第2章精细有机合成的理论基础2资料.
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第二章精细有机合成反应理论主要内容:1 精细有机合成基础知识(共价键、电子效应、空间效应)2 有机反应理论、类型(取代、加成、消除、重排等反应)3 近代有机合成新技术(微波合成、PTC、电解、超声波)第一节精细有机合成基础知识一共价键及其特性(1)共价键:共价键是两个原子的未成对而又自旋相反的电子偶合配对的结果。
共价键的形成降低了体系的能量,形成稳定的结构。
共价键有饱和性,方向性(2)共价键的性质:①键长②键角③键能④共价键的极性和元素的电负性表征了原子电负性的大小由于成键电子云的不完全对称而呈极性的共价键被称为极性共价键,通常用箭头→来表示这种极性键,箭头所指的原子通常是吸引电子能力较强的原子,也就是指向极性键中带部分负电荷的原子例如:H →Cl同一周期而言,原子序数增加↑,电负性增加↑;同一主族而言,原子序数增加↑,电负性降低↓。
常用偶极矩(μ)表征极性共价键的大小偶极矩(μ)等于正电中心或负电中心的电荷值q(单位:库仑)与两个电荷中心之间的距离d(单位:m)的乘积:二有机反应中的电子效应与空间效应1. 电子效应电子效应可用来讨论分子中原子间的相互影响以及原子间电子云分布的变化。
可分为诱导效应和共轭效应。
(1)诱导效应(Induction effect)在有机分子中相互连接的不同原子间,由于原子各自的电负性不同而引起的连接键内电子云偏移的现象,以及原子或分子受外电场作用而引起的电子云转移的现象称作诱导效应,用I表示。
根据作用特点,诱导效应可分为静态诱导效应和动态诱导效应。
①静态诱导效应Is :由于分子内成键原子的电负性不同所引起的,电子云沿键链(包括σ键和π键)按一定方向移动的效应,或者说键的极性通过键链依次诱导传递的效应。
这是化合物分子内固有的性质,被称为静态诱导效应,用Is表示。
诱导效应的方向是通常以C—H键作为基准的,比氢电负性大的原子或原子团具有较大的吸电性,称吸电子基,由此引起的静态诱导效应称为吸电静态诱导效应,通常以-Is表示;比氢电负性小的原子或原子团具有较大的供电性,称给电子基由此引起的静态诱导效应称为供电静态诱导效应,通常以+Is表示。
精细有机合成化学与工艺学《精细有机合成化学及工艺学》课程教学大纲第1章绪论介绍精细化工的定义、特点、分类;精细化工在国民经济中的作用;有机精细化学品的分类;精细有机合成单元反应的定义和种类。
本章重点:明确精细化工的基本概念,了解该领域的最新科技发展动态和趋势。
第2章精细有机合成的理论基础概述:概括介绍精细有机合成的反应原理和历程、精细有机合成的工艺学基础的概况。
反应试剂的分类:极性试剂、游离基试剂。
亲电取代反应:芳香族亲电取代反应历程、芳香族亲电取代反应定位规律。
亲核取代反应:脂肪族和芳香族亲核取代反应历程、影响因素。
化学计量学metrology:反应物的摩尔比、转化率、收率及选择性等概念。
精细有机合成中的溶剂效应:溶剂的分类、专一性溶剂化作用对有机反应的影响、有机反应溶剂的使用和选择。
相转移催化:相转移催化原理、相转移催化剂、影响因素及应用实例。
第3章卤化概述:介绍卤化单元反应的定义、特点、重要性。
重点介绍芳环上取代卤化反应:反应历程、卤化反应影响因素、典型卤化反应品种-—氯苯的生产工艺。
脂肪烃及芳环侧链的取代反应:反应影响因素、典型卤化反应品种-—氯化苄的生产工艺。
第4章磺化和硫酸酯化概述:介绍磺化单元反应反应概况:磺化重要性、磺化剂。
重点介绍芳香族磺化:主要磺化方法、磺化反应历程、磺化反应动力学、磺化反应影响因素、磺化生产工艺、磺化物的分离、典型磺化产品——萘磺酸及衍生物的生产。
第5章硝化和亚硝化概述:介绍硝化反应的定义、特点、重要性。
硝化反应历程:介绍均相硝化动力学及非均相硝化动力学。
硝化反应工艺:重点介绍混酸硝化反应、绝热硝化反应工艺、硝化反应影响因素、硝化异构产物的分离。
介绍典型硝化产品——硝基苯的生产工艺。
亚硝化:酚类、胺类的亚硝化。
本章重点:掌握硝化和亚硝化原理和历程、硝化反应影响因素;以及混酸硝化反应第6章氢化和还原概述:介绍氢化反应的定义、分类、应用。
