有机化学 电子化教案
20616 第八章 现代物理实验方法的应用（四谱） 48
有机物是有机化学中沿用名字，来源初期物质的分类，有机物来自生命体- 有生机之物。在有机化学发展史上，生命力学说阻碍了有机化学的发展，但随实验技术的发展，有机物可以从无机物制备。
有机物涵义表达就不精确了。究竟什么是有机物呢？
根据有机物的结构特征，分子中都含有碳原子，而且分子中碳都是碳碳相联形成链式或环状这一特征而称有机物。
有机物分类方法，按组成元素、碳架形状及官能团分类
有机化学是专门研究有机化合物的学科，其中主要包括研究有机分子结构和结构与性能之间联系、反应经历的详细过程（历程）和反应规律、有机物合成方法三个方面（略）。
有机分子结构涉及三个时期
即初期阶段，根据碳原子结构 ，惰性气体稳定性，推得原子是不稳定的。当它通过电子得失或共用形成8电子结构后才趋于稳定。碳原子结构无疑既不能得4个电子形成负离子，也不能失去4个电子形成阳离子，只能通过共用电子对形成共价键，所以得到有机物的电子式。在有机物中碳为4价（不同于化合价）
至于碳为什么为4价？这些有机物空间是怎样的？无从得知。
2.原子轨道和分子轨道理论
⑴原子轨道 1926年
20世纪30年代中期，提出原子轨道理论，知道碳原子价电子排布为2S2，2Px1,2Py1,2Pz0,其中S轨道为亚铃形，3个P轨为三维空间伸层。碳原子基态具有二个单电子，不能形成四价，提出激发形成2S1，2Px1,2Py1,2Pz1，满足四价。原子轨道理论提出，对有机化合物分子结构具有突破性发展——有机分子为三维空间立体结构。
在原子轨道理论产生的同时，分子轨道理论随之产生，分子轨道理论为成键形成分子轨道后，电子在分子轨道上运动。分子轨道数目等于成键原子轨道数目，其中能量低于原子轨道为成键轨道，反之则反键轨道。电子在分子轨道上排列仍遵循鲍里原理和洪特规则，例：σ轨道
σ键的形成：沿键轴方向头碰头重叠
σ键的特点：成键电子云呈轴向对称分布；强键；可自由旋转
成键电子占据成键轨道，反键轨道为空轨道，之后将电子云分布进行数学处理，则产生计算数学符号+ -表示位相（或以颜色不同表示），提出位相相同重迭形成成键轨道，反之形成反键轨道。例：π键
π键的形成：原子轨道平行，在同一平面上侧面（肩并肩）重迭
π键的特点：成键电子云平面上下对称分布；故弱键；不能旋转
30年代末，随实验技术的发展，测得分子中原子在空间排布
又发现有二种，其旋光方向不同，在上述事实的基础上Pauling提出杂化轨道理论
原子轨道中S轨道和P轨道可以混杂组成杂化轨道，杂化轨道数目等于参加混杂的原子轨道数目，这碳有三种杂化方式
碳原子的杂化决定碳原子的价电子轨道在空间的排布，即构型，碳原子的这种构型又决定了成键形成分子的构型——解释以上物质的构型，
杂化轨道的成键能力强于2P轨道和2S轨道；杂化结果扩大轨道间夹角，减小非键基团拥挤能力。利于形成强键和稳定分子。
不同数目不同杂化的碳原子间相互杂化轨道重迭,形成各种各样分子结构和每一个结构原子在空间的分布.
三.共价键的属性和基团效应
成键二核间引力和吸力平衡时距离。影响因素①成键原子半径②核间电子云密度③温度
键匀裂时吸收的能量
键能——键强度，键稳定性因素
影响因素①键名②键极性③温度
应用：计算反应焓变，即反应热
同原子二共价键之间夹角
影响因素： ①C原子杂化方式
成键原子电负性之差，决定键极性大小
5. 共价化合物的物理性质特征
共价化合物分子内原子间的共价键联接,分子间作用力弱(范德华力引力)包括氢键、静电引力、诱导力、色散力。使有机物有些为气体,有些为低沸点液体和低熔点固体。低密度。在水中难溶,在有机溶剂中溶解度大.
1.速度慢（分子间反应） 2.产物复杂—副反应多（要控制条件） 3. 主要产物---反应键
（3）反应键的电性与试剂类型
反应能学即为反应进程中能量变化，反应能学在分析反应进程，建立基物与产物之间结构联系，建立反应规律等诸多方面起独特作用。
一步反应中Ⅰ为基物和试剂位能，Ⅱ为活化络合物位能，二者能差为反应活化能，活化能决定反应的活性即速率。活性的大小决定反应条件控制方法。Ⅲ为产物的位能，Ⅰ与Ⅲ的能差为反应的能差（反应热），其能差大小决定反应进行的程度，所以最理想的反应为低活化能和大的反应能变。
（2）最低能量反应途径
完成一个反应，可发生多个途径反应，实际反应时选择最低能量途径反应。例：
可见最低能量反应途径中活化络合物，即是该反应途径中能量最高位置，但在各种可能途径中则处能量最低、最稳定的活化络合物。
二步反应是指反应的第一步为慢速步骤，第二步的速度快。所以反应的活性决定第一步即生成活性中间体的速度。
最低能量反应途径的判断
--------反应活化络合Ⅱ和活性中间体Ⅲ间能差小，结构相近（相像），根据哈蒙特假设，活化络物的稳定性活性中间体稳定性之间联系，简单地从活性中间体相对稳定性判断最低能量反应途径。
无论一步反应还是二步反应，最低能量途径反应速度快，经最低能量途径转变而成的产物为速度控制产物，其它途径不是不发生，但速度慢，在二步反应中作副反应产物。控制反应条件，可控制主反应和副反应的竞争，使原料尽可能多地转变成产物。
由于反应优先选择最低能量途径反应，成为分析反应活性，建立或假设反应历程，导出反应规律，预测产物等方面起关键性的作用。
二步反应判断产物可直接从活性中间体开始，但判断产物立体结构比较复杂，可归纳成二个主要方法：
其一：活性中间体比较稳定，因此以自由的中间体形式存在，反应的立体化学连续过程中断。若活性中间体为平面对称（含邻近基），则得外消旋产物；若活性中间体为非平面对称（含手性碳等因素）得部分外消旋产物。
其二：活性中间体不稳定，则以与离去基团呈紧密离子对，则试剂从离去基团背面（反式似SN2）进攻反应中心，得构型转化产物。这种情况在碳正离子重排反应中尤为突出，为反式重排。但在链式化合物中，β位取代基均可通过σ（α-β）键旋转至反式，在这种情况下才出现基团迁移顺序规律。
例：烯烃、羰基的加成立体取向（结构暂未打）；2个邻位均有位阻基团如甲基的苯甲酸乙酯的水解；SN2和E2反式进攻，是因为E2：同平面反式消除有利，因为均带负电核的亲核试剂Nu-和离去基团L-之间的斥力最小；反之，共平面顺式斥力大，能量上不利；而非共平面则能量上更不利！（能量最低途径）。另外，SN2中，三原子在同一直线上，斥力最小，能量最低（反应有利）
1.双键碳原子的构型-----平面三角形
Pz||Pz ①弱键---π电子云较暴露（如同三明治）易受E+（亲电试剂）的进攻，发生亲电+加成反应；②不能自由旋转---因为Pz||Pz才能成π键，所以由此可能产生构型异构之一即顺反异构。如顺-2-丁烯，反-2-丁烯（2个相同基团在双键的同侧为顺式构型，反之为反式构型）
[思考与讨论]—烯烃构造式产生顺反异构的条件是什么？
构造名 1长2多3近（小） 注：多官能团母体的选择放在炔烃讲
[基团次序规则]---判断基团的大小（大的为较优基团）P54---核心为比较基团中的中心原子的原子序数；若相同则用递推法；同位素比质量数；孤对电子最小
烯烃的化学性质 [构性分析]
<历程> 2步—碳正离子中间体
[讨论]不对称烯烃CH3-CH=CH2 + HBr 的产物可能有几种？ 主要产物是那一个？
[指出]碳正离子中间体的种类及稳定性次序（此放之四海而皆真的普遍真理用来解释得出的马氏规则）
[结论]根据最低能量反应途径，生成碳正离子的一步为决速步骤，碳正离子越稳定，反应速率越快（反应活性越高），产物为主要产物。
观察加成规律，得到马氏规则
<不对称烯加成取向>----马氏规则（“富者愈富” ）----H+或E+加到含H较多的双键碳上得到主产物（马氏产物）。
注意：不能死记硬背马氏规则。
例1：解释下列烯烃与HBr加成相对速率（活性）次序，能写出加成主产物吗？
例2写出下列反应主产物：
<影响碳正离子稳定性的因素> （见上图）
<碳正离子的结构和性质> （见上图）
<历程> 2步—卤钅翁正离子中间体 ；立体化学特点—反式加成
[讨论1]改成Br2/H2O呢？ 产物有那些？ 主要产物是什么？（一般情况）(REF.)
