中南大学有机化学习题.doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上 绪论1试判断下列化合物是否为极性分子(1)HBr (2)I2 (3)CCl4 (4)CH2Cl2 (5)CH3OH (6)CH3OCH3答:(1)、(4)、(5)、(6)为极性分子,其中(6)因COC键角不是180,故有极性,(2)、(3)为非极性分子。2 根据健能数据,乙烷分子(CHCH)在受热裂解时,哪种键首先断裂?为什么?这个过程是吸热还是放热?答:首先是CC键断裂,因为CC键的键能比CH键低而容易断裂。这个过程是吸热。3 H2O的键角为105,试问水分子中的氧原子用什么类型的原子轨道与氢原子形成等价的单键?答:氧原子基态时的电子构型 ,有两个半充满的2p轨道
2、,若以此分别与氢原子的1s轨道成键,则键角为90,但水分子的键角实际是105,与109.5接近,故推测氧原子是以sp3杂化轨道与氢原子的1s轨道成键。即氧原子以一个2s轨道和三个2p轨道杂化,形成四个等能量的sp3杂化轨道(),其中两个半充满的sp3杂化轨道分别与氢原子的1s轨道成键,形成两个OH键,另外两个sp3杂化轨道分别为未公用电子对占据。由于未公用电子对所在轨道占有较大空间,使得HOH键角比109.5略小。4 正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)的沸点(117.3)比它的同分异构体乙醚(CH3CH2OCH2CH3)的沸点(34.5)高得多,但两者在水中的溶解度均约8g/100g水,试
3、解释之。答:正丁醇分子间能形成氢键,故沸点高。而乙醚则否,故沸点低。两者均能与水形成氢键,但烃基的存在对氢键的形成有一定影响,由于两者烃基的总碳氢原子数相同,影响相近,故在水中的溶解度相近。5 矿物油(相对分子质量较大的烃的混合物)能够溶于正己烷,但不溶于乙醇和水。试解释之。 答:矿物油和正己烷均为非极性分子,其分子间的作用力均很弱,因此它们容易相互渗透而溶解。而乙醇和水均为极性分子,其各自分子之间的吸引力是很强的氢键。大多数非极性分子(如烃类等)不能克服这种氢键,因此不能与乙醇或水相互渗透而溶解。6 下列各反应均可看成是酸和碱的反应,试注明哪些化合物是酸?哪些化合物是碱? 第二章 烷烃和环烷
4、烃1将下列的投影式改为透视式,透视式改为投映式。 2如果将船型和椅型均考虑在环己烷的构想中,试问甲基环己烷有几个构想异构体?其中哪一个最稳定?哪一个最不稳定?为什么?答:6个:(),(),(),(),(),()。其中()最稳定,因为环己烷为椅型构象,且-CH3在e键上。()最不稳定,因为环己烷为船型构象,且-CH3在船底a键上,它与船底另外三个a键上的H产生较大的非键张力。3 不参阅物理常数表,试推测下列各组化合物的沸点,并由高到底排列成序。(1)(A)正庚烷,(B)正己烷,(C)2-甲基戊烷,(D)2,2-二甲基丁烷,(E)正癸烷(2)(A)丙烷,(B)环丙烷,(C)正丁烷,(D)环丁烷,(
5、E)环戊烷,(F)环己烷,(G)正己烷,(H)正戊烷(3)(A)甲基环戊烷,(B)甲基环己烷,(C)环己烷,(D)环庚烷答:(1)(E)(A)(B)(C)(D)(2)(F)(G)(E)(H)(D)(C)(B)(A)(3)(D)(B)(C)(A)4 在光照下,2,2,4-三甲基戊烷分别与氯和溴进行一取代反应,其最多的一取代物分别是哪一种?通过这一结果说明什么问题?根据这一结果预测异丁烷一氟代的主要产物。答:根据不同卤原子夺取不同氢原子的相对活性和选择性以及不同氢原子被取代的概率来考虑。最多的一卤代物分别是(CH3)2CHCH2C(CH3)2CH2Cl和(CH3)2CBRCH2C(CH3)3.说明
6、溴取代氢原子的反应主要取决于氢原子的活性,而氯化反应不仅与氢原子的活性有关,还与氢原子被取代的概率有关。一氟代主要产物是FCH2CH(CH3)2。5在光照下,甲基环戊烷与溴发生一溴化反应,写出一溴化的主要产物及其反应机理。答:主要产物:反应机理:第三章 烯烃和炔烃(一)完成下列反应式(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14)答:(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(A)(B)(8)(9)(10)(11)1,6-环癸二酮(12)(13)(14)(二)在下列各组化合物中,哪一个比较稳定?为什么?(1), (2), (3), , (4), (
