(九) 将下列各组化合物,按其进行硝化反应的难易次序排列:
(1) 苯、间二甲苯、甲苯 (2) 乙酰苯胺、苯乙酮、氯苯 解:(1) 间二甲苯>甲苯>苯
解释:苯环上甲基越多,对苯环致活作用越强,越易进行硝化反应。 (2)乙酰苯胺>氯苯>苯乙酮
解释:连有致活基团的苯环较连有致钝集团的苯环易进行硝化反应。
对苯环起致活作用的基团为:—NH2,—NHCOCH3且致活作用依次减小。 对苯环起致钝作用基团为:—Cl,—COCH3且致钝作用依次增强。 (十) 比较下列各组化合物进行一元溴化反应的相对速率,按由大到小排列。
(1) 甲苯、苯甲酸、苯、溴苯、硝基苯
(2) 对二甲苯、对苯二甲酸、甲苯、对甲基苯甲酸、间二甲苯 解:(1) 一元溴化相对速率:甲苯>苯>溴苯>苯甲酸>硝基苯
解释:致活基团为—CH3;致钝集团为—Br,—COOH,—NO2,且致钝作用依次增强。
(2) 间二甲苯>对二甲苯>甲苯>对甲基苯甲酸>对苯二甲酸
解释:—CH3对苯环有活化作用且连接越多活化作用越强。两个甲基处于间位的致活效应有协同效应,强于处于对位的致活效应;—COOH有致钝作用。 (十一) 在硝化反应中,甲苯、苄基溴、苄基氯和苄基氟除主要的到邻和对位硝基衍生物外,也得到间位硝基衍生物,其含量分别为3%、7%、14%和18%。试解释之。
解:这是-F、-Cl、-Br的吸电子效应与苄基中―CH2―的给电子效应共同作用的结果。
电负性:F>Cl>Br>H
邻、对位电子云密度:甲苯>苄基溴>苄基氯>苄基氟
新引入硝基上邻、对位比例:甲苯>苄基溴>苄基氯>苄基氟 新引入硝基上间位比例:甲苯<苄基溴<苄基氯<苄基氟
(十二) 在硝化反应中,硝基苯、苯基硝基甲烷、2-苯基-1-硝基乙烷所得间位异构体的量分别为93%、67%和13%。为什么? 解:硝基是强的吸电子基(-I、-C),它使苯环上电子云密度大大降低,新引入基上间位。
NO2硝基苯CHO2N2苯基硝基甲烷CHHO2C2N22-苯基-1-硝基乙烷
硝基对苯环的-I效应迅速减弱,烃基对苯环的+C效应逐渐突显硝化产物中,间位异构体的比例依次降低(十三) 甲苯中的甲基是邻对位定位基,然而三氟甲苯中的三氟甲基是间位定位基。试解释之。
解:由于氟的电负性特别大,导致F3C-是吸电子基,对苯环只有吸电子效应,而无供电子效应,具有间位定位效应。
(十四) 在AlCl3催化下苯与过量氯甲烷作用在0℃时产物为1,2,4-三甲苯,而在100℃时反应,产物却是1,3, 5-三甲苯。为什么? 解:前者是动力学控制反应,生成1,2,4-三甲苯时反应的活化能较低;后者是热力学控制反应,得到的1,3, 5-三甲苯空间障碍小,更
加稳定。
(十五) 在室温下,甲苯与浓硫酸作用,生成约95%的邻和对甲苯磺酸的混合物。但在150~200℃较长时间反应,则生成间位(主要产物)和对位的混合物。试解释之。(提示:间甲苯磺酸是最稳定的异构体。) 解:高温条件下反应,有利于热力学稳定的产物(间甲苯磺酸)生成。 (十六) 将下列化合物按酸性由大到小排列成序:
(1) (2)
CH3 (3)
ON2
(4)
CHH2C3 (5)
CH2
解:(3) > (1) > (5) > (2) > (4)
各化合物失去H+后得到的碳负离子稳定性顺序为:(3) > (1) > (5) > (2) > (4)。 碳负离子越稳定,H+越易离去,化合物酸性越强。 (十七) 下列反应有无错误?若有,请予以改正。
