当前位置:文档之家› 化学竞赛总结

化学竞赛总结

α衰变α衰变是一种放射性衰变。

在此过程中,一个原子核释放一个α粒子(由两个中子和两个质子形成的氦原子核),并且转变成一个质量数减少4,核电荷数减少2的新原子核。

一个α粒子与一个氦原子核相同,两者质量数和核电荷数相同。

β衰变β衰变是一种放射性衰变。

在此过程中,一个原子核释放一个β粒子(电子或者正电子),分为β+衰变(释放正电子)和β-衰变(释放电子)。

β-衰变中,弱相互作用把一个中子转变成一个质子,一个电子和一个反电子中微子。

其实质是一个下夸克通过释放一个W-玻色子转变成一个上夸克。

W-玻色子随后衰变成一个电子和一个反电子中微子。

β+衰变中,一个质子吸收能量转变成一个中子,一个正电子和一个电子中微子。

其实质是一个上夸克通过释放一个W+玻色子转变成一个下夸克。

W+玻色子随后衰变成一个正电子和一个电子中微子。

与β-衰变不同,β+衰变不能单独发生,因为它必须吸收能量。

在所有β+衰变能够发生的情况下,通常还伴随有电子捕获反应。

SN11、Sn1导致产物外消旋化;这是因为OHˉ可以从碳正离子的两面进攻,而生成两个构型相反的化合物。

但其外消旋化产物大多数并非1:1生成,这可以从反应机理进行解释。

有科学家认为,其机理应介于Sn1与Sn2之间。

2、Sn1会导致产物的重排。

这是因为碳正离子发生了向更稳定的碳正离子重排。

实例下面以叔丁基溴在碱性水溶液中的水解为例子。

叔丁基溴的水解速率只与叔丁基溴的浓度都成正比(CH3)3C-Br+OH-→(CH3)3C-OH+Br-v=k[(CH3)3CBr]首先,叔丁基溴在溶剂中水解为叔丁基正离子、Brˉ。

