HCCH CHCHCHOCH=CH3222KOH ,?(十七) 解释下列事实:
(1) 1-丁炔、1-丁烯、丁烷的偶极矩依次减小,为什么? 解:电负性:Csp>Csp2>Csp3
>CH键的极性:CH>CH CH分子的极性:1-丁炔>1-丁烯>丁烷(即:1-丁炔、1-丁烯、丁烷的偶极矩依次减小)
(2) 普通烯烃的顺式和反式异构体的能量差为4.18kJ?mol-1,但4,4-二甲基-2-戊烯顺式和反式的能量差为15.9 kJ?mol-1,为什么?
CH3CH3解:
CH3CH3CHCH3
CCH3CHCCH3CHCHCH3
顺-4,4-二甲基-2-戊烯 反-4,4-二甲基-2-戊烯
由于叔丁基的体积大,空间效应强,导致在顺-4,4-二甲基-2-戊烯中,叔丁基与甲基处于双键同侧,空间障碍特别大,能量更高。 (3) 乙炔中的CH键比相应乙烯、乙烷中的CH键键能增大、键长缩短,但酸性却增强了,为什么?
H键键能增大、键长缩短;
解:炔烃分子中的叁键碳采取sp杂化。与sp2、sp3杂化碳相比,sp杂化s成分更多,电子云离核更近,受核的束缚更强,电负性更大。
由于sp杂化碳的电子云离核更近,使乙炔中的C由于sp杂化碳的电负性更大,使Csp来,酸性增强。
(4) 炔烃不但可以加一分子卤素,而且可以加两分子卤素,但却比烯烃加卤素困难,反应速率也小,为什么?
解:烯烃、炔烃与卤素的加成反应是亲电加成,不饱和键上的电子云密度越大,越有利于亲电加成。
由于炔烃中的叁键碳采取sp杂化,电负性较大。所以,炔烃与卤素加成时,比烯烃加卤素困难,反应速率也小于烯烃。 (5) 与亲电试剂Br2、Cl2、HCl的加成反应,烯烃比炔烃活泼。然而当炔烃用这些试剂处理时,反应却很容易停止在烯烃阶段,生成卤代烯烃,需要更强烈的条件才能进行第二步加成。这是否相互矛盾,为什么?
解:不矛盾。
烯烃与Br2、Cl2、HCl的加成反应都是亲电加成。由于双键碳的电负性小于叁键碳,导致双键上的π电子受核的束缚程度更小,流动性更大,更有利于亲电加成反应。所以,与亲电试剂Br2、Cl2、HCl的加成反应,烯烃比炔烃活泼
而
H中的电子云更偏向碳原子一边,导致乙炔分子中氢原子更容易以H+的形式掉下
Cl、Br都是吸电子基,它们的引入,导致双键上电子云密度降低,不利于亲电加成反应的进行。所以,当炔烃
用亲电试剂Br2、Cl2、HCl处理时,反应却很容易停止在烯烃阶段,生成卤代烯烃,需要更强烈的条件才能进行第二步加成 (6) 在硝酸钠的水溶液中,溴对乙烯的加成,不仅生成1,2-二溴乙烷,而且还产生硝酸-β-溴代乙酯(BrCH2CH2ONO2),怎样解释这样的反应结果?试写出各步反应式。
解:溴与乙烯的加成是亲电加成反应,首先生成活性中间体——环状溴翁正离子。后者可与硝酸根负离子结合得到硝酸-β-溴代乙
酯(BrCH2CH2ONO2):
O + ONOHONO + HOH3222
-Br +-CHBrCHBr22CH=CH + Br222CHH2C2Br-ONO2CHBrCHONO222
(7) (CH3)3CCH=CH2在酸催化下加水,不仅生成产物(CH)CCHCH333OH (A),而且生成(CH)CCH(CH)3232OH (B),但不
生成( (C)。 试解释为什么。 CH)CCHCHOH3322解:该实验现象与烯烃酸催化下的水合反应机理有关:
(CH)CCH=CH332+H(CH)CCHCH333( I )甲基迁移(CH)CCHCH323CH3( II )
(2°C+) (3°C+)
( I )
HO2+- H(CH)CCHCHA)333(OHOH
( II )
HO2+- HB)(CH)CCHCH323(CH3+
与(C)相关的C+为(CH)CCH332 (1°C),能量高,不稳定,因此产物(C)不易生成。 CH2(8) 丙烯聚合反应,无论是酸催化还是自由基引发聚合,都是按头尾相接的方式,生成甲基交替排列的整齐聚合物,为什么? 解:以自由基聚合为例。若按头尾相接的方式,生成甲基交替排列的整齐聚合物,则与之相关的自由基都是二级自由基:
RCH=CHCH232RCHCH2CH=CHCH3RCHCHCHCH22CHCH33
CH3二级自由基 二级自由基
CH=CHCH23RCHCHCHCHCHCH222CH3CH3CH3二级自由基
CH=CHCH23... ...