(3)与BH3(硼化氢或甲硼烷)加成
<历程> 一步---四元环过渡态（无中间体） ；立体化学特点—顺式加成；
[指出]不对称烯烃经硼氢化-氧化后的产物为伯醇（相当于与水加成，但产物醇的结构或类型不同）
特点：顺式加成(直链较支链反应快)；氢化热（放热）KJ/ mol
烯烃的稳定性的量度
（反式烯烃比顺式烯烃稳定；
双键碳上烃基越多为越稳定的烯烃）
4. α-H的卤代(光照或高温300度以上)
[氢的种类及取代反应活性]
烯丙式氢 > 一般式氢（烷氢）> 乙烯式氢
碳自由基类型及稳定性
烯烃的制备(布置学生自学)
消除反应（RX，ROH）
RX: 扎式（扎依采夫）规则-----“穷则愈穷”（与加成相反）
邻二卤代烃脱X2 （Zn） 合成中用于保护双键
1.烯烃的CCS命名法： 构型名 构造名 （1长2多3近或小）
几个基团名称： 乙烯基，丙烯基，烯丙基
4.概念： 稳定的烯烃（原因为超共轭电子离域，下章讲）与氢化热
1.命名（CCS法） 几个取代基的名称：乙烯基；丙烯基；烯丙基
2.完成下列反应，写出主要产物
3.建议合理的反应机理
4.合成题（注意书写格式：连写）
1.叁键碳的构型---直线型 难亲电加成（键能大）；易亲核加成及末端炔氢有弱酸性（因为Csp3的电负性最大缘故）；与烯烃一样可氧化和还原。
因为叁键碳线型构型，故仅构造异构
[双键、叁键共存]命名：母体为烯炔；编号仍遵守 3近（小）原则；若起始编号一样，则优先从双键碳一端开始
[构-性分析] （采用与烯烃的比较法进行预测）
1.亲电加成 马氏规则 活性低于烯烃
可判断共轭碱碳负离子的碱性
[应用] ①有机合成—增长碳链的方法之一
分类和命名 累积；孤立；共轭
协同反应—一步反应，速率不受试剂、溶剂极性和催化剂影响。不产生碳正离子。结果相当于1，4-加成。
亲双烯体可以为烯烃或炔烃。
共轭二烯双键碳上连有供电子基团（如：-R , -OR）或亲双烯体不饱和碳上连有吸电子基团（如：-CO- ，-COOR， -CN ， -NO2），反应较易进行。
反应中，亲双烯体的构型不变。
[应用] ---合成六元环
书上定义：共轭体系中原子间的相互影响造成分子更稳定，键长平均化，并引起物质性质的一系列改变，称为共轭效应。
产生共轭效应的前提：共轭体系中个 键处于同一平面。才能保证P轨道相互平行，才能进行有效的重叠。
1，3-丁二烯所具有的特性在其它共轭体系中也存在。
[思考]为什么乙烯式C+最不稳定？
共轭效应分类（根据π电子转移的方向）
定义：基团之间的相互影响决定电子云的分布
内容：诱导效应（特点：沿σ键传递，改变σ电子云分布，与距离有关）
共轭效应（特点：沿共轭体系传递，改变π电子云分布，与距离无关）
注意：I与C可同时共存。如氯乙烯中，-I>+C (-X是弱的吸电子基团)；甲氧基乙烯中，+C>-I(RO-是强的供电子基团)；比较加成活性、HX加成主产物。
应用：解释1.烯烃的稳定性（超共轭效应）2.双键的加成活性 3.中间体碳正离子、碳自由基的稳定性
合成（讲原则-经济合理和方法—倒推法、切割法）
构型名-----构造名（一般环做母体，若环上取代基较复杂，则环做取代基；关键在于编号不同即3近或3小）
1.单环 母体名称：环某烷（烯、酮） 例： 上述例子
[补充说明] 参考《英汉化学化工词汇（第三版）》P1651—单环的顺反异构
（1）单环上两个相邻位置分别接一个取代基时，其立体关系用顺反（cis,trans）表示。（2）环上有两个以上的位置各有一个取代基时，则择定其中位次最低者为对照基团，在其位次前加“r”(reference)标示，而其余取代基位次前用顺、反来表示它们与“对照基团”的立体关系。
（3）同一碳上有两个不同的取代基时，则把作为名称字尾的取代基定为“对照基团”，其所在位次应尽可能低；若化合物无名称词尾的取代基。则择其所在位次最低的一对取代基，按次序规则，定“较优基团”为对照基团；对其它位置上的取代基，只择其“较优基团”用顺、反来表示它们与对照基团的立体关系。
2.螺环 螺环做母体，名称为： 螺[小*.大*]某烷（烯、酮）
3.桥环（如二环） 母体名称： 二环[大*.中*.小*]某烷（烯、酮）先介绍两个桥头碳原子（连有碳原子较多的碳，分叉多的），再介绍编号规定
[注意]对于没有通过桥头碳的碳链，用数字标明它的位置，用，分开。
4.稠环（桥环的特例）
第二节 环的稳定性的度量及影响因素
[单位碳原子的燃烧热H/n] KJ /mol-1 反比于环的稳定性
697（3），686（4），664（5），659（6）
[角张力] ---实际键角与理论键角的差值。
1885年 Baeyer提出了张力学说。饱和SP3杂化碳的理论键角为109o28’,环丙烷的实际键角为60度，提出[模型]—弯曲键（香蕉键），键角105.5o,轨道重叠不好导致易开环加成。
环丁烷的键角为90度，角张力也大，实际构象为折叠型；环戊烷和环己烷的键角分别为108、120度，似乎环戊烷的角张力比环己烷要小，但实际上环己烷为无张力环（角张力为0），环戊烷（构象为折叠信纸）有较小的角张力，引出下面的内容：
根据C1、C4与平面C2356的位置进行分类：重叠式（船式），交叉式（椅式）
2.a、e键的分布①每个碳上，1个a键1个e键，一上一下②相邻两个碳上：a：1个向上，另一个向下；e: 1个向上，另一个向下
3.构象翻转（转环）
[思考]1.环中若引入取代基如甲基、叔丁基，优势构象怎样？（）2.若在不同碳上有两个取代基，优势构象有如何？()---首先考虑有无构型限制，其次考虑基团大小。
取代环己烷的优势构象及书写
1. 一取代： 基团处于e键
2. 二取代： 首先将最大基团处于e键，再根据顺反构型确定另外的小基团应处于a键还是e键。
例：写出 顺-1-甲基-2-叔丁基环己烷的优势构象（ee型）
[构-性分析] 突出小环不稳定易加成开环（符合马氏规则）
[思考] 用鉴别丙烯、丙烷、环丙烷（用示意图表示）
六元环----双烯合成
三元环----卡宾（碳烯）合成法
[布置]第六章《对映异构》课堂讨论题目：
对映异构在异构体中的地位？
物质具有旋光性的一般判别方法
Fischer投影式书写及注意事项
手性碳及R、S构型标记方法
外消旋体与内消旋体的区别和判别
判别物质具有旋光性的唯一标准是什么？
旋光异构与光的性质有关
一、平面偏振光和物质旋光性
光是一种电磁波，在不同的振动平面上沿直线向前传播，只在一个振动平面上直线传播的光称为平面偏振光。能使振动平面发生偏转的物质称为旋光性物质，根据偏转方向，有分为左旋（-）和右旋（+），偏转的角度称为旋光度（α）
[提问] 在生活中，例举接触到的旋光性物质的名称？
如乳酸：+3.8oC来自运动后，肌肉发酸；-3.8oC来自糖的发酵。左（旋）氧氟沙星，右旋葡萄糖营养液，左旋氯霉素
水、醋酸是非光学活性的，而乳酸等为光学活性的，那么如何判断一个物质有无旋光性呢？可用旋光仪测定。
二、旋光仪和旋光度、比旋光度
[旋光仪介绍] 示意图
钠（D）光源，起偏镜（Nickel棱晶），样品池，检偏镜（Nickel棱晶）
回答书上问题6-3，有2中方法：稀释一倍C/2；缩短盛液管长度为L/2
[设问]能不能不用做实验就可以直接判断物质有无旋光性呢？
实物和镜像不能完全重叠的性质。如同左右手。
