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有机化学共振论 ppt课件

有机化学共振论 ppt课件

例： CH3 C+ O- 比 CH3 C- O+ 稳定。
CH3
CH3
⑤ 满足八隅体电子构型的要求者，能量低， 稳定。反之则能量高，不稳定。
例： CH2=CH CH=CH2 比 C+H2-CH CH-C-H2 稳定。
C+H2-CH CH-C-H2 中C+外层电子只有6个。
总之：合理的结构是稳定的； 共价键多的结构是稳定的； 共振结构式越多，真实分子越稳定。
+
C1 H3C2 H3-C4 H2=CH
C1 H3C2 H3=C+4 H2-CH
②判断反应机理
由于下列共振存在，使得丙烯的α-H易进 行自由基卤代反应：
CH2=CH-C2H
p102
CH2-CH=C2H
说明
➢ I) 共振杂化体是一个单一的物质
真正的共振杂化体是一个单一的物质，决不是几个 极限式的混合物。共振论一再强调在任何时候，共振 杂化体都是一个单独的物质，只能有一个结构。
➢ II) 共振杂化体比任何一个单一的共 振结构式所代表的分子都要稳定！
共振论的基本思想
当一个分子、离子或自由基的结构可用一个以上不同电子排 列的经典结构式（共振式）表达时，就存在着共振。
(2)
(3)
(4)
(5)
苯的共振式
（1）、（2）的贡献大，（3）、（4）、（5）贡献小
5 共振论的应用
①解释结构与性质间的关系
例1：1,3-丁二烯分子中的键长平均化的趋势是由于存在下列共振:
C2= HCH- 2 CHC +=2- HCCHH-= 2 CHC --2- HCCHH+= 2 C
例2： 1,3-丁二烯既可以进行1,2-加成，又可以进行1,4-加成,是由 于反应的活性中间体存在下列共振：

【精编】有机化学-共振论全解PPT课件

【精编】有机化学-共振论全解PPT课件
1d 1d 1d 1d
OH
5a
Solvent Neat Neat Neat Neat Neat DCE CHCl3 Dioxane Neat
OO 4a
Yield (%)[b] 71 66 59 86 61
72 52 0 21
[a] Reaction conditions: catalyst (0.004 mmol), 2a (1.5 mmol), 5a (1.0 mmol), 80 oC, 6 h, 2.0 mL of solvent was added if noted. [b] Based on 3a used, determined by 1H NMR using CH3NO2 as the internal standard. [c] 1b contains trace of impurity (see experimental section). [d] Reaction temperature 70 oC. [e] Reaction conditions: catalyst (0.002 mmol), 2a (3.0 mmol), 5a (2.0 mmol), 80 oC, 17 h.
动力学产物和热力学产物endo产物exo产物21中间体与过渡态22动力学稳定与热力学稳定butbutbuttbuoh动力学稳定热力学稳定动力学稳定热力学不稳定动力学不稳定热力学稳定23一个反应研究的故事04molrudcbp10bar12hohsolventfree
有机化学-共振论全解
电正性、缺电子性、亲电性的区别
（4）所有共振式都必须有相等的未成对电子数。
C H 2 C H 2
. C H C H 2
. C H C H 2
. C H 2 . X C H 2

