《有机与药物合成化学》课程教学资源（书籍文献）读书笔记

第一章分子基础 阐述共价键的2种方法： 价键理论 ·内 .形成共价键的两个电子须自旋相反： 。共价键有饱和性 。共价键有方向性（电子云重叠越多，共价键越强） 。能量相近的轨道可杂化成能量相等、数量相等的新的原子轨道 ·杂化轨道：能量相近的原子轨道经能量均化的过程所形成的能量相等的简并轨道。 。键长：成键两原子核间的距离(pm或nm);与成键碳原子的杂化方式有关，sp轨道的s轨道成 分最多键长最短 。键能： 百子饲的铭肆能随键长缩石而曲器 ·局限性：只能表示两个原子、定域电子的成键，不能解释共轭体系的特性 分子轨道理论 与价键理论类似，但原子在相互结合形成共价键时，由原子轨道组成分子轨道，分子轨道属于整个分子，即电 子离域。 ·分子中电子不属于某个特定的原子而是在分子范围内运动（多核体系）。 ·两个波函数符号相同（位相相同）组成的分子轨道，其能量低于两个原子轨道；否则能量更高。 ·电子都填充在能量较低的分子轨道（同位相叠加而成的轨道）上。但当有多余的一个电子处于反键轨道上 是，也算是相对稳定」 电负性与极性 键的极性直接取决于成键原子的电负性高低。极性可用偶极矩（分子电荷与正负电荷中心间的距离的乘积）表 示。不同杂化的碳原子电负性不 sp sp2 sp3. 第二章饱和碳氢化合物 主要为命名法 系统命名法：构型+取代基+母体名 开链烷烃 1.选择主链时，如有复数最长碳链：取代基数目最多->侧链位次最低->最短侧链的碳原子数最多 ·复杂直链的命名：由连接处开始编号，最后复杂直链的命名写在括号中。也可用“异”、“新”、“仲”等命 名。 ·直链最终在命名中的位置：中文命名中，以次序规则确定取代基顺序 环烷烃 1.若直链碳数超过环上的碳数，则将环作为取代基 仅有一个取代基时，“1-”可以省略：

阐述共价键的 2 种方法： 价键理论 内容 1. 形成共价键的两个电子须自旋相反； 共价键有饱和性 共价键有方向性（电子云重叠越多，共价键越强 ） 能量相近的轨道可杂化成能量相等、数量相等的新的原子轨道 杂化轨道：能量相近的原子轨道经能量均化的过程所形成的能量相等的简并轨道。 键长：成键两原子核间的距离（pm 或 nm）；与成键碳原子的杂化方式有关，sp 轨道的 s 轨道成 分最多，键长最短。 键能：原子间的键能随键长缩短而增强。 局限性：只能表示两个原子、定域电子的成键，不能解释共轭体系的特性 分子轨道理论 与价键理论类似，但原子在相互结合形成共价键时，由原子轨道组成分子轨道，分子轨道属于整个分子，即电 子离域。 分子中电子不属于某个特定的原子而是在分子范围内运动（多核体系）。 两个波函数符号相同（位相相同）组成的分子轨道，其能量低于两个原子轨道；否则能量更高。 电子都填充在能量较低的分子轨道（同位相叠加而成的轨道）上。但当有多余的一个电子处于反键轨道上 是，也算是相对稳定。 电负性与极性 键的极性直接取决于成键原子的电负性高低。极性可用偶极矩（分子电荷与正负电荷中心间的距离的乘积）表 示。不同杂化的碳原子电负性不一，sp > sp2 > sp3. 主要为命名法 系统命名法：构型+取代基+母体名 开链烷烃 1. 选择主链时，如有复数最长碳链：取代基数目最多 -> 侧链位次最低 -> 最短侧链的碳原子数最多 复杂直链的命名：由连接处开始编号，最后复杂直链的命名写在括号中。也可用“异”、“新”、“仲”等命 名。 直链最终在命名中的位置：中文命名中，以次序规则确定取代基顺序 环烷烃 1. 若直链碳数超过环上的碳数，则将环作为取代基 仅有一个取代基时，“1-”可以省略；

·多取代基时，“1-”编号给最靠近第2个取代基的位置（即前2个侧链位次最低）：然后，次序规则确定的 “优先基团给大编号”！ 非共价作用与物理性质 非共价作用对物理性质及构象有影响，如分子内氢键可造成较稳定的极限构象 氢键 形成氢键的条件是：氢原子与电负性大的杂原子相连（氢键给体）；具有孤对电子的电负性大的杂原子（氢键 受体)。 烷烃的熔沸点变化规律 1.直链烷烃的沸点随碳原子增加而增加（相对分子质量增大+分子间相互作用面积增大） 。同碳数时，支链烷烃比直链烷烃沸点低（形状不规则，分子间接触面积小，因而作用力小） ·同碳数时 环烷烃比直链烷烃沸点高（环烷烃构象变化受环的制约，因而分子形状规则，分子间作用面积 较大) 第三章不饱和碳氢化合物 系统命名法 单烯烃 1.选择含碳碳双键最长的主链 2.从近双键端开始编号（环烯烃可省略双键的“1-”）；若两端距离一致，则考虑取代基最小编号： 3.以E(对)、Z(同)标识双键构型，如(Z)-3,6-二甲基-3-辛烯 多烯烃 1.选取含最多双键的主链，给双键最小编号。 炔烃 1.选择含碳碳叁键最长的主链，给叁键最小编号 多烯多炔 1.选择含双、三键最多又最长的链作为母体主链：其次，双键要最多： 2.命名为“某几烯几炔” 苯环衍生物 1.侧链很长或很复杂时，以苯作取代基 稳定性 1.多取代双键更稳定：

