有机化学(曾昭琼高教四版)课后习题答案17第四版-第十七章-周环反应-习题解答

第十七章 周环反应 问题和习题解答

(曾昭琼主编,有机化学,2004 第四版,下册P198-201)

(井冈山学院化学系,方小牛提供)

1. 推测下列合物电环化时产物的结构:

(1)

(2)

CH 3CH 3

(3)

CH 3CH 3

hv

(4)

(5)

CH 3

H

H

CH 3

2. 推测下列环加成反应的产物的结构:

3. 马来酸酐和环庚三烯反应,给出的产物如下。试说明这个产物的合理性。

环庚三烯的Π电子是4n+2体系,加热是进行对旋电环化,然后再与马来酸酐进行(4+2)环加成反应,由于环状二烯的LUMO相互作用,可产生对称性允许的次级效应,有利于形成内型过渡态,最后生成内型产物。

4. 指出下列反应过程所需的条件。

5.试说明下列反应从反应物到产物的过程:

R D

H R

D

D

H

[1,5]C[1,5]C

该反应是反应经过两次碳的(1,5)同面迁移,且C*构型保持。

6.自选材料通过环加成反应合成下列化合物。

7.自选材料通过

环加成反应合成下列化合物。

(1)(2)

8.下面的反应按光化学进行时,反应产物可得到哪一种(I 或II)?

解:(1)反应物Π电子数属4N体系,光照下对旋是允许的,产物是I。(2)反应物中起电环化反应的Π电子数属4N+2体系,光照下顺旋是允许的。产物是II。

9.通过怎样的过程和条件,下列反应能得到给出的结果。

10.通过什么办法反-9,10-二氢萘转化为顺-9,10-二氢萘 ?

11.确定下列反应在加热反应时所涉及的电子

数。

6个 p

电子电环化反应

4个

p 电子电环化反应

[14+2]环加成

12.解释下列现象:

(1) 在狄尔斯-阿尔德反应时,2-叔丁基-1,3-丁二烯反应速率比1,3-丁二烯快许多

。 (2) 在-78℃时,下面反应(b)的反应速率比(a)快1022倍。

N

N

N

N + N 2

(a)

N

N

+ N 2

(b)

(3) 化合物

重排成甲苯放出大量的热,但它本身却相当稳定。

解:(1) 在狄尔斯-阿尔德反应中,双烯体是用其HOMO轨道提供电子的,属亲核部分,双烯体上有供电子叔丁基的存在时,使反应速率加快;(2) 该题的题目可能有误,无法解答。

(3) 化合物是一个p-p共轭体系,本身有一定的稳定性,但它不是芳香环,而甲苯是一个芳香环,,从非芳香环重排成芳香环因芳香体系的形成将放出大量的热量。

高等有机第九章 周环反应(协同反应)

第九章周环反应(协同反应) 协同反应——(1)此类反应中无产生离子或自由基等中间活性体 (2)不受催化剂或溶剂的影响 (3)键的生成和断裂在一步中完成 (4)可在热和光照下反应 (5)立体专一性反应 由于反应的过渡态是一环状结构,所以也称为周环反应。 周环反应是以轨道对称守恒原理为基础的,由Woodward提出。 第一节分子轨道对称守恒定律 1、术语: 以乙烯分子为例: 2 1反键轨道 成键轨道 分子轨道 用波函数来表示: 对乙烯分子π轨道来说,它有一个对称因素:为面对称(成键轨道S),而对反键轨道来说是反对称(A) C1 对称:Symmetry波函数的数学符号相同,S 面:对映关系 轴:转180° 反对称:Antisymmetry波函数的数学符号相反,A 轴C1:二个碳原子的连线 轴C2:两个平面乙烯面与m平面的交线 节点:将符号相同的波函数相连与C1轴的交点 乙烯的π型分子轨道、节点数和对称性总结为: 反键轨道 成键轨道 轨道节点数对称性2 1 1 m C2 A S S A 节面 节点的物理意义:(1)节点越多,说明该轨道的能级越高不安定因素 (2)节点处的电子密度等于零 对Ψ1来说:是π电子的最高占有分子轨道(HOMO)high occupied molecule orbit *不是说满轨道,只要有一个也是占有 最高占有轨道的电子束缚得最松弛,具有给电子的性质,最易激发到最低空轨道,因此这二个轨道为Ψ2是最低的空分子轨道(LUMO)low unoccupied molecule orbit 前线轨道

(前沿轨道)对电子的亲和力较强,具有接受电子的性质 丁二烯的分子轨道及其对称性: 节点数 对称性 m C 2 3210 A S S A A S S A 4321 己三烯的分子轨道及其对称性 4 321 65 节点数 对称性 m C 2 543210 A S S A A S S A A S S A 当最高轨道HOMO 的电子受到光的吸收光子的能量发生跃迁,到最低空轨道时,那时该轨道就变成HOMO 了 基态:未激发的HOMO 激发态:激发的HOMO ,相当于LUMO 第二节 电子反应中的轨道对称守恒原理 电环反应中的两种反应形式: 1、热化学:是反应物分子处于基态所发生的反应 HOMO 2、光化学: 激发态所发生的反应 LUMO 一、丁二烯和环丁烯的电环反应 h γ γLUMO HOMO

第十七章 周环反应

周环反应精选题及其解 1. 预测下列化合物电环化时产物的结构: 解 说明: 我们以本题为例来探讨一下如何运用前线轨道理论,以及如何对反应加以正确的分析、写出合理的产物。题(1)是电环化反应。在反应条件下,反应物A有开环和关环两种反应 1 途径。关环反应的π电子数由反应物决定,为4π电子体系;开环反应的π电子数由产物决定为6π电子体系。关环反应产物B 极不稳定(中间的四元环的两支σ键互为反式),说明形成该产物的过渡态的能量极高,反应不能进行。因此,该反应经对旋开环形成产物C 。若要验证一下答案的正确性,可将化合物C 在同样条件下的关环产物写出,如果写出的产物是A,说明答案是正确的。因为,由A 到C 和由C 到A 的变化的过渡态是一样的。 2. 用前线轨道理论解释17-1(1)的产物的正确性。 (1) H CH 3H CH 3 (2) (3) H 3H 3 hν (1) (2) (3) H H H CH 3 H CH 3 H CH 3 H CH 3 (5) CH 3 H CH 3 H (4) (4) (5) 3 3 (1) H H H H 看成4π电子体系 A B 对旋开环 C

