1有机化合物结构与性质

null第一部分 有机化合物结构与性质第一部分 有机化合物结构与性质——内容小结与习题解答一、有机化合物的命名 一、有机化合物的命名 基本命名规则 1、选取母体（教材P82，P86表4-1） 一、有机化合物的命名一、有机化合物的命名一、有机化合物的命名一、有机化合物的命名2、给主链编号 ——最低序列原则（不计加和） ——多种选择时，先列出基团给小编号 3、母体名前加上取代基编号和名称 4、标示构型例1、请给出下列两个化合物的IUPAC命名例1、请给出下列两个化合物的IUPAC命名A、4-甲基-5-乙基环己烯 4-ethyl-5-methylcyclohexene B、3-甲基-5-乙基环己烯 5-ethyl-3-methylcyclohexene例2、请给出下列化合物的IUPAC命名例2、请给出下列化合物的IUPAC命名A、(E)-5-庚烯-1-炔 (E)-5-hepten-1-yne B、(E)-2-庚烯-5-炔 (E)-2-hepten-5-yne例3、Please Draw the structure that corresponds to each of the following name, or write a correct IUPAC name for each of the following coumponds例3、Please Draw the structure that corresponds to each of the following name, or write a correct IUPAC name for each of the following coumponds1、sec-butyl 2、benzyl 3、phenol 4、3-methylfuran 5、pyridine 6、(E)-3-methyl-4-phenyl-4-hexen-2-ol 例3、Please draw the structure that corresponds to each of the following name, or write a correct IUPAC name for each of the following coumponds例3、Please draw the structure that corresponds to each of the following name, or write a correct IUPAC name for each of the following coumponds7、 1,6-dimethylbicyclo[4.3.2]undecene-3 8、 5-hydroxy-2-methylbenzaldehyde 9、 2-cyclopentyl-3-ethylpyrrole 10、ethyl cycloheptanecarboxylate例4、根据名称给出正确的结构或命名下列有机化合物（IUPAC中文名） 例4、根据名称给出正确的结构或命名下列有机化合物（IUPAC中文名） 1、新戊烷 2、水杨酸 5、二甲基亚砜 3、对甲基苯磺酸甲酯 TsOMe 4、4-甲基-3-氧代己酸例4、根据名称给出正确的结构或命名下列有机化合物（IUPAC中文名）例4、根据名称给出正确的结构或命名下列有机化合物（IUPAC中文名）6、(3E, 5E)-4, 6-二甲基-3, 5-壬二烯-2-酮 7、(2R)-2-乙基-5-环丙基戊酰氯 8、(Z)-8-甲基-3-异丙基-2-壬烯-5-炔 9、2, 4-二甲基-N-乙酰基苯胺 10、1-甲基-8-氯二环[4.3.0]壬烷二、有机化合物的基本结构与性质 二、有机化合物的基本结构与性质 1、Draw a Lewis dot structure for each of the following molecules 二、有机化合物的基本结构与性质二、有机化合物的基本结构与性质2、杂化轨道理论及其分子的构型、构象等 C、N —— sp、sp2、sp3 O —— sp2、sp3 分子中C、N、O的杂化状态与成键方式、共轭效应和芳香性相关，自然界化合物常自发选择低能状态 如：醇、醚中的 O 是sp3杂化 但是苯酚中的 O 却是sp2杂化； 又如胺中的 N 是 sp3杂化，吡咯中的N 是sp2 杂化二、有机化合物的基本结构与性质二、有机化合物的基本结构与性质2、杂化轨道理论及其分子的构型、构象等 C、N —— sp、sp2、sp3 O —— sp2、sp3 分子中C、N、O的杂化状态自然也将影响化合物的构型、构象和酸碱性等性质 如：C sp3 是有机化合物手性的主要基础 N sp3 具有构象异构体，也是潜在的手性基础 又如：吡啶中的N具有碱性，而吡咯中的NH表现为弱酸性，是由杂化轨道不同的成键方式决定 二、有机化合物的基本结构与性质二、有机化合物的基本结构与性质例2、请指出下列化合物中用 标记的碳、氮、氧三种元素的原子分别采用的哪种杂化轨道成键sp2sp2sp3sp2sp3二、有机化合物的基本结构与性质二、有机化合物的基本结构与性质例2、请指出下列化合物中用 标记的碳、氮、氧三种元素的原子分别采用的哪种杂化轨道成键sp2sp2sp3二、有机化合物的基本结构与性质二、有机化合物的基本结构与性质例3、请指出下列化合物分别有多少个手性原子，用*标示。