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文檔簡介
第1章 緒論1.5.1什么是有機(jī)化合物?什么是有機(jī)化學(xué)?解:有機(jī)化合物是指碳、氫化合物及其衍生物。僅由碳、氫兩種元素組成的有機(jī)物稱為烴類化合物,若還含有其他元素,則稱為烴的衍生物。有機(jī)化學(xué)是研究有機(jī)物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其相互轉(zhuǎn)化的一門科學(xué)。1.5.2有機(jī)化合物的兩種分類方法是什么?解:有機(jī)化合物一般是按分子基本骨架特征和官能團(tuán)不同兩種方法進(jìn)行分類。1.5.3 σ鍵和π鍵是如何形成的?各自有何特點(diǎn)?解:由兩個成鍵原子軌道向兩個原子核間的聯(lián)線(又稱對稱軸)方向發(fā)生最大重疊所形成的共價鍵叫σ鍵;由兩個p軌道彼此平行“肩并肩”重疊所形成的共價鍵叫π鍵。σ鍵和π鍵主要的特點(diǎn)σ鍵 π鍵存在 可以單獨(dú)存在 不能單獨(dú)存在,只與σ鍵同時存在生成 成鍵軌道沿鍵軸重疊,重疊程度大 成鍵p軌道平行重疊,重疊程度較小性質(zhì) ①鍵能較大,較穩(wěn)定; ①鍵能小,不穩(wěn)定;②電子云受核約束大,不易極化; ②電子云核約束小,易被極化;③成鍵的兩個原子可沿鍵軸自由旋轉(zhuǎn)。 ③成鍵的兩個原子不能沿鍵軸自由旋轉(zhuǎn)。1.5.4什么是鍵長、鍵角、鍵能及鍵的離解能?解:鍵長是指成鍵原子核間的平衡距離;鍵角是指兩個共價鍵之間的夾角;當(dāng)把一摩爾雙原子分子AB(氣態(tài))的共價鍵斷裂成A、B兩原子(氣態(tài))時所需的能量稱為A-B鍵的離解能,也就是它的鍵能。但對于多原子分子來說,鍵能與鍵的離解能是不同的。鍵的離解能的數(shù)據(jù)是指解離某個特定共價鍵的鍵能。多原子分子中的同類型共價鍵的鍵能應(yīng)該是各個鍵離解能的平均值。鍵能是化學(xué)鍵強(qiáng)度的主要標(biāo)志之一,在一定程度上反映了鍵的穩(wěn)定性,相同類型的鍵中鍵能越大,鍵越穩(wěn)定。1.5.5用“部分電荷”符號表示下列化合物的極性。解:(1)CH3Br(2)CH3CH2OH(3)CH3O||
COCH2CH3δ-δ+δ-δ+δδ+-(3)CH3O|| δδ-+C+OCH2CH3δ(1)CH3-Br(2)CH3CH2-O-H1.5.6鍵的極性和極化性有什么區(qū)別?解:極性是由成鍵原子電負(fù)性差異引起的,是分子固有的,是永久性的;鍵的極化只是在外電場的影響下產(chǎn)生的,是一種暫時現(xiàn)象,當(dāng)除去外界電場后,就又恢復(fù)到原來的狀態(tài)。1.5.7指出下列結(jié)構(gòu)中各碳原子的雜化軌道類型(1)CH3CH2OCH3(2)CH3CH=CH2(3)CH3CCH(4)CH3CH=CH-OH解:
sp2 sp(1)CH3CH2OCH3(2)CH3CH=CH2(3)CH3C CHsp2(4)CH3CH=CH-OHsp3sp3sp3sp31.5.7磺胺噻唑的結(jié)構(gòu)式為NH2SO2NHNS(1)指出結(jié)構(gòu)式中兩個環(huán)狀結(jié)構(gòu)部分在分類上的不同。(2)含有哪些官能團(tuán),各自的名稱是什么?解:(1)結(jié)構(gòu)式中的苯環(huán)屬于芳香環(huán)類,另一環(huán)為雜環(huán)類。(2)NH2-(氨基),-SO2NH-(磺酰胺鍵)第2章 鏈烴2.5.1用IUPAC法命名下列化合物或取代基。(1)(CH3CH2)4C(2)CH3CHCH2CH2CHCH2CH2CH3CH3CH3CCH3CH2CH3(3)(CH3)3CCCCH2CH3 (4)(CH3CH2)2CCCH2CH3HHCH3CHCH2(5)CH3CH2CH2CCHCH3H CH2CH3(6)CH3CHCH(7)CH3CCH2(8)H3CCH3CH3CH2CH3(9)(CH3)2CHCCHCH2CH3H(10)CH2CHCCHCCH2 CH3 CH3HCCH(11)CH3CC(12)CH3CHCHCHCCHHCH2CH3解:(1)3,3-二乙基戊烷 (3)2,2-二甲基-3-己烯 (2)2,6,6-三甲基-5-丙基辛烷(4)3-甲基-4-乙基-3-己烯(5)4-甲基-3-丙基-1-己烯 (6)丙烯基(7)1-甲基乙烯基
(9)3-甲基丁炔
(11)順,順-2,4-庚二烯(8)2,2,6-三甲基-5-乙基癸烷(10)2,4-二甲基-1,3,5己三烯(12)3-乙基-4-己烯-1-炔2.5.2寫出下列化合物的結(jié)構(gòu)式(1)2-methyl-4-isopropylheptane(3)2,5,5-trimethyl-2-hexene(5)(E)-3-methyl-2-pentene(7)5-methyl-2-octen-6-yne (2)5-ethyl-3,3-dimethylheptane
(4)1-methylspiro[3.5]nonane
(6)4-methyl-2-pentyne
(8)(Z)-3-ethyl-4-methyl-1,3-hexdiene(9)1,4–己二炔 (10)環(huán)丙基乙炔 (11)3,3–二甲基–1–己炔解:(12)3–乙基–1–戊烯–4–炔CH3CH2CH3(1)CH3CHCH2CHCH2CH2CH3(2)CH3CHCCH2CHCH2CH3CH3CHCH3CH3CH3CH3(3)CH3CCHCH2CCH3CCH3(4)CH3CH3CH3(5)HCCCH2CH3(6)CH3CCCHCH3H3CCH3CH3(7)CH3CHCHCH2CHC(8)H2CCHCCC2H5CH3CH3C2H5CH3(9)CHCCH2CC(10)CCH2.5.3化合物2,2,4-三甲基己烷分子中的碳原子,各屬于哪一類型(伯、仲、叔、季)碳原子?解:CH3
1°1°
CH31°
CH3 1°
CH2CH3
2°4°C CH22°1°CH3CH3°2.5.4命名下列多烯烴,指出分子中的π—π共軛部分。(1)(2)(3)(4)(5)(6)解:(1) 2–乙基–1,3–丁二烯(2) 3–亞甲基–1,5–己二烯(3) 3–亞甲基環(huán)戊烯(4)2.4.6–辛三烯(5)5–甲基–1.3–環(huán)己二烯(6)4–甲基–2.4–辛二烯2.5.5將下列化合物按沸點(diǎn)降低的順序排列:(1)丁烷(2)己烷(3)3-甲基戊烷(4)2-甲基丁烷(5)2,3-二甲基丁烷(6)環(huán)己烷解:(2)﹥(6)﹥(3)﹥(5)﹥(4)﹥(1)2.5.6寫出4碳烷烴一溴取代產(chǎn)物的可能結(jié)構(gòu)式。解:(1)CH2BrCH2CH2CH3(2)CH3CHBrCH2CH3(3)CH2BrCHCH3CH3(4)CH3CBrCH3CH32.5.7畫出2,3-二甲基丁烷以C2—C3鍵為軸旋轉(zhuǎn),所產(chǎn)生的最穩(wěn)定構(gòu)象的Newman投影式。解:H3C
HCH3HCH3CH32.5.8將下列自由基按穩(wěn)定性從大到小的次序排列:(1)CH3CHCH2CH2(2)CH3CHCHCH3 CH3 CH3解:(3)>(2)>(1)>(4)(3)CH3CCH2CH3CH3(4)CH32.5.9按穩(wěn)定性增加的順序排列下列物質(zhì),指出最穩(wěn)定者分子中所含的共軛體系。(1)a.CH2=C=CHCH2CH2CH3 c.CH2=CHCH2CH=CHCH3(2)a.CH2=CHCH2CH2CH2CH3b.CH2=CH—CH=CHCH2CH3
d.CH3CH=CH—CH=CHCH3b.CH3CH=CHCH2CH2CH3c.CH2CCH2CH2CH3d.CH3CCCH3 CH3CH3CH3 +
(3)a.CH2CH2CH2CH=CH2 +
b.CH3CHCH2CH=CH2c.+
CH3CH2CHCH=CH2d. +
