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有机化学的六大支柱
最后更新:2022年9月12日|
几周前杰里米在化学博客上写了一篇文章叫做“有机化学学生常见的困难”。因为当时我正乘飞机回家度假，所以错过了这次讨论，但在评论区，我看到了纽约锡拉丘兹勒莫恩学院的约瑟夫·j·马林斯最近发表的一篇文章有机化学的六大支柱[J化学教育，2008，第83页在付费墙之后，但大多数学术机构都有它]．
套用作者的话来说，“六大支柱”并不是为了代表有机化学所需要的所有概念，也不是为了精确定义应该包括哪些概念，而是提供了一个框架。马林斯教授的“六大支柱”如下:
- 电负性-在一个例子中，穿过一个周期会导致减少亲核性随着电负性的增加。例如,亲核性顺序如下:
- 极性共价键-当电负性不等的原子之间形成键时，所产生的偶极子具有一个带正电的终端和一个带负电的终端，这将有助于深入了解其首选的化学反应模式。所以在上面的例子中，C- cl键是极化的，而C-H键(C和H具有相对相似的电负性)不是，导致碳-卤素键在反应过程中选择性断裂SN2而不是碳氢键。
- 立体的效果-的速率SN2很大程度上受相邻大体积群的影响。因此，上述反应的趋势将是:
- 电感的影响。作者举例说明Markovnikoff的规则作为归纳效应的一个例子，其中碳的取代增加导致碳正离子的归纳稳定性增加[他还注意到超共轭，一个更基本的合理解释，可以在下面的共振部分中涵盖]。
- 共振-共振效应在有机化学中广泛存在。一个例子是它们解释了选择性溴化环己烯在烯丙基的在自由基条件下的位置，而不是在次级位置(或乙烯基位置)上的竞争溴化。另一个例子是肽键的平面性，由于π的电子捐赠到羰基π*轨道。
- 芳香性-芳香性是化学反应的重要驱动力，对分子具有强大的稳定作用。苯在溴化反应中的反应活性降低，环己烯是共振稳定的延伸，这有助于解释为什么色氨酸不被认为是一种基本氨基酸，即使(像赖氨酸一样)它含有一个氮-在色氨酸中，氮孤对被绑定在π系统中。
我真的很喜欢思考这样的问题。总的来说，我认为建立一个框架，把有机化学归结为一套简短的有用的原则，是非常有帮助的。毕竟，这是本网站的本质目标。我认为理想的集合在某种程度上取决于教授的学生听众。在一些本科有机化学课程中(特别是社区大学)，前半部分是化学结构和反应性的课程，然后是大量的生物化学课程。我不确定，但我认为这是穆林斯教授教的课程类型。在更注重研究的学校里，课程的后半部分基本上是一系列快速的新试剂和转化，学生们很难从消防水管里喝水。在这种情况下，包括更明确地有助于理解有机化学中大多数反应的驱动力的原则可能会更有帮助。”亲核试剂攻击亲电试剂例如，这是一种极其简化的观察化学反应的方法，认识电子流动的模式有助于避免过度依赖记忆。
我认为这篇文章最好的引用是:
“因此，在教授这门学科时，记住明确地提及基本原理，而不是假设学习者认识到了物理力，这是明bdapp平台智的。”
宾果。我犯了这个错误一直以来．明智的建议。
对于阅读本文的教育工作者，您的“六大支柱”是什么?
01键合、结构和共振
02酸碱反应
03烷烃和命名法
04构象和环烷烃
05有机反应入门
- 学习一种新反应时最重要的问题
- 组织中的4类主要反应
- 学习新的反应:电子如何移动?
- 电子如何(为什么)流动
- 学习一个新的反应时要问的第三个最重要的问题
- 有机化学中稳定负电荷的7个因素
- 有机化学中稳定正电荷的7个因素
- 常见错误:形式上的指控会产生误导
- 亲核试剂和亲电试剂
- 曲线箭头(用于反应)
- 弯曲箭头(2):最初的反面和最后的正面
- 亲核性与碱性
- 三类亲核试剂
- 什么是好的亲核试剂?
- 什么是好的离去基?
- 3个稳定碳正离子的因素
- 碳正离子不稳定的三个因素
- 什么是过渡态?
- 哈蒙德的假设
- 格罗斯曼的统治
- 先画丑的版本
- 学习有机化学反应:核对表(PDF)
- 加成反应简介
- 消除反应简介
- 自由基取代反应导论
- 氧化裂解反应导论
06自由基反应
07立体化学和手性
08置换反应
09消除反应
11SN1 SN2 / E1、E2的决定
12烯烃的反应
- 烯烃的E、Z表示法(+ Cis/Trans)
- 烯烃的稳定性
- 加成反应:消去的反义词
- 选择性vs.特异性
- 烯烃加成反应的区域选择性
- 烯烃加成反应的立体选择性:Syn与Anti加成
- 烯烃中盐酸的马氏加成法
- 烯烃加氢卤化机理及其对马氏规则的解释
- 箭推和烯烃加成反应
- 添加模式#1:“碳正离子途径”
- 烯烃加成反应中的重排
- 烯烃的溴化
- 烯烃的溴化反应机理
- 烯加成模式#2:“三元环”途径
- 硼氢化反应——烯烃的氧化
- 烯烃的硼氢化氧化机理
- 烯烃添加模式#3:“协同”途径
- 溴离子的形成:一个(次要)推箭困境
- 第四种烯烃加成模式-自由基加成
- 烯烃反应:臭氧分解
- 概述:烯烃反应机理的三个关键家族
- 钯对碳(Pd/C)催化加氢
- OsO4(四氧化锇)用于烯烃的二羟基化
- 间氯过氧苯甲酸
- 合成(4)-烯烃反应图，包括卤代烷基反应
- 烯烃反应练习题
13炔的反应
14醇，环氧化合物和醚
- 醇。命名法和性质
- 酒精可以充当酸或碱(以及为什么它很重要)
- 醇类-酸性和碱性
- 威廉姆森醚合成
- 威廉姆森醚合成:规划
- 烯烃、叔烷基卤化物和烷氧汞的醚
- 醇通过酸催化合成醚
- 醚与酸的裂解
- 环氧化物-醚家族中的异类
- 用酸打开环氧化物
- 环氧环开口与基地
- 从醇中制取烷基卤化物
- Tosylates和Mesylates
- PBr3和SOCl2
- 醇的消除反应
- POCl3消除醇生成烯烃的研究
- 酒精氧化:“强”和“弱”氧化剂
- 揭开酒精氧化机制的神秘面纱
- 醇和醚的分子内反应
- 酒精保护团体
- 硫醇和硫醚
- 计算碳的氧化态
- 有机化学中的氧化与还原“，
- 氧化梯子
- 醇制卤代烃的SOCl2机理:SN2 vs SNi
- 酒精反应路线图(PDF)
- 酒精反应练习题
- 环氧反应测验
- 氧化还原练习测验
15有机金属化合物
16光谱学
17Dienes和MO理论
- 有机化学中会发生什么
- 这些分子是共轭的吗?
- 有机化学中的共轭与共振
- 成键和反键轨道
- 烯丙基阳离子、烯丙基自由基和烯丙基阴离子的分子轨道
- 丁二烯的分子轨道
- 二烯反应:1,2和1,4加成
- 热力学和动力学产物
- 更多在1,2和1,4添加到双烯
- 顺式和反式
- Diels-Alder反应
- Diels-Alder反应中的环二烯和亲二烯
- Diels-Alder反应的立体化学
- Exo vs Endo产品在Diels Alder:如何区分他们
- Diels Alder反应中的HOMO和LUMO
- 为什么Endo vs Exo产品在Diels-Alder反应中更受青睐?
- Diels-Alder反应:动力学和热力学控制
- 复古Diels-Alder反应
- 分子内Diels Alder反应
- Diels-Alder反应中的区域化学
- Cope和Claisen重排
- Electrocyclic反应
- 电循环环开启和关闭(2)-六(或八)π电子
- Diels Alder练习题
- 分子轨道理论实践
19芳香分子的反应
- 亲电芳香族取代:简介
- 亲电芳香族取代反应中的激活和失活基团
- 亲电芳香族取代反应机理
- 亲电芳香族取代中的邻位、对位和元位董事
- 理解Ortho, Para和Meta director
- 为什么卤素是正对位的?
- 双取代苯:最强电子供体“胜出”
- 亲电芳香族取代(1)-苯的卤化
- 亲电芳香族取代(2)-硝化和磺化
- EAS反应(3)- Friedel-Crafts酰基化和Friedel-Crafts烷基化
- 分子内Friedel-Crafts反应
- 亲核芳烃取代(NAS)
- 亲核芳香族取代(2)-苄基机制
- “苄基”碳的溴化与氧化反应
- Wolff-Kishner, Clemmensen和其他羰基还原
- 芳香族侧链上的更多反应:硝基还原和拜耳Villiger反应
- 芳香族合成(1)-“操作顺序”
- 苯衍生物的合成(2)-极性反转
- 芳族合成(3)-磺酰基阻滞基团
- 桦树减少
- 合成(7):苯及相关芳香族化合物的反应图谱
- 芳香族反应与合成实践“，
- 亲电芳香取代的实践问题
我将从上面链接的chemistry-blog.com页面的评论中提取这一点。这是我和学生们分享的六条真理。
#1)像对待所有反应一样对待未知反应
-鉴定亲核试剂
-鉴定亲电试剂
亲核试剂攻击亲电试剂
——重复
#2)弱酸获胜
-在酸碱平衡中，这种平衡倾向于箭头所示的弱酸(pKa值较高的化合物)
#3)注意你的收费
-确保所有化合物的净电荷在整个机制中是一致的
#4)第二条最佳规则
-第二最佳共振结构通常定义了官能团的反应性
#5)羰基:密码
羰基加成反应只有3个基本步骤。
1)质子转移(总是可逆的)
2)羰基的亲核加成(电子上到氧上)
3)电子从氧中坍缩(并踢出一个好的离去基)
这些步骤可以按任何顺序重复，但这是添加酸氯化物、酸酐、醛、酮、酰胺、酯和羧酸(包括醛醇和Claisen反应)所需要的唯一3个步骤。
#6)有疑问时:给你的碳数!
-当两个分子耦合时，如果不清楚产物中各个原子的位置，则为起始材料中的碳原子编号，并将这些数字映射到产物上。
谢谢!这里有这个真是太好了。
那篇文献文章是我大二有机/高级有机化学教授写的!甜的。他每学期考试前的最后一天都会做一个关于这个的讲座，我总是觉得很有帮助。很高兴看到它出现在你的网站上。
因为H比其他原子具有正电性，所以H表现为+I效应吗??
还有+I效应，哪个基团-CH3或-H更多??