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文檔簡介

1、會計學1大學大學(dxu)有機化學復習題有機化學復習題第一頁,共123頁。2 有機有機(yuj)化合物的命名。化合物的命名。 基本概念與理化性質(zhì)基本概念與理化性質(zhì)(xngzh)比較。比較。 完成完成(wn chng)反應式。反應式。 有機化學反應歷程。有機化學反應歷程。 有機化合物的分離與鑒別。有機化合物的分離與鑒別。 有機化合物的合成。有機化合物的合成。 有機化合物的結構推導。有機化合物的結構推導。第1頁/共122頁第二頁,共123頁。3 要點:要點:(1) 每類化合物以最簡單的一個化合物為母體,每類化合物以最簡單的一個化合物為母體,而將其余部分作為而將其余部分作為(zuwi)取代基來命名的

2、。取代基來命名的。 (2) 選擇結構中級數(shù)最高或?qū)ΨQ性最好的碳原選擇結構中級數(shù)最高或?qū)ΨQ性最好的碳原 子為母體碳原子。子為母體碳原子。(1)CCH3CH3CHCH2CH2CH3CH3CH3 二甲基正丙基異丙基甲烷二甲基正丙基異丙基甲烷CCH3CH3CH2CH3CCH3CH3CH3(2) 二叔丁基甲烷二叔丁基甲烷 例:例:第2頁/共122頁第三頁,共123頁。4C=CH2CH3CH3CH2(3) 不對稱不對稱(duchn)甲基乙基乙烯甲基乙基乙烯CH=CHCH3CH2CH(CH3)2(4)對稱對稱(duchn)乙基異丙基乙烯乙基異丙基乙烯 注:注:兩個兩個(lin )取代基與同一個雙鍵碳原子相連

3、,統(tǒng)稱為取代基與同一個雙鍵碳原子相連,統(tǒng)稱為“不對稱不對稱”;取代基分別與兩個取代基分別與兩個(lin )雙鍵碳原子相連,統(tǒng)稱為雙鍵碳原子相連,統(tǒng)稱為“對稱對稱”。顯然,冠以。顯然,冠以“對稱或不對稱對稱或不對稱”與取代基是否相同無關。與取代基是否相同無關。 思考:思考:(1)(2)(3)HCCCH=CH2C6H5CC6H5=OC6H5CC6H5C6H5OH 系統(tǒng)命名的基本方法是:系統(tǒng)命名的基本方法是:選擇主要官能團選擇主要官能團 確定主確定主鏈位次鏈位次 排列取代基列出順序排列取代基列出順序 寫出化合物全稱。寫出化合物全稱。第3頁/共122頁第四頁,共123頁。5 要點要點(yodin):

4、1. “最低系列最低系列”當碳鏈以不同當碳鏈以不同(b tn)方向編號,得方向編號,得到兩種到兩種或兩種以上不同或兩種以上不同(b tn)的編號序列時,則順次逐項比較各的編號序列時,則順次逐項比較各序列的序列的不同不同(b tn)位次,首先遇到位次最小者,定為位次,首先遇到位次最小者,定為“最低系列最低系列”。 CH3CH2CHCHCH2CHCH3CH2CH(CH3)2CH3CH324524562,5-二甲基二甲基-4-異丁基庚烷異丁基庚烷 2. “優(yōu)先基團后列出優(yōu)先基團后列出”當主碳鏈上有多個取代基,當主碳鏈上有多個取代基,在命名時這些基團的列出順序遵循在命名時這些基團的列出順序遵循“較優(yōu)基

5、團后列出較優(yōu)基團后列出”的原的原則,較優(yōu)基團的確定則,較優(yōu)基團的確定(qudng)依據(jù)是依據(jù)是“次序規(guī)則次序規(guī)則”。 第4頁/共122頁第五頁,共123頁。6CH3CH2CH2CHCHCH2CH2CH2CH2CH3CH(CH3)2CH2CH2CH2CH3 兩條等長碳鏈選擇兩條等長碳鏈選擇(xunz)連有取代基多的為主鏈。連有取代基多的為主鏈。 異丙基優(yōu)先異丙基優(yōu)先(yuxin)于正丁基。于正丁基。 5-(正正)丁基丁基-4-異丙基癸烷異丙基癸烷 3. 分子分子(fnz)中同時含雙、叁鍵化合物中同時含雙、叁鍵化合物 (1) 雙、叁鍵處于不同位次雙、叁鍵處于不同位次取雙、叁鍵具有最小取雙、叁鍵具有

6、最小位次的編號。位次的編號。 (2) 雙、叁鍵處于相同的編號雙、叁鍵處于相同的編號,選擇雙鍵以最低編號。,選擇雙鍵以最低編號。CHCCHCH2CH3CH 3-甲基甲基-1-戊烯戊烯-4-炔炔 (CH3)2CHCH2CHC=CHCHCHCH33-異丁基異丁基-4-己烯己烯-1-炔炔 第5頁/共122頁第六頁,共123頁。7 思考思考(sko):CH2CHCHCH2CHCHCHCHCCH3CHCHCH2CHCH3CH3ClCH2CH3HCC CH2CH2C=CHCHOCH=CH2CH3COCH2CHCH3=C CH3CH2=C CH CH=COOHCH2CH(CH3)2CH3C2H5CH(CH3)

7、2CH3NH2COOH 4. 橋環(huán)與螺環(huán)化合物橋環(huán)與螺環(huán)化合物H3CCH3CH3 編號編號(bin ho)(bin ho)總是從橋頭碳開始,經(jīng)最長橋總是從橋頭碳開始,經(jīng)最長橋 次次長橋長橋 最短橋。最短橋。 1,8,8-三甲基二環(huán)三甲基二環(huán)3.2.1-6-辛烯辛烯 12568第6頁/共122頁第七頁,共123頁。8CH3CH3 最長橋與次長橋等長,從靠近最長橋與次長橋等長,從靠近(kojn)(kojn)官能團的橋頭碳開始編號。官能團的橋頭碳開始編號。 5,6-二甲基二環(huán)二甲基二環(huán)2.2.2-2-辛烯辛烯 最短橋上沒有最短橋上沒有(mi yu)(mi yu)橋原子時應以橋原子時應以“0”“0”計