CH3CCCH2 CH3CH3(4)a.CH3CHCH2CH=CH2CH2CH2CH2CH=CH2 b.c.d.CH3CCCH2 CH3CH2CHCH=CH2CH3CH3解:(1)d>b>c>aCH3CH=CH—CH=CHCH3(2)d>c>b>aCH3—C=C—CH3CH3CH3(3)d>c>b>a+CH3CCCH2CH3CH3(4)d>c>b>aCH3CCCH2CH3CH3 光或熱
2.5.10CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl的反應(yīng)機(jī)理與甲烷氯代相似。(1)寫出鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止的各步反應(yīng)式,并計算鏈增長反應(yīng)的反應(yīng)熱。(2)試說明該反應(yīng)不太可能按CH3CH3+Cl22CH3Cl方式進(jìn)行的原因。解:(1)鏈引發(fā):Cl:Cl熱或光Cl+ClH-21kJ·mol-1 r m鏈增長:+ClCH3CH2+HClCH3CH3CH3CH2+Cl2CH3CH2Cl+ClH-96kJ·mol-1 r m鏈終止:CH3CH2 + CH3CH2 CH3CH2CH2CH3Cl +Cl Cl2CH3CH2 +Cl CH3CH2Cl(2)反應(yīng)如按CH3CH3+Cl22CH3Cl的方式進(jìn)行,鏈增長的第一步即為CH3CH3+Cl CH3Cl + CH3,rHm+59kJ·mol-1,由于產(chǎn)物能量較反應(yīng)物的能量高,活化能大,是吸熱反應(yīng)。同時CH3 較CH3CH2 難形成,所以該反應(yīng)不可能 進(jìn)行。2.5.11用結(jié)構(gòu)式或反應(yīng)式表示下列術(shù)語:(1)親電試劑(2)溴鎓離子(3)烯丙基(4)異丙基碳正離子(5)馬氏加成(6)過氧化物效應(yīng)解:(1)E+(2)CH2+BrCH2(3)CH2=CH CH2(4)CH3+CHCH3(5)CH3CH=CH2+HBrCH3CHCH2(6)CH3CH=CH2+HBrBrROOR CH3CH2CH2Br2.5.12下列化合物有無順反異構(gòu)現(xiàn)象?若有,寫出它們的順反異構(gòu)體。(1)2–甲基–2–己烯 (2)2–戊烯(3)1–氯–1–溴己烯 (4)1–溴–2–氯丙烯(5)CH3CH=NOH(6)3,5–二甲基–4–乙基–3–己烯解:(1)無(2)有CH3 C2H5C=CH HCH3 HC=CH C2H5(3)有Cl C4H9C=CBr HBr HC=CCl C4H9(4)有Br ClC=CH CH3Br CH3
C=CH Cl(5)有CH3HC=NOH CH3HC=NOH(6)有C2H5 C2H5C=C CH3 CHCH3CH3CH3C2H5 CHCH3C=C CH3 C2H52.5.13按與HBr加成活性增加次序排列下列化合物。 (1)CH2=CH2 (2)(CH3)2C=CH2(3)CH3CH=CH2 (4)CH2=CHCl解:(2)>(3)>(1)>(4)2.5.14烯烴經(jīng)高錳酸鉀氧化后得到下列產(chǎn)物,試寫出原烯烴的結(jié)構(gòu)式。(1)CO2和HOOC—COOH(3)CH3CCH 2CH3O和CH3CH2COOH(5)只有HOOCCH2CH2CH2CH2COOH(2)CO2和CH3CCH3O(4)只有CH3CH2COOH解:(1)CH2=CH—CH=CH2 (2)CH3CCH2(3)CH3CH2CCHCH 2CH3CH3(5) CH3
(4)CH3CH2CH=CHCH2CH32.5.15完成下列反應(yīng)式HCl Br2
NaCl溶液
HOBr(1)CH3CH2CCH2稀冷KMnO4OH-CH3①O3②Zn+H2O
HBr
ROOR′①H2SO4
②H2O(2)CH3CH2CHCCH+H2O HgSO4稀H2SO4CH3CH2CCH+Br2/CCl4 CH3 2CH3CH2Br(3)(4)+HBr(5)CH3CH2CCH+HBrhν過氧化物(6)HCCH+2NaNH2(7)CH2CCHCH2+HCl解:(1)CH3HClClCH3CH2CCH3CH3CH2CCH2Br2CH3
BrBrCH3CH2CCH2HOBrCH3
OHCH3CH2CCH2Br稀冷KMnO4 OH-CH3OHOH CH3CH3CH2CCH2O(2)CH3CH2CHCCH3①O3CH
O3CH3CH2CCH3+HCHO②Zn+H2OCH3CH2CH3CHCHBr2HBrROOR′OH①H2SO4CH3CH2CCH3②H2OCH3CH3Br(3)CH3CH2C=CHBr(4) Br(5)CH3CH2CH=CHBr(6)NaCCNaCH3CH2CCCH2CH3(7)CH3C=CHCH2ClCH32.5.16寫出1mol丙炔與下列試劑作用所得產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式(1)1molH2,Ni(2)H2/Lindlar催化劑(3)1molBr2(4)1molHCl(5)NaNH2(6)[Ag(NH3)2]NO3解:1molH2NiCH3CHCH2CH3CCHH2Lindlar1molBr21molHClNaNH2CH3CHCH2 Br Br CH3CCH
ClCH3CCH2CH3CCNa[Ag(NH3)2]NO3CH3CCAg2.5.17試給出經(jīng)臭氧氧化,還原水解后生成下列產(chǎn)物的烯烴的結(jié)構(gòu)式。(1)CH3CH2CH2CHO和HCHOO(3)只有CHCCH33 O
(2)
CH3CH2CCH3 和CH3CHO(4)OCCH2CH2CH2CO CH3 CH3解:(1)CH3CH2CH2CH=CH2 (2)CH3CH2CH3CH3 CH3CCHCH3(3)CH3CCCH3 (4) CH3CH32.5.18在溫度較高時,1mol共軛二烯與1molBr2加成,1,3–丁二烯以1,4加成為主,而1–苯基–1,3–丁二烯則以1,2–加成為主,試解釋之。解:CH2=CH—CH=CH2+Br2(1mol)CH2BrCH=CHCH2BrCHCHCHCH2 +Br2(1mol) CHCHCHCH2BrCHCHCHCH2BrBr (更穩(wěn)定)Br2.5.19乙炔中的氫很容易被Ag+、Cu+、Na+等金屬離子所取代,而乙烯和乙烷就沒有這種性 CHCHCHCH2BrCHCHCHCH2BrBr質(zhì),試說明原因。解:烷、烯、炔碳原子的雜化狀態(tài)不同,隨著雜化狀態(tài)中s成份的增大,原子核對電子束薄力增加,增加了C—H鍵極性,使氫原子的解離度發(fā)生變化,當(dāng)碳?xì)滏I斷裂后,形成碳負(fù)離子,三種不同雜化狀態(tài)的碳負(fù)離子穩(wěn)定性有較大區(qū)別,碳負(fù)離子的一對電子處在s成份愈多的雜化軌道中,愈靠近原子核,因而也愈穩(wěn)定,它的堿性也就愈弱,而相應(yīng)的共軛酸就愈強(qiáng),因此乙炔中的氫很容易被Ag+、Cu+、Na+等金屬離子所取代,而乙烯、乙烷則不行。2.5.20如何檢驗庚烷中有無烯烴雜質(zhì)?如有,怎么除去?解:用Br2/CCl4檢驗,若有Br2褪色,加入H2SO4,烯烴溶解在酸中。2.5.21用化學(xué)方法鑒別下列各組化合物(1)1–庚炔1.3–己二烯庚烷1.3–丁二烯(2)1–丁炔2–丁炔(3)丙烷丙炔丙烯 (4)2–甲基丁烷、2–甲基丁烯和2–甲基–2–丁烯
解:(1)1-庚炔1.3-己二烯庚烷Br2(CCl4)(一) 褪色
褪色Ag(NH)NO32 3白↓()(2)1-丁炔白↓KMnO4褪色2-丁炔[Ag(NH3)2]NO3(一)1.3-丁二烯(一)H+褪色+CO2↑(3)丙烷Br2(CCl4)(一)白↓丙炔褪色[Ag(NH3)2]NO3丙烯褪色(一)(4)2-甲基丁烷
2-甲基丁烯Br2(CCl4)(一)褪色COKMnO42↑2-甲基-2-丁烯褪色H+(一)2.5.22下列各不飽和化合物與1分子溴的選擇性加成產(chǎn)物是什么?(1)CH3CH=CHCH2CH=CHCF3(2)(CH3)2C=CHCH2CH=CH2Br解:(1)CH3CHCHCH2CHCHCF3+Br2(1mol) CH3CHCHCH2CHCHCF3 Br