手性---手性分子-----物质具有旋光性---旋光异构—左（-）右（+）旋体称为对映异构体
[巴斯特（德）] 1848，一把放大镜和一把镊子 分离左右旋酒石酸钠铵
[模型]CH2Br2 分子有无手性？怎样才能使取代甲烷有手性？
二、分子手性的判别方法
手性碳原子（不对称碳原子）
联有4个都不相同基团的饱和碳，称为手性碳，用C*表示。
[注意]含一个手性碳的有机物必定是手性分子，但含2个或2个以上不一定。
[引入]下面的判别方法
对称面：σ 存在一个面，分为互为实物镜像关系
对称中心：i 假设存在一个点，任何原子和这一点联线的等距离延长线上都能找到相同的原子。
[结论] 既没有对称面又没有对称中心的分子必定为手性分子。
[注意] 多重对称轴不是分子具有手性的必要条件。如
一、对映异构体及数目 2n =21 =2 [照镜子、重叠法得出结论] 一对
[设问]批如何表示对映异构呢？ 引入
二、对映异构体的表示方法---Fischer投影式
[投影规则]①碳架竖向排列，（编号小的放在上面）② 横前竖后（看到梅兰就想到你—一首歌名）
[注意]①不能离开纸平面翻转（否则构型会变）
②只能在只平面上旋转180度（构型不变）
③固1转3（旋转120度）（构型不变）
三、C*构型的标记方法 R/S （1970）
[步骤] ①定（基团次序规则-大----最小）②远 ③连---大-中-小
[学生活动]—学生上讲台分别对照契形式和Fischer投影式摆出球棍模型，向全班作秀，一起来确定手性碳的构型是R还是S？以下两个物质到底属于什么关系？（相同还是对映异构）
[思考]判别给定的结构之间的关系（相同、对映异构）的方法？①重叠法②命名法（构型名---构造名）
[课后思考]对于Fischer投影式，有没有简单的记忆方法呢？请上网查中国学术期刊网或google网，写小论文--（最）小横顺S
四、对映异构体性质差异
1.物理、化学性质相同 右或左旋体可做手性催化剂手性合成（不对称合成）右旋或左旋的产物----2001年诺贝尔化学奖
威廉·诺尔斯(美国人)、野依良治(日本人)、巴里·夏普莱斯(美国人)在“手性催化氢化反应”领域取得成就
2000年 黑格（美国人）、麦克迪尔米德（美国人）、白川秀树（日本人）
因发现能够导电的塑料有功
2001年 威廉·诺尔斯(美国人)、野依良治(日本人)、巴里·夏普莱斯(美国人) 在“手性催化氢化反应”领域取得成就
2002年 约翰·芬恩（美国）、田中耕一（日本）、库尔特·维特里希（瑞士）
发明了对生物大分子进行确认和结构分析的方法和发明了对生物大分子的质谱分析法
2003年 彼得·阿格雷（美国）、罗德里克·麦金农（美国） 在细胞膜通道方面做出的开创性贡献。
2.旋光性不同（数值相同，方向相反）
五、外消旋体（±） 等量对映体的混合物
2.是混合物，可拆分 [巴斯特]
3.外消旋体（±）的物性≠（+）或（-） 如熔点
一、含2个不相同的C*
[模型]先交代模型中不同颜色球代表的基团
[模型开道，写出Fischer投影式]
1.立体异构的数目 2n = 22 = 4 二对对映异构体 （开链和单环适用，刚性环如桥环不适用）
2.非对映异构体： 不完全呈实物与镜像关系
化学性质相似（但反应速率不同）；物性不同（原子间距离不同，极性不同，导致熔点不同，加以分离）
[思考]判别给定的结构之间的关系（相同、对映异构或非对映异构体）的方法？①重叠法②命名法（构型名---构造名）
[类推法]将上例中CH3换成COOH，理论上照此方法可写出4个Fischer式，但要注意，相应的手性碳原子的构型改变了。
[学生活动]让学生上讲台对照模型写出投影式中C*的构型
[思考1]第一、第二个投影式是相同的关系（在纸平面上旋转180度后能相互完全重叠）
1.立体异构体的数目 3个 （其中一对对映体）
[思考2] 第一或第二个投影式结构中含有2个手性碳，是否为手性分子呢？
分子内存在1个对称面，引入
[定义或判别方法] 含有C*（一般2个或2个以上），同时存在对称面。
[特点]①旋光度为零（分子内R/S，旋光性抵消）；②为纯净物，不能拆分
[例题]哪个为内消旋体？
[过渡]可以看出，C*的存在并不是判别分子具有手性的必要条件（除1个C*），必要条件是分子内既没有对称面又不存在对称中心，即“实践是检验真理的唯一标准。”
不含C*的化合物的对映异构
[弹簧模型] 通过分析对称面和对称中心消失的条件是 a≠b,且c≠d
其他无对称面和对称中心的分子
[练习]下列分子有无手性？
烯烃亲电加成反应的立体化学
[问题] 顺-2-丁烯与溴加成有几种后立体异构？引入本节内容（为外消旋体，Fischer式表示）（-反式交叉锯架式—重叠式----Fischer式）
[结论] 此历程确实为溴翁正离子中间体过程
[难点] 反位交叉式构象----转成重叠式---即得到Fischer 式（重叠式）
[小结2]判别给定的结构之间的关系（相同、对映异构或非对映异构体）的方法？①重叠法②命名法（构型名---构造名）
[小结3]立体异构数目
[注意]多环化合物中，有时虽然存在n个不相同的手性碳，由于存在限制环旋转的因素（刚性环），故立体异构体数小于2n，例见学位辅导教案。
指出下列结构之间的关系（相同、顺反异构、对映异构体、非对映异构体、内消旋体、构造异构、）
下列化合物为内消旋体的是（D）
写出环状化合物所有的立体异构体（不考虑构象异构）
1.无官 R- 简单， 苯做母体 “某苯”； R-复杂， 苯做取代基
3.多官---主官能团的选择、母体的名称 P156
一、经典的凯库勒式 （8e） 1865年 凯库勒 “蛇梦” 提出苯环结构
[缺点]难以解释邻二取代物只有一种。后来有以下3种理论加以改进：
二、价键理论（大π键）1930’
为了纪念凯库勒，仍常用。
三、分子轨道理论（解释大π键的形成）（书）
1931年，美国科学家鲍林（Pauling提出）。基本观点：①当一个分子的真实结构，不能只用一个经典式来表示时，可用多个共振式组合（）共同表示，②原子位置不变，电子分布可变，③共振式越多，分子越稳定（如解释杂环化合物呋喃、噻吩、吡咯发生亲电取代反应主要产物是α-取代---3种共振式，次要产物β-取代—2种共振式）。目前仍有争论，文革期间受到批判（历史虚无主义）。
例1 解释CO32- 三个C-O键长平均化（一样长）。
[思考]建议合理的反应机理
结构特点：稳定的大π键 亲电+ 取代（不是加成，与C=C比较）（保持原结构）；α-H的反应
[应用] 有机合成，-SO3H作占位基团
①C3或C3以上的RX，主产物为重排产物（碳正离子重排，烯烃中一讲碳正离子的性质）
烷基化试剂可以是RX（Lewis酸催化或质子酸如HF： ）、烯烃（Lewis酸或质子酸H+）、醇（质子酸催化）
若苯环上仅连有强的吸电子基团，则因为苯环上电子云密度急剧下降，导致反应无法进行
若苯环上连有-OH，用ROH或烯烃作烷基化试剂时，一般用质子酸如HF作催化剂，而不用Lewis酸催化。
若一定要用Lewis酸如AlCl3催化剂，可将酚变成醚，再反应，然后用HI处理得原来的酚。
[布置自学思考题]什么是Fries重排？其机理是什么？
⑤苯环易发生多烷基化，高温下易转变为热力学稳定产物。如苯与叔丁基氯（实验将做）反应温度控制不好会有1，3，5-三叔丁基氯副产物生成。
酰基化试剂：酸酐、酰氯
[特点] 1.不发生重排。WHY?