过程为C-Br键逐渐伸长,电子云偏向Brˉ,并使得中心碳原子上的负电荷逐渐增加,达到过渡态,再继续解离为离子。

解离所需的能量由生成的离子发生的溶剂化作用补偿;接着,OHˉ进攻中心碳原子,并经过过渡态,最后生成产物。

反应机理以(CH3)3CBr的碱性水解为例:由此可见,这是一个动力学一级反应,其反应速率只于叔丁基溴的浓度有关。

总结影响SN反应活性的因素有:烃基的结构、离去基的种类、亲核试剂的亲核性、溶剂的极性等。

(1)不同烃基反应活性:叔>仲>伯。

其中烯丙型和苄基型的卤代烃都有极高的活性。

(2)离去基团越易离去,反应的速度越高。

其中I>Br>Cl。

(3)试剂亲核性对SN1反应无太大影响,但影响SN2反应。

(4)极性试剂有利于SN1反应SN2SN2反应最常发生在脂肪族sp杂化的碳原子上,碳原子与一个电负性强、稳定的离去基团(X)相连,一般为卤素阴离子。

亲核试剂(Nu)从离去基团的正后方进攻碳原子,Nu-C-X 角度为180°,以使其孤对电子与C-X键的σ反键轨道可以达到最大重叠。

然后形成一个五配位的反应过渡态,碳约为sp杂化,用两个垂直于平面的p轨道分别与离去基团和亲核试剂成键。

C-X的断裂与新的C-Nu键的形成是同时的,X很快离去,形成含C-Nu键的新化合物。

由于亲核试剂是从离去基团的背面进攻,故如果受进攻的原子具有手性,则反应后手性原子的立体化学发生构型翻转,也称“瓦尔登翻转”。

这也是SN2反应在立体化学上的重要特征。

反应过程类似于大风将雨伞由里向外翻转。

溴乙烷与氢氧根离子发生SN2生成乙醇和溴离子。

上例中,OH(亲核试剂)进攻C2H5Br(底物)发生SN2反应,经过不稳定的过渡态,最终Br离去,得到乙醇。

SN2反应也可以在分子内发生,合成的环系一般为五元环、六元环和三元环。

分子内的Williamson合成得到环氧化合物,即是这类反应的一个例子。

相比下,四元环张力太大,空间上也不利,很难生成;七元、八元之类的大环可以生成,但分子间反应处于优势,需要将反应物以高稀溶液的形式反应,以增大分子内产物的比例。

SN2反应一般发生在伯碳原子上,很难成为有位阻分子的反应机理,并且取代基越多,按SN2机理反应的可能性越小。

基团在空间上比较拥挤的分子一般采用SN1机理,可以缓解一部分的位阻,也可生成较稳定的碳正离子(通常为三级碳正离子)。

2决定速率的因素:离去基团的碱性:离去基团的碱性越强,其离去能力越弱,反之亦然。

离子的碱性随着所在周期的增加而降低。

对于卤素离子而言,碘离子的碱性最弱,因此碘离子是一个很好的离去基团;氟离子则相反,氟代烃也因此很难发生SN2反应。

强碱F > Cl > Br > I 弱碱亲核试剂的亲核性:亲核性需要与上面的碱性相区别。

碱性是试剂对质子的亲和能力,而亲核性是试剂形成过渡态时,对碳原子的亲和能力。

一般来讲,试剂的负电性、碱性和可极化性越强,其亲核性也越强。

实际上通常需要综合考虑这几个因素以及溶剂的影响。

溶剂:SN2反应在质子溶剂中进行时,一方面,溶剂化作用有利于离去集团的离去;另一方面,溶剂也会与亲核试剂发生作用,使亲核试剂与底物的接触变得困难。

最后的影响是这两种因素的综合结果。

相对而言,非极性溶剂分子很少包围负离子,因此对SN2反应是有利的。

空间效应:位阻(含体积大的取代基)会使亲核试剂的亲核性下降。

虽然乙醇的酸性比叔丁醇强,但叔丁氧基负离子的亲核性弱于乙氧基负离子,就是因为这个缘故。

3反应动力学SN2属于二级反应,决速步与两个反应物的浓度相关:亲核试剂[Nu]和底物[RX]。

r = k[RX][Nu]与此相对比的是单分子亲核取代反应—SN1反应,亲核取代反应的另一种机理。

此类反应中,底物中的C-X键首先异裂为碳正离子和X,是较慢的一步,然后亲核试剂Nu立即与碳正离子结合,得到含C-Nu键的产物。

因此该反应的速率控制步骤只和底物的浓度有关,称为单分子亲核取代反应。

需要注意的是,SN1和SN2只是亲核取代反应的两个比较极端的机理,属于理想情况。

在因素如离子对的影响下,实际中的反应都会或多或少地兼具这两者机理的成分,有些甚至难以归类。

至于反应按哪种机理进行的成分多一些,与具体的反应物结构、类型、溶剂、浓度、温度、亲核试剂、离去基团等因素都有很密切的关系哈柏法(英文:Haber Process,也称Haber-Bosch process或Fritz-Haber Process)是通过氮气及氢气产生氨气(NH3)的过程。

氮气及氢气在250个大气压及摄氏450-500度,通过一个铁化合物的催化剂(Fe3+),会发生化学作用,产生氨气。

在这个情况下,产量一般是10-20%。

N2(g) + 3H2(g) →2NH3(g)ΔHo,反应热为-92.4千焦/摩尔选择高温的条件是为了提高反应速率,但因为此反应是放热反应,在此条件下平衡后的产率反而较低温时为低。