Br(2)(CH3)2CCHCH2CHCH2+Br(1mol) (CH3)2CCHCH2CHCH2 Br
2.5.23某化合物A(C7H14),能使Br2/CCl4褪色,A與冷的KMnO4稀溶液作用生成B(C7H16O2)。在500℃時,A與氯氣作用生成C(C7H13Cl),試推斷A的可能結(jié)構(gòu)式,并寫出有關(guān)反應(yīng)。解:A.CH3 CH3CH3CH2CH2CHCHCH2+Br2(CCl4)CH3CH2CH2CHCHCH2Br BrCH3 CH3CH3CH2CH2CHCHCH2+(冷稀)KMnO4 CH3CH2CH2CHCHCH2 OH OHCH3 CH3CH3CH2CH2CHCHCH2+Cl2500℃ CH3CH2CH2CCHCH2Cl2.5.24具有相同分子式的兩種化合物,分子式為C5H8,經(jīng)氫化后都可以生成2–甲基丁烷。它們可以與兩分子溴加成,但其中一種可使硝酸銀氨溶液產(chǎn)生白色沉淀,另一種則不能。試推測這兩個異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)式,并寫出各步反應(yīng)式。解:(1)CH3CHC≡CH(2)CH2=C—CH=CH2CH3CH3H2CH3CHCH2CH3CH3CHCBr2CHBr2CH3CHCCHCH3(1)CH2CCHCH2CH3(2)CH3BrBrCH2BrCCHCH2 NiCH3CH3BrCH3CHCCH+[Ag(NH3)2]NO3CH3CHCAgCH3CH32.5.25化合物A(C6H12)與Br2/CCl4作用生成B(C6H12Br2),B與KOH的醇溶液作用得到兩個異構(gòu)體C和D(C6H10),用酸性KMnO4氧化A和C得到同一種酸E(C3H6O2),用酸性KMnO4氧化D得二分子的CH3COOH和一分子HOOC—COOH,試寫出A、B、C、D和E的結(jié)構(gòu)式。解:A.CH3CH2CH=CHCH2CH3 C.CH3CH2C≡CCH2CH3 E. CH3CH2COOHB.CH3CH2CHCHCH2CH3 BrBr
D.CH3CH=CH—CH=CHCH32.5.26某化合物的相對分子質(zhì)量為82,1mol該化合物能吸收2molH2,它與Cu2Cl2氨溶液不生成沉淀。如與1molH2反應(yīng)時,產(chǎn)物主要是3–己烯,此化合物的可能結(jié)構(gòu)式是什么?解:CH3CH2C≡CCH2CH3或CH3CH=CH-CH=CHCH3第3章環(huán)烴3.5.1命名下列化合物:(1)CH3CHCH2CH2CHCH3 CH3(2)C2H5H(3)HC2H5(4)(5)(6)解:(1)2-甲基-5-環(huán)丁基己烷
(3)1-甲基-3-乙基環(huán)戊烷
(5)2,6-二甲基二環(huán)[2.2.2]辛烷(2)反-1,4-二乙基環(huán)丁烷
(4)環(huán)丙基環(huán)戊烷
(6)1,6-二甲基螺[3.4]辛烷3.5.2寫出C6H12所代表的脂環(huán)烴的各構(gòu)造異構(gòu)體(包括六元環(huán),五元環(huán),四元環(huán))的構(gòu)造式。解:3.5.3寫出下列化合物的優(yōu)勢構(gòu)象:(1)CH3CH(CH3)2(2)HH(3)CH2CH3CH3OHOHCH3CH3解:(1)CH3CH3CH(CH3)2(2)(3)CH3C2H5OHOHCH33.5.4用簡單的化學(xué)反應(yīng)區(qū)別下列化合物:解:Br2無變化KMnO4/H+褪色褪色褪色無變化3.5.5寫出下列反應(yīng)的產(chǎn)物(1)(2)(3)(4)(5)CH3+Cl2FeNO2+HNO3 H3C
H3CCH3+KMnO4H+CH3Br2-600CH2CHCCH3+HClCH2解:(1)CH3ClCH3(2)O2NNO2NO2NO2Cl(3)HOOCCOOH(4)Br(5)CH3CH2CHClCH3HOOCCOOHBr注釋(4)題由于反應(yīng)物分子中有三元環(huán)和四元環(huán)結(jié)構(gòu),張力較大,極不穩(wěn)定,易發(fā)生開環(huán)反應(yīng)。3.5.6寫出下列芳香烴的名稱:(1)CH3(2)CH3(3)CH3NO2(4)CH3(5)HC3CH(CH3)2(6)NO2H3CC2H5CH=CHCH3解:(1)甲苯(2)對-異丙基甲苯(3)2,4-二硝基甲苯(4)對-丙烯基甲苯(5)2-甲基-6-乙基萘(6)2-甲基菲3.5.7指出下列化合物硝化時導(dǎo)入硝基的位置:(1)Cl(2)OCH3(3)CH3SO3H(4)CH3NO2(5)OH(6)CH(CH3)2Cl Cl
解:(1)ClCl(2)OCH3OCH3(3)CH3SO3H(4)CH3NO2CH3NO2(5)OH(6)CH(CH3)2ClCl3.5.8以苯和氯甲烷為原料合成下列化合物:(1)苯甲酸(2)間硝基苯甲酸(3)鄰硝基苯甲酸解:(1)CH3ClCH3KMnO4COOH無水AlCl33.5.9(2)①CH3Cl/AlCl3COOHHNO3COOHNO2②KMnO4H2SO4COOH(3)CH3ClCH3HNO3CH3NO2NO2KMnO4無水AlCl3根據(jù)Hückel規(guī)則判斷下列化合物是否具有芳香性(1)+(2)+(3)-+(4)(5)(6)=(7)(8)解:Hückel規(guī)則:π電子數(shù)為4n+2。(1)有(n=0);(2)無;(3)有(n=1);(4)無;(5)無;(6)有(n=2);(7)有(n=1);(8)無3.5.10用化學(xué)方法區(qū)別下列化合物 (1)苯與甲苯
解:(2)環(huán)戊二烯和環(huán)戊二烯負(fù)離子(1)CH3KMnO4無變化紫色褪去(2)Br2/CCl4褪色無變化3.5.11有三種化合物A,B,C分子式相同,均為C9H12,當(dāng)以KMnO4的酸性溶液氧化后,A變?yōu)橐辉人?,B變?yōu)槎人幔珻變?yōu)槿人?。但?jīng)濃硝酸和濃硫酸硝化時,A和B分別生成兩種一硝基化合物,而C只生成一種一硝基化合物。試寫出A,B,C的結(jié)構(gòu)和名稱。解:AC3H7BCH3CH3CCH3均三甲苯CH3C2H5丙苯對乙基甲苯3.5.12試解釋下列化合物的酸性順序:乙炔>苯>正戊烷解:因為乙炔中的C原子是以sp雜化軌道與H原子成鍵,在sp軌道中,s成分占1/2,比苯中C原子(sp2)及正戊烷中C原子(sp3)s成分都大。軌道s成分越大,電子云越靠近原子核,使得乙炔中C-H鍵極性增加,使氫原子有一定的酸性,因此酸性乙炔>苯>正戊烷。3.5.13某一化合物A(C10H14)有5種可能的一溴衍生物(C10H13Br)。A經(jīng)KMnO4酸性溶液氧化生成化合物C8H6O4,硝化反應(yīng)只生成一種硝基取代產(chǎn)物,試寫出A的結(jié)構(gòu)式。解:CH3KMnO4COOHCH3HNO3CH3NO2H3CCH CH3H3CCH CH3(A)H3CCH CH3COOH(A)3.5.14寫出下列化合物的苯環(huán)硝化活性順序: (a)苯,1,3,5-三甲苯,甲苯,間二甲苯,對二甲苯; (b)苯,溴苯,硝基苯,甲苯;
解:(a)間二甲苯>對二甲苯>甲苯>苯>1,3,5-三甲苯
(b)甲苯>苯>溴苯>硝基苯第4章 對映異構(gòu)4.5.1用*號標(biāo)出下列化合物中的手性碳原子。(1) CH2OH HOHCl2CHCONH HCH3(2)H
HOH
NHCH3氯霉素(4)麻黃堿(3) HOHOCH2CHCOOHHONH2膽固醇多巴解:(1) CH2OHCl2CHCONH* HH* OH(2) CH3
H* NHCH3
H* OH*(3)
HO******(4)HO *