8、計 。 二環(huán)二環(huán)3.3.0辛烷辛烷 CH(CH3)2編號編號(bin ho)(bin ho)總是從與螺原子鄰接的小環(huán)開始??偸菑呐c螺原子鄰接的小環(huán)開始。 21451-異丙基螺異丙基螺3.5-5-壬烯壬烯 1. Z / E 法法適用于所有順反異構體。適用于所有順反異構體。 按按“次序規(guī)則次序規(guī)則”,兩個,兩個優(yōu)先優(yōu)先基團在雙鍵同側的構型為基團在雙鍵同側的構型為第7頁/共122頁第八頁,共123頁。9Z型;反之型;反之(fnzh),為,為E型。型。CC=CC=H HCH2HH(CH2)7COOHCH3(CH2)4 (9Z,12Z)-9,12-十八碳二烯酸十八碳二烯酸 順順 / / 反和反和Z /

9、E Z / E 這兩種標記方法,在大多數(shù)情況這兩種標記方法,在大多數(shù)情況(qngkung)(qngkung)下是下是一致的,即順式即為一致的,即順式即為Z Z式,反式即為式,反式即為E E式。但兩者有時是式。但兩者有時是不一致的,如:不一致的,如: CCCH3CH3C2H5H反 C 3 C 甲基 C 2 C 戊烯 (Z) C 3 C 甲基 C 2 C 戊烯 對于多烯烴的標記要注意:在遵守對于多烯烴的標記要注意:在遵守(znshu)“(znshu)“雙鍵的位次盡可雙鍵的位次盡可能小能小”的原則下,若還有選擇的話,編號由的原則下,若還有選擇的話,編號由Z Z型雙鍵一端型雙鍵一端第8頁/共122頁第

10、九頁,共123頁。10開始開始(kish)(kish)(即即Z Z優(yōu)先于優(yōu)先于E)E)。CCC2H5HCCCCHHHHClCl12345,63-(E-2-氯乙烯基氯乙烯基)-(1Z,3Z)-1-氯氯-1,3-己二烯己二烯 2. R / S 法法該法是將最小基團放在遠離觀察者的該法是將最小基團放在遠離觀察者的位置,在看其它三個基團,按次序規(guī)則由大到小的順序位置,在看其它三個基團,按次序規(guī)則由大到小的順序(shnx),若為順時針為若為順時針為R;反之為;反之為 S 。NCH3CH2C6H5C6H5CH2CH=CH2+Cl (R)-氯化甲基烯丙基芐基氯化甲基烯丙基芐基(bin j)苯基銨苯基銨 如果

11、給出的是如果給出的是Fischer投影式,其構型的判斷:投影式,其構型的判斷:第9頁/共122頁第十頁,共123頁。11 若最小基團位于豎線上,從平面若最小基團位于豎線上,從平面(pngmin)上觀察其余三個基團上觀察其余三個基團由大到小的順序為順時針,其構型仍為由大到小的順序為順時針,其構型仍為“R”;反之,其構;反之,其構型型“S”。 若最小基團位于橫線上,從平面若最小基團位于橫線上,從平面(pngmin)上觀察其余三個基團上觀察其余三個基團由大到小的順序為順時針,其構型仍為由大到小的順序為順時針,其構型仍為“S”;反之,其構;反之,其構型型“R”。CH3BrOHCOOHCH3BrOHCO

12、OHS - 型R - 型CCHOHCH3=CHHCH3 (2R,3Z)-3-戊烯戊烯-2-醇醇第10頁/共122頁第十一頁,共123頁。12CCHCH3=CHHCH3C2H5CCH3C2H5RS兩個相同兩個相同(xin tn)手性碳,手性碳,R優(yōu)先于優(yōu)先于S。12345,61(Z)-(1R,4S)-4-甲基甲基-3-(1-甲基丙甲基丙基基)-2-己烯己烯 3. 橋環(huán)化合物內(nèi)橋環(huán)化合物內(nèi) / 外型的標記外型的標記(bioj) 橋上的原子橋上的原子(yunz)或基團與主橋在同側為外型或基團與主橋在同側為外型(exo-);在異在異側為內(nèi)型側為內(nèi)型(endo-)。 主橋的確定:主橋的確定:O橋含雜原子

13、橋含較少原子飽和的橋主 橋主 橋主 橋 此外,橋所帶的取代基數(shù)目少;橋所帶的取代基按此外,橋所帶的取代基數(shù)目少;橋所帶的取代基按“第11頁/共122頁第十二頁,共123頁。13次序規(guī)則次序規(guī)則(guz)”排序較小。排序較小。OHHClClHH外外-二環(huán)二環(huán)2.2.2-5-辛烯辛烯-2-醇醇外外-2,內(nèi)內(nèi)-3-二氯二氯2.2.1庚烷庚烷 當分子中含有兩種或兩種以上官能團時,其命名遵循當分子中含有兩種或兩種以上官能團時,其命名遵循官能團優(yōu)先次序官能團優(yōu)先次序(cx)、最低系列和次序、最低系列和次序(cx)規(guī)則。規(guī)則。COCHCH2COOHCH3 3-(2-萘甲?;良柞;?丁酸丁酸 (羧基優(yōu)于?;?/p>

14、羧基優(yōu)于酰基)第12頁/共122頁第十三頁,共123頁。14(CH3CH2)2NC=OOCH(CH3)2 二乙氨基二乙氨基(nj)甲酸異丙酯甲酸異丙酯(烷氧羰基烷氧羰基(tn j)優(yōu)于氨基甲?;鶅?yōu)于氨基甲酰基) 思考思考(sko):C=OOHOCH2CH3CCH2CH=OCHCH2CHOCBrCH3=NOHHCH3CH2CH3C=CHHCH3CH3HONHCH3C6H5HHCC=HHCH2CH3CH3CH3CH3BrCl第13頁/共122頁第十四頁,共123頁。15 有機化學中的基本概念內(nèi)容廣泛有機化學中的基本概念內(nèi)容廣泛(gungfn),很難規(guī)定,很難規(guī)定一個確切一個確切的范圍。這里所說的基

