《不同含氧有机化合物中氧原子的杂化状态及其对化学性质的影响_李福枝》由会员分享，可在线阅读，更多相关《不同含氧有机化合物中氧原子的杂化状态及其对化学性质的影响_李福枝（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 李福枝 不同含氧有机化合物中氧原子的杂化状态及其对化学性质的影响 3 不同含氧有机化合物中氧原子的杂化状态 及其对化学性质的影响 不同含氧有机化合物中氧原子的杂化状态 及其对化学性质的影响 1 1 李福枝 石 璞 肖细梅 邓新辉 湖南工业大学包装与材料学院 湖南 株洲 412000 李福枝 不同含氧有机化合物中氧原子的杂化状态及其对化学性质的影响 摘 要 摘 要 比较了不同含氧有机化合物中氧原子的杂化状态 并探讨了氧原子在不同杂化状态下对含氧有机 化合物化学性质的影响 结果发现 含氧有机化合物中的单键氧原子一般为 SP 3杂化 双键氧原子一般为 SP 2杂化 未杂化 P 轨道含一个电子 参与
2、共轭效应的单键氧原子为 SP2杂化状态 未杂化 P 轨道含一对电 子 氧原子的杂化状态对化学性质有着深刻的影响 关键词 关键词 氧原子 杂化状态 含氧有机化合物 基金项目基金项目 湖南省高校创新平台重点实验室开放基金项目 09K090 引言引言 在教学中发现 有机化学教材中对含氧化合物没有或者 很少谈及氧原子的杂化状态 1 2 如酚 醛 酮 羧酸 醇 醚等 以致于学生在学习过程中总认为氧原子轨道没有经过 杂化而直接成键 导致学生对相关的化学性质和现象难以理 解或者理解不深 所以 在查阅了相关资料 3 4 并结合多 种教材 5 7 的基础上 本文对不同含氧化合物中的氧原子的 杂化状态进行了分析比
3、较和总结 并探讨了氧原子在不同杂 化状态下对含氧化合物的相关化学性质的影响 以期能够为 广大师生提供一定的参考 1 酚 芳基醚中氧原子的杂化状态 1 酚 芳基醚中氧原子的杂化状态 苯酚 Ar OH 芳基醚 Ar O Ar 或 Ar O R 中的氧原子 为 SP 2杂化 其杂化过程如下 此为不等性 SP 2杂化 未杂化的 P 轨道上有一对孤电子 酚羟基中氧原子用一个半满 SP 2杂化轨道与苯环中的 SP 2杂化状态的碳原子形成 SP 2 SP 2单键 用另一个半满 SP2 杂化轨道与氢原子形成 SP 2 S单键 未杂化的 P 轨道有一对 孤电子 它与苯环的大 键形成 P 共轭体系 产生离域 效应
4、 碳氧键很牢固 受共轭效应的影响 氧原子上的电子 云向苯环偏移 使氢氧 SP 2 S单键极性增大 可极化度增强 氢原子容易以 H 形式离解 所以苯酚显酸性 又由于此处的 氧原子为 SP 2杂化 SP2杂化轨道的电负性比 SP3杂化轨道的 电负性要大 所以酚羟基中氢氧键的极性 可极化度都比醇 羟基的氢氧键要大 所以苯酚的酸性要比醇的酸性大 另外 酚中的碳氧 SP 2 SP 2单键由于受分子中P 共轭效应的影响 不容易断裂 所以酚羟基难以被取代 芳基醚中的氧原子也是用两个半满 SP 2杂化轨道与 SP2 杂化状态的两个 Ar O Ar 或一个 Ar O R 碳原子形成 SP 2 SP 2或 SP
5、2 SP 3单键 未杂化 P 轨道上的孤电子对与苯环上 的大 键形成 P 共轭体系 2 羰基氧原子的杂化状态 2 羰基氧原子的杂化状态 2011 年 第 8 期 2011 年 8 月 化学工程与装备 Chemical Engineering Equipment 4 李福枝 不同含氧有机化合物中氧原子的杂化状态及其对化学性质的影响 羰基氧原子如醛 酮 二羰基化合物等的氧原子都为 SP 2杂化 其杂化过程如下 此为不等性 SP 2杂化 未杂化的 P 轨道上只有一个单电 子 羰基为碳氧双键 其中氧原子为不等性 SP 2杂化 碳原 子为等性的 SP 2杂化 氧原子用一个半满 SP2杂化轨道与碳 原子的
6、一个 SP 2杂化轨道形成 SP 2 SP 2单键 同时用未杂化的 P 轨道与碳原子未杂化的 P 轨道形成 键 由于氧原子的电 负性强于碳原子 碳氧双键电子云偏向于氧原子 尤其是流 动性强的 电子云 使得氧原子部分带负电荷 碳原子部分 带正电荷 因此 羰基碳氧双键容易发生亲核加成反应 即 部分带正电荷的碳原子容易受亲核试剂进攻而发生亲核加 成反应 与碳碳双键的亲电加成反应不同 3 羧酸 酯中氧原子的杂化状态 3 羧酸 酯中氧原子的杂化状态 羧酸 酯中含有两种氧原子 即羰基双键氧原子和单键 氧原子 其中羰基氧原子的杂化状态及成键方式与醛和酮相 同 见文中 2 所述 而单键氧原子的杂化状态及成键方