苯环上仅连有强吸电子基团，也不反应
[思考]如何实现下面的转变？（介绍--克莱门森还原法 Zn-Hg(齐)/HCl）
[应用]检验侧链有α-H的芳烃
2.卤代 –光照或高温（>300oC）--自由基取代机理
[回忆复习] 在烯烃一章已讲的H原子的类型及取代活性次序即可
[引入]定位基和定位规则
[定位基]苯环上已有的基团，称为定位基，它决定即将引入的基团在苯环上的位置。
[注意]卤素-X属于第Ⅰ类定位基，但为弱吸电子基团（钝化苯环）
二、定位基的定位规则及其应用
1.判断相对反应活性（与苯环上的电子云密度成正比）
例 用箭头表示亲电取代反应的主要产物
3.设计合理的合成路线（需哪几步，顺序怎样）
方法：倒推和切断法。 原则：经济、合理
[注意]可逆的磺化反应在有机合成上的应用—SO3H作占位基
二、亲电取代反应 反应速率：α位（是主要产物）优于β位 -------低温
产物稳定性：β位产物稳定（热力学控制产物）--高温
1.[单环]①同平面环（有利于较好的共轭）
[练习]判断芳香性（仅a、b无）
命名 重点：多官能团主官能团的选择，母体的名称
芳香环亲电取代机理及影响活性的因素
非苯芳香性的判断---休克尔规则，共振式
H原子的类型及自由基取代活性次序
碳自由基的类型及稳定性次序
热力学（平衡）控制、动力学（速度）控制产物
判断下列物质有无芳香性（均有）
第八章 现代物理实验方法的应用（四谱）
X射线 | 远紫外| 近紫外| 可见光 | 近红外 |远红外| 无线电波
粒子性 每个光子 E=hν 量子化能量
转动能级的跃迁---转动光谱
分子吸收光子 振动能级的跃迁---红外光谱
（吸收光谱） 2 -25μm; cm-1
电子能级的跃迁---紫外光谱
200-800 nm
红移 （紫外吸收向长波方向移动）
蓝移 （紫外吸收向短波方向移动）
| 远紫外| 近紫外| 可见光 |
[结论] 通过对化合物的跃迁吸收波长的研究，可以了解共轭体系的结构。因此，紫外光谱是检测共轭烯烃、共轭羰基化合物及芳香化合物的有力工具。
[思考] 为什么烷烃可做测定紫外光谱的溶剂？
以波长为横坐标，吸光度A（A=lgI0/I）或摩尔吸光系数ε（或lgε）为纵坐标。
二、分子结构与红外吸收(λmax)的关系
共轭的影响 共轭体系促使吸收向长波方向移动，这叫做红移。
[结论]每增加1个共轭?键，吸收波长向长波方向（红移）约30nm
烷基： （与?体系发生σ-?超共轭） 降低2个轨道能级差
紫外吸收红移
含孤对电子的基团：RO、RS、R2N、X（与?体系发生P-?共轭）
λmax的计算规律 共轭双烯 ； 共轭烯酮
图1 有机分子中电子跃迁类型
能级差?E大小： > > >
电子跃迁的条件：h?= ?E
[思考] 那些分子中存在非键电子？
（原子轨道中的孤对电子，如丙酮，醇，醚，卤代烃等）
（强吸收） 摩尔吸光系数ε：103-104 （峰的强度）
（弱吸收） 摩尔吸光系数ε：101 （峰的强度）
表 共轭双烯λmax的计算规律
双键（C=C）（参与共轭）
第三节 红外光谱（I R）
影响红外吸收振动频率的因素
1．折合质量?越小，振动频率? 或波数? 越高；
2．键的力常数k越大， ? 越高；
①原子杂化形式→ 00
不同官能团的红外特征吸收频率
1．㎝-1区域 （Y-H 键伸缩振动吸收）
官能团 化合物 吸收频率?（㎝-1）
O—H 醇，酚 ㎝-1（自由-OH）
㎝-1（缔合-OH）
羧酸 ㎝-1（缔合-OH）
N-H
C-H 炔氢 ～3300
烯氢（苯氢） ～3100
烷氢 （2个强峰）
醛氢 （2个峰）
2． ㎝-1区域（不饱和键伸缩振动吸收）
3. ㎝-1区域 （指纹区）
? 单键伸缩 振动吸收(㎝-1)
C- O 醇，酚，羧酸，醚，酸酐，酯
C-N 胺
-CH2- 1465（面内弯曲）
-------确定取代基的位置和个数
反式： ? 960
邻二取代 ? 750
对二取代 ? 820
四、识谱 （典型红外光谱图）
H-Y伸缩 不饱和键伸缩 指纹区
H-O 氢键 C-O；C-N单键伸缩
H-N 氢键 C- H弯曲
-CH2-（1470）
饱和： ?3000 不饱和：面外 确定取代基
的位置和个数（取代乙烯；取代苯）
红外光---分子----振动能级跃迁-----IR 吸收光谱
无线电波---原子核----自旋能级跃迁---NMR
原子序数或质量数为奇数的原子核自旋----产生磁矩---自旋量子数I----(2n+1)种自旋态（ms）-------即自旋态能级（简并）
ms= -1/2
ms= +1/2
图1 氢原子核自旋能级的分裂示意图
3.无线电波照射（能量=h?）
核发生自旋能级跃迁（即共振）的条件是 ：h?=? h H0 /2?
[问题提出] 所有氢核的磁旋比（?）是相同的，若使用固定射频的无线电波频率的核磁共振仪，应在同一磁场强度下发生共振？
外磁场作用----价电子绕核旋转---产生感应磁场（方向与外磁场相反）
4.要求：外加磁场强度> H0 才能发生共振
原子核周围电子对核的这种影响称为屏蔽效应。
这种由屏蔽效应引起的共振时外加磁场强度的移动，称为化学位移。
影响化学位移的因素①电负性—诱导效应强弱②磁各向一异性效应（含不同类型的烷氢）③氢键
?定义：化学环境相同的质子。---化学位移相同。
?几种等性质子-----几组吸收峰
每组峰强度（面积）与等性氢原子个数
2.偶合常数 J （Hz）
偶合分裂的一组峰中，两个相邻峰之间的距离（通常用两个峰的频率差表示）称为偶合常数。
相互偶合的两个氢核的偶合常数相等 J ab= J ba ；
两种不同类型氢与同一氢偶合，偶合常数一般不同，
3.多个相同氢与相邻氢的偶合
[n+1规律]---①本组峰被相邻的n个 相同类型的氢偶合-裂分为 n+1 个 峰。
②分裂峰的峰强度之比= 二项式（a+b）n展开项的系数比
--------杨辉三角形
?注意：两种不同类型的相邻氢与同一氢偶合，不遵守此规律。
酸性水溶液（一般情况）： O-H 不被分裂，为单峰；
加入重水（D2O）： O-H峰消失;----表明有活泼氢存在；
无水乙醇： O-H被分裂为三重峰；-CH2-被分裂为8重峰
[方法]：1.由分子式求不饱和度?