15、本概念主要是指有機化學的結構理的范圍。這里所說的基本概念主要是指有機化學的結構理論及理化性能方面的問題,如:化合物的物理性質(zhì)、共價論及理化性能方面的問題,如:化合物的物理性質(zhì)、共價鍵的基本屬性、電子理論中誘導效應和共軛效應的概念、鍵的基本屬性、電子理論中誘導效應和共軛效應的概念、分子的手性、酸堿性、芳香性、穩(wěn)定性、反應活性等。分子的手性、酸堿性、芳香性、穩(wěn)定性、反應活性等。 這類試題的形式也很靈活,有選擇、填空、回答問這類試題的形式也很靈活,有選擇、填空、回答問題、計算等。題、計算等。 1. 沸點與分子結構的關系沸點與分子結構的關系 第14頁/共122頁第十五頁,共123頁。16 化合物沸點的

16、高低,主要取決于分子間引力的大小,化合物沸點的高低,主要取決于分子間引力的大小,分子間引力越大,沸點就越高。而分子間引力的大小受分分子間引力越大,沸點就越高。而分子間引力的大小受分子的偶極矩、極化度、氫鍵子的偶極矩、極化度、氫鍵(qn jin)等因素的影響。化合等因素的影響?;衔锏姆悬c物的沸點與結構有如下規(guī)律:與結構有如下規(guī)律: (1) 在同系物中,分子的相對在同系物中,分子的相對(xingdu)質(zhì)量增加,沸點升高;質(zhì)量增加,沸點升高;直鏈異構體的沸點支鏈異構體;支鏈愈多,沸點愈低。直鏈異構體的沸點支鏈異構體;支鏈愈多,沸點愈低。 沸點沸點(fidin)(): CH3CH2CH2CH3 ;C

17、H3CH2CH2CH2CH3 ;CH3CHCH2CH3 ;CH3 C CH3 ;CH3CH3CH3 (2) 含極性基團的化合物含極性基團的化合物(如:醇、鹵代物、硝基化合如:醇、鹵代物、硝基化合第15頁/共122頁第十六頁,共123頁。17物等物等)偶極矩增大,比母體偶極矩增大,比母體(mt)烴類化合物沸點高。同分異構烴類化合物沸點高。同分異構體的沸點一般是:伯異構體仲異構體叔異構體。體的沸點一般是:伯異構體仲異構體叔異構體。CH3CH2CH2CH3 ;CH3CH2CH2CH2Cl ;CH3CH2CH2CH2NO2 ; 沸點沸點(fidin)(): - 0.5 78.4 153CH3CH2CH

18、2CH2OH ;CH3CHCH2CH3 ;OH CCH3OHCH3CH3 ; 沸點沸點(fidin)(): (3) 分子中引入能形成締合氫鍵的原子或原子團時,分子中引入能形成締合氫鍵的原子或原子團時,則沸點顯著升高,且該基團愈多,沸點愈高。則沸點顯著升高,且該基團愈多,沸點愈高。CH3CH2CH3 ;CH3CH2CH2OH ;CH2CH2CH2 ;OH OHCH2CHCH2 ;OH OHOH 沸點沸點(): - 45 97 216 290第16頁/共122頁第十七頁,共123頁。18CH3CH2OH , CH3CH2OCH2CH3 ;CH3COOH , CH3COOC2H5 ; 沸點沸點(fi

19、din)(): 78 34.6 118 77 形成分子形成分子(fnz)間氫鍵的比形成分子間氫鍵的比形成分子(fnz)內(nèi)氫鍵的沸內(nèi)氫鍵的沸點高。點高。NO2OHNOHOO 沸點沸點(fidin)(): 279 215 (4) 在順反異構體中,一般順式異構體的沸點高于反在順反異構體中,一般順式異構體的沸點高于反式。式。 HHClClCH3CH3HHCH3CH3HHCCHHClClCC沸點沸點(): 60.1 48 37 29 2. 熔點與分子結構的關系熔點與分子結構的關系第17頁/共122頁第十八頁,共123頁。19 熔點的高低取決于晶格引力熔點的高低取決于晶格引力(ynl)(ynl)的大小,晶

20、格引力的大小,晶格引力(ynl)(ynl)愈大,愈大,熔點愈高。而晶格引力熔點愈高。而晶格引力(ynl)(ynl)的大小,主要受分子間作用力的的大小,主要受分子間作用力的性質(zhì)、分子的結構和形狀以及晶格的類型所支配。性質(zhì)、分子的結構和形狀以及晶格的類型所支配。 晶格引力晶格引力(ynl)(ynl):以離子間的電性吸引力:以離子間的電性吸引力(ynl)(ynl)最大,偶最大,偶極分子間極分子間的吸引力的吸引力(ynl)(ynl)與分子間的締合次之,非極性分子間的色散力最與分子間的締合次之,非極性分子間的色散力最小。因此,化合物的熔點與其結構通常有以下規(guī)律:小。因此,化合物的熔點與其結構通常有以下規(guī)

21、律: 1. 以離子為晶格單位的無機鹽、有機鹽或能形成以離子為晶格單位的無機鹽、有機鹽或能形成(xngchng)內(nèi)鹽內(nèi)鹽的氨基酸等都有很高的熔點。的氨基酸等都有很高的熔點。 2. 在分子中引入極性基團在分子中引入極性基團(j tun),偶極矩增大,熔點、沸點,偶極矩增大,熔點、沸點都升高,故極性化合物比相對分子質(zhì)量接近的非極性化合都升高,故極性化合物比相對分子質(zhì)量接近的非極性化合第18頁/共122頁第十九頁,共123頁。20物的熔點物的熔點(rngdin)高。高。 3. 在分子中引入極性基團在分子中引入極性基團(j tun),偶極矩增大,熔點,偶極矩增大,熔點、沸、沸點都升高,故極性化合物比相對

22、分子質(zhì)量接近的非極性化點都升高,故極性化合物比相對分子質(zhì)量接近的非極性化合物的熔點高。但在羥基上引入烴基時,則熔點降低。合物的熔點高。但在羥基上引入烴基時,則熔點降低。OHOHOHOHOCH3 熔點熔點(rngdin)(): 5.4 41.8 105 32 4. 能形成分子間氫鍵的比形成分子內(nèi)氫鍵的熔點高。能形成分子間氫鍵的比形成分子內(nèi)氫鍵的熔點高。OHCHOOHCO HOCO HCH3OCO HOHOHCOCH3OHCOOH熔點熔點(): 116 - 7 109 28 213 159第19頁/共122頁第二十頁,共123頁。21 5. 同系物中,熔點同系物中,熔點(rngdin)隨分子相對質(zhì)

