有机化学第四章习题答案

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1. 解释下列名词。共轭效应 互变异构 1,4-加成 亲核加成 乙烯基化反应 氢化热 离域能(共轭能)

超共轭效应 双烯合成 亲双烯体 红外活性 键的伸缩振动 键的弯

曲振动

解:共轭效应:由于结构的原因,双键π电子云不再只定域在双键上,也有部分离域到分子

的其它部分,即发生了键的离域。这种离域效应叫共轭效应。

互变异构:在一般条件下,两个构造异构体可以迅速地相互转变的异构现象。 1,4-加成:一分子试剂加在共轭双键两端的加成反应。亲核加成:由亲核试剂进攻而引起的加成反应。

乙烯基化反应:反应物分子中的氢原子被乙烯基取代的反应。 氢化热:每一摩尔烯烃催化加氢时放出的能量叫氢化热。

离域能(共轭能) :共轭分子中由于键的离域而导致分子的额外的稳定能,称为离域能。 超共轭效应:σ轨道与π轨道相互作用而引起的离域效应。

双烯合成:共轭二烯和某些具有碳碳双键的化合物发生1,4-加成,生成环状化合物的反应。

亲双烯体:在双烯合成中能和共轭二烯反应的重键化合物叫做亲双烯体。

红外活性:能吸收红外辐射的性质。 键的伸缩振动:只改变键长,而不改变键角的振动。

键的弯曲振动:只改变键角,而不改变键长的振动。

2.用系统命名法命名下列化合物:

(1) (CH3) 3CC ≡CCH 2CH 3 (2) HC ≡CCH 2Br (3) CH 2=CHC≡CH (4) CH 2=CHCH2CH 2C ≡CH (5) CH 3CHClC ≡CCH 2CH 3 (6) CH 3C ≡CC(CH=CH2)=CHCH2CH 3 (7)

解:(1) 2,2-二甲基-3-己炔 (2) 3-溴丙炔 (3) 1-丁烯-3-炔 (4) 1-己烯-5-炔 (5) 2-氯-3-己炔 (6) 4 –乙烯基-4 –庚烯-2-炔 (7) 1,3,5-己三烯 3.写出下列化合物的构造式。

(1) 4 –甲基-1-戊炔 (2) 3 –甲基-3-戊烯-1-炔 (3) 二异丙基乙炔 (4) 1,5 –己二炔

(5) 异戊二烯 (6) 丁苯橡胶 (7) 乙基叔丁基乙炔

解:(1) CH ≡CCH 2CH(CH3)CH 3 (2) CH ≡CC(CH3)=CHCH3 (3) (CH3) 2CHC ≡

CCH(CH3) 2 (4) CH ≡CCH 2CH 2C ≡CH (5) CH 2=C(CH3)CH=CH2 (6) -[-CH2CH=CHCH2CH(C6H 5)CH 2-〕n - (7)CH 3CH 2C ≡CC(CH3) 3 4.写出1-丁炔与下列试剂作用的反应式。

(1) 热KMnO 4溶液 (2) H 2 / Pt (3) 过量Br 2 / CCl4,低温 (4) AgNO 3氨溶液 (5) Cu 2Cl 2氨溶液 (6) H 2SO 4,H 2O ,Hg 2+

CH 3CH 2CO 2H +CO 2解:(1) HC CCH 2CH 3

(2) (3)

HC CCH 2CH 3

CH 3CH 2CH 2CH 3

HC CCH 2CH 3

HC CCH 2CH 3

CHBr 2CBr 2CH 2CH 3

AgC CCH 2CH 3

(4) HC CCH 2CH 3

(5) (6)

5.完成下列反应式。

解:

HC CCH 2CH 3

2+

CuC CCH 2CH 3

CH 3COCH 2CH 3

?

? [ ]?

CH 3

CH 3C CCH 3

2+

?

