小編整理: 有機(jī)化合物是指含有碳元素的化合物,通常包括碳?xì)滏I的化合物,但不包括一些無(wú)機(jī)化合物,如碳氧化物、碳酸鹽等。一些不包含碳?xì)滏I的化合物,如四氯化碳等全鹵代烴,也可以看作是有機(jī)化合物的衍生物,因?yàn)樗鼈兊姆肿咏Y(jié)構(gòu)中包含有碳元素。有機(jī)化合物在化學(xué)反應(yīng)中具有多種特性,如可燃性、反應(yīng)性、毒性等,因此被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、化妝品和食品等領(lǐng)域。
發(fā)展簡(jiǎn)史 據(jù)記載,中國(guó)古代曾制取到一些較純的有機(jī)物質(zhì),如 沒(méi)食子酸 (中藥名稱(chēng)是“白藥煎”,利用五倍子發(fā)酵水解,可以制出沒(méi)食子酸結(jié)晶),16世紀(jì)后期,西歐制得了 乙醚 、 硝酸乙酯 、 氯乙烷 等。18世紀(jì)后期, 瑞典 化學(xué)家 舍勒 (Scheler)提取到了 純凈的 草酸 、 蘋(píng)果酸 、 酒石酸 、 檸檬酸 、乳酸、尿酸等,他還通過(guò)皂化油脂和動(dòng)物脂肪制取 甘油 。 1806年,瑞典化學(xué)家 貝采里烏斯 (Berzelius)首次提出“有機(jī)”這一歷史性名詞,他把物質(zhì)組成元素主要是氫、氧、氮作為有機(jī)化合物的特征,認(rèn)為有機(jī)化合物是來(lái)自生物有機(jī)體的化合物,人工合成是不可能的。故19世紀(jì)初,在 生物學(xué) 和有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域中廣泛流行起“生命力論”。 1845年, 德國(guó) 的化學(xué)家柯?tīng)柊兀↘olber)利用木炭、硫黃、氯及水為原料合成了醋酸,這是一個(gè)從單質(zhì)出發(fā)實(shí)現(xiàn)的完全的有機(jī)合成。此后,越來(lái)越多的有機(jī)化合物不斷地在實(shí)驗(yàn)室中被合成出來(lái)?!吧Α睂W(xué)說(shuō)漸漸被拋棄了,“有機(jī)化學(xué)”這一名詞沿用至今。
命名
俗名法 俗名是根據(jù)有機(jī)化合物的來(lái)源、存在與性質(zhì)而得到的名稱(chēng),例如, 甲烷 又稱(chēng)坑氣、沼氣, 甲醇 又稱(chēng) 木醇 等。天然物質(zhì)通常具有俗名。
習(xí)慣命名法 習(xí)慣命名法用天干即甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示碳原子數(shù)在10以?xún)?nèi)的簡(jiǎn)單有機(jī)化合物,碳原子數(shù)在10以上的用漢字?jǐn)?shù)字表示,如十一、十二、十三等。異構(gòu)體以“正”“異”“新”等詞區(qū)分。
系統(tǒng)命名法 系統(tǒng)命名法是有機(jī)化合物的正式命名方法。1892年在 日內(nèi)瓦 召開(kāi)了有機(jī)化學(xué)命名法則大會(huì),1957年,國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(簡(jiǎn)稱(chēng)IUPAC)修訂了國(guó)際命名法。目前采用的命名法是1982年修訂的中文系統(tǒng)命名法。根據(jù)lUPAC命名法及1982年中國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)命名原則,按各類(lèi)化合物分述如下。
帶支鏈烷烴命名 (1)選主鏈:選定分子中最長(zhǎng)的碳鏈做主鏈,并按主鏈上碳原子的數(shù)目稱(chēng)為某“烷”。
(2)編號(hào):把主鏈里離支鏈最近的一端作為起點(diǎn),用1,2,3等數(shù)字為主鏈的各碳原子依次編號(hào),以確定支鏈的位置。