23、量的增大隨分子相對質(zhì)量的增大而升高,而升高,且分子結構愈對稱,其排列愈整齊,晶格間引力增加,熔且分子結構愈對稱,其排列愈整齊,晶格間引力增加,熔點升高。點升高。CH3CH3CH3CH3CH3CC CH3 熔點熔點(rngdin)(): 10.4 3. 溶解度與分子結構溶解度與分子結構(fn z ji u)的關系的關系 有機化合物的溶解度與分子的結構及所含的官能團有機化合物的溶解度與分子的結構及所含的官能團有密切的關系,可用有密切的關系,可用“相似相溶相似相溶”的經(jīng)驗規(guī)律判斷。的經(jīng)驗規(guī)律判斷。 (1) 一般離子型的有機化合物易溶于水,如:有機酸一般離子型的有機化合物易溶于水,如:有機酸鹽、胺的鹽

24、類。鹽、胺的鹽類。第20頁/共122頁第二十一頁,共123頁。22 (2). 能與水形成能與水形成(xngchng)氫鍵極性化合物易溶于水,如:單氫鍵極性化合物易溶于水,如:單官官能團的醇、醛、酮、胺等化合物,其中直鏈烴基能團的醇、醛、酮、胺等化合物,其中直鏈烴基4個碳個碳原子,支鏈烴基原子,支鏈烴基5個碳原子的一般都溶于水,且隨碳原個碳原子的一般都溶于水,且隨碳原子數(shù)的增加,在水中的溶解度逐漸減小。子數(shù)的增加,在水中的溶解度逐漸減小。 CH3OH ; C2H5OH ; CH3CH2CH2OH ; CH3CH2CH2CH2OH ; 任意任意(rny)比例互溶比例互溶 7.9 % (3). 能形

25、成能形成(xngchng)分子內(nèi)氫鍵的化合物在水中的溶解分子內(nèi)氫鍵的化合物在水中的溶解度減小。度減小。HOCOHOOHNO 一些易水解的化合物,遇水水解也溶于水,如酰鹵、一些易水解的化合物,遇水水解也溶于水,如酰鹵、酸酐等。酸酐等。第21頁/共122頁第二十二頁,共123頁。23 (4). 一般一般(ybn)堿性化合物可溶于酸,如有機胺可溶于鹽堿性化合物可溶于酸,如有機胺可溶于鹽酸。酸。 含氧化合物可與濃硫酸作用含氧化合物可與濃硫酸作用(zuyng)生成鹽,而溶于過量的生成鹽,而溶于過量的濃硫酸中。濃硫酸中。CH3CH2OCH2CH3 + H2SO4CH3CH2OCH2CH3H+ (5) 一般

26、酸性有機化合物可溶于堿,如:羧酸、酚、一般酸性有機化合物可溶于堿,如:羧酸、酚、磺酸等可溶于磺酸等可溶于NaOH中。中。 化合物酸堿性的強弱主要受其結構的化合物酸堿性的強弱主要受其結構的電子效應電子效應、雜化雜化、氫鍵氫鍵、空間效應空間效應和和溶劑溶劑的影響。的影響。 1.羧酸的酸性羧酸的酸性第22頁/共122頁第二十三頁,共123頁。24 (1) 脂肪脂肪(zhfng)族羧酸族羧酸 連有連有-I效應的原子效應的原子(yunz)或基團,使酸性增強;連有或基團,使酸性增強;連有+I效應效應的原子的原子(yunz)或基團,使酸性減弱?;蚧鶊F,使酸性減弱。 CH3COOHpKa0.65 1.29 2

27、.66 4.76Cl3CCOOHCl2CHCOOHClCH2COOH CH3CH2CH2COOHClClpKa2.84 4.06 4.52 4.82ClCH3CH2CHCOOHCH3CHCH2COOHCH2CH2CH2COOH ICH2COOHpKa 1.23 2.66 2.86 2.90 3.16O2NCH2COOH FCH2COOHClCH2COOHBrCH2COOH-I效應效應(xioyng),酸性,酸性。誘導效應具有加和性。誘導效應具有加和性。誘導效應與距離成反比。誘導效應與距離成反比。第23頁/共122頁第二十四頁,共123頁。25 (2) 芳香族羧酸芳香族羧酸(su sun) 芳環(huán)

28、上的取代基對芳香酸酸性的影響要復雜的多。芳環(huán)上的取代基對芳香酸酸性的影響要復雜的多。 一般來說,在芳環(huán)上引入吸電子基團,使酸性增強;一般來說,在芳環(huán)上引入吸電子基團,使酸性增強;引入供電子基團使酸性減弱引入供電子基團使酸性減弱(jinru)。而且還與基團所連接的。而且還與基團所連接的位置位置有關。有關。 A. 對位對位(du wi)取代芳香酸的酸性同時受誘導效應和共軛效取代芳香酸的酸性同時受誘導效應和共軛效應的影響。應的影響。 COOHCOOHCOOHCOOHNO2ClHOCH3 -I、-C 效應效應 -I+C +C-I pKa 第24頁/共122頁第二十五頁,共123頁。26 B. 間位取代

29、芳香酸的酸性,因共軛效應間位取代芳香酸的酸性,因共軛效應(xioyng)受阻,主受阻,主要要受誘導效應受誘導效應(xioyng)的影響。的影響。COOHCOOHCOOHCOOHCOOHNO2ClOHOCH3 -I 效應效應(xioyng) -I -I -I pKa C. 鄰位取代鄰位取代(qdi)芳香酸的酸性都較苯甲酸的酸性強。芳香酸的酸性都較苯甲酸的酸性強。 這主要是電子效應和空間效應綜合影響的結果。由這主要是電子效應和空間效應綜合影響的結果。由于于鄰位取代基的空間效應使苯環(huán)與羧基難以形成共平面,鄰位取代基的空間效應使苯環(huán)與羧基難以形成共平面,難以產(chǎn)生共軛效應難以產(chǎn)生共軛效應(苯環(huán)與羧基共軛

30、時,苯環(huán)具有(苯環(huán)與羧基共軛時,苯環(huán)具有+C效效應);另一方面應);另一方面鄰位取代基與羧基的距離較近,鄰位取代基與羧基的距離較近,-I 效應的效應的第25頁/共122頁第二十六頁,共123頁。27影響影響(yngxing)較大,故酸性增強。較大,故酸性增強。COOHCOOHCOOHNO2NO2NO2pKa2.17 3.42 3.45COOHCOOHCOOHOCH3OCH3OCH3pKa4.09 4.094.47 有的鄰位基團能與羧基形成氫鍵,使其羧基的氫更易有的鄰位基團能與羧基形成氫鍵,使其羧基的氫更易(n y)解離,因此表現(xiàn)出更強的酸性。解離,因此表現(xiàn)出更強的酸性。第26頁/共122頁第二