(1)
CH2NO2HSO24HNO3CH2NO2
NO2解:错。右边苯环由于硝基的引入而致钝,第二个硝基应该进入电子云密度较大的、左边的苯环,且进入亚甲基的对位。 (2)
+ FCHCHCHCl222CH3CHCH2F
AlCl3CHCHCHF222
解:错。FCH2CH2CH2+在反应中要重排,形成更加稳定的2o或3o碳正离子,产物会异构化。即主要产物应该是:
若用BF3作催化剂,主要产物为应为
CH3CHCH2Cl
HNO3(3)
NO2CHCOCl3AlCl3NO2Zn-HgHClCCH3NO2CHCH23
HSO24O解:错。① 硝基是致钝基,硝基苯不会发生傅-克酰基化反应;
② 用Zn-Hg/HCl还原间硝基苯乙酮时,不仅羰基还原为亚甲基,而且还会将硝基还原为氨基。 (4)
+ ClCH=CH2AlCl3CH=CH2
解:错。CH2=CHCl分子中-Cl和C=C形成多电子p—π共轭体系,使C—Cl具有部分双键性质,不易断裂。所以该反应的产物
是PhCH(Cl)CH3。 (十八) 用苯、甲苯或萘等有机化合物为主要原料合成下列各化合物: (1) 对硝基苯甲酸 (2) 邻硝基苯甲酸
(3) 对硝基氯苯 (4) 4-硝基-2,6二溴甲苯 (5)
COOH (6)
SO3HBr (8)
CH=CHCH3(7)
COOHNO2
NO2O(9)
(10)
HC3CO
OCH3解:(1)
CH3HNO3HSO24KMnO4COOH
NO2CH3(2)
NO2CH3+NOHO/H22CH3HNO3HSO24CH3180 CoCOOHNO2
HSO24KMnO4NO2SOH3SOH3ClCl2 , Fe(3)
ClHNO3HSO24
?CH3(4)
CH3HNO3HSO24Br , Fe2?BrNO2CH3Br
NO2NO2OO(5)
2Zn-HgHCl(6)
OO
?COOHAlCl3COOH
CH=CHCHCl22AlCl3HClCHCH=CH22CHCHCH23
Cl
NaOHCHOH25CH=CHCH3HNO3HSO24160 CoSOH3
(7)
HSO24NO2NO2CH3浓HSO24(8)
CH3Br2FeCHCH33Br混ONBr酸2?
SOH3SOH3SOH3BrCOOHNO2
CHCH33+ONBrHO/HONBrKMnO2224180 CoO(9)
OHSO24?(-HO)2O
O2VO , ?25OOAlCl3COH2SOClCOOH2O(10)
KMnOCH43CCl
OPhCH3AlCl3HC3CO
(十九) 乙酰苯胺(C6H5NHCOCH3)溴化时,主要得到2-和4-溴乙酰苯胺,但2,6-二甲基乙酰苯胺溴化时,则主要得到3溴乙酰苯胺,为什么?(P180)
解:乙酰苯胺溴化时,溴原子引入2-或4-所形成的活性中间体σ-络合物的稳定性大于上3-时:
BrHNHCOCH3BrHNHCOCH3BrHNHCOCH3BrHNHCOCH3... ...
稳定NHCOCH3NHCOCH3NHCOCH3NHCOCH3... ...BrH稳定BrHBrHBrH
NHCOCH3BrHNHCOCH3BrHNHCOCH3BrH... ...
2,6-二甲基乙酰苯胺溴化时,溴原子引入3-所形成的活性中间体σ-络合物的稳定性更强: