有機(jī)化學(xué)第四章結(jié)構(gòu)的表征習(xí)題答案

PAGEPAGE1第四章結(jié)構(gòu)的表征4-1如何用IR光譜區(qū)別下列各組化合物。（1）異戊烷分子中有異丙基，在1370—1380cm-1的吸收峰分裂成兩峰，強(qiáng)度接近；（2）在3000cm-1以上無吸收峰者為丁烷；（3）在3000—3100cm-1無吸收者為環(huán)已烷；（4）在3010cm-1附近有吸收峰者為甲叉基環(huán)已烷（亞甲基環(huán)已烷）；（5）在3025cm-1附近和2720cm-1處有強(qiáng)吸收峰者為4-已烯醛；（6）在1060cm-1附近有強(qiáng)吸收峰者為正戊醇；（7）在1750—1860ｃｍ-1出現(xiàn)兩個(gè)峰，其中高頻峰強(qiáng)于低頻峰者為乙酐。4-2如何用1H-NMR譜區(qū)分下列各組化合物？（1）環(huán)丁烷只有一個(gè)單峰，而甲基環(huán)丙烷有四組吸收峰；（2）新戊烷只有一個(gè)單峰，而正戊烷有三組吸收峰；（3）前者（1-氯-2-溴乙烷）有兩組峰，而后者（1,2-二溴乙烷）只有一個(gè)單峰。4-3比較下面兩化合物中所標(biāo)出的質(zhì)子在1H-NMR譜中化學(xué)位移大小，并從低場(chǎng)到高場(chǎng)的順序排列。（1）B→A→C→D；（2）A→B→C。4-4請(qǐng)將下列各化合物中畫線的質(zhì)子的化學(xué)位移按由低場(chǎng)至高場(chǎng)的順序排列。（2）→（1）→（3）。4-5將下列化合物按C=O健伸縮振動(dòng)吸收波數(shù)由大到小排列成序。（1）→（2）→（3）。4-6請(qǐng)將下列各組化合物按紫外吸收波長由大到小的順序排列。(1)B→D→A→C；(2)D→C→B→A。4-7根據(jù)NMR譜推測(cè)下列化合物可能的構(gòu)造式。4-8某化合物的分子式為C4H8O,它的紅外光譜在1715cm-1有強(qiáng)吸收峰，它的核磁共振譜有一單峰，相當(dāng)于三個(gè)H，有一四重峰相當(dāng)于二個(gè)H，有一三重峰相當(dāng)于三個(gè)H.。試寫出該化合物的構(gòu)造式。4-9根據(jù)光譜分析，分別推斷下列各芳香族化合物可能的構(gòu)造式。4-10某化合物A，其分子式為C8H10O，質(zhì)譜得到分子離子峰為m/z=122；在IR譜中，3200~3600cm-1有強(qiáng)寬峰，在3000cm-1和700~750cm-1處也有強(qiáng)吸收峰；1H-NMR顯示，δ7.5（m，5H），δ3.7（t，2H），δ2.7（t，2H），4-11某化合物的分子式為C4H6O，其光譜性質(zhì)為：UV譜:在230nm附近有吸收峰，κ>5000；1H-NMR譜：δ＝2.03（3H）雙峰,δ=6.13（1H）多重峰，δ=6.87（1H）多重峰；δ=9.48（1H）雙峰；IR譜：在1720cm-12720cm-1處有強(qiáng)吸收。試推該化合物的構(gòu)造式。4-12根據(jù)光譜分析，分別推測(cè)下列各脂肪族化合物的構(gòu)造式：（1）分子式為C3H6OUV譜：210nm以上無極大值；IR譜：1080cm-1；1H-NMR譜：δ=4.75（4H）三重峰，δ=2.75（2H）五重峰，J=7.1Hz。(2)分子式為C3H7NOUV譜：219nm(κ=60）；IR譜：3413cm-1，3236cm-1，1667cm-1；1H-NMR譜：δ=6.50（2H）寬單峰，δ=2.25（2H）四重峰，δ=1.10（3H）三重峰，J=7.5Hz。(3)分子式為C4H7NUV譜：219nm以上無極大值；IR譜：2273cm-1；1H-NMR譜：δ=2.82（1H）七重峰，δ=1.33（6H）雙峰，J=6.7Hz。