*****5个******6个二、有机化合物的基本结构与性质二、有机化合物的基本结构与性质例3、请指出下列化合物分别有多少个手性原子，用*标示。*****5个********8个二、有机化合物的基本结构与性质二、有机化合物的基本结构与性质例4、请画出下列分子的分子形状图，并分子是否有偶极距，如果有，请标出偶极距的方向均有偶极距二、有机化合物的基本结构与性质二、有机化合物的基本结构与性质例5、请指出下列生物碱中的有编号氮原子的酸碱性，并简要说明原因 N1 、N3、 N5—— 碱性 N2、 N4—— 酸性 或 N4—— 中性 二、有机化合物的基本结构与性质二、有机化合物的基本结构与性质3、电子效应、空间效应与酸碱性甲基的作用：吸电子诱导作用 给电子超共轭作用 —— 超共轭作用与共轭作用类似，对于苯环的邻对位影响较大，因此邻对位甲基取代苯酚的酸性弱于间位，弱于苯酚二、有机化合物的基本结构与性质二、有机化合物的基本结构与性质3、电子效应、空间效应与酸碱性氯是弱的吸电子基团：吸电子诱导作用 给电子共轭作用 ——诱导作用随距离增加迅速递减硝基是强的吸电子基团：吸电子诱导和共轭 ——共轭作用对邻对位影响较大二、有机化合物的基本结构与性质二、有机化合物的基本结构与性质3、电子效应、空间效应与酸碱性 例6、为什么邻甲基苯酚的酸性弱于苯酚，而邻甲基苯甲酸的酸性强于苯甲酸？由于羧基与邻位甲基的空间作用，使得羧基与苯环的共轭作用减弱，甲基吸电子诱导二、有机化合物的基本结构与性质二、有机化合物的基本结构与性质3、电子效应、空间效应与酸碱性二、有机化合物的基本结构与性质二、有机化合物的基本结构与性质3、电子效应、空间效应与酸碱性 例7、比较下列化合物的碱性强弱 ——对甲基苯胺、对甲氧基苯胺、对硝基苯胺、对氯苯胺和苯胺pKb 8.66 8.90 9.40 10.02 13.00二、有机化合物的基本结构与性质二、有机化合物的基本结构与性质3、电子效应、空间效应与酸碱性 习题4-10 比较下列各组化合物的酸性强弱 二、有机化合物的基本结构与性质二、有机化合物的基本结构与性质3、电子效应、空间效应与酸碱性 习题3-5 试画出下列化合物的共振结构二、有机化合物的基本结构与性质二、有机化合物的基本结构与性质3、电子效应、空间效应与酸碱性 习题3-5 试画出下列化合物的共振结构二、有机化合物的基本结构与性质二、有机化合物的基本结构与性质3、电子效应、空间效应与酸碱性 请同学们仔细阅读教材的P103~104及第四章相关内容——硝基、羰基、氰基、羧基、酯基、酰胺基、酰卤等都是吸电子基团；诱导和共轭——羟基、烷氧基、氨基、胺基等是否给电子或吸电子基团则与相连的基团有关 与键体系相连时体现给电子共轭效应 与非键体系相连时则体现吸电子诱导效应二、有机化合物的基本结构与性质二、有机化合物的基本结构与性质3、电子效应、空间效应与酸碱性 二、有机化合物的基本结构与性质二、有机化合物的基本结构与性质3、电子效应、空间效应与酸碱性 例8、比较下列化合物有下划线的氢的酸性强弱 A、CH3CH2CHO B、CH3CH2NO2 C、CH3CH2CN D、CH3CH2CH3 B > A > C > D二、有机化合物的基本结构与性质二、有机化合物的基本结构与性质 3、电子效应、空间效应与酸碱性（P108）二、有机化合物的基本结构与性质二、有机化合物的基本结构与性质3、电子效应、空间效应与酸碱性 例9、比较下列化合物的酸性强弱 苯磺酸、苯硫酚、苯酚、苯乙醇和苯甲酸苯磺酸 > 苯甲酸 > 苯硫酚 > 苯酚 > 苯乙醇二、有机化合物的基本结构与性质二、有机化合物的基本结构与性质4、稳定性与芳香性 休克尔规则：以sp2杂化的原子形成的含有（4n＋2）个π电子的单环平面体系，具有相应的特殊稳定性（4n+2规则） 二、有机化合物的基本结构与性质二、有机化合物的基本结构与性质4、稳定性与芳香性二、有机化合物的基本结构与性质二、有机化合物的基本结构与性质5、物理性质与结构 例10、请比较下列化合物的物理性质 （1）下列化合物的沸点高低排序 A、己酸 B、苯 C、己烯 D、己烷 E、己醇 A > E > B > C > D二、有机化合物的基本结构与性质二、有机化合物的基本结构与性质5、物理性质与结构关系 例10、请比较下列化合物的物理性质 （2）下列化合物的熔点高低排序 （3）下列化合物在水中的溶解度大小排序 A、辛醇 B、乙醇 C、丁醇 D、己醇 A > B > C > DB > C > D > A二、有机化合物的基本结构与性质二、有机化合物的基本结构与性质6、立体化学与表达 ——楔形式和锯架式 ——Fischer 投影式和Newman投影式 ——环己烷的椅式构象楔形式锯架式FischerNewman二、有机化合物的基本结构与性质二、有机化合物的基本结构与性质6、立体化学与表达 例11、请给出下列化合物的优势构象（除D外请用Newman投影式表示） 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 1、色谱——各种色谱技术： 柱色谱（CC） 薄层色谱（TLC） 离子交换色谱 高效液相色谱（HPLC） 气相色谱（GC）三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 1、色谱根据流动相的物理状态分为液相色谱（LC） 气相色谱（GC）柱色谱 纸色谱 薄层色谱 根据实验操作形式分为三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 1、色谱 根据物理化学作用分为 吸附色谱 分配色谱 离子交换色谱 凝胶渗透色谱 亲和色谱1、常用的色谱分离根据原理可分为哪两种，常用的色谱固定相又有哪两种？ 吸附 和 分配；硅胶 和 三氧化铝 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 2、波谱质谱（MS）—— 分子量及部分结构信息 红外光谱（IR） —— 官能团种类 紫外—可见光谱（UV / Vis）—— 共轭结构 核磁共振谱（NMR） —— C-H骨架及所处化学环境三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 2、波谱MS： 给出分子量, 推测分子式或分子部分组成情况 通过分子离子和碎片离子间的关系，结合化合物质谱裂解规律，提供分子的部分结构信息。 验证化合物结构的合理性三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 2、波谱UV： 吸光度：Beer-Lambert law: A = c lε 影响摩尔吸光系数ε的因素：跃迁类型 影响λmax 的因素：共轭效应和pH 生色团和助色团三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 2、波谱IR： 伸缩振动吸收峰的规律：Hooke定律 ——振动频率与成键原子折合质量以及键的力常数相关：原子质量愈轻，振动频率愈高；键能愈大，键长愈短，键的力常数愈大，振动频率愈高 记住官能团的特征吸收峰频率范围： ——一个官能团由于有多种振动方式 ，因此在红外光谱中将有一组相应的吸收峰三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 2、波谱例1：红外光谱中官能团的伸缩振动频率主要与哪些因素有关？请比较以下不同键的伸缩振动在红外光谱中的吸收峰频率高低顺序 A、-C-H B、=C-H C、O-H D、C=C E、C=O F、C-O G、C=N折合质量、键的强度 C > B > A > G > E > D > F三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 2、波谱1H NMR： 识别出杂质峰（如溶剂峰等） 根据积分曲线确定各组峰的相应质子数 根据化学位移推测各组质子的类型 根据偶合裂分情况确定各组质子间的相互关系 重水交换法识别活泼氢（OH, NH, COOH) 综合分析（结合其他波谱），确定结构三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 2、波谱例2：化合物CH3C6H4CH2COOCH3有三个异构体，请分析它们的1H NMR谱各有几组峰，它们的化学位移值分别在什么范围，峰形如何，各组峰的峰面积比是多少？ 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 2、波谱例2：化合物CH3C6H4CH2COOCH3有三个异构体，请分析它们的1H NMR谱各有几组峰，它们的化学位移值分别在什么范围，峰形如何，各组峰的峰面积比是多少？ 