Chapter 13. Introduction to Modeling Species Transport

Chapter 13. Introduction to Modeling Species Transport
Chapter 13. Introduction to Modeling Species Transport

Chapter13.Introduction to Modeling Species Transport

and Reacting Flows FLUENT provides several models for chemical species transport and chemical reactions.

This chapter provides an overview of the species transport and reaction models available in FLUENT.Details about the models are provided in Chapters14–18.Models for engine ignition and pollutant formation are described in Chapters19and20,respectively.

?Section13.1:Overview of Species and Reaction Modeling

?Section13.2:Approaches to Reaction Modeling

?Section13.3:Choosing a Reaction Model

13.1Overview of Species and Reaction Modeling

FLUENT can model species transport with or without chemical reactions.For information about modeling species transport without chemical reactions,see Section14.4:Species Transport Without Reactions.

Chemical reactions that can be modeled in FLUENT include the following:

?Gas phase reactions that may involve NO x and other pollutant formation,etc.

?Spark and autoignition(Chapter19:Engine Ignition Model)that involve volumetric

and chemical kinetics of reacting?ow.

?Surface reactions(e.g.,chemical vapor deposition)in which the reaction occurs at

a solid(wall)boundary.

?Particle surface reactions(e.g.,coal char combustion)in which the reaction occurs

at the surface of a discrete-phase particle.

Additional information on modeling of droplet/particle reactions is presented in Sec-tion23.3:Heat and Mass Transfer Calculations.

Introduction to Modeling Species Transport and Reacting Flows

13.2Approaches to Reaction Modeling

FLUENT provides?ve approaches to modeling gas phase reacting?ows:

?Generalized?nite-rate model

?Non-premixed combustion model

?Premixed combustion model

?Partially premixed combustion model

?Composition PDF Transport model

A brief overview of each model is provided in Sections13.2.1–13.2.5.

See Section13.3:Choosing a Reaction Model for guidelines on choosing a model.

13.2.1Generalized Finite-Rate Model

This approach is based on the solution of transport equations for species mass fractions.

The reaction rates that appear as source terms in the species transport equations are com-puted from Arrhenius rate expressions.You can use chemical kinetic mechanisms from the FLUENT database,create one yourself,or import a mechanism in Chemkin format.

For turbulent?ows,turbulence-chemistry interaction can be ignored using the Laminar Finite-Rate model,or modeled with the Eddy Dissipation[215]or EDC models[214].

The Generalized Finite-Rate Model is suitable for a wide range of applications including premixed,partially premixed,non-premixed turbulent combustion,and ignition delay in diesel engines(Section19.2:Autoignition Model).FLUENT provides several options to handle the sti?numerics of detailed kinetic mechanism.See Chapter14:Modeling Species Transport and Finite-Rate Chemistry for details.

13.2.2Non-Premixed Combustion Model

In this approach individual species transport equations are not solved.Instead,trans-port equations for one or two conserved scalars(the mixture fractions)are solved and individual component concentrations are derived from the predicted mixture fraction distribution.This approach has been speci?cally developed for the simulation of tur-bulent di?usion?ames and o?ers many bene?ts over the?nite-rate formulation.In the Non-Premixed Combustion Model,turbulence e?ects are accounted for with the help of an assumed shape Probability Density Function(PDF).Reaction mechanisms are not required;species and temperature can be modeled as in chemical equilibrium.Alterna-tively,the steady Laminar Flamelet model can include local?nite-rate kinetic e?ects due to straining by the turbulence.See Chapter15:Modeling Non-Premixed Combustion for details.

13.2Approaches to Reaction Modeling

13.2.3Premixed Combustion Model

This model can be applied to turbulent combustion systems that are of the purely pre-mixed type.In these problems perfectly mixed reactants and burned products are sepa-rated by a?ame front.The“reaction progress variable”is solved to predict the position of this front.The in?uence of turbulence is accounted for by means of a turbulent?ame speed.See Chapter16:Modeling Premixed Combustion for details.

13.2.4Partially Premixed Combustion Model

The partially premixed combustion model has been developed for turbulent reacting ?ows that have a combination of non-premixed and premixed combustion.The mix-ture fraction equations and the reaction progress variable are solved to determine the species concentrations and position of the?ame front,respectively.The knock model (Section19.2:Autoignition Model)demonstrates the use of the concepts discussed in Chapters16and17.

13.2.5Composition PDF Transport Combustion Model

The composition PDF transport model simulates realistic?nite-rate kinetic e?ects in turbulent?ames.Arbitrary chemical mechanisms can be imported into FLUENT,and kinetic e?ects such as non-equilibrium species and ignition/extinction can be captured. This model is applicable to premixed,non-premixed,and partially premixed?ames.Note that the model is computationally expensive.See Chapter18:The Composition PDF Transport Model for details.