CH 3

2CH 3CO 2H

C C H

H

CH 3C CCH 3

2+

[CH3C(OH)=CHCH3]

CH 3CO CH 2CH 3

不反应

6.以丙炔为原料,选用必要的无机试剂,合成下列化合物。

(1) 丙酮 (2) 2-溴丙烷 (3) 2,2-二溴丙烷 (4) 丙醇 (5) 正己烷 解:(1) HC

HC (2)

(3) HC

(4)

7.完成下列反应式。 CH 2=CHCH=CH2

CH 2=CHCH=CH2+CH 2=CHCHO(1)

(2)

CCH 3

CCH 3CCH 3

2+

CH 3COCH 3H CH C H H

CH 3CHBrCH 3

2=CBrCHCH 3CBr 2CH 3

HC

CCH 3CCH 3

CH 2=CHCH3CH 2=CHCHCCH 3

CH 3CH 2CH 2OH

(5) HC CH 3CH 2CH 2Br

CCH 3

O

HC

CCH 3

NaC

CH 3CH 2CH 2C

CH 3(CH2) 4CH 3

+

O

CH =CHCH=CH+CH 2=CHCN(3) 2 2

(4)n CH =CClCH=CH22

CHO

解:(1) CH 2=CHCH=CH2+CH 2=CHCHO

O O

(2) (3)

CH 2=CHCH=CH2+O O

CH 2=CHCH=CH2+CH 2CN

(4)

n CH 2=CClCH=CH2

CH 2CCl=CHCH2

n

8.指出下列化合物可由哪些原料通过双烯合成而得。

(1) (2) CH=CH 2 (3) CN

(3) CH2=C(CH3)CH=CH2和CH 2=CHCN。

CH 3

解:(1) CH2=CHCH=CH2和CH ≡CH ; (2) CH2=CHCH=CH2和CH 2=CHCH=CH2;

林德拉催化剂H ,

9、(1)

①H C CH

H C CH

CH 3

CH 2Br (B )

H O ,H

(A )

HC CNa (A )+(B )②

HgSO SO ,

TM

CH ≡CCH2CH3 (2) 可用(1)中制取的1-丁炔 + 2HCl

(3) 可用1-丁炔 + H 2, 林德拉催化剂, 再加HBr + ROOR

10.以四个碳原子及以下烃为原料合成下列化合物。

(1) (2) (3) Cl CN

O

Cl

过氧化物

解:(1) CH≡CH ≡CNa CH 3CH 2CH=CH2

(2) CH2=CHCH3 氯气,高温

CH 3CH 2CH 2CH 2Br

稀硫酸,硫酸汞

CH ≡CNa + CH3CH 2CH 2CH 2CH 3CH 2CH 2CH 2C ≡CH 2=CHCH2Cl 2=CHCH2C ≡CH

CH 2=CHCH2C ≡CH (3) CH2=CHCH3CN

氨氧化

2=CHCH2COCH 3

CH 2=CHCH=CH2 + CH2=CHCH2COCH 3

C l C l

C N

CN

CH 2=CHCN CH 2=CHCH=CH2 + CH2=CHCN

11.用化学方法区别下列化合物。

(1) 乙烷、乙烯和乙炔 (2) 1-戊炔和2-戊炔 解:(1)乙烷 不褪色,是乙烷。

乙烯 褪色 无沉淀,是乙烯。 乙炔 褪色 白色沉淀,是乙炔。 (2) 1-戊炔 白色沉淀,是1-戊炔。

2-戊炔 无沉淀,是2-戊炔。

12.试用适当的化学方法将下列混合物中的少量杂质除去。

(1) 乙烷中的少量乙炔 (2) 乙烯中的少量乙炔 解:(1) 将粗乙烷通过溴的四氯化碳溶液,乙炔和溴反应而除去。

(2) 将粗乙烯通过硝酸银氨溶液,乙炔和硝酸银氨溶液反应而除去。 13.(1) 1,3-丁二烯和溴化氢的1,2-加成和1,4 -加成,哪个速度快?为什么?