(3)寫(xiě)名稱(chēng):把支鏈的名稱(chēng)寫(xiě)在主鏈名稱(chēng)的前面,在支鏈名稱(chēng)的前面用阿拉伯?dāng)?shù)字注明它在主鏈上所處的位置,并在數(shù)字與名稱(chēng)之間用一短線隔開(kāi)。如果有相同的支鏈,可以合并起來(lái)用二、三等數(shù)字表示,但表示相同支鏈位置的阿拉伯?dāng)?shù)字要用逗號(hào)隔開(kāi);如果幾個(gè)支鏈不同,就把簡(jiǎn)單的寫(xiě)在前面,復(fù)雜的寫(xiě)在后面。 例如:
官能團(tuán)化合物命名 將各種官能團(tuán)分為主體官能團(tuán)和取代基官能團(tuán)兩大類(lèi)。主體官能團(tuán)的次序如下:
取代基官能團(tuán)主要有-NO 2 (硝基),-R(烴基),-X(F、CI、Br、1)。
(1)選主鏈:既含主體官能團(tuán),又含取代基官能團(tuán)的化合物,以主體官能團(tuán)對(duì)應(yīng)的化合物為母體,選最長(zhǎng)的碳鏈為主鏈。若化合物中含兩種或兩種以上的主體官能團(tuán),則按所述次序排在前面的官能團(tuán)為主體官能團(tuán),后面的為取代基。選最長(zhǎng)碳鏈為主鏈。
(2)編號(hào):從靠近官能團(tuán)(或上述取代基)端開(kāi)始,按次序規(guī)則優(yōu)先基團(tuán)列在后面。
(3)寫(xiě)名稱(chēng):用阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)明雙鍵或三鍵的位置(只需標(biāo)明雙鍵或三鍵碳原子編號(hào)較小的數(shù)字)。用“二”“三”等表示雙鍵或三鍵的個(gè)數(shù)。支鏈的定位應(yīng)服從所含雙鍵或三鍵的碳原子的定位。
幾何異構(gòu)體命名 烯烴 幾何異構(gòu)體的命名包括順、反和Z、E兩種方法 。簡(jiǎn)單的化合物可以用順?lè)幢硎?,也可以用Z、E表示。用順?lè)幢硎緯r(shí),相同的原子或基團(tuán)在雙鍵碳原子同側(cè)的為順式,反之為反式。如果雙鍵碳原子上所連四個(gè)基團(tuán)都不相同時(shí),不能用順?lè)幢硎?,只能用Z、E表示。按照“次序規(guī)則”比較兩對(duì)基團(tuán)的優(yōu)先順序,兩個(gè)較優(yōu)基團(tuán)在雙鍵碳原子同側(cè)的為Z型,反之為E型。必須注意,順、反和Z、E是兩種不同的表示方法,不存在必然的內(nèi)在聯(lián)系。有的化合物可以用順?lè)幢硎?,也可以用Z、E表示,順式的不一定是Z型,反式的不一定是E型。例如: 脂環(huán)化合物 也存在順?lè)串悩?gòu)體,兩個(gè)取代基在環(huán)平面的同側(cè)為順式,反之為反式。
光學(xué)異構(gòu)體的命名 光學(xué)異構(gòu)體的構(gòu)型有兩種表示方法D、L和R、S,D、L標(biāo)記法以 甘油醛 為標(biāo)準(zhǔn),有一定的局限性,有些化合物很難確定它與甘油醛結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,因此,更多的是應(yīng)用R、S標(biāo)記法,它是根據(jù)手性碳原子所連四個(gè)不同原子或基團(tuán)在空間的排列順序標(biāo)記的。光學(xué)異構(gòu)體一般用投影式表示,要掌握費(fèi)歇爾投影式的投影原則及構(gòu)型的判斷方法。 根據(jù)投影式判斷構(gòu)型,首先要明確,在投影式中,橫線所連基團(tuán)向前,豎線所連基團(tuán)向后;再根據(jù)“次序規(guī)則”排列手性碳原子所連四個(gè)基團(tuán)的優(yōu)先順序,在上式中:一NH 2 >-COOH>-CH 2 -CH 3 >-H;將最小基團(tuán)氫原子作為以碳原子為中心的正四面體頂端,其余三個(gè)基團(tuán)為正四面體底部三角形的角頂,從四面體底部向頂端方向看三個(gè)基團(tuán),從大到小,順時(shí)針為R,逆時(shí)針為S。