Introduction to Modeling Species Transport and Reacting Flows

13.3Choosing a Reaction Model

The?rst step in solving any problem involving species transport and reacting?ow is to determine which model is appropriate.Consider the following guidelines:?For cases involving the mixing,transport,or reaction of chemical species,or re-

actions on the surface of a wall or particle(e.g.,chemical vapor deposition),use

the generalized?nite-rate model.See Chapter14:Modeling Species Transport

and Finite-Rate Chemistry for more information about the generalized?nite-rate

model.

?For reacting systems involving turbulent di?usion?ames that are near chemical

equilibrium where the fuel and oxidizer enter the domain in two or three distinct

streams,use the non-premixed combustion model.See Chapter15:Modeling Non-

Premixed Combustion for more information about non-premixed combustion.

?For cases with a single,perfectly premixed reactant stream,use the premixed com-

bustion model.See Chapter16:Modeling Premixed Combustion for more informa-

tion about premixed combustion.

?For cases involving premixed?ames with varying equivalence ratio in the domain,

use the partially premixed combustion model.See Chapter17:Modeling Partially

Premixed Combustion for more information about partially premixed combustion.

?For turbulent?ames where?nite-rate chemistry is important,use the Laminar

Flamelet model(see Chapter15:Modeling Non-Premixed Combustion),the Lam-

inar Finite-Rate or EDC model(see Chapter14:Modeling Species Transport and

Finite-Rate Chemistry),or the composition PDF Transport model(see Chap-

ter18:The Composition PDF Transport Model).

13第十三章羧酸及其衍生物含答案

1 【作业题】 1. 命名或写出结构 (1)(2)H 2C CHCH 2COOH (3) (CH 3CO)2O CH 3CH(CH 3)C(CH 3)2COOH (6)C O N 3C 2H 5 CH 3C O CH 3 CH CH 2CH 3COOCH 3 (5)(4) COBr O 2N Cl 2,2,3-三甲基丁酸3-丁烯酸 乙酸酐 N -甲基-N -乙基苯甲酰胺 3-甲基-2-乙基-4-戊酮酸甲酯 3-硝基-5-氯苯甲酰溴 (7) 2-甲基顺丁烯二酸酐 (8) 邻苯二甲酰亚胺 (9) 对氨基苯甲酸乙酯 C O C NH C HC C H 3C O O C O H 2N COOC 2H 52. 排列下列各组化合物酸性由强到弱的顺序: (1) ( c )>( a ) >( d )>( b ) a. b. c. d. COOH OH COOH COOH 32OCH 3 (2) ( b )>( a ) >( c )>( d ) a. b. c. d.FCH 2COOH NCCH 2COOH ClCH 2COOH (CH 3)2CHCH 2COOH 3. 排列下列各组化合物在碱性条件下水解反应活性由高到低的顺序: (1)( a )>( c ) >( d )>( b ) a. b. c. d. COCl CONH 2 COOCH 3 COOCH(CH 3)2 (2)( a )>( b ) >( c )>( d )

2 COOCH 3 O 2N COOCH 3 Cl COOCH 3H 3CO COOCH 3 a. b.c. d. 4. 完成下列反应 CH COOH H 3C CH CH 3CH 2OH H 3C CH 3 COOH H 3C (1) ( ) ( ) ( )( )CH 3 CONH 2 H 3C CH 3 CH 2OH H 3C (2) COOH COOH ( )COOH C CH 3 H 3C 3Br ( )C CH 3 H 3C CH 3COCl SOCl 2 ( )322 ( )Mg ①CO 2②/H 3O C CH 3 H 3C CH 3 COOH C CH 3 H 3C 3CONHCH(CH 3)2 (3) ( )CH 3CH 2MgBr 3干醚 ①②H 3O CH 3CH 2CHCH 3 Br Mg ( )( )①2干醚 ②H 3O ( )SOCl 2 ( )NH 3 ( ) CH 3CH 2CHCH 3PBr CH 3CH 2CHCH 3CH 3CH 2CHCH 3CH 3CH 2CHCH 3 CH 3CH 2CHCH 3 2 (4) (5) CCOOC 2H 5CCOOC 2H 5 + ( ) COOC 2H 5COOC 2H 5

第13章 羧酸及其衍生物(答案)