(2) 为什么1,4 –加成产物比1,2-加成产物稳定?

答:(1) 1,2-加成速度快。从碳正离子中间体生成1,2-加成产物的活化能比生成1,4 –加成产物的

低。因此,1,2-加成速度快。

(2) 因为1,4 –加成产物双键上有两个烷基,1,2-加成产物的双键上只有一个烷基,1,4 –加成

产物的超共轭效应比1,2-加成产物大。所以,1,4 –加成产物比1,2-加成产物稳定。

14.1,3-丁二烯和氯化氢在醋酸中室温时可以得到78%的3-氯丁烯和22%的1-氯-2-丁烯的混合

物,此混合物经长时间加热或三氯化铁一起加热,则混合物中前者占25%,后者占75%。解释原因,并用反应式表示。

解:3-氯丁烯是动力学控制产物,在温度较低时, 反应未达到平衡,主要产物是活化能低,速度

快的1,2-加成产物;而1-氯-2-丁烯是热力学控制产物,在较高温度下,反应达到平衡,较稳定的1-氯-2-丁烯就成为主要产物。 CH 2=CHCH=CH2CH 3CHClCH=CH2三氯化铁,加热

3CH=CHCH2Cl

15.一个碳氢化合物,相对分子量为80,10mg 样品催化加氢时,可吸收8.40ml 氢气。原样品

经臭氧氧化后分解,之得到甲醛和乙二醛。试问这个烃是什么化合物。 解:设,此化合物分子式为C n H m 。

C n H m + yH 2 C n H m+2y

80g y ×22.4L y = 8.40×80 / 10×22.4 = 3

10×10 –3g 8.40×10 –3L 即该化合物分子式为C n H 2n-4 , 14n = 80+4 n = 6 即该化合物分子式为C 6H 8 构造式为CH 2=CHCH=CHCH=CH2 。

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1. 解释下列名词。共轭效应 互变异构 1,4-加成 亲核加成 乙烯基化反应 氢化热 离域能(共轭能)

超共轭效应 双烯合成 亲双烯体 红外活性 键的伸缩振动 键的弯

曲振动

解:共轭效应:由于结构的原因,双键π电子云不再只定域在双键上,也有部分离域到分子

的其它部分,即发生了键的离域。这种离域效应叫共轭效应。

互变异构:在一般条件下,两个构造异构体可以迅速地相互转变的异构现象。 1,4-加成:一分子试剂加在共轭双键两端的加成反应。亲核加成:由亲核试剂进攻而引起的加成反应。

乙烯基化反应:反应物分子中的氢原子被乙烯基取代的反应。 氢化热:每一摩尔烯烃催化加氢时放出的能量叫氢化热。

离域能(共轭能) :共轭分子中由于键的离域而导致分子的额外的稳定能,称为离域能。 超共轭效应:σ轨道与π轨道相互作用而引起的离域效应。

双烯合成:共轭二烯和某些具有碳碳双键的化合物发生1,4-加成,生成环状化合物的反应。

亲双烯体:在双烯合成中能和共轭二烯反应的重键化合物叫做亲双烯体。

红外活性:能吸收红外辐射的性质。 键的伸缩振动:只改变键长,而不改变键角的振动。

键的弯曲振动:只改变键角,而不改变键长的振动。

2.用系统命名法命名下列化合物:

(1) (CH3) 3CC ≡CCH 2CH 3 (2) HC ≡CCH 2Br (3) CH 2=CHC≡CH (4) CH 2=CHCH2CH 2C ≡CH (5) CH 3CHClC ≡CCH 2CH 3 (6) CH 3C ≡CC(CH=CH2)=CHCH2CH 3 (7)

