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『簡體書』大学基础有机化学习题精析(秦川)

書城自編碼: 2855870
分類:簡體書→大陸圖書→教材研究生/本科/专科教材
作者: 秦川,荣国斌 编著
國際書號(ISBN): 9787122263650
出版社: 化学工业出版社
出版日期: 2016-08-01
版次: 1 印次: 1
頁數/字數: 231/397
書度/開本: 16K 釘裝: 平装

售價:HK$ 57.0

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內容簡介:
《大学基础有机化学习题精析》对《大学基础有机化学第二版》的所有习题作了精析精解,涉及分子的结构与性能,烷烃与环烷烃,烯烃,分子的手性,炔烃,芳香族化合物,卤代烃,醇、酚和醚,醛和酮,羧酸,羧酸衍生物,含氮化合物,糖,氨基酸、肽和蛋白质,核酸,有机合成设计等;涵盖问答、分析、设计等各类题型。从分析习题的背景知识入手帮助读者理顺解题的思路、技巧、关键点,提高正确书写格式的能力。
《大学基础有机化学习题精析》可作为应用化学、化学及相关专业学生学习基础有机化学的参考书和考研辅导,也可供有机化学教师教学参考所用。
關於作者:
秦川,华东理工大学化学与分子工程学院,副教授,1991年至今在有机化学教研组从事:
有机化学教学,面向大二学生,96学时年;
有机化学实验教学,面向大二学生,240学时年;
短学期讲座。
主要教学经历
1984 年毕业留校,1991年从事有机化学教学工作至今。
主要教学、科学研究、实践经历
已在国内外期刊上发表科研、教学论文10篇,
1、Water-Soluble Noncovalently Engineered Graphene-Neutral Red Nanocomposite with Photocurrent Generating Capacity Journal of Nanoscience and Nanotechnology Vol. 11, 17, 2011 Xiaojun Shi1,2, Zhi Li1 , Xueping Ge1, Cunzhong Yang1, Bin Fang1, Jianjun Wei1,Haifen Xie1, Kunlong Zhang1, Xingcai An3, and Chuan Qin2
2、Synthesis and mesomorphic properties of resorcyl
di[4-4-alkoxy-2,3-diflorophenylethynyl] benzoate liquid crystals Liquid Crystals Vol. 37, No. 4, April 2010, 427433 ISSN 0267-8292 Ziming Li, Peter Salamon, Antal Jakli, KanWang, Chuan Qin*, Qing Yang, Cheng Liu and Jianxun Wen SCI收录
3、Synthesis and mesomorphic properties of some benzoate-tolanes containing
perfluorophenylene unit CHINESE JOURNALOF CHEMISTRY 247, 910-916,
2006 ISSN 1001-604X QIN, Chuan RONG, Guo-Bin* YU, Hong-Bin WEN,
Jian-Xun SCI收录
4、Synthesis and Mesomorphic Properties of Chiral Mesogens Bearing Fluorinated Alkyl Terminal Tails CHINESE JOURNAL OF CHEMISTRY 241, 99-102, 2006 ISSN 1001-604X QIN, Chuan RONG, Guo-Bin* CHEN, Bao-Quan WEN, Jian-Xun SCI收录
5、Synthesis and mesomorphic properties of
cholesterylp-2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoro-pentoxybenzoate LIQUID CRYSTALS 3112, 1677-1679, 2004 ISSN 0267-8292 CHUAN QIN*, GUO-BIN RONG, JIAN-XUN WEN, and ANIKO VAJDA and NANDOR EBER SCI收录
1、加强基础有机化学课程中的立体化学教学 秦川 荣国斌 宁夏大学学报 自然科学版28,173,177, 2007 ISSN 0253-2328
2、在有机化学教学中加强案例教学 秦川 荣国斌 化工高等教育232, 84-85, 2006 ISSN 1000-6168
3、有机化学课程进行开卷考试的体会 新世纪应用化学教学理论与实践 秦川 荣国斌103-105, 2006.1.
目錄
1分子的结构与性能1
2烷烃与环烷烃21
3烯烃32
4分子的手性51
5炔烃64
6芳香族化合物77
7卤代烃98
8醇、酚和醚117
9醛和酮132
10羧酸 155
11羧酸衍生物168
12含氮化合物190
13糖204
14氨基酸、肽和蛋白质214
15核酸222
16有机合成设计226
內容試閱
6-1 指出:
1 二噁英类化合物1和2各有多少种一氯和二氯取代产物?

