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文檔簡介

1、第一章 緒 論1-1答:(1)有機化合物-碳氫化合物及其衍生物(2) 鍵能:由原子形成共價鍵所放出的能量,或共價鍵斷裂成兩個原子所吸收的能量稱為鍵能。鍵的離解能:共價鍵斷裂成兩個原子所吸收的能量稱為鍵能。以雙原子分子AB為例,將1mol氣態的AB拆開成氣態的A和B原子所需的能量,叫做AB鍵的離解能。應注意的是,對于多原子分子,鍵能與鍵的離解能是不同的。分子中多個同類型的鍵的離解能之平均值為鍵能E(kJ.mol-1)。(3) 鍵長:形成共價鍵的兩個原子核之間距離稱為鍵長。(4) 極性鍵: 兩個不同原子組成的共價鍵,由于兩原子的電負性不同, 成鍵電子云非對稱地分布在兩原子核周圍,在電負性大的原子一

2、端電子云密度較大,具有部分負電荷性質,另一端電子云密度較小具有部分正電荷性質,這種鍵具有極性,稱為極性共價鍵。(5) 鍵:原子軌道沿著軌道的對稱軸的方向互相交疊時產生分子軌道, 所形成的鍵叫鍵 。(6) 鍵:由原子軌道側面交疊時而產生分子軌道,所形成的鍵叫鍵 。(7) 活性中間體:通常是指高活潑性的物質,在反應中只以一種”短壽命”的中間物種存在,很難分離出來,,如碳正離子, 碳負離子等。(8) 親電試劑:在反應過程中,如果試劑從有機化合物中與它反應的那個原子獲得電子對并與之共有形成化學鍵,這種試劑叫親電試劑。(9) 親核試劑:在反應過程中,如果試劑把電子對給予有機化合物與它反應的那個原子并與之

3、共有形成化學鍵,這種試劑叫親核試劑。(10) Lewis堿:能提供電子對的物種稱為Lewis堿。(11)溶劑化作用:在溶液中,溶質被溶劑分子所包圍的現象稱為溶劑化作用。(12)誘導效應:由極性鍵的誘導作用而產生的沿其價鍵鏈傳遞的電子對偏移(非極性鍵變成極性鍵)效應稱為誘導效應。它可分為靜態誘導效應和動態誘導效應。(13)動力學控制反應:在有機反應中,一種反應物可以向多種產物方向轉變時,在反應未達到平衡前,利用反應快速的特點來控制產物組成比例的,稱為動力學控制或速率控制。(14) 熱力學控制反應:在有機反應中,一種反應物可以向多種產物方向轉變時,在反應未達到平衡前,用平衡到達來控制產物組成比例的

4、,稱為熱力學控制或平衡控制。1-2答:價鍵法要點:價鍵的形成可看作是原子軌道的重疊或電子配對的結果。兩個原子如果都有未成鍵的電子,并且自旋方向相反,則可以配對,也就是原子軌道可重疊形成共價鍵;重疊部分越大,所形成的共價鍵越牢固,因此要盡可能地使原子軌道讓某一方向互相接近,以達到最大的重疊(共價鍵的方向性);一個原子的未成到電子如果已經配對,它就不能再與其他原子的未成對電子配對(共價鍵的飽和性);能量相近的原子軌道可以進行雜化,組成能量相等的雜化軌道,這樣可使成鍵能力更強,體系能量降低,成鍵后可達到最穩定的分子狀態。分子軌道法要點:分子中的原子以一定的方式連接形成分子軌道,分子中的電子分布在分子

5、軌道中,分子軌道可以由組成分子的原子軌道線性組合得到;分子軌道的數目與組成分子軌道的原子軌道數目相等;每個分子軌道有一定的能量,每個分子軌道只能容納兩個自旋方向相反的電子,即同樣遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規則。共振論要點:電子離域體系的分子、離子或自由基不能用一個經典結構表示清楚,而需用幾個可能的原子核位置不變、只有電子對排布變化的經典結構表示(即共振結構或極限結構),實際分子、離子或自由基是共振雜化體;每個共振結構都不能代表共振雜化體,共振結構不是實際分子、離子或自由基的結構,僅僅是理論上或紙面上的結構;一個電子離域體系寫出的共振結構數目越多,則這個體系越穩定;每個共振結構對共振

6、雜化體的貢獻不是均等的,越穩定的共振結構對共振雜化體的貢獻越大,相同的共振結構對共振雜化體的貢獻相等;共振雜化體的能量低于任何一個共振結構的能量。1-31-4答:雜化可使其軌道重疊更好,即成鍵能力更強,同時,提供更大鍵角,由此減少電子對之間的排斥,使體系能量降低,成鍵后可達到最穩定的分子狀態。原子軌道中s特征越多,能量越低。因此,能量遞增次序為:ssp1sp2sp3 p。 s p sp sp2 sp31-5(1)sp2,(2)sp,(3)sp,(4)sp3,(5)sp,(6)sp。1-6答:除(2)外分子中都含有極性鍵。(2)和(3)是非極性分子,其余都是極性分子。分子中偶極矩方向見下圖所示,