7、5), , (6), 答:(1)较稳定,两个大基处于碳碳双键异侧,空间效应较小;(2)较稳定,它相当于:(3),它相当于;(4);(5)和(6)较稳定,其角张力均较小。(三)写出下列各反应的机理:(1)(2)(3)(4)答:(1)(2)(3),(4)(十一)预测下列反应的主要产物,并说明理由。(1)(2)(3)(4)(5)(6)答:(1),烯烃比炔烃容易进行亲电加成。(2),炔烃比烯烃较易被催化剂吸附而较易被还原。(3),炔烃比烯烃较易进行亲核加成。(4),烯烃比炔烃较易被氧化。(5),中间的C=C相当于,故比RCH=CHR型双键易被氧化。(6),由于使用的浓HI是强酸,且I离子是强亲核试,故
8、该反应的产物已未重排者为主(90%)。(四)根据下列反应中各化合物的酸碱性,试判断每个反应能否发生?(pKa的近似值:ROH为16,为34,为25,H2O为15.7。)(1)(2)(3)(4)答:(1)能发生;(2)和(3)不能;(4)基本上不发生,由于H2O的pKa略大于ROH,逆反应大于正反应。(十七)解释下列事实:(1)1-丁炔、1-丁烯、丁烷的偶极矩依次减小,为什么?答:由于碳原子的杂化状态不同而电负性不同,其电负性由大到小的次序是:三键碳原子双键碳原子饱和碳原子,故偶极矩依次减小。(2)普通烯烃的顺式和反式异构体的能量差为4.18kJ/mol,但4,4-二甲基-2-戊烯的顺式和反式的
9、能量差为15.9kJ/mol,为什么?答:因为顺式-4,4-二甲基-2-戊烯分子中甲基与较大基团叔丁基处于双键的同侧,空间效应较大。(3)乙炔中的C-H键比相应的乙烯、乙烷中的C-H键能较大,键长较短,但酸性却增强了,为什么?答:由于sp杂化碳原子含有较多的s成分,电负性较大,使C-H键的键合电子靠近碳原子,分子的酸性增强。(4)炔烃不但可以加一分子卤素,而且可以加两分子卤素,但却比烯烃加卤素困难,反映速率也较小,为什么?答:由于炔烃与卤素的加成是亲电加成,而三键碳原子是sp杂化,对电子的束缚力较强,不易给出电子,故难与亲电试剂卤素进行加成。 (5)与亲电试剂、HCl的加成反应,烯烃比炔烃活泼
10、,然而当炔烃用这些试剂处理时反应却容易停止在烯烃阶段。生成的卤代烯烃,需要更强烈的条件才能进行第二步加成。这是否相互矛盾,为什么?答:炔烃加卤素等后,生成的卤代烯烃,由于卤原子吸引电子的结果,双键碳原子上的电子云密度降低,故再进行亲电加成要比烯烃难。(6)在硝酸钠的水溶液中,溴对乙烯的加成,不仅生成1,2-二溴乙烷,而且还产生硝酸-B-溴代乙酯(),怎样解释这样的反应结果?试写出各步反应式。答:(7)在酸催化下加水,不仅生成产物(A),而且还生成(B),但不生成(C)。试解释为什么。答:(8)丙烯的聚合反应,无论是酸催化还是自由基引发聚合,都是按头尾相接的方式,生成甲基交替排列的整齐聚合物,为
11、什么?答:因为均经过比较稳定的或。(五)某化合物(A),分子式为,在液氨中与金属钠作用后,再与1-溴丙烷作用,生成分子式为的化合物(B)。用高锰酸钾氧化(B)得到分子式为的两种不同的羧酸(C)和(D)。(A)在硫酸汞存在下雨稀硫酸作用,可得到分子式为的酮(E)。试写出(A)-(E)的构造式及各步反应式。答:(A)为 。(B)为 ,(C)和(D)为 和(E)为。反应式略。第四章 烯烃(一)下列化合物有无顺反异构现象?若有,写出其顺反异构体并用Z,E-标记法命名。(1)2-甲基-1,3-丁二烯 (2)1,3-戊二烯 (3)3,5-辛二烯(4)1,3,5-己三烯 (5)2,3-戊二烯答:(1)和(5
12、)无顺反异构;(2)和(4)各有两种顺反异构体(略);(3)有三种顺反异构体:(3Z,5Z)-3,5-辛二烯,(3E,5E)-3,5-辛二烯 , (3Z,5E)-3,5-辛二烯。(二)化合物和同相比,前者碳谈双键的电子云密度降低,而后者碳碳双键的电子云密度升高。试用共振论解释之。答:的共振杂化体是() ()极限结构的叠加,由于()的贡献,原碳碳双键之间的电子云密度降低;恰与前者相反,()(),由于()的贡献,原碳碳双键的电子云密度升高。(六)解释下列反应:(1)(2)答:与一分子加成主要得到1,6-加成产物(分子内含有共轭双键,使热力学最稳定的),然后此1,6-加成产物再与一分子进行1,4加成
