可汗学院-有机化学小结

一、命名（注意：英文是按字母排序的，与汉语不同）

结构表达：线代表2个电子形成的公用电子对。如C—H

烷烃（alkane 含异、仲、叔碳支碳）、烯烃（alkene）、卤代烃（alkyl halides）的习惯命名或系统命名

1 meth，2 eth，3 prop，4 but，5 pent，6 hex，7 hept，8 oct，9 non，10 dec，11 undec 12 dodec 13 tridec 14 tetradec

isobutyl sec-butyl tert-butyl 异仲叔

halogen 卤素：fluorine chlorine bromine iodine

halide 卤化物：fluoride chloride bromide iodide

二、空间结构

1. sp3杂化轨道与 $\delta$ 键、sp2杂化轨道与 $\pi$ 键

2. 纽曼投影式 Newman projection

交错构想 staggered conformatin、重叠构想 eclipse conformation

反式构象 anti-conformation（最稳定）、偏转构想 gauche conformation（最不稳定）

3. 环己烷的椅型构象和船型构象：

椅型构象CH2相互远离，构象更稳定。甲基环己烷2种椅型构象可画双纽曼图，其中一种满足反式构象，更稳定。

4. 同分异构体isomers 可分：结构异构体constitutional isomer 和立体异构体stereoisomer。

立体异构体包括：对映体enantiomers 和非对映体diastereomers

Enantiomers are just the mirror images. 对映体互为镜像。对映体R-S命名（按原子序数排序基团，R顺时针，右手性分子；S sinister 逆时针，左手性分子）

5. 烯烃的顺反和E-Z命名

按原子序数找出优先基团，E表反面、分离，Z表正面、一起，如(Z)-but-2-ene

三、反应机理

1. 酸催化加成反应：水合氢离子hydronium ions 吸引双键碳的电子，形成碳正离子；碳正离子吸收水分子中的氧的电子；氧吸引其中一个H的电子；另一个水分子把一个电子给H又形成水合氢离子。

马氏规则与碳正离子carbocation：氢越多的碳更易得氢；基团越多的碳更易得基团。

2. 烯烃聚合反应：聚氯乙烯PVC polyvinyl chlorine

3. 亲核置换反应：SN2 和 SN1

SN2亲核试剂直接将电子给C，亲核试剂从一侧攻击，离去基团从另一侧离开，改变手性。

SN1有机物本身C将一个电子给电负性强的卤素等，形成碳正离子，反应发生在同侧，不改变手性。

在质子溶剂a protic sovent中，亲核性I->Br->Cl->F-;

在非质子溶剂 a aprotic sovent中，亲核性OH->F->Cl->Br->I-；

碱性basicity：OH->F->Cl->Br->I-（热力学概念）

4. 消去反应：E2 和E1

一般消去卤化物（如卤化氢）形成双键。

跟功能基团连接的C叫 $\alpha$ 碳，两边叫 $\beta$ 碳，连接更少氢的碳的氢的酸性更强，强碱更容易得到。

札依采夫规则：连接最少氢的碳易失去氢质子。超共轭现象 hyperconjugation。

E2酸性强的质子直接被强碱（如甲氧基纳）拿走。

E1形成叔碳正离子，整个分子有一定酸性，即给出质子。

对于SN2、E2一般要强亲核剂或强碱，一般在非质子溶剂中。

对于SN1、E1一般要弱亲核剂或弱碱，一般在质子溶剂中。

5. 自由基反应

引发步骤 initiation step ：在提供能量的情况下，形成自由基 a free radical。

链增长步骤propagation step：反映掉一个自由基，却生成了另一个自由基。

链终止步骤termination step：当自由基数量足够多，自由基之间反应。

一旦一个自由基反应开始了，这些家伙非常活跃，就会开始和其它物质反应，随着反应进行，就会产生越来越多的自由基，发生连锁反应。

四、特殊基团（优先级醇胺

1. 醇 alcohol 甲醇 methanol 乙醇ethanol

2. 胺 amine

伯胺（甲胺 methylamine） primary amine，仲胺（二甲胺dimethylamine）secondary amine，叔胺（三甲胺 trimethylamine） tertiary amine

heptan-2-amine

苯胺 aniline， 3-bromo-4-nitro aniline

3. 醚 ether 甲醚（即二甲醚） methyl ether或methoxymethane 乙醚（即二乙醚）diethyl ether

环氧化合物epoxide 环醚，不行大多数醚，这个很有活性。

环醚2种命名方式：cyclohexene oxide 氧化环己烯 epoxy cyclohexane 环氧环己烷

4. 笨 benzene 是共振resonance 结构，这些电子在整个环上，这样能量最低。

芳香性 aromatic 休克尔规则：4n+2 芳香族化合物 aromatic compound ，如果不遵守4n+2，叫anti-aromatic

chlorobenzene 氯苯， toluene 甲苯，phenol 苯酚，aniline 苯胺，苯甲酸 benzoic acid，苯甲醛 benzaldehyde

5. 醛 aldehyde 含羰基 carbonyl group

甲醛 formaldehyde或methanal 乙醛 acetaldehyde 或ethanal

6. 酮 ketone

丙酮 acetone

7. 酰基 acyl CH3-C=O 乙酰基 acetyl

8. 羧酸 carboxylic acid

羧酸比醇酸性更强的原因是：一旦它给出质子，就会变得相当稳定（由于共振杂化体 resonance stabilization）

五、含基团的反应

1. SN2/SN1反应中胺的亲核作用

乙胺 ethylamine 在中性官能团中碱性最强的。

① SN2

乙胺攻击溴化乙烷形成二乙基铵＋和 Br-；乙胺夺走二乙基铵＋的氢质子，形成二乙基胺和乙基胺+。

二乙基胺攻击溴化乙烷形成三乙基铵＋和 Br-；乙胺夺走三乙基铵＋的氢质子，形成三乙基胺和乙基胺+。

三乙基胺攻击溴化乙烷形成四乙基铵＋（即季铵）和 Br-。

②SN1 例如叔碳上的卤素

2. 环醚的SN2/SN1开环反应 :生成2个羟基。

3. 芳香烃的亲电取代反应：非常强的亲电试剂（通常带正电荷）与苯环反应。

例如：笨的溴化笨和溴气在溴化铁催化下形成溴苯，即加入FBr3后，Br2变成强亲电试剂，打破苯环的芳香结构。

4. 酰基化反应

笨与乙酰氯在氯化铝的作用下发生取代反应，最终形成苯乙酮 acetophenone，即酰基化了这个苯环。

5. 烯醇-酮互变异构

双键的一端连接一个羟基与酮互变异构，即烯醇式分子和酮式分子（更稳定）

6. 酯化反应

一般在酸（如硫酸）催化作用下，醇被硫酸质子化，带一个正电，即在乙醇溶液中，质子也能释放出来；

7. 酰氯的形成

由乙酸 acetic acid 和氯化亚砜 thionyl chloride 形成乙酰氯 acetyl chloride

8. 酰氯的胺化

丁酰氯 butanoyl 和二甲基胺生成N,N-二甲基丁酰胺

9. 羟醛反应

羰基旁边的碳叫 $\alpha$ 碳， $\alpha$ 碳上的H的酸性要强于其它碳上的。

在碱催化作用下， $\alpha$ 碳上的H质子被夺走，由于共振resonance，形成烯醇离子enolate。

烯醇离子作为亲核试剂与醛发生反应，生成物有醛和醇，aldol的由来。