1 第十三章 羧酸及其衍生物 【重点难点】 1.掌握羧酸、羧酸衍生物的命名。 2.掌握羧酸的主要化学性质 2COCl 2O O 2R O 2C O OR'RCH 2C O NHR'RCH 2 C O N R"或 RCH 2了解影响酸性的因素;会排列不同羧酸的酸性强弱次序共熔 ▲3. 掌握羟基酸的命名及主要化学性质 用途:制备 少1个碳原子的羧酸 用途:制备 少1个碳原子的醛RCOOH RCHO CH O C O CH R R CH COOH CH 2 CH 2COOH 2CH 2OH O O CH 2COOH CH 2CH 2OH O O RCHCH 2COOH RCH CHCOOH ,酮

2 4、掌握羧酸衍生物的主要化学性质及相互之间的转化。 【同步例题】 例13.1 命名或写出构造式 C O C O NH (4) COCl O 2N O 2N (5) (1) OH COOH (3) C HC C H 3C O O C O (2) C C H COOH H (6) 邻苯二甲酸酐 (7) α-甲基丙烯酸甲酯 (8) ε-己内酰胺 解:(1) (E)-3-苯基-2-丙烯酸 (2) α-羟基环戊基甲酸 (3) 甲基顺丁烯二酸酐 (4) 3,5-二硝基苯甲酰氯 (5) 邻苯二甲酰亚胺 5 2C O CH C O OR'2OH R C R" R"OH 2OH H 2O/OH (含α-H 的酯) R C R"OH 2 RCH 2

3 (6) C O C O O (7) C CH 3 COOCH 3 H 2C (8) H 2C CH 2CH 2CH 2CH 2C O 例13.2 比较下列化合物的酸性强弱,并按由强到弱排列成序: (1) (A) C 2H 5OH (B) CH 3COOH (C) HOOCCH 2COOH (D) HOOCCOOH (2) (A) Cl 3CCOOH (B) ClCH 2COOH (C) CH 3COOH (D) HOCH 2COOH (3) (A) CH 3CH 2COOH (B) CH 2=CHCOOH (C) CH ≡CCOOH 解:(1) (D) > (C) > (B) > (A)。(甲基是供电子基团,降低酸性;羧基是吸电子 基团,增强酸性) (2)(A) > (B) > (D) > (C)。(-Cl 吸电子诱导效应强于-OH ) (3)(C) > (B) > (A)。(电负性由强到弱顺序为:sp >sp 2>sp 3) 例13.3 用化学方法区别下列化合物 CH 3CH 2 CH 3CHO CH 3COCH 3CH 3 COOH 无 黄 黄 黄无 黄 黄 Ag(NH 3)2OH 例13.4 完成下列各反应式: (1)(2)CH 3CH 2COONa + (3) CH 3 CONH 2+NaOBr OH -O OH C 2H 5 ?(C) Br C 2H 5 干醚??Mg /①③H 3O + 2 ①②(1)(2) (3)CH 3 NH 2 解: C 2H 5MgBr/干醚 (B)H 3O + (A)(C) PBr 3COOH C 2H 5 COOCOC 2H 5

第十三章 羧酸衍生物

第十三章 羧酸衍生物 1. 说明下列名词: 酯、油脂、皂化值、干性油、碘值、非离子型洗涤剂。 答案: 酯:是指酸和醇之间脱水后的生成物,它包括无机酸酯和有机酸酯,如硫酸酯,磷酸酯和羧酸酯。 油酯:是指高级脂肪酸与甘油之间形成的酸类化合物,通常称为甘油三酯。 皂化值:是完全水解1克油脂所需的氢氧化钾毫克数。油脂在碱催化下水解反应称为皂化。 干性:是指空气中会逐渐就有韧性的固态薄膜的油脂。油的这种结膜牲叫做干性。干性油通常是由不饱和脂肪酸组成的甘油三酯。 碘值:是指100克不饱和脂肪酸甘油酸通过C=C 键的加成反应所能吸叫的碘的质量(克)。碘值的大小反映了油脂的不饱和程度的高低,它是油脂分析的一项重要指标。 非离子型洗涤剂:是指一类中性的具有 OCH 2CH 2 OH n 结构单元的 即告醚表面活性剂。最常用的非离子型洗涤剂为 C 8H 17 OCH 2CH 2 OH n 2. 试用方程式表示下列化合物的合成路线: (1) 由氯丙烷合成丁酰胺; (2) 由丁酰胺合成丙胺; (3) 由邻氯苯酚、光气、甲胺合成农药“害扑威” 答案: (1) CH 3CH 2CH 2Cl CH 3CH 2CH 2CONH 2 CH 3CH 2CH 2Cl 乙醚 CH 3CH 2CH 2MgCl CH 3CH 2CH 2COOH NH 3 CH 3CH 2CH 2COONH 4 CH 3CH 2CH 2CONH 2+ H 2O (2)

