高等有机化学:反应机理(华东理工大学)讲解
- 格式:ppt
- 大小:3.73 MB
- 文档页数:92
●Woodward-Hoffmann规则一:4n电子的热电环化反应,如果按照顺旋方式进行是允许的;4n+2电子的热电环化反应,如果按照对旋的方式进行时允许的。
●顺旋:多烯烃的末端碳原子或环烯烃的饱和碳原子,以相同方向(同为顺时针或同为逆时针)旋转成键或断键,这种方式称为顺旋。
顺旋:多烯烃的末端碳原子或环烯烃的饱和碳原子,以不相同方向旋转成键或断键,这种方式称为对旋。
●最高已占分子轨道(HOMO)在4n+2的体系中是对称的;最低未占分子轨道(LUMO)在4n+2的体系中是反对称的。
●前线轨道理论:忽略较低的能级轨道,只考虑HOMO。
前线轨道理论能简单、形象化,但是理论上不完善,在理论上应该有更精确的处理方法。
在电环化反应中,对旋是允许的,顺旋是禁阻的。
●轨道对称性守恒:反应物中的每个轨道的对称性,在反应后对称性保持不变。
●用相关图法处理电环化反应遵循轨道对称性守恒。
●相关图法处理4n+2体系的热环化反应(对旋):以1,3,5-己三烯为例:(1)形成6个分子轨道(2)用能量最低的形成键,和的对称性相同,都是镜面对称的。
(3)是由6个原子轨道组成,键是2个原子轨道组成,故转化为时,可以想象其中有4个原子轨道的系数降低为0。
(4) 1,3,5-己三烯的,不能转化为1,3环己二烯的,因为前者的的对称性是镜面反对称,后者的的对称性是镜面对称,对称性不匹配。
故1,3,5-己三烯的事转化为1,3环己二烯的,同理1,3,5-己三烯的事转化为1,3环己二烯的(5)能量分配很合理,故反应是允许的。
用相关图法处理4n体系的热环化反应(对旋):以1,3-丁二烯为例:(1)用能量最低的形成键(2)用1,3-丁二烯的形成环丁烯的;用1,3-丁二烯的形成环丁烯的。
理由同4n+2体系,因为对称性不守恒。
(3) 1,3-丁二烯的上有2个电子,而要形成的环丁烯的电子在上。
但是1,3-丁二烯要转化为环丁烯的,如果发生这样的转化,就会形成能量很高的环丁烯的激发态。
有机化学中的反应机理一、有机化学反应机理概述有机化学反应机理是指化学反应过程中,反应物分子如何通过相互作用转化为产物分子的具体过程。
了解有机化学反应机理对于掌握有机化学的基本概念、预测化学反应的方向和产物以及设计合成路线具有重要意义。
二、有机化学反应类型1.加成反应:两个或多个分子结合成一个分子的反应。
2.消除反应:一个分子中的两个原子或基团离开分子,生成双键或三键的反应。
3.取代反应:一个原子或基团被另一个原子或基团替换的反应。
4.氧化还原反应:涉及电子转移的反应。
5.缩合反应:两个或多个分子结合成一个较大分子的反应。
6.水解反应:化合物与水反应,分解成两个或多个分子的反应。
三、有机化学反应机理的基本步骤1.进攻:反应物分子中的活性基团识别并接近目标分子。
2.结合:活性基团与目标分子形成中间产物。
3.重排:中间产物中的原子或基团重新排列,形成过渡态。
4.断裂:反应物分子中的化学键断裂。
5.生成:新的化学键形成,生成产物分子。
6.离去:反应过程中产生的不稳定基团或分子离开体系。
四、有机化学反应机理的研究方法1.实验观察:通过实验现象,推断反应机理。
2.结构分析:利用光谱、核磁共振等技术分析反应物和产物结构,推测反应过程。
3.计算化学:运用计算机模拟、量子化学计算等方法研究反应机理。
4.动力学分析:研究反应速率与反应物浓度之间的关系,推断反应机理。
五、有机化学反应机理的意义1.预测反应方向和产物:了解反应机理有助于预测化学反应的可能产物,为有机合成提供理论依据。
2.设计合成路线:通过分析反应机理,可以设计出更高效、更经济的有机合成路线。
3.优化反应条件:掌握反应机理有助于优化反应条件,提高反应产率和选择性。
4.指导工业生产:有机化学反应机理的研究成果可为相关行业的工艺改进和技术创新提供支持。
六、中学生发展相关的知识点1.认识有机化学反应类型及其特点。
2.了解有机化学反应机理的基本概念和步骤。
3.掌握有机化学反应机理的研究方法和意义。
AoC 2121t an n p n n A Ao Po P )()(--=-βAf Ao Pf C C C -=βAoPf C C =ϕ1 基本概念 1.1 优化:在一定的范围内,选择一组优惠的决策变量,使系统对于确定的评价标准达到最佳的状态。
1.2 反应速率:反应系统中某一物质在单位时间、单位反应区内的反应量。
1.3 反应转化率:反应物中某一组分转化掉的量(摩尔)与其初始量(摩尔)的比值。
常用x 表示。
1.4 选择率:对于复杂反应过程,同一反应原料可以生成几种不同的产物和无用的副产物。
此时,不同产物之间的分配比例对该反应过程的经济效益是一个非常重要的指标。
产物之间的这种分配比例可以用反应选择率 表示。
定义为已经转化掉的反应物量(摩尔)中,转化为目的产物的摩尔分率。
例:(主反应) (副反应)或又称为平均选择率。
瞬时选择率 β1.5 反应收率:得到的产物的量与投入反应系统的原料的量的比值φ。
该指标综合了选择率和反应速率两个指标的特点。
可采用摩尔收率和质量收率来表示。
以摩尔收率为例:总收率1.6 单耗:产品的原料消耗若以每份产品所需的反应原料份数来表示,就称为原料单耗,也可以用摩尔分率或质量分率来表示。
单耗与收率互成倒数。
1.7 返混:使早先进入的存在于反应器内的物料有机会与刚进入的反应物料相混合,这种混合现象称为返混现象。
1.8 排除了一切物理传递过程的影响,得到的化学反应动力学称为微观动力学或本征动力学。
在包含物理过程影响的条件下所测得的反应动力学称为宏观动力学(或称为表观反应动力学)。
1.9 基元反应和非基元反应:如果一个化学反应,反应物分子在碰撞中相互作用直接转化为生成物分子,这种化学反应称为基元反应(elementary reaction),否则就是非基元反应。
1.10 反应机理或反应历程:复杂反应要经过若干个基元反应才能完成,这些基元反应代表了反应所经过的途径,动力学上就称为反应机理或反应历程。