2.看各组峰强度（面积）之比：求各组峰的H 数目；
3.看各组峰的位置（?）： 推测各组峰中H的类型；
注意是否加了D2O；
4.看各组峰的分裂情况： 推测相邻碳上的H的数目;
5.综合判断有机物的结构
质谱仪----磁偏转质谱仪
有机分子 高真空 解离为不 同质量带电荷的离子（m/e）
电场加速 磁场中偏转
2.分子离子峰 M+. 位置：一般处于最大m/e
用途：可知分子量
4.基峰： 最强峰（丰度为100%）----最稳定的C+峰
元素 自然丰度
M M+1 M+2
第九章 卤代烃 （R-X）
按卤原子取代氢原子的类型分为：
普通命名法：某基卤 或 卤代某烃
系统命名法（CCS）： 1长2多3小 ； 卤原子（硝基、烷氧基）只作取代基
C-X 键-----极性键；易发生异裂；亲核取代
烃基结构： 烯丙式 > 3o 2o 1o （一般式） 》乙烯式
? 试剂的亲核性与碱性
亲核性----指给出电子的能力
碱 性-----指接受质子的能力
二、消去反应 （有?H）
1.扎氏规则----“穷则愈穷” 较稳定的烯烃（扎氏烯烃）
4. 消去反应与取代反应是相互竞争的。
? R-X要发生亲核取代，不用3oR-X, 否则在强碱作用下主要发生消去反应；
法国化学家（V.Grignard,年），1912年获诺贝尔化学奖
[思考：]1.实验室制备三苯甲醇，为什么使用溴苯而不使用氯苯或碘代苯？为什么采用滴加的方式加入溴苯？为什么要保证无水操作？
苯与I-CH2CH2-F的烷基化产物是什么？（F的路易斯碱的碱性强优先与强Lewis酸反应）
3.格氏试剂的特性----碱性与亲核性
碱性----易与活泼氢反应！
第三节 亲核取代反应机理（历程）
早在19世纪末，当休斯和英果尔德还未提出SN2机理的时候，瓦尔登（P.Walden ）就做了这种构型转化的实验，所以人们把这种构型转化称为瓦尔登转化。
?SN2立体化学特征：背面进攻 手性碳原子的构型翻转 Walden转化 动画演示1 动画演示2
2.SN1机理及其特点； 3oR-X （一般情况）
?多步反应 中间体碳正离子 碳正离子重排（产物）
?立体化学特征：构型翻转 +构型保持 外消旋体（？）
?常有重排产物（碳架变化）
影响亲核取代机理及其反应活性的因素
1.烃基的结构 （空间位阻 / 碳正离子稳定性）
①乙烯式卤代烃： 无论SN1还是SN2活性均很低。
②烯丙式卤代烃： 无论SN1还是SN2活性均很高。
③2oR-X： 视反应条件发生SN1还是SN2
④有时对1oR-X和3oR-X要具体分析烃基结构，灵活判断SN1或SN2。如：
①离去基团越易离去（碱性越弱），SN反应活性越高
②离去基团碱性的判断： 共轭酸的酸性
④好的离去基团倾向于SN1，较差的倾向于SN2
[问题]：按SN1活性排列：
3. 亲核试剂的亲核性（亲核能力）-----对SN2活性有影响
影响亲核性强弱的因素：
（1）碱性： 亲核性 ? 碱性
（2）试剂的可极化性： 亲核性 ? 可极化性 （? 1/ 碱性）
试剂的可极化性是指它的外层电子云在外界电场作用下发生变形的难易程度。亲核试剂的可极化性越大，它进攻中心碳原子时，其外层电子就越易变形而伸向中心碳。试剂的可极化性越大，其亲核性就越强。
试剂的可极化性与进攻原子的体积有关。原子体积越大，其核对外层电子的束缚越小，在外电场作用下，电子云就越容易发生变形。故同族元素，从上到下，试剂的亲核性增大。
I- 既是一个良好的亲核试剂，又是一个良好的离去基团。
（3） 溶剂种类的影响（溶剂化作用---使亲核性减弱）：
非质子性溶剂 （DMF） 亲核性与碱性顺序一致
质子性溶剂 （水，醇） 亲核性与碱性顺序相反
在质子性溶剂中，体积小的F –易于形成氢键（溶剂化）而被溶剂包围。大大降低了亲核性。卤代烃的亲核取代反应一般在质子性溶剂中进行，所以常说I –是良好（较强）的亲核试剂。
综合各种因素对亲核试剂的影响，在质子性溶剂中亲核性的强弱顺序是：
[规律]：用强的亲核试剂倾向于SN2，用弱的亲核试剂倾向于SN1机理。
[问题]：1-溴戊烷在含水乙醇中与NaCN反应，如加入少量NaI，反应速度加快，为什么？
极性越大，越有利于SN1
[问题]：写出反应产物，并判断是SN2还是SN1？
反应快慢决定于生成碳正离子稳定性
反应快慢决定于过渡态的稳定性、生成的难易性
α-取代基具有+C和+I效应
α位β位都没有体积大的取代基
有重排现象并有消除反应发生
①普通命名法 ： 某醇
②系统命名法（CCS）： 1长2多3小（近）
[再次复习]多官能团（主官能团的选择）母体的名称 P259（补充碳碳双键、碳碳三键在序列中的位置）（芳烃一章已接触到P156）
正离子（如铵盐）、羧酸、磺酸、羧酸衍生物（酯、酰卤、酰胺等）、腈、醛、酮、醇、酚、硫醇、胺、醚、炔烃三键、烯烃双键、过氧化物。
可形成氢键，故沸点（b.p.）： 比M相近的烃、醛、酮、醚要高
溶解度 (sol.)： 比M相近的烃、醛、酮、醚要高
与Na反应（ O-H断裂）
[注意]醇钠的碱性比NaOH强
与HX反应----亲核取代
两种机理（SN1、SN2）
[一般情况]伯醇发生SN2，叔醇发生SN1
[思考] 下面的伯醇与HCl反应是属于SN2吗？ 如何判断？为什么？
[特殊情况]空间位阻大的伯醇或仲醇，从背面进攻发生SN2较困难，因而易发生SN1，碳正离子会发生重排。从产物碳架的变化就可以判断是发生SN1。
[瓦格涅尔-麦尔外因（Meewein）重排]P266---当伯醇或仲醇的β-碳原子具有2个或3个烷基或芳基时，在酸作用下都能发生分子重排，这个重排反应称为瓦格涅尔-麦尔外因（Meewein）重排，是碳正离子的重排反应。
[C+重排的两种类型]
②扩环（小环 常见环）---当-C上连有小环时，重排成扩环产物。
[喻]无产阶级（碳正离子）不但要解放自己，还要解放全人类！
立即混浊（烯丙式ROH 和 30 ROH）；10分左右浑浊（20 ROH）；加热才有浑浊（10 ROH）
[过渡语] 与HX反应的缺点是：常常会发生重排，对制备RX不利。
与卤化磷反应（不重排）-亲核取代
[注意]不重排的RI如何制备呢？---磺酸酯的SN2反应
消去反应（失去β-H和OH得烯烃， 酸催化，SN1机理即C+性质）
[缺点] 用质子酸催化，会得到重排产物
[改进] 采用路易斯酸（Lewis酸）催化
分子间脱水---质子酸催化，SN2
[注意]消去反应（分子内脱水）与分子间脱水竞争，提高温度有利于消去反应。
伯醇、仲醇一般分别被氧化剂氧化成醛、酮，醛可以进一步被氧化成羧酸。为得到醛，可以在伯醇中加入沙瑞特试剂（CrO3 . 2Py）,并同时随时蒸出产物醛。沙瑞特试剂（CrO3 . 2Py）对双键无影响。
叔醇因为无α-H，一般不被氧化，但在强氧化剂及较高温度下，也能氧化断键
在强氧化剂或剧烈条件下，同也能进一步的被氧化
①邻多醇的检验—Cu(OH)2 现象：呈绛蓝色溶液
②邻二醇的性质—片呐（频娜）重排：质子酸催化—得酮
[注意]反应速率和产物取决于碳正离子中间体的稳定性
③邻二醇（α-羟基醛或酮）的性质—HIO4氧化：
②硼氢化-碱性氧化 （立体化学—顺式加成，反马氏加成产物）
RX为原料（自然界中较少RX）
一般不从RX制备ROH，只有相当的RX比醇易得到时才采用此方法。
[注意] ①若酮的空间位阻较大，则反应难以进行，可改用RLi
②选择不同的醛酮可分别得到伯、仲、叔醇。为防止叔醇强酸性水解发生消去，改用弱酸性的NH4Cl
[增加1个碳原子的方法及其选择]①伯仲RX与RCN；②醛酮与CH3MgX
[增加2个碳原子的方法] 格氏试剂+ 环氧乙烷
[注意]此法有2点限制①格氏试剂中不能有活泼氢（-OH， -NH2， -COOH，炔氢）②格氏试剂中不能有极性不饱和键（羰基，硝基，腈基）
[只讨论β-消除反应]
E1（单分子消去反应）
[复习]碳正离子的3个性质：重排；取代；消去（相邻碳上的质子成烯或重排烯）
叔卤代烃、叔醇易发生E1。
②E1与SN1竞争，有利于SN1的反应也有利于E1；增强试剂的碱性（RX）或酸性（ROH）、提高反应温度，均有利于消去反应。
E2（双分子消去反应）
②E2与SN2竞争，有利于SN2的反应也有利于E2，增强试剂的碱性（RX）或酸性（ROH）、提高反应温度，减小溶剂的极性均有利于消去反应。
二、E2消去反应立体化学（反式共平面消去）
[构象]由优势构象（静态）转变为最低能量反应途径的反应构象（动态），由于构象翻转成不稳定的构象需要时间和能量，所以，反应速率较慢。
碳正离子为中间体（常发生重排）
①与SN1相似，形成相同碳正离子中间体，但β-反应进攻部位不同
E1和SN1互为竞争反应
②醇在强酸作用下脱水反应为E1历程
③碳正离子有时发生重排
①与SN2相似，形成过渡态为五原子配位，所需能量较高
