5、鄰氨基醇重排:
4、Wagner-Meerwein重排
親電加成反應(yīng)(烯烴)、SN1反應(yīng)、E1反應(yīng)、芳烴的烷基化反應(yīng)、以及其它涉及碳正離子中間體的反應(yīng),都可能發(fā)生重排,重排都是發(fā)生在中間體碳正離子上:
親電加成
E1消除
3、Hoffmman重排:
一般歷程:
注意:①重排的正性中心是氮烯(雖然電中性,但六電子結(jié)構(gòu),處于缺電子狀態(tài)),重排的直接產(chǎn)物是異氰酸酯,異氰酸酯接著堿性水解生成伯胺。
②Hoffmman降級是由N-鹵代、a-消除、重排、堿性水解四步反應(yīng)組合而成,仲酰胺雖然能夠發(fā)生第一步鹵代,但無法發(fā)生a-消除,而叔酰胺連第一步反應(yīng)也不能發(fā)生,所以二者都不能發(fā)生Hoffmman降級,Hoffmman降級是伯酰胺特有的反應(yīng):
Hoffmman降級的應(yīng)用:
除了可以獲得伯胺之外,更重要的是:可以使碳鏈減少一個(gè)碳原子。
2、Backman重排:
一般歷程:
注意:重排的正性中心為氮,但并無氮正離子生成,H2O的離去與R’的遷移是協(xié)同方式完成的,相當(dāng)于一次分子內(nèi)的SN2反應(yīng),因此遷移的R’與離去的OH必須具有(同面)反式的立體關(guān)系。
應(yīng)用:⑴醛酮分子結(jié)構(gòu)的分析-羰基位置的確定
⑵環(huán)狀內(nèi)酰胺的合成-尼龍-6的生產(chǎn)
重排反應(yīng)也分為:自由基重排、親核重排和親電重排,其中親核重排最常見,最重要。親核重排的基本模型:
親核重排的基本動力是-內(nèi)能降低!
這意味著:(A)重排變成(B),如果(B)的內(nèi)能比 (A)低,那么重排必定發(fā)生;如果 (B)的內(nèi)能比 (A)高,那么重排不會發(fā)生。
親核重排主要有三種方向: ①伯 → 仲 → 叔
②小環(huán) → 普通環(huán) → 中環(huán)
③離子或自由基中間體→中性分子
1、片吶醇重排
一般歷程:
(1) (2)
大量檢測發(fā)現(xiàn):因反應(yīng)過程中并沒有碳正離子(1)出現(xiàn),而是直接生成碳正離子(2)。這說明:H2O的離去和R2的遷移是以協(xié)同方式同步完成的,所以這種重排反應(yīng)具有同面反式的立體專一性。
從上述歷程中可以發(fā)現(xiàn)兩個(gè)問題:①當(dāng)兩個(gè)OH不等價(jià)時(shí),哪一個(gè)OH經(jīng)過脫水離去?②當(dāng)H2O離去時(shí),R1和R2誰發(fā)生遷移?這兩個(gè)問題的判斷原則是:
①哪個(gè)OH離去:生成內(nèi)能較低的碳正離子;
②順序如下:芳基 > 較大的R > 較小的烷基 > D > H
③H2O離去和R遷移協(xié)同進(jìn)行,立體專一性:同面反式,背面遷移!