7、 式与酚羟基氧原子相同 见文中 1 所述 在羧酸和酯分 子中形成了包括 O C O 的 P 共轭体系 羰基是较强的极性键 使得 O C O 的 P 共轭体系 中的电子云向羰基氧原子偏移 这样羧酸中氢氧 SP 2 S单键 的极性随之增大 氢原子很容易以 H 形式离解 所以羧酸显 酸性 而且 羧酸中羰基的电负性较苯酚中苯环的电负性要 大 故羧酸的酸性比苯酚要强 一般来说 羧酸都有很强的 酸性 4 醇和脂肪醚中氧原子的杂化状态 4 醇和脂肪醚中氧原子的杂化状态 ROH ROR中氧原子都为sp 3杂化 其杂化过程如下 此为不等性 SP 3杂化 两对孤电子分别占据了其中两个 SP 3杂化轨道 另有两个
8、SP3杂化轨道未填满电子 氧原子用 两个未填满电子的 SP 3杂化轨道分别与碳原子和氢原子形成 SP 3 SP 3单键和 SP 3 S单键 由于醇羟基氧原子与 SP 3杂化的 碳原子成键 碳氧单键没有苯酚 其碳原子为 SP 2杂化 中 碳氧单键牢固 故醇羟基很容易被其它试剂取代 发生亲核 取代反应 又由于醇羟基氧原子为 SP 3杂化 其轨道电负性 小于 SP 2杂化的酚羟基氧原子轨道 故醇羟基中氢氧键的极 性小 可极化度也小 氢原子以 H 形式离解要比苯酚难 故 醇的酸性比苯酚的酸性要弱 所以总的来说 含氧有机化合 物的酸性强弱顺序为 羧酸 苯酚 醇 醛酮 5 结论 5 结论 根据上述分析可得
9、 含氧有机化合物中 单键氧原子一 般为 SP 3杂化 如文中 4 所述 双键氧原子一般为 SP2杂 化 未杂化 P 轨道含一个电子 如文中 2 所述 参与共 轭效应的单键氧原子为 SP 2杂化状态 未杂化 P 轨道含一对 电子 如文中 1 所述 羧酸和酯中氧原子的杂化状态比 较特殊 如文中 3 所述 其羰基氧原子 双键氧原子 为 SP 2杂化 与醛和酮相同 羟基氧原子 或单键氧原子 为 SP 2杂化 与酚相同 氧原子的不同杂化状态对含氧有机 化合物的化学性质有着深刻的影响 除此之外 含氧有机化合物氧原子的杂化状态还有特殊 情况的 如乙烯酮 有研究者 3 认为乙烯酮中的氧原子不是 SP 2杂化而
10、应该是 SP 杂化 一对孤电子占据杂化轨道 另一 对孤电子占据未杂化的 P 轨道 如下图 下转第 6 页 下转第 6 页 6 崔 畅 明胶空心胶囊中铬含量的研究 由明胶空心胶囊的测试结果可以看出 Cr 的含量都符 合 2010 版 中国药典 中不超过百万分之二的规定 2 2 方法精密度和检出限 采用本方法对试样空白溶液平行测量 11 次 用 3 倍标 准偏差除以校准曲线斜率 求出 Cr 的检出限为 0 19 g ml 方法的相对标准偏差 RSD 为 2 14 2 3 方法的重复性试验 精密称取明胶空心胶囊平行样品 5 份 按照前面提到的 试样溶液制备方法和仪器测定的条件进行测定 5 次测定的
11、吸光度 RSD 为 1 9 2 4 方法的回收率计算 取某一明胶空心胶囊做回收率试验 精密称取 1 0g 共 9 份 分为三组 每组分别加入浓度为 100 g mL 的铬标 准储备液 0 1 0 15 0 2mL 测定加标回收率 如表 2 所示 表 2 回收率试验 样品编号 加标量 g 回收率 1 10 100 2 2 15 99 7 3 20 97 3 2 5 讨论 1 对明胶空心胶囊的重金属含量在 中国药典 2010 版 的标准中已经明确规定 铬的含量不得超过 2 mg kg 对于本次检验的五家药厂的明胶胶囊中铬的含量全都符合 要求 2 实验结果表明 由火焰原子吸收分光光度法测定 明胶空心
12、胶囊中的铬含量 操作简单 具有很好的重现性及 较高的准确度 可以作为石墨炉原子吸收检测胶囊中铬含量 方法的辅助测试 参考文献 参考文献 1 谢秀红 李勇勤 药用明胶硬胶囊壳中重金属含量的 研究 J Pharmacy Today 2010 20 01 28 30 2 中国药典 附录 IVD 2010 上接第 4 页 上接第 4 页 乙烯酮中氧原子用一个 SP 杂化轨道与碳原子 有人认 为 3 此碳原子也为 SP 杂化 而另一碳原子为 SP2杂化 形成 单键 用未杂化的 P 轨道与碳原子形成 键 它与碳碳双 键形成了 共轭体系 C C O 参考文献 参考文献 1 徐寿昌 有机化学 第二版 M 北京
13、 高等教育出 版社 1993 248 356 2 朱红军 王兴涌 有机化学 M 北京 化学工业出版 社 2008 120 269 3 许承安 羰基中氧原子的杂化状态 J 江汉石汕学院 学报 1982 1 92 98 4 付彩霞 高宗华 魏光成 杂化轨道理论在有机化学 教学中的应用 J 数理医学杂志 2008 4 18 21 5 刑其毅 裴伟伟 徐瑞秋 基础有机化学 第三版 M 北京 高等教育出版社 2005 387 588 6 郭灿城 有机化学 第二版 M 北京 科学出版社 2006 235 385 7 美 L G Wade JR 有机化学 第五版 M 万有志 北京 化学工业出版社 2006 824 967