解:(1) 2,2-二甲基-3-己炔 (2) 3-溴丙炔 (3) 1-丁烯-3-炔 (4) 1-己烯-5-炔 (5) 2-氯-3-己炔 (6) 4 –乙烯基-4 –庚烯-2-炔 (7) 1,3,5-己三烯 3.写出下列化合物的构造式。

(1) 4 –甲基-1-戊炔 (2) 3 –甲基-3-戊烯-1-炔 (3) 二异丙基乙炔 (4) 1,5 –己二炔

(5) 异戊二烯 (6) 丁苯橡胶 (7) 乙基叔丁基乙炔

解:(1) CH ≡CCH 2CH(CH3)CH 3 (2) CH ≡CC(CH3)=CHCH3 (3) (CH3) 2CHC ≡

CCH(CH3) 2 (4) CH ≡CCH 2CH 2C ≡CH (5) CH 2=C(CH3)CH=CH2 (6) -[-CH2CH=CHCH2CH(C6H 5)CH 2-〕n - (7)CH 3CH 2C ≡CC(CH3) 3 4.写出1-丁炔与下列试剂作用的反应式。

(1) 热KMnO 4溶液 (2) H 2 / Pt (3) 过量Br 2 / CCl4,低温 (4) AgNO 3氨溶液 (5) Cu 2Cl 2氨溶液 (6) H 2SO 4,H 2O ,Hg 2+

CH 3CH 2CO 2H +CO 2解:(1) HC CCH 2CH 3

(2) (3)

HC CCH 2CH 3

CH 3CH 2CH 2CH 3

HC CCH 2CH 3

HC CCH 2CH 3

CHBr 2CBr 2CH 2CH 3

AgC CCH 2CH 3

(4) HC CCH 2CH 3

(5) (6)

5.完成下列反应式。

解:

HC CCH 2CH 3

2+

CuC CCH 2CH 3

CH 3COCH 2CH 3

?

? [ ]?

CH 3

CH 3C CCH 3

2+

?

CH 3

2CH 3CO 2H

C C H

H

CH 3C CCH 3

2+

[CH3C(OH)=CHCH3]

CH 3CO CH 2CH 3

不反应

6.以丙炔为原料,选用必要的无机试剂,合成下列化合物。

(1) 丙酮 (2) 2-溴丙烷 (3) 2,2-二溴丙烷 (4) 丙醇 (5) 正己烷 解:(1) HC

HC (2)

(3) HC

(4)

7.完成下列反应式。 CH 2=CHCH=CH2

CH 2=CHCH=CH2+CH 2=CHCHO(1)

(2)

CCH 3

CCH 3CCH 3

2+

CH 3COCH 3H CH C H H

CH 3CHBrCH 3

2=CBrCHCH 3CBr 2CH 3

HC

CCH 3CCH 3

CH 2=CHCH3CH 2=CHCHCCH 3

CH 3CH 2CH 2OH

(5) HC CH 3CH 2CH 2Br

CCH 3

O

HC

CCH 3

NaC

CH 3CH 2CH 2C

CH 3(CH2) 4CH 3

+

O

CH =CHCH=CH+CH 2=CHCN(3) 2 2

(4)n CH =CClCH=CH22

CHO

解:(1) CH 2=CHCH=CH2+CH 2=CHCHO

O O

(2) (3)

CH 2=CHCH=CH2+O O

CH 2=CHCH=CH2+CH 2CN

(4)

n CH 2=CClCH=CH2

CH 2CCl=CHCH2

n

8.指出下列化合物可由哪些原料通过双烯合成而得。

(1) (2) CH=CH 2 (3) CN

(3) CH2=C(CH3)CH=CH2和CH 2=CHCN。

CH 3

解:(1) CH2=CHCH=CH2和CH ≡CH ; (2) CH2=CHCH=CH2和CH 2=CHCH=CH2;

林德拉催化剂H ,

9、(1)

①H C CH

H C CH

CH 3

CH 2Br (B )

H O ,H

(A )