31、十七頁,共123頁。28 2. 醇的酸性醇的酸性(sun xn) 醇在水溶液中的酸性(sun xn)次序為: 這種現(xiàn)象可用溶劑效應來解釋,以水和叔丁醇為例:水的共軛堿OH-能很好的被水溶劑化,因而較穩(wěn)定;但叔丁醇的共軛堿(CH3)3CO-則因空間位阻較大難以被水溶劑化,所以不穩(wěn)定。若在氣相中,因不存在溶劑化效應,其酸性的強弱次序(cx)則剛好相反。 H2O CH3OH CH3CH2OH (CH3)2CHOH (CH3)3COHpKa15.7 16 17 18 19 如果在醇分子中如果在醇分子中引入引入具有具有-I效應效應的原子或基團,其的原子或基團,其酸酸性性將明顯將明顯增強增強。第27頁/共

32、122頁第二十八頁,共123頁。29pKa17 5.6CH3CH2OH CCH2OHN 烯醇類化合物的酸性比醇類化合物強的多。這是因烯醇類化合物的酸性比醇類化合物強的多。這是因為羥基氧原子的未共用電子對與雙鍵發(fā)生為羥基氧原子的未共用電子對與雙鍵發(fā)生(fshng)共軛作用共軛作用,從而,從而降低了氧原子上的電子云密度,使降低了氧原子上的電子云密度,使OH鍵的極性增強所鍵的極性增強所致。致。 H:R CHCHO 若在若在R原子團中含有雙鍵,特別是含羰基原子團中含有雙鍵,特別是含羰基(tn j)并與并與雙鍵共雙鍵共軛時,其酸性則明顯增強。軛時,其酸性則明顯增強。pKa CH3OHO OEtOHO91

33、1CCH3CHCCH3CCHC第28頁/共122頁第二十九頁,共123頁。30 3. 酚的酸性酚的酸性(sun xn) 酚的酸性(sun xn)比醇強,但比羧酸弱。 pKa 4.76 9.98 17CH3COOHOHCH3CH2OH 取代取代(qdi)酚的酸性取決于取代酚的酸性取決于取代(qdi)基的性質(zhì)和取代基的性質(zhì)和取代(qdi)基在苯環(huán)基在苯環(huán)上所處的位置。上所處的位置。 苯環(huán)上連有苯環(huán)上連有I、C基團使酚的基團使酚的酸性增強酸性增強;連有;連有+I、+C基團使基團使酸性減弱酸性減弱。OHOHOHOHOHCH3NO2NO2NO2NO2NO2O2Npka10.2610.07.154.090

34、.25第29頁/共122頁第三十頁,共123頁。31 取代酚的酸性(sun xn)不僅與取代基的電子效應有關,還與空間效應有關。 這是由于在這是由于在3,5 二甲基二甲基 4 硝基苯酚中,硝基苯酚中,3,5位兩位兩個甲基的空間效應,使苯環(huán)與硝基不能處在一個平面上,個甲基的空間效應,使苯環(huán)與硝基不能處在一個平面上,苯環(huán)與硝基的共軛效應遭到破壞苯環(huán)與硝基的共軛效應遭到破壞(phui),即硝基的,即硝基的I 效應減弱效應減弱。OHOHCH3NO2NO2CH3H3CH3Cpka8.247.16 4. 烴類的酸性烴類的酸性(sun xn) 烷烴的酸性較烷烴的酸性較NH3還要弱。還要弱。CH3CH3CH2

35、CH2CHCHpka4036.525第30頁/共122頁第三十一頁,共123頁。32 其原因在于碳原子的雜化狀態(tài)(zhungti)不同。 烷基苯的酸性(sun xn)要比飽和烴的酸性(sun xn)強。 這可由其失去(shq)質(zhì)子的共軛堿來判斷。 失去質(zhì)子后形成的環(huán)戊二烯負離子 , 因其具有芳香性而使其酸性增強。Ph3CHPh2CH2PhCH3CH4pka31.533.53540Ph3CPh2CHPhCH2穩(wěn)定性:依次降低pka162023 5. 胺的堿性胺的堿性 (1) 脂肪胺的堿性脂肪胺的堿性第31頁/共122頁第三十二頁,共123頁。33 在氣相或不能形成在氣相或不能形成(xngchng

36、)氫鍵的溶劑中:氫鍵的溶劑中: 在水溶液中:在水溶液中: 胺在水溶液中的堿性是電子效應、溶劑化效應和空間效應綜合影響(yngxing)的結果。(CH3)3N(CH3)2NHCH3NH2NH3(CH3)3N(CH3)2NHCH3NH2NH3pkb4.76 3.27 3.38 4.21NHHHHOHHOHHOHHOHH+NCH3HHHOHHOHHOHH+NCH3HHOHHOHHOHH+CH3CH3CH3CH3NH+第32頁/共122頁第三十三頁,共123頁。34 胺分子中連有胺分子中連有 Cl、NO2等吸電子基團等吸電子基團(j tun)時,將使其時,將使其堿性降低。堿性降低。 (2) 芳胺的堿性

37、芳胺的堿性(jin xn) 在水溶液中芳胺的堿性(jin xn)較 NH3 弱。 芳胺堿性的強弱次序為:芳胺堿性的強弱次序為: 取代芳胺的堿性強弱與取代基的性質(zhì)和在苯環(huán)上的位取代芳胺的堿性強弱與取代基的性質(zhì)和在苯環(huán)上的位置有關。當苯環(huán)上置有關。當苯環(huán)上連有供電子基團連有供電子基團時,將時,將使堿性增強使堿性增強;連連有吸電子基團有吸電子基團時,將時,將使堿性減弱使堿性減弱。 PhNH2Ph2NHPh3NNO2NH2NH2OCH3NH2ClNH2+ CII+ CI 、 Cpkb8.719.3810.5413.02第33頁/共122頁第三十四頁,共123頁。35 結論結論(jiln):脂肪胺NH3