解 先画出化合物C 的π分子轨道如下:前线轨道分别为最高占有轨道HOMO 和最低空轨道LUMO 。电环化反应轨道对称性取决于最高占有轨道的对称性。 如用下图表示A 由到B 的关环反应的过渡态,可以看出标记为a 的那支碳碳键需跨面形成,这对小环化合物是不可能的。 2 3. 预测下列化合物环加成时产物的结构: LUMO HOMO C 的HOMO 对旋 A O + (1) H 3C CHO + (2)

[全]有机化学-曾昭琼-考研真题详解

有机化学-曾昭琼-考研真题详解 1.下列化合物酸性由大到小的次序是()。[首都师范大学2010研] a.苯酚b.戊醇c.对硝基苯酚d.间硝基苯酚 A.c>d>a>b B.a>c>d>b C.b>a>d>c D.c>a>d>b 【答案】A查看答案 【解析】C项,由于苯环的共轭结构,使得酚类的酸性大于醇类;BD两项,苯酚中苯环上含有吸电子取代剂时其酸性增强。 2.下列自由基的稳定性从大到小的次序是()。[中山大学2010研] a b c d A.d>c>b>a B.d>c>a>b C.a>b>c>d

D.c>b>a>d 【答案】C查看答案 【解析】自由基与其周围的基团的共轭作用越强,或超共轭作用越强,越稳定。3.下列不属于Lewis酸的有()。[中山大学2009研] A.CuCl2 B.Ag+ C.H+ D. 【答案】D查看答案 【解析】Lewis酸是电子的接受体。D项,不能再接受电子。 4.下列物质酸性最小的是()。[中山大学2009研] A.

B. C.CH3OH D.CH3CN 【答案】D查看答案 【解析】一般地,酚类的酸性强于醇类的酸性,醇类的酸性强于烷基的酸性。 二、填空题 1.比较下列四种离去基离去能力的大小:。[华中科技大学2004研] A.OH- B.Br- C.Cl- D.NH2- 【答案】B>C>A>D查看答案 【解析】离去基团越稳定,离去能力越强。 2.将下列化合物按碳正离子稳定性排序:。[武汉理工大学2004研]

A.对甲氧基苯甲基正离子 B.苯甲基正离子 C.对硝基苯甲基正离子 D.对甲基苯甲基正离子 【答案】A>D>B>C查看答案 【解析】给电子基使碳正离子稳定,吸电子基使碳正离子不稳定。A项,甲氧基是强给电子基;C项,硝基是吸电子基;D项,甲基是弱给电子基。 3.将下列化合物按沸点高低排序:。[武汉理工大学2004研] A.乙烷 B.乙二醇 C.乙醚 D.乙醇 E.氯乙烷 【答案】B>D>C>E>A查看答案 【解析】氢键>偶极-偶极作用力>范德华力,且这些分子间力是决定物质的沸点的重要因素,分子间力越大,物质的沸点越高。乙二醇含两个羟基,氢键的作用力最大,沸点最高;乙醇含一个羟基,氢键的作用力次之;乙醚和氯乙烷均具

第十七章-周环反应练习及答案

第十七章 周环反应 1. 推测下列化合物的电环时产物的方法。 (1) (2) H H H 3C CH 3 H H H 3C CH 3 (3) (4) (5) C 3H H C 3H H 答案: (2) H H CH 3CH 3 (3) H H CH 3CH 3 对旋 hv (4) (5) CH 3 H CH 3H 3 3 3 2.推测下列化合物的环加成时产物的结构: (1) + O O (2) R + X (3) +O (4) N C + N -Pb Ph + C C Ph Ph H H

答案: + O O (1) O O (2) R + X R X + (3) + O (主)( 次) O (4) N C + N -Ph Ph + Ph Ph N N Ph Ph Ph Ph 3.马来酸酐和环庚三烯反应的产物如下,请说明这个产物的合理性。 + O O O O O O H H H H 答案: O O O H H

4.说明下列反应过程所需的条件: (1) H H H (2) 答案: H H H H (2) 5.说明下列反应从反应物到产物的过程: R H D D ? D H D R 答案:

D H D R 1,3 H D D R 1,3 6.自选原料通过环加成反应合成下列化合物。 O (1) O CHO (2) 答案: O O (1) O CHO (2) + O O O + O 7.加热下列化合物会发生什么样的变化? R (2) 答案:

R (2) 8.下面的反应按光化学进行时,反应产物可得到哪一种(Ⅰ或Ⅱ)? (1) hv 或 (2) hv 或 II I I I 答案: (1) hv (2) hv I I I 对旋 9.通过怎样的过程和条件,下列反应能得到给出的结果。 Ph Ph 答案:

有机化学第四版习题答案1-4章(曾昭琼主编)

《有机化学》(第四版,曾昭琼编)习题答案(龚跃法编)第一章 第二章 习题解答 2-1 (1)2,5-二甲基-3-乙基己烷 (2)2-甲基-3,5,6-三乙基辛烷 (3)3,4,4,6-四甲基辛烷

(4)2,2,4-三甲基戊烷 (5)3,3,6,7-四甲基癸烷 (6)4-甲基-3,3-二乙基-5-异丙基辛烷 2-2 (1)化合物分子内含有伯氢意味着分子内仅含有甲基,由此可以推测该化合 物的构造式为(CH3)3CCH3;键线式为;命名为2,2-二甲基丙烷。(2)仅含有一个叔氢的分子式为的化合物的构造式为(CH3)2CHCH2CH3;键 线式;命名为2-甲基丁烷。 (3)仅含有伯氢和仲氢的构造式为CH3CH2CH2CH2CH3;键线式为 CH3—CH2—CH2—CH2—CH3;命名为戊烷。 2-3 (1)或CH3CH2C(CH3)2C(CH3)3 (2) CH3CH2CH2CH2CH(CH3)2 (3) CH3CH2CH(CH3)CH2CH3和CH3CH2CH2CH(CH3)2 (4) 该烷烃的分子式为C7H16。由此可以推测同时含有伯、叔、季碳原子的烷烃的构造式为(CH3)3CCH(CH3)3 (5) (CH3)2CHCH(CH2CH3)2 (6) (7) (8)