例如:
再如:
片吶醇重排的應(yīng)用:合成含a-季碳原子的化合物
(A)和(B)都是含有a-季碳原子的化合物,這是獲得季碳原子的主要方法。
4、核糖核酸RNA和脫氧核糖核酸DNA
(1)核糖和脫氧核糖
(2)堿基:共5種,都是雜環(huán)化合物
(3)核苷和脫氧核苷
(4)核苷酸和脫氧核苷酸
如:ATP,三磷酸腺苷生物儲能池
(5)RNA和DNA
(6)DNA雙螺旋:氫鍵
3、蛋白質(zhì)、氨基酸
生物合成蛋白質(zhì)需要的氨基酸大部分可以自己合成,其中常見的有20種,完全依靠從食物獲取的必需氨基酸只有8種,另外有1種幼兒時(shí)期必需的(半必需)精基酸。
氨基酸雖然也有烯烴命名,但多用習(xí)慣名稱。習(xí)慣名稱的依據(jù)各不相同,有些依據(jù)結(jié)構(gòu),如:丙氨酸、苯丙氨酸;有些依據(jù)來源,如:門冬氨酸(發(fā)現(xiàn)于天門冬幼苗中);有些則依據(jù)性質(zhì),如:甘氨酸(具有甜味)。氨基酸都有國際通用的符號或代號(來自英文名稱,如同元素符號)。中文代號用習(xí)慣名稱的第一個(gè)中文字,如“甘”、“苯”、“丙”等。
除甘氨酸外,天然氨基酸一般都有手性,a-手性碳都為L-型,F(xiàn)ischer投影式為:
(1)等電點(diǎn):氨基酸具有羧基(酸性)和氨基(堿性)兩個(gè)性質(zhì)相反的官能團(tuán),它的重要性質(zhì)首先是等電點(diǎn):
在等電點(diǎn)時(shí),氨基酸的溶解度最小。不同氨基酸的等電點(diǎn)不同,利用等電點(diǎn)的差別和電泳技術(shù)可以分離氨基酸的混合物。
(2)氨基的反應(yīng):
(3)羧基的反應(yīng):
(4)氨基酸與水合茚三酮顯色反應(yīng):
(3)
(5)肽:氨基酸分子間縮水衍生物稱為肽
由單一氨基酸組成的肽沒有生物活性,因而它的合成沒有任何意義。生物活性肽都是由一定數(shù)量的不同氨基酸按照一定順序組成的。特定肽鏈的合成,是一個(gè)復(fù)雜繁瑣的化學(xué)工程。其一般程序是:
一個(gè)氨基被保護(hù)、羧基被活化的氨基酸,與另一個(gè)羧基被保護(hù)、氨基游離的氨基酸,才能縮合得到指定的順序的二肽:
2、碳水化合物:
葡萄糖、蔗糖、淀粉、纖維素都屬于碳水化合物,雖然多數(shù)碳水化合物的分子組成可以符合通式Cn(H2O)m,但也有的不符合這個(gè)通式的,如:脫氧核糖的分子式為:C5H9O4,其中H和O的比例¹2:1。實(shí)際上,多羥基醛酮稱為單糖,單糖的縮水衍生物稱為多碳,葡萄糖和果糖使最重要的單糖,蔗糖和麥芽糖是最重要的二糖,淀粉和纖維素是最重要的高糖。
(1) 葡萄糖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)型和性質(zhì):
葡萄糖是五羥基己醛:含有4個(gè)手性碳,有16個(gè)立體異構(gòu)體:
天然葡萄糖為D-(+)葡萄糖,F(xiàn)ischer投影式為:
環(huán)狀結(jié)構(gòu)與變旋現(xiàn)象:
凡是單糖都有變旋現(xiàn)象,都有銀鏡反應(yīng),因此都屬于還原糖。
(2)果糖:五羥基-2-己酮,有3個(gè)手性碳,8種立體異構(gòu)體,天然果糖為D-(-)果糖,是糖類中最甜的糖,也有變旋現(xiàn)象,也屬于還原糖。
(2)蔗糖:是1分子a-D-(+)葡萄糖和1分子b-D-(-)果糖通過苷羥基縮水形成的二糖,由于沒有游離的苷羥基,所以沒有還原性,沒有變旋現(xiàn)象。
(4) 麥芽糖:由1分子a-D-(+)葡萄糖的苷羥基和1分子D-(+)葡萄糖的4-醇羥基縮水形成的二糖,由于仍然存在游離的苷羥基,所以有變旋現(xiàn)象,屬于還原二糖。
(5)
(2)
(6) 淀粉和纖維素:都是葡萄糖縮水形成的高分子,水解都生成葡萄糖。
二者在形態(tài)和性質(zhì)(物理、化學(xué)、生物)上的巨大差別,是分子鏈上葡萄糖單元的構(gòu)型不同造成的:
淀粉是a-D-(+)葡萄糖萄1,4-縮水形成的高糖
而纖維素是b-D-(+)葡萄糖1,4-縮水形成的高糖
雖然在淀粉和纖維素的高分子鏈的末端由1個(gè)游離的苷羥基,但由于它在分子量高達(dá)數(shù)萬甚至數(shù)十萬的大分子中所占的比重太小,已經(jīng)表現(xiàn)不出變旋現(xiàn)象和還原性。
淀粉的化工利用:
纖維素的化工利用:
脂肪、碳水化合物、蛋白質(zhì)、DNA與RNA
1、脂肪:甘油三脂肪酸酯;習(xí)慣上,常溫下為液體的稱作油,固體的稱作脂。
凡是象肥皂一樣,具有親水基和親油長鏈的分子,都具有表面活性,都屬于表面活性劑。可分為:
陰離子型:肥皂、十二烷基苯磺酸鈉
陽離子型:十二烷基芐基二甲基氯化銨
非離子型:月桂醇聚氧乙烯醚
兩性離子型:甜菜堿型,如十八烷基二甲基甘氨酸
4、腈:結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
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