多取代基时，“1-”编号给最靠近第2个取代基的位置（即前2个侧链位次最低）；然后，次序规则确定的 “优先基团给大编号”！ 非共价作用与物理性质 非共价作用对物理性质及构象有影响，如分子内氢键可造成较稳定的极限构象 氢键 形成氢键的条件是：氢原子与电负性大的杂原子相连（氢键给体）；具有孤对电子的电负性大的杂原子（氢键 受体）。 烷烃的熔沸点变化规律 1. 直链烷烃的沸点随碳原子增加而增加（相对分子质量增大 + 分子间相互作用面积增大） 同碳数时，支链烷烃比直链烷烃沸点低（形状不规则，分子间接触面积小，因而作用力小） 同碳数时，环烷烃比直链烷烃沸点高（环烷烃构象变化受环的制约，因而分子形状规则，分子间作用面积 较大） 系统命名法 单烯烃 1. 选择含碳碳双键最长的主链 2. 从近双键端开始编号（环烯烃可省略双键的“1-”）；若两端距离一致，则考虑取代基最小编号； 3. 以 E（对）、Z（同） 标识双键构型，如 (Z)-3,6-二甲基-3-辛烯 多烯烃 1. 选取含最多双键的主链，给双键最小编号。 炔烃 1. 选择含碳碳叁键最长的主链，给叁键最小编号 多烯多炔 1. 选择含双、三键最多又最长的链作为母体主链；其次，双键要最多； 2. 命名为“某几烯几炔” 苯环衍生物 1. 侧链很长或很复杂时，以苯作取代基 稳定性 1. 多取代双键更稳定；

芳香性 休克尔规则（特殊的稳定性） 1.平面型单环： (非平面结构则非芳香性) ·共平面的环上原子均为s2杂化 ·爸 与共轭的π电子总数等于4+2(n=0,1,2.);(4n时则具有反芳香性；离子或自由基也可有芳香 性) 共振 共振规律 1.pi电子对转移形成另一个pi键； ·pi电子对转移到正电荷上： 稳定性分析（选摘） 1.共振杂化体比它的任何一个共振式都要稳定 ·全部原子的外层电子构型均达到八隅体稳定构型者比较稳定 构中的共价键数目较多者比较稳定 ·共振式中没有电荷分离或电荷越分散就越稳定 第四章杂原子官能团及有机酸碱理论 系统命名 卤代烃 卤素总是作为取代基，命名为“卤某烃”等，如1,6-二氯(-1-)环己烯： 醚 取较简单的羟基部分连同氧原子作取代基，名为烃氧基，如3-甲基-1-乙氧基-2-戊烯：或普通命名两个烃基 加醚词尾，如乙基丙基醚： 醇、醛、酮、羧酸及其衍生物、胺 1.以官能团为母体名；多个官能团时，按照主官能团次序选择母体，其余官能团为取代基： ·最长主链上官能团尽可能多，主官能团位次尽可能小：若有碳碳双键或叁键，则选择包含其中的最长碳 链： ·胺和酰胺的氮原子取代基以“N-”标明，如N,N-二甲基-2-苯基乙胺： 。命名时，主碳链碳数词干加后缀：主官能团的位次为“1-”时可省略 ·多个相同官能团，可表示为 一一酸等 ·仅“羧酸”的碳不含于主链中，而“酸”的碳则含于主链，如丁酸，环己烷羧酸；特例：1,2,3-丙“烷”三酰 胺：

芳香性 休克尔规则 （特殊的稳定性） 1. 平面型单环；（非平面结构则非芳香性） 共平面的环上原子均为sp2杂化； 参与共轭的π电子总数等于4n+2 (n=0, 1, 2.)；（4n 时则具有反芳香性；离子或自由基也可有芳香 性） 共振 共振规律 1. pi 电子对转移形成另一个 pi 键； pi 电子对转移到正电荷上； 孤对电子转移成为 pi 键； 单电子转移到 pi 键上； 稳定性分析（选摘） 1. 共振杂化体比它的任何一个共振式都要稳定 全部原子的外层电子构型均达到八隅体稳定构型者比较稳定 结构中的共价键数目较多者比较稳定 共振式中没有电荷分离或电荷越分散就越稳定 系统命名 卤代烃 卤素总是作为取代基，命名为“卤某烃”等，如 1,6-二氯(-1-)环己烯； 醚 取较简单的羟基部分连同氧原子作取代基，名为 烃氧基，如 3-甲基-1-乙氧基-2-戊烯；或普通命名 两个烃基 加醚词尾，如 乙基丙基醚； 醇、醛、酮、羧酸及其衍生物、胺 1. 以官能团为母体名；多个官能团时，按照主官能团次序选择母体，其余官能团为取代基； 最长主链上官能团尽可能多，主官能团位次尽可能小；若有碳碳双键或叁键，则选择包含其中的最长碳 链； 胺和酰胺的氮原子取代基以“N-”标明，如 N,N-二甲基-2-苯基乙胺； 命名时，主碳链碳数词干加后缀；主官能团的位次为“1-”时可省略 多个相同官能团，可表示为 二醇、二酸 等。 仅“羧酸”的碳不含于主链中，而“酸”的碳则含于主链，如丁酸，环己烷羧酸；特例：1,2,3-丙“烷”三酰 胺；