（4）分子式為C8H8O2UV譜：270nm(κ=420）；IR譜：1725cm-1；1H-NMR譜：δ=11.95（1H）單峰；δ=7.21（5H）多重峰，δ=3.53（2H）單峰。4-13化合物分子式為C4H6O2，其13C-NMR譜如下圖所示，4-14化合物A，mp：21℃；元素分析：C：79.97%，H：6.71%，O：13.32%；MS、IR、NMR譜如圖所示，提出A的結(jié)構(gòu)式并解釋三譜的歸屬答：A為苯乙酮。結(jié)構(gòu)式如下示。MS圖中m/z=120，是A的分子離子峰，m/z=105是A去甲基后離子峰，m/z=77是苯基離子峰。IR譜圖中1750cm-1處的強(qiáng)吸收峰是羰基的伸縮振動(dòng)峰，在1300cm-1附近分別為甲基中C—H的彎曲振動(dòng)和C—C的彎曲振動(dòng)峰。指紋區(qū)二個(gè)吸收峰（760cm-1、690cm-1）是C—1H-NMR較高場(chǎng)的單重峰，對(duì)應(yīng)的是CH3—中3個(gè)H，較低場(chǎng)對(duì)應(yīng)的是苯環(huán)中的5個(gè)H。

第五章飽和烴5-1寫出符合下列條件的C7H16的構(gòu)造式，并各以系統(tǒng)命名法命名。5-2寫出下列烷基的名稱及常用縮寫符號(hào)。（1）甲基（Me—）；（2）乙基（Et—）；（3）正丙基（n-Pr—）；（4）異丙基（i-Pr—）；（5）正丁基（n-Bu—）；（6）異丁基（i-Bu—）；（7）仲丁基（s-Bu—）；（8）叔丁基（t-Bu—）。5-3比較下列化合物沸點(diǎn)的高低，并說明原因。(1)CH3(CH2)4CH3(2)(CH3)2CH(CH2)2CH3CH3CH2C(CH3)3(4)CH3CH2CH(CH3)CH2CH(1)>(4)>(2)>(3)同碳數(shù)的烷烴異構(gòu)體，含支鏈越多，分子間作用力越弱，沸點(diǎn)越低。5-4完成下列反應(yīng)式：5-5比較下列化合物構(gòu)象的穩(wěn)定性大小。1,4-二甲基環(huán)已烷的構(gòu)象穩(wěn)定性（1）＜（2）。原因是（1）中的二個(gè)甲基均處于a鍵上，而（2）中的二個(gè)甲基則皆處于e鍵上，后者構(gòu)象能量較低，較穩(wěn)定。5-6下列異構(gòu)體中哪個(gè)最穩(wěn)定？題目所示二甲基環(huán)已酮三個(gè)異構(gòu)體對(duì)應(yīng)的構(gòu)象式如下，從中可看出（3）最穩(wěn)定，因?yàn)槠鋬蓚€(gè)甲基均處于e鍵上，體系能量較低。5-7環(huán)丙烷內(nèi)能高是由哪些因素造成的？環(huán)丙烷分子中碳原子為不等性sp3雜化，軌道重疊比開鏈烷烴的小，形成的碳碳共價(jià)鍵鍵能?。从薪菑埩Γ?，容易斷裂，不如開鏈烷烴牢固；其次是環(huán)丙烷的三個(gè)碳原子共平面，相鄰兩個(gè)碳原子上的C—H鍵是重疊式構(gòu)象，存在扭轉(zhuǎn)張力?；谏鲜鲈?，導(dǎo)致環(huán)丙烷的內(nèi)能較高。5-8用費(fèi)歇爾（Fischer）投影式表示下列化合物的構(gòu)型，并用R/S標(biāo)記手性碳的構(gòu)型。三個(gè)化合物費(fèi)歇爾投影式如下5-9下列四個(gè)紐曼投影式表示的化合物，哪些是對(duì)映體？哪些是非對(duì)映體？哪些是同一化合物的不同構(gòu)象？（1）(2S,3R)-2-氯-3-溴戊烷；（2）(2R,3R)-2-氯-3-溴戊烷；（3）(2S,3R)-2-氯-3-溴戊烷；（4）(2S,3S)-2-氯-3-溴戊烷?！啵?）和（4）是對(duì)映體；（2）和（1）或（3）、（4）和（1）或是非對(duì)映體；（1）和（3）是同一化合物的不同構(gòu)象。