2 二硝基酚和单溴代联苯胺各有多少种同分异构体?
3 三个二甲苯异构体中,哪个熔点高,哪个沸点高?
4 下列各分子或离子中哪些是芳香性的?

5 化合物18的四个氮原子中,哪几个氮原子上的孤对电子会参与芳香大体系的形成?
6 19、20两个化合物是否相等? 21、22呢?
7 23、24这两个呋喃衍生物哪一个更易发生Diels-Alder反应?

8 蒽25、菲26稳定的共振结构式。
9 氯苯、呋喃和吡啶的共振结构式。
10 双亚苯基化合物27的两个共振结构式中哪个对实际结构的贡献更大?

11 丁-2-烯和1,2-二苯乙烯都有碳碳双键,围绕碳碳双键旋转的能垒哪个大。
12 下列哪一个离子不是苯发生硝化反应的中间体:

13 下列各组芳香族化合物发生亲电取代反应的活性大小:1 苯、甲苯、苯酚和硝基苯;2 苯、氯苯、苯甲醚和苯甲酸;3 C6H5OH、C6H5O和C6H5OCOCH3;4 苯、间二甲苯和对二氯苯;5 32、33、34和35。

14 下列五个芳香族化合物在芳环上发生单硝化反应的位置选择性:

15 甲苯或叔丁基苯发生单硝化反应后邻、对位取代产物的相对比例如何?
16 下列各组化合物中哪一个能吸收波长较大的紫外光?
1 苯和苯乙烯;2 萘和蒽;3 顺-和反-1,2-二苯乙烯。
解:1 判断构造异构体的多少可从化学环境考虑。1和2都是相对较简单的对称分子,1有四种类型的氢;2的对称性更好,只有两种类型的氢。1和2的一氯取代产物各有四种和两种。
单取代只要考虑一个苯环,二取代可在一取代基础上识别同环和异环的取代异构关系。1共有二氯取代产物16种:若C1先氯代后,同环、异环二氯取代产物各有3种和4种;若C2先氯代后,同环、异环二氯取代产物各有2种和3种;若C3先氯代后,同环、异环二氯取代产物各有1种和2种;若C4先氯代后,有异环二氯取代产物1种。2共有二氯取代产物10种:C1先氯代后,同环、异环二氯取代产物各有3种和4种;C2先氯代后,同环、异环二氯取代产物各有1种和2种。

2 这两个分子都各有两个官能团,可先定好一个官能团的位置再分析另一个官能团的位置。二硝基酚中羟基位置若在C1,两个硝基的位置可以是C2、C3或C2、C4或C2、C5或C2、C6这4种,也可以是C3、C4或C3、C5或C3、C6 这三种,共八种同分异构体。单溴代联苯胺的异构更复杂些,可先定好溴的位置再分析氨基的位置,共有19种同分异构体:溴的位置若在C2,氨基的位置可以是C3、C4、C5、C6和C2''、C3''、C4''共七种;溴的位置若在C3,氨基的位置可以是C2、C4、C5、C6和C2''、C3''、C4''共七种;溴的位置若在C4,氨基的位置可以是C2、C3和C2''、C3''、C4''共五种。