重点介绍催化氢化、化学还原理论及工艺。
精细有机合成课程提纲及练习(供参考)第一章绪论1.说明以下名词无不同化学品、不同化学品、通用化学品、准通用化学品、精细化学品、专用化学品、有机合成、单元反映、合成线路2.石油、天然气的要紧成份。
第二章精细有机合成的理论基础1.亲电试剂、亲核试剂、芳香族π配合物与σ配合物的特点与关系。
2.芳香族亲电取代反映的机理、定位规律及应用。
3.脂肪族亲核取代反映的历程及阻碍因素。
第三章精细有机合成的工艺学基础1.了解并说明以下名词:合成线路、工艺线路、反映条件、合成技术、完成反映的方式;溶剂化作用、电子对受体、电子对给体、硬软酸碱原那么、电荷密度、离子原、离子体、Houghes-Ingold规那么;气固相接触催化反映、催化剂、催化剂的比表面、催化剂的选择性、催化剂的活性、催化剂的寿命、催化剂中毒;相转移催化。
2.反映转化率、选择性、理论收率、单程转化率和总专化率的计算。
3.间歇操作、持续操作的特点;理想混合型反映器、理想置换型反映器的特点4.非质子传递非极性溶剂、非质子传递极性溶剂、质子传递型溶剂的特点;如何用Houghes-Ingold规那么来预测溶剂对亲核取代反映的阻碍;非质子传递极性溶剂、质子传递型溶剂对亲核负离子亲核活性的阻碍。
5.固体催化剂的组成,各部份所起的作用;固体催化剂评判的指标;引发催化剂中毒的缘故及中毒的形式,催化剂的再生。
6.举例说明相转移催化的原理。
相转移催化的应用。
7.电解进程中阴极、阳极所发生的大体反映;工作电极、辅助电极;丙烯腈电解生成己二腈的反映顺序;电极界面的结构。
8.苯与氯反映制备一氯苯,100mol 苯消耗氯气105mol ,产物中有一氯苯92mol ,苯2mol 及其它一些副产物。
计算此反映中苯的转化率、生成一氯苯的选择性、一氯苯的收率。
9.利用卤素互换制备氟代烷反映, 此类反映在DMSO 中进行,反映速度比在甲醇中快107倍。
什么缘故?答: 卤素互换制备氟代烷反映,其反映进程可用下式表示:此反映是一个双分子的亲核取代反映,亲核试剂(或离子)的亲核能力越强,反映速度越快。
第1章绪论1.1精细化学品的释义关于精细化学品的释义,国际上有三种说法:传统释义:产量小、纯度高的化工产品。
日本的释义:具有高附加值、技术密集型、设备投资少、多品种、小批量生产的化学品。
我国原则上采用日本对精细化学品的释义。
1.5 精细有机合成的原料资源精细有机合成的原料资源是煤、石油、天然气和动植物。
第2章精细有机合成基础2.1.2. 环上已有取代基的定位规律两类定位基:邻、对位定位基(第一类定位基):-O-, -N(CH3)2, - NH2, -OH, -OCH3, -NHCOCH3, -OCOCH3,-F, -Cl, -Br, -I, -CH3, -CH2Cl, -CH2COOH, -CH2F等。
间位定位基(第二类定位基):-N+(CH3)3, -CF3, -NO2, -CN, -SO3H, -COOH, -CHO,-COOCH3, -COCH3, -CONH2, -N+H3, -CCl3等。
2.1.3 苯环上取代定位规律2.1.3.1 已有取代基的电子效应诱导效应(I):由电负性大小决定。
共轭效应(T):包括π-π共轭和p-π共轭。
有+I,无T:2.1.4 苯环上已有两个取代基时的定位规律2.1.4.1 两个已有取代基的定位作用一致两个已有取代基为同一类型定位基,且处于间位。
两个已有取代基为不同类型定位基,且处于邻、对位。
2.1.4.2 两个已有取代基的定位作用不一致两个已有取代基为不同类型定位基,且处于间位。
——取决于第一类定位基两个已有取代基为同一类型定位基,且处于邻、对位。
——取决于定位能力的强弱2.4 精细有机合成中的溶剂效应(3)溶剂极性的本质——溶剂化作用每一个被溶解的分子或离子被一层或几层溶剂分子或松或紧地包围的现象,叫做溶剂化作用,它包括溶剂与溶质之间所有专一性和非专一性相互作用的总和。
按Lewis酸碱理论分类按起氢键给体的作用分类按专一性溶质、溶剂相互作用分类无机溶剂与有机溶剂;极性溶剂(电子对受体(EPA)溶剂与电子对给体(EPD)溶剂)与非极性溶剂。