高中化学竞赛讲座
高乃群
（四）有机化学的基本概念
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一、化合物类名 一、化合物类名
二、同分异构体 二、同分异构体
三、化学键 三、化学键
四、结构和表达 四、结构和表达
五、静态立体化学 五、静态立体化学
六、电子效应 六、电子效应
七、理论和概念 七、理论和概念
八、光谱 八、光谱
九、试剂 九、试剂
十、反应和反应机理 十、反应和反应机理
一、化合物类名
1 无机酸酯：醇与含氧无机酸反应失去一分子水后的生成物称为无机酸酯。

2 双烯烃：碳碳双键数目最少的多烯烃是二烯烃或称双烯烃。可分为三类：两个双键连在同一个碳原子上的二烯烃称为累积二烯烃，两个双键被两个或两个以上单键隔开的二烯烃称为孤立二烯烃，两个双键被一个单键隔开的二烯烃称为共轭二烯烃。

3 内酯：分子内的羧基和羟基失水形成的产物称为内酯。

4 内酰胺：分子内的羧基和胺（氨）基失水的产物称为内酰胺。

5 四级铵碱：四级铵盐在强碱（KOH，NaOH）作用下生成的产物称为四级铵碱。

6 生物碱：从动植物体内得到的一类有强烈生理效能的含氮有机化合物。游离生物碱绝大多数是固体，难溶于水，易溶于乙醇等有机溶剂。天然的生物碱多半是有左旋光的手性化合物。
7 半缩醛或半缩酮：醇具有亲核性，在无水和酸性催化剂如对甲苯磺酸、氯化氢的作用下，很容易和醛酮发生亲核加成，一分子醛或酮和一分子醇加成的生成物称为半缩醛或半缩酮。

8 有机化合物：除一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐等少数简单含碳化合物以外的含碳化合物。

9 多肽：一个氨基酸的羧基与另一分子氨基酸的氨基通过失水反应，形成一个酰氨键，新生成的化合物称为肽，肽分子中的酰氨键叫做肽键。二分子氨基酸失水形成的肽叫二肽，多个氨基酸失水形成的肽叫多肽。

10 杂环化合物：在有机化学中，将非碳原子统称为杂原子，最常见的杂原子是氮原子、硫原子和氧原子。环上含有杂原子的有机物称为杂环化合物。分为两类，具有脂肪族性质特征的称为脂杂环化合物，具有芳香特性的称为芳杂环化合物。因为前者常常与脂肪族化合物合在一起学习，所以平时说的杂环化合物实际指的是芳杂环化合物。杂环化合物是数目最庞大的一类有机物。

11 多环烷烃：含有两个或多个环的环烷烃称为多环烷烃。

12 共轭烯烃：单双键交替出现的体系称为共轭体系，含共轭体系的多烯烃称为共轭烯烃。
13 纤维二糖：是由两分子葡萄糖通过1,4两位上的羟基失水而来的，纤维二糖是-糖苷。

14 纤维素：由多个纤维二糖聚合而成的大分子。

15 多稀烃：含有多于一个碳碳双键的烯烃称为多稀烃。

16 亚硫酸氢钠加成物：亚硫酸氢钠可以和醛或某些活泼的酮的羰基发生加成反应，生成稳定的加成产物，该产物称为亚硫酸氢钠加成物。

17 交酯：二分子α-羟基酸受热失水形成的双内酯称为交酯。

18 肟：醛或酮与羟胺反应形成的产物称为肟。

19 卤代烃：烃分子中的氢被卤素取代后的化合物称为卤代烃。一般用RX表示。X表示卤素（F、Cl、Br、I）。

20 麦芽糖：是由两分子葡萄糖通过1,4两位上的羟基失水而来的，麦芽糖是-糖苷。
21 芳香族化合物：具有一种特殊的性质——芳香性的碳环化合物称为芳香族化合物。

22 芳香硝基化合物：硝基与苯环直接相连的化合物称为芳香硝基化合物。

23 炔化物：末端炔烃与强碱反应形成的金属化合物称为炔化物。

24 周边共轭体系化合物：在环状共轭多烯的环内引入一个或若干个原子，使环内原子与若干个成环的碳原子以单键相连，这样的化合物称为周边共轭体系化合物。

25 金属有机化合物：分子中存在着碳金属键的化合物。

26 苯炔：比苯少两个氢的化合物，故又称去氢苯。

27 单环烷烃：只含有一个环的环烷烃称为单环烷烃，单环烷烃的通式为CnH2n，与单烯烃互为同分异构体。环烷烃按环的大小分为：①小环，三、四元环；②普通环，五、六、七元环；③中环，八至十一元环；④大环，十二元环以上。