3 对二甲苯的熔点13℃高,因为其对称性好,分子间更易堆积,间和邻二甲苯的熔点各为?48℃和?26℃。芳香烃的偶极矩愈大,沸点也相对愈高,故邻二甲苯的沸点144℃高,间和邻二甲苯的沸点各为139℃和138℃。
4 可从Huckel规则判别分子或离子有无芳香性,即一个含有4n 2个电子数的平面单环的由sp2杂化原子组成的共轭体系是有芳香性的。3和4都有6电子的苯环,都有芳香性。5和7各是两个和六个电子的共轭体系,有芳香性。6是有4电子的共轭体系,无芳香性。8不是共轭体系,无芳香性。9是有10电子的共轭体系,有芳香性。10不是共轭体系,氮原子上的孤对电子若参与共轭形成八个电子的共轭体系,也无芳香性。该孤对电子仍归氮原子独有,不参与共轭。11不是共轭体系,无芳香性。12和13中羰基有极化的共振结构,碳、氧原子各带正电荷和负电荷,各形成有四个和六个电子的共轭环体系,故12无芳香性,13有芳香性。14的情况与10相似,无芳香性。15中Nsp3H中氮原子的孤对电子参与共轭形成6电子的共轭体系,有芳香性。16的情况与10相似,无芳香性。17是有六个电子的共轭体系,有芳香性。
5 芳香大体系需满足Huckel规则要求的4n 2个电子数。18中N9上的孤对电子参与后可形成10电子的环状共轭体系,其它3个氮原子的孤对电子仍归各自所有而无需参与大共轭。
6 环丁二烯是长方形的互变的扭曲结构,2个邻位氘原子处于单键或双键是两个不等的结构,19和20两个化合物不等。苯中单键或双键没有差别,21和22两个结构反映的是同一化合物。
7 23和24这两个呋喃衍生物中24的双键处于大共轭的芳香体系中,分子中无二烯结构,不起Diels-Alder反应,23中的呋喃环是可以进行Diels-Alder反应的。
8 蒽25和菲26可视作三个苯环的并合,将每个苯环作环己-1,3,5-三烯处理,蒽和菲各有四个和五个稳定的共振结构式。菲的稳定性比蒽大也可从其有比蒽更多的共振贡献者来解释。

9 氯苯有五个共振结构式:两个共振结构式保持Kekule结构,另三个因氯原子上的孤对电子与苯环共轭产生电荷分离的共振结构式。由于氯原子的供电子共轭效应比其吸电子的诱导效应强,故氯苯苯环中的电荷密度比苯大,氯苯进行芳香族亲电取代反应的活性比苯大,且主要在邻、对位上。

呋喃有五个共振结构式:其中一个正负电荷不分离,四个正负电荷分离:

吡啶有五个共振结构式:两个共振结构式保持Kekule结构,另三个因亚胺键产生电荷分离的共振结构式。

10 并联苯环都是共振杂化体,共振结构式中含稳定的芳香性子结构愈多的共振贡献者对结构的贡献也愈大。这两个共振结构式都有两个芳香性的苯环子结构,但27b有一个反芳香性的环丁二烯子结构,27a是一个无芳香性的环丁烷子结构,故27a对实际结构的贡献更大。
11 碳碳双键中的键是两个p轨道侧向平行排列而成,围绕碳碳双键旋转将导致键断裂而成为两个碳自由基或一个碳正离子与一个碳负离子。任何能稳定自由基或正离子、负离子的因素都会使旋转能垒降低。1,2-二苯乙烯围绕碳碳双键旋转时将生成的两个单电子或正、负离子所带的电荷都处于因可共轭分散到苯环上去而相对较易生成的苄基位。丁-2-烯围绕碳碳双键旋转将生成两个相对不易生成的仲自由基或正、负离子,故围绕碳碳双键旋转的能垒相对也更大。