-COOH 按基 -C00R 烃氧甲酰基 COX 卤甲酰基 酰卤 NH2 其用珠其 -CN -CHO 甲酰基 睛醛 氧代 -OH 轻基 醇（酚） -NH2 氨其 -OR 烃氧基 烷基 卤代x -NO2 硝基 -NO 亚硝其 杂环化合物 以杂环的俗名为母体名，从杂原子开始编号，如2-呋喃甲醛。 ·不饱和五元环：吡咯(N)、呋喃(O)、噻吩(S), ·饱和五元环：四氢呋喃、四氢吡咯/吡咯烷， :不饱和六元环：吡啶 。饱和六元环：1,4-二氧六环，哌啶《) 物理性质 卤代烃 C-X键有极性，沸点一般比同碳数的烷烃高：F->I,分子间作用面积增大，电子可极化率大因而诱导偶极作 用力大，最终沸点增加。 其他 主要是氢键，其中由于电负性N羧酸>腈、醇>醛、酮>羧酸酯、酰氯>醚 有机酸键理论 Lewis电子酸键理论 ·凡能接受电子对的任何分子、离子或原子团统称为酸一 电子接受体 ·凡是含有可供电子对的分子、离子或原子团统称为碱一 一电子供体 酸性的影响

-COOH 羧基 酸 -COOR 烃氧甲酰基 酯 -COX 卤甲酰基 酰卤 -CONH2 氨基甲酰基 酰胺 -CN 氰基 腈 -CHO 甲酰基 醛 =O 氧代 酮 -OH 羟基 醇(酚) -NH2 氨基 胺 -OR 烃氧基 醚 -R 烷基 -X 卤代X -NO2 硝基 -NO 亚硝基 杂环化合物 以杂环的俗名为母体名，从杂原子开始编号，如 2-呋喃甲醛。 不饱和五元环：吡咯（N）、呋喃（O)、噻吩（S)， 饱和五元环：四氢呋喃、四氢吡咯/吡咯烷， 不饱和六元环：吡啶（N)， 饱和六元环：1,4-二氧六环，哌啶（N) 物理性质 卤代烃 C-X 键有极性，沸点一般比同碳数的烷烃高；F -> I，分子间作用面积增大，电子可极化率大因而诱导偶极作 用力大，最终沸点增加。 其他 主要是氢键，其中由于电负性 N 羧酸 > 腈、醇 > 醛、酮 > 羧酸酯、酰氯 > 醚 有机酸键理论 Lewis 电子酸键理论 凡能接受电子对的任何分子、离子或原子团统称为酸——电子接受体 凡是含有可供电子对的分子、离子或原子团统称为碱——电子供体 酸性的影响

1.电负性：C-Hsp2 sp3 吸电子总：N2>C=0>CN>F>C1 Br > >>0CH3>OH>C6H5>>H: o给电子总：(CH3)3C>(CH3)2CH>CH3CH2>CH3>H: 。正电荷吸、负电荷给： ·烷基的给电子效应：碳链越长，给电子效应越强： 碱性的影响 典型为胺，氮原子的孤对电子可接受质子。接羰基还是碱。 1.苯胺的碱性大大弱于脂肪胺，因为氮原子的孤对电子与大i键有作用： ·脂肪胺的碱性强于氨。因为烷基给电子： ·仲胺碱性最强，因为有烷基给电子的同时空间位阻小： 金属有机化合物 金属与碳直接相连，十分活泼，需在无水、无氧条件下制备并立即使用。 ·有机锂试剂 -L1键接近离子键，活性高 ·有机镁试剂（格氏试剂）：C-Mg键的C有强亲核性与碱性，在无水乙醚中制备，可与醚配位而稳定； ·有机铜（锂）试剂：C-CuLi,活性相对低，可得到与有机锂试剂不同的选择性； 第五章分子的手性与旋光异构 手性判断 不存在对称面、对称中心和4次象转轴的分子具有手性。 ·对称中心：分子以该点反演后，分子外形不变： ·n次象转轴：以轴旋转2pi/n后再以垂直该轴的平面反映后，分子外形不变： 投影式 Fischer投影式：一般将碳链的链头至于Fischer投影式上方，碳链末端至于下方，氢原子常至于横线方向。 第六章色谱与波谱/核磁共振氢谱 化学位移 化学位移是样品的质子信号与屏蔽效应较大的标准物质的质子信号的差，与仪器工作频率的比值。 影响 1.诱导效应：F>0>C1>B>I降低c核外电子云密度，导致氢受到的屏蔽效应小：羰基的吸电子作用 不如氧原子 2 pi 烯烃、苯环、 醛的氢处于电子到 氢受 h加磁场片 向的感应磁力线

1. 电负性：C-H sp2 > sp3， 吸电子总：NO2 > C=O > CN > F > Cl > Br > I > > OCH3 > OH > C6H5 > > H； 给电子总：(CH3)3C > (CH3)2CH > CH3CH2 > CH3 > H； 正电荷吸、负电荷给； 烷基的给电子效应：碳链越长，给电子效应越强； 碱性的影响 典型为胺，氮原子的孤对电子可接受质子。接羰基还是碱。 1. 苯胺的碱性大大弱于脂肪胺，因为氮原子的孤对电子与大pi键有作用； 脂肪胺的碱性强于氨，因为烷基给电子； 仲胺碱性最强，因为有烷基给电子的同时空间位阻小； 金属有机化合物 金属与碳直接相连，十分活泼，需在无水、无氧条件下制备并立即使用。 有机锂试剂：C-Li 键接近离子键，活性高 有机镁试剂（格氏试剂）：C-Mg键的 C 有强亲核性与碱性，在无水乙醚中制备，可与醚配位而稳定； 有机铜(锂)试剂：C-CuLi，活性相对低，可得到与有机锂试剂不同的选择性； 手性判断 不存在对称面、对称中心和 4 次象转轴的分子具有手性。 对称中心：分子以该点反演后，分子外形不变； n 次象转轴：以轴旋转 2 pi/n 后再以垂直该轴的平面反映后，分子外形不变； 投影式 Fischer 投影式：一般将碳链的链头至于 Fischer 投影式上方，碳链末端至于下方，氢原子常至于横线方向。 化学位移 化学位移是样品的质子信号与屏蔽效应较大的标准物质的质子信号的差，与仪器工作频率的比值。 影响 1. 诱导效应：F > O > Cl > Br > I 降低C核外电子云密度，导致氢受到的屏蔽效应小；羰基的吸电子作用 不如氧原子。 2. pi 体系抗磁各向异性：烯烃、苯环、醛的氢处于电子环流外侧，氢受到顺外加磁场方向的感应磁力线

