高中学生化学竞赛结构命名

《高中学生化学竞赛结构命名》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中学生化学竞赛结构命名（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、2008年奥林匹克化学竞赛辅导讲座-有机化学部分有机化合物的有机化合物的结构和命名构和命名杨锦飞南京南京师范大学化学与范大学化学与环境科学学院境科学学院n重点：重点：结构与性质，有机合成结构与性质，有机合成n难点：难点：立体化学，反应机理立体化学，反应机理n连接：连接：中学大学中学大学n迁移：迁移：通过机理迁移通过机理迁移一一 、有机化合物的、有机化合物的电子效子效应电子效应包含诱导效应与共轭效应。电子效应包含诱导效应与共轭效应。通过影响有机化合物分子中电子云的分通过影响有机化合物分子中电子云的分布而起作用的。布而起作用的。 1. 1. 诱导效效应存在于不同的原子形成的存在于不同的原子形成的极

2、性极性共价键中如：共价键中如：Xd-d- A Ad+d+在多原子分子中，这种极性还可以沿着分子链进行传递在多原子分子中，这种极性还可以沿着分子链进行传递Xd-d- A Ad+d+ Bdd+dd+ Cdddddd+Yd+d+ A Ad-d- Bdd-dd- Cddd-ddd-由于由于原子或原子团电负性原子或原子团电负性的影响，引起分子中电子云沿的影响，引起分子中电子云沿键传递的效应称为诱导效应。键传递的效应称为诱导效应。这种效应这种效应经过三个原子后其影响就很小经过三个原子后其影响就很小诱导效应的方向，是以氢原子作为标准。用诱导效应的方向，是以氢原子作为标准。用I表示表示Yd+d+ d-d-CR

3、3HCR3Xd-d- d+d+CR3+I效应效应比较标准比较标准I效应效应常见的具有常见的具有+ +I I 效应的基团有：效应的基团有：O O (CH (CH3 3) )3 3C C (CH (CH3 3) )2 2CH CH CH CH3 3CHCH2 2 CH CH3 3 D D常见的具有常见的具有I效应的基团有：效应的基团有：CNCN，NONO2 2 F F Cl Cl Br Br I I RO RO C C6 6H H5 5 CH CH2 2=CH=CH共轭效应传统上认为是存在于共轭体共轭效应传统上认为是存在于共轭体系中一种极性与极化作用的相互影响。系中一种极性与极化作用的相互影响。本

4、质上共轭效应是本质上共轭效应是轨道离域或电子离轨道离域或电子离域域所产生的一种效应。所产生的一种效应。2.2.共共轭效效应共轭效应一定存在于共轭体系中，共轭体系有以共轭效应一定存在于共轭体系中，共轭体系有以下几类：下几类：（1）CH2=CHCH=CH2CH2=CHCN（2）pCH2=CHCH2+CH2=CHCH2CH2=CHCH2（3）H3CCH=CH2（4）p (CH3)3C+(CH3)3C共轭效应是通过共轭效应是通过电子（或电子（或p 电子转移电子转移)沿共轭链传递，只要共轭体系没有中断，沿共轭链传递，只要共轭体系没有中断，如如共轭体系只要共平面，其共轭效共轭体系只要共平面，其共轭效应则一

5、直可以沿共轭链传递至很远的距离。应则一直可以沿共轭链传递至很远的距离。如：如： 在共轭体系中，在共轭体系中，凡是能够给出电子（推电子）的原凡是能够给出电子（推电子）的原子或基团，具有正共轭效应，用子或基团，具有正共轭效应，用+C表示；凡是具有吸表示；凡是具有吸引电子效应的原子或基团，称其具有负共轭效应，用引电子效应的原子或基团，称其具有负共轭效应，用C表示。表示。+C效应多出现在效应多出现在p共轭体系中，共轭体系中，C效应在效应在共轭体系中比较常见。共轭体系中比较常见。如在苯酚、苯胺分子中，如在苯酚、苯胺分子中，OH、NH2具有强具有强+C效应，效应，在在,不饱和羧酸及不饱和腈中。不饱和羧酸及

