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文档简介

1、有机化学学习纲要及习题集孙喜龙 王昌青 张朋美 王永利 编著河北北方学院化学系2007年9月内容简介本书为方便学生更好的学习有机化学这门基础学科,加深对有机化学基本概念、基本理论、基本反应的理解,提高分析问题和解决问题的能力,并根据高等师范院校有机化学学科考试大纲的要求,由河北北方学院理学院化学系有机化学教研室的主讲教师编写而成。全书共分二十章,前十九章以官能团为主线,采用脂肪族和芳香族混合体系编写;每章分三部分:“目的要求”部分概述教学大纲规定的本章需掌握的知识;“内容提要”部分详细分析各章要点,包括基本概念、基本理论和基本反应;“习题”部分提供了适量适度的习题供学生练习。第二十章为有机化合

2、物的英文命名,较全面的总结了大学阶段有机物的命名原则和方法,可供部分需要掌握的学生自学,以供考研时使用。最后附有全国十所高校近十年考研真题,方便学生练兵,感受真实的考研环境。本书可作为综合性大学、师范院校及其他大专院校的有机习题辅导教材。由于编者水平有限,书中难免会出现错误和不妥之处,恳请读者批评指正。目 录第一章 绪 论1 第二章 烷 烃2第三章 环 烷 烃4第四章 对映异构6第五章 卤 代 烷10第六章 烯 烃13第七章 炔烃和二烯烃16第八章 芳 烃19第九章 四 谱24第十章 醇 酚 醚27第十一章 醛 酮33第十二章 羧 酸38第十三章 羧酸衍生物43第十四章 含氮化合物49第十五章

3、 含硫、磷和硅的化合物55第十六章 周环反应57第十七章 杂环化合物60第十八章 碳水化合物63第十九章 氨基酸、多肽、蛋白质和核酸66第二十章 有机化合物的英文命名68附 全国十所高校近年考研真题76第一章 绪论1-目的要求1 认识有机化学的研究对象2 了解有机物的一般研究方法3 了解有机化学发展史,有机结构理论的创建与发展4 掌握共价键理论的要点及诱导效应5 认识有机物的分类方法1-2内容提要1 有机化合物与有机化学概念:有机化学有机化合物有机化学发展简史及研究内容有机物特点:结构特点:结合方式、基本骨架、同分异构现象性质特点:易燃、熔沸点低、溶解性、反应速度慢、副反应多共价键理论及性质价

4、键理论 轨道重叠、饱和性、方向性、杂化、共振论分子轨道理论共价键基本属性:键长、键角、健能、键极性诱导效应:分子中由于成键原子电负性不同引起的电子转移有机反应基本类型:均裂、异裂有机反应的一般研究方法:分离提纯、物理常数测定、元素分析、经验式确定、分子式确定、结构式确定有机物分类:碳架分类、官能团分类1-习题1. 写出C5H12, C6H14的构造异构体。2. 下列化合物有否立体异构体,如有,请用伞形式表示。 3. 化合物A转化为化合物B时的焓变为-7kJ/mol-1(25 oC), 如S可忽略不计,请计算平衡常数K,并指出A与B的质量分数。 4. 写出下列化学式的所有的构造异构体。(i)C3

5、H6O (ii) C4H10O (iii) C5H10 (iv) C4H8 (v) C4H65. 丙烯的碳哪个是sp3杂化,哪个是sp2杂化?6. 已知键是原子间的轴向电子分布,具有圆柱状对称,键是p轨道的边缘交盖,键的对称性与键的对称性有何不同? 7. 丙烷的分子形状按碳的四面体成键分布,试画出各原子的分布示意图。8. 二氧化碳的偶极矩为零,为何? 若遇水后形成碳酸氢根或碳酸,此时它们的偶极矩仍为零么?碳酸分子为何是酸性的?第二章烷烃-目的要求掌握烷烃系统命名法、同分异构现象、键、自由基取代反应用分子间作用力解释烷烃的熔沸点变化规律掌握构造、构型、构象的基本概念及、符号了解烷烃的来源:甲烷-

6、2内容提要烷烃:饱和烃、通式、结构、sp3杂化、正四面体、键同分异构:构造异构,分子中原子或基团绕键旋转时产生构象 稳定性:反叠式顺错式反错式顺叠式烷烃系统命名法:“三最原则”最长碳链、最多取代、最小位次烷烃性质 = 1 * GB2 物理性质:熔沸点规律、溶解性、密度 = 2 * GB2 化学性质:取代、氧化、裂解、异构化 = 3 * GB2 自由基及稳定性、自由基反应历程烷烃来源:天然气、石油烷烃制备:武兹法、碳酸盐法-习题1. 用IUPAC命名法命名下列化合物。2. 化合物BrCH2CH2Br有几种较稳定的构象,哪一种构象最稳定?平衡体系中,哪一种构象异构体的含量最多?为什么?3. 分别写

7、出下列化合物最稳定的构象,并用伞形式,锯架式,纽曼式表示。4. 用IUPAC命名法命名下列化合物。5. 解释下列化合物的沸点顺序:( i ) CH3CH3, CH3CH2Br, CH3CH2I -89 oC 38 oC 72 oC 69 oC 60 oC 49.7 oC 81 oC6. 不要查表,将下列烃类化合物按沸点降低次序排列。 (i)3,3-二甲基戊烷 (ii)正庚烷 (iii)2-甲基庚烷 (iv)正戊烷 (v)2-甲基己烷7. 写出下列各取代基的构造式。 (i)Et- (ii)i-Pr- (iii)i-Bu- (iv)s-Bu- (v)异戊基 (vi)新戊基8. 将下列化合物改写成伞

8、形式,纽曼式,并指出其优势构象,用纽曼式表示。9. 举例说明分子中的3种张力:(i)扭转张力;(ii)角张力;(iii)范德华空间排斥力(范德华张力)。 10. 写出乙烷氯代的自由基历程。第三章 环烷烃3-1 目的要求1 掌握环烷烃命名、化学性质、顺反异构、环己烷构象2 了解环大小与稳定性关系、张力学说3-2 内容提要1环烷烃分类、命名和异构 = 1 * GB2 分类:单环、螺环、桥环 = 2 * GB2 命名单环:同烷烃,名称前加“环”字螺环:总C数称某烷,前加“螺”, 中标环,C数小大桥环:二环、三环 标桥,C数小大2 化学性质 = 1 * GB2 加成反应:小环(3、4)反应 X2、HX