因而发生去屏蔽效应：快经的氢处于不流内则.发生屏薇：碳碳单键发生去屏蔽.而目CH>C“2> CH3,即取代越多越去屏蔽。芳氢>烯氢>炔烃>烷烃(s碳的电负性大) 3.氢键：降低氢核外的电子云密度，减弱屏蔽。 #质子化学位移区域 -最强 1310 RCOOH 109.0 电子环流 8.56.5ArH 7.0~4.5R2C=CHR -吸电子诱导 5.03.0-CH2-X,-CH2-0-,-CH2-N02 D=C-CH2-,C=C-CH2-,C=C-CH2-,Ar-CH2- 自旋裂分（重峰） 临近质子间的相互作用（自旋偶合）导致谱线增多（自旋裂分）现象 1.n+1规律：当一组等价质子被另一组数目为n的等价质子临近时，其质子信号峰裂分为n+1重峰。如 CH3CH2CH3中间的质子信号被6个等价质子裂分为6+1=7重。 2. 个质子则分别乘以(n1 (h2 3.偶合常数：多重峰中每两条相邻谱线间的（相等的）距离。 积分曲线和峰面积 用积分曲线表示峰面积，曲线高度即表示等价质子的数目。 活泼氢与氢氘交换 直接与氧原子或氨原子相连的质子为活泼质子，易发生交换，交换速度快时不会发生偶合，因而可产生单峰。 加入氘代水D20,不产生核磁共振信号的氘可与活泼氢交换而消去一个单峰，确认分子中存在活泼氢。 #质子化学位移区域 12~10C00H 5.5~2.00H 4.0~1.5RNH2 第七章有机化学反应的基本问题 活化能与过渡态 过渡态理论认为从反应物转变成产物需要经过一个高能过渡态，即反应分子形成的活化络合，该活化分子的能 量即为反应的活 化能。过洱 无法 离捕获 Hammond假说 在基元反应中，该步过渡态的结构、能量与反应物或生成物两者中能量较高的 一边类似。由此，中间体通过影 响过渡态的能量而影响反应进行的速率，因而中间体的结构和稳定性对反应有研究意义。 烷烃的自由基卤代

因而发生去屏蔽效应；炔烃的氢处于环流内侧，发生屏蔽；碳碳单键发生去屏蔽，而且 CH > CH2 > CH3，即取代越多越去屏蔽。芳氢>烯氢>炔烃>烷烃 （sp碳的电负性大） 3. 氢键：降低氢核外的电子云密度，减弱屏蔽。 # 质子化学位移区域 -最强 13 ~ 10 RCOOH 10 ~ 9.0 RCHO -电子环流 8.5 ~ 6.5 ArH 7.0 ~ 4.5 R2C=CHR -吸电子诱导 5.0 ~ 3.0 -CH2-X, -CH2-O-, -CH2-NO2 -间接 3.0 ~ 1.5 O=C-CH2-, C≡C-CH2-, C=C-CH2-, Ar-CH2- 1.5 ~ 0.8 R3CH 自旋裂分（重峰） 临近质子间的相互作用（自旋偶合）导致谱线增多（自旋裂分）现象 1. n+1 规律：当一组等价质子被另一组数目为n的等价质子临近时，其质子信号峰裂分为 n+1 重峰。如 CH3CH2CH3 中间的质子信号被 6 个等价质子裂分为 6+1=7 重。 2. 多组等价质子则分别乘以 (n1 + 1)，(n2 + 1) 3. 偶合常数：多重峰中每两条相邻谱线间的（相等的）距离。 积分曲线和峰面积 用积分曲线表示峰面积，曲线高度即表示等价质子的数目。 活泼氢与氢氘交换 直接与氧原子或氮原子相连的质子为活泼质子，易发生交换，交换速度快时不会发生偶合，因而可产生单峰。 加入氘代水D2O，不产生核磁共振信号的氘可与活泼氢交换而消去一个单峰，确认分子中存在活泼氢。 # 质子化学位移区域 12 ~ 10 COOH 5.5 ~ 2.0 OH 4.0 ~ 1.5 RNH2 活化能与过渡态 过渡态理论认为从反应物转变成产物需要经过一个高能过渡态，即反应分子形成的活化络合，该活化分子的能 量即为反应的活化能。过渡态无法分离捕获。 Hammond 假说 在基元反应中，该步过渡态的结构、能量与反应物或生成物两者中能量较高的一边类似。由此，中间体通过影 响过渡态的能量而影响反应进行的速率，因而中间体的结构和稳定性对反应有研究意义。 烷烃的自由基卤代