CH 3CH 2CH 2CONH 2CH 3CH 2CH 2NH 2CH 3CH 2CH 2CONH 2 NaOH CH 3CH 2CH 2CONHNa Br 2 CH 3CH 2CH 2CONHBr NaOH -HBr CH 3CH 2CH 2CON CH 3CH 2CH 2N C O H 3O + CH 3CH 2CH 2NH 2 (3) COCl 2+CH 3NH 2 ClCNHCH 3 O Cl OCONHCH 3Cl OH 3. 用简单的反应来区别下列各组化合物: 答案:

第十三章羧酸及其衍生物

第十三章 羧酸及其衍生物 1.用系统命名法命名下列化合物: 解: 1.CH 3(CH 2)4COOH 2.CH 3CH(CH 3)C(CH 3)2COOH 3.CH 3CHClCOOH 4. COOH 5. CH 2=CHCH 2COOH 6. COOH 7. CH 3 COOCH 3 8. HOOC COOH 9. CH 2COOH 10. (CH 3CO)2O 11. O CO CH 3 12. HCON(CH 3)2 13. COOH 2N O 2N 14. CO NH 3,5-二硝基苯甲酸 邻苯二甲酰亚胺 15. CH 3CHCHCOOH CH 3 OH 16. OH COOH 2-甲基-3-羟基丁酸 1-羟基-环己基甲酸 2.写出下列化合物的构造式:

解: (1)草酸 (2)马来酸 (3)肉硅酸 (4)硬脂酸 HOOCCOOH C C H H COOH COOH CH=CHCOOH CH 3(CH 2)16COOH (5)α-甲基丙烯酸甲酯 (6)邻苯二甲酸酐 (7)乙酰苯胺 (8)过氧化苯甲酰胺 CH 2=C CH 3 COOCH 3 CO O NHCOCH 3 O O OO NH C O H 2NCOOC 2H 5 C C C NH O O O H 2N C NH 2 NH 3.写出分子式为C 5H 6O 4的不饱和二元酸的所有异构体(包括顺反异构)的结构式,并指出那些容易生成酸酐: 解:有三种异构体:2-戊烯-1,5-二酸;2-甲基-顺丁烯二酸;2-甲基-反丁烯二酸。其中2-甲基-顺丁烯二酸易于生成酸酐。 C C H COOH COOH C C H COOH CH 3 HOOC CH 3 HOOC CH=CHCH 2COOH 2-戊烯-1,5-二酸; 2-甲基-顺丁烯二酸; 2-甲基-反丁烯二酸 4. 比较下列各组化合物的酸性强度: 醋酸, 丙二酸, 草酸, 苯酚, 甲酸 解:

第十三章羧酸衍生物

第十三章 羧酸衍生物 [教学目的要求]: 1、掌握羧酸衍生物的分类和命名; 2、了解羧酸衍生物的光谱性质; 3、掌握羧酸衍生物化学性质的共性与特性; 4、了解油脂的结构和性质,肥皂的去污原理及合成洗涤剂的类型; 5、掌握酯的水解历程,了解其氨解、醇解历程; 6、掌握乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯在有机合成上的应用; 7、了解一些重要的碳酸衍生物的用途; 8、掌握有机合成的方法和合成路线的选择。 羧酸衍生物是羧酸分子中的羟基被取代后的产物,重要的羧酸衍生物有酰卤,酸酐,酯,酰胺。 第一节 羧酸衍生物 一、分类和命名 羧酸衍生物在结构上的共同特点是都含有酰基( ) ,酰基与其所连的基团都能形成P-π共轭体系。 酰卤和酰胺根据酰基称为某酰某。 酸酐的命名是在相应羧酸的名称之后加一“酐”字。例如: 酯的命名是根据形成它的酸和醇称为某酸某酯。例如: R C O R P π共轭体系 (1)与酰基相连的原子的电负性都比碳大,故有 效应 I (2)(3)L 和碳相连的原子上有未共用电子对,故具有+ C 当+ C >I 时,反应活性将降低 时,反应活性将增大 当+ C I

