5、邻氨基醇重排:
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4、Wagner-Meerwein重排
亲电加成反应(烯烃)、SN1反应、E1反应、芳烃的烷基化反应、以及其它涉及碳正离子中间体的反应,都可能发生重排,重排都是发生在中间体碳正离子上:
亲电加成
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E1消除
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3、Hoffmman重排:
一般历程:
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注意:①重排的正性中心是氮烯(虽然电中性,但六电子结构,处于缺电子状态),重排的直接产物是异氰酸酯,异氰酸酯接着碱性水解生成伯胺。
②Hoffmman降级是由N-卤代、a-消除、重排、碱性水解四步反应组合而成,仲酰胺虽然能够发生第一步卤代,但无法发生a-消除,而叔酰胺连第一步反应也不能发生,所以二者都不能发生Hoffmman降级,Hoffmman降级是伯酰胺特有的反应:
Hoffmman降级的应用:
除了可以获得伯胺之外,更重要的是:可以使碳链减少一个碳原子。
2、Backman重排:
一般历程:
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注意:重排的正性中心为氮,但并无氮正离子生成,H2O的离去与R’的迁移是协同方式完成的,相当于一次分子内的SN2反应,因此迁移的R’与离去的OH必须具有(同面)反式的立体关系。
应用:⑴醛酮分子结构的分析-羰基位置的确定
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⑵环状内酰胺的合成-尼龙-6的生产
重排反应也分为:自由基重排、亲核重排和亲电重排,其中亲核重排最常见,最重要。亲核重排的基本模型:
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亲核重排的基本动力是-内能降低!
这意味着:(A)重排变成(B),如果(B)的内能比 (A)低,那么重排必定发生;如果 (B)的内能比 (A)高,那么重排不会发生。
亲核重排主要有三种方向: ①伯 → 仲 → 叔
②小环 → 普通环 → 中环
③离子或自由基中间体→中性分子
1、片呐醇重排
一般历程:
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(1) (2)
大量检测发现:因反应过程中并没有碳正离子(1)出现,而是直接生成碳正离子(2)。这说明:H2O的离去和R2的迁移是以协同方式同步完成的,所以这种重排反应具有同面反式的立体专一性。
从上述历程中可以发现两个问题:①当两个OH不等价时,哪一个OH经过脱水离去?②当H2O离去时,R1和R2谁发生迁移?这两个问题的判断原则是:
①哪个OH离去:生成内能较低的碳正离子;
②顺序如下:芳基 > 较大的R > 较小的烷基 > D > H
③H2O离去和R迁移协同进行,立体专一性:同面反式,背面迁移!
例如:
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再如:
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片呐醇重排的应用:合成含a-季碳原子的化合物
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(A)和(B)都是含有a-季碳原子的化合物,这是获得季碳原子的主要方法。
4、核糖核酸RNA和脱氧核糖核酸DNA
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(1)核糖和脱氧核糖
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(2)碱基:共5种,都是杂环化合物
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(3)核苷和脱氧核苷
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(4)核苷酸和脱氧核苷酸
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如:ATP,三磷酸腺苷生物储能池
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(5)RNA和DNA
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(6)DNA双螺旋:氢键
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3、蛋白质、氨基酸
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生物合成蛋白质需要的氨基酸大部分可以自己合成,其中常见的有20种,完全依靠从食物获取的必需氨基酸只有8种,另外有1种幼儿时期必需的(半必需)精基酸。
氨基酸虽然也有烯烃命名,但多用习惯名称。习惯名称的依据各不相同,有些依据结构,如:丙氨酸、苯丙氨酸;有些依据来源,如:门冬氨酸(发现于天门冬幼苗中);有些则依据性质,如:甘氨酸(具有甜味)。氨基酸都有国际通用的符号或代号(来自英文名称,如同元素符号)。中文代号用习惯名称的第一个中文字,如“甘”、“苯”、“丙”等。
除甘氨酸外,天然氨基酸一般都有手性,a-手性碳都为L-型,Fischer投影式为:
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(1)等电点:氨基酸具有羧基(酸性)和氨基(碱性)两个性质相反的官能团,它的重要性质首先是等电点:
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在等电点时,氨基酸的溶解度最小。不同氨基酸的等电点不同,利用等电点的差别和电泳技术可以分离氨基酸的混合物。
(2)氨基的反应:
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(3)羧基的反应:
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(4)氨基酸与水合茚三酮显色反应:
(3)
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(5)肽:氨基酸分子间缩水衍生物称为肽
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由单一氨基酸组成的肽没有生物活性,因而它的合成没有任何意义。生物活性肽都是由一定数量的不同氨基酸按照一定顺序组成的。特定肽链的合成,是一个复杂繁琐的化学工程。其一般程序是:
一个氨基被保护、羧基被活化的氨基酸,与另一个羧基被保护、氨基游离的氨基酸,才能缩合得到指定的顺序的二肽:
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2、碳水化合物:
葡萄糖、蔗糖、淀粉、纤维素都属于碳水化合物,虽然多数碳水化合物的分子组成可以符合通式Cn(H2O)m,但也有的不符合这个通式的,如:脱氧核糖的分子式为:C5H9O4,其中H和O的比例¹2:1。实际上,多羟基醛酮称为单糖,单糖的缩水衍生物称为多碳,葡萄糖和果糖使最重要的单糖,蔗糖和麦芽糖是最重要的二糖,淀粉和纤维素是最重要的高糖。
(1) 葡萄糖的结构、构型和性质:
葡萄糖是五羟基己醛:含有4个手性碳,有16个立体异构体:
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天然葡萄糖为D-(+)葡萄糖,Fischer投影式为:
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环状结构与变旋现象:
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凡是单糖都有变旋现象,都有银镜反应,因此都属于还原糖。
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(2)果糖:五羟基-2-己酮,有3个手性碳,8种立体异构体,天然果糖为D-(-)果糖,是糖类中最甜的糖,也有变旋现象,也属于还原糖。
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(2)蔗糖:是1分子a-D-(+)葡萄糖和1分子b-D-(-)果糖通过苷羟基缩水形成的二糖,由于没有游离的苷羟基,所以没有还原性,没有变旋现象。
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(4) 麦芽糖:由1分子a-D-(+)葡萄糖的苷羟基和1分子D-(+)葡萄糖的4-醇羟基缩水形成的二糖,由于仍然存在游离的苷羟基,所以有变旋现象,属于还原二糖。
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(5)
(2)
(6) 淀粉和纤维素:都是葡萄糖缩水形成的高分子,水解都生成葡萄糖。
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二者在形态和性质(物理、化学、生物)上的巨大差别,是分子链上葡萄糖单元的构型不同造成的:
淀粉是a-D-(+)葡萄糖萄1,4-缩水形成的高糖
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而纤维素是b-D-(+)葡萄糖1,4-缩水形成的高糖
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虽然在淀粉和纤维素的高分子链的末端由1个游离的苷羟基,但由于它在分子量高达数万甚至数十万的大分子中所占的比重太小,已经表现不出变旋现象和还原性。
淀粉的化工利用:
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纤维素的化工利用:
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脂肪、碳水化合物、蛋白质、DNA与RNA
1、脂肪:甘油三脂肪酸酯;习惯上,常温下为液体的称作油,固体的称作脂。
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凡是象肥皂一样,具有亲水基和亲油长链的分子,都具有表面活性,都属于表面活性剂。可分为:
阴离子型:肥皂、十二烷基苯磺酸钠
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阳离子型:十二烷基苄基二甲基氯化铵
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非离子型:月桂醇聚氧乙烯醚
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两性离子型:甜菜碱型,如十八烷基二甲基甘氨酸
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4、腈:结构与性质
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