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1、第二章結(jié)構(gòu)與化學(xué)活性的關(guān)系2.1化學(xué)鍵的性質(zhì)2.2誘導(dǎo)效應(yīng)、場效應(yīng)和共軛效應(yīng)2.3芳香性和休克爾規(guī)則2.4哈米特方程式11.化學(xué)鍵性質(zhì)的描述2.常見化學(xué)鍵的成鍵方式及性質(zhì)3.成鍵方向與分子的立體異構(gòu)2.1化學(xué)鍵的性質(zhì)2化學(xué)性質(zhì)化學(xué)鍵分子結(jié)構(gòu)決定推測說明推測◆化學(xué)鍵的描述:鍵長、鍵角、成鍵類型等(單雙鍵?雜化方式?)1.描述化學(xué)鍵性質(zhì)的參數(shù)鍵能:在氣態(tài)下,將結(jié)合兩個原子的共價鍵斷裂成原子時所吸收的能量。鍵長:指形成共價鍵的兩個原子的原子核之間所保持的一定的距離。3鍵角:兩價以上的原子與其他原子成鍵時,兩個共價鍵之間的夾角。偶
2、極矩:包括化學(xué)鍵的偶極矩和分子的偶極矩?;瘜W(xué)鍵的偶極矩為電荷e與正、負(fù)電荷距離d的乘積。??e?d,單位為:庫侖?米【也用:德拜,1D=3.336?10-30C?m】。偶極矩的方向?yàn)檎姾芍赶蜇?fù)電荷。分子的偶極矩等于各鍵偶極矩的向量和。分子偶極矩越大,分子間的作用力越大。如:比得?德拜荷蘭-美國物理學(xué)家4?=3.93D?=0.43D?=0D?=4.39D矢量和5練習(xí):對硝基苯胺和對硝基氯苯比較,哪個偶極矩大?為什么?答:62.常見化學(xué)鍵的成鍵方式及性質(zhì)常見的化學(xué)鍵碳碳鍵(單、雙、三)碳?xì)滏I碳氧鍵(單、雙)碳氮鍵(單、雙)
3、碳硫鍵(單、雙)氫鍵(分子間、分子內(nèi))7C-CC=CC?C(1).碳碳鍵的種類和性質(zhì)8類型C雜化方式鍵角(大約)碳原子立體結(jié)構(gòu)碳碳鍵長度nmS軌道比例氫的酸性C-C-Hsp3109?28′四面體0.1541/4弱C=C-Hsp2120?三角形0.1342/3中C?C-Hsp180?直線0.1201/2強(qiáng)舉例一個說明炔酸性大的反應(yīng)例子?不同雜化狀態(tài)碳的成鍵和性質(zhì)9(2).碳氧鍵的種類和性質(zhì)?C-O單鍵:醇、酚、醚。存在p-?共軛,O不是典型的sp3雜化。將H換成R即是醚10?C=O雙鍵:醛、酮、羧酸及其衍生物。氧的2p軌道和
4、碳的sp2雜化軌道重疊成?鍵,兩個原子的2p軌道形成一個?鍵(氧原子還剩下一個2s和一個2p軌道)。11(3).碳氮鍵的種類和性質(zhì)sp3N與碳成鍵:胺類。可能具有對映體在苯胺中,N原子的孤對電子參與苯環(huán)共軛,已不是典型的sp3雜化12Sp2N與碳成鍵:芳香雜環(huán)內(nèi)大?鍵、碳氮雙鍵。兩化合物中N都是sp2雜化,但N參與共軛的電子數(shù)不同,所以堿性不同。亞胺肟孤對電子在Sp2軌道中13此N沒有堿性,不會參與形成氫鍵(4).氮氧鍵的種類和性質(zhì)硝基化合物:N是sp2雜化,一個N兩個O參與共軛。14(5).硫碳、硫氧鍵的種類和性質(zhì)硫醚:
5、和醚相似,S以sp3方式雜化。砜和亞砜:S以sp3方式雜化。O以p軌道成鍵。?鍵:S?O配位鍵。?鍵:ds-po重疊而成。具有對映體15例:下列化合物能形成分子內(nèi)氫鍵的是哪些?答案:D能形成分子內(nèi)氫鍵。A,C因?yàn)榭臻g結(jié)構(gòu)不利不能形成分子內(nèi)氫鍵。DA163.成鍵方向與分子的立體異構(gòu)(1).烯(雙鍵)上取代基的順(Z)反(E)異構(gòu)孤對電子處于sp2軌道中,比處于sp3軌道中堿性小。17(2).環(huán)上取代基的順反異構(gòu):環(huán)己烷和十氫萘最重要。a鍵與e鍵;順式與反式。18(3).對映異構(gòu):凡與其鏡像不能重疊的分子稱為手性分子。一般說來
6、,一個分子內(nèi)既沒有對稱面,又沒有對稱中心,就可以判斷該分子具有手性。它互為對映異構(gòu)體。其構(gòu)型分別用(R)-或(S)-表示。但不能用(R)-或(S)-構(gòu)型來判斷旋光方向。19例.比較下列化合物堿性的大小,為什么?答案:A>C>B>D。A因?yàn)閺埩μ?,N不能與苯共軛;C因?yàn)镹的sp2軌道與苯?鍵中的p軌道垂直,也不與苯共軛;但它的孤對電子在sp2軌道中,故堿性比A弱。BN原子參與苯共軛;DN原子已沒有孤對電子。1.2.答案:A>B>C202.2誘導(dǎo)相應(yīng)、場效應(yīng)和共軛效應(yīng)誘導(dǎo)相應(yīng)、場效應(yīng)和共軛效應(yīng)是影響分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的主要電子效
7、應(yīng)。在物理有機(jī)中,試圖對各個基團(tuán)的電子效應(yīng)給出一個確定的數(shù)值,并由此找出結(jié)構(gòu)與化學(xué)活性的定量關(guān)系。如根據(jù)原子電負(fù)性和原子半徑計算得到的誘導(dǎo)效應(yīng)指數(shù)、共軛效應(yīng)指數(shù)(C?,Cp,C?);根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)得到的哈米特的?值等。除了哈米特的?值在芳香族化合物的側(cè)鏈反應(yīng)中得到較廣泛的應(yīng)用外,其他取代基常數(shù)的用途都有很大的局限性。實(shí)際工作中,仍以實(shí)驗(yàn)得到的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律為主。本課程介紹以上電子效應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律。211.誘導(dǎo)效應(yīng):因某一原子或原子團(tuán)的電負(fù)性,而引起分子中?鍵電子云分布發(fā)生變化,進(jìn)而引起分子性質(zhì)發(fā)生變化的效應(yīng)叫做誘導(dǎo)效應(yīng)(indu
8、ctiveeffect,簡稱I,+I(xiàn),-I效應(yīng))。比較三種化合物酸性大??!22常見的推電子(+I)基團(tuán):(CH3)3C-?(CH3)2CH-?CH3CH2-?CH3-O-常見的吸電子(-I)基團(tuán):-+NR3,-+SR2,-+NH3,-NO2,--SO2R,-CN,-COOH,-OAr,-CO2R,-CO