到限制或加强，从而导致反应速率的变化。
例如，在光化学反应中，两种立体异构体可能会产生不同的光化学反应活性。
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参考书： Thomm and Theory in Organic Chemistry
叶秀林: 立体化学
Chapter One Stereochemistry
1874年J.H.van’t Hoff和J.A. Le Bel为了解释酒石酸 的光学异构现象，提出了碳原子化合价的四面体学 说，从而使得有机化学的研究进入三维空间领域， 开创了立体化学．此后的一百多年时间里，立体化 学不断地取得进展，使人们对自然界的认识不断深 入．
金刚烷类,可看成是放大的手性碳
9, AAAA型
实际合成了Cyclophane环芳烷
手性轴化合物有
手性面化合物有
m=n=2, 光学活性是稳定的; m=3, n=4: 可拆分, 但温度高了消旋
反-环辛烯
此外还有螺旋化合物:
虽无手性中心手性轴或手性面, 但有左或右螺旋, 仅就螺 旋方向而言恰恰是对映的.
Chirality or handedness is an inherent geometrical property of all objects that can not be superimposed on their mirror images.
下列化合物具有一个四重更迭对称轴:
一个手性分子可以有手性中心，也可以有手性轴或手性面。 具有手性中心的分子可以有如下几类：
3、结构与活性的关系： 三十年代：电子效应 五十年代：空间效应 六十年代：溶剂效应 半经验方法如Hammett类型的方程，是定 量处理诱导效应和共扼效应的方法; 又有诱导效应和共扼效应指数、同系线性 规律等计算结构与活性关系的半经验的关 系式 空间匹配效应（host－gust）
4、酸碱理论（酸碱催化、HSAB、超强酸等）
有机立体化学现在还在飞速发展，这主要是因为现 在测定分子的立体结构和构象的手段可以说具备了， 例如X－衍射、电镜、核磁共振等。反过来，有机 立体化学在理论及合成有机化学、生物、生化和医 药研究中的作用也更大了。
一、Symmetry and Chirality
化合物的对称性可以用有无对称元来加以确定。对
反应机理： 反应过渡态和活性中间体理论——常用的定
性模型 静态、动态研究；T.S.的Hammond假设 反应机理的研究方法； 各类反应机理的研究等
物有的作用：使有机化学从“手艺”上升 为科学。
Sir Robert Robinson: “Gone are the days when organic chemistry could be stigmatized as ‘memory’.”
物理有机化学
Introduction
Physical Organic Chemistry (美国称呼) Theoretical Organic Chemistry（欧洲大陆称呼）
现在己明确，前者有实验，后者以理论计算为主。 物理有机化学是用物理和物化的概念、理论和方法 研究有机化合物的结构和反应机理等问题的一门基 础学科，作为有机化学、高分子化学、生化的理论基 础，一直是有机化学中最活跃的一个领域。 目前物理有机化学的论文约占整个有机化学原始文 的1/3；有专门的杂志报道其研究成果，如美国化学会
不具有上述任何一种对称元素的化合物为不对称化合 物．1956年以前，人们常说化合物的不对称性(即不具有任 何对称元素)是构成对映体的条件，但右旋或左旋酒石酸具 有二重对称轴，却可以形成对映异构体，因此卡恩(Cahn) 等引入了手性（chirality）这个概念。一个化合物像手一样， 不能和它的镜像重叠，是构成对映异构体的条件。从对称 元素来看，使一个化合物不能和它的镜像重叠的条件是没 有对称面、对称中心和更迭对称轴．实际上，对称面可以 看作是一个一重更迭对称轴，而对称中心则是一个二重更 迭对称轴．从这个观点来说，没有更迭对称轴（包括n=l的 一重更迭对称轴在内）的分子是手性分子，它和它的镜像 不能重叠，两者构成了对映异构体．至于有无对称轴则不 是构成手性的根本条件．没有任何对称元素的分子是不对 称分子，不对称分子一定是手性分子，而手性分子不一定 全是不对称分子．
二、结构和异构现象 Structure and Isomerism
constitution(构造)
Structure configuration(构型) conformation(构象)
分子中原子间键的性质和顺序 分子中原子在空间的排列方式 因单键扭转而引起的原子(团) 在空间的特定排列形式
一个分子只有在它的构造, 构型和构象全部确定后, 它的结 构才完全确定.
的J. Physical Chemistry A; JCS Perkin Trans Ⅱ,
物理有机化学萌芽于上世纪二十年代，30－ 40年代自成学科。
物理有机的内容：结构和机理
结构： 1、分子结构理论：
价键法→共振论 分子轨道法（M.O.）→分子轨道对称守恒 原理 2、立体化学：构造、构型、构象和构象分析
COOH
COOH
HO
OH
OH HO
COOH
COOH
COOH OH OH
COOH
概括地说, 凡不属于对映异构都可以称为非对映异 构. 这样光学异构和几何异构的名称可以不用. 按上述定义, 酮-烯醇互变应属于构造异构. 但如在室 温下能迅速互变, 不易分离, 则常被称为互变异构 tautomerism. 此外也有一些特殊的名称. 例如蛋白质和核酸的左右 螺旋结构称为螺旋立体异构体.cyclostereoisomers. 套环类的化合物(catenanes)称为拓扑异构体 (topologicalisomer).
Isomerism
constitutional isomers configurational isomers conformational isomers stereoisomerism
构造异构体 构型异构体
enantioisomerism diastereoisomerism
例如, (+)酒石酒与(-)酒石酸为对映异构, 但它们与meso 酒石酸之间为非对映异构.
称元又可以用一定的对称操作加以描述。
Symmetry：
对称轴Cn （360o/n）
这四种对称
这三种对称 对称面σ： （即一重Sn） 元都没有的
元没有的称 对称中心I： （即二重Sn） 称为不对称
为手性化合 更迭对称轴： Sn
化合物
物
Sn：即绕某轴旋转360º/n，然后对垂直于该轴的平面 反射，得到一个和原来化合物相同的化合物，n=2， 3，4……，相应地称为n重更迭对称轴。