9、、H2 = 2 * GB2 氧化: 燃烧、催化氧化3 环稳定性、拜尔张力学说4 环己烷和取代环己烷的构象:椅式最稳定,取代基处于e键,大取代基处于e键稳定。3-3 习题1. 用IUPAC法命名下列化合物。2. 命名下列化合物。3命名下列化合物。 4. 指出下列化合物的稳定构象。 (i) 反-1-乙基-3-叔丁基环己烷 (ii) 顺-4-异丙基氯代环己烷 (iii) 1,1,3-三甲基环己烷 (iv) 1,3,5-三甲基环己烷5. 指出下列化合物的稳定构象。6. 写出环己烷在光作用下溴化产生溴代环己烷的反应机制。7. 由下列指定化合物合成相应的卤化物,用Cl2还是Br2?为什么?8. 把下列化合

10、物的平面构造式改写成构象式。9. 化合物A分子式C4H8, 使溴水褪色但不能使高锰酸钾溶液褪色。1molA与1molHBr作用生成B,B也可以从A的同分异构体C与HBr作用得到。C分子式也是C4H8,能使溴水和高锰酸钾(酸性)褪色。推测A、B、C的构造式,并写出各步反应式。10. 分子式为C10H16的烃,氢化时只吸收1molH2,它包含多少个环?臭氧分解时,它产生1,6-环癸二酮,试问这是什么烃?写出构造式。11. 从环己醇及必要试剂出发合成下列化合物。关于合成的练习,要求选用能给出较高产率与相当纯度的产品的方法。它是一个综合的练习,需要把学过的几种不同类型的化合物的知识汇总,综合利用。目前

11、阶段还限于书本。注意满足题目限制的条件(如原料)。书写时不必完成和平衡每一个反应式,只要写出有机化合物的结构,并在箭头上写出必要的试剂和必须的条件。第四章 对映异构4-1 目的要求1 重点掌握:对映体、非对映体、外消旋体、内消旋体等概念及构型表示方法(、法)2了解物质产生旋光性的原因,对映异构与分子结构、对称因素与手性的关系4-内容提要 异构现象分类构造异构 立体异构(构型异构)碳络异构 位置异构 官能团异构 互变异构 顺反异构(几何异构)构)对映异构(旋光异构)构象异构物质产生旋光性的原因:手性碳。具有一定构型的分子若不可与其镜像重叠,则该分子具有手性。一般具有手性的分子都有旋光活性。手性与

12、对称因素的关系 具有对称面或对称中心的分子叫对称分子,一定没有手性;若一个分子找不到对称面或对称中心,为不对称分子,一定有手性。 手性碳的表示法:楔线法、费歇尔投影式、纽曼投影式(重点)、透视式及相互转化 Fischer投影式书写方便,但它不能直接反映空间结构。根据投影规则,竖线上的基团向内弯曲,水平线上的基团向外翘起。注意:Fischer投影式不可在纸面上旋转90o,不可离开纸面翻转180o。手性碳原子构型标记 = 1 * GB2 法 = 2 * GB2 法 法为相对构型标记,法为绝对构型标记法。该标记法以顺序规则为基础,对具有手性中心的化合物标记时,标记者站在远离最“差”基团的位置,按“优

13、”“良”“中”(由顺序规则判定)顺序旋转,顺时针为R ,逆时针为S 。6 含手性碳的化合物的立体异构:含n个手性碳的化合物的立体异构数为2n或小于2n(一般含相同手性碳的化合物立体异构数小于2n。)立体异构体的写法:(1)书写Fischer投影式水平基团的相对位置;(2)判定所写每一个构型的手性,若有手性写出对映体。7 不含手性碳的手性分子: 含多个手性碳的分子不一定都有旋光性,而不含手性碳的分子不一定无旋光性。分子无对称面和对称中心,则一定有手性和旋光性。比较典型的丙二烯型、螺环、联苯衍生物、柄型化合物均有可能有手性和旋光性。 4-3 习题1. 判断哪些是手性分子?写出其结构式,并用R, S

14、标记其构型。(i)3-溴己烷 (ii) 2-甲基-3-氯戊烷 (iii) 1,3-二氯戊烷 (iv) 1,1-二氯环丙烷 (v)1,2-二氯环丙烷 (vi) 3-甲基-3-氯戊烷 (vii) 1-甲基-4-异丙烯基环己烷 2. 指出下列化合物的中心对称位置。3. 将下列化合物写成费歇尔投影式,并写出不对称碳原子的构型,指出这些化合物是否有对映体? 4. 写出(2R,3S)-3-溴-2-碘戊烷的费歇尔投影式,并写出其优势构象的锯架式,伞形式,纽曼式。5. 计算下列分子的光活异构体的数目,有几对对映体?每一个化合物有几个非对映体?6. 写出下列化合物的构型式。(立体表示或投影式)(i)(S)-(-

15、)-1-苯基乙醇 (ii) (R)-(-)-1,3-丁二醇 (iii)(2S,3S)-(+)-2-甲基-1,2,3-丁三醇 (iv)(4S,3E)-2-氯-4-溴-2-戊烯 (v)(2R, 3R, 4S)-4-氯-2,3-二溴己烷 (vi) (S)-(+)-1-苯基-2-甲基丁烷 (vii) (1S, 3S, 4R)-3-甲基-4-乙基环己醇的产物及过程。8. 写出下列化合物的费歇尔投影式,在不对称碳原子旁注明R, S构型,如有非手性分子,请指出对称元素。9. 指出下列化合物有无光活性: 10. 写出薄荷醇所有的光活异构体,用构象式表示之。11. 樟脑具有下列的结构,其分子中有几个不对称碳原子