有机化学中的核磁共振理论

有机化学中的核磁共振理论

有机化学中的核磁共振理论有机化学是研究碳氢化合物（有机化合物）的科学。

其中，核磁共振（NMR）是分析有机分子结构和化学键的常用方法之一。

本文将为读者详细介绍有机化学中的核磁共振理论。

一、核磁共振现象核磁共振是20世纪40年代初期发现的现象。

当分子的原子核被置于强磁场下时，它们会呈现不同频率的共振吸收现象。

核磁共振现象来源于原子核带有的自旋角动量。

原子核自旋产生一个磁矩，它会随着外加磁场的强度方向进行调整。

一般来说，不同类型的原子核（如氢、碳等）具有不同的自旋角动量和磁矩大小，因此它们会呈现不同的共振吸收频率。

二、核磁共振谱当我们将样品置于强磁场下，并通过向样品中加入一定频率的电磁波来引起共振吸收现象，所有核对该频率会发生吸收，我们便会得到一个核磁共振谱。

核磁共振谱可显示出样品中各种核的相对数量，以及它们所在的结构上的化学环境。

三、化学位移核磁共振谱上的化学位移（chemical shift）是一个重要的参数。

化学位移是指分子内的不同核吸收电磁波频率的差异。

化学位移本质上是由于样品中的不同核处于不同的磁场环境中引起的。

不同的磁场环境可能来自于分子中毗邻的原子，对应键的性质，或者分子的化学环境。

因此，化学位移可以告诉我们关于分子结构和化学键的信息。

四、耦合常数在核磁共振谱中，同一分子中的相邻核之间可能存在耦合常数（coupling constant）。

耦合常数定义为相邻核之间的距离和化学键的性质引起的共振吸收频率差异。

通过分析耦合常数，我们可以推断出相邻核之间的分子肢解模式以及它们之间键的类型。

此外，耦合常数还可以用于确定分子的立体化学信息。

五、磁等效性磁等效性（magnetic equivalence）是指分子中所有的核（如氢、碳等）被分类为同一种类别的情况。

当两个核处于相同的磁场环境中时，它们会呈现相同的化学位移和吸收峰。

磁等效性可以帮助我们简化核磁共振谱的分析过程。

六、总结核磁共振是有机化学中主要的谱学方法之一。

共振论的应用PPT课件

共振论的应用PPT课件
的共轭碱：
O C
OH
O C O + H+
ROH
OH
RO - + H+
+ H+ O
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19
用共振论考察共轭碱的稳定性：
O C
O
O C
O
O
O
O
O
RO 无共振
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20
醇的共轭碱无共振效应，故稳定性最小，所 以起其酸最弱；酚的共轭碱和羧酸的共轭碱进 行比较，酚的负电荷在电负性较小的碳上，而 羧酸根的负电荷在电负性较大的氧上。前者稳 定性小，而且羧酸根是等价共振，非常稳定。
解:（i）中C*是SP3杂化，即不是共轭体系，所 以不满足Hückle规则特点：①无芳香性。
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12
（ii）
（iii）
C
C
C
(ii)(iii) 有芳香性
（iv¨）
NCH3
NCH 3
C NCH 3
电子数为6，环多共轭体系，故有芳香性。
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13
（2）预测反应的主要产物
例1 解释芳香族亲电取代反应的主要产物。例 如为什么说羟基是邻、对位定位基？
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17
（3）比较化合物酸碱性强弱
例1 为什么说酸、酚、醇的酸性依次减小？ 用共振理论解释。
衡量酸性强、弱大小，往往用酸的共轭 碱的稳定性大小来说明。
H B
酸
B -+H +
共轭碱
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18
酸的共轭碱B-，B-越稳定则不易结合质子， 酸性越强；B-越不稳定，越易结合质子，酸 性越弱。羧酸、酚、醇给出质子后形成下面

有机化学理论要点(共振论)

有机化学理论要点(共振论)
有机化学理论要点
一、电子理论
1、化学键是由电子的配对形成的； 2、参与反应的原子可以失去获得电子；
3、化学键的断裂方式有两种：
A、异裂：X Y B、均裂：X Y
X
+ Y+
X + Y
二、价键（VB）理论 1、化学键是由原子轨道交盖形成的：
C H C C
2、共价键具有方向性和饱和性
3、轨道的交盖趋于最大化：
H2SO4
O18 CH3COH
+
O
18
CH3COH
O18 CH3CO-Na+
O
CH3CO
18 -
共振式的意义
用若干个经典结构式的共振来表达共轭分子的结构。
分子 结构式 共振式
甲烷 （非共轭分子）
H H-C-H H
+
CH2=CH-CH=CH2 CH2-CH=CH-CH2 CH2-CH=CH-CH2 CH2-CH-CH=CH2 CH2=CH-CH-CH2
C6H5O
C
CH3
O
-
OH C6H5O
CH OH
CH
C
CH3
O -C6H5OCH OH CH C CH3
O O CHCH2CCH3
[ CH2 [ CH2
CH CH
CH2 CH2
CH2 CH2
CH CH
CH2] CH2]
两个经典结构式是等同的，这两个活性中间体 都比较稳定，因此，丙烯容易在甲基上起自由 基取代反应，烯丙基氯容易起SN1反应。
共振式对芳烃取代的解释：
CH3 HNO3/H2SO4 CH3 NO2 + CH3
NO2
NO2 HNO3/H2SO4