12 苯发生芳香亲电取代反应是分步完成的:步生成的碳正离子中间体中正电荷应落在亲电试剂所在C1的邻位C2位,通过烯丙基共轭分散到C4和C6位上,C3和C5位是不会带正电荷的。苯发生硝化反应的中间体是28、30和31,29是不存在的。
13 单取代苯的定位效应较简单,芳香族化合物中芳香环的电荷密度愈大发生亲电取代反应的活性愈大。故给电子取代基EDG有致活效应且再进入的亲电试剂主要取代邻、对位氢,这些活化基团及致活能力的大小为NH2 ~ NHR ~ NR2 OH ~ OR NHCOR OCOR R 苯基 烯基;吸电子取代基EWG有致钝效应且再进入的亲电试剂主要取代间位氢,这些钝化基团及致钝能力的大小为NR3 NO2 CX3 SO3H CN COCl ~ CO2H ~CHO ~ COR ~ CO2R ~ CONHR2。作为邻、对位取代基的卤甲基和卤素的致钝能力小。
故下列各组芳香族化合物发生亲电取代反应的活性大小为:1 苯酚 甲苯 苯 硝基苯;2苯甲醚 苯 氯苯 苯甲酸;3 C6H5O C6H5OH C6H5OCOCH3;4 间二甲苯 苯 对二氯苯;5 33 32 34 35。苄基位的氮原子产生的供电子共轭效应强于其吸电子的诱导效应,在苄基位邻位的氮原子对苯环仅产生较弱的吸电子诱导效应。
14 多取代苯的定位效应首先要考虑有致活能力的邻、对位取代基邻、对位活化基团及致活能力和间位钝化基团及致钝能力的大小见本书6-1 11题所示。,其次要比较定位效应的强弱,致活能力大或致钝能力小的基团产生主要的定位效应。同时还要注意体积效应和不同的底物及反应条件问题,如,甲基的定位效应强于叔丁基,叔丁基主要使取代基进入对位。二取代苯发生亲电取代反应时第三个取代基进入的反应速率和位置选择性由原有两个取代基的综合效应而定。若原有两个取代基的定位效应一致,则第三个取代基进入的位置更具选择性。若原有两个取代基的定位效应不同,则第三个取代基进入的位置主要由原有两个取代基中具更强活化效应或更小钝化效应的给出。
36中酰氨基的定位效应比溴强;37中甲氧基的定位效应比甲基强;38中甲基所在苯环的电荷密度较另一个苯环大,更易反应;39中酰氨基氮原子连接的苯环中的电荷密度较另一个羰基相连的苯环大,更易反应;40中氧原子的定位效应比烷基强。

15 甲苯发生单硝化反应后邻、对位取代产物的相对比例要大于叔丁基苯发生单硝化反应后邻、对位取代产物的相对比例。叔丁基的大体积效应使邻硝基叔丁苯的产率很低。
16 共轭链愈长吸收紫外光的波长愈大,苯乙烯和蒽各比苯和萘能吸收波长更大的紫外光。顺-1,2-二苯乙烯因两个相邻苯基的位阻效应不易共平面,共轭不如反式异构体有效,其吸收紫外光的波长较反-1,2-二苯乙烯的短波数大,能量大。
6-2 解释:
1 1~ 4都有手性,5和6都无手性。7是个不稳定的化合物,但8却很稳定。

2 下列几个化合物9 ~ 13中哪些有芳香性?[18]轮烯13的1H NMR中仅在9.28和2.99处有峰,它们的面积比为应如何。为何它也可被视为芳香性分子呢?

3 下列两个杯烯分子14、15哪个稳定性高?

4 苯乙烯的燃烧热比其同分异构体环辛四烯的小。
5 2,4,6-三硝基碘苯中邻位和对位的两根C―N键长不等,分别为0.145 nm和0.135 nm。
6 1,2-二苯基环丙烯酮的偶极矩比1,2-二苯基甲酮的大。
7 苯和乙烷的偶极矩都为零,被一个Br或OH取代后均产生不同的偶数矩变化,但苯的偶极矩变化小,乙烷的偶极矩变化大。
8 环辛四烯与2mol钾在洁净的液氨中反应未放出氢气而生成一个能溶于极性溶剂的稳定化合物。
9 1,2-二氢化萘与1,4-二氢化萘发生氢化反应后均生成1,2,3,4-四氢化萘,哪个反应的氢化热更大。
10 环丁二烯分子间易发生Diels-Alder反应,该环加成产物的结构是什么?
11 蒽与吸电子烯烃可发生Diels-Alder反应生成加成产物。
12 丁二烯与丙炔酸反应后有苯甲酸生成。
13 菲与溴发生加成反应为何位置专一性地仅生成9.10-二溴-9,10-二氢菲而无其它异构体产物。
14 苯在含三氧化硫的氘代重水或氘代硫酸D2SO4中可慢慢成为全氘苯。
15 苯与醇进行的傅-克反应需至少等摩尔量而非催化量的Lewis酸才行。
16 苯与R-2-氯丁烷进行傅-克反应,生成的产物2-苯基丁烷没有光学活性。
17 4-叔丁基甲苯与NBS反应只有一个产物,4-正丁基甲苯与NBS反应有两个产物。
18 如何利用磺化反应分离对二甲苯b.p 138℃和间二甲苯 b.p 139℃?
19 亚硝基NO与氯一样也是起钝化效应的邻、对位取代基。
20 3-苯基丙腈C6H5CH2CH2CN和3-苯基丙烯腈C6H5CH=CHCN各有不同的定位效应。
21 苯的氯化反应不会经由如烷烃那样进行的自由基链反应。
22 叔丁苯与叔丁基氯在AlCl3催化下反应得到对-二叔丁基苯;再在过量AlCl3作用下反应得到1,3,5-三叔丁基苯。
23 2,2-二甲基丙酰氯与苯在AlCl3存在下反应生成主要产物叔丁基4-叔丁基苯基甲酮18、次要产物叔丁基苯基甲酮16和叔丁基苯17及微量产物对二叔丁基苯19。

24 不溶于水的三苯甲醇用浓硫酸处理得到一个亮黄色的溶液,该溶液中加水后颜色消除并再出现三苯甲醇沉淀。
25 用同位素标记方法可以发现1,2,3,4-四氢菲20在AlCl3催化下有如下重排反应发生:

26 下列反应有很好的位置选择性:

27 对甲基苯丙酰氯和AlCl3反应后加水生成一个分子式C10H10O的酮21,给出21的结构。
28 对氟苯甲醛与乙醇钠的乙醇溶液反应生成分子式为C9H10O2 [22,?H:9.971H,s;IR:1730 cm?1 ]的产物。给出22的结构和反应过程。
29 吡啶氧化为吡啶N-氧化物后,1H NMR显示,环上三个氢的化学位移都发生了变化:H2由?????移至高场????;H3由????移至低场????;H4由????移至高场????。从中可看出六元环上的电子环境发生了怎样的变化。此外,吡啶能与甲烷形成季铵盐,吡咯为何不能呢。

30 3,4-二氯吡咯的偶极矩比吡咯的大;1,2-二苯基环丙烯酮的偶极矩比1,2-二苯基甲酮的大。
31 吡啶和咪唑可与水互溶,而吡咯水溶性较小,8-羟基喹啉分子中虽有吡啶环和羟基结构仍不溶于水。
32 4-吡喃酮23质子化在羰基氧上而非环氧上;咪唑24质子化在sp2 的N3位。

33 3-乙酰基吡啶25有无下列共振结构。

34 酚的苯环结构更稳定,但2-羟基吡啶26的酮式结构,即非吡啶环结构更稳定。
35 喹啉27与异喹啉28的稳定性相似,吲哚29与异吲哚30的稳定性却相差很大,哪个更稳定?

解:1 联苯化合物因连接两个苯环的单键自由旋转受阻,使分子不存在对称面而产生手性。1中每个吡啶环平面是对称面,两个邻位羧基足够大而使其不能与另一个吡啶环平面处于同一平面。2与1一样都没有一个平面的构象而有手性。3n 7中因醚环较小,苯环的旋转被限制在180以内,也不存在一个平面构象而有手性。4中头尾两个苯环之间有空间位阻,一个苯环只能在另一个苯环的上方或下方,分子像螺钉中的一圈而有右旋或左旋两种。此类由螺旋方向不同而产生的手性在蛋白质和核酸等生物大分子中都是常见的。
联苯化合物中当2,2-两个取代基与苯环碳的距离之和过0.29 nm时就有可能在室温时拆分出一对对映异构体。当取代基只是F和OCH3等较小的基团时,在室温时仍不能妨碍两个苯基的自由旋转。5中的F和OCH3都是体积较小的基团,分子可取平面构象而无手性。6中的2-和2-取代基都是体积较大的基团,不可取平面构象,但右侧苯环上的2,5-两个取代基是相同的碘原子,这两个苯环处于正交位的构象中有一个对称平面,故该分子无手性。
7是个含环外亚甲基的多烯烃,易聚合而不稳定。8较稳定是因其环外亚甲基可极化形成具芳香性的环庚三烯正离子和二个氰基稳定的碳负离子共存的结构。