16、?有几个光活异构体存在?12. 命名下列化合物。 13. 下列各对化合物哪些属于非对映体、对映体、顺反异构体、构造异构体或同一化合物。 14. 家蝇的性引诱剂是一个分子式为C23H46的烃类化合物,加氢后生成C23H48;用热而浓的高锰酸钾氧化时,生成CH3(CH2)12COOH CH3(CH2)7COOH。它和溴的加成物是一对对映体的二溴代物。试问这个性引诱剂可能具有何种结构? 15. 一旋光化合物C8H12(A),用铂催化剂加氢得到没有手性的化合物C8H18(B),A用林德拉催化剂加氢得到手性化合物C8H14(C),但用金属钠在液氨中还原得到另一个没有手性的化合物C8H14(D)。试推测A

17、的结构。第五章 卤代烷5-1 目的要求重点掌握:卤代烷的分类、命名及同分异构体;化学性质、制法熟悉亲核取代反应历程及影响因素,活性差异了解卤代烷是有机合成的重要中间体5-2内容提要卤代烷分类命名(推广三原则)卤代烷的化学性质 = 1 * GB2 亲核取代反应:、丙酮 = 2 * GB2 消除反应(醇) = 3 * GB2 与金属反应:、卤代烷制备:烃卤代、烯加成、醇卤代N1、N2亲核取代历程及立体化学: N1反应动力学指出,反应速度只与反应底物的浓度有关,为一级反应。历程分两步,即离去基团离去产生碳正离子(决速步),而后与亲核试剂结合。由于决速步中生成平面构型的碳正离子,亲核试剂可从平面的两侧

18、进攻,得到外消旋的立体化学结果。 N2反应动力学指出,反应速度既与反应底物的浓度有关,又与亲核试剂的浓度有关,为二级反应,其历程为一步反应。亲核试剂进攻和离去基团离去同时进行,反应中通过一个过渡态,其立体化学是构型转化。5影响N1、N2反应的主要因素: N1:碳正离子的稳定性。若反应底物离去基团离去后产生的碳正离子越稳定,反应越有利。极性较大的溶剂有利于碳正离子的生成,因而有利于N1反应。 N2:反应底物体积效应影响为主要因素。与离去基团直接相连的碳所连取代基体积越大,对该碳的屏蔽越大,N2反应活性也越差。在N2反应中亲核试剂亲核性越强,越有利于反应。6 有机金属化合物5-3 习题1. 用IU

19、PAC命名法命名下列化合物。 2. 比较下列碳正离子的稳定性,由大到小顺序列出。3. 下列亲核试剂在质子溶剂中与CH3CH2I反应,请比较它们的反应速率。4. 如何从相应的烷烃、环烷烃制备下列化合物?5. 用6个碳或以下的卤化物合成下列化合物。6. 完成下列反应。 7. 请比较下列各组化合物进行SN2反应时的反应速率。8. 请比较下列各组化合物进行SN1反应时的反应速率。(i)苄基溴(苯甲基溴) -苯基溴乙烷 -苯基溴乙烷 (ii)3-甲基-1-溴庚烷 2-甲基-2-溴戊烷 2-甲基-3-溴戊烷9. 完成下列反应,注意立体构型。10. 2-溴-2-甲基丁烷、2-氯-2-甲基丁烷、2-碘-2-甲

20、基丁烷以不同速率与甲醇反应,但其产物都为2-甲氧基-2-甲基丁烷、2-甲基-1-丁烯和2-甲基-2-丁烯的相同比例的混合物。试解释之。11. 有一化合物分子式为C8H10,在铁的存在下与1mol溴作用,只生成一种化合物A,A在光照下与1mol氯作用,生成两种产物B和C,试推断A,B,C的结构。12. 化合物M的分子式为C6H11Cl,M和硝酸银酒精溶液反应很快出现白色沉淀。M在NaOH水溶液作用下只得到一种水解产物N,M与KI(丙酮)反应比氯代环己烷快。试写出M,N的可能结构。第六章 烯烃6-1 目的要求1 重点掌握单烯烃分子结构、键、同分异构体及命名、单烯烃的化学性质、亲电加成历程。2 了解

21、单烯烃的来源、制备和用途。6-2 内容提要1 同分异构:碳络、位置、与环烷烃的异构、几何异构。2系统命名:选含有双键的最长碳链为母体,编号时使烯碳编号最小,在此基础上照顾取代基。几何异构和顺序规则:Z、E标记法是按照顺序规则,分别比较两个烯碳所连基团的原子优先顺序。若两个相对优先的基团在同侧为Z,在异侧为E。顺序规则: = 1 * GB3 比较烯碳直接相连元素,原子序数大的优先; = 2 * GB3 若烯碳直接相连元素相同,再比较该元素所连基团的原子优先顺序; = 3 * GB3 碳碳双键和三键可看作分别与两个碳和三个碳相连; = 4 * GB3 同位素重者优于轻者。3 烯烃结构:SP2、键、

22、三角形平面、结构决定性质。4 化学性质 = 1 * GB2 亲电加成:X2 、HX、H2SO4、HOX (B2H6 H2O),马氏和反马氏规则 = 2 * GB2 催化加氢 = 3 * GB2 自由基加成 HBr-ROOR = 4 * GB2 氧化 KMnO4 _ OH- (H2O)、KMnO4 _ H+、O3、催化氧化 = 5 * GB2 聚合 = 6 * GB2 H反应 卤代 Cl2500oC、NBS、氧化5马氏规则的解释马氏规则的本质是速度问题,正性基团加在含氢较多的碳上反应速度快,故加成主要按此方向进行;而正性基团进攻不同碳的速度又取决于生成碳正离子的稳定性。一般加在含氢较多的碳上生成

23、的碳正离子较稳定,因此烯加成一般遵循马氏规则。若烯碳连有拉电子基团时,加成方向则是反马氏规则的,它的解释仍然是应用碳正离子的稳定性。6 制备 = 1 * GB2 烷脱氢 = 2 * GB2 卤代烃脱HX或X2 = 3 * GB2 醇脱水7 双分子消去反应E2E2消去反应为一步反应,亲核试剂进攻-H,同时离去基团离去生成碳碳双键。反应中生成的过渡态具有某些双键的性质,过渡态的稳定性决定反应速度。(E1为两步历程,首先离去基团离去,生成碳正离子,而后脱去-H,第一步为反应决速步,所以碳正离子稳定性决定了消去反应的活性。)无论对E1还是E2,其反应活性均有:R3C-X R2CH-X RCH2-X。8