加热或甚至光照即可发生，常用卤素原子或NBS(N-溴代丁二酰亚胺，环状) ·机理：C12均裂成C1·自由基（链引发），夺取烷烃上的氢成HC1产生烷烃自由基，该自由基进攻 c12,形成氯代烃和C1·自由基（链增长），链式反应。 ·活性与选择性：活性C1>B,但选择性Br>C1:是因为链增长中烷烃与卤素自由基反应时，c1的为 放热反应，反应物能量高，较早达到过渡态，因而不同结构的过渡态活化能相差小， 选择性小；Br的为 吸热，刚好相反。 活性中间体 碳正离子和自由基 :亮性P2杂化，三个o健区别在于p轨道上有无电子： 1.3°>2°>1·>°（即+CH3或CH3),因为相连的烷基的C-H键可与中间体的p轨道发生超 共轭。 。共轭效应：在烯丙型和苄基型中，对于碳自由基，3苄基型>3烯丙型>2苄基型>2°烯丙型> 1苄基型~1烯丙型>3°>2°>1>+CH3,但对于碳正离子，超共轭作用足够稳定，因而有3°> 2°~1苄基型~1烯丙型>1° 碳负离子 ·特点：sp3杂化，但与pi体系相连时容易转为sp2杂化以共轭 ·稳定性 1碳负离子 碳负离手 >3°碳负离子（给电子作用） 卡宾（碳烯） ·特点：中性的活性中间体，2个键，仅具6电子（高度缺电） 。单线卡宾 :sp2杂化，1对孤电子 个空P轨道 因而既亲电（空轨道）又亲核（孤对电子）： 。三线态卡宾：sp2或sp杂化，两个孤电子分占两轨道，即Sp2+p或p+p 第八章s3杂化碳原子的亲核取代反应 由于稳定性X>H0-,R0->NH2-,即x-的稳定性高（弱碱），因而卤代烃常作为底物，X-被取代而离去。 亲核取代的酸碱性判断依据 ·弱碱X-和磺酸根离子-0Ts常做底物被取代： ·在强酸下X- 可置换0和R极难以被取代 实际上离去的是H20和ROH ·N-烷基氨基负离子是强碱 ·底物反应活性：磺酸酯，碘代烷>溴代烷氯代烷>氟代烷>醇>醚 SN2和SN1取代 SN2为双分子一步反应，过渡态影响；SN1为单分子两步反应，活性中间体影响： SN2 ·机理：亲核试剂从离去基闭的背面进攻因而发生构型转化 ·活性影响因素 1.亲核试剂结构 。空间位阻：过度态电子离域（进攻和离去基闭同时存在），中心碳原子空间拥济，因此-CH3>1

加热或甚至光照即可发生，常用卤素原子或 NBS（N-溴代丁二酰亚胺，环状） 机理：Cl2 均裂成 Cl· 自由基（链引发），夺取烷烃上的氢成 HCl 产生烷烃自由基，该自由基进攻 Cl2，形成氯代烃和 Cl· 自由基（链增长），链式反应。 活性与选择性：活性 Cl > Br，但选择性 Br > Cl；是因为链增长中烷烃与卤素自由基反应时，Cl 的为 放热反应，反应物能量高，较早达到过渡态，因而不同结构的过渡态活化能相差小，选择性小；Br 的为 吸热，刚好相反。 活性中间体 碳正离子和自由基 特点：sp2 杂化，三个σ键，区别在于 p 轨道上有无电子； 稳定性： 1. 3° > 2° > 1° > 0° (即 +CH3 或 CH3·），因为相连的烷基的 C-H 键可与中间体的 p 轨道发生超 共轭。 共轭效应：在烯丙型和苄基型中，对于碳自由基，3°苄基型 > 3°烯丙型 > 2°苄基型 > 2°烯丙型 > 1°苄基型~1°烯丙型> 3° > 2° > 1°> +CH3，但对于碳正离子，超共轭作用足够稳定，因而有 3° > 2° ~ 1°苄基型 ~ 1°烯丙型> 1° 碳负离子 特点：sp3 杂化，但与 pi 体系相连时容易转为 sp2 杂化以共轭 稳定性：1°碳负离子 > 2°碳负离子 > 3°碳负离子 （给电子作用） 卡宾（碳烯） 特点；中性的活性中间体，2 个 σ 键，仅具 6 电子（高度缺电） 单线卡宾：sp2 杂化，1 对孤电子、1 个空 p 轨道，因而既亲电(空轨道）又亲核（孤对电子）； 三线态卡宾：sp2 或 sp 杂化，两个孤电子分占两轨道，即 sp2 + p 或 p + p 由于稳定性 X- > HO-, RO- > NH2-，即X-的稳定性高（弱碱），因而卤代烃常作为底物，X-被取代而离去。 亲核取代的酸碱性判断依据 弱碱X-和磺酸根离子-OTs常做底物被取代； 在强酸下 X- 也可置换 OH- 和 RO-，实际上离去的是 H2O 和 ROH； N-烷基氨基负离子是强碱，因此一般难以被取代； 底物反应活性：磺酸酯，碘代烷 > 溴代烷> 氯代烷 > 氟代烷 >> 醇 > 醚 SN2 和 SN1 取代 SN2为双分子一步反应，过渡态影响；SN1为单分子两步反应，活性中间体影响； SN2 机理：亲核试剂从离去基团的背面进攻，因而发生构型转化； 活性影响因素： 1. 亲核试剂结构 空间位阻：过渡态电子离域（进攻和离去基团同时存在），中心碳原子空间拥挤，因此 -CH3 > 1°