第十三章羧酸及其衍生物课后答案

第十三章 羧酸及其衍生物 一、 用系统命名法命名下列化合物: 1.CH 3(CH 2)4COOH 2.CH 3CH(CH 3)C(CH 3)2COOH 3.CH 3CHClCOOH 4. COOH 5. CH 2=CHCH 2COOH 6. COOH 7. CH 3 COOCH 3 8. HOOC COOH 9. CH 2COOH 10(CH 3CO)2O 11O CO CH 3 12. HCON(CH 3)2 13. COOH O 2N O 2N 14. CO NH 3,5-二硝基苯甲酸 邻苯二甲酰亚胺 15. CH 3CHCHCOOH CH 3 OH 16. OH COOH 2-甲基-3-羟基丁酸 1-羟基-环己基甲酸 二、 写出下列化合物的构造式: 1.草酸 2,马来酸 3,肉硅酸 4,硬脂酸 HOOCCOOH C C H H COOH COOH CH=CHCOOH CH 3(CH 2)16COOH 5.α-甲基丙烯酸甲酯 6,邻苯二甲酸酐 7,乙酰苯胺 8。过氧化苯甲酰胺 己酸 2,2,3-三甲基丁酸 2-氯丙酸 2-萘甲酸 3-丁烯酸 环己烷甲酸 对甲基甲酸甲酯 对苯二甲酸 1-萘乙酸 乙酸酐 2-甲基顺丁烯二酸酐 N,N-2-甲基甲酰胺

CH 2=C CH 3 COOCH 3 CO O NHCOCH 3 O O OO NH C O H 2NCOOC 2H 5 C C NH O O O H 2N C NH 2 NH CO O CO n CH 2 CH O C O CH 3 []n 三、写出分子式为C 5H 6O 4的不饱和二元酸的所有异构体(包括顺反异构)的结构式,并指出那些容易生成酸酐: 解:有三种异构体:2-戊烯-1,5-二酸;2-甲基-顺丁烯二酸;2-甲基-反丁烯二酸。其中2-甲基-顺丁烯二酸易于生成酸酐。 C C H COOH COOH C C H COOH CH 3 HOOC CH 3 HOOC CH=CHCH 2COOH 2-戊烯-1,5-二酸;2-甲基-顺丁烯二酸;2-甲基-反丁烯二酸 四、比较下列各组化合物的酸性强度: 1,醋酸, 丙二酸, 草酸, 苯酚, 甲酸 CH 3COOH , HOOCCOOH HOOCCH 2COOH , , OH , HCOOH HOOCCOOH HOOCCH 2COOH HCOOH OH CH 3COOH > > > > 9.ε-己内酰胺 10,氨基甲酸乙酯11,丙二酰脲 12,胍 13,聚马来酸酐 14,聚乙酸乙烯酯 酸性强度顺序:

第十三章 羧酸及其衍生物(习题解答)

有机化学 Organic Chemistry
教材: 教材:徐寿昌 主编 高等教育出版社
第十三章 羧酸及其衍生物
(习题解答) 习题解答)

第十三章 羧酸及其衍生物
作业(P345) 作业(P345) 1(12、14 ) 12、 10、11、14) 2(5、7、8、 9、10、11、14) 4、5(1、2、3、4) 10( 6、8、9、10(3、4) 改条件为 11( 10, (1)改条件 11(1、7、9、10,注(1)改条件为Ba(OH)2,Δ,) 13( 13(2、4、6、8、9) 18、改错:最后一行(A)醇——改为甲醇。此题注 18、改错:最后一行( 改为甲醇。 改为甲醇 意烯醇式与醛结构的互变。 意烯醇式与醛结构的互变。 19。提示:不对称酸酐的酯化,分步进行。 19。提示:不对称酸酐的酯化,分步进行。

1、用系统命名法命名下列化合物 、 解答: , 二甲基甲酰胺 解答: N,N-二甲基甲酰胺
P:327 :
邻苯二甲酰亚胺 P:327 :

2、写出下列化合物的构造式: 、写出下列化合物的构造式: 解答: 解答:


4、比较下列各组化合物的酸性强弱 、
酸性由强到弱: 酸性由强到弱:草酸 > 丙二酸 > 甲酸 > 醋酸 > 苯酚
酸性强到弱: 酸性强到弱:三氟乙酸 > 氯乙酸 > 乙酸 > 苯酚 > 乙醇
酸性由强到弱: 酸性由强到弱:对硝基苯甲酸 > 间硝基苯甲酸 > 苯甲 酸 > 苯酚 > 环己醇

第十三章 羧酸衍生物()