24、 E2消去反应的立体化学卤代烃在强碱条件下的消去反应均为E2消去历程。E2消去过渡态的稳定性决定了它的立体化学为反式共平面消去。消去构象是消去的-H和卤素处于反式共平面的位置,根据这一构象可判定烯烃的构型。若消去基团在六元环上,消去构象一定是消去基团与-H处于反位的a键上。9 亲核取代反应和消去反应的竞争主要影响因素是卤代烃的结构、亲核试剂碱性、溶剂和反应温度。伯卤代烷易亲核取代,而叔卤代烃和位有大的取代基时,影响亲核试剂对极化正电中心的进攻,易消去。亲核试剂碱性越强,越易发生消去反应。极性较弱的溶剂和较高反应温度有利于消去反应(如对伯卤代烃,OH-/H2O条件下为取代反应,OH-/C2H5O

25、H条件下为消去反应。6-3 习题1. 用IUPAC命名法命名下列化合物。2. 用IUPAC命名法命名下列化合物。3. 命名下列化合物。4. 写出下列化合物与溴的加成产物。5. 氯化氢与3-甲基环戊烯加成得1-甲基-2-氯环戊烷及1-甲基-1-氯环戊烷混合物,写出反应机制及其中间体,并加以解释。6. 完成下列反应,写出主要产物(反应物摩尔比为1:1)。7. 完成下列反应,写出主要产物及其构型(用楔形键与虚线表示)。8用甲基环己烷为原料,合成下列化合物。9. 完成下列反应,写出反应机制。10. 完成下列反应,写出主要产物。11. 化合物A、B、C均为庚烯的异构体,A经臭氧化还原水解成CH3CHO和

26、 CH3CH2CH2CH2CHO,用同样的方法处理B,生成丙酮和2-丁酮,用同样的方法处理C,生成CH3CHO和3-戊酮。试写出A、B、C的构造式和构型式。12. 比较下列各组烯烃与硫酸的加成活性。(1)乙烯 溴乙烯 (2)丙烯 2-丁烯(3)氯乙烯 1,2-二氯乙烯 (4)乙烯 丙烯酸(5)2-丁烯 异丁烯13. 某工厂要生产杀根瘤线虫的农药二溴氯丙烷BrCH2CHBrCH2Cl,试问要用什么原料?怎样进行合成?14. 试略述下列化合物的一种可能的实验室合成法(只能用指定的原料,其他溶剂和无机试剂任选)。(1)由乙烷合成乙烯(2)由丙烷合成丙烯(3)由丙烷合成1,2-二溴丙烷(4)由丙烷合成

27、1-溴丙烷(5)由2-溴丙烷合成1-溴丙烷(6)由1-碘丙烷合成1-氯-2-丙醇(7)由丙烷合成异丙醇(8)由正丁醇合成2-碘丁烷(9)由2-丙醇合成正丙醇第七章 炔烃和二烯烃7-1 目的要求1 炔烃结构、化学性质为掌握重点2 了解炔烃的来源及用途3 掌握二烯烃的结构特点、共轭效应、1. 4加成反应;共轭及累积二烯烃4 共振式及应用7-2 内容提要1 炔烃结构:sp杂化、直线型、电子云2 同分异构及命名 :选含有双键的最长碳链为母体,编号时使炔碳或烯碳编号最小,在此基础上照顾取代基。由烷通式推导烯、炔通式3 炔烃化学性质 = 1 * GB2 加成反应:亲电加成( X2 、HX、H2O);HBr

28、-ROOR;催化加氢及还原; = 2 * GB2 氧化 KMnO4 (OH-、H2O、H+) 产物都是酸;O3 = 3 * GB2 CH反应:弱酸性、NaNH2、Na、Ag(NH3)+、Cu(NH3)24 炔烃的制法:二卤代烷脱卤化氢;炔烃的烷基化5 共轭二烯烃结构:大键离域、共轭效应6 共轭二烯的性质 = 1 * GB2 亲电加成:1, 2与1, 4加成竞争 = 2 * GB2 环加成: DA = 3 * GB2 氧化:KMnO4、O3 = 4 * GB2 聚合:顺丁、天然橡胶7-3 习题1. 命名下列化合物。2. 用IUPAC命名法命名下列化合物。3. 由乙炔及卤代烷为原料合成下列化合物。

29、4. 用化学方法鉴别下列化合物。5. 从指定原料合成指定化合物。6. 完成下列反应,写出主要产物。 7. 试写出2-丁炔与臭氧反应的反应机制及水解反应的产物。 8. 完成下列反应。9. 化合物(A)C9H14, 具旋光性,将(A)用铂进行催化氢化生成(B) C9H20,不旋光,将(A)用林德拉催化剂小心催化氢化生成(C)C9H16,也不旋光,但如将(A)置液氨中与金属钠反应,生成(D)C9H16却有旋光,试推测(A)(B) (C) (D)的结构。 10. 完成下列转化。 第八章 芳烃8-1 目的要求1 重点掌握:苯的结构、同分异构体及命名、化学性质、亲电取代反应历程、取代基定位规律。2 了解休

30、克尔规律、共振论、重要芳烃(苯、甲苯及二甲苯)。8-2 内容提要1 苯结构:凯库勒结构、共振论、HMO理论2 同分异构体及命名:多取代苯以苯为母体,或以其普通名的衍生物为母体;复杂物质以链烃为母体,苯为取代基。3 化学性质 = 1 * GB2 亲电取代:X2、HNO3、H2SO4、RX、RCOX = 2 * GB2 加成:H2-Pt、Cl2-hv = 3 * GB2 氧化:O2、V2O5、KMnO4-H+4 取代基定位规律 = 1 * GB2 邻对位定位基:带负电荷或基电子有未共用电子对的基团,可看作给电子基,给电子能力O- -NH2,NHR-OH -OR -NHCOR, OCOR -R(-A