比表面积比表面积是指单位质量物料所具有的总面积。

尿素的水解尿素在水的作用下分解成氨(产生的氨可与水反应成一水合氨)和二氧化碳的过程。

在低温水解速度缓慢。

化学方程式:CO(NH2)2 + H2O = CO2↑+ 2NH3↑如何把苯环上的硝基还原成氨基?1.最简单常见的方法是铁酸还原法。

原料溶于50%左右的乙醇中,加入还原铁粉,滴加盐酸或醋酸,加热反应,然后加入氨水或氢氧化钠等碱调PH值到碱性,萃取或水蒸气蒸馏得到产品。

缺点是后处理很麻烦,生成的铁泥不易过滤,且废渣污染环境。

也有用氯化铵作为酸的还有用金属锌作为还原剂的2.催化氢化。

原料溶于溶剂,用Ranry镍,钯碳,铂碳等为催化剂,通入氢气作为还原剂。

(反应结束过滤掉钯炭就可以了,最简单,工业生产,有时需要加些压力。

)3.硫化物为还原剂的。

用硫化钠或二硫化钠作为还原剂。

在苯环上有两个硝基时,可以通过控制还原剂的用量,来选择性地之还原其中一个硝基成氨基,令一个硝基不变。

(硫酸亚铁加氨水试过可以)【加保险粉(连二亚硫酸钠),甲醇和水作溶剂,室温搅拌,反应后,过滤下,就好了】4.金属的氢化盐。

比如四氢铝锂,硼氢化钠等。

但是比较昂贵。

5.特殊催化剂催化下,用一氧化碳还原。

不仅需要Ru3(CO)9(TPPTS)3这样的特殊催化剂,还需加入十六烷基三甲基溴化铵为相转移催化剂。

然后通入一氧化碳。

6.苯环上硝基还原成氨基,用的是氯化亚锡和浓盐酸,没有有机溶剂,把硝基化合物研碎,最好成粉状,加入氯化亚锡,盐酸加热反应,一个半小时后处理。

(产率挺高,可以用非均相反应,效果也不错,做过)7.锌粉加氢氧化钠(很好,至少一些钯碳无法还原的,它可以)8.用铁粉在盐类电解质(低铁盐和氯化铵等)的水溶液中还原。

可将芳香族硝基、脂肪族硝基或其他含氧氮功能基(如亚硝基、羟胺等)还原成相应的氨基。

(一般对卤素、烯基等基团无影响,可用于选择性还原。

还原用的铁粉应选用含硅的铸铁粉,熟铁粉、钢粉及化学纯度的铁粉效果差。

实验室)9.SnCl2还原,乙醇溶剂,80度回流,不加盐酸也行。

反应完加40%的NaOH,然后用乙酸乙酯萃取。

丙酮、水,醋酸铵,TiCl3。

室温搅拌,反应完,过滤,旋干10.硝基还原成氨基后,怎么保证不被氧化?1)过滤的时候,用氮气压滤,浓缩的时候在放真空时充入氮气,注意避光2)要想不氧化可以试试用酸使其成盐,成盐就稳定多了3)用保护基也可以,保护胺最常用叔丁氧羰基(BOC)含有硝基苯基的化合物中硝基还原成氨基的方法本发明公开了一种含有硝基苯基的化合物中硝基还原成氨基的方法,由下述步骤组成:(1)分别称取硫化钠、硫代硫酸钠,用水完全溶解;(2)称取硝基化合物加入适量有机溶剂溶解;(3)将溶解的硫化钠水溶液、硫代硫酸钠水溶液加入到步骤(2)制备的溶液中;(4)间接加热,50~100℃回流,搅拌,反应0.5小时~8天,点TLC硅胶板监测反应,与原料点比较有不同,停止加热,旋干有机溶剂,抽滤,滤饼反复用水淋洗至水溶液基本无色,真空干燥后即制得氨基化合物;本发明操作安全简便、还原介质主要为水或常用溶剂,溶剂可回收、常压既可顺利还原,在产物的后处理只需水洗干燥即可。

如何把苯环上面的氨基氧化成硝基?1.用过量的双氧水来氧化(氨基苯通常是可溶于水的,氧化之后的硝基苯是与水分层的~很好分离经济实惠还易操作~~效果非常好,有做过的)2.用过硫酸盐氧化(这样的收率不是很高)3.低温盐酸,亚硝酸钠重氮化就OKProcedure六氟化氙无色晶体。

Xe原子以sp3d3杂化轨道成键,分子构型为变形八面体。

因为孤对电子倾向于五角形的平面上IF5为四方锥结构。

相关主题