有机化学入门知识
Organic Chemistry
入门
有机化学
1
烷烃的分子结构特点
”
烷烃，即饱和链烃，是碳氢化合物下的一种饱和烃，其整体构造大多仅由碳、氢、碳碳单键与碳氢单键所构成，同时也是最简单的一种有机化合物。固体分子的熔点也随其相对分子质量增加而增高，这除了与质量大小及分子间作用力有关外，还与分子在晶格中的排列有关，分子对称性高，排列比较整齐，分子间吸引力大，熔点就高。通过X射线衍射方法分析，固体正烷烃晶体为锯齿形，在单数碳原子齿状链中两端甲基同处在一边，如正戊烷；而双数碳链中两端甲基不在同一边。
”
烃的分类
烷烃的命名方法
一、普通命名法
1.通常把烷烃泛称“某烷”，某是指烷烃中碳原子的数目。由一到十用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示，自十一起用汉字数字表示。
2.为了区别异构体，用“正”“异”“新”来表示，如图：
二、系统命名法
在系统命名法中，对于支链烷烃，把它看作直链烷烃的烷基取代基衍生物。所以，对于支链烷烃的命名法可按照下列步骤进行:
1、选取主链
从烷烃的构造式中，选择一个含碳原子数最多的碳链作为主链，写出相当于这个主链的直链烷烃的名称。碳链最长作为母体，含六个碳原子就叫己烷。甲基等其他基团则当作取代基。
2、主链碳原子的位次编号
在选定主链以后，就要进行主链的位次编号，也就是确定取代基的位次，主链从一端向另一端编号，号数用1，2，3...等表示，读成1位，2位，3位等。
确定主链位次的原则是:在有几种编号的可能时，应当选定使取代基的位次为最小.对简单的烷烃从距离支链最近的一端开始编号，位次和取代基名词之间要用“-”半字线连接起来。
3、取代基先简后繁，相同则须合并
如果含有几个不同的取代基时，把小的取代基名称写在前面，大的写在后面，如果含有几个相同的取代基时，把它们合并起来，取代基的数目用一、二、三...来表示，写在取代基的前面，其位次必须逐个注明，位次的数字之间要用“,”隔开。
2
构象的概念及构象式的写法
”
在有机化合物分子中，由C-C单键旋转而产生的原子或基团在空间排列的无数特定的形象称为构象。指一个分子中，不改变共价键结构，仅单键周围的原子放置所产生的空间排布。不同的构象之间可以相互转变,在各种构象形式中,势能最低、最稳定的构象是优势构象。一种构象改变为另一种构象时，不要求共价键的断裂和重新形成。构象改变不会改变分子的光学活性。
”
构象式的写法
1
1.透视式：
键全部以细线表示。
2
2.楔形式：
细线表示在平面内实线向前，虚线向后。
3
纽曼投影式：
从C-C单键延长线上观察分子， 使两个碳原子相互重叠，相当于将其投影在平面上。
3
环烷烃的结构与稳定性的关系
”
环烷烃的成环碳原子均为sp3杂化，环丙烷和环丁烷由于成环碳原子间成键以sp3杂化，轨道不能沿键轴方向重叠，而是以弯曲方向部分重叠形成弯曲键，电子云重叠程度较小，且电子云大部分分布在环外，容易受亲电试剂作用，发生加成反应而开环，故环不稳定。环己烷碳原子成键时，其sp3杂化轨道是沿键轴方向重叠形成C-Cσ键，电子云重叠程度大，键较牢固，环很稳定。环戊烷的环也相当稳定。
环烷烃的张力愈大，能量愈高，分子愈不稳定。环丙烷和环丁烷的张力能比其他的环烷烃都大很多，因此它们最不稳定，容易开环。环戊烷、环庚烷的张力能不太大,因此比较稳定。环己烷和C12以上大环化合物的张力能很小或等于零，因此它们都是很稳定的化合物。
”
常见稳定性比较
1
常见碳自由基稳定性顺序
从电子效应可推知自由基的稳定性。
碳自由基只有7个成键电子,明显缺电子，带有轻微供电性的烷基（sp3杂化)的加入有助于碳原子得到一些负电荷的补偿形成稳定的电子八隅体。
2
常见碳正离子稳定性顺序
碳正离子常经过碳骨架的重排，以形成更稳定的碳正离子去参与后续反应。
该重排的推动力是叔碳正离子的稳定性大于伯碳正离子的稳定性。
3
常见碳负离子稳定性顺序
碳负离子中负电荷所在轨道s成分越多，碳负离子越稳定。
增大s成分就意味着电子更接近核，能量越低。
从结构方面考虑，凡是能对碳负离子产生共轭效应和吸电子诱导效应，能使碳负离子的中心碳原子的负电荷分散，都可使碳负离子得到稳定化效应。
由于烷基是供电子基团，所以碳负离子连接烷基愈多，则愈不稳定（负电荷集中)。碳负离子稳定性顺序:
4
自由基反应历程
”
自由基反应又称游离基反应，是自由基参与的各种化学反应。自由基电子壳层的外层有一个不成对的电子，对增加第二个电子有很强的亲和力，故能起强氧化剂的作用。大气中较重要的为OH-自由基，能与各种微量气体发生反应。在光化学烟雾形成的化学反应中，有许多自由基反应，在链反应中起了重要的引发、传递和终止过程的作用。有许多自由基是中间产物，如过氧化氢自由基(HO2-)、烷氧基自由基(RO-)、过氧烷基自由基(RO2-)、酰基自由基(RCO-)等。
”
有机反应机理
又称有机反应历程。有机分子从反应物通过化学反应变成产物所经历的全部过程的详细描述。在一步反应中，反应物经过过度态直接转化为产物，在多步反应中，形成一个或多个活泼中间体再转化为产物，从反应物到活泼中间体，从一个活泼中间体到另一个活泼中间体，从活泼中间体到产物，都要经过过度态。对于有n个活泼中间体的反应，必然存在着n+1个过度态，了解了这些活泼中间体和过度态的结构、能量、性质，也就阐明了这个反应的机理。
来自天津大学张文勤老师对学习有机化学的建议