6、不饱和腈中。COOH与与CN都都具有强的具有强的C效应。效应。具有具有+C效应的基团：效应的基团： O NR2 NHR NH2 OR OH NHCOR OCOR CH3 F Cl Br 具有具有C效应的基团效应的基团： CN NO2 SO3H COOH CHO COR COOR CONH2硝化反硝化反应取代定位取代定位规律的理律的理论解解释 1邻、对位定位基对苯环反应性的影响邻、对位定位基对苯环反应性的影响（1）甲苯）甲苯（2）苯酚）苯酚2间位定位基对苯环反应性的影响间位定位基对苯环反应性的影响二二 、命名、命名1、按官能团的优先次序来确定分子所属的主官能团类按官能团的优先次序来确定分子所属的

7、主官能团类COOH、SO3H、COOR、COX、CONH2、CN、CHO、COR、OH、SH、NH2、OR、CC、C=C、R、2、选取含有主官能团在内的碳链最选取含有主官能团在内的碳链最长长的取代基最的取代基最多多的的侧侧链位次最链位次最小小的主链的主链作为母体作为母体3、将母体化合物进行编号，使主官能团位次尽量小将母体化合物进行编号，使主官能团位次尽量小4、确定取代基位次及名称，按次序规则确定取代基位次及名称，按次序规则*给取代基列出次给取代基列出次序，较优基团后列出序，较优基团后列出5、按、按系统命名的基本格式系统命名的基本格式写出化合物名称写出化合物名称* *次序次序规则：a.原子按原子

8、序数的大小排列，同位数按原子量大小原子按原子序数的大小排列，同位数按原子量大小次序排列次序排列I,Br,Cl,S,P,O,N,C,D,Hb.对原子团来说，首先比较第一个原子的原子序数，对原子团来说，首先比较第一个原子的原子序数，如相同时则再比较第二、第三，以此类推。如相同时则再比较第二、第三，以此类推。c.如果基团含有双键或三键时，则当作两个或三个如果基团含有双键或三键时，则当作两个或三个单键看待，认为连有两个或三个相同原子。单键看待，认为连有两个或三个相同原子。有机化合物系有机化合物系统命名的基本格式命名的基本格式两两根根8碳碳的的最最长长链链，比比较较侧侧链链数数来来确确定定主主链链。多多

9、的的优优先先。主主链链有有两两种种编编号号方方向向，根根据据最最低低系系列列原原则则，选选第第二二行行编编号号。该该化化合合物物的的中中文文名名称称是是2，3，5三三甲甲基基4丙丙基基辛辛烷烷。中中文文按按顺顺序序规规则确定则确定取代基取代基次序。次序。应应用用最最低低系系列列原原则则无无法法确确定定哪哪一一种种编编号号优优先先。在在这这种种情情况况下下，应应让让顺顺序序规规则则中中较较小小的的基基团团位位次次尽尽可可能能小小。化化合合物物的的名称是名称是1,3二甲基二甲基5乙基环己烷。乙基环己烷。当当环环上上带带有有两两个个或或两两个个以以上上取取代代基基时时，如如分分子子有有反反轴轴对对称

10、称性性，构构型型用用顺顺反反表表示，分子没有反轴对称性，构型用示，分子没有反轴对称性，构型用R，S表示。例如：表示。例如：3(2甲基丙基甲基丙基)环己烯或环己烯或3异丁基环己烯异丁基环己烯当当官官能能团团是是卤卤素素、硝硝基基、亚亚硝硝基基、醚醚键键时时，将将官官能能团团作作为为取取代代基基，仍仍以以烷烃为母体，按烷烃的命名原则来命名。烷烃为母体，按烷烃的命名原则来命名。当当一一个个环环与与一一个个带带末末端端官官能能团团的的链链相相连连，而而此此链链中中又又无无杂杂原原子子和和重重键键时时，在在系系统统命命名名中中可可用用连连接接命命名名法法，即将两者的名称连接起来为此化合物的名称。即将两者

11、的名称连接起来为此化合物的名称。一个一个环与一个与一个带末端官能末端官能团的的链相相连分分子子中中含含有有两两个个或或多多个个相相同同官官能能团团时时，命命名名应应选选官官能能团团最最多多的的长长链链为为主主链链，然然后后根根据据主主链链的的碳碳原原子子数数称称为为某某n醇醇（或或某某n醛醛、某某n酮酮、某某n酸酸等等），n是是主主链链上上官官能能团团的的数数目目，用用中中文文数数字字表表达达。编编号号时时要要使使主主链链上上所所有有官官能能团团的的位位置置号号尽尽可可能能小小。最最后后按按名名称称格格式式写写出出全全名。名。含有两个或多个相同官能含有两个或多个相同官能团4丁基2,5庚二醇3羟

12、甲基1,7庚二醇当当分分子子中中含含有有多多种种官官能能团团时时，首首先先要要确确定定一一个个主主官官能能团团，确确定定主主官官能能团团的的方方法法是是查查看看前前表表，表表中中排排在在前前面面的的官官能能团团总总是是主主官官能能团团。然然后后，选选含含有有主主官官能能团团及及尽尽可可能能含含较较多多官官能能团团的的最最长长碳碳链链为为主主链链。主主链链编编号号的的原原则则是是要要让让主主官官能能团团的的位位次次尽尽可可能能小小。命命名名时时，根根据据主主官官能能团团确确定定母母体体的的名名称称，其其它它官官能能团团作作为为取取代代基基用用词词头头表表示示，分分子子中中如如涉涉及及立立体体结结

13、构构要要在在名名称称最最前前面面表明其构型。然后根据名称的基本格式写出名称。表明其构型。然后根据名称的基本格式写出名称。含有多种官能含有多种官能团(S)3甲基甲基6甲氧基甲氧基3己醇己醇(S)3甲酰基5羟基戊酸3氧代戊醛3甲氧基1,2丙二醇2甲基甲基2-对羟基苯基丙酰氯对羟基苯基丙酰氯（1）1，6-二甲基环己烯（2）1-甲基-3-环丁基环戊烷（3）3-叔丁基-2-己烯-4-炔（4）3-硝基-4-羟基苯磺酸（5）1-苯基-3-丁炔-1-醇（6）4-甲氧基-3-溴-2-环己烯-1-醇（7）4-苯基-3-羟基戊醛（8）2-甲基-6-羰基-3-庚烯醛（9）N，4-二甲基-2-硝基苯甲酰胺（10）（11

14、）（12）三、三、 同分异构同分异构 烯烃分子中烯烃分子中 CCCC 不能自由旋转，两个不能自由旋转，两个甲基在双键的同侧或在双键的异侧，前者称甲基在双键的同侧或在双键的异侧，前者称为顺式，后者称为反式。为顺式，后者称为反式。 3.1 3.1 顺反异构反异构 （1）分子中要有限制旋转的因素。如：分子中要有限制旋转的因素。如：键键 、环。、环。（2 2）在烯烃分子中，构成双键的任何一个碳原子上所连接的两个）在烯烃分子中，构成双键的任何一个碳原子上所连接的两个原子或原子团都必须不相同。原子或原子团都必须不相同。产生顺反异构现象，必须具备两个条件：产生顺反异构现象，必须具备两个条件：“较优较优”基团

15、在双键同侧用字母基团在双键同侧用字母“Z”“Z”表示，反之则以表示，反之则以“E”“E”表示表示3.2 3.2 对映异构映异构n构造相同，构型不同并且互呈镜象对映关系的构造相同，构型不同并且互呈镜象对映关系的立体异构现象称为对映异构。立体异构现象称为对映异构。n对映异构体最显著的特点是对平面偏振光的旋对映异构体最显著的特点是对平面偏振光的旋光性不同，因此也常把对映异构称为旋光异构光性不同，因此也常把对映异构称为旋光异构或光学异构。或光学异构。n平面偏振光平面偏振光n光是一种电磁波，光波的振动方向与其前进方向光是一种电磁波，光波的振动方向与其前进方向垂直。垂直。n普通光在所有垂直于其前进方向的平

16、面上振动。普通光在所有垂直于其前进方向的平面上振动。3.2.1 3.2.1 平面偏振光平面偏振光平面偏振光平面偏振光只在一个平面上振动只在一个平面上振动光波振动方向与前进方向示意图光波振动方向与前进方向示意图3.2.2 3.2.2 旋光物旋光物质n物质将振动平面旋转了一定角度，我们把具物质将振动平面旋转了一定角度，我们把具有此种性质的物质称为旋光性物质或光学活有此种性质的物质称为旋光性物质或光学活性物质。性物质。通常把与四个互不相同的原子或基团相连接的碳通常把与四个互不相同的原子或基团相连接的碳原子叫不对称碳原子原子叫不对称碳原子 。3.2.3 3.2.3 手性与手性与对称因素称因素n物质与其