7、其中綠色箭頭所示的為各分子偶極矩方向。1-7 解釋下列現象。(1)CO2分子中C為sp雜化,該分子為直線型分子,兩個C=O鍵矩相互抵消,分子偶極矩為零,是非極性分子;而SO2分子中S為sp2雜化,分子為折線型,兩個SO鍵矩不能抵消,是極性分子。(2)在NH3中,三個NH鍵的偶極朝向N,與電子對的作用相加;而NF3中三個NF鍵的偶極朝向F,與N上的未成對電子的作用相反并有抵消的趨勢。(3)Cl和F為一同主族元素,原子共價半徑是Cl比F大,而電負性是F比Cl大。鍵的偶極矩等于=qd,q為正電荷中心或負電荷中心上的電荷量,d為正負電荷中心的距離。 HCl鍵長雖比HF的長,但F-中心上的電荷量大大于C

8、l-上的電荷量,總的結果導致HF的偶極矩大于HCl。所以鍵長是HCl較長,偶極矩是HF較大。1-8答:(1)從乙烷,乙烯到乙炔,碳原子雜化態由sp3到sp2至sp,s成份提高,拉電子能力增強,雖同屬于碳氫鍵但鍵長縮短。(2)鍵長順序為CICBrCClCF。因為鹵素原子核外電子層數為IBrClF,即其范德華半徑為IBrClF,則其原子共價半徑IBrClF。(3)碳碳鍵鍵長為乙烷乙烯乙炔。因為碳原子雜化態由sp3到sp2至sp,其共價鍵分別為單鍵、雙鍵和叁鍵,碳碳原子間的作用力是乙烷乙烯乙炔,作用力越強,則兩原子被拉得越緊,鍵長越短。1-9(1)DACB;(2)ABDC1-10 下列物種哪些是:(

9、1)親核試劑,(2)親電試劑,(3)既是親核試劑又是親電試劑?答;(1)親核試劑:Cl-,H2O,CH3OH,CH2=CH2,HCHO,CH3CN,-CH3;(2)親電試劑:H+, AlCl3,Br+,Fe3+,+NO2,HCHO,CH3CN,+CH3,ZnCl2,Ag+,BF3;(3)既是親核試劑又是親電試劑: HCHO,CH3CN;(4)兩者都不是的:CH4。1-11答:酸:NH3,HS-,HBr,H2O,NH4+,HCO3-;堿:NH3,CN-,HS-,H2O,HCO3-;既是酸又是堿:NH3,HS-,H2O,HCO3-。1-12 按Lewis酸堿理論,在下列反應中,哪個反應物為酸?哪個

10、反應物為堿?答:(1)H2O 為酸,CN-為堿;(2)BF3為酸,HCHO為堿;(3)H2O 為酸,CH3NH2為堿;(4)Cu2+為酸,NH3為堿;(5)AlCl3為酸,COCl2為堿;(6)I2為酸,I-為堿。1-13答:極性質子溶劑:(5),(6);極性非質子溶劑:(1),(4),(7),(8);非極性溶劑:(2),(3)。1-14答:礦物油為非極性分子,根據“相似相溶”原則,它可溶于非極性的正已烷,而不能溶于有極性的水或乙醇(水或乙醇醇間能形成氫鍵,分子間的引力非常強,故礦物油分子不能克服這種氫鍵與乙醇或水相互滲透而溶解)。1-15用溶劑化作用比較氯化鈉在水中和在二甲亞砜中的溶解方式。

11、答:氯化鈉溶于水后,結構單元是水化了的Na+和Cl-,即兩種離子均被質子溶劑水分子所包圍;氯化鈉在二甲亞砜的溶解度比水中的小,Na+和Cl-分別為非質子極性溶劑二甲亞砜分子所包圍,二甲亞砜對Na+有溶劑化作用,但Cl-無法與其形成氫鍵,溶劑化作用很弱。它們均存在離子偶極作用。1-16 在常溫下,甲烷與碘的一取代反應不能發生,請解釋原因。答:反應的焓變H =(427+151)(222+297)= 59kJ.mol-1 為吸熱反應,反應物與產物結構相似,影響不大。G與H均大于零,反應不能發生。更主要的原因是碘代反應的活化能較大(比氯代和溴代的大),同時生成的HI又是強還原劑,因此甲烷很難直接進行碘