28 炔烃：含有碳碳叁键的烃称为炔烃。
29 油脂：高级脂肪酸的甘油酯，一般在室温是液体的称为油，是固体或半固体的称为脂。

30 官能团：各类烃的衍生物都具有自己特有的化学性质，这些特有的化学性质主要是由取代氢原子的原子或原子团所决定的，在化学上将这种决定化合物化学特性的原子或原子团称为官能团。

31 轮烯：一类单双键交替出现的环状烃类化合物。

32 甾族化合物：是指含有环戊并全氢化菲基本骨架（简称甾环）的一大类化合物。这类化合物通常都含有二个角甲基和一个烃基。用甾族来命名这一整类化合物，是因为甾字是一个象形字，它暗含了这一类化合物的结构特征，甾下半部的“田”暗指结构中有四个环，甾上半部的“巛”暗指结构中有两个角甲基和一个烃基。

33 环烷烃：分子中含有环状结构的烷烃叫环烷烃。又称为脂环化合物。

34 烃：由碳和氢两种原子组成的有机化合物称为烃。

35 烃的衍生物：烃分子中的一个或几个氢原子被其它元素的原子或原子团取代后的生成物称为烃的衍生物。
36 氢碳酸：烃可以看作是一个氢碳酸，碳上的氢以正离子离解下来的能力代表了氢碳酸的酸性强弱。可以用pKa值来表示，pKa值越小，酸性越强。

37 唑：含有两个杂原子，且其中至少有一个是氮原子的五元杂环体系称为唑。异噁唑、异噻唑和吡唑可以分别看作是呋喃、噻吩、吡咯环上2位的CH换成了氮原子，因此称它们为1,2-唑。噁唑、噻唑、咪唑可以分别看作是呋喃、噻吩、吡咯环上3位的CH换成了氮原子，因此称它们为1,3-唑。

38 胺：氨上的氢被烃基取代后的物质称为胺。

39 氧化胺：过氧化氢或过酸氧化三级胺生成的产物称为氧化胺。

40 原甲酸：甲酸的水合物称为原甲酸。

41 脂肪族化合物：碳原子互相连接成链状的化合物称为开链化合物。因这类化合物最初是从动物脂肪中获取的，所以也称为脂肪族化合物。

42 脂环族化合物：与脂肪族化合物性质类似的一类碳环化合物称为脂环族化合物。

43 桥环烷烃：两个环共用两个或多个碳原子的多环烷烃称为桥环烷烃。
44 脂肪族重氮化合物：通式为R2CN2，其中最重要的是重氮甲烷，它的分子式是CH2N2。重氮甲烷是一个黄色有毒的气体（熔点－145C，沸点－23C），具有爆炸性（200C爆炸），因此在制备及使用它时，要特别注意安全。它能溶于乙醚，并且比较安定，一般均使用它的乙醚溶液。

45 氨基酸：羧酸分子中烃基上的一个或几个氢原子被氨基取代后生成的化合物称为氨基酸。根据氨基和羧基的相对位置，氨基酸可以分为-氨基酸、-氨基酸、-氨基酸等。根据氨基酸分子中羧基与氨基的相对数目，氨基酸可以分为中性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸。

46 酚：羟基直接与苯环相连的化合物称为酚。

47 烷烃：由碳和氢两种元素组成、碳与碳均以单键相连的一大类化合物。

48 烯烃：含有碳碳双键的碳氢化合物称为烯烃。

49 淀粉：是多种植物的碳水化合物的储藏物。淀粉这个生物高分子在水解时，首先生成麦芽糖，麦芽糖再进一步水解，都变为葡萄糖，因此淀粉也可以看作是葡萄糖的聚合体。植物淀粉用热水处理后分为两部分，叫作直链淀粉和支链淀粉。普通淀粉颗粒内大约含有80％的支链淀粉和20％的直链淀粉。
50 萜类化合物：广泛分布于植物、昆虫、微生物等动植物体内的一类有机化合物。在生物体内，萜类化合物是由乙酰辅酶A（简写为CH3COSCoA）转化而来的。萜类化合物在结构上可以看作是两个或两个以上的异戊二烯分子以头尾相连的方式结合起来的。

