大学《有机化学》期末考试题与总结.docx

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大学《有机化学》期末考试题与总结

《有机化学》(上)复习总结

一.有机化合物的命名

1.能够用系统命名法命名各种类型化合物:

包括烷烃,烯烃,炔烃,烯炔,脂环烃(单环脂环烃和多环置换脂环烃中的螺环烃和桥环烃),芳烃,醇,酚,醚,醛,酮,羧酸,羧酸衍生物(酰卤,酸酐,酯,酰胺),多官能团化合物(官能团优先顺序:

-COOH>-SO3H>-COOR>-COX>-CN>-CHO>>C=O>-OH(醇)>-OH(酚)>-SH>-NH2>-OR>C=C>-C≡C->(-R>-X>-NO2),并能够判断出Z/E构型和R/S构型。

2.根据化合物的系统命名,写出相应的结构式或立体结构式(伞形式,锯架式,纽曼投影式,Fischer投影式)。

立体结构的表示方法:

1)透视式(伞形式):

     2)锯架式:

3)纽曼投影式:

 4)费歇尔投影式:

5)构象(conformation)

(1)乙烷构象:

最稳定构象是交叉式,最不稳定构象是重叠式。

(2)正丁烷构象:

最稳定构象是对位交叉式,最不稳定构象是全重叠式。

(3)环己烷构象:

最稳定构象是椅式构象。

一取代环己烷最稳定构象是e取代的椅式构象。

多取代环己烷最稳定构象是e取代最多或大基团处于e键上的椅式构象。

立体结构的标记方法:

1.Z/E标记法:

在表示烯烃的构型时,如果在次序规则中两个优先的基团在同一侧,为Z构型,在相反侧,为E构型。

2、顺/反标记法:

在标记烯烃和脂环烃的构型时,如果两个相同的基团在同一侧,则为顺式;在相反侧,则为反式。

3、R/S标记法:

在标记手性分子时,先把与手性碳相连的四个基团按次序规则排序。

然后将最不优先的基团放在远离观察者,再以次观察其它三个基团,如果优先顺序是顺时针,则为R构型,如果是逆时针,则为S构型。

注:

将伞状透视式与菲舍尔投影式互换的方法是:

先按要求书写其透视式或投影式,然后分别标出其R/S构型,如果两者构型相同,则为同一化合物,否则为其对映体。

二.有机化学反应及特点

1.反应类型

还原反应(包括催化加氢):

烯烃、炔烃、环烷烃、芳烃、卤代烃

氧化反应:

烯烃的氧化(高锰酸钾氧化,臭氧氧化,环氧化);炔烃高锰酸钾氧化,臭氧氧化;醇的氧化;芳烃侧链氧化,芳环氧化)

2.有关规律

1)马氏规律:

亲电加成反应的规律,亲电试剂总是加到连氢较多的双键碳上。

2)过氧化效应:

自由基加成反应的规律,卤素加到连氢较多的双键碳上。

3)空间效应:

体积较大的基团总是取代到空间位阻较小的位置。

4)定位规律:

芳烃亲电取代反应的规律,有邻、对位定位基,和间位定位基。

5)查依切夫规律:

卤代烃和醇消除反应的规律,主要产物是双键碳上取代基较多的烯烃。

6)休克尔规则:

判断芳香性的规则。

存在一个环状的大π键,成环原子必须共平面或接近共平面,π电子数符合4n+2规则。

7)霍夫曼规则:

季铵盐消除反应的规律,只有烃基时,主要产物是双键碳上取代基较少的烯烃(动力学控制产物)。

当β-碳上连有吸电子基或不饱和键时,则消除的是酸性较强的氢,生成较稳定的产物(热力学控制产物)。

8)基团的“顺序规则”

3.反应中的立体化学

烷烃:

烷烃的自由基取代:

外消旋化

烯烃:

烯烃的亲电加成:

溴,氯,HOBr(HOCl),羟汞化-脱汞还原反应-----反式加成

其它亲电试剂:

顺式+反式加成

烯烃的环氧化,与单线态卡宾的反应:

保持构型

烯烃的冷稀KMnO4/H2O氧化:

顺式邻二醇

烯烃的硼氢化-氧化:

顺式加成

烯烃的加氢:

顺式加氢

环己烯的加成(1-取代,3-取代,4-取代)

炔烃:

选择性加氢:

Lindlar催化剂-----顺式烯烃

Na/NH3(L)-----反式加氢

亲核取代:

SN1:

外消旋化的同时构型翻转

SN2:

构型翻转(Walden翻转)

消除反应:

E2,E1cb:

反式共平面消除。

环氧乙烷的开环反应:

反式产物

四.概念、物理性质、结构稳定性、反应活性

(一).概念

1.同分异构体

2.试剂

亲电试剂:

简单地说,对电子具有亲合力的试剂就叫亲电试剂(electrophilicreagent)。

亲电试剂一般都是带正电荷的试剂或具有空的p轨道或d轨道,能够接受电子对的中性分子, 如:

H+、Cl+、Br+、RCH2+、CH3CO+、NO2+、+SO3H、SO3、BF3、AlCl3等,都是亲电试剂。

亲核试剂:

对电子没有亲合力,但对带正电荷或部分正电荷的碳原子具有亲合力的试剂叫亲核试剂(nucleophilicreagent)。

亲核试剂一般是带负电荷的试剂或是带有未共用电子对的中性分子,如:

OH-、HS-、CN-、NH2-、RCH2-、RO-、RS-、PhO-、RCOO-、

X-、H2O、ROH、ROR、NH3、RNH2等,都是亲核试剂。

自由基试剂:

Cl2、Br2是自由基引发剂,此外,过氧化氢、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁氰、过硫酸铵等也是常用的自由基引发剂。

少量的自由基引发剂就可引发反应,使反应进行下去。

3.酸碱的概念

布朗斯特酸碱:

质子的给体为酸,质子的受体为碱。

Lewis酸碱:

电子的接受体为酸,电子的给与体为碱。

4.共价键的属性

键长、键角、键能、键矩、偶极矩。

5.杂化轨道理论

sp3、sp2、sp杂化。

6.旋光性

平面偏振光:

手性:

手性碳:

旋光性:

旋光性物质(光学活性物质),左旋体,右旋体:

内消旋体、外消旋体,两者的区别:

对映异构体,产生条件:

非对映异构体:

苏式,赤式:

差向异构体:

Walden翻转:

7.电子效应

1)诱导效应

2)共轭效应(π-π共轭,p-π共轭,σ-p超2共轭,σ-π超共轭。

3)空间效应

8.其它

内型(endo),外型(exo):

顺反异构体,产生条件:

烯醇式:

(二).物理性质

1.沸点高低的判断?

不同类型化合物之间沸点的比较;

同种类型化合物之间沸点的比较。

2.熔点,溶解度的大小判断?

3.形成有效氢键的条件,形成分子内氢键的条件:

(三).稳定性判断

1.烯烃稳定性判断

R2C=CR2>R2C=CHR>RCH=CHR(E-构型)>RCH=CHR(Z-构型)

>RHC=CH2>CH2=CH2

2.环烷烃稳定性判断

3.开链烃构象稳定性

4.环己烷构象稳定性

5.反应中间体稳定大小判断(碳正离子,碳负离子,自由基)

碳正离子的稳性顺序:

自由基稳定性顺序:

碳负离子稳定性顺序:

6.共振极限结构式的稳定性判断(在共振杂化体中贡献程度):

(四)酸碱性的判断

1.不同类型化合物算碱性判断

2.液相中醇的酸性大小

3.酸性大小的影像因素(吸电子基与推电子基对酸性的影响):

(五)反应活性大小判断

1.烷烃的自由基取代反应

X2的活性:

F2>Cl2>Br2>I2

选择性:

F2

2.烯烃的亲电加成反应活性

R2C=CR2>R2C=CHR>RCH=CHR>RCH=CH2>CH2=CH2>CH2=CHX

3.烯烃环氧化反应活性

R2C=CR2>R2C=CHR>RCH=CHR>RCH=CH2>CH2=CH2

4.烯烃的催化加氢反应活性:

CH2=CH2>RCH=CH2>RCH=CHR'>R2C=CHR>R2C=CR2

5.Diles-Alder反应

双烯体上连有推电子基团(349页),亲双烯体上连有吸电子基团,有利于反应进行。

例如:

下列化合物

A.;B.;C.;D.