12、代以制備碘代甲烷。1-17 乙醇和二甲醚,哪個焓值低?答:乙醇的焓值5CH+CC+CO+OH=5×414.2+347.3+359.8+464.4=3242.5 kJ.mol-1二甲醚的焓值6CH+2CO =6×414.2+2×359.8=3204.8 kJ.mol-1所以,二甲醚的焓值稍低。1-18 下列物質是否含有共軛酸和共軛堿?如有,請分別寫出。答:(1)即有共軛酸也有共軛堿,共軛酸是CH3NH3+,共軛堿是CH3NH2-;(2)共軛酸是CH3OH;(3)即有共軛酸也有共軛堿,共軛酸是CH3CH2OH2+,共軛堿是CH3CH2O-;(4)共軛酸是H2;(5)共

13、軛酸是CH4;(6)共軛堿酸是CH3CH2+,共軛堿是CH2=CH-。1-19 將下列物種按堿性,由強至弱排列成序。答:參照書中表1-9排出,CH3CH2-H2N-HCC-CH3O-OH-。1-20 下列極限式中,哪個式子是錯誤的,為什么?答:(1)中C是錯的,因為此式中原子核的相對位置改變了;(2)中C是錯的,因為此式中的單電子數改變了(A、B式中單電子數為1,C中為3);(3)中C和D是錯的,因為C式2個N原子外層價電子數不是8(而是6和10),D式中間N原子外層價電子數也不符合八隅體要求。第二章 分類及命名2-1 用系統命名法命名下列烷烴。(1)2,2,5-三甲基已烷; (2)3,6-二

14、甲基-4-正丙基辛烷; (3)4-甲基-5-異丙基辛烷;(4)2-甲基-3-乙基庚烷; (5)5-正丙基-6-異丙基十二烷;(6)3,3-二甲基-4-乙基-5-(1,2-二甲基丙基)壬烷; (7)4-異丙基-5-正丁基癸烷;(8)3,6,6-三甲基-4-正丙基壬烷。2-2 用系統命名法命名下列不飽和烴。(1)4-甲基-2-戊炔; (2)2,3-二甲基-1-戊烯-4-炔; (3)1-已烯-5-炔;(4)3-異丁基-4-己烯-1-炔; (5)3-甲基-2,4-庚二烯; (6)2,3-已二烯;(7)2-甲基-2,4,6-辛三烯; (8)4-甲基-1-已烯-5-炔; (9)亞甲基環戊烷;(10)2,4

15、-二甲基-1-戊烯; (11)3-甲基-4-(2-甲基環已基)-1-丁烯。2-3 用系統命名法命名下列化合物。(1)3-甲基環戊烯; (2)環丙基乙烯; (3)4,4-二氯-1,1-二溴螺2.4庚烷;(4)3-烯丙基環戊烯; (5)1-甲基-3-環丙基環戊烷; (6)3,5-二甲基環已烯;(7)螺4.5-1,6-癸二烯; (8)1-甲基螺3.5-5-壬烯;( 9)2-甲基-1-環丁基戊烷;(10)2,2-二甲基-1-環丁基二環2.2.2辛烷; (11)5,7,7-三甲基二環2.2.1-2-庚烯;(12)二環4.2.0-7-辛烯;(13)1-甲基-4-乙基二環3.1.0已烷。2-4 (1) 3-

16、甲基環己烯 (2) 3,5,5-三甲基環己烯 (3) 二環2.2.1庚烷 (4) 二環4.1.0庚烷(5) 二環2.2.1-2-庚烯 (6)二環3.2.0-2-庚烯 (7) 螺3.4辛烷 (8) 螺4.5-6癸烯 (9) 2-甲基二環3.2.1-6-辛烯 (10) 7,7-二甲基二環2.2.1-2,5-庚二烯2-5 用系統命名法命名下列化合物。(1)3,3-二甲基-2-苯基戊烷; (2)1,3,5-三甲基-2-異丙基苯(或2,4,6-三甲基異丙苯); (3)1-苯(基)丙烯;(4)二苯(基)乙炔; (5)1-甲基蒽 ; (6)2-環丙基萘(7)1,2-二苯基苯; (8)1,4-二甲基萘。2-6

17、用系統命名法命名下列化合物。(1)3-甲基-1-溴丁烷; (2)2-甲基-3-氯丁烷; (3)1,1,3,3-四氟-1-氯丙烷;(4)二氟一氯甲烷;(5)氯甲基苯(或苯甲基氯,或氯化芐,或芐基氯,或苯一氯甲烷); (6)2-甲基-1,2-二碘丁烷; (7)(2-氯苯基)乙烯 ; (8)1-溴-1-丁烯-3炔; (9)3-甲基-6-溴環已烯; (10)4-甲基-5-氯 -2-戊炔。2-7 寫出下列化合物的構造式。(1) 2,4二硝基氟苯 (2) 六氯化苯 (3) 六溴代苯 (4) 氯化芐 (5) 2-甲基-2,3-二碘丁烷 (6) 2-氯-2-丁烯 (7)3-苯基-1-溴-2-丁烯 (8) 叔氯

18、丁烷 (9) 仲丁基溴2-8用系統命名法命名下列化合物。(1)4-甲基-2-戊醇; (2)3-甲氧-2-戊醇; (3)5-溴-1-已炔-3-醇;(4)3-苯基-1,2-戊二醇; (5)1-甲基環已醇; (6)5-甲基-1,3-苯二酚;(7)2-丁硫醇; (8)4-甲基-2-戊硫醇; (9)1-苯基-2-丙烯-1-醇;(10)4-甲基-4-乙基二苯甲醇; (11)4-環戊烯-1,3-二醇;(12)4-(3,3-二甲基丁基)-6-苯基-5-已烯-3-醇 (13)1,4-丁二醇。2-9 (1) 仲丁醇 (2) 2,3-二甲基-2,3-丁二醇 (3) 二苯甲醇 (4) 新戊醇(5) 1,3-丙二醇甲乙

19、醚 (6) 乙硫醇 (7) 1-苯基-2-丙醇 (8 ) 間溴苯酚(9) 異丁醇 (10) 叔丁醇 (11)對苯二酚 (12) 丙三醇 (13) ,-二甲氧基乙醚2-10(1)4-戊烯-2-酮; (2)3-甲基-2-丁烯醛; (3)3-羥基丁醛; (4)1,3-二苯基-2-丙烯酮; (5)3-苯基-2-丙烯醛(或-苯基丙烯醛);(6)4-甲基環己基甲醛; (7)3-甲酰基己二醛; (8)3,3-二甲基-5-乙基-6-庚烯-2,4-二酮; (9)2,4-戊二酮; (10)3-甲酰基環戊酮(3-環戊酮甲醛); (11)螺2.4-5-庚酮; (12)4-溴已醛; (13)3-甲基-2,6-萘醌。2-

20、112-12(1)3-甲基-戊二酸單乙酯; (2)丁酸對甲氧基苯酯;(3)3-甲基-4-丁內酯(或-甲基-丁內酯); (4)環已基甲酸(或環已烷羧酸);(5)N-溴代丁二酰亞胺; (6)4-硝基乙酰苯胺; (7)丙烯酰氯;(8)2-甲基-N-苯基丙酰胺; (9)4-硝基-1,2-苯二甲酸酐; (10)戊二酸酐;(11)3-苯(基)丙烯酰胺; (12)乙酸(正)丁酯; (13)對甲(基)苯磺酸。2-132-14命名下列化合物。(1)三乙胺; (2)環丙胺; (3)甲基乙基環丁基胺; (4)N,N-二甲基仲丁胺;(5)N,N-二甲基苯胺; (6)2-硝基丙烷; (7)2,4-二硝基氯苯;(8)4-

21、硝基-2-氯苯酚; (9)丁晴; (10)丙烯腈; (11)乙二胺;(12)丙亞氨基環戊烷; (13)1,6-已二腈;(14)對苯二胺;(15)5-甲氧基-3-氨基已烷。2-15 寫出下列化合物的構造式。 2-16寫出下列基的構造式。第三章 同分異構現象3-1 下列化合物是否有順反異構體?若有,試寫出它們的順反異構體。(1)沒有順反異構體; (2)、(3)、(4)均有順反異構體。3-2 下列化合物中有無手性碳原子?若有,請用“*”標記。(1)、(4)、(5)、(6)、(8)、(9)、(10)、(11)均有手性碳原子;而(2)、(3)、(7)、(12)無手性碳原子。3-3(1)、(2)和(3)分

22、子中均存在一個對稱面,所以無手性(即沒有對映體存在);(4)、(5)、(6)、(7)、(8)和(9)有對映體存在。3-4 (2)、(5)有旋光活性;(1)中有一個甲基和羥基所在平面的對稱面;(3)非平面型分子(兩個苯環互相垂直),含甲酰基和氯所在的苯平面是分子的對稱面;(4)為平面型分子,同時也含有對稱中心;(6)、(7)和(8)三個分子都有對稱面(6)和(7)為內消旋體,其中(7)中3位碳原子上三個原子或基團旋轉后即可看出;(8)取代的乙烯有平面型分子,即二個雙鍵碳原子、與雙鍵碳相連的H、Cl、Br、C共六個原子在同一平面。3-5 下列分子是否有手性?(1)是平面型分子,無手性; (2)有手

23、性; (3)有手性;(4)分子有對稱中心,無手性。3-6 標明下列分子中手性碳原子的構型,并指出它們之間的關系。(1)與(3)互為對映體; (2)與(4)為同一化合物; (1)與(2)或(4)為非對稱映體,(3)與(2)或(4)也是非對映體。3-7 必須將順反異構、對映異構、對稱因素進行綜合分析。(1)和(8)有兩個不同手性碳,它們各有4個立體異構體;(2)和(4)有兩個相同手性碳,有3個立體異體;(4)有兩個相同手性碳,有4個立體異構體;(3)有三個不同手性碳,有8個立體異構體;(5)有一個手性碳原子和一個幾何異構的雙鍵,所以有4個立體異構體;(6)有4個立體異構體(順反異構體)類似于3-1

24、中的(2);(7)三個不同手性碳,其中兩個橋頭手性碳原子相互制約,只能按一個不對稱因素考慮,所以只有4個立體異構體;(8)有2個相互制約的橋頭手性碳原子,相當于一個不對稱碳原子,所以有2個立體異構體。3-8寫出下列化合物的立體結構式。3-9 (1) (3S)-3-乙基-5-己烯-1-炔; (2) (Z)-3-叔丁基-2-己烯-4-炔;(3) (3Z,7E)-3,8-二甲基-3,7-癸二烯; (4) (S)-3-氧代環已基甲酸;(5) (2Z ,4R)-4-甲基-2-已烯; (6) (3Z,5S,6S)-5-氯-6-溴-3-庚烯;(7) (R)-4-甲基-3-溴-1-戊烯; (8 ) (2S,5

25、S)-5-氯-2-溴庚烷;(9) (2R,3E)-4-甲基-2-羥基-3-己烯酸; (10)(2S,3R)-2,3-二甲基-2,3-二羥基丁二酸。3-10指出下列構象是否有對映體?如果有,寫出其對映體。(1)沒有構象對映體(有對稱面); (2)有構象對映體;(3)和(4)有對映體。3-11用Newman式畫出下列分子的優勢構象式。3-12答:在室溫下,1,2-二溴乙烷其反交叉式為優勢構象,而反交叉式構象中分子有一對稱中心,碳溴鍵的鍵矩相互抵消,分子偶極矩為0,而乙二醇順交叉式構象中,由于存在分子內氫鍵,分子內氫鍵是一種穩定效應,而其反交叉式則不存在分子內氫鍵,并不是優勢構象,所以有一定偶極矩。

26、當溫度升高時,分子熱運動加劇,1,2-二溴乙烷反交叉式優勢構象比例減少,結果其偶極矩將增大。3-13 Fischer投影式 Newman式 鋸架式3-14 試畫出下列化合物的最穩定的構象式。3-15 3-16解釋下列術語。(1)手性分子不能和它的鏡像完全重疊的分子。(2)對映體互為實物和鏡像關系,相對映而不重合的兩種構型分子。 非對映體不存在實物與鏡像關系的構型異構體。(3)構象由于繞鍵軸旋轉而使分子中原子或基團在空間的不同排列方式。(4)外消旋體兩個對映體的等量混合而形成不具有旋光性的混合物。 內消旋體分子內存在兩個以上不對稱碳原子,但分子內部存在對稱因素(旋光相互抵消),該物質無旋光性,它

27、是一種純物質。(5)幾何異構體由于雙鍵或環的存在,某些原子或基團在空間的排列方式不同而產生的異構現象。(6)構造異構指分子式相同而分子中原子或基團的連接次序不同的化合物。(7)構型異構指構造式相同而原子或基團在空間的排布方式不同的異構體。(8)構象異構由于單鍵的內旋轉而產生的分子結構中原子或基團在空間的不同排列形象。(9)消旋化旋光性化合物在物理因素或化學試劑作用下變成兩個對映體的平衡混合物,失去旋光性的過程。3-17 試寫出化合物的構型式,并用R-S標記手性碳構型。(結構與旋光度的關系)第四章 結構的表征4-1 如何用IR光譜區別下列各組化合物。(1)異戊烷分子中有異丙基,在13701380

28、cm-1 的吸收峰分裂成兩峰,強度接近; (2)在3000cm-1以上無吸收峰者為丁烷; (3)在30003100cm-1無吸收者為環已烷;(4)在3010cm-1附近有吸收峰者為甲叉基環已烷(亞甲基環已烷); (5)在3025cm-1附近和2720cm-1處有強吸收峰者為4-已烯醛;(6)在1060cm-1附近有強吸收峰者為正戊醇; (7)在17501860-1出現兩個峰,其中高頻峰強于低頻峰者為乙酐。4-2 如何用1H-NMR譜區分下列各組化合物?(1)環丁烷只有一個單峰,而甲基環丙烷有四組吸收峰; (2)新戊烷只有一個單峰,而正戊烷有三組吸收峰; (3)前者(1-氯-2-溴乙烷)有兩組峰