51 黄原酸：烷氧基硫代甲酸称为黄原酸

52 α−羟腈：醛或酮与HCN加成的产物称为α−羟腈。
 
53 烯酮：含有 结构的化合物称为烯酮，它可以看作是羧酸发生分子内失水（失去羧羟基和-氢）形成的，因此也可以看作是分子内的酸酐。

54 酚醛树脂：苯酚在碱性催化剂(氨、氢氧化钠、碳酸钠)或者酸催化剂的作用下，都能与甲醛缩合并生成高相对分子质量的物质。该物质称为酚醛树脂。

55 集合环烷烃：环系各以环上一个碳原子用单键直接相连而成的多环烷烃称为集合环烷烃。

56 链烷烃：分子中没有环的烷烃称为链烷烃，其通式为CnH2n+2，n为碳原子数。
57 酮：碳原子与氧原子用双键相连的基团称为羰基。羰基碳与两个烃基相连的化合物称为酮（R2C=O），酮分子中的羰基也称为酮基。

58 羧酸：分子中具有羧基（-COOH）的化合物称为羧酸。

59 羧酸衍生物：羧基中的羟基被卤素、羧酸根、烷氧基或胺基置换后产生酰卤、酸酐、酯或酰胺。这些化合物统称为羧酸衍生物。

60 碳环化合物：碳原子互相连接成环的化合物称为碳环化合物。

61 钅羊盐：氧利用孤对电子与质子结合形成钅羊盐。

62 缩硫醛和缩硫酮：乙二硫醇和醛酮反应生成的产物称为缩硫醛、缩硫酮。

63 缩醛或缩酮：一分子醛或酮和两分子醇反应，失去一分子水后生成的产物称为缩醛和缩酮。

64 醇：脂肪烃分子中的氢原子或芳香烃侧链上的氢原子被羟基取代后的化合物称为醇。羟基是醇的官能团。
65 醌：含有共轭环己二烯二酮结构的一类化合物称为醌。最简单的醌是苯醌，有邻苯醌和对苯醌。

66 醚：水分子中的两个氢原子均被烃基取代的化合物称为醚。醚类化合物都含有醚键（C−O−C）。两个烃基相同的醚称为对称醚，也叫简单醚。两个烃基不相同的醚称为不对称醚，也叫混合醚。

67 醛：碳原子与氧原子用双键相连的基团称为羰基。羰基碳与氢和烃基相连的化合物称为醛（RCHO），结构中的（-CHO）称为醛基。

68 糖：多羟基的醛、酮或经简单水解能生成这类醛酮的化合物称为糖。分为三类：1.不能再被简单地水解成为更小的糖分子的糖类称为单糖。2.由两个到十个左右的单糖失水而成的糖类称为寡糖，也称为低聚糖。3.十个以上甚至几百、几千个单糖失水而成的糖类称为多糖。

69 糖二酸：醛糖的醛基和羟甲基均被氧化成羧基后形成的产物称为糖二酸。

70 糖苷：环状糖的半缩醛羟基能与另一分子化合物中的羟基、氨基或硫羟基等失水，生成的失水产物称为糖苷，也称为配糖体。
71 醛或酮的水合物：水是亲核试剂，在酸性条件下，可以和醛或酮发生亲核加成反应，形成的加成产物称为醛或酮的水合物。
72 糖脎：苯肼与糖反应生成的产物称为糖脎。
73 糖酸：醛糖的醛基被氧化成羧基后的化合物称为糖酸。
74 糖醇：醛糖的醛基被还原成羟甲基后的化合物称为糖醇。
75 螺环烷烃：单环之间共用一个碳原子的多环烷烃称为螺环烷烃。
二、同分异构体
1 几何异构体：因双键或成环碳原子的单键不能自由旋转而引起的异构体称为几何异构体，也称为顺反异构体。

2 互变异构体：因分子中某一原子在两个位置迅速移动而产生的官能团异构体称为互变异构体。互变异构体是一种特殊的官能团异构体。

3 立体异构体：分子中原子或原子团互相连接次序相同、但空间排列不同而引起的异构体称为立体异构体。

4 同分异构体：分子式相同而结构不同的化合物称为同分异构体，也称为结构异构体。

5 同分异构现象：分子式相同而结构不同的现象称为同分异构现象。

6 价键异构体：因分子中某些价键的分布发生了改变，与此同时也改变了分子的几何形状，从而引起的异构体称为价键异构体。

7 位置异构体：官能团在碳链或碳环上的位置不同而产生的异构体称为位置异构体。
8 构型异构体：因键长、键角、分子内有双键、有环等原因引起的立体异构体称为构型异构体。一般来讲，构型异构体之间不能或很难互相转换。
9 官能团异构体：因分子中所含官能团的种类不同所产生的异构体称为官能团异构体。
10 构造异构体：因分子中原子的连结次序不同或者键合性质不同引起的异构体称为构造异构体。
11 构象异构体：仅由于单键的旋转而引起的立体异构体称为构象异构体。有时也称为旋转异构体。由于旋转的角度可以是任意的，单键旋转360˚可以产生无数个构象异构体。通常以稳定的有限几种构象来代表它们。
12 旋光异构体：因分子中没有反轴对称性而引起的具有不同旋光性能的立体异构体称为旋光异构体。
13 碳架异构体：因碳架不同产生的异构体称为碳架异构体。
三、化学键
1 三中心两电子键：采用三个原子共用一对电子的方式成键，称为三中心两电子键。

2 化学键：将分子中的原子结合在一起的作用力称为化学键。

3 共价键：两个或多个原子通过共用电子对而产生的一种化学键称为共价键。电负性相差在0～0.6个单位之间形成共价键；电负性相差在0.6～1.7个单位之间的形成极性共价键。共价键有方向性和饱和性。

4 金属键：使金属原子结合成金属晶体的化学键称之为金属键。金属键无方向性和饱和性。

5 离子键：依靠正、负离子间的静电引力而形成的化学键称为离子键，又称为电价键。一般说来，两种原子电负性相差在1.7个单位以上形成离子键。

6 配价键：共用电子对由一个原子提供的共价键称为共价配键或配价键。用A→B表示，A是电子提供者，B是电子接受者。
7 σ键：在化学上，将两个轨道沿着对称轴方向重叠形成的键叫σ键。σ键的特点是（i）比较牢固;（ii）σ键能围绕对称轴自由旋转。

8 π键：侧面交叠形成的键称为π键。π键的特点是（i）容易断裂;（ii）不能绕轴自由旋转。
四、结构和表达
1 乙烷构象的表示方法：乙烷的构象，可用下列几种透视图来表示：伞形式是眼睛垂直于C−C键轴方向看，实线表示键在纸面上，虚线表示键伸向纸面后方，锲形线表示键伸向纸面前方；锯架式是从C−C键轴斜45˚方向看，每个碳原子上的其它三根键夹角均为120˚。纽曼式是从C−C键的轴线上看。（参见教材82页）其它烷烃的表示方法可类推。