第十三章羧酸衍生物 [教学目的要求]: 1、掌握羧酸衍生物的分类和命名; 2、了解羧酸衍生物的光谱性质; 3、掌握羧酸衍生物化学性质的共性与特性; 4、了解油脂的结构和性质,肥皂的去污原理及合成洗涤剂的类型; 5、掌握酯的水解历程,了解其氨解、醇解历程; 6、掌握乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯在有机合成上的应用; 7、了解一些重要的碳酸衍生物的用途; 8、掌握有机合成的方法和合成路线的选择。 羧酸衍生物是羧酸分子中的羟基被取代后的产物,重要的羧酸衍生物有酰卤,酸酐,酯,酰胺。 第一节羧酸衍生物 一、分类和命名 R C 羧酸衍生物在结构上的共同特点是都含有酰基(),酰基与其所连的基团都能形成P-π共轭体系。 酰卤和酰胺根据酰基称为某酰某。 酸酐的命名是在相应羧酸的名称之后加一“酐”字。例如: 酯的命名是根据形成它的酸和醇称为某酸某酯。例如: 二、羧酸衍生物的光谱性质 第二节酰卤和酸酐 一、酰卤 1.酰卤的制备 酰卤的制取一般是由羧酸与卤化磷或氯化亚砜作用而得。 2.物理性质 无色,有刺激性气味的液体或低熔点固体。低级酰卤遇水激烈水解。乙酰氯暴露在空气中即水解放出氯化氢。 3.化学性质 (1)水解、醇解、氨解(常温下立即反应) 反应结果是在分子中引入酰基,故酰卤是常用的酰基化剂。 (2)与格氏试剂反应 酰氯与格氏试剂作用可以得到酮或叔醇。反应可停留在酮的一步,但产率不高。(3)还原反应 罗森蒙德(Rosenmund)还原法可将酰卤还原为醛。

二、酸酐 1.制备 (1)由羧酸脱水而得,可制得单纯酐。 (2)混酐通过酰氯与羧酸盐作用制得。 2.物理性质 3.化学性质 (1)水解、醇解、氨解(反应需稍加热)。 酸酐也是常用的酰基化剂。 (2)柏琴(Perkin )反应 酸酐在羧酸钠催化下与醛作用,再脱水生成烯酸的反应称为柏琴(Perkin )反应。 第三节 羧酸酯 一、酯的物理性质 酯常为液体,低级酯具有芳香气味,存在于花、果中。例如,香蕉中含乙酸异戊酯,苹果中含戊酸乙酯,菠萝中含丁酸丁酯等等。 酯的比重比水小,在水中的溶解度很小,溶于有机溶剂,也是优良的有机溶剂。 二、酯的化学性质 1.酯的水解、醇解和氨解 (1)水解 酯的水解没有催化剂存在时反应很慢,一般是在酸或碱催化下进行。 (2)醇解(酯交换反应) 酯的醇解比较困难,要在酸或碱催化下加热进行。 因为酯的醇解生成另一种酯和醇,这种反应称为酯交换反应。此反应在有机合成中可用与从低级醇酯制取高级醇酯(反应后蒸出低级醇)。 (3)氨解 酯能与羟氨反应生成羟肟酸。 羟肟酸与三氯化铁作用生成红色含铁的络合物。这是鉴定酯的一种很好方法。酰卤、酸酐也呈正性反应。 2.与格氏试剂反应 酯与格氏试剂反应生成酮,由于格氏试剂对酮的反应比酯还快,反应很难停留在酮的阶段,故产物是第三醇。 具有位阻的酯可以停留在酮的阶段。例如: 3.还原 酯比羧酸易还原,可用多种方法(催化氢化、LiAlH 4、Na + C 2H 5OH 等还原剂)还原。 还原产物为两分子醇。 酯在金属(一般为钠)和非质子溶剂中发生醇酮缩合,生成酮醇。 这是用二元酸酯合成大环化合物很好的方法。 RCONHOH + FeCl 3羟肟酸R C O N H Fe + 3HCl 3红色含铁络合物

有机化学_高鸿宾_第四版_答案__第十三章__羧酸衍生物

第十三章 羧酸衍生物习题 (一) 命名下列化合物 (1) CH 3 O (2) CH 2CH=CH 2 O O (3) CH 3CH 2O 3 O O (4) C O C CH 3 O O (5) CH 3CH 3CH 2COOCH 2 (6) O CH C O CH 2C O O CH 3 解:(1)间甲(基)苯甲酰氯 (2) α-烯丙基丙二酰二氯 or 2-氯甲酰基-4-戊烯酰氯 (3) 乙(酸)丙(酸)酐 (4) 3-甲基邻苯二甲酸酐 (5) 丙酸对甲基苯甲醇酯 (6) 乙丙交酯 (二) 写出下列化合物的结构式: (1) 甲基丙二酸单酰氯 (2) 丙酸酐 (3) 氯甲酸苄酯 (4) 顺丁烯二酰亚胺 (5) 乙二酰脲 (6) 异丁腈 解:(1) HOOC Cl CH 3O (2) CH 3CH 2C CH 3CH 2O O (3) Cl C O OCH 2 (4) C NH O O (5) C N O O O H H (6)CH 3CH 3 (三) 用化学方法区别下列各化合物: (1) 乙酸 (2) 乙酰氯 (3) 乙酸乙酯 (4) 乙酰胺 解:

x x x x CH 3COOH CH 3COCl CH 3COOC 2H 5CH 3CONH 2 溶解 溶解 分层 乙酰氯乙酸乙酯 乙酸 乙酰胺 产生NH 红色石蕊试纸 (四) 完成下列反应: 解:红色括号中为各小题所要求填充的内容。 (1) C C O O N H +COOH C O N 4(2) H 2O CH 2OH CH 2 N (2) HOCH 2CH 2CH 2COOH 25? O O HOCH 2CH 2 CH 2CH 2OH (3) CH 2=C COOH CH 3 32 3 CH 2=C COCl CH 3 CH 2=C COOCH 2CF 3CH 3 (4) C Cl O + (CH 3)2CuLi -78 C o 纯醚C CH 3O (5) I(CH 2) 10 C Cl O + (CH 3)2CuLi -78 C o 纯醚I(CH 2)10 C CH 3O (6) C 2H 5O C (CH 2)8C Cl O O (CH 3CH 2)2 Cd C 2H 5O C (CH 2)8C C 2H 5O O ? 苯 + (7) C NH C O O 22COOH NH 2 (8) COOH CHO COCl H , Pd-BaSO 3

第十三章 羧酸衍生物答案

第十三章 羧酸衍生物 1、说明下列名词:酯、油脂、皂化值、干性油、碘值、非离子型洗涤剂。 解: 酯:是羧酸分子和醇分子间脱水形成的产物。 油脂:是高级脂肪酸的甘油醇酯。通常存在于自然界的动植物体内,而且,其中的脂肪酸通常是十个以上双数碳原子的混合酸。 皂化值:是指完全皂化1克油脂所需的KOH 的质量(以mg 为单位)。 干性油:是指那些在空气中放置后能逐渐变成有韧性的固态薄膜的油。 碘值:是指100克油脂完全加成时所能吸收的碘的质量(以克为单位)。 非离子型洗涤剂:此处实指非离子型表面活性剂,即在水溶液中不离解出正负离子的表面活性剂(此处的非离子型表面活性剂起主要的洗涤去污作用)。 2、试用方程式表示下列化合物的合成路线: (1) 由氯丙烷合成丁酰胺; (2) 由丁酰胺合成丙胺; (3) 由邻氯苯酚、光气、甲胺合成农药“害扑威”Cl OCONHCH 3 解: (1) CH 3CH 2CH 2Cl NaCN 3CH 2CH 2CN -NaCl 3CH 2CH 2COOH H 2O 3CH 2CH 2CONH 2 (1) NH 3(2) (2)

CH 3CH 2CH 2CONH 2 CH 3CH 2CH 2 NH 2Na 2CO 3 NaBr H 2O (3) CH 3NH 2 COCl 2 3N C O 2HCl CH 3N C O Cl OH 3NHCOO Cl 3、用简单的反应来区别下列各组化合物: (1) CH 3CHCOOH 和 CH 3CH 2COCl (2) 丙酸乙酯与丙酰胺 Cl (3) CH 3COOC 2H 5和 CH 3OCH 2COOH (4) CH 3COONH 4 和 CH 3CONH 2 (5) (CH 3CO)2O 和 CH 3COOC 2H 5 解: (1) 2-氯丙酸 丙酰氯 H 2O (+)冒白烟(HCl ),加AgNO 3溶液又白色沉淀(-) (2) CH 3CH 2COOEt CH 3CH 2COONH 2 NaOH (+)(-)丙酸和氨丙酸和乙醇 (湿润的红色石蕊试纸变蓝) (3) CH 3COOEt CH 3COCH 2 COOH NaHCO 3 () (+)CO 2 (澄清的石灰水变浑浊) (4)CH 3COONH CH 3CONH2 (+)乙酸钠和氨(湿润红色石蕊试纸变蓝)(-) (5)(CH 3CO )2 O CH 3COOEt (+)乙酸溶液(-)不溶解

第十三章 羧酸及其衍生物

CH 3CH C H C OOH R H 羧酸是一类含有羧基(一COOH )官能团的化合物,一元饱和脂肪羧酸的通式为C n H 2n O 2 。羧基中的羟基被其它原子或基团取代的产物称为羧酸衍生物(如酰卤、酸酐、酯、酰胺等),羧酸烃基上的氢原子被其他原子或基团取代的产物称为取代酸(如卤代酸、羟基酸、羰基酸、氨基酸等)。 羧酸是许多有机化合物氧化的最终产物,常以盐和酯的形式广泛存在于自然界,许多羧酸在生物体的代谢过程中起着重要作用。羧酸对于人们的日常生活非常重要,也是重要的化工原料和有机合成中间体。 (一) 羧酸 13.1羧酸的结构、分类和命名 13.1.1羧酸的结构 在羧酸分子中,羧基碳原子是sp 2杂化的,其未参与杂化的p 轨道与一个氧原子的p 轨道形成C=O 中的π键,而羧基中羟基氧原子上的未共用电子对与羧基中的C=O 形成p -π共轭体系,从而使羟基氧原子上的电子向C=O 转移,结果使C=O 和C —O 的键长趋于平均化。 X 光衍射测定结果表明: 甲酸分子中C=O 的键长(0.123 nm )比醛、酮分子中C=O 的键长(0.120nm )略长, 而C —O 的键长(0.136nm )比醇分子中C —O 的键长(0.143nm )稍短。 羧基上的p -π共轭示意图 13.1.2 羧酸的分类和命名 1.羧酸的分类 根据分子中烃基的结构,可把羧酸分为脂肪羧酸(饱和脂肪羧酸和不饱和脂肪羧酸)、脂环羧酸(饱和脂环羧酸和不饱和脂环羧酸)、芳香羧酸等;根据分子中羧基的数目,又可把羧酸分为一元羧酸、二元羧酸、多元羧酸等。例如: 脂肪羧酸 一元羧酸 脂环羧酸 芳香羧酸 CH 3COOH CH 2CH 2COOH COOH COOH

第十三章 羧酸及其衍生物

第十三章羧酸及其衍生物 1、用系统命名法命名下列化合物: 乙酸酐 2-甲基顺丁烯二酸酐 N,N-2-甲基甲酰胺 对甲基甲酸甲酯对苯二甲酸 1-萘乙酸 2-萘甲酸 3-丁烯酸环己烷甲酸 己酸 2,2,3-三甲基丁酸 2-氯丙酸 3,5-二硝基苯甲酸邻苯二甲酰亚胺 2-甲基-3-羟基丁酸 1-羟基-环己基甲酸 2、写出下列化合物的构造式: 1.草酸 2,马来酸 3,肉硅酸 4,硬脂酸 5.α-甲基丙烯酸甲酯6,邻苯二甲酸酐7,乙酰苯胺8。过氧化苯甲酰胺 13,聚马来酸酐 14,聚乙酸乙烯酯 9.ε-己内酰胺 10,氨基甲酸乙酯11,丙二酰脲 12,胍 三、写出分子式为C5H6O4的不饱和二元酸的所有异构体(包括顺反异构)的结构式,并指出那些容易生成酸酐: 解:有三种异构体:2-戊烯-1,5-二酸;2-甲基-顺丁烯二酸;2-甲基-反丁烯二酸。其中2-甲基-顺丁烯二酸易于生成酸酐。 2-戊烯-1,5-二酸;2-甲基-顺丁烯二酸;2-甲基-反丁烯二酸 四、比较下列各组化合物的酸性强度: 1,醋酸,丙二酸,草酸,苯酚,甲酸 酸性强度顺序: 酸性强度顺序为: 酸性强度顺序为: 五、用化学方法区别下列化合物: 1,乙醇,乙醛,乙酸 乙醇乙醛乙酸

I2,NaOH HCI3HCI3不变 Tollens试剂不变银镜 2,甲酸,乙酸,丙二酸 甲酸乙酸丙二酸Tollens试剂银镜不变不变加热不变CO2 3,草酸,马来酸,丁二酸 草酸马来酸丁二酸溴水不变褪色不变 高锰酸钾褪色——不变 2-羟基苯甲酸苯甲酸苯甲醇 2-羟基苯甲酸苯甲酸苯甲醇三氯化铁水溶液显色不变不变氢氧化钠水溶液 —— 溶解不溶5,乙酰氯,乙酸酐,氯乙烷 乙酰氯乙酸酐氯乙烷 硝酸银水溶液立即生成氯化银 沉淀 不反应 加热才有氯化银 沉淀 六、写出异丁酸和下列试剂作用的主要产物: 七、分离下列混合物: 加饱和NaHSO3 用氢氧化钠水溶液处理,再酸化分出丁酸 八、写出下列化合物加热后生成的主要产物:

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