有机化学 第十一章 核磁共振[精]

有机化学 第十一章 核磁共振[精]

达到共振时，低能级排列的分子就转为高能级反平行排列。绘出信 号，绘出共振图谱。
和有机分子最有关系的原子核是氢核，称为质子共振 PMR。其
它某些原子核如 13C.14F.31P也同样在磁场中可发生共振。 如果所有的质子激发吸收同一能量，则发出同一信号，即就毫
无意义。如由于各种 H所处的环境不同。因此对外界磁场的感应也
因此称为核磁共振。 目前所有的仪都是改变磁场的强度，而将无线电波频率固定下
来。这样得到的能量吸收曲线，它的吸收峰就相当于 υ = rHo
2Π
共振时的吸收。
样品分子反平行排列
NS
N
S 无线电流
SN
样品分子平行排列
外磁场 Ho
将2-3mg样品溶在无质子的溶剂中，通常为CDCl3 。通过扫描， 产生一个微小的磁场，即等于在外磁场上加上一个很小的磁场，当
再一次偶合分裂为八重峰。
一个质子只能和化学位移不相同相邻的质子发生偶合。CH
C H
（三个键）当相隔三个以上的键时，一般不发生偶合。 C C C 同
HH
碳上的质子一般也不发生偶合，除非两个质子不等同，如
H3C
Ha
பைடு நூலகம்
CC
Br
Hb
a. b可以彼此偶合分裂。
一组等同的n质子可以是临位质子发出的信号分裂成n+1个峰。
场移动，另一半向低场移动。 三重峰中间的强度是边上的两
CH3CH2OH
abc
倍。一个质子和三个质子偶合，
c
b
分裂为四重逢。
1:3:3:1
100 HZ
a
TMS
8 7654 3 2 10
乙醇的核磁共振谱
如上图CH3CH2 给出一个三重峰和四重峰，分别代表CH3和CH2 上质子和邻近两个质子及三个质子的偶合，但CH2质子除可以和甲基 上的质子偶合外，还可以和羟基 上的质子偶合，因此原来的四重峰

第四章二烯烃共轭体系共振论详解演示文稿

➢在共轭体系中各种共轭效应的对分子影响的相对强度： π ,π —共轭 ＞ p ,π —共轭＞ σ,π —超共轭＞σ, p —超
共轭
练习：P126 习题4.2 4.3
第13页，共56页。
4.4 共振论（Resonance Theory）
1. 共振论对共轭体系的描述 例1：烯丙基自由基
H2C CH CH2
共振论的基本思想
当一个分子、离子或自由基的结构可用一个以上不同电子排列的经典结构 式（共振式）表达时，就存在着共振。这些共振式均不是这一分子、离 子或自由基的真实结构，其真实结构为所有共振式的杂化体。
H2C CH CH2
H2C CH CH2
提示：
➢共振式之间只是电子排 列不同
➢共振杂化体不是共振式混 合物
H2C CH CH2
烯丙基自由基
H2C CH CH2
H2C CH CH2
未成对电子数不相等
H2C CH CH2CH3
1－丁烯
H2C CH CH2CH3
H2C CH CH2CH3
H2C CH CH2CH3
未成对电子数不相等
H2C CH2 CHCH3
原子排列不同
第20页，共56页。
4. 关于共振式数目与结构的稳定性
H
H
H3C
CC
CC
CH3
H
H
（2Z,4Z）－2,4 －己二烯
第3页，共56页。
s－single bond
s-反-1,3-丁二烯
s-（E）-1,3-丁二烯
s-顺-1,3-丁二烯
s-（Z）-1,3-丁二烯
第4页，共56页。
4.2 二烯烃的结构
一、丙二烯的结构
sp2 sp sp2