头尾相接、甲基交替排列的整齐聚合物
反之,则会生成稳定性较差的一级自由基:
CH=CHCH23RCH=CHCH232RCHCH2CH=CHCH3CH3CH3RCHCHCHCH22
CH3二级自由基 一级自由基
丙烯在酸催化下进行聚合反应,其活性中间体为碳正离子,其稳定性顺序同样为:
三级>二级>一级碳正离子。
(十八) 化合物(A)的分子式为C4H8,它能使溴溶液褪色,但不能使稀的高锰酸钾溶液褪色。1 mol (A)与1mol HBr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)能使溴溶液褪色,也能使稀和酸性高锰酸钾溶液褪色。试推测(A)、(B)和(C)的构造式。并写出各步反应式。 解:(A)
CH3 (B)
BrCH3CH2CHCH3
(C)
CHCHCH=CHHCH=CHCH 或 C 32233反应式略。
(十九) 分子式为C4H6的三个异构体(A)、(B)、(C),可以发生如下的化学反应:
(1) 三个异构体都能与溴反应,但在常温下对等物质的量的试样,与(B)和(C)反应的溴量是(A)的2 倍; (2) 三者都能HCl发生反应,而(B)和(C)在Hg2+催化下与HCl作用得到的是同一产物;
(3) (B) 和(C)能迅速地与含HgSO4的硫酸溶液作用,得到分子式为C4H8O的化合物;
(4) (B)能与硝酸银的溶液反应生成白色沉淀。
试写出化合物(A)、(B)和(C)的构造式,并写出有关的反应式。 解:(A)
(B)
CHCHCCHHCCCH (C) C3233
有关的反应式略。
(二十) 某化合物(A)的分子式为C7H14,经酸性高锰酸钾溶液氧化后生成两个化合物(B)和(C)。(A)经臭氧化而后还原水解也得相同产物(B)和(C)。试写出(A)的构造式。
解:
CH3A)(CH)C=CCHCH3223(CH3(A)(1) O3(2) HO , Zn2+H
(CH)C=CCHCH3223KMnO4OO
CHCCH + CHCCHCH33323OOCHCCH + CHCCHCH33323(二十一) 卤代烃C5H11Br(A)与氢氧化钠的乙醇溶液作用,生成分子式为C5H10的化合物(B)。(B)用高锰酸钾的酸性水溶液氧化可得到一个酮(C)和一个羧酸(D)。而(B)与溴化氢作用得到的产物是(A)的异构体(E)。试写出(A)、(B)、(C)、(D)和(E)的构造式及各步反应式。 解:
CH3Br(A)各步反应式:
CH3CH3CH3Br(E)CHCHCHCHCHCHCHHC=CHCHHC=OCHCOOH3C2333C33C33(B)(C)(D)
NaOHCHCHCHCH33CHOH25CH3CH3CHC=CHCH33(B)HBrKMnO4+HCH3CHC=O+CHCOOH33(C)(D)r(A)BCH3CHHCH3CC23Br(E)
(二十二) 化合物C7H15Br经强碱处理后,得到三种烯烃(C7H14)的混合物(A)、(B)和(C)。这三种烯烃经催化加氢后均生成2-甲基己烷。(A)与B2H6作用并经碱性过氧化氢处理后生成醇(D)。(B)和(C)经同样反应,得到(D)和另一异构醇(E)。写出(A)~(E)的结构式。再用什么方法可以确证你的推断?
CH3解:C7H15Br的结构为:CHHCHCHHH3C2C2C3
Br(A)~(E)的结构式:
CH3(A)CH3CHCHCHCHCHCH3223OH(D)CH3CH3(C)CH=CCHCHCHCHHCHCH=CHCHCHCHC=CHCHCHCH2223 3233223C(B)CH3CHCHCHCHCHCH3223
OH(E)(1) O3将(A)、(B)、(C)分别经臭氧化-还原水解后,测定氧化产物的结构,也可推断(A)、(B)、(C)的结构:
CH3CH3 2) HO/ZnCHC=CHCHCHCH23223(CHC=O + O=CHCHCHCH3223(A)HCHH3(1) O3
(B)(+2) HO/ZnCCHCHHCHCHCOO=C23223(C)(1) O3O
H=O + CHCCHCHCH(2) HO/ZnC232232(二十三) 有(A)和(B)两个化合物,它们互为构造异构体,都能使溴的四氯化碳溶液褪色。(A)与Ag(NH3)2NO3反应生成白色沉淀,用KMnO4溶液氧化生成丙酸(CH3CH2COOH)和二氧化碳;(B)不与Ag(NH3)2NO3反应,而用KMnO4溶液氧化只生成一种羧酸。试写出(A)和(B)的构造式及各步反应式。
A)CHCCCHHCHCCH ( 解:(B)C3332各步反应式:
BrCHCHCCH+232(A)CHCHCCH32CHCHCCH32棕红色CCl4CHCHCBrCHBr3222无色
Ag(NH)NO323CHCHCCAg32(灰白色)KMnO4CHCHCOOH + CO322