>2>3；中、 一、 级卤代经或横酸脂一股以SN2反应为主： 。亲核试剂活性：需要较强的亲核试剂， 。非质子型溶剂中：亲核性强弱顺序与碱性基本相同（同周期递减，同族递增，卤素同族递，含 氧试剂RO >HO. ArO->RCOO->ROH H20) 极性强的非质子型溶剂利于S2反应，如 -H30N 基酰胺DMF 10 MPA ·质子型溶剂中：卤素同族递增，因为碱性弱反而容易脱溶剂化；在质子型溶剂中，强碱被溶剂 化.对SN2反应不利。质子型容剂包活甲醇、乙醇和氨： ·机理 产生碳正离子，得到两种构型的产物。 ·离子对机理：离去基团离去后因静电而滞留近，阻碍一方的进攻，导致构型转化的产物的比例更多。 ·活性影响因素： 1.碳正离子：活性中间体为碳正离子，因此活性与碳正离子稳定性相关，3°>2°~1苄基型~1烯 丙型 +CH3 数☒代 骏以SN2应为王 。亲核试剂活性：反应限速步骤为碳正离子的形成，亲核试剂的强弱无影响： 。溶剂：溶剂极性越强，碳正离子和阴离子越被溶剂化而稳定；质子型溶剂对S1有利； SN2与SN1的竞争 ·SN2:3°碳可视为不反应；亲核试剂强；溶剂是非质子溶剂如DMS0和丙酮等。 ·SNI:甲基和1碳均可视为不发生；亲核试剂弱；溶剂是H20或ROH。 SN1的碳正离子重排 中间体重排成更稳定的碳正离子。一般发生1,2-迁移，常见有甲基、氢原子、苯基和溴原子等。 亲核取代的应用 含碳亲核试剂的亲核取代 实现碳碳键的形成：主要的含碳亲核试剂有氰基、炔基负离子和有机金属试剂： ·Sp杂化试剂：RC三C-和-C;前者通过酸碱反应获得(NaNH2),后者取代后常水解成得增长一个碳的羧 酸，且只在 级碳上有较高产率： ·有机金属化合物：RLi,RMgX,R2CuLi。 o制备：Li和MgX用金属与卤代经在醚中反应：R2CuLi由R2L与典化亚铜转化得 。反应： ■RLi与 RMgX 容易发生消去 一般不用于开链取代烃中， 而只用于与环氧化合物反应 ·其他用途：卤代烃的还原，卤代烃制成有机金属化合物后与H2o或RNH或RCOOH反应，卤原 子被氢原子取代；重水中可实现同位素标记： ·R2CuLi:活性较低，较常用，常用与卤代烃或磺酸酯亲核取代以增长碳链，包括芳香卤代烃和 乙烯型卤代烃（构型保持）： 醚（与环醚）的亲核取代 ·与HI、HB:在酸性条件下（离去醇），烷氧基断裂顺序3°>2°>1°>芳基（共轭），多为SN1反应 (较快) ,在1°时为SN2 ·1,2 环氧化台 合物开环 元环)酸碱均可催化反应，由于环张力，活性较大，可与弱如水、醇反应。酸 可质子化环醚，开环成羟基和碳正离子，但类似SN2;碱性条件下受空间位阻影响大，为SN2机理； 第九章消去反应

> 2° > 3°；甲基、一级、二级卤代烃或磺酸酯一般以SN2反应为主； 亲核试剂活性：需要较强的亲核试剂， 非质子型溶剂中：亲核性强弱顺序与碱性基本相同（同周期递减，同族递增，卤素同族递，含 氧试剂 RO- > HO-> ArO- > RCOO-> ROH > H2O）；极性强的非质子型溶剂利于SN2反应，如 CH3CN，二甲基酰胺DMF，二甲基亚砜DMSO，六甲基磷三酰胺HMPA； 质子型溶剂中：卤素同族递增，因为碱性弱反而容易脱溶剂化；在质子型溶剂中，强碱被溶剂 化，对SN2反应不利。质子型溶剂包括甲醇、乙醇和氨！； SN1 机理：产生碳正离子，得到两种构型的产物。 离子对机理：离去基团离去后因静电而滞留近，阻碍一方的进攻，导致构型转化的产物的比例更多。 活性影响因素： 1. 碳正离子：活性中间体为碳正离子，因此活性与碳正离子稳定性相关，3° > 2° ~ 1°苄基型 ~ 1°烯 丙型> 1° > +CH3；三级卤代烃一般以SN2反应为主； 亲核试剂活性：反应限速步骤为碳正离子的形成，亲核试剂的强弱无影响； 溶剂：溶剂极性越强，碳正离子和阴离子越被溶剂化而稳定；质子型溶剂对SN1有利； SN2 与 SN1 的竞争 SN2：3° 碳可视为不反应；亲核试剂强；溶剂是非质子溶剂如 DMSO和丙酮等。 SN1：甲基和1°碳均可视为不发生；亲核试剂弱；溶剂是H2O或ROH。 SN1 的碳正离子重排 中间体重排成更稳定的碳正离子。一般发生1,2-迁移，常见有甲基、氢原子、苯基和溴原子等。 亲核取代的应用 含碳亲核试剂的亲核取代 实现碳碳键的形成；主要的含碳亲核试剂有氰基、炔基负离子和有机金属试剂； sp杂化试剂：RC≡C- 和 -CN；前者通过酸碱反应获得（NaNH2），后者取代后常水解成得增长一个碳的羧 酸，且只在一级碳上有较高产率； 有机金属化合物：RLi, RMgX, R2CuLi。 制备：RLi 和 RMgX 用金属与卤代烃在醚中反应；R2CuLi 由R2Li与碘化亚铜转化得； 反应： RLi 与 RMgX：容易发生消去，一般不用于开链取代烃中，而只用于与环氧化合物反应； 其他用途：卤代烃的还原，卤代烃制成有机金属化合物后与H2o或RNH或RCOOH反应，卤原 子被氢原子取代；重水中可实现同位素标记； R2CuLi：活性较低，较常用，常用与卤代烃或磺酸酯亲核取代以增长碳链，包括芳香卤代烃和 乙烯型卤代烃（构型保持）； 醚（与环醚）的亲核取代 与HI、HBr：在酸性条件下（离去醇），烷氧基断裂顺序 3° > 2° > 1° > 芳基（共轭），多为SN1反应 （较快），在 1° 时为SN2。 1,2-环氧化合物开环：（三元环）酸碱均可催化反应，由于环张力，活性较大，可与弱如水、醇反应。酸 可质子化环醚，开环成羟基和碳正离子，但类似SN2；碱性条件下受空间位阻影响大，为SN2机理；