31、r) -X;致活亲电取代反应(除-X外); = 2 * GB2 间位定位基:正离子或具有电负性较强的元素组成的基团,可看作拉电子基,拉电子能力为-N+R3 -NO2 -CF3 -CN ,-SO3H, -CHO, COR, -COOH -COOR,-CONHR;致钝亲电取代反应。5 芳香性和休克尔规则:结构上共平面,键长趋于平均化,有较大共振能。在外磁场中可产生抗磁环流。不易加成而易取代。分子结构特征符合休克尔规则。以上为芳香化合物的共性。 休克尔规则:单环、共平面、闭合体系,电子数符合4n+2的化合物具有芳香性,可判定化合物的芳香性。很多不符合苯环结构的芳香化合物均符合休克尔规则。如环丙烯基正

32、离子、 环戊二烯负离子、环庚三烯正离子、具有10个电子的环辛四烯双负离子、18-轮烯等,都符合休克尔规则,均为非苯芳香化合物。8-3 习题1. 写出下列化合物的结构式。(1)4-甲基-5-(对溴苯基)-1-戊炔 (2)2,4,6-三硝基甲苯(3)对二氯苯 (4)1-氟-2,4-二硝基苯(5)对氨基苯磺酸 (6)2-氨基-3-硝基-5-溴苯甲酸(7)1,5-二苯基庚烷 (8)苄氯(9)环己基苯 (10)2-氯-1-甲基萘2. 写出下列化合物的中文名称。3. 请解释:(1)为什么邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯的熔点和沸点都不相同?(2)为什么邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯的沸点差别不大,而熔点差别较大

33、?(3)为什么对二甲苯的熔点比邻二甲苯、间二甲苯高?4. 用IUPAC命名法命名下列化合物。5. 用箭头表示下列化合物发生硝化时硝基进入苯环的主要位置。6. 以苯或甲苯为原料,制备下列化合物。 (i)间硝基氯苯 (ii)氟苯 (iii)对二溴苯 (iv)间氯苯甲酸 (v)对溴苯甲酸 (vi)对硝基甲苯 7. 完成下列反应方程式。8. 选用适当的原料制备下列化合物。9. 通过取代反应鉴别下列化合物。10. 完成下列反应。11. 完成下列反应。 12. 试写出下列反应的主产物。13. 写出苯甲醚硝化时,可能产生的各异构体中间体正离子的极限式,并解释甲氧基为什么是邻对位定位基。 14. 完成下列转化

34、。 15. 从苯、甲苯、环己烯开始,用适当方法合成下列化合物。(可用任何需要的脂肪族或无机试剂) (i)对硝基二苯基甲烷 (ii)对溴苄基溴第九章 四谱9-1 目的要求1 初步了解红外光谱,核磁共振谱在测定有机化合物结构中的作用2 认识简单的典型图谱3 了解紫外光谱,质谱的原理9-2 内容提要1 电磁波谱的一般概念2 红外光谱(1)IR与分子结构的关系:分子中原子的振动具有不同的能级,吸收能量后可由低能级跃迁至高能级,对于特定的原子基团,特定的振动方式,其能级差是固定不变的,因此吸收红外频率也为一定值。一般一种振动方式对应一个红外吸收。有机分子为多原子分子,红外吸收谱图复杂,主要研究特征官能团

35、的特征吸收。(2)红外谱图解析:(1)记住不同官能团的特征吸收(2)解析时注意一个官能团的吸收可能反映在几个区域,如苯的衍生物,可反映于三个区域:3100-3010cm-1(C-H伸缩);1650-1600 cm-1(C=C伸缩);860-700 cm-1(C-H弯曲)3 核磁共振谱(1)屏蔽与化学位移:分子中氢核周围存在价电子,在外磁场存在下产生诱导电子流,从而产生与外加磁场方向相反的诱导磁场,使氢核受到外加磁场影响的程度减小,这叫屏蔽效应。由于分子中氢核周围电子云密度不同,产生的诱导磁场不同,使得不同环境下的氢核共振位置不同,这个表示不同位置的量叫化学位移。它是相对量,以TMS为标准参照物

36、,用表示。值越大,说明共振吸收出现在低场。(2)自旋耦合,自旋裂分,n+1规律 两个相邻碳上的氢核自旋相互影响,便发生自旋偶合-裂分。一般相邻碳上不同氢的偶合常数遵循n+1规律,n为相邻碳上氢的个数,n+1 为被裂分的峰数。若两种相邻氢与同一个碳上的氢偶合,其偶合常数不同时,不遵循n+1规律。相邻相同氢不偶合,饱和碳相间的氢不偶合。偶合-裂分规律是解析谱图,推断结构的重要因素。(3)氢谱图解析:1HNMR谱图解析根据三个重要的因素: = 1 * GB3 峰面积比(相应于氢的个数) = 2 * GB3 值(反映氢核所属的不同环境) = 3 * GB3 峰的裂分(反映氢所处的相邻氢的环境)4 紫外

37、光谱简介(1)电子跃迁与紫外吸收:分子中成建轨道中价电子或非键电子可被激发到反键轨道上(跃迁),但这种跃迁需要较高能量的紫外光辐射。普通紫外光谱主要涉及产生-*和n-*跃迁,相应紫外吸收多在200nm之上。(2)影响紫外吸收的因素:共轭和超共轭是紫外吸收的主要影响因素。共轭体系越大,最高占据轨道与最低空轨道能差越小,电子发生跃迁所需能量减小,紫外吸收波长增长。5 质谱简介(1)分子离子峰和基峰:在质谱中分子失去一个电子产生的分子正离子叫做分子离子,在谱图中相应的峰叫做分子离子峰,它相应的质荷比(m/z)为测试分子的质量。基峰是质谱中较稳定的碎片离子所对应的峰,一般它的强度最大,定为100%,而

38、其他峰相对与它的百分数为相对强度。(2)影响离子分裂的主要因素: = 1 * GB3 碎片离子的稳定性; = 2 * GB3 分裂中稳定中性分子的生成; = 3 * GB3 官能团的位置。9-3 习题1. 用草图表示CH3CH2CH2I的3类质子在核磁共振图谱中的相对位置,并简单阐明理由。2. 下列化合物的高分辨核磁共振谱中,各组氢分别呈几重峰? 3. 下列化合物中,有多少种不等同的质子?4. 粗略的绘出下列各化合物的共振图谱,并指出每组峰的耦合情形和的大致位置。5. 有一无色液体化合物,化学式为C6H12,它与溴的四氯化碳溶液反应,溴的棕黄色消失。该化合物的核磁共振谱中,只在=1.6处有一个