理论有机化学 第三章 共振论简介

对于第一类定位基，邻对位取代的中间体共振 结构多，稳定性高，邻对位产物占优。
共 振 论 简 介
OH E OH E H
OH E E H
OH E E H E H E H E H OH OH
OH E H
OH E H
OH E H
OH
OH E H
OH
E H
OH OH
共 振 论 简 介
N02 E N02 E H N02 E H N02 E H
地结构是这些共振结构式的杂化体。这些共
振杂化体仅仅是纸面上的非真实结构。
共 振 论 简 介
解决了苯环结构的四个问题
共 振 论 简 介
O O C O O
O C O O
O C O
碳酸根的共振结构
共 振 论 简 介
2. 在写共振式时只允许电子的移动，原子 核的位置不能变。
CH2 CH2=CHCH2
共振
共 振 论 简 介
练习：写出对硝基苯酚负离子的 合理共振结构式
O
NO2
共 振 论 简 介
§2 共振论的应用
1．定性判断分子稳定性 依据：能写出的共振式越多，真实分子越稳定。
分子 离域能
共振结构
苯 2β 2
奥 3.36β 2
萘 3.683β 3
联苯 4.383β 4
蒽 5.316β 4
菲 5.444β 5
Br2 Br Br
实际：主要发生取代反应
Br2 Br
共 振 论 简 介
理论：二取代产物应该有两个
Br Br
实际：二取代产物只有一个
Br Br
Br Br
共 振 论 简 介
用传统的价键理论不能解释……
共 振 论 简 介

共振理论 ppt课件

(1)与(2)为非对映体； (1)与(3)为对映体； (1)与(4)为非对映体； (2)与(4)为同一化合物 的不同构象。
化合物A，C16H14，能吸收1mol氢，使Br2/CCl4溶 液褪色，与KMnO4酸性溶液作用生成苯二甲酸， 该酸只有一种单溴代产物，给出A的结构
由Newmann投影式转换为Fishcher投影式：
当Newmann投影式竖键垂直向上时，则前方向上的原子放 在Fishcher投影式竖线的上方；当Newmann投影式竖键垂直 向下时，则前方向下的原子放在Fishcher投影式竖线的下方 。
共轭效应
共扼体系的类别很多，但不管哪类共扼体系在分子几何结构上都呈现出 一定程度的键长平均化，共扼程度越高，双键和单键的键长就越接近。
因此，共扼体系中共扼效应的方向可以根据电子云密度平均化趋势来判 定，即电子云密度的平均化趋势就是共扼体系中共扼效应方向的判据。
使用方法： 先找出共扼体系中相对富电子处和相对缺电子处（可根据共轭的单位
由Fishcher投影式转换为Newmann投影式：
当Newmann投影式竖键垂直向上时，则前方向上的原子放 在Fishcher投影式竖线的上方；当Newmann投影式竖键垂直 向下时，则前方向下的原子放在Fishcher投影式竖线的下方 。
反过来理解即可。
应用：判断构象间的相互关系
最简便的方法就ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ对手性碳原子构型进行 R/S 标记
与杂化2pz轨道和C的2pz轨道成π键)
注意：双键是平面的，三键是线型的。若整体共轭，需要三键旋转到一 定角度保证p轨道平行才行。
某开链烃为(A)的分子式为C6H12，具有旋光性，加氢 后生成相应的饱和烃(B)。(A)与溴化氢反应生成 C6H13Br 。试写出 (A) 、(B)可能的构造式和各步反应 式，并指出(B)有无旋光性。

