《大学基础有机化学习题精析》对《大学基础有机化学(第二版)》的所有习题作了精析精解,涉及分子的结构与性能,烷烃与环烷烃,烯烃,分子的手性,炔烃,芳香族化合物,卤代烃,醇、酚和醚,醛和酮,羧酸,羧酸衍生物,含氮化合物,糖,氨基酸、肽和蛋白质,核酸,有机合成设计等;涵盖问答、分析、设计等各类题型。从分析习题的背景知识入手帮助读者理顺解题的思路、技巧、关键点,提高正确书写格式的能力。
《大学基础有机化学习题精析》可作为应用化学、化学及相关专业学生学习基础有机化学的参考书和考研辅导,也可供有机化学教师教学参考所用。
秦川,华东理工大学化学与分子工程学院,副教授,1991年至今在有机化学教研组从事:
有机化学教学,面向大二学生,96学时/年;
有机化学实验教学,面向大二学生,240学时/年;
短学期讲座。
主要教学经历
1984 年毕业留校,1991年从事有机化学教学工作至今。
主要教学、科学研究、实践经历
已在国内外期刊上发表科研、教学论文10篇,
1、Water-Soluble Noncovalently Engineered Graphene-Neutral Red Nanocomposite with Photocurrent Generating Capacity Journal of Nanoscience and Nanotechnology Vol. 11, 1–7, 2011 Xiaojun Shi1,2, Zhi Li1 , Xueping Ge1, Cunzhong Yang1, Bin Fang1, Jianjun Wei1,Haifen Xie1, Kunlong Zhang1, Xingcai An3, and Chuan Qin2
2、Synthesis and mesomorphic properties of resorcyl
di[4-(4-alkoxy-2,3-diflorophenyl)ethynyl] benzoate liquid crystals Liquid Crystals Vol. 37, No. 4, April 2010, 427–433 ISSN 0267-8292 Ziming Li, Peter Salamon, Antal Jakli, KanWang, Chuan Qin*, Qing Yang, Cheng Liu and Jianxun Wen SCI收录
3、Synthesis and mesomorphic properties of some benzoate-tolanes containing
perfluorophenylene unit CHINESE JOURNALOF CHEMISTRY 24(7), 910-916,
2006 ISSN 1001-604X QIN, Chuan RONG, Guo-Bin* YU, Hong-Bin WEN,
Jian-Xun SCI收录
4、Synthesis and Mesomorphic Properties of Chiral Mesogens Bearing Fluorinated Alkyl Terminal Tails CHINESE JOURNAL OF CHEMISTRY 24(1), 99-102, 2006 ISSN 1001-604X QIN, Chuan RONG, Guo-Bin* CHEN, Bao-Quan WEN, Jian-Xun SCI收录
5、Synthesis and mesomorphic properties of
cholesterylp-2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoro-pentoxybenzoate LIQUID CRYSTALS 31(12), 1677-1679, 2004 ISSN 0267-8292 CHUAN QIN*, GUO-BIN RONG, JIAN-XUN WEN, and ANIKO VAJDA and NANDOR EBER SCI收录
1、加强基础有机化学课程中的立体化学教学 秦川 荣国斌 宁夏大学学报 自然科学版28,173,177, 2007 ISSN 0253-2328
2、在有机化学教学中加强案例教学 秦川 荣国斌 化工高等教育23(2), 84-85, 2006 ISSN 1000-6168
3、有机化学课程进行开卷考试的体会 新世纪应用化学教学理论与实践 秦川 荣国斌103-105, 2006.1.
1分子的结构与性能1
2烷烃与环烷烃21
3烯烃32
4分子的手性51
5炔烃64
6芳香族化合物77
7卤代烃98
8醇、酚和醚117
9醛和酮132
10羧酸 155
11羧酸衍生物168
12含氮化合物190
13糖204
14氨基酸、肽和蛋白质214
15核酸222
16有机合成设计226
6-1 指出:
1) 二噁英类化合物1和2各有多少种一氯和二氯取代产物?