苯的同系物命名 苯分子中的一個(gè)氫原子被 烷基 取代后,命名時(shí)以苯作母體, 苯環(huán) 上的烴基為側(cè)鏈進(jìn)行命名。先讀側(cè)鏈,后讀苯環(huán)。 如果有兩個(gè)氫原子被兩個(gè) 甲基 取代后,可分別用“鄰”“間”和“對(duì)”來(lái)表示。 有機(jī)化合物名稱(chēng)的書(shū)寫(xiě)先后順序?yàn)椋喝〈淮?、取代基名稱(chēng)、母體官能團(tuán)位次、母體名稱(chēng)。當(dāng)母體官能團(tuán)位次為1時(shí),多數(shù)情況下省略;取代基中文名稱(chēng)按“先小后大,同基合并”的書(shū)寫(xiě)原則(英文名稱(chēng)按基團(tuán)首字母的字母順序先后列出),取代基數(shù)目用二、三……表示;取代基位次間用逗號(hào)隔開(kāi);位次與取代基以及母體官能團(tuán)位次和母體名稱(chēng)之間用“-”隔開(kāi)。 例如:
復(fù)雜的取代基,即支鏈上有取代基,則從和主鏈相連的碳原子開(kāi)始將支鏈碳依次編號(hào),并將支鏈的取代基位號(hào)、名稱(chēng)及支鏈名稱(chēng)寫(xiě)在圓括號(hào)內(nèi)。 例如:
分類(lèi)
按碳鏈分類(lèi) 按碳鏈結(jié)合方式的不同,有機(jī)化合物可以分為三大族,即:
(1)開(kāi)鏈族化合物( 脂肪族化合物 )。開(kāi)鏈族化合物分子中碳原子間相互結(jié)合而成碳鏈,不成環(huán)狀。 例如: (2)碳環(huán)族化合物。碳環(huán)族化合物分子中具有碳原子連接而成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。 碳環(huán)族化合物又可以分成以下兩類(lèi):
①脂環(huán)族化合物。這類(lèi)化合物可以看作是由開(kāi)鏈族化合物連接閉合成環(huán)而得。它們的性質(zhì)和脂肪族化合物相似,所以又叫作脂環(huán)族化合物。 例如:
②芳香族化合物。這類(lèi)化合物具有由碳原子連接而成的特殊環(huán)狀結(jié)構(gòu),使它們具有一些特定的性質(zhì)。 例如:
(3)雜環(huán)族化合物。這類(lèi)化合物也具有環(huán)狀結(jié)構(gòu),但是這種環(huán)是由碳原子和其他原子如氧、硫、氮等共同組成。 例如:
按官能團(tuán)分類(lèi) 官能團(tuán)是決定有機(jī)化合物的化學(xué)性質(zhì)的原子或原子團(tuán)。常見(jiàn)官能團(tuán)有碳碳雙鍵、碳碳三鍵、羥基、羧基、醚鍵、醛基、羰基等。有機(jī)化學(xué)反應(yīng)主要發(fā)生在官能團(tuán)上,官能團(tuán)對(duì)有機(jī)物的性質(zhì)起決定作用。像—X、—OH、—CHO、—COOH、—NO 2 、—SO 3 H、一NH 2 、RCO—等這些官能團(tuán)就決定了有機(jī)物中的鹵代烴、醇或酚、醛、羧酸、硝基化合物或亞硝酸酯、磺酸類(lèi)有機(jī)物、胺類(lèi)、酰胺類(lèi)的化學(xué)性質(zhì)。
結(jié)構(gòu)特點(diǎn) (1)有機(jī)化合物分子中,原子之間主要通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合;而無(wú)機(jī)物以離子鍵為主。 例如:
其中,碳?xì)滏I、碳碳鍵、碳氧鍵、氧氫鍵均為共價(jià)鍵。
(2)無(wú)論在簡(jiǎn)單還是復(fù)雜的有機(jī)化合物中,碳原子都形成4個(gè)共價(jià)鍵,即碳原子總是四價(jià)。
(3)碳原子之間可以通過(guò)單鍵、雙鍵、三鍵三種方式相互連接形成鏈狀和環(huán)狀兩種基本結(jié)構(gòu),即碳架。