E2和SN2互为竞争反应
如：1。卤代烷，大部分季铵盐等在强碱作用下发生E2反应
主要生成为双键碳上烃基最多的烯烃：扎依采夫（Saytzeff）烯烃
在溶液中，消除方向主要根据反应物结构、离去基团性质、碱的浓度，体积大小而定。
热消除时为霍夫曼（Hofmann）烯烃
①有利于碳正离子的生成；α-碳上的取代基有+C、+I效应的，如:α-碳原子上连有苯基、烷基时；
②β-碳上没有吸电子的取代基时；
①β-碳上连有吸电子的取代基时，
发生变化的βC–H键和αC–X键应共平面，以反式消除为有利
[构-性分析] 采用与醇参比的方法
[思考]排列酸性大小次序
[注意]邻位由于-I强，酸性总比间位或对位强。因为，-I效应与距离有关，而-C效应与距离无关，所以，邻位和对位的-C效应是一样大的，但邻位的-I效应比对位的强，因而邻位酸性最强。
②FeCl3显色反应----烯醇结构可显色。（酚羟基或烯醇结构的检验）
2.芳环上的亲电取代反应（-OH强供电子基团，活性高）
②（新）异丙苯法—已工业化
R-较复杂的醚，采用CCS法，而将-OR作取代基。
环醚的命名：一般称环氧某烷或按杂环化合物的方法命名
醚键性质稳定---天不怕地不怕（不与碱、氧化剂、还原剂反应）就怕酸，especially HI(I-强的亲核性，使醚键因SN2而发生断裂)—保护羟基。
与强酸形成羊盐（溶于硫酸）
环氧乙烷的化学性质及合成应用
在前面醇的制备中已学习。
Williamson(威廉姆逊)合成法—不对称醚合成
脱水法（伯醇或仲醇）---对称醚合成
易重排和消去，也可采用威廉姆逊合成法
[布置作业] P307： 2（9），13（2）（3改错以丙烯为原料）（4）（6）19，20，
一、建议合理的反应机理
二 、比较烯丙式醇消去反应的活性次序
四、合成题（格氏试剂法）
[系统命名CCS]1长2多3近（小）同前
[历程分析][动画演示]
[相对活性]与电子效应（影响羰基碳上正电荷）和空间效应（空间位阻）有关。
脂肪醛酮 > 芳香醛酮
[简单加成]---亲核加成
[应用]制备α-羟基酸
[注意]所有醛、甲基酮、C8以下环酮可以反应
[注意]已在醇一章介绍。位阻大的酮难反应（改RLi）；叔醇钠水解应用弱酸性的氯化铵水溶液，防消去反应；RMgX能与活泼氢（表现为强碱性）和极性双键（C=O，-NO2，-CN，表现为强亲核性）反应！！
[注意]所有醛、甲基酮、C8以下环酮可以反应
[复杂加成]---亲核加成—消去
[应用]有机合成中羰基的保护，常用乙二醇。反应后，酸性水解可脱保护；若用二硫代乙二醇，则酸性水解液中要加入LewisHgCl2催化。
[应用]常用2，4-二硝基苯肼来检验羰基！
[注意]反应机理 加成—四元环中间体—消去三苯氧磷；反应活性取决于碳负离子所带的负电荷数（当R为吸电子基团，活性降低，使与酮难反应，于是改良为Witting-Horner反应 ，此反应为膦酸二乙酯的叶立德在碱性条件下与醛酮反应形成α，β-不饱和酯）
[应用]合成指定位置的双键，尤其是环外双键
[注意]本质仍是氢负离子作亲核试剂；不与C=C键加成反应；LiAlH4的还原性比NaBH4强。
[应用]—合成反应，在芳环上引入侧链烃基或成环
[注意]PPA为多聚磷酸，强酸。康泰克中含苯丙醇胺（也简写PPA）现被禁用。新康泰克已问世
[特点]—不影响双键和三键
2.强氧化剂 HNO3 环己酮转变为己二酸
3.有机过氧酸—氧化酮为酯（环酮转变为环内酯）--Baeyer-Villiger拜尔-维利格（菲林格），机理在下册亲核重排一节中一起讨论。
[酸催化（通过烯醇中间体）]
溴的存在降低了羰基氧上的电子云密度，使氧原子难以质子化，故产物为一溴代。
[思考]羰基化合物的烯醇式含量的高低取决于什么？---α-H的酸性！
羰基的活性越高（即羰基碳上的正电荷越高，其吸电子性就越强）--其烯醇式倾向越大----冯骏才《大学化学基础丛书—有机化学习题精解》（下册）P81
[注意]若烯醇式为稳定的芳香性，则烯醇含量很高，如
[碱催化（通过碳负离子或烯醇负离子中间体）]
[碘仿反应及应用]—①检验甲基醇（含乙醇）或甲基酮（含乙醛）（黄色沉淀）②合成减少1个碳的羧酸
（二）羟（醇）醛缩合反应-Aldol
1．概念 指羟醛缩合反应：在稀碱（如NaOH）或稀酸的催化作用下，两分子醛（酮）反应，生成β-羟基醛（酮），或再脱水生成α,β-不饱和醛（酮）
[分析] 两分子醛可以相同也可以不同，相同醛缩合称为自身缩合，不同醛缩合称为异身缩合或交叉缩合。先讨论自身缩合。
反应机理-----碳负离子的 亲核加成-消去
[思考提问] 上述反应机理有何特点？
脱水前的反应是可逆的_
脱水的条件: -加热和有2个α-H_
3 酮的反应速率如何？ （小于醛）
应用：合成β-羟基醛（酮）或α，β- 不饱和醛（酮）
Aldol反应是有效的生成碳碳键的反应之一，其产物的特殊结构，在天然产物的合成中有着重要地位。
（1）概念：--两分子不同醛（酮）的缩合
[思考提问] 将乙醛和丙醛混合，能产生多少种产物呢？
[教师归纳] 四种混合产物，其中2种交叉缩合产物，2种自身缩合产物
[继续追问] 如果你是某化工集团的总经理，请问这样的反应有无合成的价值？你会不会投资上马这样的项目？如果无合成价值，你认为什么样结构的醛之间的交叉缩合反应才有合成价值呢？
[教师归纳]醛 + 有α-H的醛或酮 之间的交叉缩合
（ 如甲醛、苯甲醛）
无α-H的醛 + 有α-H的醛 的缩合：
[思考提问] 乙醛分子间能否会发生自身缩合得到副产物，如何采用实验技术避免产生自身缩合？
[教师归纳] 可将乙醛滴加到盛有苯甲醛的NaOH溶液的圆底烧瓶中（展示仪器装置）-----培养学生理论联系实际的学习方法
[教师讲解] 由于酮的活性比醛低，因此，酮的自身缩合较困难。因而无α-H的醛与有α-H酮之间的交叉缩合更有合成价值。
（2）有合成价值的交叉缩合
A． 无α-H的醛 + 有1种α-H的酮 的缩合
[说明] 无α-H的芳醛与有α-H的醛酮发生交叉羟醛缩合，得到α，β- 不饱和醛酮。这种交叉羟醛缩合称为Claisen-Schmidt反应。（实验做二苄叉丙酮淡黄色片状晶体，苯甲醛过量时）
B． 无α-H的醛 + 有2种α-H的酮 的缩合
[思考提问] 下列交叉缩合可能有几种产物？
[教师设问] 依然是一个混合物，能不能定向缩合得到单一的交叉缩合产物呢？科学家经过不断的探索，取得了很大的研究进展。下面介绍教材以外的研究成果。
间接反应法：即将不对称酮使用不同的碱分别得到热力学控制和动力学控制的产物-----三甲基硅烯醚（有机硅试剂是近20年来在有机合成中得到广泛应用的试剂），其结构类似烯醇负离子，α-烯碳负离子具有亲核性。可以分别定向进攻醛基碳，得到定向缩合产物，如下图所示：
[教师指出] 事实上，可以将这种方法推广到任意醛或酮之间的交叉定向缩合。
（3）交叉缩合反应研究新进展
1.任意醛酮之间的交叉定向缩合------间接法（有机硅试剂等）（已介绍）
2.不对称合成（由间接法 直接法）
1. 模拟缩醛酶催化不对称直接Aldol反应新近展 张骥 ，李蕾蕾，罗美明，谢如刚. 有机化学， 2002，22（5）：308
手性口恶唑硼烷酮催化不对称Aldol反应进展 袁艺，周海兵 谢如刚，陈新滋 化学研究与应用
手性口恶唑硼烷酮催化不对称Aldol反应的研究 张骥，袁艺，周海兵 谢如刚，陈新滋 厦门大学学报（自然科学版），1999，38（10） 增刊：146
--二羰基化合物缩合成（稳定的）环状的α，β 不饱和醛（酮）
反应机理：α-碳负离子的亲核加成- 消去
反应类型：自身缩合 交叉缩合 分子内缩合
反应应用：制备α，β-不饱和醛酮或β-羟基醛酮
例， 硝基化合物合成；肉桂酸的合成
[过渡]没有α-H的醛能否在稀碱中发生羟醛缩合反应呢？浓碱中呢？机理是否一样呢？
[机理]H-（转移）亲核加成
[交错的Cannizarro反应]甲醛与无α-H的羰基在浓碱作用下的歧化反应。由于甲醛的活性最高，易被亲核加成，成为羧酸。
羰基加成反应的立体化学
羰基是平面构型，发生加成时，亲核试剂可以从羰基平面的上面，也可以从下面进攻，那么，进攻几率是否相等呢？
若α-C不是手性碳原子，羰基平面即为分子对称面，上下进攻几率相等，得等量对映体的混合物，即外消旋体。
若α-C是手性碳原子，羰基平面不再是分子对称面，上下进攻几率不等，就产生立体定向问题（立体选择性）。克拉姆（Gram）等在1952年对这类化合物进行了研究，并总结出一般规律----Gram规则。
[Gram规则]---亲核试剂总是优先从醛酮优势构象中空间位阻较小的一边，即较小基团一边进攻羰基。
[醛酮的优势构象]---手性碳上的最大基团应与羰基氧原子处于对位交叉构象（反式共平面） 如S-2-甲基苯乙醛[模型]与HCN；RMX；NaBH4.