29、,而后者(1,2-二溴乙烷)只有一個單峰。4-3(1)BACD; (2)ABC。 4-4(2)(1)(3)。4-5(1)(2)(3)。4-6 (1) BDAC ; (2) DCBA 。 4-74-8某化合物的分子式為C4H8O,它的紅外光譜在1715cm-1有強吸收峰,它的核磁共振譜有一單峰,相當于三個H,有一四重峰相當于二個H,有一三重峰相當于三個H.。試寫出該化合物的構造式。4-94-10某化合物A,其分子式為C8H10O,質譜得到分子離子峰為m/z=122;在IR譜中,32003600 cm-1有強寬峰,在3000 cm-1和700750 cm-1處也有強吸收峰;1H-NMR顯示,7.5

30、(m,5H),3.7(t,2H),2.7(t,2H),2.5(s,1H),請推測該化合物的結構,并標明化合物中各質子的化學位移值。4-11某化合物的分子式為C4H6O,其光譜性質為:UV譜:在230nm附近有吸收峰,>5000;1H-NMR譜:2.03(3H)雙峰,=6.13(1H)多重峰,=6.87(1H)多重峰;=9.48(1H)雙峰;IR譜:在1720 cm-1 2720cm-1處有強吸收。試推該化合物的構造式。4-12(1)分子式為C3H6OUV譜:210nm以上無極大值;IR譜:1080cm-1;1H-NMR譜:=4.75(4H)三重峰,=2.75(2H)五重峰,J=7.1Hz

31、。(2) 分子式為C3H7NOUV譜:219nm(=60);IR譜:3413cm-1,3236cm-1,1667cm-1;1H-NMR譜:=6.50(2H)寬單峰,=2.25(2H)四重峰,=1.10(3H)三重峰,J=7.5Hz。(3) 分子式為C4H7N UV譜:219nm以上無極大值;IR譜:2273cm-1; 1H-NMR譜:=2.82(1H)七重峰,=1.33(6H)雙峰,J=6.7Hz。(4)分子式為C8H8O2 UV譜:270nm(=420);IR譜:1725cm-1; 1H-NMR譜:=11.95(1H)單峰;=7.21(5H)多重峰,=3.53(2H)單峰。4-13化合物分子

32、式為C4H6O2,其13C-NMR譜如下圖所示,推斷其可能的構造。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的結構式并解釋三譜的歸屬。答:A為苯乙酮。結構式如下示。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處的強吸收峰是羰基的伸縮振動峰,在1300cm-1附近分別為甲基中CH的彎曲振動和CC的彎曲振動峰。指紋區二個吸收峰(760cm-1、690cm-1)是CH的面外彎曲振動峰。1H-NMR較高場的單重峰,對應的是CH3中3個

33、H,較低場對應的是苯環中的5個H。第五章 飽和烴5-1 寫出符合下列條件的C7H16的構造式,并各以系統命名法命名。5-2 寫出下列烷基的名稱及常用縮寫符號。(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的高低,并說明原因。(1) CH3(CH2)4CH3 (2) (CH3)2CH(CH2)2CH3(3) CH3CH2C(CH3)3 (4) CH3CH2CH(CH3)CH2CH3 (1)>(4) >(2

34、)>(3)同碳數的烷烴異構體,含支鏈越多,分子間作用力越弱,沸點越低。5-4 完成下列反應式:5-5 比較下列化合物構象的穩定性大小。1,4-二甲基環已烷的構象穩定性(1)(2)。原因是(1)中的二個甲基均處于a鍵上,而(2)中的二個甲基則皆處于e鍵上,后者構象能量較低,較穩定。5-6 下列異構體中哪個最穩定?題目所示二甲基環已酮三個異構體對應的構象式如下,從中可看出(3)最穩定,因為其兩個甲基均處于e鍵上,體系能量較低。5-7 環丙烷內能高是由哪些因素造成的?環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,形成的碳碳共價鍵鍵能小(即有角張力),容易斷裂,不如開鏈烷烴牢固;

35、其次是環丙烷的三個碳原子共平面,相鄰兩個碳原子上的CH鍵是重疊式構象,存在扭轉張力。基于上述原因,導致環丙烷的內能較高。5-8 用費歇爾(Fischer)投影式表示下列化合物的構型,并用R / S標記手性碳的構型。三個化合物費歇爾投影式如下5-9 下列四個紐曼投影式表示的化合物,哪些是對映體?哪些是非對映體?哪些是同一化合物的不同構象?(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。(2)和(4)是對映體;(2)和(1)或(3)、(4)和(1)或是非對映體;(1)和(3)