与异戊二烯进行Diels-Alder反应的活性强弱顺序为:

>>>。

6.卤代烃的亲核取代反应

SN1反应:

SN2反应:

成环的SN2反应速率是:

v五元环>v六元环>v中环,大环>v三元环>v四元环

7.消除反应

卤代烃碱性条件下的消除反应-----E2消除

RI>RBr>RCl

醇脱水-----主要E1

8.芳烃的亲电取代反应

芳环上连有活化苯环的邻对位定位基(给电子基)-------反应活性提高

芳环上连有钝化苯环的间位定位基(吸电子基)或邻对位定位基-------反应活性下降。

例如:

下列芳香族化合物:

A.B.C.D.

硝化反应的相对活性次序为>>>。

例如:

萘环的

A.α—位;B.β—位;C.氯苯;D.苯

在亲电取代反应中相对活性次序为为>>>。

例如:

下列各化合物中,最容易与浓硫酸发生磺化反应的是()。

A.;B.;C.;D.

(六)其它

1.亲核性的大小判断:

2.试剂的碱性大小:

3.芳香性的判断:

4.定位基定位效应强弱顺序:

邻、对位定位基:

-O->-N(CH3)2>-NH2>-OH>-OCH3>-NHCOCH3>-R>-OCOCH3>-C6H5>-F>-Cl>-Br>-I

间位定位基:

-+NH3>-NO2>-CN>-COOH>-SO3H>-CHO>-COCH3>-COOCH3>-CONH2

五、活性中间体与反应类型、反应机理

反应机理:

1.自由基取代反应机理

中间体:

自由基

反应类型:

烷烃的卤代,烯烃、芳烃的α-H卤代。

2.自由基加成反应机理

中间体:

自由基:

反应类型:

烯烃、炔烃的过氧化效应。

3.亲电加成反应机理

中间体:

环鎓离子(溴鎓离子,氯鎓离子)

反应类型:

烯烃与溴,氯,次卤酸的加成

中间体:

碳正离子,易发生重排。

反应类型:

烯烃的其它亲电加成(HX,H2O,H2SO4,B2H6,羟汞化-去汞还原反应)、炔烃的亲电加成,小环烷烃的开环加成,共轭二烯烃的亲电加成。

或环鎓离子):

4.亲电取代反应机理:

中间体:

σ-络合物(氯代和溴代先生成π络合物)

反应类型:

芳烃亲电取代反应(卤代,硝化,磺化,烷基化,酰基化,氯甲基化)。

5.亲核加成反应机理:

中间体:

碳负离子

反应类型:

炔烃的亲核加成

6.亲核取代反应机理:

SN1反应

中间体:

碳正离子,易发生重排。

反应类型:

卤代烃和醇的亲核取代(主要是3°),醚键断裂反应(3°烃基生成的醚)。

SN2反应

中间体:

无(经过过渡态直接生成产物)

反应类型:

卤代烃和醇的亲核取代(主要是1°),分子内的亲核取代,醚键断裂反应(1°烃基生成的醚,酚醚),环氧乙烷的开环反应。

7.消除反应反应机理

E1机理:

中间体:

碳正离子,易发生重排。

反应类型:

醇脱水,3°RX在无碱性试剂条件下在污水乙醇中的消除反应。

E2机理:

中间体:

无(直接经过过渡态生成烯烃)

反应类型:

RX的消除反应

E1cb机理:

中间体:

碳负离子

反应类型:

邻二卤代烷脱卤素。

重排反应机理:

(rearrangement)

重排反应规律:

由不稳定的活性中间体重排后生成较稳定的中间体;或由不稳定的反应物重排成较稳定的产物。

1、碳正离子重排

(1)负氢1,2-迁移:

(2)烷基1,2-迁移:

(3)苯基1,2-迁移:

频哪醇重排:

在频哪醇重排中,基团迁移优先顺序为:

Ar>R>H

(4)变环重排:

(5)烯丙位重排:

碱性水解

2、其它重排

(1)质子1,3-迁移(互变异构现象)

六、鉴别与分离方法

七、推导结构

1.化学性质:

烯烃的高锰酸钾氧化;烯烃的臭氧化反应;芳烃的氧化;邻二醇的高碘酸氧化

2.光波谱性质:

红外光谱:

3650~2500cm-1O—H,N—H伸缩振动

3300~3000cm-1—C≡C—H(3300),C=C—H(3100),Ar—H(3030)伸缩振动

3000~2700cm-1—CH3,—CH2,次甲基,—CHO(2720,2820)伸缩振动

1870~1650cm-1C=O(酸、醛、酮、酰胺、酯、酸酐)伸缩振动

1690~1450cm-1C=C,苯环骨架伸缩振动

1475~1300cm-1—CH3,—CH2,次甲基面内弯曲振动

1000~670cm-1C=C—H,Ar—H,—CH2的面外弯曲振动

核磁共振谱:

偶合裂分的规律:

n+1规律

一组化学等价的质子有n个相邻的全同氢核存在时,其共振吸收峰将被裂分为n+1个,这就是n+1规律。

按照n+1规律裂分的谱图叫做一级谱图。

在一级谱图中

具体的推到方法:

1).不饱和度的计算

Ω(不饱和度)=1/2(2+2n4+n3-n1)

n41、n3、n1分别表示分子中四价、三价和一价元素的原子个数。

如果Ω=1,表明该化合物含一个不饱和键或是环烷烃;

Ω=2,表明该化合物含两个C=C双键,或含一个C≡C三键等;

Ω≥4,表明该化合物有可能含有苯环。

2).红外光谱观察官能团区域

(1).先观察是否存在C=O(1820~1660cm-1,s)

(2).如果有C=O,确定下列状况.

羧酸:

是否存在O-H(3400~2400cm-1,宽峰,往往与C-H重叠)

酰胺:

是否存在N-H(3400cm-1附近有中等强度吸收;有时是同

等强度的两个吸收峰

酯:

是否存在C-O(1300~1000cm-1有强吸收)

酸酐:

1810和1760cm-1附近有两个强的C=O吸收

醛:

是否存在O=C-H(2850和2750附近有两个弱的吸收)

酮:

没有前面所提的吸收峰

(3).如果没有C=O,确定下列状况.

醇、酚:

是否存在O-H(3400~3300cm-1,宽峰;1300~1000cm-1附近的C-O吸收)

胺:

是否存在N-H(3400cm-1附近有中等强度吸收;有时是同

等强度的两个吸收

醚:

是否存在C-O(1300~1000cm-1有强吸收,并确认

3400~3300cm-1附近是否有O-H吸收峰)

(4).观察是否有C=C或芳环

C=C:

1650cm-1附近有弱的吸收

芳环:

1600~1450cm-1范围内有几个中等或强吸收

结合3100~3000cm-1的C-H伸缩振动,确定C=C或芳环。

3)分析核磁共振谱图

(1)根据化学位移(δ)、偶合常数(J)与结构的关系,识别一些强单峰和特征峰。

如:

下列孤立的甲基和亚甲基质子信号,极低磁场(δ10~16)出现的羧基,醛基和形成分子内氢键的羟基信号。

(2).采用重水交换的方法识别-OH、-NH2、-COOH上的活泼氢。

如果加重水后相应的信号消失,则可以确定此类活泼氢的存在。

(3)如果δ在6.5~8.5ppm范围内有强的单峰或多重峰信号,往往是苯环的质子信号,再根据这一区域的质子数目和峰型,可以确定苯环上取代基数目和取代基的相对位置。

(4).解析比较简单的多重峰(一级谱),根据每个组峰的化学位移及其相应的质子数目对该基团进行推断,并根据n+1规律估计其相邻的基团。

(5).根据化学位移和偶合常数的分析,推出若干个可能的结构单元,最后组合可能的结构式。

综合各种分析,推断分子的结构并对结论进行核对。

有机化学试题库(六)

一、写出下列化合物的名称或结构式(10分):

1.3,6–二甲基–4–丙基辛烷;2.3–烯丙基环戊烯;

3.N–甲基–N–乙基环丁胺(或甲基乙基环丁胺);

4.3–甲基戊二酸单乙酯;5.7–甲基–4–苯乙烯基–3–辛醇;6.(2Z,4R)-4–甲基–2–戊烯;

二、回答下列问题(20分):

1.下列物种中的亲电试剂是:

;亲核试剂是。

a.H+;b.RCH2+;c.H2O;d.RO—;

e.NO2+;fCN—;g.NH3;h.