2) 二硝基酚和单溴代联苯胺各有多少种同分异构体?
3) 三个二甲苯异构体中,哪个熔点高,哪个沸点高?
4) 下列各分子或离子中哪些是芳香性的?
5) 化合物18的四个氮原子中,哪几个氮原子上的孤对电子会参与芳香大π体系的形成?
6) 19、20两个化合物是否相等? 21、22呢?
7) 23、24这两个呋喃衍生物哪一个更易发生Diels-Alder反应?
8) 蒽(25)、菲(26)稳定的共振结构式。
9) 氯苯、呋喃和吡啶的共振结构式。
10) 双亚苯基化合物(27)的两个共振结构式中哪个对实际结构的贡献更大?
11) 丁-2-烯和1,2-二苯乙烯都有碳碳双键,围绕碳碳双键旋转的能垒哪个大。
12) 下列哪一个离子不是苯发生硝化反应的中间体:
13) 下列各组芳香族化合物发生亲电取代反应的活性大小:(1) 苯、甲苯、苯酚和硝基苯;(2) 苯、氯苯、苯甲醚和苯甲酸;(3) C6H5OH、C6H5O–和C6H5OCOCH3;(4) 苯、间二甲苯和对二氯苯;(5) 32、33、34和35。
14) 下列五个芳香族化合物在芳环上发生单硝化反应的位置选择性:
15) 甲苯或叔丁基苯发生单硝化反应后邻、对位取代产物的相对比例如何?
16) 下列各组化合物中哪一个能吸收波长较大的紫外光?
(1) 苯和苯乙烯;(2) 萘和蒽;(3) 顺-和反-1,2-二苯乙烯。
解:1) 判断构造异构体的多少可从化学环境考虑。1和2都是相对较简单的对称分子,1有四种类型的氢;2的对称性更好,只有两种类型的氢。1和2的一氯取代产物各有四种和两种。
单取代只要考虑一个苯环,二取代可在一取代基础上识别同环和异环的取代异构关系。1共有二氯取代产物16种:若C(1)先氯代后,同环、异环二氯取代产物各有3种和4种;若C(2)先氯代后,同环、异环二氯取代产物各有2种和3种;若C(3)先氯代后,同环、异环二氯取代产物各有1种和2种;若C(4)先氯代后,有异环二氯取代产物1种。2共有二氯取代产物10种:C(1)先氯代后,同环、异环二氯取代产物各有3种和4种;C(2)先氯代后,同环、异环二氯取代产物各有1种和2种。
2) 这两个分子都各有两个官能团,可先定好一个官能团的位置再分析另一个官能团的位置。二硝基酚中羟基位置若在C(1),两个硝基的位置可以是C(2)、C(3)或C(2)、C(4)或C(2)、C(5)或C(2)、C(6)这4种,也可以是C(3)、C(4)或C(3)、C(5)或C(3)、C(6) 这三种,共八种同分异构体。单溴代联苯胺的异构更复杂些,可先定好溴的位置再分析氨基的位置,共有19种同分异构体:溴的位置若在C(2),氨基的位置可以是C(3)、C(4)、C(5)、C(6)和C(2')、C(3')、C(4')共七种;溴的位置若在C(3),氨基的位置可以是C(2)、C(4)、C(5)、C(6)和C(2')、C(3')、C(4')共七种;溴的位置若在C(4),氨基的位置可以是C(2)、C(3)和C(2')、C(3')、C(4')共五种。
3) 对二甲苯的熔点(13℃)高,因为其对称性好,分子间更易堆积,间和邻二甲苯的熔点各为?48℃和?26℃。芳香烃的偶极矩愈大,沸点也相对愈高,故邻二甲苯的沸点(144℃)高,间和邻二甲苯的沸点各为139℃和138℃。