39、单峰,写出该化合物的构造式。 6. 下列化合物哪些有生色基?它们的生色基各是什么?7. 指出下列哪些化合物的紫外吸收波长最长,并按顺序排列。8. 一个戊酮的异构体,分子离子峰为m/z 86,并在m/z 71和m/z 43处各有一个强峰,但在m/z 58处没有峰,写出该酮的结构式。另一个戊酮在m/z 86及m/z 57处各有一个强峰,它的构造式是什么?9. 一个化合物的化学式为C7H7ON,计算它的环和双键总数,并由所得数值推测一个适合该化合物的构造式。该化合物的质谱在m/z 121, 105, 77, 51处有较强的峰,写出产生这些离子的断裂方式。 10. 丙烷氯代得到的一系列化合物中有一个五

40、氯代物,它的1HNMR谱图数据为4.5(三重峰),6.1(双峰),写出该化合物的结构式。11. 1.3-二甲基二溴环丁烷具有立体异构M和N。 M的1HNMR谱图数据为2.3(单峰,6H), 3.2(单峰,4H)。N的1HNMR谱图数据为1.88(单峰,6H),2.64(双峰,2H),3.54(双峰,2H)。写出M , N的结构式。12. 化合物A(C6H12O3)在1710cm-1有强的红外吸收峰。A和I2/NaOH溶液作用给出黄色沉淀。A与吐伦试剂无银镜反应,但A用稀H2SO4处理后生成的化合物B与吐伦试剂作用有银镜生成。A的1HNMR谱图数据为2.1(单峰,3H),2.6(双峰,2H),3

41、.2(单峰,6H),4.7(三重峰,1H)。写出A、B的结构式及有关反应式。13. 下列化合物给出了相应的分子式和IR,1HNMR谱图数据,写出它们的结构。A. C7H8O:IR,32003550 cm-1;1HNMR,2.43(单峰,1H),4.18(单峰,2H),7.28(多重峰,5H)B. C15H14O: IR,1720 cm-1;1HNMR,2.20(单峰,3H),5.08(单峰,1H),7.25(多重峰,10H)C. C4H8O3:IR,25003000 cm-1,1715 cm-1;1HNMR,1.27(三重峰,3H),3.66(四重峰,2H),4.13(单峰,2H),10.95

42、(单峰,1H)。 第十章 醇酚醚10-1 目的要求1 掌握醇分类、命名及同分异构体、化学性质和制法。2 熟悉消除反应历程及影响因素。3 掌握酚结构特征、化学性质。4 掌握醚结构特征、化学性质及制法。10-2 内容提要1 醇酚醚的结构、分类、命名 醇酚ROH;以含羟基的最长碳链为母体,标号首先使羟基所连碳的编号最小。酚的命名常以苯酚和萘酚为母体。醚ROR,普通命名中简单醚是以分子中氧所连的烃基命名,系统命名中把醚的部分以烷氧基取代基命名。2 醇(1)化学性质:弱酸性(Na, Al)、取代(X2)、酯生成、脱水反应(浓H2SO4或Al2O3)、氧化反应(2) 碳正离子重排:醇发生SN1和E1反应,

43、其中间体为碳正离子。若碳正离子相邻碳上有拥挤基团,为减少拥挤,易发生重排,若重排后生成的碳正离子较重排前稳定,有利于发生重排。因此在醇的取代和脱水反应中易发生碳正离子重排。(3) 醇反应中的立体化学 用SOCl2与有手性的醇反应,无碱存在得到的氯代烃保持构型,有吡啶存在发生构型转化;对甲苯磺酰氯与醇作用,得到保持构型的酯。该酯在强碱存在下消除时为E2历程;立体化学位反式共平面消去。(4) 二元醇 三元醇反应:脱水、Na、HIO4、CuSO4(5) 醇制法:烯硼氢化氧化、RX水解、醛酮还原、与格氏试剂反应3 酚 (1)结构: PhOH;(2)化学性质:环取代、成酯、颜色反应(3)制备:苯磺酸钠碱

44、性条件熔融;异丙苯氧化;对硝基氯苯碱性水解;由重氮盐制备4 醚 (1)结构:ROR;化学性质:与HI作用分解(2)易断裂的醚和合成中羟基的保护 叔丁醚和胞二醚醚键易断裂,用于合成中对羟基的保护。(3)环氧开环 由于三元环的张力,酸碱条件下易开环,可与很多试剂反应。酸催化开环方向取决于碳正离子的稳定性,而碱性开环方向取决于体积效应。立体化学均为反式开环。(4)制备 由醇制备;威廉姆森合成;烯烃被过氧酸氧化;烯烃的羟汞化-还原。10-3 习题1. 命名下列化合物。2. 命名下列化合物。3. 命名下列含氧化合物。4. 某化合物化学式为C8H10O,IR,波数/cm-1:3350(宽峰),3090,3

45、040,3030,2900,2880,1600,1500,1050,750,700有吸收峰;NMR: H:2.7(三重峰,2H),3.15(单峰,1H),3.7(三重峰,2H),7.2(单峰,5H)有吸收峰,如用D2O处理H: 3.15处吸收峰消失,试推测该化合物的构造式。5. 按酸性大小排顺序。6. 完成下列反应。7. 完成下列反应式。 8. 用苯或不超过3个碳原子的醇及必要的试剂合成下列化合物。9. 写出下列化合物在酸作用下的重排产物。10. 下列化合物发生分子内的威廉姆森反应,请写出反应过程及产物,并表明构型。11. 写出下列反应的可能机理。 12. 用不超过6个碳原子的化合物合成下列化