36、是同一化合物的不同構象。5-10反應機理如下三式所示:反應勢能變化草圖:C5H10+ClC5H9Cl+ClC5H9+HCl中間體(自由基)過渡態1過渡態2反應進程能量從反應勢能草圖中可看出,反應機理(2)中第一步即環戊基自由基生成步的活化能較大,所以是整個反應的速率控制步驟。5-11 2,2,4-三甲基戊烷可以生成哪些碳自由基?按穩定性由大到小的順序排列這些自由基。可生成下列自由基。其穩定性為:3°R·2°R·1°R·CH3·5-12 下列反應 t-BuOCl + RH RCl + t-BuOH 如果鏈引發反應為:t-BuO

37、Cl t-BuO·+ Cl· ,寫出鏈增長反應。5-13 (1) 將氯先經用光照,然后立即在黑暗中與甲烷混合,可以獲得氯代產物。(2) 將氯氣先經光照,,然后在黑暗中放置一段時間再與甲烷混合,則不發生氯代反應。(3) 將氯氣先經光照,,然后在黑暗中與氯氣混合,也不發生氯代反應。(1) Cl2先用光照,產生氯自由基·Cl,迅速在黑暗中與CH4混合,Cl·來不及相互結合,可與甲烷產生連鎖反應得到氯化產物。(2) Cl2通過光照射雖產生自由基·Cl.,但在黑暗中經過一段時間后,又重新結合成Cl2,Cl2再與甲烷混合時,由于無自由基存在,也無產生自由基

38、條件,故不發生反應。(3) 甲烷解離能較大,光照不足以產生自由基,黑暗中Cl2也不產生自由基,故不發生反應。5-14 回答下列問題。(1)為什么烷烴不活潑?(2)為什么在烷烴高溫熱解過程中,斷裂的主要是CC鍵而不是CH鍵?(3)烷烴的燃燒是一個強烈的放熱反應,但該反應并不在室溫下發生。(1)烷烴分子中只有CC鍵和CH鍵兩種非極性鍵,鍵鍵能較大,化學性質穩定。(2)經查表知CC鍵能347.3kJ·mol-1,而CH鍵能414.2kJ·mol-1,即前者鍵能較小,所以斷裂的主要是CC鍵而不是CH鍵。(3)由于其反應的活化能非常高,所以在室溫下不易反應。5-15 下列哪些化合物物

39、可以用烷烴的鹵代反應制備?哪些不適合?請說明理由。(2)、(4)、(5)和(6)可用烷烴的鹵代反應制備,而(1)和(3)不適合用烷烴的鹵代反應制備。原因是(2)、(5)和(6)對應的烷烴各只有一種H,它們發生鹵代反應時,僅生成一種一鹵代產物;(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,它發生溴代時仍然可得到高產率的目標產物。而(1)對應的烷烴有5種H,(3)對應的烷烴有11種H,也即(1)和(3)對應的烷烴發生鹵代反應會生成多種一鹵代產物。5-16 下列反應可以得到幾種一溴代物(包括立體異構體)?如果伯氫和仲氫的反應速率比為1 :82,請估算各種產物的相對含量。戊

40、烷發生一溴代反應可得到3種構造異構產物。其中(2)有一個手性碳,存在對映異構體。所以共有4種一溴代物。2-溴戊烷中R型和S型是等量的(消旋化),即各為32.9%。第七章 芳香烴7-1 命名下列各化合物或寫出構造式。(1)5-硝基-1-溴萘 (2)9,10-二氯菲 (3)4-苯基-2-戊烯(4)(S)-1-苯基-1-溴丙烷 (5)4-溴聯苯 (6)2-蒽磺酸7-2 將下列各組中間體按穩定性由強至弱排列。(1)ABC; (2)BCAD; (3)CBA。7-3 將下列化合物按硝化反應的速率由快至慢排列。(2)(4)(3)(7)(5)(1)(6)7-3 將下列化合物按與HCl反應的速率由快至慢排列。(

41、4)(2)(1)(3)7-5 用NMR法鑒別下列各組化合物。(1)、兩個化合物的1H-NMR譜都有三組信號,其中間的信號明顯不同,前者是四重峰(2H)、三重峰(3H)和多重峰(5H);而后者是雙峰(6H)、多重峰(1H)和多重峰(5H)。(2)、兩者芳環上H的譜圖明顯不同,前者苯上的4個H是等同的,分子共有二組峰,單峰(6H),雙峰(4H);而后者芳環的4個H為AB2C型,對應的譜圖(峰)較復雜單峰(6H)、單峰(1H)和多重峰(3H)。7-6 完成下列各反應式。 (主)7-7 用苯、甲苯或萘為主要原料合成下列化合物。7-8 推測下列反應的機理。(2)略7-9 推測化合物A和B的構造式。7-1