2.下列化合物中有对映体的是:

3.写出下列化合物的最稳定构象:

4.按亲电加成反应活性大小排列的顺序是:

()>()>()>()。

5.下列化合物或离子中有芳香性的是:

6.按SN1反应活性大小排列的顺序是:

()>()>()>()。

7.按E2消除反应活性大小排列的顺序是:

()>()>()。

8.按沸点由高到低排列的顺序是:

()>()>()>()>()。

a.3–己醇;b.正己烷;c.2–甲基–2–戊醇;

d.正辛醇;e.正己醇。

9.按酸性由强到弱排列的顺序是:

()>()>()>()>()。

10.按碳正离子稳定性由大到小排列的顺序是:

()>()>()>()。

三、完成下列反应(打“*”号者写出立体化学产物)(20分):

四、用化学方法鉴别(5分):

乙醛

丙烯醛

三甲基乙醛

异丙醇

丙烯醇

乙烯基乙醚

五、写出下列反应的反应历程(15分):

六、合成题(20分):

1.完成下列转化:

2.用三个碳以下的烯烃为原料(其它试剂任选)合成4-甲基-2-戊酮。

4.以甲苯为原料(其它试剂任选)合成间甲基苯胺。

七、推导结构(10分):

1.下列NMR谱数据分别相当于分子式为C5H10O的下述化合物的哪一种?

(1)δ=1.02(二重峰),δ=2.13(单峰),δ=2.22(七重峰)。

相当于:

(2)δ=1.05(三重峰),δ=2.47(四重峰)。

相当于:

(3)二组单峰。

相当于:

2.某烃A(C4H8),在较低温度下与氯气作用生成B(C4H8Cl2);在较高的温度下作用则生成C(C4H7Cl)。

C与NaOH水溶液作用生成D(C4H7OH),但与NaOH醇溶液作用却生成E(C4H6)。

E与顺丁烯二酸酐反应生成F(C8H8O3)。

试推断A~F的构造,并写出有关反应式。

有机化学试题库(六)参考答案

答案

一、每小题1分(1×10)

1.3,6–二甲基–4–丙基辛烷;2.3–烯丙基环戊烯;

3.N–甲基–N–乙基环丁胺(或甲基乙基环丁胺);

4.3–甲基戊二酸单乙酯;5.7–甲基–4–苯乙烯基–3–辛醇;6.(2Z,4R)-4–甲基–2–戊烯;

二、每小题2分(2×10)

1.亲电试剂是:

a、b、e、h;亲核试剂是:

c、d、f、g。

2.有对映体存在的是:

b、d。

4.(c)>(a)>(d)>(b)。

5.有芳香性的是:

a、c、d。

6.(a)>(d)>(c)>(b)。

7.(c)>(a)>(b)。

8.(d)>(e)>(a)>(c)>(b)。

9.(f)>(d)>(c)>(a)>(b)。

10.(a)>(c)>(d)>(b)。

三、每空1分(1×20)

四、5分

乙醛

丙烯醛

三甲基乙醛

异丙醇

丙烯醇

乙烯基乙醚

2,4–二硝基苯肼

+黄↓

+黄↓

+黄↓

Br2/CCl4

+褪色

+褪色

+褪色

I2+NaOH

+黄↓

+黄↓

金属Na

+↑

+↑

五、每小题5分(3×5)

六、第1小题8分(2×4);第2~4小题每题4分(3×4)

七、第1小题(3分);第2小题(7分)

1.相当于:

b;2.相当于:

d;3.相当于:

a。

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