有机化学有机化合物的化学键


由于成键原子的电负性不同，而使整个分子的电子
云沿着碳链向某一方向移动的现象，叫诱导效应“I”。
用“→”表示电子移动方向。
δδδ+ δδ+ δ+
δ-
CH3 CH2 CH2 Cl
诱导效应沿碳链减弱很快，一般到第三个原子后，可 忽略不计。
第38页/共56页
诱导效应的影响和强度以碳氢化合物中的氢为标准。 吸引电子能力比氢强的基团称吸电子基，其诱导效应 为负效应，用“-I”表示；吸引电子能力比氢弱的基团 称斥电子基，其诱导效应为正效应，用“+I”表示。 常见基团的诱导效应次序：
叫共振结构式。注意避免这样几种错误说法：两个结构
式交替存在；两个结构式同时存在。正确的理解应是：
两种结构均不存在，只是真实结构介于二者之间。
第31页/共56页
理论要点： 1．共振杂化体是单一物质，可用以表达分子的真
实结构，但它既不是几个共振结构式的混合物， 也不是几种结构互变的平衡体系。 2．共振结构式不具客观真实性，是近似的或假想 的。单独哪一个共振结构式都不能完满地表述分 子性质，但每一个都有一定的意义，与真实的结 构存在内在的联系，在一定程度上共同反映物质 的特征。 3．共振结构式可用以说明分子或离子等中间体的 稳定程度或分子中电荷分布的位置。书写共振结 构式时，其数目有一定的任意性，结构相似的物 质，共振式数目越多，结构越稳定。 4．共振结构参与杂化的比重是不同的。能量越低、 越稳定的共振结构式参与程度越大，对共振杂化 的贡献越大。一般书写时，写出贡献大的几个结 构式即可。
2 共价键的特征 (1) 饱和性：成键数＝成单电子数 (2) 方向性：沿原子轨道最大重叠方向进行 3. 共价键的类型： 键 ：头碰头方式重叠，轨道重叠部分沿键 轴呈圆柱形分布的。 键： 肩并肩方式重叠，轨道重叠部分通过 一个键轴的平面具有镜面反对称性。 π键特点：轨道重叠程度小，成键电子能量较 高，易活动，是化学反应的积极参与者 配位键是由一个原子提供电子对为两个原子共 用而形成的共价键。
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（规则2 ，规则3） （规则4）
4. 如何画共振结构？
如何画共振结构？
如何画共振结构？
如何画共振结构？
如何画共振结构？
如何画共振结构？
如何画共振结构？
如何画共振结构？
如何画共振结构？
请判断哪一个共振结构稳定？
两个特例
热力学和动力学
有机化合物的反应能量和速率对反应机理有重要的影响。一个化学反应是否自发的 进行、反应速度的快慢、是否是可逆反应等都与反应式的能量及其反应速率有关。
例如：
CH3+， NH4+ （形式电荷都是+1价的，C是缺电子的而N不是） .CH3， BF3 （都具有缺电子性，但都没有形式电荷） B具有电正性，N具有电负性，BH4-，NH4+ 都是富电子原子。 CH3+，CH3I，H2C=O （C 都具有亲电性，但只有CH3+ 中的C 是缺电子原子） MeO+=CH2 中的O 原子具有形式正电荷，但C原子具有亲电性
OH +
OO
0.4% mol Ru(dcbp)2(H2O)(OTf)2 10 bar H2, 12h
OO
Yield: 95% Solvent Free!
[Ru(dcbp)2(H2O)](OTf)2:
N N
OH2
Ru
N N
OH2
. (OTf)2
O R1
O +
R2
AuCl3/AgOTf Solvent
某种产物脱离反应体系则反应不可逆） （3）反应达到平衡时，反应物与产物、不同产物的比例是由不同
化合物的自由能决定的。
动力学产物和热力学产物
（1）下面是呋喃与丁烯二酸酐的反应，可生成两种产物。一种为endo-产物，另种 为exo-产物。当温度比较低时，生成能量高的endo-产物；当温度高时，易生成 能量比较低的exo-产物。
1.自由能（△G) 反应式的自由能与焓和熵有关。△G=△Ho-T△So 从关系式可以看出自由能与反应所 处环境的温度有关的。（实际研究中常以△H代替△G ）
反应物的G
生成物的G
活化能（△G＊）