38、芳胺 1. 電子效應的影響電子效應的影響(yngxing) 取代基的電子效應包括取代基的電子效應包括誘導效應和共軛效應誘導效應和共軛效應。它們將。它們將對活性中間體對活性中間體 碳正離子、碳負離子和碳自由基的穩(wěn)碳正離子、碳負離子和碳自由基的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響定性產(chǎn)生影響 。凡。凡能使電荷分散的因素能使電荷分散的因素,都將,都將使穩(wěn)定性使穩(wěn)定性增加增加。 (1) 碳正離子或碳自由基碳正離子或碳自由基(中心碳原子均為中心碳原子均為SP2雜化雜化)CH2+CH3+CH2+CH3CHCH3+A.B.C.D.,p-超共軛p,-共軛,p-超共軛CDAB第34頁/共122頁第三十五頁,共123頁。36 CDAB

39、CDAB+CH3CHCHCH2=+CH3CHCH2CH3+A.B.C.D.有芳香性難伸展成平面p,-共軛,p-超共軛A. Ph3CB. (CH3)3CC. CH3CHCH3CH3CH=D.CH3自由基3自由基2自由基乙烯型自由基 (2) 碳負離子碳負離子 中心中心(zhngxn)碳原子的雜化方式:碳原子的雜化方式:CSP2CSP3 鍵或苯環(huán)連接中心碳原子與烷基碳負離子 中心碳原子雜化方式中心碳原子雜化方式(fngsh)不同:雜化軌道的不同:雜化軌道的S成分增加成分增加,第35頁/共122頁第三十六頁,共123頁。37 誘導(yudo)效應: 中心碳原子連有強吸電子(dinz)基時,將使碳負離子

40、的穩(wěn)定性增加。生成生成(shn chn)的碳負離子穩(wěn)定性增大。的碳負離子穩(wěn)定性增大。HCCCH2CHCH3CH2(F3C)3CF3CCH3 中心碳原子中心碳原子連有供電子基連有供電子基時,將時,將使碳負離子的穩(wěn)定性使碳負離子的穩(wěn)定性降低降低。CH3RCH2R2CHR3C 共軛效應:共軛效應: 中心碳原子中心碳原子與與鍵直接相連鍵直接相連時,其未共用電子對因與時,其未共用電子對因與鍵共軛而離域,從而鍵共軛而離域,從而使碳負離子的穩(wěn)定性增加使碳負離子的穩(wěn)定性增加。(C6H5)3C(C6H5)2CHC6H5CH2第36頁/共122頁第三十七頁,共123頁。38 (1) 自由基取代(qdi)反應: 反

41、應的難易(nn y)取決于活性中間體烴基自由基的穩(wěn)定性,烴基自由基越穩(wěn)定,其反應速率越快,C=OCH3CH2CHCOOEtCOOEtCHCOCH3COOEtCHCOCH3COCH3 2. 化學反應化學反應(huxu fnyng)速率速率A.(CH3)3CHB.CH4C.CH3CH3D.(CH3)2CH2(CH3)3CCH3CH3CH2(CH3)2CHADCB (2) 親電加成反應:親電加成反應: 親電加成反應的反應速率取決于碳碳不飽和鍵電子親電加成反應的反應速率取決于碳碳不飽和鍵電子第37頁/共122頁第三十八頁,共123頁。39 烯烴雙鍵碳原子上連有供電子(dinz)基時,將使反應活性增大,

42、反應速率加快;反之,反應速率減慢。ACB HX與烯烴發(fā)生親電加成反應,其反應速率(sl)取決于HX離解的難易。云密度云密度(md)的大小,電子云密度的大小,電子云密度(md)越大,反應速率越快越大,反應速率越快。(CH3)2CHCH(CH3)2CH2CHCOOHCH2CHCH3A.B.C.HIHBrHCl (3) 親電取代反應:親電取代反應: 芳香族化合物親電取代反應的反應速率取決于芳環(huán)上芳香族化合物親電取代反應的反應速率取決于芳環(huán)上電子云密度的高低。當芳環(huán)上連有電子云密度的高低。當芳環(huán)上連有供電子基供電子基(除鹵素外的(除鹵素外的第一類定位基)時,將使芳環(huán)上的電子云密度增大,第一類定位基)時

43、,將使芳環(huán)上的電子云密度增大,反應反應第38頁/共122頁第三十九頁,共123頁。40第一類第二類第二類第一類DCAEB (4) 親核取代親核取代(qdi)反應:反應: A. 烴基結構烴基結構(jigu): SN1反應電子效應是影響反應速率的主要(zhyo)因素。凡有利于碳正離子生成,并能使之穩(wěn)定的因素均可加速SN1反應。速率加快速率加快;連有;連有吸電子基吸電子基(鹵素和第二類定位基)時,將(鹵素和第二類定位基)時,將使芳環(huán)上的電子云密度降低,使芳環(huán)上的電子云密度降低,反應速率減慢反應速率減慢。ClA.B.NO2C.D.OCH3E.COOEt(例外)(強)(弱)第39頁/共122頁第四十頁,

44、共123頁。41 鹵代烴發(fā)生SN1反應(fnyng)的活潑順序是:如:如:ABCDABCD 這里(zhl)值得注意的是:當雜原子與中心碳原子直接相連時,因中間體碳正離子的正電荷得到分散而有利于SN1反CH2XR3CXR2CHXRCH2XCH3X,A. CH3CH=CHCH2ClB. CH3CHCH2CH3ClC. CH3CH2CH2CH2ClD. CH3CH2CH=CHCl烯丙型鹵2RX1RX乙烯型鹵CH2ClA.CH2ClClB.C.CH2ClCH3OD.CH2ClO2NCH2+CH2Cl+CH2CH3O+CH2O2N+第40頁/共122頁第四十一頁,共123頁。42應的進行應的進行(jnx

45、ng)。如:。如:CH3OCH2ClCH3CH2CH2CH2ClCH3OCH2CH2ClA.B.C.CH3OCH2+CH3CH2CH2CH2+CH3OCH2CH2+ABC SN2反應反應空間效應是影響反應速率的主要因素??臻g效應是影響反應速率的主要因素。 、碳原子上烴基增多,不但不利于親核試劑從背碳原子上烴基增多,不但不利于親核試劑從背后進攻,且造成過渡態(tài)擁擠后進攻,且造成過渡態(tài)擁擠(yngj),從而使,從而使SN2反應反應活性降反應反應活性降低。低。 SN2反應的活潑反應的活潑(hu po)順序為:順序為:1RXCH3X2RX3RXA. (CH3)2CHCH2BrB. CH3CH2BrC.

