CH3H3CCH3H3CCH3CH3( I )(最稳定构象)(四) 将下列的投影式改为透视式,透视式改为投影式。
CH3ClHClH(1)
H3CCH3
HClCH3HClCHCH33CH3HH(2)
ClClCH3H
HClClCH3CClCCHH33Cll(3)
H3CClH
HHHCH3H3CCH3(4)
HCHBr3
H
HHBrBBrrCH3CH3BrHHBr(5)
HBr
BrHCHCH33(五) 用透视式可以画出三种CH3-CFCl2的交叉式构象:
HHHHFHClHClClClFCCHH33CCHH33H3CCH3( II )
HHClHFCl
它们是不是CH3-CFCl2的三种不同的构象式?用Newman投影式表示并验证所得结论是否正确。 解:它们是CH3-CFCl2的同一种构象——交叉式构象! 从下列Newman投影式可以看出:
FHClH(I)HClHClClHFH(II)HFClHClH(II)
将(I)整体按顺时针方向旋转60o可得到(II),旋转120o可得到(III)。同理,将(II)整体旋转也可得到(I)、(III),将(III)整体旋转也可得到(I)、(II)。
(六) 试指出下列化合物中,哪些所代表的是相同的化合物而只是构象表示式之不同,哪些是不同的化合物。
H(1)
CHClCHCH3C3CHH3C3CH3CH3HClCH3HCl (3)
CH3CH3CH3HCH3CH3
(2)
HCH(CH3)2HHHCCl(CH3)2HCl(4)
H3CCH3CH3 (6)
CH3
(5)
CH3ClCH3H解:⑴、⑵、⑶、⑷、⑸是同一化合物:2,3-二甲基-2-氯丁烷;
⑹是另一种化合物:2,2-二甲基-3-氯丁烷。
(七) 如果将船型和椅型均考虑在环己烷的构象中,试问甲基环己烷有几个构象异构体?其中哪一个最稳定?哪一个最不稳定?为什么?
解:按照题意,甲基环己烷共有6个构象异构体:
CH3CH3
(A)
(B)
HCH3H
(C)
HCH3
CH3H(E)
(F)
HCH3
(D)
其中最稳定的是(A)。因为(A)为椅式构象,且甲基在e键取代,使所有原子或原子团都处于交叉式构象;
最不稳定的是(C)。除了船底碳之间具有重叠式构象外,两个船头碳上的甲基与氢也具有较大的非键张力。 (八) 不参阅物理常数表,试推测下列化合物沸点高低的一般顺序。
(1) (A) 正庚烷 (B) 正己烷 (C) 2-甲基戊烷 (D) 2,2-二甲基丁烷 (E) 正癸烷 解:沸点由高到低的顺序是:
正癸烷>正庚烷>正己烷>2-甲基戊烷>2,2-二甲基丁烷
(2) (A) 丙烷 (B) 环丙烷 (C) 正丁烷 (D) 环丁烷 (E) 环戊烷 (F) 环己烷
(G) 正己烷 (H) 正戊烷 解:沸点由高到低的顺序是:
F>G>E>H>D>C>B>A
(3) (A) 甲基环戊烷 (B) 甲基环己烷 (C) 环己烷 (D) 环庚烷 解:沸点由高到低的顺序是:D>B>C>A
(九) 已知烷烃的分子式为C5H12,根据氯化反应产物的不同,试推测各烷烃的构造,并写出其构造式。
(1)一元氯代产物只能有一种 (2)一元氯代产物可以有三种 (3)一元氯代产物可以有四种 (4)二元氯代产物只可能有两种
CH3解:(1) CH3CHCHCHCHCHCH3 (2) C 32223CH3 (4) CH3CH3(3)
CH3CHCH2CH3CH3CCH3
CH3(十) 已知环烷烃的分子式为C5H10,根据氯化反应产物的不同,试推测各环烷烃的构造式。 (1) 一元氯代产物只有一种 (2) 一元氯代产物可以有三种 解: (1)
(2)
CH3CH3(十一) 等物质的量的乙烷和新戊烷的混合物与少量的氯反应,得到的乙基氯和新戊基氯的摩尔比是1∶2.3。试比较乙烷和新戊烷中伯氢的相当活性。
解:设乙烷中伯氢的活性为1,新戊烷中伯氢的活性为x,则有:
12.31.15 x? ?612x ∴ 新戊烷中伯氢的活性是乙烷中伯氢活性的1.15倍。
(十二) 在光照下,2,2,4-三甲基戊烷分别与氯和溴进行一取代反应,其最多的一取代物分别是哪一种?通过这一结果说明什么问题?并根据这一结果预测异丁烷一氟代的主要产物。
CH3CH3解:2,2,4-三甲基戊烷的构造式为:CH3CCH2CHCH3
CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3Br氯代时最多的一氯代物为BrCH2CCH2CHCH3;溴代时最多的一溴代物为CH3CCH2CCH3
这一结果说明自由基溴代的选择性高于氯代。即溴代时,产物主要取决于氢原子的活性;而氯代时,既与氢原子的活性有关,也与各种氢原子的个数有关。
根据这一结果预测,异丁烷一氟代的主要产物为:FCH2CH2CH3 (十三) 将下列的自由基按稳定性大小排列成序。 ⑴
CH3 ⑵ CH3CHCH2CH2 ⑶ CH3CCH2CH3 ⑷ CH3CHCHCH3
CH3CH3CH3解:自由基的稳定性顺序为:⑶>⑷>⑵>⑴
(十四) 在光照下,甲基环戊烷与溴发生一溴化反应,写出一溴代的主要产物及其反应机理。 解:
h?CH3+ Br2BrBr+CH3主要产物BrCH3+CH+3CHBr2
反应机理:
引发:
Br2h?2 Br
增长:
CH+Br3CH 3Br
CH Br3+2? ?
+Br
CH3Br
终止:
CH3+BrCH3Br+Br2CH3 Br2
CHH3C3
(十五) 在光照下,烷烃与二氧化硫和氯气反应,烷烃分子中的氢原子被氯磺酰基取代,生成烷基磺酰氯:
RH + SO + Cl22光
此反应称为氯磺酰化反应,亦称Reed反应。工业上常用此反应由高级烷烃生产烷基磺酰氯和烷基磺酸钠(R-SO2ONa)(它们都是合成洗涤剂的原料)。此反应与烷烃氯化反应相似,也是按自由基取代机理进行的。试参考烷烃卤化的反应机理,写出烷烃(用R-H表示)氯磺酰化的反应机理。 解:引发:Cl
2 Cl增长:RH + Cl常 温RSOCl + HCl2光2 R + HCl RSO2 RSOCl + Cl2R + SO2RSO + Cl22? ?
终止:RSO + Cl2R + ClCl + ClR + R? ?
RSOCl2 RClCl 2 RR