CH2CHCOOH*HONH24.5.2用R/S標(biāo)記下列化合物的絕對構(gòu)型。(1)H3CHCH2OH(2)H3CCCH2BrOH(4)HCH=CH2CH(3)HCCCH3CH3H3CH2CCH2CH3CH2CH3OH(5)CHCH2HBr(6)HCH3COOH(7)CH3OH(8)HCHOClOHBrHCH2CH3CH2CH3HCH3解:(1)R(2)S(3)S(4)R(5)R(6)S(7)S(8)2S,3R4.5.3寫出分子式為C5H12O醇的所有構(gòu)造異構(gòu)體,并指出那些存在對映異構(gòu)體。解:分子式為C5H12O的醇有以下7個構(gòu)造異構(gòu)體,其中(2)、(4)、(6)存在對映異構(gòu)體。(1)OH(2)OH(3)OH(4)OH(5)OH(6)OH(7)HO4.5.4請判斷下列各對化合物中哪個是手性的。解:(1)COOHNO2NCOOHNO2HH(2)BrCCH=CHCH3Br CCH=CH2(3)BrCOOHBrHCH3H2NHCH3NH2 HHCH3NH2NH2(4)ClClHH(1)CH3CH3COOHNO2(2)HBr C CH3CH=CH2NCOOHBr(3)H2NHCH3NH2 H(4)ClCH3H4.5.5L-谷氨酸單鈉鹽(味精的主要成分)的結(jié)構(gòu)如下所示,其絕對構(gòu)型是R型?還是S型?將其轉(zhuǎn)化為Fischer投影式。H -
CO2 +解:H3N -
CO2H(S構(gòu)型)C +NH3CH2CH2CO2NaCH2CH2CO2Na4.5.6寫出下列化合物的Fischer投影式。(1)(R)-1-苯基-2-氯丁烷(2)(2R,3S)-3-氯-2-戊醇 (3)(S)-3-苯基-1-丁烯解:(4)(R)-3-羥基-2-氨基丙酸(1)HCH2C6H5Cl CH3(2)HO ClH
H(3)C6H5CH=CH2H(4)HCOOHNH2CH3CH2OHCH2CH3C2H54.5.7某化合物A(C6H10)含有一個五元環(huán)。A與Br2加成后可得到一對非對映體二溴化合物。請寫出A和Br2加成產(chǎn)物的可能結(jié)構(gòu)式。解:A的結(jié)構(gòu)為:H3CH或H3CH加成產(chǎn)物的可能結(jié)構(gòu)為:CH3BrCH3 BrBr或BrH3CBrBrBrBrCH34.5.8下列敘述哪些是正確的?哪些是錯誤的?(1) 所有手性分子都存在非對映體。(2) 具有手性碳的化合物都是手性分子。(3) 構(gòu)象異構(gòu)體都沒有旋光性。 某S-構(gòu)型光學(xué)異構(gòu)體經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)后得到R-構(gòu)型的產(chǎn)物,所以反應(yīng)過程中手性(4)
碳的構(gòu)型一定發(fā)生了變化。(5) 內(nèi)消旋體和外消旋體都是非手性分子,因為它們都沒有旋光性。(6) 由一種異構(gòu)體轉(zhuǎn)變?yōu)槠鋵τ丑w時,必須斷裂與手性碳相連的化學(xué)鍵。解:(1)(×)(2)(×)(3)(×)(4)(×)(5)(×)(6)(√)4.5.9有一旋光性溴代烴的分子式為C5H9Br(A),A能與Br2/CCl4反應(yīng)。A與酸性高錳酸鉀作用放出二氧化碳,生成具有旋光性的化合物B(C4H7O2Br);A與氫反應(yīng)生成無旋光性的化合物C(C5H11Br),試寫出A、B和C的結(jié)構(gòu)式。解:A能與Br2/CCl4反應(yīng)說明含有雙鍵;與酸性高錳酸鉀作用放出二氧化碳說明是端基烯;A與氫反應(yīng)生成無旋光性的化合物C說明雙鍵加氫后手性碳上連有相同基團(tuán)。所以A、B和C的結(jié)構(gòu)式為:A:C2H5CHCH=CH2B:C2H5CHCOOHC:C2H5CHCH2CH3BrBrBr第5章 鹵代烴5.5.1比較鹵代烷親核取代反應(yīng)SN1機(jī)理與SN2機(jī)理的特點(diǎn)。解:單分子反應(yīng)(SN1)機(jī)理 雙分子反應(yīng)(SN2)機(jī)理反應(yīng)速率 僅與鹵代烷的濃度有關(guān) 與鹵代烷及親核試劑的濃度都有關(guān)步驟 兩步進(jìn)行 一步完成中間體 碳正離子 無中間體產(chǎn)物 消旋化、重排 構(gòu)型完全轉(zhuǎn)化RX的活性 3°>2°>1°>CH3X CH3X>1°>2°>3°5.5.2列舉叔丁基碳正離子、烯丙基碳正離子穩(wěn)定的原因。解:叔丁基碳正離子:3個甲基的斥電子誘導(dǎo)效應(yīng)和9個C—H鍵的σ-p超共軛效應(yīng)分散正電荷。烯丙基碳正離子:p-π共軛,電子離域分散正電荷。5.5.3比較鹵代烷親核取代反應(yīng)和β-消除反應(yīng),二者有何聯(lián)系?又有什么不同?解:聯(lián)系:鹵代烷親核取代反應(yīng)和β-消除反應(yīng)都是由碳鹵極性鍵引起的,二者平行存在,相互競爭;又都有單分子和雙分子過程。不同:親核取代反應(yīng)(SN)是親核試劑進(jìn)攻中心碳原子,而β-消除反應(yīng)是堿進(jìn)攻鹵原子的β-氫原子。5.5.4命名下列化合物 CH3
CH3CHCHCH3CH3CH3CH2CBr(2)CH3(1)Br(CH3)2CCH(CH3)CH2BrCH3CHCHCHCH3(3)CH2CH3(4)Br(5)Cl(6)CHCH2CH2ClCH3HC(CH3)3CH2ClH(7)Cl(8)CH3解:(1)2-甲基-3-溴丁烷
(3)2,3,3-三甲基-1-溴戊烷(2)2-甲基-2-溴丁烷
(4)4-溴-2-戊烯(5)5-氯-1,3-環(huán)己二烯(6)3-苯基-1-氯丁烷 (7)(1R,3R)-1-叔丁基-3-氯環(huán)己烷5.5.5寫出下列化合物的結(jié)構(gòu)(1)4-bromo-2-pentene(3)對溴芐基溴(8)間甲基芐基氯(2)1-甲基-2,4-二氯環(huán)己烷(4)2-甲基-6-氯-4-碘辛烷(5)3-chloro-1-cychexene(7)反-4-甲基-5-碘-2-戊烯CH3CH=CHCHCH3(6)間氯甲苯
(8)(S)-4-氯-3-溴-1-丁烯(2)ClClCH3解:(1)Br(3)BrCH2Br(4)CH3CHCH2CHCH2CHCH2CH3 CH3 I Cl(5)ClCH3(6)Cl CH3
H CHCH2I
CC(7)H3C HCH2CHHCH2Cl(8)Br5.5.6完成下列反應(yīng)式(寫出主要產(chǎn)物)(1)CH3CH3CH2CHCHCH3NaOH/H2O(1)CO2Br(2)CH3BrNaOH-C2H5OH(3)CH3KOH-C2H5OHKMnO4/H+Br(4)BrCHBrCH2CH3+AgNO3乙醇(5)(CH3)2CHCH2CH2Br+CH3COONaCH3CH2OHPhCH=CH2HBrMg(6)無水乙醚(2)H3O+CH3+CH3解:(1)CH3CH2CCH2CH3CH3CH2CHCHCH3OHOH(2)CH3(3)(4)CH3OCH3CCH2CH2CH2CH2COOHBrCHCH2CH3+AgBrONO2(5)(CH3)2CHCH2CH2OOCCH3(6)PhCHCH3PhCHCH3PhCHCOOHMgBrCH3Br5.5.7用簡單的化學(xué)方法鑒別下列各組化合物(1)1-溴-1-戊烯、3-溴-1-戊烯、4-溴-1-戊烯(2)對氯甲苯、芐基氯、β-氯乙苯解:(1)試劑、反應(yīng)條件 1-溴-1-戊烯 3-溴-1-戊烯 4-溴-1-戊烯AgNO3/醇溶液,室溫 不反應(yīng) AgBr黃色沉淀 不反應(yīng)AgNO3/醇溶液,加熱 不反應(yīng) AgBr黃色沉淀(2)試劑、反應(yīng)條件對氯甲苯芐基氯β-氯乙苯AgNO3/醇溶液,室溫 不反應(yīng) AgBr黃色沉淀 不反應(yīng)AgNO3/醇溶液,加熱 不反應(yīng) AgBr黃色沉淀5.5.8寫出1-溴丁烷與下列試劑反應(yīng)的主要產(chǎn)物。(1)NaOH水溶液(2)KOH醇溶液,加熱(3)Mg,無水乙醚(4)NaCN醇溶液(5)AgNO3醇溶液,加熱(6)NaOC2H5解:(1)CH3CH2CH2CH2OH(3)CH3CH2CH2CH2MgBr(2)CH3CH2CH=CH2+HBr
(4)CH3CH2CH2CH2CN(5)CH3CH2CH2CH2ONO2+AgBr(6)CH3CH2CH2CH2OC2H55.5.9排列下列各組化合物發(fā)生SN2反應(yīng)的活性順序(1)CH3CH2CHCH3,BrCH2CH2CH2CH2CH3,CH3CHCH2CH2CH3 BrBrCHBrCH3,CH2Br,CBr(CH3)2(2)(3) CH3CH2Cl, CH3CH2Br , CH3CH2I解:(1)BrCH2CH2CH2CH2CH3 > CH3CH2CHCH3> CH3CHCH2CH2CH3Br Br(2) CH2Br> CHBrCH3> CBr(CH3)2(3)CH3CH2I>CH3CH2Br>CH3CH2Cl5.5.10排列下列各組化合物發(fā)生SN1反應(yīng)的活性順序Cl(1) CH3CH2CHCH2CH2Cl, CH3CH2CCH2CH3, CH3CH2CHCHCH3 CH3 CH3 ClCH3(2) CH2CH2Br, CH2CH3, CHBrCH3Br(3) ClCH=CHCH3, CH2=CHCH2Cl, CH3CH2CH2ClCl解:(1)CH3CH2CCH2CH3> CH3CH2CHCHCH3>CH3CH2CHCH2CH2Cl CH3 ClCH3 CH3(2)CHBrCH3> CH2CH2Br > CH2CH3Br(3)CH2=CHCH2Cl> CH3CH2CH2Cl> ClCH=CHCH35.5.11比較下列各組化合物在KOH醇溶液中脫HBr的相對反應(yīng)速率。(1)BrCH3CH2CH2BrCH3CH3CH2CHCH3CH3CH2CCH3Br(2)BrBrBr解:(1)CH3BrCH3CH2CH2BrCH3CH2CCH3>CH3CH2CHCH3>Br(2)Br>Br>Br5.5.12寫出下列鹵代烷進(jìn)行β-消除反應(yīng)的可能產(chǎn)物,并指出主要產(chǎn)物。(1)2-甲基-3-溴戊烷
(2)2,3-二甲基-3-溴戊烷
(3)2-甲基-4-苯基-3-溴戊烷解:(1) CH3
CH3C=CHCH2CH3+CH3CH3CHCH=CHCH3主要產(chǎn)物(2)CH3+CH3CH3C=CCH2CH3CH3CHC=CHCH3CH3CH3主要產(chǎn)物(3)CH3C6H5+CH3C6H5CH3C=CHCHCH3CH3CHCH=CCH3 主要產(chǎn)物
5.5.13指出下列反應(yīng)是否正確,并簡述理由。(1)CH2CHCH2CH3KOH-乙醇CH2CH=CHCH3Br(2)HOCH2CH2CH2Br+Mg無水乙醚HOCH2CH2CH2MgBr解:(1)不正確。鹵代烴發(fā)生消除反應(yīng)有多種取向時,應(yīng)以生成穩(wěn)定的烯烴為主要產(chǎn)物。題中給出的產(chǎn)物兩個碳碳雙鍵獨(dú)立存在,沒有形成共軛體系,因此其穩(wěn)定性不如共軛體系,產(chǎn)物應(yīng)為CH=CHCH2CH3。 (2)不正確。HOCH2CH2CH2Br分子中有一個活潑的羥基H,形成的Grignard試劑遇活潑H會發(fā)生分解。5.5.14解釋下列反應(yīng)現(xiàn)象 (1)CH3CH2CH2CH2Cl在含水的乙醇中進(jìn)行堿性水解時,若增加水的比例,使反應(yīng)速度減慢;(2)(CH3)3CCl在含水的乙醇中進(jìn)行堿性水解時,若增加水的比例,使反應(yīng)速度加快。解:(1)CH3CH2CH2CH2Cl在堿性的乙醇水溶液中進(jìn)行水解為SN2機(jī)理,反應(yīng)速率與鹵代烷及親核試劑OH-的濃度都有關(guān)。若增加水的比例,OH-的濃度都有所降低,使反應(yīng)速度減慢。 (2)(CH3)3CCl在堿性的乙醇水溶液中進(jìn)行水解為SN1機(jī)理,反應(yīng)速率與親核試劑OH-的濃度無關(guān)。若增加水的比例,溶劑的極性增大,有助于C—Cl鍵的斷裂,穩(wěn)定中間體碳正離子,從而使反應(yīng)速度加快。5.5.15分子式為C5H10的化合物A,不與溴水反應(yīng),在光照下被溴單取代得到產(chǎn)物 B(C5H9Br),B在KOH的醇溶液中加熱得到化合物C(C5H8),C能被酸性KMnO4氧化為戊二酸。試寫出A,B、C的可能結(jié)構(gòu)式及各步反應(yīng)式。解:A:B:BrC:+Br2hvBrBrKOH-乙醇KMnO4/H+HOOCCH2CH2CH2COOH第6章 醇、酚6.5.1分別用中英文命名下列化合物:(1)CH3CHCH2CHCHCH3(2)CH3CHCCH2OHCH3CH3OHCH2CH3(3)OHCCH2CH3(4)OHCCH3CH3(2)3-乙基-3-丁烯-2-醇 3-ethyl-3-butene-2-ol(4)2-苯基-2-丙醇
2-phenyl-2-propanol解:(1)4,5-二甲基-2-己醇
4,5-dimethyl-2-hexanol (3)1,2-二苯基-2-丙醇
1,2-diphenyl-2-propanol6.5.2寫出下列化合物的結(jié)構(gòu):(1)(S)-3-甲基-2-乙基-1-丁醇(3)反-1,3-環(huán)己二醇(2)(E)-2-丁烯-1-醇
(4)二環(huán)[2.2.1]-2-庚醇(5)ethanediol (6)cyclohexanol解:(1)C2H5CH2OHH(2)H CH2OHCC(3)H OHHOHCH(CH3)2H3CH(4)OH(5)HOCH2CH2OH(6)OH6.5.3完成下列反應(yīng):(1)(CH3)2CCH(CH3)2HOHOH (2) HCH3(3) (CH3)2CHCH2OH(C5H5N)2CrO3OH (4) KMnO4/HCH3(5)(CH3)2CHCHCH2OHPBr3CH3OH(6)CH3CH2CH2CH2CCH3CH3HClZnCl2解:(1)(CH3)2CCH(CH3)2H(CH3)2CC(CH3)2OHOH (2) HCH3 CH3(3) (CH3)2CHCH2OH(C5H5N)2CrO3 (CH3)2CHCHOOH O(4) KMnO4/H CH3 CH3(5) (CH3)2CHCHCH2OHPBr3 (CH3)2CHCHCH2BrCH3 CH3OH Cl HCl (6)CH3CH2CH2CH2CCH3 CH3CH2CH2CH2CCH3CH3 ZnCl2 CH36.5.4寫出下反應(yīng)的主產(chǎn)物并推測反應(yīng)機(jī)理。CH3CH3HCCCH3+HBrOHH解:CH3H CH3 CCCH3+HBrCH3OHCH3CH3(主產(chǎn)物)CH3CCHBrCH3機(jī)理:CH3C
CH3HCCH3H+CH3C
CH3HCCH3H2O
CH3CCH3HCCH3CH3OH CH3OH2 CH3甲基遷移重排
CH3C
CH3H+CCH3BrCH3C
CH3CHCH3CH3 BrCH36.5.5用簡單的化學(xué)方法鑒別下列各組化合物:(1)3-甲基-2-丁醇、2,3-二甲基-2-丁醇、3,3-二甲基-1-丁醇;(2)1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、叔丁醇。解:(1)3-甲基-2-丁醇2,3-二甲基-2-丁醇3,3-二甲基-1-丁醇Lucas數(shù)分鐘反應(yīng)立即反應(yīng)短時間不反應(yīng)(2)1,3-丙二醇1,2-丙二醇叔丁醇Cu(OH)2沉淀絳藍(lán)色溶液沉淀KMnO4褪色不褪色6.5.6將下列化合物的沸點(diǎn)由高到低排列,并解釋原因: 環(huán)己烷、環(huán)己醇、1,2-環(huán)己二醇、環(huán)己六醇解:
環(huán)己六醇>1,2-環(huán)己二醇>環(huán)己醇>環(huán)己烷 原因:醇羥基形成氫鍵的能力越大,沸點(diǎn)越高。6.5.7將乙醇、丁醇及癸醇分別與水混合,會出現(xiàn)何種現(xiàn)象?解釋原因。解:醇的水溶性與羥基和烴基的相對大小有關(guān),乙醇與水完全混溶,為透明溶液;丁醇溶解 度下降,溶液出現(xiàn)渾濁;癸醇溶解度較小,溶液出現(xiàn)分層。6.5.8完成下面反應(yīng):CH3CH3HIO4C6H5CHCC6H5+()C6H5CHCC6H5OHOH解:KMnO4(中性,室溫);6.5.9命名或?qū)懗鼋Y(jié)構(gòu)式::C6H5CHO+C6H5COCH3;(1)CH3OH(2)OHCH2CHCH2OH(3) CH3O CH3(4)OHOHOHOH(5) 兒茶酚 (6)γ-蒽酚 (7)2,4-dinitrophenol (8)o-chlorophenol解:(1)4-甲基-1,3-苯二酚 (2)2-烯丙基苯酚 (3)3-甲基-5-甲氧基苯酚(4)1,2,3-苯三酚(連苯三酚)(5)OHOH(6)OH(7)OHNO2(8)OHClNO26.6.10按酸性大小排列下列各組化合物:(1)丁醇、2-氟丁醇、2-氯丁醇、3-氯丁醇 (2)苯酚、對甲基苯酚、對硝基苯酚、卞醇、碳酸解:(1)2-氟丁醇>2-氯丁醇>3-氯丁醇>丁醇
(2)碳酸>對-硝基苯酚>苯酚>對甲基苯酚>芐醇6.5.11用簡單的化學(xué)方法鑒別下列化合物:ClOHCH2OH解:ClOHCH2OHFeCl3(-)(-)(紫色)(-)AgNO3(醇)(-)AgCl↓(-)Na(-)H2↑6.5.12寫出間甲苯酚與下列試劑的反應(yīng)式:
(1)稀HNO3 (2)NaOH水溶液(3)Br2/H2O
解:HO CH3稀HNO3HOCH3NO2+HOCH3NaOH水溶液O2NNaOCH3Br2/H2O Br
HOCH3Br Br6.5.13將下列碳正離子按穩(wěn)定性大小順序排列:(1)(CH3)2CH(2)C6H5CHCH3(3)(C6H5)2CH(4)(C6H5)3C(5)CH3解:(4)>(3)>(2)>(1)>(5)6.5.14將下列醇按與金屬鈉的反應(yīng)的快慢順序排列:(1)CH3CH2CHCH3(2)CHCH3OH(3)CH3CH2OHOH(4)(CH3)2CHOH(5)(CH3)3COH解:(3)>(4)>(1)>(2)>(5)6.5.15完成下面的轉(zhuǎn)化:CH2=CH-CH=CH2O6.5.16某化合物A的分子式為C10H12O3,能溶于NaOH水溶液,但不溶于NaHCO3水溶液。如用CH3I堿性水溶液處理A,得到分子式為C11H14O3的化合物B,B不溶于NaOH水溶液,但可與金屬鈉反應(yīng),也能和KMnO4反應(yīng),并能使Br2/CCl4褪色。A經(jīng)O3氧化后還原,可得到p-羥基-m-甲氧基苯甲醛。試寫出A、B的結(jié)構(gòu)式。解:ABCH3OHOCHCHCH2OHCH3OCH3OCHCHCH2OH第7章 醚和環(huán)氧化合物7.5.1命名下列化合物:CH3OH(1)CH3CH2OCH2CH(CH3)2(2)CH3CH2CHCH2CHCH2OCH2CH3(3)(4)OCH2CH2CH3 OCH3O(5)(6)ClCH2OCH2CH2CH3 O解:(1)乙基異丁基醚 (2)4-甲基-1-乙氧基-2-己醇 (3)丙基環(huán)戊基醚(4)4-甲基氧化環(huán)戊烯 (5)丙基氯甲基醚 (6)1,3-二氧六環(huán)7.5.2寫出下列化合物的結(jié)構(gòu)式:(1)二芐醚(2)乙基叔丁基醚(3)二烯丙基醚(4)反-2-甲氧基環(huán)戊醇(5)2-硝基苯甲醚(6)3-甲基-3,4-環(huán)氧-1-丁烯(8)氧化苯乙烯(7)4-烯丙基-2-甲氧基苯酚解:CH2OCH2(2)CH3CH2OC(CH3)3(1)(3)CH2=CHCH2OCH2CH=CH2(4)OHOCH3(5)CH3ONO2(6)CH3CH2=CHCCH2 O(7)HOCH2CH=CH2CH3O(8)O CH2CH7.5.3左邊化合物的IUPAC名稱為1,4-環(huán)氧環(huán)己烷,依據(jù)此法,命名右邊的化合物。O56O132OO41,4-環(huán)氧環(huán)己烷(1,4-Epoxycyclohexane)解:1,5-環(huán)氧環(huán)辛烷7.5.4完成下列反應(yīng)式:解:(1)(3)(4) △
(1)CH3OCH2CH2CH3+HI O(2) +HBr △(3)CH2OCH3+HI△O (4)+CHCHCH23MgBr(5)O+2HBrCH3I+CH3CH2CH2OH(2)CHBrCH2OHCH2I+CH3OH(5)CH2BrOMgBrCHCHCH2 3CH2Br7.5.5解釋下列實(shí)驗事實(shí):(1)(2)(3)_14CH2CHCH2Cl O14 14CH3OCH2CHCH2而不是CH2CHCH2OCH3 O OCHO+3CHCH2HClCHClCH2OH(71%)CHCl3OONO2HIOH+INO2△解:(1)這個反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理可描述如下:_14
CHCHCHCl2 2O14 CHOCHCHCHCl3 2O_2 14
CHOCHCHCH3 2 O2 _+ClCH3O+環(huán)氧化合物和氯代烴都可以和親核試劑發(fā)生親核取代反應(yīng),但由于環(huán)氧化合物的反應(yīng)活性高于氯代烴,所以強(qiáng)親核試劑甲氧基負(fù)離子通過SN2反應(yīng)機(jī)理首先進(jìn)攻空間阻礙小的14C原子,發(fā)生開環(huán)反應(yīng)生成氧負(fù)離子中間體;氧負(fù)離子作為親核試劑取代氯原子生成新的環(huán)氧化合物。(2)CHCH2H+_CHClCH2OH(71%)CHCH2 +OHClCHCl3O 在酸性條件下,環(huán)氧化合物首先生成氧鎓離子;然后親核試劑Cl進(jìn)攻相對比較穩(wěn)定的芐基正碳離子,生成較高產(chǎn)率的產(chǎn)物。(3)ONO2HIOH+INO2 通常芳醚在酸性條件下不易發(fā)生醚鍵的斷裂反應(yīng),但當(dāng)醚鍵的鄰、對位上有強(qiáng)吸電子基團(tuán)(如-NO2)時,硝基所在苯環(huán)的醚鍵就較容易發(fā)生斷裂反應(yīng)生成相應(yīng)的碘代烴。7.5.6用化學(xué)方法鑒別下列各組化合物:
(1)丁烷與乙醚
(2)異丙醚和甲基烯丙基醚
(3)苯甲醇、苯甲醚和對-甲基苯酚
解:
(1)利用乙醚能溶解在濃硫酸這一特性,可將丁烷與乙醚鑒別出來。丁烷濃硫酸出現(xiàn)分層現(xiàn)象沒有分層現(xiàn)象乙醚 (2)異丙醚是飽和醚而甲基烯丙基醚是不飽和醚。因此可用中性KMnO4或飽和溴水來鑒別。異丙醚中性KMnO4紫紅色沒有消失甲基烯丙基醚紫紅色消失(3)這三種化合物分別屬于醇、醚和酚,因此可利用它們性質(zhì)上的差異加以鑒別。苯甲醇FeCl3(-)
(-)Na有氣體放出 (-)苯甲醚對-甲基苯酚藍(lán)紫色溶液生成7.5.7完成下列化合物的轉(zhuǎn)化(1),CH=CH22CH2CH2OH(2)HOHOH HC(CH3)3C(CH3)3解:(1)目標(biāo)分子碳原子個數(shù)為兩個反應(yīng)物碳原子個數(shù)之和,因此利用所學(xué)過的增長碳鏈反應(yīng)將兩個反應(yīng)物聯(lián)系起來。第一步:合成格氏試劑+Cl2FeCl3Cl+Mg四氫呋喃MgCl第二步:合成環(huán)氧乙烷CH2=CH2過氧苯甲酸CH2CH2O第三步:合成目標(biāo)產(chǎn)物MgCl+CH2CH2CH2CH2OMgClOH+/H2OCH2CH2OH(2)目標(biāo)分子與反應(yīng)物具有相同的碳原子個數(shù),因此只需通過官能團(tuán)的轉(zhuǎn)換即可。由烯烴變成連二醇我們學(xué)過兩種方法:一種是用堿性高錳酸鉀氧化得到順式產(chǎn)物(與目標(biāo)產(chǎn)物不一致);另一種是通過環(huán)氧化合物的水解可得到反式產(chǎn)物(與目標(biāo)產(chǎn)物一致——符合要求),因此轉(zhuǎn)化途徑可設(shè)計如下(不考慮光學(xué)異構(gòu)): 過氧苯甲酸C(CH3)3OHOHOH HC(CH3)3B(C6H6O)和H+/H2OC(CH3)37.5.8化合物A(C9H12O)與氫氧化鈉、高錳酸鉀均不反應(yīng),遇碘化氫生成C(C3H7I),B遇溴水立即生成白色沉淀,C與硝酸銀溶液共熱產(chǎn)生黃色沉淀。試寫出A、B、C的結(jié)構(gòu)式和相應(yīng)的反應(yīng)方程式。解:A.OCH2CH2CH3或OCH(CH3)2B.OHC.ICH2CH2CH3或CH3CHICH3OCH2CH2CH3HIOH+ICH2CH2CH3或CH3CHICH3AgI+CH3CH2CH2ONO2orCH3CHCH3ONO2OCH(CH3)2BrOHBrOHBr2/H2OBrICH2CH2CH3或CH3CHICH3AgNO3△解:CH2CHCHCH2Br2CH2CHCHCH2NaOH/H2OCH2CHCHCH2BrBrOHOH[H]CH2CH2CH2CH2OOHOH第8章 醛、酮、醌8.5.1命名下列各化合物(1)CH3(CH3)2CHCHCHOCH3(2)CH2OCH3CCHCH3(3)CH2CHOCHCH2(4)OC CH3O