2 伞形式：实线表示的键在纸面上，虚线表示的键在纸面后，楔形线表示的键在纸面前，这样绘出的立体投影式称为伞形式。

3 构造：分子中原子的联结次序和键合性质叫做构造。

4 构造式：表示分子构造的化学式叫做构造式。表示构造式的方法有四种。

5 结构简式：为了简化构造式的书写，常常将碳与氢之间的键线省略，或者将碳氢单键和碳碳单键的键线均省略，这两种表达方式统称为结构简式。

6 蛛网式：将路易斯构造式中一对共价电子改成一条短线，就得到了蛛网式，因其形似蛛网而得名。
7 键线式：还有一种表达方式是只用键线来表示碳架，两根单键之间或一根双键和一根单键之间的夹角为120˚，一根单键和一根三键之间的夹角为180˚，而分子中的碳氢键、碳原子及与碳原子相连的氢原子均省略，而其它杂原子及与杂原子相连的氢原子须保留。用这种方式表示的结构式为键线式。
8 路易斯构造式：用价电子（即共价结合的外层电子）表示的电子结构式称为路易斯构造式。在路易斯构造式中，用黑点表示电子，两个原子之间的一对电子表示共价单键，两个原子之间的两对或叁对电子表示共价双键或共价叁键。只属于一个原子的一对电子称为孤电子对。
五、静态立体化学
1 1,3−二直立键相互作用：在甲基占直键的甲基环己烷中，甲基的范德华半径较大，甲基与C−3，C−5的直键氢有相互作用力（排斥力）。这种作用称为1,3−二直立键的相互作用，也是非键连的互相作用。

2 分子比旋光度：有的文献采用分子比旋光度 来表示物质的旋光性质。分子比旋光度与比旋光度的换算公式如下：
3 不对称合成法：当原料分子是一个手性分子时，试剂进攻分子就会有立体选择性，反应的结果是一种光活异构体超过另一种光活异构体，因此产物不是外消旋体。这样的合成称为不对称合成法。不对称合成也可以在其它手性条件（如手性溶剂、手性催化剂、手性试剂等）下完成。

4 手性：一种物质不能与其镜像重合的特征称为手性或手征性。

5 手性分子：具有手征性的分子称为手性分子，手性分子都具有旋光性。

6 手性中心：如果分子中的手性是由于原子和原子团围绕某一点的非对称排列而产生的，这个点就是手性中心。
7 手性碳原子：将与四个不同基团相连的碳原子称为不对称碳原子或手性碳原子，常用*标记。手性碳原子就是一个手性中心。

8 内消旋化合物：分子内含有平面对称因素的没有旋光性的立体异构体称为内消旋化合物。

9 比旋光度：比旋光度用 表示，它是指某纯净液态物质在管长l为1dm（=10cm），密度ρ为 ，温度为t，波长为λ时的旋光度 。
10 对交叉型构象: 两个大基团处于对位的构象称为对交叉型构象，一般情况下对交叉型构象能量最低。

11 立体专一性：具有100%高度立体选择性的反应称为立体专一性反应。立体专一性反应显然是立体选择性反应，而立体选择性反应不一定是立体专一性反应。
12 立体化学：立体化学是研究分子的立体结构和反应的立体性及其相关规律及应用的科学。分子的立体结构是指分子内原子所处的空间位置及这种结构的立体形象，研究分子的立体结构及这种结构和分子物理性质之间的关系属于静态立体化学的范畴。反应的立体性是指分子的立体形象对化学反应的方向、难易程度，对产物立体结构的影响等。它们都属于动态立体化学的范畴。动态立体化学在有机合成中占有十分重要的地位。

13 立体选择性反应：在不对称合成中，当一个有机反应可能产生几个立体异构体，而其中一个或一对对映的立体异构体优先获得时，这种反应被称为立体选择性反应。

14 平面偏振光：只能在一个平面振动的光叫做平面偏振光。

15 对映体：互为实体和镜像又不能重合的分子互称为对映体。
16 对映体过量百分数：一个对映体超过另一对映体的百分数称为对映体过量百分数，用ee %表示。

17 对称中心：如果分子中有一点，所有通过这个点画的直线都以等距离达到相同的基团，此点称为对称中心。对称中心用i来表示。一个分子只可能有一个对称中心。倒反是对称中心的对称操作。

18 对称面：能把分子切成实体和镜象两部分的平面称为分子的对称面。用希腊字母σ表示。反映是对称面的对称操作。

19 对称轴：通过物体或分子的一条直线，以这条线为旋转轴旋转一定的角度，得到的物体或分子的形象与原来物体或分子的形象无法区别。这种轴称为对称轴。对称轴用Cn表示，n表示轴的级，称n重对称轴。旋转是对称轴的对称操作。

20 外消旋化：一个纯的光活性物质，如果体系中的一半量发生构型转化，就变成了外消旋体。这种由纯的光活性物质转变为外消旋体的过程称为外消旋化。
21 外消旋化合物：当左旋体分子和右旋体分子互相之间有较大亲和力时，两种分子将有可能在晶胞中配对，而形成计量学上的化合物晶体，这样的外消旋体称为“外消旋化合物”。它们的熔点多数高于纯旋光体，而溶解度多数低于纯旋光体