17、镜象的关系，与人的左手、右手一样，物质与其镜象的关系，与人的左手、右手一样，非常相似，但不能叠合，因此我们把物质的这非常相似，但不能叠合，因此我们把物质的这种特性称为手性。种特性称为手性。n手性是物质具有对映异构现象和旋光性的必要手性是物质具有对映异构现象和旋光性的必要条件，也即是本质原因。物质的分子具有手性，条件，也即是本质原因。物质的分子具有手性，就必定有对映异构现象，就具有旋光性；反之，就必定有对映异构现象，就具有旋光性；反之，物质分子如果不具有手性，就能与其镜象叠合，物质分子如果不具有手性，就能与其镜象叠合，就不具有对映异构现象，也不表现出旋光性。就不具有对映异构现象，也不表现出旋光性

18、。n手性与分子的对称性密切相关，一个分子具有手性与分子的对称性密切相关，一个分子具有手性，实际上是缺少某些对称因素所致。手性，实际上是缺少某些对称因素所致。（1）对称面对称面n假如有一个平面能把分子分割成两部分，而一假如有一个平面能把分子分割成两部分，而一部分正好是另一部分的镜象，这个平面就是该分部分正好是另一部分的镜象，这个平面就是该分子的对称面。子的对称面。（2）对称中心）对称中心n若分子中有一点若分子中有一点C，通过该点画任何直线，假定在，通过该点画任何直线，假定在离离C点等距离的直线两端有相同的原子或基团，则点等距离的直线两端有相同的原子或基团，则C点就称为该分子的对中心。如点就称为该

19、分子的对中心。如1，3-二氯环丁烷分二氯环丁烷分子就具有对称中心。子就具有对称中心。具有对称面的分子，不具有手性具有对称面的分子，不具有手性;具有对称中心的分子具有对称中心的分子和它的镜像能够叠合，不具有手性和它的镜像能够叠合，不具有手性。3.2.4 3.2.4 含一个手性碳原子含一个手性碳原子 化合物的化合物的对映异构映异构对映体对映体n两种异构体互为镜象的对映关系，称为对映体两种异构体互为镜象的对映关系，称为对映体（）-乳酸对映异构体构型的表示方法对映异构体构型的表示方法n乳酸分子的两种构型可用透视式表示乳酸分子的两种构型可用透视式表示 首先按次序规则排列出与手性碳原子相连的四个原首先按次

20、序规则排列出与手性碳原子相连的四个原子或原子团的顺序，如：子或原子团的顺序，如：a ab bc cd d，观察者从排在最，观察者从排在最后的原子或原子团后的原子或原子团d d的对面看，如果的对面看，如果abcabc按顺时针方按顺时针方向排列，其构型用向排列，其构型用R R表示。如果表示。如果abcabc按反时针方向排按反时针方向排列，则构型用列，则构型用S S表示。表示。 R-S-构型的构型的R.S 命名命名R-S- 对平面式直接观测，若次序排在最后的原子或基对平面式直接观测，若次序排在最后的原子或基团在竖线上，另外三个基团由大到小按顺时针排列，团在竖线上，另外三个基团由大到小按顺时针排列，为

21、为R构型，按逆时针排列则为构型，按逆时针排列则为S构型。如：构型。如： R-S- 如果次序排在最后的原子或原子团，在横线如果次序排在最后的原子或原子团，在横线上，另外三个基团由大到小为顺时针排列，为上，另外三个基团由大到小为顺时针排列，为S构型，按反时针排列，则为构型，按反时针排列，则为R构型。如：构型。如： R- S-n（1 1）手性是判断化合物分子是否具有对映异构）手性是判断化合物分子是否具有对映异构( (或光学异构或光学异构) )必要和充分的条件必要和充分的条件, ,分子具有手性分子具有手性, ,就一定有对映异构就一定有对映异构, ,而且一定具有旋光性。而且一定具有旋光性。n（2 2）判断化合物分子是否具有手性）判断化合物分子是否具有手性, ,只需要判断只需要判断分子是否具有对称面和对称中心分子是否具有对称面和对称中心, ,凡是化合物分凡是化合物分子既不具有对称面子既不具有对称面, ,又不具有对称中心又不具有对称中心, ,一般就是一般就是手性分子。手性分子。n（3 3）含有一个手性碳原子的分子必定是手性分）含有一个手性碳原子的分子必定是手性分子子, ,含有多个手性碳原子的化合物分子不一定是含有多个手性碳原子的化合物分子不一定是手性分子手性分子, ,这种化合物可能有手性这种化合物可能有手性, ,也可能不具有也可能不具有手性手性( (如内消旋体如内消旋体) )。