[化性特点]—1，2 和1，4-亲核加成。两者比例视底物结构和亲核试剂不同而变，一般来说， HCN与α、β-不饱和醛加成，主要1，2-加成；与α、β-不饱和酮加成，主要1，4-加成。RMgXα、β-不饱和醛酮加成，两者都有。
[Michael加成]---亲核试剂（来自于活泼亚甲基）与α、β-不饱和羰基化合物（醛、酮、羧酸、酯甚至腈、硝基）发生1，4-加成，生成1，5-二羰基化合物
①应用：合成1，5-二羰基化合物
②特点：相当于3，4-加成
[学生自己总结交小论文]
2.烯烃的臭氧化-还原水解
②付克酰基化—制芳酮（如用丁二酸酐）
③甲酰化反应（引入醛基）
[CrO3/2Py(沙瑞特试剂)]将伯醇只氧化到醛（不断蒸出低沸点醛）；对双键无影响
②催化氧化（绿色工艺）或脱氢
1.羰基的化性（见前面总结）
2.Gram规则----羰基的不对称加成（立体化学）
5官能团的检验：①羰基的检验---2，4-二硝基苯肼；②醛的检验—托伦试剂；③甲基酮（醇）的检验—碘仿反应.
[布置作业] P349： 15，16（3）（5）（6—提示：羰基保护）
一、写出主要产物（补充题）
二、建议合理的反应机理（补充-冯骏才下册P35）
[发给学生本章典型习题及参考答案（手写稿）]
第一节 命名、物性、光谱
CCS法 ： 同前面（1长2多3近或小）
存在分子间氢键，故沸点和水中溶解度比分子量相近的极性分子醛酮要高
[沸点]： 氢键（数目、强度）> 偶极作用 > 色散力
[溶解度] 憎水基R-亲水基-COOH
采用参比的方法，分析比较羧酸结构和醛酮结构的相似和差异，推理出羧酸的一般的化学性质及特性。
电子效应对酸性的影响（诱导效应，共轭效应，场效应）
[注意]I效应与距离有关，-NO2：邻位的-I最大；邻位和对位的-C是一样大。COOH的酸性取决于羧基碳上的正电性，若C、I效应使正电性增加，则酸性增大。
二、羧基上-OH的取代
②活性（电子效应、空间位阻）
DMF：N，N-二甲基甲酰胺 （由甲酸和二甲胺合成）
1.加热脱羧---当-碳上连有吸电子基（COOH，C=O，NO2）时易发生
[机理1]由-I直接拉断
[机理2]通过氢键形成的环状过渡态
[应用]合成少一个碳的RX
羧酸制备(学生自己总结)
1.烃的氧化： 烯烃；炔烃；芳烃
5.酮的氧化（硝酸；有机过氧酸）
1.醛酮为原料： 与HCN反应，再水解，得羟基酸 。
2.卤代烃原料： 伯卤代烃与NaCN反应，再水解； 伯仲叔卤代烃与Mg反应制成格氏试剂，再与CO2加成后水解。
四、丙二酸二乙酯法（下一章）
引言：羧酸衍生物的含义和分类
1.酰卤、酰胺命名： 酰基名称+词尾
2.酸酐、酯命名： 组成+词尾
影响速率因素：电子效应（影响羰基碳的正电性）；空间效应
离去基团Y的碱性
一般酯按AAC2，当R’+较稳定时，例（CH3）3C+ 或烯丙式碳正离子等可按AAC1历程进行。酸催化酯水解可逆，平衡时约2/3水解1/3仍是酯。
只有当R+稳定时发生BAL1历程水解，一般酯按BAC2历程水解
*附：酯醇解。酯醇解是从虫蜡中提取高级脂肪酸的反应如C30醇。
（二）缩合反应（酯缩合）
利用无α-H的醛与醛、酮、酯、睛、硝基烷烃等交叉缩合可制得α，β-不饱和醛、酮、睛、酯、硝基化合物-----（类推开阔视野，扩大联想范围）。但所有缩合反应既为可逆，在碱条件下回流加热，反应逆转。α，β不饱和醛、酮、睛、酯、硝基化合物与碳质子酸（即 C-H 活性氢酸）在碱性条件下发生共轭加成后，氢迁移---Michael反应构造新碳架。
反应靠成盐拉动成不可逆反应，否则可逆程度大没有意义。因第一步
醇的酸性大于酯α-H，逆向程度大，所以在醇钠碱性条件只有具有二个α-H的酯才可顺利发生酯缩合反应。但含一个α-H酯的第一步可采用更强碱的推动，使平衡向生成碳负离子方向移动，促成缩合反应顺利进行：
这样使第一步反应中生产物酸性（H2，Ph3C-H）小于酯α-H酸性，达到酯缩合的目的。
无α-H的酯可与有α-H醛、酮、睛、酯、硝基化合物发生交叉缩合制得各种缩合产物。
各种双α-H化合物。（又一次开阔视野，开阔联想的范围，训练联想和想象能力）。
所用碱视α-H酸性可用LDA（N，N-二异丙基胺基锂—高位阻碱）、n-C4H9Li、PhLi、Ph3CNa、C2H5ONa、 NaOH等碱制得双α-H化合物。由于这些双α-H酸性大，在碱性条件下形成碳负离子，生成碳负离子可发生：
产物中既增长了碳链或环，又引入了官能团，有广泛应用。
即为二酯类化合物的分子内缩合。分子内缩合反应由于受分子内电性作用形成的构象，相当于邻基参与作用，在空间比分子间反应有利得多。因此反应速度快。从反应的结果看分子间缩合反应前后总分子数不变，但分子内缩合分子数增加，熵的贡献使分子内缩合的自由能降低得多，所以反应进行的程度大，得率高，在合成时特别有用，用此法可合成5、6元环，在极稀条件下可形成大环化合物。
[思考] 如何由环己醇合成？
当分子中有多个酯基时注意此反应①碳负离子的形成只发生在有2个α-H的α-碳上，以便于最后形成钠盐，②能形成稳定性好的环。这些决定了缩合的方向。例：
酯可在较温和条件下还原，可用此法使羧基间接还原
大学化学，2000，15（3）：16 已复印。
但若在非质子性溶剂中生成 就无法获得质子，则发生二聚再消去，生成1，2-二官能团化合物（若为分子内则成环）。
P-π共轭使氨基的碱性减弱，表现近中性物质。同时使N-H中H的酸性增加，可分解格氏试剂，因此格氏试剂只能与N上无H的酰胺加成。
二酰胺常称二酰亚胺（邻苯二甲酰亚胺），由于二个羰基的共轭，N-H酸性明显可与NaOH反应生成 ，这是一个难得的氮负离子，用其与卤代烃发生亲核取代反应引入烃基后水解制得伯胺或氨基酸。
（四）乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯在合成上应用
乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯的性质
1.双α-H酸性和互变异构：
α-H酸性愈大，烯醇含量愈多，这种烯醇结构借用平面六元环分子内氢键趋于稳定。其中乙酰乙酸乙酯的含量多，已表现出烯醇式的化学性质，使Br2-H2O褪色、FeCl3显色。
②2.双α-H的酸性：在碱性条件下形成烯醇负离子，与极性σ键（C-X键）发生亲核取代，与发生共轭加成，分别制1-取代或2-取代产物。
3.酯经碱性水解后酸化，得α-碳上联有强吸电子基而极易脱羧，分别制得1或2-取代的丙酮、乙酸。广泛应用于合成甲基酮（至少有1个α-H）、羧酸（至少有1个α-H）和小环等。