2 环间有单键连接的[8]轮烯9有8个电子组成的环电流,是反芳香性分子。环壬-1,3,5,7-四烯10无电子组成的环电流,是非芳香性分子。[14]轮烯11分子内反式双键上的氢原子间有较大的跨环张力,使其不能形成平面结构而无芳香性。奥12是一个平面的,存在由10个电子组成的环电流,是相当稳定的具芳香性的分子。[18]轮烯13的结构如图所示,12个Ha和6个Hb各处在环外的去屏蔽区域和屏蔽区域,??H各在9.28和2.99处,故面积比应为2:1。平面大环上有满足Huckel 4n 2规则的18电子数的要求而具芳香性。

3 14有正、负电荷分离的共振结构,该结构中的两个环是都有芳香性的环戊二烯负离子和环庚三烯正离子而较稳定。15不会有正、负电荷分离的共振结构,这将生成一个能量很高的环戊二烯正离子。

4 苯乙烯有芳香性的苯环结构而内能较低,故燃烧热比其无芳香性的同分异构体环辛四烯的小。
5 2,4,6-三硝基碘苯中碘上的孤对电子可共轭分散到对位硝基上,使对位的C―N键带有部分双键特性,键长较短。邻位的硝基因位阻效应不能与碘共平面而不易产生共轭效应,其C―N键仍基本保留单键特性,键长较长。

6 1,2-二苯基环丙烯酮分子中羰基极化后生成的环丙烯基正离子因有芳香性而能存在,故其偶极矩比1,2-二苯基甲酮的大。

7 Br或OH的电负性比氢大,取代苯或乙烷后成为不对称分子而有偶极矩。取代苯中的极性键是Csp2BrOH键,取代乙烷中的极性键是Csp3BrOH键,Csp2的电负性比Csp3大,故取代苯的偶极矩变化小,乙烷的偶极矩变化大。
8 钾在洁净的液氨中生成溶剂化电子,2 mol钾可提供两个电子给环辛四烯后生成有芳香性的环辛四烯双负离子的钾盐,故可溶解于液氨这一极性溶剂。

9 1,2-二氢化萘A中的双键与苯环共轭,内能比其非共轭的同分异构体1,4-二氢化萘B小。故发生氢化反应的氢化热较小。

10 两个环丁二烯分子很易发生Diels-Alder反应,其中一个环丁二烯分子是4电子的双烯体,另一个是2电子的亲双烯体,生成环加成产物三环[2.2.01,4.05,8]辛-2,6-二烯A。

11 并环芳烃蒽的芳香性比苯弱,表现出共轭多烯的性质。如,与吸电子烯烃丁烯二酸酐在C9、C10位可发生Diels-Alder反应,加成产物A中仍保留两个苯环。

12 丁二烯和丙炔酸可发生Diels-Alder反应,所得产物环己-1,4-二烯甲酸A不稳定,易脱氢生成有稳定苯环结构的芳香性苯甲酸。

13 菲环的C9、C10上的键更具双键特征非芳香性大键,菲环有五个稳定的共振结构式,其中四个共振结构式中的C9和C10都是双键结构。与溴发生加成反应时,溴步在C9或C10加上去后生成较稳定的位于两侧两个苯环之间的苄基正离子;产物9,10-二溴-9,10-二氢菲中有两个保留苯环结构而是热力学有利的。其它异构体产物都是能量相对较高的萘环衍生物萘的共振能小于两个苯环之和,故该反应的位置专一性很好。

同样原因,蒽与溴发生加成反应也只生成9,10-二溴-9,10-二氢蒽。
14 含三氧化硫的氘代重水相当于是氘代硫酸。苯的大键实际上是Lewis碱,可接受质子或氘的进攻后再失去质子或氘回复芳香环的结构。反复发生此类H-D交换反应,终苯环上原有的6个质子可全被氘取代而成为全氘苯。