(4)同分異構(gòu)現(xiàn)象普遍。乙醇和甲醚具有相同的組成(分子式為C 2 H 6 O),結(jié)構(gòu)分別為:像乙醇和甲醚這樣,具有相同的組成(分子式)而結(jié)構(gòu)不同的化合物,互稱(chēng)同分異構(gòu)體,這種現(xiàn)象稱(chēng)為同分異構(gòu)現(xiàn)象。在有機(jī)化合物中,同分異構(gòu)現(xiàn)象非常普遍,而無(wú)機(jī)物較簡(jiǎn)單。
(5)有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)決定有機(jī)化合物的性質(zhì)。有機(jī)化合物的性質(zhì)取決于組成它的原子的性質(zhì)、數(shù)量和彼此的關(guān)系,這些因素的改變可以引起性質(zhì)上的差異,而有機(jī)化合物所含原子的種類(lèi)、數(shù)量和彼此的關(guān)系體現(xiàn)了有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)。所以,有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)決定其性質(zhì)。 而無(wú)機(jī)物由元素在周期表的位置決定其物化性質(zhì)。
物理性質(zhì)
顏色 大多數(shù)有機(jī)化合物在日光下是無(wú)色的,有顏色的原因一種是:有機(jī)化合物分子中有生色基團(tuán)存在。常見(jiàn)的含生色基團(tuán)的化合物有:僅含碳與氫的有多烯烴;含碳、氫、氧的有醌,酞;含氮的有取代苯胺,取代甲苯胺,取代多環(huán)胺,取代肼,硝基,亞硝基,或氨基酚,偶氮,或重氮化合物,苦味酸化合物,脒,脎等。若干含鹵的硝基烴也有顏色。
另一種是固體物料的顏色在溶解后可以清楚觀察出來(lái),例如,固體物料溶解后如為黃色,且持久不退,表示為硝基、亞硝基、偶氮化合物,醌類(lèi),醌亞胺類(lèi),鄰二酮類(lèi),芳族多羥酮類(lèi),某些硫酮化合物類(lèi),染料等。如為紅、藍(lán)、黃或綠色,則表明含有某些染料或某些有機(jī)金屬化合物。
此外,有機(jī)化合物有顏色,也可能是:①含有雜質(zhì)因此在蒸餾有色溶液時(shí)應(yīng)注意顏色的改變。②見(jiàn)光或接觸空氣而變顏色因此須注意樣品來(lái)源、保存時(shí)間和保藏時(shí)是否見(jiàn)光或漏氣。
氣味 若干有機(jī)化合物氣味的分類(lèi)
醚香
乙酸乙酯,乙酸戊醇,乙醇,丙酮
麝香
三硝基異丁基甲苯,麝香精,麝香酮
苦杏仁香
硝基苯,苯甲醛,苯甲腈
蒜臭
二硫醚
樟腦香
樟腦,百里香酚,黃樟素,丁(子)香酚,香芹酚
二甲腫臭
四甲二腫,三甲胺
檸檬香
檸檬醛,乙酸沉香酯
焦臭
異丁醇,苯胺,枯胺,苯,甲酚,愈瘡木酚
花香
鄰氨基苯甲酸甲酯,萜品醇,香茅醇
腐臭
戊酸,已酸,甲基庚基甲酮,甲基壬基甲酮
百合香
胡椒醛,肉桂醇
麻醉味
吡啶,蒲勒酮(胡薄荷酮)
香草香
香草醛,對(duì)甲氧基苯甲醛
糞臭
糞臭素(3-甲基吲哚),吲哚
參考資料
密度 有機(jī)化合物的密度因物質(zhì)的種類(lèi)結(jié)構(gòu)而不同,其數(shù)值的范圍較大,一般有這些規(guī)律:(1)密度隨分子量增加而增大。(2)分子量接近的物質(zhì)中,極性分子的密度比非極性分子大。(3)由碳鏈組成的化合物中,含有支 鏈的密度變小。(4)含有幾何異構(gòu)體的物質(zhì),其密度的數(shù)值范圍大多有所不同。(5)鄰、間、對(duì)位取代的苯的衍生物,其密度相差小。(6)對(duì)稱(chēng)的醚、酮其密度比不對(duì)稱(chēng)的醚、酮要大。(7)分子中與碳原子上連接的原子,其原子量愈大,或極性基團(tuán)的數(shù)目愈多,則密度也愈大。(8)分子中同一個(gè)碳上取代基多的比取代基不在同一個(gè)碳上的密度要大。