46、CH3CH2CH2BrD.(CH3)3CCH2BrABCD第41頁/共122頁第四十二頁,共123頁。43 B.離去基團:離去基團: 無論SN1反應還是SN2反應,離去基團總是帶著一對(y du)電子離開中心碳原子。 離去基團的堿性越弱,容易離開中心(zhngxn)碳原子,其反應活性越高。IBrClF堿 性離去能力鹵代烴的反應鹵代烴的反應(fnyng)活性活性順序是:順序是:RIRBrRCl依依 次次 減減 弱弱依依 次次 減減 弱弱 C. 親核試劑:親核試劑: 親核試劑主要影響親核試劑主要影響SN2反應。反應。 試劑中親核原子相同時,其親核能力為:試劑中親核原子相同時,其親核能力為:HOAr

47、ORCOOROHH2ORO第42頁/共122頁第四十三頁,共123頁。44 同周期元素形成(xngchng)的不同親核試劑,其親核能力為: 同族元素形成(xngchng)的不同親核試劑,中心原子的可極化度越大,其親核能力越強。RSRORSHROHIBrClF在質(zhì)子性溶劑中 下列親核試劑在質(zhì)子溶劑中與CH3CH2I反應(fnyng),試比較它們的反應(fnyng)速率:BCAFNH2HOR3CR2NROF考慮同族元素的親核性CH3CH2CH2OA.B.(CH3CH2CH2)3CC.(CH3CH2CH2)2NCH3CH2CH2CH2OA.B.(CH3)3COC.CH3CH2CHOCH3BCA考慮空

48、間位阻第43頁/共122頁第四十四頁,共123頁。45BCA考慮親核性強弱親核原子相同親核原子相同親核原子不同BCABCA (5) 親核加成:親核加成: 親核加成反應主要包括(boku)醛、酮的親核加成反應和羧酸及其衍生物的親核加成反應。A.OB.CH3CH2OC.HO同族元素A.CH3CH2COOB.CH3CH2OC.CH3CH2S同周期元素考慮親核性強弱A.SB.CH3CH2OC.(CH3)3CO即考慮親核性強弱 , 又考慮空間位阻第44頁/共122頁第四十五頁,共123頁。46 親核加成反應(fnyng)的反應(fnyng)速率取決于羰基化合物本身的結構,即羰基碳原子的正電荷量。 而羰基

49、(tn j)碳原子的正電荷量又取決于取代基的電子效應和空間效應。 當羰基連有吸電子基團時,將使羰基碳原子的正電性增大,反應活性增強(zngqing);反之,反應活性減弱。 當連有能當連有能與羰基發(fā)生共軛的基團與羰基發(fā)生共軛的基團時,因共軛效應的結時,因共軛效應的結果,使羰基碳原子的正電荷得到分散,故果,使羰基碳原子的正電荷得到分散,故反應活性降低反應活性降低。 不同醛、酮的羰基的反應活性順序是:不同醛、酮的羰基的反應活性順序是:C=OHHC=OHCH3C=ORHC=OHPhC=OCH3CH3第45頁/共122頁第四十六頁,共123頁。47 羧酸衍生物的反應羧酸衍生物的反應(fnyng)活性順序

50、是:活性順序是:C=OCH3RC=ORRC=OCH3PhC=OPhRC=OPhPhRCOXRCOORCORCOORRCONH2 按親核加成反應按親核加成反應(ji chn fn yn)的活潑順序排列:的活潑順序排列:A.ClCH2CHOB. CH2CHCHO=C.CH3CH2CHOD.BrCH2CHOADCBA.CHONO2CHOB.C.CHOCH3D.CHOClADCB 按酯化反應速度按酯化反應速度(fn yng s d)由快到慢排列為序:由快到慢排列為序:A. CH3COClB.CH3COOC2H5C.CH3CONH2D.(CH3CO)2OADBC第46頁/共122頁第四十七頁,共123頁

51、。48 ADBCBCAC2H5OH 酯化:用A. (CH3)3CCOOHC. (CH3)2CHCOOHCH3CH2COOHB.考慮空間效應和電子效應A. 乙 酸B. 丙 酸C. ,甲基丙酸D.二甲基丙酸考慮空間效應苯甲酸酯化:D.A. 正丙醇B. 乙 醇C. 甲 醇仲丁醇ADBC用苯甲醇酯化:A. 2 , 6 -二甲基苯甲酸B. 鄰甲基苯甲酸C. 苯甲酸BCA (6) 消除消除(xioch)反應:反應: 消除反應消除反應(fnyng)主要指鹵代烴脫主要指鹵代烴脫HX和醇的分子內(nèi)脫和醇的分子內(nèi)脫水。水。 鹵代烴:鹵代烴:3RX2RX1RXRIRBrRClRF第47頁/共122頁第四十八頁,共12

52、3頁。49 醇:醇: 按按E1反應反應(fnyng)活性由大到小排列:活性由大到小排列:3ROH2ROH1ROHA.CHBrCH3CHBrCH3NO2B.CHBrCH3OCH3CH3C.D.CHBrCH3CHCH3NO2+CHCH3+OCH3CHCH3+CH3CHCH3+ADBCCH3CCH2CH3CH3ClA.B.BrCH2CH2CHCH3ClC.CH3CHClCH3CHCH3BCA第48頁/共122頁第四十九頁,共123頁。50 按按E2反應反應(fnyng)活性由大到小排列:活性由大到小排列:BCAA.CH3CH3BrB.CH3CH3BrCH3CH3BrC.CH3CH3BrHHHCH3C

53、H3BrHHHCH3CH3BrHHH 芳香性的判斷芳香性的判斷(pndun)依據(jù):依據(jù): 1. 必須是閉合的環(huán)狀共軛體系;必須是閉合的環(huán)狀共軛體系; 2. 成環(huán)原子要共平面或接近共平面;成環(huán)原子要共平面或接近共平面; 3. 電子必須符合電子必須符合4n + 2 的休克爾規(guī)則。的休克爾規(guī)則。第49頁/共122頁第五十頁,共123頁。51 1. 單環(huán)體系單環(huán)體系(tx)芳香性的判斷:芳香性的判斷: 含雜原子(yunz)的平面單環(huán)體系,也可用休克爾規(guī)則來判斷是否具有芳香性。HH161, 6 位的兩個氫相互排斥成環(huán)原子不能共平面沒有芳香性CH2避免了1, 6 位氫原子間的排斥作用有芳香性第50頁/共1