46、合物。13. 写出下列化合物的立体异构体,指出哪一个立体异构体可以失水成醚,写出失水过程的构象式。14. 完成下列反应,写出主要产物。 15. 从苯,甲苯,环戊烷及不超过3个碳原子的化合物及必要试剂合成下列化合物。16. 完成下列转化。17. 化合物(A)的化学式为C5H10O,不溶于水,与溴的四氯化碳溶液或金属钠都没有反应,和稀盐酸或稀氢氧化钠溶液反应,得化合物(B) C5H12O2,(B)与等物质的量的高碘酸的水溶液反应得甲醛和化合物(C) C4H8O,(C)可进行碘仿反应。请写出(A)的构造式及各步反应。18. 将下列化合物按酸性强弱排序,并简单陈述作此排列的理由。(i)对甲氧基苯酚 (

47、ii)间甲氧基苯酚 (iii)对氯苯酚 (iv)对硝基苯酚 (v)间硝基苯酚19. 完成下列反应式。20. 完成下列反应式。21. 由苯酚出发合成下列化合物。 第十一章 醛、酮11-1目的要求1 重点掌握:醛酮结构、化学性质、制法、亲核加成历程。2 了解:甲醛、乙醛、丙酮用途、,-不饱和醛酮的特性11-2内容提要1 醛酮结构特征及命名:C=O、 C的SP2 杂化、CO 键;醛酮系统命名时选含有羰基的最长碳链为母体,编号首先使羰基编号最小,然后再照顾取代基编号。2 化学性质 = 1 * GB2 亲核加成:H2O 、ROH、HCN、NaHSO3、RMgX、H2NA(A= OH、NH2、NHPh、N

48、HCONH2)醛酮与醇的反应是酸催化亲核加成(酸在反应中活化羰基)。生成的缩醛缩酮常用于保护羰基。 = 2 * GB2 氧化反应:O2、Cr6+、KMnO4、Ag+、Cu2+ = 3 * GB2 还原:H2/Ni还原所有的不饱和键;NaBH4只还原醛酮羰基;LiAlH4为强还原剂,除还原醛酮外,还可还原羧基、酯基、腈基、硝基、卤素等。 = 4 * GB2 歧化:NaOH 40% (无-H 物质) = 5 * GB2 缩合:羟醛缩合(稀碱);-H 反应(卤代、卤仿);羟醛缩合是制备-羟基醛酮和,-不饱和醛酮的重要方法。 = 6 * GB2 威悌希反应 醛酮与Witting试剂(Ph3P=CHR作

49、用生成烯的反应,是制备烯烃的重要方法。3 亲核加成历程与反应活性 醛酮羰基为极性不饱和双键,碳氧双键中电子倾向于氧,使羰基碳显电正性,易受亲核试剂进攻。亲核加成一般在酸或碱催化下进行,亲核试剂负性部分加在羰基碳上,另一部分加在氧上。醛酮结构影响其反应活性,一般羰基碳电正性越强,反应活性越高(电子效应);羰基所连基团体积越大,反应活性越低(体积效应)。4 ,-不饱和醛酮、共轭加成 羰基活性越大,亲核试剂亲核性越强,越易1,2-加成;反之,易1,4-加成。体积效应(,-不饱和羰基化合物羰基碳所连基团的大小、-碳所连基团的大小、亲核试剂体积的大小)也影响1,2和1,4加成的比例。5.醛酮的制备 烯臭

50、氧化;炔水解;盖特曼-考赫反应;瑞默-悌曼反应;酰氯的罗森孟德还原;甲苯氧化;醇被沙瑞特试剂氧化;二元醇被高碘酸氧化等。11-3 习题1. 命名下列化合物。2. 根据所给NMR数据,推测C5H10O的醛酮异构体中的哪一种?(i) 二个单峰(ii)H:1.02(二重峰),2.12(单峰),2.22(七重峰)(iii) H:1.05(三重峰),2.47(四重峰)3. 用甲苯、1-甲基萘及其他必要的有机、无机试剂合成。4. 完成下列反应,写出主要产物。5. 请用苯与环己烯合成苯酚与环己酮,并写出反应机制。6. 完成下列反应,写出主要产物。7. 完成下列反应,写出主要产物。(注意立体构型)8. 试用合

51、适的原料合成下列化合物。9. 写出下列反应得各步过程及每一步的反应机制。10. 完成下列反应,写出主要产物。11. 完成下列反应。12. 化合物(A)和(B),化学式均为C10H12O,IR:在1720cm-1处均有强吸收峰;NMR: (A) H:7.2(单峰,5H), 3.6(单峰, 2H), 2.3(四重峰,2H), 1.0(三重峰,3H), (B)H7.1(单峰,5H), 2.7(三重峰,2H), 2.6(三重峰,2H), 1.9(单峰,3H), 试提出(A)与(B)的构造式,并标明各吸收峰的归属。13. 某化合物A(C5H5O)与Br2-CCl4、Na、苯肼都不发生反应。A不溶于水,但

52、在酸碱催化下可水解得到B(C5H12O2)。B与等摩尔的高碘酸作用可得甲醛和C(C4H8O)。C有碘仿反应。试写出A的可能结构。14. 化合物A(C10H12O2)不溶于NaOH溶液,能与2,4-二硝基苯肼反应,但与吐轮试剂不作用。A经LiAlH4还原得B(C10H14O2)。A、B都能进行碘仿反应。A与HI作用生成C(C9H12O2),C能溶于NaOH溶液,但不溶于Na2CO 3溶液。经克莱门森还原生成D(C9H12O)。C经KMnO4 氧化得对羟基苯甲酸。试写出A、B、C、D的可能结构。15. 试写出下列反应可能的机理。16. 完成下列转化。第十二章 羧酸、取代酸12-1 目的要求1 重点

53、掌握:羧酸结构、化学性质及制法。2进一步熟悉诱导、共轭效应。3 了解软硬酸碱理论。4 了解二元酸及取代酸的特性。12-2 内容提要1 羧酸结构及命名;含羧基的分子一般以羧酸为母体,编号首先使羧基编号最小,然后照顾其他官能团和取代基。2 物理性质 由于易以二聚体存在,故沸点较高。IR:30002500cm -1(O-H伸缩),17101725 cm -1(C=O伸缩)。核磁氢谱的质子化学位移值为1012。3 化学性质 = 1 * GB2 酸性:一般拉电子基团使酸性增强,给电子基使酸性减弱。在取代苯甲酸中,对位取代基可通过共轭和诱导起作用,而在间位主要通过诱导影响酸性,取代基在邻位时,由于体积效应