13、生成。(2)由于反应过程中生成烯丙型自由基,电子离域的结果形成,因此可以生成。(三)3-甲基-1,2-丁二烯发生自由基氯化反应时,生成较高产率的2-甲基-3-氯-1,3-丁二烯,写出其反应机理。答: ,即。若进攻则生成稳定性较差的具有累积双键的化合物,故以进攻为主。(四)选用适当原料,通过DielsAlder反应合成下列化合物。(1) (2) (3) (4)(5) (6)答:(1)由合成 (2)由合成 (3)由合成 (4) (5)由合成 (6)由合成(五)1,3-丁二烯聚合时,除生成高分子聚合物外,还有一种二聚体生成。该二聚体可以发生如下的反应:(1) 还原后可以生成乙基环己烷;(2) 溴化时
14、可以加上两分子溴;(3) 氧化时可以生成B-羧基己二酸。根据以上事实,试推测该二聚体的构造式,并写出各步反应式。答:构造式为,反应式略。第五章芳烃1写出下列化合物的构造式。(1)3,5-二溴-2-硝基甲苯 (2)2,6-二硝基-3-甲氧基甲苯 (3)2- 硝基对甲苯磺酸 (4)三苯甲烷 (5)反二苯基乙烯 (6)环己基苯 (7)3-苯基戊烷 (8)间溴苯乙烯 (9)对溴苯胺 (10)氨基苯甲酸2.在下列各组结构中应使用”或“ 才能把它们正确地联系起来,为什么? 3. 写出下列反应物的构造式. 4. 写出下列反应的主要产物的构造式和名称。 5怎样从Ph H 和脂肪族化合物制取丙苯?用反应方程式表
15、示。6试利用傅-克烷基化反应的可逆性,从甲苯制取1,2,3-三甲苯。7将下列化合物进行一次硝化,试用箭头表示硝基进入的位置(指主要产物)。8比较下列各组化合物进行硝化反应时的难易。 苯、 1,2,3-三甲苯、 甲苯、 间二甲苯 苯、 硝基苯、 甲苯9以甲苯为原料合成下列各化合物。请你提供合理的合成路线。10某芳烃其分子式为 C9H12 ,用K2Cr2O7硫酸溶液氧化后得一种二元酸,将原来芳烃进行硝化所得的一元硝基化合物主要有两种,问该芳烃的可能构造式如何?并写出各步反应式。11甲,乙,丙三种芳烃分子式同为C9H12 ,氧化时甲得一元羧酸,乙得二元酸,丙得三元酸。但经硝化时甲和乙分别得到两种一硝
16、基化合物,而丙只得一种一硝基化合物,求甲,乙,丙三者的结构。12解释下列事实: (1)以PhCH3硝化可得到50%邻位产物,而将PhC(CH3)3硝化则得16%的邻位产物。(2)用K2Cr2O7做氧化剂,使PhCH3氧化成ph-COOH产率差,而将 p-NO2-C6H4CH3氧化成p-NO2-C6H4COOH的产率较好。13下列化合物有无芳香性,为什么?14用休克尔规则说明环辛四烯及其二价负离子在结构和性质上的差异。1.2. 两组结构都为烯丙型C+共振杂化体3. 4.5. 6.7.8. 1,2,3-三甲苯间二甲苯甲苯苯 甲苯苯硝基苯 C6H5NHCOCH3苯C6H5COCH3 9.10. 由题
17、意,芳烃C9H12有8种同分异构体,但能氧化成二元酸的只有邻,间,对三种甲基乙苯,该三种芳烃经一元硝化得:因将原芳烃进行硝化所得一元硝基化合物主要有两种,故该芳烃C9H12是,氧化后得二元酸。11. 由题意,甲,乙,丙三种芳烃分子式同为C9H12,但经氧化得一元羧酸,说明苯环只有一个侧链烃基.因此是或,两者一元硝化后,均得邻位和对位两种主要一硝基化合物,故甲应为正丙苯或异丙苯.能氧化成二元羧酸的芳烃C9H12,只能是邻,间,对甲基乙苯,而这三种烷基苯中,经硝化得两种主要一硝基化合物的有对甲基乙苯和间甲基乙苯.能氧化成三元羧酸的芳烃C9H12,在环上应有三个烃基,只能是三甲苯的三种异构体,而经硝
18、化只得一种硝基化合物,则三个甲基必须对称,故丙为1,3,5-三甲苯,即。12. 由于-C(CH3)3的体积远大于-CH3 ,则基团进入邻位位阻较大, 而基团主要进攻空间位阻小的对位,故硝化所得邻位产物较少。 由于-NO2 吸电子,降低了苯环电子密度, 从而促使甲基的电子向苯环偏移,使-CH3中的 C H 极化, 易为氧化剂进攻,断裂C-H键,故氧化所得产率高。13. 它的电子数为4,不符合(4n+2)规则,无芳香性. 当环戊二烯为负离子时,原来SP3杂化状态转化为SP2杂化,有了一个能够提供大键体系的P轨道,电子数为4+2, 符合(4n+2)规则,故有芳香性. 环庚三烯正离子有一空轨道,体系中
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