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 2、波谱例3：请指出下列各对化合物在红外光谱和1H NMR谱中最特征的区别 A、3-己酮和3-己醇3-己酮 IR中的羰基-CO-吸收峰，~1720cm-1 3-己醇 IR中的羟基-OH吸收峰，3200 ~3600 cm-1 3-己酮 1H NMR 有5组峰 3-己醇 1H NMR 有7组峰，其中在3~4ppm有峰三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 2、波谱例3：请指出下列各对化合物在红外光谱和1H NMR谱中最特征的区别 B、乙酸乙酯与丙酸甲酯乙酸乙酯和丙酸甲酯 IR主要官能团吸收峰没有明显区别，指纹区应有不同； 乙酸乙酯 1H NMR 在2~3ppm有一单峰 丙酸甲酯 1H NMR在3~4ppm有一单峰例4、根据以下信息确定结构例4、根据以下信息确定结构A. C4H10O2, 1H NMR: 两个单峰( 2:3) B. C6H10O2, 1H NMR: 两个单峰( 2:3) C. C8H6O2, 1H NMR: 两个单峰( 1:2)三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 2、波谱13C NMR： 各种不同化学环境的碳的化学位移范围 DEPT谱可以区分10、20、30碳 例5、化合物A和B, 分子式同为C4H9Cl, A的13C NMR去偶谱只有两个信号, B有4个信号, B的最低场信号峰在未去偶谱中呈双峰, 请给出 A和B的结构。例5、化合物A和B, 分子式同为C4H9Cl, A的13C NMR去偶谱只有两个信号, B有4个信号, B的最低场信号峰在未去偶谱中呈双峰, 请给出 A和B的结构。(3)在13C NMR谱中只有两个信号; ——A即(3), 分子式为C4H9Cl的异构体有以下四种:有四个信号的可能是(1)和(2), 最低场信号峰在未去偶谱中呈双峰的只能是(2), ——B即是(2)三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 2、波谱——综合分析推导化合物结构例6：有一化合物的MS、IR、1H NMR和13C NMR谱图如图所示，请结合MS、IR和1H NMR谱推测其分子式和结构式，并进一步指出1H NMR和13C NMR谱中的各吸收峰与结构中氢和碳的对应关系。15123-COOH单取代苯环CHCH2CH3三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 M +.16411991164-77-15-14-13-45=0，所以分子式为C10H12O2 结构式：164-119=45为脱羧碎片 119-91=28为脱乙烯后苄基碎片例6、 质谱解析三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 例6、IR 解析-COOH三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 例6、13C NMR 解析-COOHCHCH2CH3三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 常见错误： 1、从MS中164-119=45 得出-OCH2CH3 从而得出C6H5CH2COOCH2CH3 null三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 常见错误： 2、从IR中得出含羟基和羰基，从而得出： 常见错误： 3、得出正确的基团，但是连接错误： 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 例7、分子式C8H10O, IR 和 1H NMR图如下，请推导其结构。例7、分子式C8H10O, IR 和 1H NMR图如下，请推导其结构。例8、分子式C6H12O2, IR 图如下，1H NMR(δ,ppm):1.20(s,9H),3.65(s,3H), 请推导其结构。例8、分子式C6H12O2, IR 图如下，1H NMR(δ,ppm):1.20(s,9H),3.65(s,3H), 请推导其结构。注意: 甲基的1H NMR 化学位移值在3.65, 应该连在氧原子上。三、有机化合物色谱与波谱知识及应用 三、有机化合物色谱与波谱知识及应用