2-4 (1)相同。因为两种构造式的立体构型完全吻合。 (2)相同。因为两种构造式表示的是同一化合物的两种构象式。 2-5 2-6 A和B属于交叉式,为相同构象,C为重叠式,与A 、B属于不同构象

2-7 2,3-二甲基丁烷的主要构象式:

2-8 对于饱和烷烃,随着分子量的逐渐增大,分子间的范德华引力增大,沸点升高。支链的存在会阻碍分子间的接近,使分子间的作用力下降,沸点下降。由此可以判断,沸点由高到低的次序为:十二烷>正庚烷>正己烷>2-甲基戊烷。 2-9 2-10 相对分子质量为72的烷烃的分子式应该是C5H12。溴化产物的种类取决于烷烃分子内氢的种类,既氢的种类组与溴取代产物数相同。 (1)只含有一种氢的化合物的构造式为(CH3)3CCH3 (2)含三种氢的化合物的构造式为CH3CH2CH2CH2CH3 (3)含四种氢的化合物的构造式为CH3CH2CH(CH3)2 2-11 氯气在日光照射下易发生均裂反应,产生的氯原子可以从乙烷中攫取氢原

有机化学(曾昭琼高教四版)课后习题答案12第四版-第十二章-羧酸-习题解答

第十二章羧酸 问题和习题解答 (曾昭琼主编,有机化学,2004 第四版,下册P32-33) (井冈山学院化学系,方小牛提供). 1、命名下列化合物或写出结构式: (1) 3-甲基丁酸 (2) 3-对氯苯基丁酸 (3) 间苯二甲酸 (4) CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH octadeca-9,12-dienoic acid 9,12-十八二烯酸 (5) (6) (7) (8)

2、试以反应式表示乙酸与下列试剂的反应: (1) 乙醇 (2) 三氯化磷 (4) 氨 3、区别下列各组化合物: (1)甲酸、乙酸和乙醛;(2)乙醇、乙醚和乙酸;(3)乙酸、草酸、丙二酸;(4)丙二酸、丁二酸、己二酸解:

4、指出下列反应的主要产物: (1) (2) 5、完成下列转变: (1) CH2=CH2→CH3CH2COOH (2) 正丙醇→2-甲基丙酸 (3) 丙酸→乳酸 (4) 丙酸→丙酐 (5) 溴苯→苯甲酸乙酯 6、化合物甲、乙、丙的分子式都是C3H6O2,甲与碳酸钠作用放出二氧化碳,乙和丙不能,但在氢氧化 钠溶液中加热后可水解,在乙的水解液蒸馏出的液体有碘仿反应,试推测甲、乙、丙的结构。

解:由题意推知:甲与碳酸钠作用放出二氧化碳说明甲为丙酸CH3CH2COOH;乙的水解液蒸馏出的液体有碘仿反应,说明乙的水解产物中有乙醇,即乙为甲酸乙酯HCOOC2H5;则丙为乙酸甲酯(水解后的产物乙酸和甲醇都不能发生碘仿反应)CH3COOCH3。 7、指出下列反应中的酸和碱。 (1) 二甲醚和无水三氯化铝; (2) 氨和三氟化硼; (3) 乙炔钠和水 解:按Lewis酸碱理论:凡可接受电子对的分子、离子或基团称为酸,凡可给予电子对的分子、离子或基团成为碱。所以这三组物质中,无水三氯化铝,三氟化硼和水是Lewis酸,而二甲醚,氨和乙炔钠为Lewis碱。 8、 (1) 按照酸性降低的次序排列下列化合物: ①乙炔、氨、水;②乙醇、乙酸、环戊二烯、乙炔 (2) 按照碱性降低的次序排列下列离子 CH3-CH3O-HC≡C-CH3O-(CH3)3CO-(CH3)2CHO- 解: (1) 酸性从大到小:水> 乙炔> 氨;乙酸> 环戊二烯> 乙醇> 乙炔 (2) 碱性从大到小:甲基负离子> 乙炔负离子> 甲氧基负离子 叔丁氧基负离子> 异丙氧基负离子> 甲氧基负离子KJK 9、分子式为C6H12O的化合物(A),氧化后得(B)C6H10O4。(B)能溶于碱,若与乙酐(脱水剂)一 起蒸馏则得化合物(C)。(C)能与苯肼作用,用锌汞齐及盐酸处理得化合物(D)。后者的分子式为C5H10,写出(A),(B),(C),(D)的构造式。 解:根据题意,B为二元酸,C可与苯肼作用,为羰基化合物,D为烃。故A可能为环醇或环酮。依分子式只能为环醇。所以: A为环B C D 10、一个具有旋光性的烃类,在冷浓硫酸中能使高锰酸钾溶液褪色,并且容易吸收溴。该烃经过氧化后 生成相对分子量为132的酸。此酸中的碳原子数目与原来的烃中相同。求该烃的结构。 解::(1)由题意:该烃氧化成酸后,碳原子数不变,故为环烯烃,通式为C n H2n-2。 (2)该烃有旋光性,氧化后生成分子量为132的酸,此酸中的碳原子数目与原来的烃中相同,说明为原为环烯,生成的是一个二元羧酸。 (3) 一个COOH的式量为45,两个COOH为90,132-90=42, 42/12=3.5,则余下应为三个碳,分别为15+14+13。故二元酸为:

第十七章周环反应

第十七章 周环反应 我们学过了离子型反应、游离基反应。这些反应过程是分步进行的,首先形成正离子、负·或游离基。然后再完成反应。但在某些情况下,反应并不是按照这种机理进行的,如下面的例子: 例1. 33175℃ CH 3 H CH 3 H 顺-3,4-二甲基环丁烯在加热时生成(Z ,E )-2,4-已二烯,纯度达99.995%,立体取向极高。按照常理,(E ,E )式应该更加稳定,此反应中为什么不形成更稳定的(E ,E )产物? 例2 △ C 6H 5 H C 6H 5 H 6H 5H 5 用较大的苯基取代了原来的甲基,但产物的立体选择性仍高达99%,也不生成更稳定的(E ,E )产物,这什么? 例3. 2CH 32CH 3 CO 2CH 3 H CO 2CH 3 H 120℃10min 该例中,取代基的电性发生了改变,为什么也不生成更稳定的(E ,E )产物? 上述问题通过取代基的立体效应都不能说明。1965年,伍德沃德和霍夫曼提出协同反应中轨道对称性守恒原则,并根据这一原则预测协同反应能否进行及其立体化学特征,即在有些反应中起关键作用的是轨道的对称性。伍德沃德和霍夫曼和工作是近代有机化学中的重大成果之一。此后,日本科学家福井谦一提出了前线轨道理论,为此霍夫曼和福井谦一共同获得了1981年诺贝尔化学奖。 有机反应可归纳为两大类: 一类是通过活泼中间体,如碳正离子、负离子、游离基进行的反应; 另一类是通过一个环状过渡态完成的,反应过程中键 的形成和断裂是协同进行的,称为周环反应。 周环反应包括三种类型:电环化反应,环加成反应和σ迁移反应。 周环反应有以下重要特征: ⑴反应在加热或光照条件下进行,很少受溶剂极性、酸碱催化剂、游离基引发剂 的影响。 ⑵ 反应过程中旧键的断裂和新键的形成是同时进行的,即反应是按协同方式进行的,形成了一个环状过渡态。所以在反应的过程中,没有离子或游离基形成。

曾昭琼有机化学(第三版)习题答案

曾昭琼《有机化学》(第三版)习题答案 第一章 绪论习题 1.甲基橙是一种含氧酸的钠盐,它的含碳量51.4%、氮1 2.8%、硫9.8%和钠7.0%,问甲基橙的实验式是什麽?(答案) 解:由题意:甲基橙分子中各原子数目之比为: C :51.4/12=4.3 4.3/0.3=14.3 H :4.3/1=4.3 4.3/0.3=14.3 N :12.8/14=0.9 0.9/0.3=3 S :9.8/32=0.3 0.3/0.3=1 Na :7.0/23=0.3 0.3/0.3=1 O :[100-(51.4+4.3+12.8+9.8+7.0)]/16=0.92 0.92/0.3=3 因为:C :H :N :S :Na :O=14:14:3:1:1:3 所以:甲基橙的实验式为C 14H 14O 3N 3Na 2、胰岛素含硫3.4%,其分子量为5734,问一分子中可能有多少硫原子?(答案) 解:一分子胰岛素中可能含有硫原子数为:5734*0.034/32=6 3、元素定量分析结果,指出某一化合物的实验式为CH ,测得其分子量为78,问它的分子式是什麽?(答案) 解:设其分子式 CnHn ,由题意有: (CH)*n =78 即(12+1)* n =78 所以 n =6 所以分子式为C 6H 6 4、根据键能数据,当乙烷(CH 3—CH 3)分子受热裂解时,哪种共价键首先破裂?为什麽?这个过程是吸热反应还是放热反应?(答案) 解:由表1-3知:乙烷分子中C-H 键能为415.3KJ/mol C-C 键能为345.6KJ/mol 。所以C-C 键能小,不稳定,所以C-C 键先断裂,此过程是吸热反应。 5.写出下列反应能量的变化? 431KJ/mol

有机化学反应机理(整理版)

1.Arndt-Eister 反应 酰氯与重氮甲烷反应,然后在氧化银催化下与水共热得到酸。 重氮甲烷与酰氯反应首先形成重氮酮(1),(1)在氧化银催化下与水共热,得到酰基卡宾(2),(2)发生重排得烯酮(3),(3)与水反应生成酸,若与醇或氨(胺)反应,则得酯或酰胺。 2.Baeyer----Villiger 反应 过酸先与羰基进行亲核加成,然后酮羰基上的一个烃基带着一对电子迁移到-O-O-基团中与羰基碳原子直接相连的氧原子上,同时发生O-O键异裂。因此,这是一个重排反应

具有光学活性的3---苯基丁酮和过酸反应,重排产物手性碳原子的枸型保持不变,说明反应属于分子内重排: 不对称的酮氧化时,在重排步骤中,两个基团均可迁移,但是还是有一定的选择性,按迁移能力其顺序为: 醛氧化的机理与此相似,但迁移的是氢负离子,得到羧酸。

酮类化合物用过酸如过氧乙酸、过氧苯甲酸、间氯过氧苯甲酸或三氟过氧乙酸等氧化,可在羰基旁边插入一个氧原子生成相应的酯,其中三氟过氧乙酸是最好的氧化剂。这类氧化剂的特点是反应速率快,反应温度一般在10~40℃之间,产率高。 重排 肟在酸如硫酸、多聚磷酸以及能产生强酸的五氯化磷、三氯化磷、苯磺酰氯、亚硫酰氯等作用下发生重排,生成相应的取代酰胺,如环己酮肟在硫酸作用下重排生成己内酰胺: 在酸作用下,肟首先发生质子化,然后脱去一分子水,同时与羟基处于反位的基团迁移到缺电子的氮原子上,所形成的碳正离子与水反应得到酰胺。

迁移基团如果是手性碳原子,则在迁移前后其构型不变,例如: 例 还原 芳香化合物用碱金属(钠、钾或锂)在液氨与醇(乙醇、异丙醇或仲丁醇)的混合液中还原,苯环可被还原成非共轭的1,4-环己二烯化合物。

第十六章周环反应

第十八章分子轨道理论简介 一、教学目的和要求 (1)了解分子轨道理论的原理。 (1)了解周环反应的一般规律。 (2)了解分子轨道对称守恒原理在有机合成中的作用。 二、教学重点与难点 分子轨道理论的原理,周环反应的理论。 三、教学方法和教学学时 1、教学方法:以课堂讲授为主,结合必要的课堂讨论。教学手段以板书和多媒体相结合。 2、教学学时:2学时 四、教学内容 第一节电环化反应 第二节环加成反应 第三节σ迁移反应 第四节周环反应的理论 一、电环化反应机理 二、环加成反应机理 三、σ键迁移反应机理 五、课后作业、思考题 习题:1、2、4、6、11。 §18-1 周环反应的理论 一、周环反应 前面各章讨论的有机化学反应从机理上看主要有两种,一种是离子型反应,另一种是自由基型反应,它们都生成稳定的或不稳定的中间体。还有另一种机理,在反应中不形成离子或自由基中间体,而是由电子重新组织经过四或六中心环的过渡态而进行的。这类反应表明化学键的断裂和生成是同时发生的,它们都对过渡态作出贡献。这种一步完成的多中心反应称为周环反应。 周环反应:反应中无中间体生成,而是通过形成过渡态一步完成的多中心反应。 反应物——→产物