·可发生消去的化合物： 1.卤代烃：减性条件下消去HX成烯 。醇：酸性条件下消去水成烯 。季铵碱：加热情况下消去成烯 。氧化胺：加热情况下消去成烯（分子内反应，Cope消去） 。邻二卤代物：脱卤成烯（锌或锡下先形成有机金属，碘负离子下则1-带走卤） 。了谣刑 代烃 强碱(NaNH2、 C6H5Li)作用下消去HX成炔（低温下避免三键转移到末端） 。芳香卤代物：强碱作用下消去H似成苯炔 E2反应 c-LG与C-H的断裂同时进行，特征是反式共平面消去； ·活性 离 去基团越容易离去， 进攻试剂碱性越强， 又应活性越高 。烃基活性：32>22>12，因为多取代烯烃更稳定： o Zaitsev规则：消去反应得到较多的多取代烯 ·区域选择性：（反Zaitsev) 。碱的结构：碱的体积越大多取代产物越少 。离去基团：离去基团的碱性越大（难离去） 少取代产物越多；（似E1cB反应，过渡态似负离 子) 。底物结构：趋向于形成共轭烯烃： 。环状化合物的E2消去：由于趋向反式共平面消去(a-a基团)，可能反Zaitsev规则： E1反应 LG-离去形成碳正离子，然后+被带走。 ·活性 o形成碳正离子，如SN1: 。卤代烃时，与卤离子的碱性有关； 。醇时，常在酸性条件下发生，于是羟基质子化后容易发生E1反应： o符合Zaitsev规则 区域选择性 。主产物为反式： (空间位阻) o环状化合物：不需要反式共平面消去，符合Zaitsev规则： E2/E1,SN/E竞争 E2/E1 ·E2有利：高浓度的强减.非质子型极性容剂 ·E1有利：弱碱，质子型极性溶剂 ·取代数：19不发生E1:29和39可发生E1和E2: SN2/E2 在高浓度强碱下，卤代烃SN2:19>22>32(空间位阻)，E2:32>22>1(多取代稳定) ·1：以取代为主.但若位阻较大时（进攻试剂、B碳的取代基），刚消去为主： ·2:两种反应均易发生，但若进攻试剂碱性越强、体积越大，温度越高，越容易消去： ·32:以消去为主 SN1/E1竞争

可发生消去的化合物： 1. 卤代烃：碱性条件下消去HX成烯 醇：酸性条件下消去水成烯 季铵碱：加热情况下消去成烯 氧化胺：加热情况下消去成烯（分子内反应，Cope消去） 邻二卤代物：脱卤成烯（锌或锡下先形成有机金属，碘负离子下则I-带走卤） 乙烯型卤代烃：强碱（NaNH2、BuLi、C6H5Li）作用下消去HX成炔（低温下避免三键转移到末端） 芳香卤代物：强碱作用下消去HX成苯炔 E2 反应 C-LG 与 C-H 的断裂同时进行，特征是反式共平面消去； 活性： 离去基团越容易离去，进攻试剂碱性越强，反应活性越高； 烃基活性：3º ＞ 2º ＞ 1º，因为多取代烯烃更稳定； Zaitsev 规则：消去反应得到较多的多取代烯 区域选择性：（反 Zaitsev） 碱的结构：碱的体积越大，多取代产物越少； 离去基团：离去基团的碱性越大（难离去），少取代产物越多；（似 E1cB 反应，过渡态似负离 子） 底物结构：趋向于形成共轭烯烃； 环状化合物的E2消去：由于趋向反式共平面消去（a - a 基团），可能反 Zaitsev 规则； E1 反应 LG- 离去形成碳正离子，然后 H+ 被带走。 活性： 形成碳正离子，如SN1； 卤代烃时，与卤离子的碱性有关； 醇时，常在酸性条件下发生，于是羟基质子化后容易发生 E1 反应； 符合 Zaitsev 规则； 区域选择性： 主产物为反式；（空间位阻） 环状化合物：不需要反式共平面消去，符合 Zaitsev 规则； E2/E1，SN/E 竞争 E2/E1 E2 有利：高浓度的强碱，非质子型极性溶剂； E1 有利：弱碱，质子型极性溶剂 取代数：1º 不发生 E1；2º 和 3º 可发生 E1 和 E2； SN2/E2 在高浓度强碱下，卤代烃 SN2：1º > 2º > 3º （空间位阻），E2：3º > 2º > 1º （多取代稳定） 1º：以取代为主，但若位阻较大时（进攻试剂、β碳的取代基），则消去为主； 2º：两种反应均易发生，但若进攻试剂碱性越强、体积越大，温度越高，越容易消去； 3º：以消去为主； SN1/E1竞争