HC CNa (A )+(B )②

HgSO SO ,

TM

CH ≡CCH2CH3 (2) 可用(1)中制取的1-丁炔 + 2HCl

(3) 可用1-丁炔 + H 2, 林德拉催化剂, 再加HBr + ROOR

10.以四个碳原子及以下烃为原料合成下列化合物。

(1) (2) (3) Cl CN

O

Cl

过氧化物

解:(1) CH≡CH ≡CNa CH 3CH 2CH=CH2

(2) CH2=CHCH3 氯气,高温

CH 3CH 2CH 2CH 2Br

稀硫酸,硫酸汞

CH ≡CNa + CH3CH 2CH 2CH 2CH 3CH 2CH 2CH 2C ≡CH 2=CHCH2Cl 2=CHCH2C ≡CH

CH 2=CHCH2C ≡CH (3) CH2=CHCH3CN

氨氧化

2=CHCH2COCH 3

CH 2=CHCH=CH2 + CH2=CHCH2COCH 3

C l C l

C N

CN

CH 2=CHCN CH 2=CHCH=CH2 + CH2=CHCN

11.用化学方法区别下列化合物。

(1) 乙烷、乙烯和乙炔 (2) 1-戊炔和2-戊炔 解:(1)乙烷 不褪色,是乙烷。

乙烯 褪色 无沉淀,是乙烯。 乙炔 褪色 白色沉淀,是乙炔。 (2) 1-戊炔 白色沉淀,是1-戊炔。

2-戊炔 无沉淀,是2-戊炔。

12.试用适当的化学方法将下列混合物中的少量杂质除去。

(1) 乙烷中的少量乙炔 (2) 乙烯中的少量乙炔 解:(1) 将粗乙烷通过溴的四氯化碳溶液,乙炔和溴反应而除去。

(2) 将粗乙烯通过硝酸银氨溶液,乙炔和硝酸银氨溶液反应而除去。 13.(1) 1,3-丁二烯和溴化氢的1,2-加成和1,4 -加成,哪个速度快?为什么?

(2) 为什么1,4 –加成产物比1,2-加成产物稳定?

答:(1) 1,2-加成速度快。从碳正离子中间体生成1,2-加成产物的活化能比生成1,4 –加成产物的

低。因此,1,2-加成速度快。

(2) 因为1,4 –加成产物双键上有两个烷基,1,2-加成产物的双键上只有一个烷基,1,4 –加成

产物的超共轭效应比1,2-加成产物大。所以,1,4 –加成产物比1,2-加成产物稳定。

14.1,3-丁二烯和氯化氢在醋酸中室温时可以得到78%的3-氯丁烯和22%的1-氯-2-丁烯的混合

物,此混合物经长时间加热或三氯化铁一起加热,则混合物中前者占25%,后者占75%。解释原因,并用反应式表示。

解:3-氯丁烯是动力学控制产物,在温度较低时, 反应未达到平衡,主要产物是活化能低,速度

快的1,2-加成产物;而1-氯-2-丁烯是热力学控制产物,在较高温度下,反应达到平衡,较稳定的1-氯-2-丁烯就成为主要产物。 CH 2=CHCH=CH2CH 3CHClCH=CH2三氯化铁,加热

3CH=CHCH2Cl

15.一个碳氢化合物,相对分子量为80,10mg 样品催化加氢时,可吸收8.40ml 氢气。原样品

经臭氧氧化后分解,之得到甲醛和乙二醛。试问这个烃是什么化合物。 解:设,此化合物分子式为C n H m 。

C n H m + yH 2 C n H m+2y

80g y ×22.4L y = 8.40×80 / 10×22.4 = 3

10×10 –3g 8.40×10 –3L 即该化合物分子式为C n H 2n-4 , 14n = 80+4 n = 6 即该化合物分子式为C 6H 8 构造式为CH 2=CHCH=CHCH=CH2 。


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