54、和氢键等的影响,无论是拉电子基还是给电子基均使酸性增强。 = 2 * GB2 亲核取代:X2、NH2、OR;还原、脱羧 = 3 * GB2 -H反应 卤代4 羧酸制法 = 1 * GB2 氧化法:烯、炔、醇、醛被KMnO4氧化; = 2 * GB2 腈化物水解 = 3 * GB2 格氏试剂羧化5 二元酸的Blanc规律 不同二元酸受热分解时,脱羧、脱水或既脱羧又脱水,生成热力学稳定性较高的五、六元环化合物。12-3 习题1. 用IUPAC命名下列化合物。2. 写出下列化合物的结构式。(1)4-乙基-2-丙基辛酸 (2)2-己烯-4-炔酸(3)6-羟基-1-萘甲酸 (4)对乙酰基苯甲酸3. 将下

55、列各组化合物,按酸性从强到弱顺序编号。 4. 请推测符合下列所给出的构造式、红外光谱、核磁共振谱的化合物,并标明各吸收峰的归属。(i)C9H10O2,IR,波数/cm-1: 3000(宽),1700,1600,1500,1300,1220,910(较宽),750,702;NMR:H: 2.82.9(两组三重峰,有部分重叠,每组2H),7.35(单峰,5H),11.5(单峰,1H) (ii)C3H2O2:IR,波数/cm-1:3310,30002500(宽),2130,1710;NMR:H:3.15(1H),10.3(1H) 6. 用指定原料及必要的试剂合成下列化合物。7. 完成下列反应,写出主

56、要产物。8完成下列反应。9. 按酸性强弱排列下列化合物。(i)-溴代苯乙酸 对溴苯乙酸 对甲基苯乙酸 苯乙酸(ii)苯甲酸 对硝基苯甲酸 间硝基苯甲酸 对甲基苯甲酸10. 有一个化合物A含有碳、氢、氧,相对分子质量为136,A用高锰酸钾加热氧化成B,B熔点212214 oC,相对分子质量为166。当A与碱石灰共热,得化合物C,沸点110112oC,C用高锰酸钾氧化变成D,熔点121122 oC,相对分子质量为122,推测化合物ABCD的可能构造式。11. 乙酸中也含有CH3CO基团,但不发生碘仿反应,为什么?12. 化合物A(C4H8O3)具有旋光活性,A的水溶液呈酸性。A强烈加热得到B(C4

57、H6O2),B无旋光活性,其水溶液也呈酸性,B比A更容易被氧化。当A与重铬酸钾在酸存在下加热,可得到一个易挥发的化合物C(C3H6O),C不容易与KMnO4反应,但可给出碘仿实验正性结果。写出A、B、C的结构式,并用反应式表示各步反应。13. 由五碳醇以及必要的试剂合成下列化合物。14. 用化学方法分别鉴别下列化合物。(i)甲酸 乙酸 乙醛(ii)肉桂酸 苯酚 苯甲酸 水杨酸(iii) 第十三章 羧酸衍生物13-1 目的要求1 掌握酰卤、酸酐、酯、酰胺的制法及性质,丙二酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯在有机合成上的应用。2 熟悉酯的水解历程。3 了解油脂的结构、性质;合成洗涤剂及去污原理。13-2 内容

58、提要1 羧酸衍生物的命名及结构特点 酰卤、酯、酸酐、酰胺作为羧酸的衍生物,结构上都有酰基,其命名都相关于母体酸的名称。酰卤由相应的酸的酰基和卤素组成它的名称;酯由醇和酸的名称组成;酰胺的名称由相应的酰基与“胺”字组成;酸酐的名称完全由相应的酸加“酐”字;腈是根据碳数(包括腈基碳),以“腈”命名。2化学性质 = 1 * GB2 亲核取代:H2O、氨(胺)、醇解 = 2 * GB2 与RMgX反应 = 3 * GB2 还原反应 H2/Pd-BaSO4、LiAlH4 = 4 * GB2 酯缩合反应:具有-H的酯或酮在碱作用下生成-碳负离子,而后进攻另一酯的羰基,生成四面体负离子,离去基团离去,恢复羰

59、基,完成反应。两个酯缩合生成-酮酸酯。酯和酮缩合生成1,3-二酮。 = 5 * GB2 酰胺特殊反应: PCl5生成RCN、NaOBr-OH降解生成胺。 = 6 * GB2 羧酸及衍生物转化关系:羧酸衍生物都易发生亲核取代反应,即发生羧酸及衍生物之间的相互转化,历程是加成-消去历程,即亲核试剂先对衍生物羰基加成,然后离去一个基团恢复羰基。无论酸还是碱催化,或是无催化条件下均按上述历程反应。 从羰基的活性和离去基团的难易程度比较羧酸衍生物进行亲核取代反应活性的大小有以下次序:酰卤 酸酐酯酰胺3丙二酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯在有机合成上的应用双重-H化合物在碱作用下生成碳负离子,它可与卤代烃发生亲核取

60、代,在分子中导入烷基。若产物有酯基,则经水解后脱羧生成另一种化合物。丙二酸二乙酯经上述反应可用于制备各种羧酸;-酮酸酯经上述反应可用于制备各种酮。若丙二酸二乙酯、-酮酸酯与-卤代酮或-卤代酸酯进行上述反应可得1,4-官能团化合物。4 酯的热消除反应 酯在高温下可消去羧酸生成烯。该历程为协同反应,立体化学为顺式消去,消去方向遵循霍夫曼规律。13-3 习题1. 命名下列化合物。2. 写出它们的结构式。(i)2,5-环己二烯甲酰氯 (ii) 3-戊酮酸辛酯(iii) 苯甲酰氧基甲酸乙酯 (iv) 3-甲基戊二酸二异丙酯 3. 请推测符合下列所给出的构造式、红外光谱、核磁共振谱的化合物,并标明各吸收峰

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