在弱减下，SN1和E1反应卤代经的活性顺序相同3>2>19,1Q一股不发生SN1/E1反应 ·温度越高，越容易消去： ·亲核试剂碱性越弱，亲核性越强时，越容易取代： E1cB反应和似E1cB反应 B-氢酸性强（容易离去），且离去基团难离去时，发生E1cB或似E1cB,过渡态似碳负离子；代表有醇、 用代经、季铵碱(Hofmann消去) ·反Zaitsev规则/Hofmann取向：碳负离子稳定性是1>2>39 ·季铵碱的Hofmann消去反应：以过量CH3I形成季铵盐，再以Ag20(进攻)断裂C-N键，反复可把氮杂环 分子的氨除去： 第十章不饱和碳碳键的加成反应 在酸性条件下进行，经过碳正离子或自由基活性中间体： 烯烃的亲电加成 HX、H20和醇 加+形成碳正离子（速度慢），碳正离子再亲电，常用酸催化：可能发生重排 ·活性 。碳正离子：多取代烯烃反应活性较高：羟基的氧原子共轭也可稳定碳正离子； o亲核试剂的电负性：HI>HBr>HC1>H20 。溶剂化作用：溶剂可稳定碳正离子，所以液相中的反应快： 。区域选择性： 。马氏规则：H+加在含氢较多的碳原子上（碳正离子稳定性） 反马氏规则： 但烯烃上 有强吸电子基团时 恢止 H+反而趋向于有此吸电子基团的碳 ·立体选择性：一般得到外消旋产物：如有手性中心，可能生成不等量的非对映异构体： X2和XOH 经过环卤离子，全为反式加成：但若是氯，由于其电负性大，原子半径小，环不稳定，会出现顺式加成： ·立体选择性 。环烯烃：若环有取代基，其a、e位置可能影响亲核试剂的进攻； 。OH;由于X与OH不对称，带正电荷较多的X加在含氢较多的碳上，符合马氏规则： 其他亲电试剂 1.羟汞化-脱汞反应：Hg(OAc)2的+Hg(OAc)进攻双键形成环翁离子，再由-OH进攻，最后在NaBH4下还原，即 脱去Hg(OAc)得氢：是得到醇的另外一种方法： ·硼氢化-氧化反应：BH3的B原子和H原子分别与双键上的两个碳桥接，直接顺式加成，重复至BH3的H用完 (B原子仅与碳链接)，以202氧化，去B得醇：由于主要影响为空间位阻，得反马氏规则产物： 。卡宾：成环丙烷类化合物 。曲线卡官 ，得立体专 三线卡宾 双键变成单键加自由电子，另一个卡宾电子再与该电子成键，期 间单键可能旋转，因而产物外消旋： ·类卡宾：CH2I2与锌反应成有机金属，再加成：同三线卡宾，得外消旋产物：

在弱碱下，SN1和E1反应卤代烃的活性顺序相同 3º > 2º > 1º ，1º 一般不发生SN1/E1反应 温度越高，越容易消去； 亲核试剂碱性越弱，亲核性越强时，越容易取代； E1cB 反应和似 E1cB 反应 β−氢酸性强（容易离去），且离去基团难离去时，发生 E1cB 或 似 E1cB，过渡态似碳负离子；代表有 醇、 氟代烃、季铵碱（Hofmann 消去） 反 Zaitsev 规则/Hofmann 取向：碳负离子稳定性是 1º > 2º > 3º ； 季铵碱的Hofmann消去反应：以过量 CH3I 形成季铵盐，再以 Ag2O（进攻）断裂C-N键，反复可把氮杂环 分子的氮除去； 在酸性条件下进行，经过碳正离子或自由基活性中间体； 烯烃的亲电加成 HX、H2O和醇 加H+形成碳正离子（速度慢），碳正离子再亲电，常用酸催化；可能发生重排； 活性： 碳正离子：多取代烯烃反应活性较高；羟基的氧原子共轭也可稳定碳正离子； 亲核试剂的电负性：HI > HBr > HCl > H2O 溶剂化作用：溶剂可稳定碳正离子，所以液相中的反应快； 区域选择性： 马氏规则：H+加在含氢较多的碳原子上（碳正离子稳定性） 反马氏规则：但烯烃上有强吸电子基团时，碳正离子不稳定，H+反而趋向于有此吸电子基团的碳； 立体选择性：一般得到外消旋产物；如有手性中心，可能生成不等量的非对映异构体； X2和XOH 经过环卤鎓离子，全为反式加成；但若是氯，由于其电负性大，原子半径小，环不稳定，会出现顺式加成； 立体选择性： 环烯烃：若环有取代基，其a、e位置可能影响亲核试剂的进攻； XOH；由于X与OH不对称，带正电荷较多的X加在含氢较多的碳上，符合马氏规则； 其他亲电试剂 1. 羟汞化-脱汞反应：Hg(OAc)2的+Hg(OAc)进攻双键形成环鎓离子，再由-OH进攻，最后在NaBH4下还原，即 脱去Hg(OAc)得氢；是得到醇的另外一种方法； 硼氢化-氧化反应：BH3的B原子和H原子分别与双键上的两个碳桥接，直接顺式加成，重复至BH3的H用完 （B原子仅与碳链接），以H2O2氧化，去B得醇；由于主要影响为空间位阻，得反马氏规则产物； 卡宾：成环丙烷类化合物 单线卡宾：HCCl3用NaOH去HCl后制得，与烯烃直接顺式加成，得立体专一的产物； 三线卡宾：一个自由电子进攻后，双键变成单键加自由电子，另一个卡宾电子再与该电子成键，期 间单键可能旋转，因而产物外消旋； 类卡宾：CH2I2与锌反应成有机金属，再加成；同三线卡宾，得外消旋产物；