(5)HOCHO(6)CH2OCH2C(7)CH3OCHCHO(8)OCH3CC(9)HCH3CHO
HO(10) OCH3HHCH3解:(1)2,3-二甲基丁醛
(3)1,4-戊二烯-3-酮
(5)4-羥基-3-甲氧基苯甲醛 (2)芐基異丙基甲酮或3-甲基-1-苯基-2-丁酮 (4)5-甲基-2-異丙基環(huán)己酮
(6)二芐基甲酮或1,3-二苯基丙酮(7)3-己烯-2,5-二酮 (8)2-甲基-1,4-萘醌(9)反-2-甲基環(huán)己基甲醛 (10)順-2,5-二甲基環(huán)己酮8.5.2寫出下列各化合物的結(jié)構(gòu)式(1)對羥基苯乙酮 (2)鄰甲氧基苯甲醛(3)芐基苯基甲酮 (4)4-甲基-3-戊烯-2-酮(5)3-甲基環(huán)已酮 (6)檸檬醛((E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛)(7)3-methyl-3-butenal (8)benzaldehyde(9)4-chloro-2-pentanone (10)2,2-dimethylcyclohexanecarbaldehydeO CHO解:(1)HOCCH3 (2) OCH3O O(3) CH2C (4)(CH3)2CCHCCH3O CH3 CHO(5) CH3
(6)(CH3)2CCHCH2CH2CCH(7)CH2CH3CH2CHO(8)CHOC(9)CH3ClCH2OCH3(10)CHOCH3
CH3CHC8.5.3寫出分子式為C5H10O的所有醛酮的結(jié)構(gòu)式和名稱解:CH3CH2CH2CH2CHOCH3CH3CH2CHCHOCH3(CH3)3CCHOCH3CHCH2CHO2-戊醛甲基丁醛3-甲基丁醛2,2-二甲基丙醛OOCH(CH3)2CH3CCH2CH2CH3CH3C甲基丙基甲酮或2-戊酮CH3CH2OCH2CH3C二乙酮或3-戊酮甲基異丙基甲酮或3-甲基-2-丁酮8.5.4試用下列各試劑分別與苯乙醛和苯乙酮進(jìn)行反應(yīng),寫出產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和類別(1)a.硼氫化鈉;b.H3O+ (2)a.溴化甲基鎂;b.H3O+ (3)甲醇/H+(4)苯肼 (5)氰化鈉+硫酸 (6)Tollens試劑OHCH2CH2OH 解:(1) (伯醇);CHCH3(仲醇)OH OH (2) CH2CHCH3(仲醇); C(CH3)2(叔醇) CH3CH2CH(OCH3)2 (3) (縮醛);C(OCH3)2(縮醛或縮酮)CH3(4) CH2CHNNH (苯腙);CNNH (苯腙)OH(5) CH2CHCN(α-氰醇); 苯乙酮不反應(yīng)(6)CH2COOH(羧酸);苯乙酮不反應(yīng)8.5.5完成下列反應(yīng),寫出主要產(chǎn)物(1) O+HCN (2) O+HOCH2CH2OH 干燥HClO CHO(3) O 1.KMnO4,H2O2.H+(4) O 稀OH-ΔNaBH4(5) COCH3+NaOH+I2 (6) O +H2 Pt(7)O +HCN 1,4-加成(8)CH3OCHO+HCHO 濃NaOHOH O解:(1) CN (2) OHO COOH(3)HO +HCHOO OH(4);COONa(5) +CHI3(6) OH (7)OCN(8)CH3OCH2OH+HCOONa8.5.6下列化合物中,哪些既可與HCN加成,又能起碘仿反應(yīng)?(1)CH3CH2CH2OH(2)CH3CH2CHO(3)CH3CH2COCH3(4)CH3CH2OH(5)OHCH3(6)OCH3(7)O(8)CH3CHOCHC解:與HCN加成的是醛、脂肪族甲基酮和8個碳以下的環(huán)酮;發(fā)生碘仿反應(yīng)的是有三個α-H的羰基化合物或含三個β-H的醇。所以只有(3),(8)既可與HCN加成,又能起碘仿反應(yīng)。8.5.7將下列羰基化合物按發(fā)生親核加成反應(yīng)的難易順序排列。CH3CHO;CH3COCH3;CF3CHO;CCl3CHO解:羰基碳所帶的正電荷程度越高,越容易反應(yīng);羰基碳所連基團(tuán)的體積越小,空間位阻越小,越容易反應(yīng)。所以,它們的活性順序是:CF3CHO>CCl3CHO>CH3CHO>CH3COCH38.5.8已知鎮(zhèn)咳藥苯哌丙醇 (diphepanol)的結(jié)構(gòu)如下,其制備反應(yīng)的最后一步涉及使用Grignard試劑,試寫出完成此步反應(yīng)所需的可能反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)式。(C6H5)2CCH3NCHOH解:苯哌丙醇為叔醇,但連羥基的碳原子上有兩個相同不基團(tuán)苯基,所以,可能的反應(yīng)物有兩種:(1)OC+XMgCH3N;(2)OCH3N+XMgCHCCH8.5.9給出采用不同羰基化合物與Grignard試劑反應(yīng)生成下列各醇的可能途徑,并指出哪些醇尚可用醛或酮加以還原制得。(1)(CH3)2CHCH2CH2OHCH2CH3CH(2)(CH3)3CCH2OH(3)OH解:(1)仲醇,由Grignard試劑反應(yīng),有兩種可能的途徑:O(CH3)2CHCH2CH2CH +XMgCH2CH3O或(CH3)2CHCH2CH2MgX+HCCH2CH3O 還原制得;還可由(CH3)2CHCH2CH2CCH2CH3(2)伯醇,由Grignard試劑反應(yīng),只有一種途徑:(CH3)3CMgX+HCHO;還可由(CH3)3CCHO還原制得(3)叔醇,由Grignard試劑反應(yīng),有三種可能的途徑:+MgX或+MgXOO或+MgXO8.5.10化合物A、B和C的分子式均為C3H6O,其中A和B能與2,4-二硝基苯肼作用生成黃色沉淀,試寫出A、B和C的結(jié)構(gòu)式。O解:A和B能與2,4-二硝基苯肼作用生成黃色沉淀,說明A和B為醛或酮,即 CH3CH2CHO或CH3CCH3