熔點(diǎn) 同系物:一般隨分子量的增加而增加,即分子量大的熔點(diǎn)高。但有例外,如二元羧酸、低級(jí)醇、酚不符合上述規(guī)律。同分異構(gòu)體:一般對(duì)稱(chēng)程度高的,熔點(diǎn)高;反式熔點(diǎn)高于順式;形成分子間氫鍵的熔點(diǎn)高于分子內(nèi)氫鍵的(形成氫鍵的能力:-COOH>—OH>—NH 2 );二元取代苯中,取代基同類(lèi)時(shí)P>O>M,取代基不同類(lèi)時(shí)P>M>O;一般物質(zhì):熔點(diǎn)隨分子極性的增大而增大;形成氫鍵能力越強(qiáng),熔點(diǎn)越高;烷烴與一元羧酸中偶數(shù)碳分子的熔點(diǎn)高于相鄰奇數(shù)碳分子;一般離子型、內(nèi)鹽類(lèi)物質(zhì)的熔點(diǎn)較高。
沸點(diǎn) 同系物:一般隨分子量的增加而升高,即分子量大的沸點(diǎn)高。同分異構(gòu)體:一般支鏈化程度高的沸點(diǎn)低;官能團(tuán)接近分子中心的沸點(diǎn)低;反式沸點(diǎn)低于順式;共軛分子的沸點(diǎn)高于非共軛分子;形成分子間氫鍵的沸點(diǎn)高于分子內(nèi)氫鍵。一般物質(zhì):沸點(diǎn)變化規(guī)律同熔點(diǎn)變化規(guī)律。
溶解性 一般原則:“相似相溶”。可溶于水的有機(jī)物:①?gòu)?qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)鹽類(lèi);②碳原子數(shù)小于等于4的醇、醛、酮、酸、胺、腈;③平均每個(gè)官能團(tuán)含碳原子數(shù)小于等于4的多個(gè)極性官能團(tuán)物質(zhì)。同系物水溶性隨分子量的增加而減少;同分異構(gòu)體水溶性隨支鏈化程度的增加而增大、隨分子間氫鍵能力的增強(qiáng)而增強(qiáng)。
化學(xué)性質(zhì)
取代反應(yīng) 1.親電取代
芳環(huán)上的氫原子被親電試劑取代的反應(yīng)稱(chēng)為芳香親電取代反應(yīng)。
2.親核取代
具有向帶正電原子親近性質(zhì)的試劑,稱(chēng)為親核試劑(Nucleophilicagent),常用Nu:或Nu 表示,它們通常是一些負(fù)離子(如OH 、CN 、RO 、NO 3 ,等)或具有未共用電子對(duì)的分子(如:NH 3 、H 2 O等)。反應(yīng)結(jié)果是鹵素帶著一對(duì)電子以負(fù)離子形式離去,而親核試劑提供一對(duì)電子與鹵代烷的α-碳原子形成新的 共價(jià)鍵。這類(lèi)由親核試劑進(jìn)攻而引起的取代反應(yīng)稱(chēng)為親核取代反應(yīng)。 3.自由基取代
有機(jī)化學(xué)中,自由基取代反應(yīng)主要指的是烷烴的取代反應(yīng)。自由基取代包括自由基引發(fā)、自由基增長(zhǎng)與自由基終止三個(gè)過(guò)程。
CH 3 CH 2 CH 3 +Br 2 CH 3 CHBrCH 3 (97%)+CH 3 CH 2 CH 2 Br(3%) H 2 C=CHCH 2 CH 3 +Cl 2 H 2 C=CHCHClCH 3
加成反應(yīng) 1.親電加成
由親電試劑(路易斯酸)進(jìn)攻而引起的有機(jī)反應(yīng),通稱(chēng)親電反應(yīng)。烯烴雙鍵碳原子受π電子云屏蔽,π電子受核引力較小,容易接受親電試劑進(jìn)攻,而發(fā)生加成反應(yīng)。烯烴的加成反應(yīng)是親電加成反應(yīng)。
H 2 C=CH-CH 2 CH 3 +Cl 2 ClH 2 CCHClCH 2 CH 3 2.親核加成
親核加成反應(yīng)(nucleophilicaddition)是醛、酮的典型反應(yīng)。碳氧雙鍵具有極性,羰基碳帶部分正電荷,容易受親核試劑的進(jìn)攻,發(fā)生親核加成反應(yīng)。
3.環(huán)加成