15 醇中的氧原子与Lewis酸配位后解离出碳正离子进攻苯环,放出质子后完成反应。在此过程中Lewis酸已经消耗而未能再生,故需要等摩尔量去产生碳正离子。以乙醇在三氯化铝存在下的反应为例:

16 傅-克反应涉及平面状碳正离子,苯进攻时无选择地从平面上方或下方进行,生成的是外消旋物。

17 NBS反应时可夺取烯丙基氢和苄基氢,各生成烯丙基溴和苄基溴。4-叔丁基甲苯只有一个苄基氢,故只生成一个苄基溴产物;4-正丁基甲苯有两个苄基氢,几无选择性地生成两个单取代苄基溴产物。过量NBS还可与4-正丁基甲苯生成一个双取代苄基溴产物。

18 对二甲苯和间二甲苯的沸点非常接近,很难分馏分离。但它们进行磺化反应的活性不同,间二甲苯中两个甲基的供电子定位效应指向相同,反应活性很大,室温下就能与浓硫酸反应,对二甲苯在此条件下无作用。故将混合物室温下进行磺化反应,将得到的产物和未反应的对二甲苯混合物倒入水中,对二甲苯分出,水相中的2,4-二甲基苯磺酸再经酸水水解后可得到纯粹的间二甲苯。

19 亚硝基氮原子上的一对孤对电子可与苯环间有给电子p-共轭效应,使邻、对位电荷密度大于间位。但亚硝基本身有吸电子诱导效应,使苯环的电荷密度降低而起钝化效应。
20 3-苯基丙腈中的取代基是烷基,它产生的供电子致活邻、对位效应,与苯基相隔三根键的氰基的吸电子诱导已几无影响。3-苯基丙烯腈中氰基的吸电子共轭效应与苯腈C6H5CN相仿,使烯基产生致钝的间位效应。故两者亲电取代反应的活性和位置选择性均不同。
21 烷烃的自由基氯化反应中引发步中生成的氯自由基在链增长步中夺取烷烃氢生成烷基自由基是一个吸热很小的反应以甲烷为例,?H = 3 kJmol,但烷基自由基接着与氯反应生成烷基氯并再生出氯自由基是很有利的放热反应以甲烷为例,?H = 113 kJmol,故链增长反应可相当顺利地进行。若氯自由基在链增长步中夺取苯环上的氢生成苯基自由基是一个吸热很大而不易进行的反应?H = 33 kJmol,故苯不适用自由基氯化反应。
22 傅-克烷基化反应是可逆的,致活的叔丁基的大体积位阻效应使进入的叔丁基进入对位远比进入邻位有更快的速率,故叔丁苯与叔丁基氯在FeCl3催化下反应可得到对二叔丁基苯。对二叔丁基苯进行芳香亲电取代反应的活性极大,再进入叔丁基后生成1,2,4-三叔丁基苯。1,2,4-三叔丁基苯有两个相邻的叔丁基而极不稳定,易脱去一个叔丁基后再进入一个叔丁基,热力学控制的平衡反应结果生成位阻效应小而热力学更稳定的1,3,5-三叔丁基苯。

23 2,2-二甲基丙酰氯在AlCl3存在下生成的2,2-二甲基丙酰基正离子A进攻苯环发生傅-克酰基化反应生成16;2,2-二甲基丙酰基正离子A脱去一氧化碳可生成稳定的叔丁基正离子,后者进攻苯环发生傅-克烷基化反应生成17。叔丁基苯与2,2-二甲基丙酰氯在AlCl3存在下发生傅-克酰基化反应生成18。从产物比例看,2,2-二甲基丙酰基正离子A分解脱去一氧化碳的速率比其进行傅-克酰基化反应的大,而叔丁基苯进行傅-克酰基化反应的速率又比2,2-二甲基丙酰基正离子分解脱去一氧化碳的大,故19的产量极低。

24 三苯甲醇用浓硫酸处理时易发生反应的地方在Csp3―OH键上羟基的质子化随之脱水生成三苯甲基碳正离子。相当稳定而易生成的三苯甲基碳正离子是共振杂化体,苄基位上的正电荷可以离域分散到三个苯环上,因高度共轭而显示亮黄色。水的加入使质子化反应受阻,又与三苯甲基碳正离子反应生成无色的三苯甲醇。三苯甲醇不溶于水而沉淀析出。

25 傅-克反应是可逆反应,烷基苯在Lewis酸存在下与苯基相连的键会断裂并重建,底物中若与苯基相连的碳原子用同位素碳标记可证实该异构重排反应的发生。

26 烯键与卤化氢的加成是两步亲电反应过程,有碳正离子中间体生成。本底物反应可生成双烷基仲碳正离子A和苯基烷基仲碳正离子中间体B。B是苄基碳正离子,正电荷可共轭分散到苯环而较稳定易于生成,或者说其生成的速率很快以致使另一个双烷基仲碳正离子的生成没有机会发生而受到抑制。

27 从21的分子式看有5个不饱和数,包括苯基的4个不饱和数和羰基的1个不饱和数。该反应是分子内的傅-克酰基化反应。

28 反应产物22应是对乙氧基苯甲醛。从1H NMR谱中化学位移9.97的单峰及IR 1730 cm?1的羰基峰可发现苯甲醛子结构,乙氧基取代了氟。该芳香亲核取代反应能发生与醛基的吸电子共轭和诱导效应有关,使乙氧基进攻芳环对位产生的负电荷得以分散,中间体稳定而易于生成。反应经过加成-消除而非表观所见的芳香亲核取代反应。

29 氮原子是电负性原子,通过吸电子的诱导效应对六元环产生去屏蔽效应,使吡啶环氢的化学位移比苯环氢的大。从共振结构看,C2、C4电荷密度较C3小,故?H2、?H4比?H3大。转化为吡啶N-氧化物后,氮原子上键连了一个电负性更强的氧原子,从共振结构看,吡啶N-氧化物中C2、C4的电荷密度较C3大,故H2、H4移向高场,H3移向低场。

吡啶氮原子上的一对孤对电子未参与环共轭而仍为氮原子独有,故与碘甲烷形成季铵盐后环仍有芳香性而能稳定存在吡啶的碱性使其长时间与二氯甲烷甚至混置后也可作用生成季铵盐。吡咯氮原子上的一对孤对电子已参与环共轭,若与碘甲烷形成季铵盐将失去芳香性而不利。

30 吡咯中氮原子上的一对电子参与环共轭而向环移动以产生芳香性,诱导效应使NH 键上的电子偏向氮原子。氮原子给电子的共轭效应较诱导效应强,故偶极矩由氮原子指向环。氯的电负性比碳大,CCl 键上的电子偏向氯原子,与吡咯环原有的偶极矩指向一致,故偶极矩增大。

31 吡啶和咪唑的氮原子上有一对未参与环共轭的孤对电子,能与水形成氢键而互溶。吡咯氮原子上的一对孤对电子参与环共轭,不能与水形成氢键,故水溶性较小。8-羟基喹啉分子中虽有吡啶环和羟基结构,但易于形成分子内氢键,故不溶于水。

32 4-吡喃酮23羰基氧上质子化得到一个稳定的具芳香性的正离子而易于生成。在环氧上质子化仅生成共轭分散的氧鎓离子,远不如羰基氧上质子化有利。咪唑24的两个氮原子中,N1上的一对孤对电子参与环共轭,故N1的碱性很弱。sp2 的N3上有一对孤对电子,有碱性而可进行质子化。

33 3-乙酰基吡啶25没有如图所示的共振结构。吡啶氮原子上的孤对电子与吡啶环大键呈正交排列,它们之间不可能产生侧面的叠合。

34 酚的苯环结构有芳香性,比酮式结构稳定得多。但2-羟基吡啶酮26b有比C=C双键更强的C=O双键结构,其电荷分离的共振贡献者吡啶铵26c也有芳香性,故比吡啶环26a结构更稳定。

35 喹啉27与异喹啉28的两个环都是芳香性的,故稳定性相似。吲哚29的两个环中有一个芳香性的苯环结构,但异吲哚30分子中并无芳香性的苯环结构,稳定性比吲哚29小得多。

 

 

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