22 外消旋体：将一对对映体等量混合，可以得到一个旋光度为零的组成物，称之为外消旋体。外消旋体可以用符号（±）或（dl）来表示。由于左旋体和右旋体分子之间亲合关系不同，所以外消旋体的物理性质如熔点、溶解度等与纯净的左旋体和纯净的右旋体之间是不相同的。

23 外消旋体的拆分：将外消旋体拆分成纯左旋体或纯右旋体的过程称为外消旋体的拆分。

24 外消旋固体溶液：当一个纯旋光体分子对其构型相同的分子和对其构型相反的分子的亲合力比较接近时，则两种构型分子的排列是混乱的，这样的外消旋体称为外消旋固体溶液。它们的熔点和溶解度和纯旋光体比较接近。

25 外消旋混合物：当纯旋光体分子本身之间的亲合力大于对映体的亲合力时，左旋体和右旋体将有可能分别地形成晶体，这样的外消旋体称之为外消旋混合物。它们的熔点常常低于纯旋光体，而溶解度则高于纯旋光体。
26 半椅型构象: 由稳定的椅型构象转变为扭船型、船型构象，要经过一个势能最高的不稳定的半椅型构象。把椅型构象中的碳3转上去，碳2转下来，使C(1)C(2)C(3)C(4)在一个平面上，C(5)C(6)一个在平面上方，另一个在平面下方，即得半椅型。

27交叉型构象：两面角为60˚的构象称为交叉型构象。

28 sp杂化轨道：用一个2s轨道和一个2p轨道混合起来重新组合成2个性质相同的轨道，称为sp杂化轨道。

29 sp2杂化轨道：用一个2s轨道和2个2p轨道混合起来重新组合成3个性质相同的轨道，称为sp2杂化轨道。

30 sp3杂化轨道：由一个2s轨道和三个2p轨道混合起来重新组合成4个性质相同的轨道，称为sp3杂化轨道，它们分别指向四面体的四个顶角。

31 优势构象：能量最低的稳定构象称为优势构象。

32 全重叠型构象；两个大基团重叠在一起的构象称为全重叠型构象，全重叠型构象能量最高。
33 含手性面的旋光异构体：有些分子虽然不含有手性原子，但分子内存在一个扭曲的面，从而使分子呈现一种螺旋状的结构，由于螺旋有左手螺旋和右手螺旋，互为对映体，所以该类分子也会表现出旋光性。这种因分子内存在扭曲的面而产生的旋光异构体称为含手性面的旋光异构体。

34 含手性轴的旋光异构体：有些分子虽然不含不对称原子，但在分子中存在一个轴，通过轴的两个平面在轴的两侧有不同的基团时，也会产生实体与镜像不能重叠的对映体。称这类旋光异构体为含手性轴的旋光异构体。

35 邻交叉型构象：两个大基团处于邻位的交叉构象称为邻交叉型构象，邻交叉型构象能量高于对交叉型构象。

36 扭曲型构象: 两面角在0～60˚之间的构象称为扭曲型构象。

37 扭转张力：非稳定构象具有恢复成稳定构象的力量，称之为扭转张力。
38 扭船型构象:假如把环己烷船型构象船底的两对碳原子C(2) C(3) C(5) C(6)稍微转一转，使碳C(3) C(6)转下去，C(2) C(5) 重新转上来，这时我们可以看到，船头和船尾两个碳C(1) C(4)上的氢原子离得远一点了，而C(3) C(6)上的氢原子离得近一点了。当这两对氢原子的距离相等时停止转动，原来成重叠型的C(2) C(3) 及C(5) C(6) 两对碳原子就变为不是完全重叠型了。在整个分子中，每对碳原子的构象既不是全重叠，也不是全交叉，相当于一个低能量的构象，这叫作扭船型构象,扭船型构象的所有两面角都是30˚，所有的对边都是交叉的。

39 角张力：当分子内的键角由于某种原因偏离正常键角时会产生张力，这种张力称为角张力。

40 阻转异构现象：当某些分子单键之间的自由旋转受到阻碍时，也可以产生光活性异构