（1）过渡态与反应物之间的能量差是形成过渡态所必须的最低能 量,也是使该反应进行所需的最低能量,叫活化能。 （2）反应中能垒的高度即活化能的大小决定了一个反应的速度。 每一个反应都有它特有的活化能数值。 （3）通常活化能越小，反应越容易进行，反应速率也越快。
（3）不带电荷的的共振结构比具有分离电荷的共振结构稳定 。
（4）对于带有电荷的共振结构来说，负电荷处在电负性强的原子上，正电荷处在电负性弱 的原子上更稳定。
（以上规则的重要性依次降低）
请判断那个共振结构更稳定：
.. + M e OC H 3
+
M e OC H 2
（规则2 > 规则4）
+-
-+
M e 2 C O M e 2 C O M e 2 C O
（4）所有共振式都必须有相等的未成对电子数。
C H 2 C H 2
. C H C H 2
. C H C H 2
. C H 2 . X C H 2
C H 2 C H 2 .. C H 2 C H 2
（不等价的共振结构对杂化体的贡献是不同的，越稳定的共振结构对杂化体的贡献越大）
3.共振结构的稳定性规则
（1）第一周期元素（B，C，N，O）的价电子数绝不可以超过8。
+
H 3 COH XH 3 COH
（2）所有原子都具有完整价电子层的共振结构比其中有原子具有不完整价电子层的共振结构稳定。如 果共振结构中具有缺电子原子，那这个缺电子原子应该是电正性原子（C，B）， 而不应该是电 负性原子（N，O，卤素）。
（2）Endo-产物是动力学产物，exo-产物为热力学产物。两种产物是同时存在的。
Endo-产物
Exo-产物
中间体与过渡态
动力学稳定与热力学稳定
（动力学稳定、热力学稳定）
Bu学稳定，热力学不稳定）
OH R OR'
（动力学不稳定，热力学稳定）
一个反应研究的故事
2.共振式的书写规则：
（1）共振式间用
连接。
（2）书写共振式时，只允许电子移动，而原子核的位置不动。
C H 2 C H 2
+
C H C H 2
+
C H C H 2
+
C H 2 C H C H 2
+
X C H 2 C C H 3
（3）所有共振式，都必须符合Lewis结构。
+
H 3 COH XH 3 COH
1 、共振论
1.1.形式电荷
基本元素的形式电荷如图表1:
电正性、缺电子性、亲电性的区别
1、电正性或电负性是元素本身的性质，与元素的成键方式没有关系。吸引电子能力的 大小确定的。
2、缺电子性是指原子的价电子没有达到8电子结构时的性质。 3、亲电性: 原子有空轨道并且能量低。（可以与亲核试剂反应）
电正性、缺电子、亲电性、形式电荷等性质都是互相独立的 与化学反应性没有必然的关系！
O R1
O R2
J. Am. Chem. Soc. 2019, 126, 6884-6885 J. Org. Chem. 2019, 70, 5752-5755 Org. Lett., 2019, 7, 673-675
OO
R1
R2 +
OO
CuBr/CoCl2 R1
R2
Solvent
J. Am. Chem. Soc. 2019, 128, 56-57 J. Am. Chem. Soc. 2019, 128, 1798
OO
In C l3 ( 5 m o l% ) OO
R - O H + R 1
1.2共振论
1 、共振论(Resonance Structure)：For each σ bonding pattern, there are often several ways in which and nonbonding electrons can be distributed. These different ways are called resonance structures. （不同的共振式像是字母，和在一起才是一个单词）
反应的快慢由活化能（ △G *）决定，与反应的自由能（ △G ）无关
活化能（△G＊）
活化能
过渡态
汽 油 +O 2 2 5o CC O 2+H 2 O
O +H2O
OH OH
可逆反应与反应平衡
（1）当正反应与逆反应的速度相等时，反应达到平衡。 （2）达到平衡的反应是可逆反应。（K > 103 则视为不可逆，