*附注：若前讲透，此题不用化多少时间，点到即止。若前面讲得少，此题就适当化点时间。
双α-碳负离子的亲核加成反应
包括硝基化合物、胺、重氮、偶氮化合物。
硝基化合物可看成是烃中的氢原子被硝基取代的化合物，分为脂肪族、芳香族。
命名： -NO2只作取代基
硝基的N原子带正电荷，强烈的-I效应使α-H酸性增强，能溶于NaOH中。
芳香硝基化合物易被还原，还原产物因条件（还原剂和介质）不同而不同。
3.硝基对苯环上邻、对位取代基的影响
[历程]亲核加成—消去 （形式：亲核取代）
4.硝基对苯酚酸性的影响（邻、对位）
NH3的烃基衍生物称为胺（Amine）
若R-烃基较复杂，则将-NH2作取代基
[注意]季铵盐是一种相转移催化剂（PTC）
芳香胺：各本书说法不一。陆国元编有机化学认为是SP3；王积涛编有机化学认为是倾向于接近SP2杂化，能发生P-π共轭。H-N-H平面与苯环的夹角为142.5o~180 o
季铵化合物： sp3杂化
沸点： 分子间氢键与极性键。 伯胺 > 仲胺 > 叔胺
溶解度：C7以下脂肪族伯仲叔胺均溶于水。
[应用]有机胺的分离提纯（例题见后面）
[碱性强弱]碱性指吸引、接受质子的能力
南开大学王积涛《有机化学》P542-用溶剂化效应和氢键的溶剂化效应来解释叔胺在水溶液中的反常的弱碱性
可控制原料配比、反应温度和时间
3.酰基化（N上应有H）
[应用]①氨基的保护与减活
[思考]建议合理的反应机理
5.芳胺环上的反应（参比法，与苯酚比较）
②卤代 问题：如何区别苯胺与苯酚？ 如何制得一溴代苯胺？
③硝化 问题：能否直接硝化？
[过渡]由NH3的烃基化引入
6.彻底甲基化和Hofmann消去反应（补充）
若只有α-H而无β-H，则发生SN2反应
[注意]当季铵碱中β-H有明显的酸性，即β-C上连有，CH2=CH-，等吸电子基时，主产物为共轭体系的稳定烯烃（扎烯）
②Hofmann消去反应的立体化学—E2历程（反式共平面消去）
由发生彻底甲基化反应而消耗的CH3I的量，推测原胺的类型（伯仲叔胺）
由Hofmann消去反应后的烯烃结构及消去的次数，推测原胺的结构
[苯炔历程在有机选论中讲]
4.伯胺的特殊制法（好方法）--盖(加)布里埃尔法
本节内容可采用讨论课，课前给出如下几个讨论题，分组预习，上课学生上讲台讲解，教师引导和评点，与学生交流。
芳香重氮正离子的制备条件和结构
芳香重氮盐去氮反应及其在合成上的作用和应用
芳香重氮盐留氮反应及其在合成上的应用
（1）取代反应（去氮反应）
[芳香苯胺-NH2在有机合成上的应用]
作导向基（甘为人梯的精神—当定位规则失效时）
留氮反应---还原和偶联（亲电取代）
[反思]重氮盐的制备为什么要在强酸性介质中进行？
酚的同环取代偶联---常在对位，若对位被占取其邻位。
第四节 分子的亲核重排
分子重排是指在试剂加热或其它因素的影响下，分子中某些原子或基因发生转移或分子碳胳发生改变成新物质的反应。本节讨论分子的亲核重排。
片呐醇（四甲基乙二醇）在酸的作用下进行重排反应生成片呐酮，这个重排反应是通过碳正离子进行的。
在重排过程中，叔正碳离子（II）所以能重排为连有羟基的正碳离子（III），主要是由于具有未共用电子对的氧原子对正碳离子有较大的稳定作用，比叔正碳离子更稳定。同时连有羟基的正碳离子容易从羟基上脱去质子而稳定，这也是促进这种重排的动力。
凡邻二醇化合物在酸的作用下均可能发生片呐重排。迁移基因不一定是甲基，其它烷基，芳基，氢都可以。
不对称的取代邻二醇重排反应的趋势取决于醇的结构，试剂的性质和反应条件。首先是两个羟基中哪个羟基先与质子结合而离去，主要决定于形成碳正离子的稳定性，优先被质子进攻的羟基电子云密度相对较大，在相连的碳原子上往往有较强的供电子基。
至于不同取代基中究竟哪个迁移，主要决定于两个迁移基团的中心原子的电子云密度，富电子基团越易迁移，通常迁移趋势顺序为：
但也有个别例外的情况，甚至H优先于苯基，在芳基中，间位或对位有供电子基时，会提高迁移趋势，而在邻位即使有供电子基也会降低迁移趋势，这可能是受空间效应的影响。
例如下列三种化合物中（I）得到98.6%为对甲氧基苯迁移重排产物
（II）95.5%为联苯基迁移重排产物
（III）57%为对甲氧基苯迁移的重排产物
几种取代苯基的相对迁移能力：
由于形成的正碳离子（I）比（II）稳定，因而前者产物为主要产物。
例4 写出下列反应历程及其产物
例5 写出下列反应历程
解：此题属于邻二醇的重排反应，分子中有两个羟基可以与酸中质子作用，形成两种碳正离子，然后邻位基团迁移。第一种形成环保持产物，第二种形成环扩大产物。
例6： 写出下列反应历程
该反应历程在酸作用下H+与醇羟基结合，失去水形成碳正离子发生与片呐醇类似的碳正离子重排。
例7：2，2—二甲基环己醇用酸处理后生成1，2—二甲基环己烯和1—异丙基环戊烯，写出合理的反应历程。
片呐醇重排中迁移基团总是从离去基团背后进攻，根据最小移动原理，离去与迁移是在同一平面上进行的，这在环状邻二醇的片呐醇重排中可以体现出来。例如：
在环己烷衍生物中，相临两个碳原子所连接的原子或基团均呈对位交叉式，哪个羟基质子化后离去时，总是处在它的对位交叉的基团迁移过去。除临二醇在酸作用下发生频呐醇重排外，邻卤代醇在路易斯酸作用下，邻氨基醇在亚硝酸作用下也能发生类似的重排。
酮肟在酸性催化剂如五氯化磷，浓硫酸等作用下重排成酰胺的反应称为贝克曼重排反应。
贝克曼重排一般是反式重排。迁移基团处于反式位置与羟基互换位置，实际上迁基团是从离去基团的背面进攻而实现的。
如果迁移基团为手性碳原子，迁移后其构型不变。贝克曼重排反应除在理论上可以证明酮肟的结构外，在合成上也有很大价值。
在碱性溶液中用溴或氯，与氮原子上没有取代基的酰胺作用，生成少一个碳原子的伯胺。这种重排称为霍夫曼重排。其反应历程为：
第一步：首先是溴原子取代—NH2上一个氢原子，然后在碱的影响下氮原子上消去—HBr，生成一个酰基氮烯中间体，因为氮原子最外层有六个电子而不稳定，重排成异氰酸脂，然后异氰酸脂在碱溶液中易水解失去CO2而生成胺。这是由酰胺制备少一个碳原子第一胺的方法。如果迁移基团为光学活性的，迁移基团迁移后构形不变。
解：在这个反应中迁移基团具有手性，而霍夫曼重排属于分子内重排，迁移基团迁移后构型不变，仍具有光学活性。
(4) 拜依尔-维利格重排
酮在过氧酸的作用下，氧原子插入到羰基与迁移基团之间生成脂的重排反应，称为拜依尔维利格重排。
三氟过氧酸应用最广，此外还有过氧苯甲酸和过氧乙酸等。