周环反应的特征: (1) 多中心的一步反应,反应进行时键的断裂和生成是同时进行的(协同反 应)。 例如: (2) 反应进行的动力是加热或光照。不受溶剂极性影响,不被酸碱所催化,不受任何引发剂的引发。 (3) 反应有突出的立体选择性,生成空间定向产物。 例如: 二、周环反应的理论 (一) 轨道和成键 周环反应的过程,广泛的应用轨道来描述,这些轨道往往是用图形来表示。有机化学中涉及最多的原子轨道为1p 轨道和2s 轨道。 原子轨道线形组合成分子轨道。当两个等价原子轨道组合时,总是形成两个新的分子轨道,一个是能量比原子轨道低的成键轨道,另一个是能量比原子轨道高的反键轨道。 (二)分子轨道对称守恒原理 原子轨道组合成分子轨道时,遵守轨道对称守恒原理。即当两个原子轨道的对称性相同(位相相同)的则给出成键轨道,两个原子轨道的对称性不同(位相不同)的则给出反键轨道。 CHO + CHO R h υ R = -COOCH 3 成键轨道 原子轨道 X 1 2

曾昭琼第四版有机化学下册习题答案

第十二章羧酸 (答案)1.解:(1)3-甲基丁酸(2)3-对氯苯基丁酸(3)间苯二甲酸(4)9,12-十八二烯酸 3.解:

4.解:

6.解: 7.按lewis酸碱理论:凡可接受电子对的分子、离子或基团称为酸,凡可给予电子对的 分子、离子或基团成为碱。 8.解: 9.解: 9.解:C n H2n+1COOH=46。所以n=0。所以一元酸为甲酸(液体物质)。若为二元酸,则 M分子量=45*2=90, C n H2n(COOH)2=90。所以n=0,

故二元酸为乙二酸(固体物质)。10.解:根据题意,B为二元酸,C可与苯肼作用,为羰基化合物,D为烃。故A可能为 环醇或环酮。依分子式只能为环醇。所以 11.解:(1)由题意:该烃氧化成酸后,碳原子数不变,故为环烯烃,通式为C n H2n-2。 (2)该烃有旋光性,氧化后成二元酸,所以分子量=66*2=132。 故二元酸为 。 。12.由题意:m/e=179,所以马尿酸的分子

量为179,它易水解得化合物D和E,D的IR谱图:3200-2300cm-1为羟基中O-H 键的伸缩振动。1680为共扼羧酸的>C=O 的 伸缩振动;1600-1500cm-1是由二聚体的O-H键的面内弯曲振动和C-O 键的伸缩振 动之间偶合产生的两个吸收带;750cm –1和700cm-1是一取代苯的C-H键的面外弯 曲振动。再由化学性质知D为羟酸,其中和当量为121±1,故D的分子量为122, 因此, 。 又由题意:E为氨基酸,分子量为75,所以E的结构为H2NCH2COOH。 。 第十三章羧酸衍生物(答案)

第十四章 周环反应

第十四章 周环反应 一、本章的要点 周环反应的特点是经过环状过渡态一步完成,并具有高度的区域选择性和立体专一性。 1、环化加成 【特点】 (1)成环与加成一步完成,协同进行。当双烯体上有给电子基、亲双烯体上有吸电子基时,更有利于环化加成反应的发生。 例如: + O O O 150o C 苯 O O 双烯体 亲双烯体 NC +NC NC CH=CH 2CN (2)顺式加成 亲双烯体的构型保持不变。 例如: + H 3C H 3C COOCH 3 H H COOCH 3 H 3C H 3C COOCH 3COOCH 3 + CH 3 COOCH 3 H H 3COOC H H 3C H COOCH 3COOCH 3 (3) 当双烯体和亲双烯体上有取代基时,一般生成邻、对位产物,极少有间位产物的生成。 例如: NC H 3C CN H 3C + + CH 3 C 6H 5 CH 3 C 6H 5 (4)环状共轭二烯反应时,主要生成内型产物。

例如: + OCOCH 3 OCOCH 3 H + O O O O O O 2、电环化反应 开链共轭烯烃关环生成环烯烃及其逆反应都叫电环化反应。 例如: CH 3H CH 3 H (E,E)-2,4-己二烯 光照对旋 H CH 3 CH 3 H 加热顺旋 CH 3H CH 3 H 顺-3,4-二甲基环丁烯 反-3,4-二甲基环丁烯 光照对旋 加热顺旋 H CH 3CH 3 H (Z,E)-2,4-己二烯 (Z,Z,E)-2,4,6-辛三烯 光照对旋 加热顺旋 反-5,6-二甲基环己二烯 光照 对旋加热 顺旋 CH 3 H CH 3H CH 3H H CH 3 H H CH 3CH 3 (E,Z,E)-2,4,6-辛三烯 H CH 3 H CH 3 顺-5,6-二甲基环己二烯 热反应只与基态有关,在反应中起关键作用的是HOMO 。光照情况下分子发生跃迁,处于激发

有机化学(曾昭琼高教四版)课后习题答案17第四版-第十七章-周环反应-习题解答

第十七章 周环反应 问题和习题解答 (曾昭琼主编,有机化学,2004 第四版,下册P198-201) (井冈山学院化学系,方小牛提供) 1. 推测下列合物电环化时产物的结构: (1) (2) CH 3CH 3 (3) CH 3CH 3 hv (4) (5) CH 3 H H CH 3 2. 推测下列环加成反应的产物的结构: 3. 马来酸酐和环庚三烯反应,给出的产物如下。试说明这个产物的合理性。

环庚三烯的Π电子是4n+2体系,加热是进行对旋电环化,然后再与马来酸酐进行(4+2)环加成反应,由于环状二烯的LUMO相互作用,可产生对称性允许的次级效应,有利于形成内型过渡态,最后生成内型产物。 4. 指出下列反应过程所需的条件。 5.试说明下列反应从反应物到产物的过程: R D H R D D H [1,5]C[1,5]C 该反应是反应经过两次碳的(1,5)同面迁移,且C*构型保持。 6.自选材料通过环加成反应合成下列化合物。

7.自选材料通过 环加成反应合成下列化合物。 (1)(2) 8.下面的反应按光化学进行时,反应产物可得到哪一种(I 或II)? 解:(1)反应物Π电子数属4N体系,光照下对旋是允许的,产物是I。(2)反应物中起电环化反应的Π电子数属4N+2体系,光照下顺旋是允许的。产物是II。 9.通过怎样的过程和条件,下列反应能得到给出的结果。

10.通过什么办法反-9,10-二氢萘转化为顺-9,10-二氢萘 ? 11.确定下列反应在加热反应时所涉及的电子 数。 6个 p 电子电环化反应 4个 p 电子电环化反应 [14+2]环加成 12.解释下列现象: (1) 在狄尔斯-阿尔德反应时,2-叔丁基-1,3-丁二烯反应速率比1,3-丁二烯快许多 。 (2) 在-78℃时,下面反应(b)的反应速率比(a)快1022倍。 N N N N + N 2 (a) N N + N 2 (b) (3) 化合物 重排成甲苯放出大量的热,但它本身却相当稳定。

第十七章周环反应

第十七章 周环反应 一、 基本内容 1.周环反应是指在反应进程中,键的断裂与形成是以一个闭合环状过渡态、相互作用的轨 道中的电子对重新组合为特征的协同反应。也就是说,键的断裂与形成都在一个闭合环状过渡态中进行。因此,周环反应具有如下特点:(1)反应进行时,有两支以上的键几乎同时断裂或形成。(2)反应具有高度的立体选择性。(3)反应进行的动力是加热或光照。 2.周环反应主要有三大类型:电环化反应、环加成反应和σ-迁移反应。 二、 重点与难点 由周环反应的定义和特点可知,对分子轨道理论、过渡态及立体化学的理解和相关知识的运用是非常重要的。本章特别强调对前线轨道理论在电环化反应中的运用。本章的难点是合理地写出一具体反应的合理的反应产物,这要求对轨道的对称性及过渡态的能量加以合理的分析和判断。 三、 精选题及其解 17-1 预测下列化合物电环化时产物的结构: 解 说明: 我们以本题为例来探讨一下如何运用前线轨道理论,以及如何对反应加以正确的分析、写出合理的产物。题(1)是电环化反应。在反应条件下,反应物A有开环和关环两种反应 1 (1) H 3 H 3 (2) (3) H CH 3H CH 3 hν (1) (2) (3) H H H CH 3 H CH 3 H CH 3 H CH 3 (5) CH 3 H CH 3 H (4) (4) (5) 3 3

途径。关环反应的π电子数由反应物决定,为4π电子体系;开环反应的π电子数由产物决定为6π电子体系。关环反应产物B 极不稳定(中间的四元环的两支σ键互为反式),说明形成该产物的过渡态的能量极高,反应不能进行。因此,该反应经对旋开环形成产物C 。若要验证一下答案的正确性,可将化合物C 在同样条件下的关环产物写出,如果写出的产物是A,说明答案是正确的。因为,由A 到C 和由C 到A 的变化的过渡态是一样的。 17-2 用前线轨道理论解释17-1(1)的产物的正确性。 解 先画出化合物C 的π分子轨道如下:前线轨道分别为最高占有轨道HOMO 和最低空轨道LUMO 。电环化反应轨道对称性取决于最高占有轨道的对称性。 如用下图表示A 由到B 的关环反应的过渡态,可以看出标记为a 的那支碳碳键需跨面形成,这对小环化合物是不可能的。 2 (1) H H H 看成4π电子体系 A B 对旋开环 C LUMO HOMO C 的HOMO A

第九章周环反应习题答案

第九章周环反应习题答案 9-1写出下列反应的反应产物。 解 主要产物位阻太大,不易生成 9-2写出下列反应的反应条件及产物的名称。 解(ⅰ)加热(Z)-二环〔4.2.0〕辛-7-烯 (ⅱ)①光照②加热(E,E)-辛-3,5-二烯

9-3完成下列反应。 解 9-4比较下列化合物与1,3-丁二烯发生D-A反应的活性大小顺序。 解(ⅰ)>(ⅱ)>(ⅳ)>(ⅲ) 9-5比较下列化合物与环己烯发生D-A反应的活性大小顺序。 解(ⅳ)>(ⅱ)>(ⅰ)>(ⅲ)

9-6写出下面反应的反应产物,用前线轨道理论予以解释。 解反应产物: 反应物是取代的单烯烃,光照下发生〔2+2〕环加成反应。激发态下的前线轨道: 激发态时的HOMO 基态时的LUMO 对称性相合,可生成三种产物。 9-7写出下面反应的反应产物,用前线轨道理论予以解释为什么得此产物。 解反应产物: 戊二烯基正离子的π分子轨道和在基态时的电子排布如下:

9-8用前线轨道理论分析下列反应是在加热下还是光照下发生。 解(ⅰ)反应须在光照下进行。 基态电子的排布丁二烯的π分子轨道丁二烯的π分子轨道激发态电子的排布根据前线轨道理论,环加成反应在光照下进行,必须是一分子的激发态的HOMO与另一分子的基态的LUMO相作用,由上图可以看出它们的对称性是相合的。 (ⅱ)反应须在加热下进行。

基态电子的排布丁二烯的π分子轨道烯丙基正离子π分子轨道基态电子的排布 根据前线轨道理论,环加成反应在加热下进行,必须是一分子的基态的HOMO与另一分子的基态的LUMO相作用,由上图可以看出它们的对称性是相合的。 9-9完成下列反应。 解

16 周环反应问题参考答案

问题1 (Z,E)-1,3环辛二烯在加热时发生电环化反应,正反应生成的四元环张力大,但反应仍能进行,试解释原因。 顺旋 80 ℃ 讨论:(Z,E)-1,3环辛二烯在加热时发生电环化反应,表面上看,正反应生成的四元环张力大,逆向开环反应更容易进行,其实不然。因为加热开环只有顺旋是对称性允许,顺旋开环形成的共轭双键是E 、Z 型,能量高,不稳定,因此在基态情况下,主要得到关环产物。光照情况下,分子处于激发态,对旋开环允许,反应得到较稳定的(Z,Z)-1,3环辛二烯。 顺旋 (Z,E)-1,3环辛二烯 对旋 (Z,Z)-1,3环辛二烯 问题2 简单的烯烃在加热时不能生成环丁烷衍生物,复杂的烯烃在加热时能否生成环丁烷衍生物?其反应机理是否都相同? 讨论:简单的烯烃在加热时不能生成环丁烷衍生物,复杂的烯烃在加热时却有可能生成环丁烷衍生物,但反应机理不是协同反应。如丙烯腈容易二聚生成顺-和反-1,2-二氰基环丁烷,多氟烯烃在比较温和的条件下就能起环加成反应,但这些反应已证明不是协同反应。 H 2C CHCN 2 +F 2C CCl 2 2Cl 2 Cl 2F 2F 2 问题3 1,3-偶极化合物具有一个三原子四电子的π体系,它与烯丙基负离子具有类似的分子轨道,它的HOMO 的对称性和普通的双烯相同,因此,1,3-偶极化合物和烯烃、炔烃或相应衍生物生成五元杂环的环加成反应和Diels-Alder 反应十分类似。试分析下列化合物的1,3-偶极体和亲偶极体各是什么?

O N R'R 6H 5N R' R R'''N N R'R 6H 5S N R' R S R''(1) (2)(3)(4) 讨论: 上述化合物的1,3-偶极体均为 亲偶极体分别为: (1) (2)(3)(4)C 6H 5CHO R''C C R"'C 6 H 5N O S C S 问题4 5-氘代-5-甲基环戊二烯在加热条件下可以得到几个异构体?指出得到这些异构体的反应途径,写出这些异构体的名称。 讨论:可以得到四个异构体。产生这些异构体的反应途径如下: H 3 D[1,5]σ同面迁移 Δ D[1,5]σ同面迁移 Δ D[1,5]σ同面迁移 Δ D[1,5]σ同面迁移 Δ 1 2 34 四个异构体的名称如下: 1. (S)-5-氘代—1-甲基环戊二烯 2. (S)-5-氘代—2-甲基环戊二烯 2. (R)-5-氘代—2-甲基环戊二烯 4. (R)-5-氘代—1-甲基环戊二烯 R C N H C R'_+

第十七章 周环反应

第十七章周环反应1.完成下列反应: 3 3 H H CH3 CH3 hv ? (1) (2) (3) hv ? C C H3C H 3 2 (4) (5)+O O O 室温 ?150℃? C O O C ? H3C ? Δ (6)? Δ O CH2CH2CHCH3 (7) CH2+ C C CO 2 CH3 CO2CH3 Δ ? ? (8) 2.用前线轨道理论解释下列反应在加热条件下(1)是可以发生的,(2)是不能发生的。 Δ CH2+ C C CO2CH3 CO2CH3 (1) CO2CH3 CO2CH3 + C C CO2CH3 CO2CH3 (2)CH2 3.乙烯与丁二烯在175℃及高压下反应,得到以下产物:环己烯(85%),4-乙烯基-1-环己烯(12%)及乙烯基环丁烷(0.02%)。写出反应式,并指出为何乙烯基环丁烷产率极低。 4.为何双环庚二烯在光照和加热条件下的产物不同?

+ HC CH 5.下列重排得到产物(A )和(B ),它们是如何产生的?画出分子轨道的变化。 + 3 33 C 2H H 3C 2H (A)(B) 6.解释下列的重排反应: * O *OH 7. 解释下列反应机理: Δ C C NC CN + 8.2,3-二甲基-1,3-丁二烯和乙炔二羧酸加热后,得到一个产物,其分子式为C 16H 20O 3(A ), 含有两个双键。(A )在丙酮中经光照加热后得出一个(A )的异构体(B ),但不含双键,探讨(A )及(B )的结构。 hv Δ C C HOOC +H 2C CH 3CH 2CH 3C 16H 20O 3 C 16H 20O 3 (A) (B)

曾昭琼有机化学(第4版)知识点笔记课后答案

第1章绪论 1.1 复习笔记 一、有机化学的研究对象 1.有机化合物和有机化学的涵义 (1)有机化合物:含有碳元素,又称碳化合物。 (2)有机化学:研究碳化合物的化学。 2.有机化学的产生和发展 (1)18世纪末,开始由生物体取得较纯的有机物。如从葡萄汁取得酒石酸,从尿中取得尿素,从酸牛奶中取得乳酸等。 (2)人工合成有机物的发展 ① 1828年,德国化学家维勒(W?hler F)制尿素。 ② 1845年,柯尔伯(Kolbe H)合成了醋酸。 ③ 1854年,贝特洛(Berthelot P E M)合成了油脂。 (3)经典有机结构理论的建立 ① 1857年,凯库勒(Kekulé F A)和库帕(Couper A S)指出有机化合物分子中碳原子都是四价的。 ② 1861年,布特列洛夫(БутлровA M)提出了化学结构的观点。 ③ 1865年,凯库勒提出了苯的构造式。 ④ 1874年,范特霍夫(van't Hoff,J H)和勒贝尔(Le Bel J A)分别提出碳四面体学说。 (4)20世纪初,价键理论、量子化学以及分子轨道对称守恒原理等的建立,为有机化学的研究提供了理论基础。 (5)费歇尔(Fischer E)确定了许多碳水化合物的结构,开创了研究天然产物的新时代。 3.有机化合物的特点 (1)分子组成复杂。 (2)绝大多数有机化合物的熔点都较低,很少超过400 ℃。热稳定性远不如无机化合物。 (3)难溶于水,易溶于有机溶剂。 (5)反应速率较慢,产物较复杂。 二、共价键的一些基本概念 1.共价键理论 (1)价键理论 ① 共价键的形成是由于成键的两个原子都具有未成键的电子,且自旋相反,能通过配对来获得最外层电子数达到稳定构型,就能形成共价键,成键的电子只定域于成键的两个原子之间。由一对电子形

第八章 周环反应 习题答案

第八章周环反应习题答案 8-1写出下列反应的反应产物。 解 主要产物位阻太大,不易生成 8-2写出下列反应的反应条件及产物的名称。 解(ⅰ)加热(Z)-二环〔4.2.0〕辛-7-烯 (ⅱ)①光照②加热(E,E)-辛-3,5-二烯

8-3完成下列反应。 解 8-4比较下列化合物与1,3-丁二烯发生D-A反应的活性大小顺序。 解(ⅰ)>(ⅱ)>(ⅳ)>(ⅲ) 8-5比较下列化合物与环己烯发生D-A反应的活性大小顺序。 解(ⅳ)>(ⅱ)>(ⅰ)>(ⅲ)

8-6写出下面反应的反应产物,用前线轨道理论予以解释。 解反应产物: 反应物是取代的单烯烃,光照下发生〔2+2〕环加成反应。激发态下的前线轨道: 激发态时的HOMO 基态时的LUMO 对称性相合,可生成三种产物。 8-7写出下面反应的反应产物,用前线轨道理论予以解释为什么得此产物。 解反应产物: 戊二烯基正离子的π分子轨道和在基态时的电子排布如下:

8-8用前线轨道理论分析下列反应是在加热下还是光照下发生。 解(ⅰ)反应须在光照下进行。 基态电子的排布丁二烯的π分子轨道丁二烯的π分子轨道激发态电子的排布根据前线轨道理论,环加成反应在光照下进行,必须是一分子的激发态的HOMO与另一分子的基态的LUMO相作用,由上图可以看出它们的对称性是相合的。 (ⅱ)反应须在加热下进行。

基态电子的排布丁二烯的π分子轨道烯丙基正离子π分子轨道基态电子的排布 根据前线轨道理论,环加成反应在加热下进行,必须是一分子的基态的HOMO与另一分子的基态的LUMO相作用,由上图可以看出它们的对称性是相合的。 8-9完成下列反应。 解

曾昭琼《有机化学》(第4版)章节题库(烷 烃)【圣才出品】

第2章 烷 烃 一、选择题 1.化合物2-环丙基丁烷与HBr 反应生成( )。 【答案】A 2.下列化合物按沸点由高到低的顺序是( )。 a .2,2,3,3-四甲基丁烷 b .辛烷 c .2-甲基庚烷 d .2,3-二甲基己烷 A .d >a >b >c B .b >c >d >a C .c >b >d >a D .a >d >c >b 【答案】B 3.下列烷烃沸点最低的是( )。 A .正己烷 B .2-甲基戊烷 C .3-甲基戊烷

D .2,3-二甲基戊烷 【答案】C 4.将甲烷先用光照射再在黑暗中与氯气混合,不能发生氯代反应,其原因是( )。 A .未加入催化剂 B .增加压力 C .加入氯气量不足 D .反应体系没有氯游离基 【答案】D 5.1-溴丁烷的 谱图中会出现( )组峰。 A .1 B .2 C .3 D .4 【答案】D 6.烷烃氯代反应的反应历程是( )。 A .亲电取代反应 B .亲核取代反应 C .自由基取代反应

D .离子反应 【答案】C 二、简答题 1.用化学方法区别下列化合物: A .正氯丁烷 B .正碘丁烷 C .己烷 D .环己烯 答:方法一: 方法二: 2.20世纪初,有人将很纯的甲烷与氯气发生自由基取代反应时,产物有20%乙烷的氯化物,请解释原因。

答:甲烷与氯气发生自由基取代反应过程中,有产生,两个结合成乙烷,乙烷可以发生如下反应: ,故产物有20%乙烷的氯化物。 3.写出符合下列条件的烷烃构造式,并用系统命名法命名。 (1)只含有伯氢原子的戊烷 (2)含有一个叔氢原子的戊烷 (3)只含有伯氢和仲氢原子的己烷 (4)含有一个叔碳原子的己烷 (5)含有一个季碳原子的己烷 (6)只含有一种一氯取代的戊烷 (7)只有三种一氯取代的戊烷 (8)有四种一氯取代的戊烷 (9)只有两种二氯取代的戊烷 答:

曾昭琼第四版有机化学下册期末试卷

有机化学(下)期末试卷 系(院)________专业______学号________ 姓名_________ 考试方式(闭卷)考试时量:120 分钟试卷编号(B)卷 题号一二三四五六七八总分评卷人得分 得分评卷人 一、写出下列化合物的结构式(每小题2分,共 20分。) 1、N,N-二甲基苯胺 2、α-D-呋喃果糖 3、3—硝基吡啶 4、对硝基苯酚钠 5、二苯醚 6、1,3—环己二酮 7、丙二酰二胺8、反—2—丁烯醛 9、氯化四乙基铵10、草酸 共8页第1页

二、命名下列化合物(每小题1 分,共8分)。 N COOH 5. OH OH COOCH 3 OH 6. CH 2CHO CH 3O 7. CH 2-CH--CH 2CH 3 O 8. 三、填空题(将正确的结构式填在括号中)。(每小题2分,共20分。) C H 3 C OC l C H N H 1、 共8页第2页 得分 评卷人 得分 评卷人

N CH3 2. 2CH3Br Ag 2 O 2 4. COOH COOH H 5. C6H5COCH332 2 3 + 6.CH 2 CH N2+Cl 7.O+ C 6 H5NHNH2 CHO + 8. C C OH CH3CH3 OH H+ 9. 10. CH3CH2CH2CONH2 2 共8页第3页

四、选择题(将正确的答案填在括号中。)(每小题1分,共12分。) 1. 下面哪个化合物不发生脱羧反应: [ ] 2. 下列化合物碱性大小排列顺序由大到小: [ ] (1).苯胺 (2) 邻氯苯胺 (3). 对甲氧基苯胺 (4) 对氯苯胺 A) (1)>(3)>(2)>(4) B) .(2)>(4)>(1)>(3) C).(3)>(1)>(4)>(2) D). (1)>(4)>(2)>(3) 3. 间甲乙苯在KMnO 4,H +作用下,主要产物是: [ ] A ) 间甲基苯甲酸 B )间苯二甲酸 C )间甲基苯乙酸 D )间乙基苯甲酸 4. 下列哪个化合物不能起卤仿反应: [ ] A ) C H 3CH (OH )CH 2CH 2CH 3 B )C 6H 5COCH 3 C ) CH 3CH 2CH 2OH D )CH 3CH 2OH 5. 下列硝基化合物哪一个不溶于NaOH 溶液: [ ] A )C 6H 5CH 2NO 2 B )(CH 3)2CHNO 2 C )CH 3CH 2CH 2NO 2 D )(CH 3)3CNO 2 6. 鉴别1-丁醇和2-丁醇,可用哪种试剂: [ ] A .KI/I 2 B .I 2/NaOH C .ZnCl 2/HCl D .Br 2/CCl 4 共8页第4页 得分 评卷人 HO 2O O O COOH C 2H 5 COOH O A ) B ) C ) D )

相关文档
最新文档