。C可能是不飽和醇、環(huán)醇或環(huán)氧化合物,即CH2CHCH2OH、OH或 O。8.5.11化合物A的分子式為C10H12O,可與溴的氫氧化鈉溶液作用,再經(jīng)酸化得產(chǎn)物B(C9H10O2);A經(jīng)Clemmensen還原法還原得化合物C(C10H14)。在稀堿溶液中,A與苯甲醛反應(yīng)生成D(C17H16O)。A、B、C和D經(jīng)強(qiáng)烈氧化都可以得到同一產(chǎn)物鄰苯二甲酸。試寫出A、B、C和D的可能結(jié)構(gòu)式。解:A可與溴的氫氧化鈉溶液作用,說明它屬于甲基酮,含有結(jié)構(gòu)單位CH3CO—C;A、B、C和D經(jīng)強(qiáng)烈氧化都得到鄰苯二甲酸,說明苯環(huán)的兩個鄰位碳上都有側(cè)鏈,且與苯環(huán)相連 CH的側(cè)鏈碳原子上有氫,即有結(jié)構(gòu)單位CH。綜合以上分析,再結(jié)合其他條件,可推得:A為CH3CH2OCH3,B為CH3CH2OOH,C為CH3CH2CH2CH3,CCD為CH3CH2OCHCH。C8.5.12分子式同為C6H12O的化合物A、B、C和D,其碳鏈不含支鏈。它們均不與溴的四氯化碳溶液作用;但A、B和C都可與2,4-二硝基苯肼生成黃色沉淀;A和B還可與HCN作用,A與Tollens試劑作用,有銀鏡生成,B無此反應(yīng),但可與碘的氫氧化鈉溶液作用生成黃色沉淀。D不與上述試劑作用,但遇金屬鈉能放出氫氣。試寫出A、B、C和D的結(jié)構(gòu)式。解:不與溴的四氯化碳溶液作用,說明它們的結(jié)構(gòu)中不含碳碳不飽和鍵;A、B和C都可與2,4-二硝基苯肼生成黃色沉淀,說明A、B、C是醛或酮(D不是);A和B可與HCN作用,說明A和B為醛或脂肪族甲基酮(C不是);A與Tollens試劑作用,說明A是醛(則B是甲基酮)。結(jié)合其他條件,可推知: OA為CH3CH2CH2CH2CH2CHO,B為 CH3CH2CH2CH2CCH3O,,C為CH3CH2CH2CCH2CH3D為OH。8.5.13化合物A的分子式為C9H10O2,能溶于NaOH溶液,并可與FeCl3及2,4-二硝基苯肼作用,但不與Tollens試劑作用。A用LiAlH4還原生成化合物B(C9H12O2)。A和B均可與碘的氫氧化鈉溶液作用,有黃色沉淀生成。A與(Zn-Hg)/HCl作用,得到化合物C(C9H12O)。C與NaOH成鹽后,與CH3I反應(yīng)得到化合物D(C10H14O),后者用KMnO4處理,得到對甲氧基苯甲酸。試寫出A、B、C和D的結(jié)構(gòu)式。解:A能溶于NaOH溶液,并可與FeCl3及2,4-二硝基苯肼作用,但不與Tollens試劑作用,說明A含有酚羥基和酮羰基;A可與碘的氫氧化鈉溶液作用,說明它是甲基酮,含有結(jié)構(gòu)單位CH3CO—C。C由A的羰基還原為亞甲基而得,其中的氧為酚羥基氧;與NaOH反應(yīng)生成酚鈉。D由酚鈉與CH3I反應(yīng)親核取代反應(yīng)生成,其苯環(huán)上必含甲氧基;氧化后生成對甲氧基苯甲酸,說明甲氧基的對位有側(cè)鏈,且側(cè)連與苯環(huán)相連的碳上有氫。則A、B、C均為對位有側(cè)鏈的苯酚。綜合各種條件,可推知:OOHOH,C為CHCHCH2OH,A為CHCCH32OH,B為CH3CHCH2D為CH3CH2CH2OCH3。8.5.14試用簡便的化學(xué)方法鑒別下列各組化合物:(1)甲醛、丁醛、2-丁酮(2)2-戊酮、3-戊酮和環(huán)己酮(3)苯甲醛、苯乙酮和1-苯基-2-丙酮 甲醛 銀鏡 紫紅色 Schiff試劑 H2SO4
解:(1) 丁醛 Tollens試劑 銀鏡 (-)2-丁酮 (-)2-戊酮 黃色沉淀(2)3-戊酮 I2,NaOH (-) (-)
飽和NaHSO3溶液
環(huán)戊酮 (-) 結(jié)晶苯甲醛 銀鏡(3) 苯乙酮 Tollens試劑 (-) 結(jié)晶 飽和NaHSO3溶液
1-苯基-2-丙酮 (-) (-)8.5.15寫出完成下列變化所需的試劑A、B、C、D:OHAH OHBOCOBrDCH3OOCH3Br解:A:a.MgBr/無水乙醚,b.H3O+;B:PCC;C:Br2/FeBr3;D:CH3OH/干燥HCl。第9章羧酸及其衍生物9.5.1命名下列化合物。CH3(1)H3CCHCOOH(2)HHCCCOOH(3)ClCH2CH2COOC6H5CH3(4)CH3CH2CHCH2CONHCH3(5)CH3NO(6)COOHCOOHCH32.順-3-苯基-2-丙烯酸(7)COOHCOOH解:1.2-甲基丙酸3.β-氯丙酸苯酯4.N-甲基-3-甲基戊酰胺5.N-甲基-β-甲基-δ-戊內(nèi)酰胺6.反-1,2-環(huán)己二羧酸7.1,1-環(huán)丙烷二羧酸9.5.2寫出下列化合物的結(jié)構(gòu)式。(1)順-2-丁烯酸 (2)α-苯丙酸苯酯(3)N-甲基-N-乙基-對溴苯甲酰胺(5)己內(nèi)酰胺(4)鄰乙酰氧基苯甲酸
(6)α-甲基丙烯酸甲酯(7)N-乙基-1,2-環(huán)己烷二甲酰亞胺H3C COOH解:(1)HCCH(2)CH3CHCOO(3)BrOCNCH3C2H5COOHO(4)OCCH3OCH3(6)H2CCCOOCH3(5)NH(7)ONCH3O9.5.3 完成下列反應(yīng)(1)(CH3)3CClMg,無水乙醚CO2H3O+(2)CHCHCHCOOH3 2 2P2O5(3)(CH3)3CCH2COOHLiAlH4O(4)
(CH3)3CCH2COCH3H2OH+OOCH3 CH3CH2CHCH2OH
CH3H+(5)(6) Na2Cr2O7H2SO4O OHCCl(7) 吡啶COOH (CH3CO)2O(8)COOC2H5 CH3CHCH3COOC2H5 ①C2H5ONa②H+(9)(10)HC3O OH2OOH-OOHOH
H3CCCCOOC2H5Br2(11)CH3O解:(1)(CH3)3CMgCl,(CH3)3CCOMgCl,(CH3)3CC(2)(CH3CH2CH2CO)2O(3)(CH3)3CCH2CH2OH(4)(CH3)3CCH2COOH CH3OHO CH3OCH2CHCH2CH3(5)COOH(6)COOHOCO(7)O O(8) COCCH3 OCH3(9) CCCOOC2H5 C2H5OHCH3OH (10)CHCHCHCHCOO3 2 2OBr (11)HCCCCOOCH3 2 5CH39.5.4 為什么α,β-不飽和酸的酸性比相應(yīng)碳原子數(shù)的飽和酸的酸性強(qiáng)?解:原因有二:其一是飽和酸羥基碳為sp3雜化,不飽和酸的羥基不飽和碳為sp2或sp雜化。sp3雜化軌道中s成分少于sp2和sp,s成分多的碳碳鍵吸電子能力強(qiáng)利于羧酸解離出H+;其二是α,β-不飽和酸解離出H+后,共軛體系有所延長,該羧酸根負(fù)離子穩(wěn)定性大于飽和羧酸根負(fù)離子,所以α,β-不飽和酸的酸性強(qiáng)于相應(yīng)碳數(shù)的飽和酸。9.5.5 將下列化合物按酸性由強(qiáng)到弱的順序排列(1)乙酸、丙二酸、草酸、苯酚(2)乙酸、α-三氟乙酸、α-溴乙酸、α-二溴乙酸解:(1)草酸>丙二酸>乙酸>苯酚(2)α-三氟乙酸>α-二溴乙酸>α-溴乙酸>乙酸9.5.6.按要求排序:(1)按水解活性排出下列化合物的順序:乙酸酐、乙酸乙酯、乙酰胺、乙酰氯(2)按酯化反應(yīng)由易到難排出下列化合物的順序:HCOOHCOOHCOOHCOOHC(CH3)3 CH3
(3)按與苯酚反應(yīng)由快到慢排出下列化合物的順序:丙酸、丙酰氯、丙酸酐(4)按水解反應(yīng)速度排出下列化合物的順序:CH3COOC2H5Cl3CCOOC2H5ClCH2COOC2H5解:1. 乙酰氯>乙酸酐>乙酸乙酯>乙酰胺2.HCOOH> COOH>COOH> COOH3.丙酰氯>丙酸酐>丙酸、 CH3 C(CH3)34.Cl3CCOOC 2H5 > ClCH2COOC2H5>CH3COOC2H59.5.7 用化學(xué)方法鑒別下列化合物(1)甲酸、草酸、乙酸(2)丁酮、乙酸乙酯、3-丁酮酸、丁酰胺(3)安息香酸、肉桂酸、苯乙酸(4)苯甲酸,對甲苯酚酸、芐醇(5)丁酮、草酰乙酸乙酯、乙酸乙酯解:(1)甲酸KMnO4褪色Tollens 試劑(-)
銀鏡草酸H褪色乙酸(-)(2)3-丁酮酸2,4-二硝基苯肼(-) (-) 黃色黃色NaHCO3渾濁丁酮?dú)怏w通入石灰水中(-)乙酸乙酯NaOH/H2O(-)丁酰胺NH3(3)安息香酸KMnO4(-)Br2/CCl4褪色肉桂酸褪色苯乙酸褪色(-)(4)苯甲酸FeCl3(-)NaHCO3CO2使澄清石灰水渾濁芐醇(-)(-)對甲苯酚酸紫色(5)丁酮I2+NaOH黃色溴水 褪色
(-)黃色草酰乙酸乙酯乙酸乙酯(-)9.5.8完成下列轉(zhuǎn)變
(1)正丙醇→丙酰氯
(2)正丁醇→丁酸正丁酯
(3)苯→苯甲酰胺
(4)甲苯→苯甲酸酐
(5)丙烯→丙酸異丙酯解:1.
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