環(huán)加成反應(yīng)是指在光或熱的作用下,兩個(gè)烯烴或共軛多烯烴或其他n體系的分子相互作用,形成一個(gè)穩(wěn)定的環(huán)狀化合物的反應(yīng)。
消除反應(yīng) 鹵代烷與氫氧化鈉(或氫氧化鉀)的醇溶液作用,可脫去一分子鹵化氫而生成烯烴。
CH 2 CH 2 CH 2 -Br+NaOH CH 2 CH=CH 2 +NaBr+H 2 O 這種分子中失去一個(gè)簡(jiǎn)單分子而形成不飽和鍵的反應(yīng)稱(chēng)為消除反應(yīng)(elimination),以E表示。像鹵代烷這樣發(fā)生在相鄰原子間的消除反應(yīng),叫做1,2-消除反應(yīng),也叫做α,β-消除反應(yīng),簡(jiǎn)稱(chēng)β-消除反應(yīng)。
氧化-還原反應(yīng) 有機(jī)化學(xué)中氧化數(shù)升高的反應(yīng)為氧化,氧化數(shù)降低的反應(yīng)為還原,是指有機(jī)分子中碳或其它原子的氧化還原反應(yīng)。通常有機(jī)物分子中加氧去氫的反應(yīng)為氧化,而加氫去氧的反應(yīng)為還原。長(zhǎng)鏈烷烴氧化時(shí)生成兩種羧酸,低級(jí)烷烴被氧化時(shí)生成相應(yīng)的羧酸和醛,芳香烴的側(cè)鏈被氧化時(shí)生成苯甲酸;不飽和烴類(lèi)易發(fā)生氧化,且反應(yīng)條件不同,產(chǎn)物不同。
酯化反應(yīng) 羧酸與醇或酚在無(wú)機(jī)或有機(jī)強(qiáng)酸催化下發(fā)生反應(yīng)生成酯和水,這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為酯化反應(yīng)。常用的催化劑有濃硫酸、干燥的氯化氫、有機(jī)強(qiáng)酸或陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。在酯化反應(yīng)中,如果參與反應(yīng)的羧酸本身就具有足夠強(qiáng)的酸性,例如甲酸、草酸等,那就可以不另加催化劑。
酯化反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng),當(dāng)酯化反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),通常只有65%左右的酸和醇生成酯。為了使反應(yīng)有利于酯的生成,可以從反應(yīng)物中不斷移去產(chǎn)物酯或水,或者使用過(guò)量的羧酸或醇。
縮合反應(yīng) 具有活潑a-氫的醛酮在稀堿催化下,發(fā)生分子間的縮合反應(yīng),首先生成β-羥基醛酮;提高溫度進(jìn)一步脫水,生成α,β-不飽和醛酮。此反應(yīng)稱(chēng)為羥醛縮合反應(yīng)。羥醛縮合反應(yīng)是有機(jī)合成中增長(zhǎng)碳鏈的重要反應(yīng),也是合成α,β-不飽和醛酮的重要方法。常用的堿催化劑有氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣和氫氧化鋇等的水溶液,也可以使用醇鈉或仲胺。
水解反應(yīng) 水解被定義為一種有機(jī)物分子RX與水的反應(yīng)。該反應(yīng)是水體中的親核基團(tuán)(水或OH )進(jìn)攻有機(jī)物分子RX中的親電基團(tuán)(C、P等原子)并取代一個(gè)離去基團(tuán)X。 該反應(yīng)可表達(dá)為:
重氮化反應(yīng) 芳香伯胺與硝酸鹽在過(guò)量強(qiáng)酸及低溫條件下生成芳香重氮鹽的反應(yīng)稱(chēng)為重氮化反應(yīng)。芳香重氮鹽在較高溫度下易分解,因此重氮化反應(yīng)要控制溫度在0~5℃,以利于獲得高產(chǎn)率的重氮鹽。若芳環(huán)上連有一X、一NO 2 或—SO 3 H等吸電子基的芳胺,重氮化溫度可提高至40~60℃。
ArNH 2 +NaNO 2 +HCl ArN 2 Cl+H 2 O+NaCl