54、22頁第五十一頁,共123頁。52 2. 稠環(huán)體系稠環(huán)體系(tx): 稠環(huán)指的是由單環(huán)多烯稠并而成的多環(huán)多烯體系(tx)。 若稠環(huán)體系的成環(huán)原子接近或在一個平面上,仍可用休克(xik)爾規(guī)則判斷。其方法是: 略去中心橋鍵,直接利用休克爾規(guī)則進行判斷,若略去中心橋鍵,直接利用休克爾規(guī)則進行判斷,若電子數(shù)符合電子數(shù)符合 4n + 2 的規(guī)則,就有芳香性。的規(guī)則,就有芳香性。SNNH13N只有一對電子參與共軛體系有芳香性3N上的未共用電子 未參與共軛有芳香性 N上的未共用電子 未參與共軛有芳香性第51頁/共122頁第五十二頁,共123頁。53 電子數(shù)1281010沒有芳香性沒有芳香性有芳香性有芳香性

55、 3. 環(huán)狀有機環(huán)狀有機(yuj)離子:離子:+ 電子數(shù) = 成環(huán)原子數(shù)1有芳香性 電子數(shù) = 成環(huán)原子數(shù)+ 1沒有芳香性由此推斷由此推斷(tudun):+沒有芳香性有芳香性第52頁/共122頁第五十三頁,共123頁。54 4. 富烯及衍生物:富烯及衍生物: 這類化合物都具有較大的偶極矩,說明它們的電荷分離程度較大。因此,這類化合物在用休克爾規(guī)則判斷其是否具有芳香性時,先將分子寫成偶極結構式,分別對含有兩個電荷相反的共軛環(huán)進行(jnxng)判斷,若兩個環(huán)的電子數(shù)都符合 4 n + 2 的休克爾規(guī)則,那么整個分子就具有芳香性。+ 電子數(shù) 電子數(shù)2 6 6 6有芳香性有芳香性 1. 幾何異構:幾何

56、異構:第53頁/共122頁第五十四頁,共123頁。55 產(chǎn)生的原因:雙鍵或環(huán)使單鍵的自由旋轉受到限制,而使分子具有不同的空間(kngjin)排布方式,即構型不同。 含雙鍵的化合物:只要有一個雙鍵原子連有相同(xin tn)的原子或基團,就不存在順反異構(N原子上的孤對電子可看成是一個基團)。 環(huán)烴化合物:必須兩個(lin )或兩個(lin )以上的環(huán)碳原子連有不同的原子或基團。 CCababCNabOHNNaaH3CH3CCH3CH3HHHH第54頁/共122頁第五十五頁,共123頁。56 2. 旋光異構旋光異構: 如果一個分子與其鏡象(jn xin)不能重疊,它就是手性分子。手性分子又稱為光

57、學活性化合物。 互為鏡象的兩個(lin )化合物稱為對映異構體,簡稱對映體?;閷τ丑w的兩個(lin )化合物,除旋光方向相反外,一般的化學性質(zhì)、物理性質(zhì)相同。 一個(y )化合物有無手性,一般可根據(jù)分子是否存在對稱面和對稱中心來判斷。如果一個(y )分子既沒有對稱面,也沒有對稱中心,則該分子即為手性分子。 (1) 判斷飽和鍵的分子是否有手性:判斷飽和鍵的分子是否有手性: 通常看是否有手性碳原子。通??词欠裼惺中蕴荚?。第55頁/共122頁第五十六頁,共123頁。57 若分子若分子(fnz)中只含一個手性碳原子,它一定是手性分子中只含一個手性碳原子,它一定是手性分子(fnz),存在一對對映體。

58、存在一對對映體。CCCOOHCOOHCH3CH3HOHHOHCOOHCOOHCH3CH3HHOHHO含兩個手性碳兩個不同手性碳2 n旋光異構體數(shù)目:=2 2=4 個2 n - 1對映體數(shù)目:=2 2 - 1=2 對兩個相同手性碳旋光異構體數(shù)目:3 個對映體數(shù)目: 1 對、內(nèi)消旋體 1個HHCOOHCOOHHCOOHCOOHClClClHClHCOOHCOOHClHClHCOOHCOOHClHCl對 映 體內(nèi)消旋體第56頁/共122頁第五十七頁,共123頁。58 (2) 含雜原子(yunz)的對映異構: (3) 含手性軸和手性面化合物:含手性軸和手性面化合物: 典型(dinxng)的含手性軸化合

59、物丙二烯型化合物:NNCH3CH3C2H5C6H5C6H5C2H5CH2=CHCH2CH2CH=CH2+CCCH3CH3C2H5C6H5C6H5C2H5CH2=CHCH2CH2CH=CH2+CCCaabb 兩端的不飽和碳原子只要有一個不飽和碳原子連有兩兩端的不飽和碳原子只要有一個不飽和碳原子連有兩個相同的原子和基團,那么個相同的原子和基團,那么(n me),這個分子就沒有手性。,這個分子就沒有手性。 同理,螺環(huán)化合物也是如此。同理,螺環(huán)化合物也是如此。第57頁/共122頁第五十八頁,共123頁。59 (4) 環(huán)狀化合物:環(huán)狀化合物: 順反異構和旋光異構往往(wngwng)同時存在。 順式異構體

60、、1 , 3 二取代(qdi)環(huán)丁烷和1 , 4 二取代(qdi)環(huán)己烷(無論兩個取代(qdi)基相同與否,是順式還是反式)均因有對稱面而無旋光性。 內(nèi)消旋體內(nèi)消旋體 不是不是(b shi)內(nèi)消內(nèi)消旋體旋體aabbH3CCH3HHH3CCH3HHH3CHCH3H 其他三元、四元、五元、六元環(huán)狀化合物,其他三元、四元、五元、六元環(huán)狀化合物,只要是反只要是反式異構體式異構體,因分子中既無對稱面,也無對稱中心,因而因分子中既無對稱面,也無對稱中心,因而均均第58頁/共122頁第五十九頁,共123頁。60有旋光性有旋光性(無論兩個無論兩個(lin )取代基相同與否取代基相同與否)。 (5) 內(nèi)消旋體、

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