42、0 寫出(推測)化合物A和B的構造式及各步反應式。有關反應式如下:7-11 寫出A及其溴代衍生物的結構。7-12 寫出3個絡合物的可能的共振結構式,比較其貢獻;比較三個共振雜化體的穩定性等。 (1) (2) (3) (4)貢獻最大 (1) (2) (3)貢獻最大 (4) (1) (2) (3)三個共振雜化體中對位和鄰位的較穩定,而間位的穩定性較差。Cl原子與苯環相連接,因其電負性大于碳,表現出 I效應,同時它與苯環又有弱的+C效應,綜合結果是 I+C,即表現為吸電子效應,使苯環電子云密度減小,所以表現為鈍化苯環;從上述三個共振雜化體的穩定性比較可知,鄰、對位的各有4個共振極限結構式,且其中一個

43、貢獻大(共軛體系中的原子價層都達到8電子結構),而間位取代的只有3個共振極限結構式,其穩定性較差,較難形成(活化能較大),因而氯是第一類定位基。7-13(1)因為苯發生烷基后生成的烷基苯,其烷基是活化基,即烷基苯再進行烷基化比苯更容易,所以要得到一烷基苯,必須使用過量的苯,否則會產生多烷基苯的混合物。(2)低溫時屬于動力學控制,而高溫下則為熱力學控制。(鄰、對位烷基化快,脫烷基化也容易;間位烷基化慢,脫烷基化也較難,在高溫時最后變成熱力學上穩定的均三甲苯。)(3)硝基苯中硝基屬于強吸電子基團,致使苯環電子云降低而不能發生傅-克反應,所以可作溴苯發生傅-克烷基化反應的溶劑;但不能用苯,因為它比溴

44、苯更易發生傅-克烷基化反應。(4)萘分子中位的電子密度比位的高,所以一般的親電取代反應發生在位;磺化反應是可逆反應,在較低溫度時生產位取代產物,而位上的磺酸基與另一個苯環上-H的排斥作用大,表現出熱穩定性比取代的差,所以高溫時則生成-萘磺酸。7-14 解釋反應現象(1)芳香族化合物發生親電取代反應過程中形成中間體-絡合物的活化能較大,因為它要在破壞原芳環的芳香性。(2)芳香族化合物發生親電取代反應過程中形成中間體-絡合物,它要破壞原芳環的芳香性,所以其活化能較大,一般需要催化劑存在下才能反應。(3)中間體-絡合物脫去一個H+后碳環又恢復芳香性,產物較穩定;如果-絡合物與親核試劑發生加成反應則生

45、成能量較高的環已二烯環。7-15(2)、(3)、(5)、(6)和(7)具有芳香性,因為它們中碳環原子都處于共平面,電子數符合4n+2規則,并形成閉合的共軛體系。第8章 鹵代烴8-2 完成下列各反應式。8-3 寫出下列反應主要產物的構型式。8-6 把下列各組化合物按發生SN1反應的活性排列成序。(1)A. 正溴丁烷 B. 2-溴丁烷 C. 2-甲基-2-溴丙烷(3)A. CH3CH2Cl B. CH3CH2Br C. CH3CH2I (1)CBA ; (2)ACB; (3) CBA。8-7把下列各組化合物按發生SN2反應的活性排列成序。(1)ACB; (2)BCA; (3)BAC。8-8把下列各

46、組化合物按發生E2反應速率由快至慢排列成序。 (1)BADC; (2)ABC。8-9 把下列各組組化合物按E1反應速率由快至慢排列成序。 (1)CDAB(E1反應中間體為碳正離子,連給電子基有利于中間體穩定); (2)ABC(從碳正離子穩定性考慮)。8-10(1)在2%AgNO3乙醇溶液中反應。(2)在碘化鈉的丙酮溶液中反應。 (1)CBA(SN1反應); (2)ACDB(SN2反應)。8-11 把下列各組中的基團按親核性從強至弱排列成序。(1)A. C2H5O- B. HO- C. C6H5O- D. CH3COO-(2)A. R3C- B. R2N- C. RO- D. F-(3)A. C

47、H3O- B. CH3CH2O- C. (CH3)2CHO- D. (CH3)3CO-(1)ABCD; (2)ABCD; (3)ABCD。8-12 用化學方法區別下列各組化合物。8-138-14 從丙烯開始制備下列下列化合物。8-15 由指定原料合成下列化合物。8-16 列出以碳正離子為中間體的5類反應,并各舉一例加以說明。(1)親電加成反應,如烯烴與HX加成;(2)親電取代反應,如芳烴的Friedel-Crafts烷基化反應;(3)SN1反應,如叔鹵代烴的取代反應;(4)E1反應,叔鹵代烴的消除反應;(5)重排反應8-19 推測A、B、C的構造式(標明立體構型)。(烯丙位鹵代烴的親取代 ,取代化合物旋光性判斷)8-21(1)在極性溶劑中,3°RX的SN1與E1反應速率相同。SN1與E1反應的控速步驟是相同的(生成碳正離子的一步為

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