偶聯(lián)反應(yīng) 偶聯(lián)反應(yīng)是在金屬催化下兩個(gè)化學(xué)單位通過(guò)新的碳碳鍵生成一個(gè)分子的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)。鈀催化的碳碳鍵偶聯(lián)反應(yīng)是指親電試劑RX和親核試劑R'M生成R-R'和MX鹽的反應(yīng)。
親電試劑主要是烷基或芳基的鹵代物(X=F、Cl、Br、I)或酸根。親核試劑主要是有機(jī)金屬試劑、烯烴、炔烴等。有機(jī)金屬試劑一般包括格氏試劑(RMgX)、有機(jī)硼試劑(硼烷、硼酸、硼酸酯)、有機(jī)鋅試劑、有機(jī)硅試劑和有機(jī)錫試劑。
鑒別 紅外、紫外、核磁是用來(lái)鑒別有機(jī)物的三種常見(jiàn)方法:(1)利用有機(jī)化合物分子中的某些官能團(tuán)和基團(tuán)在紅外光波長(zhǎng)區(qū)具有特殊的吸收特征進(jìn)行檢測(cè)分析。 (2)利用紫外-可見(jiàn)吸收光譜可以推斷化合物中的共軛結(jié)構(gòu)和芳環(huán)結(jié)構(gòu)及羰基等官能團(tuán)的存在。 (3)核磁共振又稱(chēng)NMR:通過(guò)檢測(cè)原子核自旋能級(jí)間的躍遷反映化合物的結(jié)構(gòu)。
用簡(jiǎn)便的化學(xué)方法鑒別有機(jī)化合物,要求所選擇 的化學(xué)反應(yīng)不僅容易進(jìn)行、操作簡(jiǎn)單安全,而且要有明顯或特殊的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。如沉淀的生成或溶解、顏色的變化、氣體的生成等。
分離提純
重結(jié)晶及過(guò)濾 重結(jié)晶(recrystallization)是分離提純固體有機(jī)化合物的一種方法,通常用合適的溶劑進(jìn)行重結(jié)晶。 一般溫度升高,溶解度增大。若把固體溶解在熱的溶劑中達(dá)到飽和,冷卻時(shí)或加入不良溶劑,由于溶解度下降 ,溶液變成過(guò)飽和溶液而析出結(jié)晶。在這一過(guò)程中,固體有機(jī)物所夾雜的雜質(zhì),或在此溶劑中不溶或溶解度很小,可以通過(guò)過(guò)濾除去;或是在此溶劑中的溶解度很大,留在結(jié)晶的母液中,從而達(dá)到提純的目的。
常壓蒸餾 常壓蒸餾(Simple distillation)可以把揮發(fā)性的液體與不揮發(fā)物質(zhì)分開(kāi),也可以分離兩種或兩種以上沸點(diǎn)相差較大(至少30℃以上)的液體有機(jī)化合物。
分餾 分餾(Frac tional Distillation)是分離提純液體有機(jī)化合物的方法,分離提純沸點(diǎn)相差較小的混合物。分餾在實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)上廣泛應(yīng)用,工程上常稱(chēng)為精餾。
水蒸氣蒸餾 水蒸氣蒸餾(Steam Distillation)經(jīng)常用來(lái)分離含有大量樹(shù)脂狀副產(chǎn)物的混合物,以及從天然產(chǎn)物中分離提取需要的成分。在難溶或不溶于水的有機(jī)物中通入水蒸氣或與水一起共熱,使有機(jī)物隨水蒸氣一起蒸餾出來(lái)。 常用于在常壓下蒸餾易發(fā)生分解的高沸點(diǎn)化合物等情況。
減壓蒸餾 減壓蒸餾(Vacuum Distillation)常用于沸點(diǎn)很高的液體有機(jī)化合物。
萃取和洗滌 萃取(Solvent Extraction)可以從固體或液體混合物中提出所需要的物質(zhì),也可以用來(lái)洗去混合物中少量雜質(zhì)。通常前者稱(chēng)為“抽提”或“萃取”,后者稱(chēng)為“洗滌”(Solution Washing)。萃取和洗滌的基本原理都是利用物質(zhì)在互不相溶(或微溶)的溶劑中的溶解度或分配比的不同而達(dá)到分離的目的。