5-10寫出環(huán)戊烷生成氯代戊烷的反應(yīng)機(jī)理并畫出鏈增長階段的反應(yīng)勢(shì)能變化草圖。在圖上標(biāo)明反應(yīng)物、中間體、過渡態(tài)和生成物的結(jié)構(gòu)。并指出哪一步是反應(yīng)的控制步驟。反應(yīng)機(jī)理如下三式所示：反應(yīng)勢(shì)能變化草圖：C5C5H10+Cl?C5H9Cl+Cl?C5H9?+HCl中間體（自由基）過渡態(tài)1過渡態(tài)2反應(yīng)進(jìn)程能量從反應(yīng)勢(shì)能草圖中可看出，反應(yīng)機(jī)理（2）中第一步即環(huán)戊基自由基生成步的活化能較大，所以是整個(gè)反應(yīng)的速率控制步驟。5-112,2,4-三甲基戊烷可以生成哪些碳自由基？按穩(wěn)定性由大到小的順序排列這些自由基?？缮上铝凶杂苫?。其穩(wěn)定性為：3°R·＞2°R·＞1°R·＞CH3·5-12下列反應(yīng)t-BuOCl+RH→RCl+t-BuOH如果鏈引發(fā)反應(yīng)為：t-BuOCl→t-BuO·+Cl·，寫出鏈增長反應(yīng)。5-13甲烷在用光照進(jìn)行氯代反應(yīng)時(shí)，可以觀察到如下現(xiàn)象，試用烷烴的氯代反應(yīng)機(jī)理解釋這些現(xiàn)象。(1)將氯先經(jīng)用光照，然后立即在黑暗中與甲烷混合，可以獲得氯代產(chǎn)物。(2)將氯氣先經(jīng)光照，,然后在黑暗中放置一段時(shí)間再與甲烷混合，則不發(fā)生氯代反應(yīng)。(3)將氯氣先經(jīng)光照，,然后在黑暗中與氯氣混合，也不發(fā)生氯代反應(yīng)。(1)Cl2先用光照，產(chǎn)生氯自由基·Cl，迅速在黑暗中與CH4混合，Cl·來不及相互結(jié)合，可與甲烷產(chǎn)生連鎖反應(yīng)得到氯化產(chǎn)物。(2)Cl2通過光照射雖產(chǎn)生自由基·Cl.，但在黑暗中經(jīng)過一段時(shí)間后，又重新結(jié)合成Cl2，Cl2再與甲烷混合時(shí)，由于無自由基存在，也無產(chǎn)生自由基條件，故不發(fā)生反應(yīng)。(3)甲烷解離能較大，光照不足以產(chǎn)生自由基，黑暗中Cl2也不產(chǎn)生自由基，故不發(fā)生反應(yīng)。5-14回答下列問題。（1）為什么烷烴不活潑？（2）為什么在烷烴高溫?zé)峤膺^程中，斷裂的主要是C—C鍵而不是C—H鍵？（3）烷烴的燃燒是一個(gè)強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，但該反應(yīng)并不在室溫下發(fā)生。（1）烷烴分子中只有C—C鍵和C—H鍵兩種非極性σ鍵，σ鍵鍵能較大，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。（2）經(jīng)查表知C—C鍵能347.3kJ·mol-1，而C—H鍵能414.2kJ·mol-1，即前者鍵能較小，所以斷裂的主要是C—C鍵而不是C—H鍵。（3）由于其反應(yīng)的活化能非常高，所以在室溫下不易反應(yīng)。5-15下列哪些化合物物可以用烷烴的鹵代反應(yīng)制備？哪些不適合？請(qǐng)說明理由。（2）、（4）、（5）和（6）可用烷烴的鹵代反應(yīng)制備，而（1）和（3）不適合用烷烴的鹵代反應(yīng)制備。原因是（2）、（5）和（6）對(duì)應(yīng)的烷烴各只有一種H，它們發(fā)生鹵代反應(yīng)時(shí)，僅生成一種一鹵代產(chǎn)物；（4）中氫雖然有兩種H，但其叔H和伯H被溴取代的活性相差1600倍，所以，它發(fā)生溴代時(shí)仍然可得到高產(chǎn)率的目標(biāo)產(chǎn)物