4) 可从Huckel规则判别分子或离子有无芳香性,即一个含有4n+2个π电子数的平面单环的由sp2杂化原子组成的共轭体系是有芳香性的。3和4都有6π电子的苯环,都有芳香性。5和7各是两个和六个π电子的共轭体系,有芳香性。6是有4π电子的共轭体系,无芳香性。8不是共轭体系,无芳香性。9是有10π电子的共轭体系,有芳香性。10不是共轭体系,氮原子上的孤对电子若参与共轭形成八个π电子的共轭体系,也无芳香性。该孤对电子仍归氮原子独有,不参与共轭。11不是共轭体系,无芳香性。12和13中羰基有极化的共振结构,碳、氧原子各带正电荷和负电荷,各形成有四个和六个π电子的共轭环体系,故12无芳香性,13有芳香性。14的情况与10相似,无芳香性。15中N(sp3)—H中氮原子的孤对电子参与共轭形成6π电子的共轭体系,有芳香性。16的情况与10相似,无芳香性。17是有六个π电子的共轭体系,有芳香性。
5) 芳香大π体系需满足Huckel规则要求的4n+2个π电子数。18中N(9)上的孤对电子参与后可形成10π电子的环状共轭体系,其它3个氮原子的孤对电子仍归各自所有而无需参与大π共轭。
6) 环丁二烯是长方形的互变的扭曲结构,2个邻位氘原子处于单键或双键是两个不等的结构,19和20两个化合物不等。苯中单键或双键没有差别,21和22两个结构反映的是同一化合物。
7) 23和24这两个呋喃衍生物中24的双键处于大π共轭的芳香体系中,分子中无二烯结构,不起Diels-Alder反应,23中的呋喃环是可以进行Diels-Alder反应的。
8) 蒽(25)和菲(26)可视作三个苯环的并合,将每个苯环作环己-1,3,5-三烯处理,蒽和菲各有四个和五个稳定的共振结构式。菲的稳定性比蒽大也可从其有比蒽更多的共振贡献者来解释。
9) 氯苯有五个共振结构式:两个共振结构式保持Kekule结构,另三个因氯原子上的孤对电子与苯环共轭产生电荷分离的共振结构式。由于氯原子的供电子共轭效应比其吸电子的诱导效应强,故氯苯苯环中的电荷密度比苯大,氯苯进行芳香族亲电取代反应的活性比苯大,且主要在邻、对位上。
呋喃有五个共振结构式:其中一个正负电荷不分离,四个正负电荷分离:
吡啶有五个共振结构式:两个共振结构式保持Kekule结构,另三个因亚胺键产生电荷分离的共振结构式。
10) 并联苯环都是共振杂化体,共振结构式中含稳定的芳香性子结构愈多的共振贡献者对结构的贡献也愈大。这两个共振结构式都有两个芳香性的苯环子结构,但27b有一个反芳香性的环丁二烯子结构,27a是一个无芳香性的环丁烷子结构,故27a对实际结构的贡献更大。
11) 碳碳双键中的π键是两个p轨道侧向平行排列而成,围绕碳碳双键旋转将导致π键断裂而成为两个碳自由基或一个碳正离子与一个碳负离子。任何能稳定自由基或正离子、负离子的因素都会使旋转能垒降低。1,2-二苯乙烯围绕碳碳双键旋转时将生成的两个单电子或正、负离子所带的电荷都处于因可共轭分散到苯环上去而相对较易生成的苄基位。丁-2-烯围绕碳碳双键旋转将生成两个相对不易生成的仲自由基或正、负离子,故围绕碳碳双键旋转的能垒相对也更大。
12) 苯发生芳香亲电取代反应是分步完成的:步生成的碳正离子中间体中正电荷应落在亲电试剂所在C(1)的邻位C(2)位,通过烯丙基共轭分散到C(4)和C(6)位上,C(3)和C(5)位是不会带正电荷的。苯发生硝化反应的中间体是28、30和31,29是不存在的。
13) 单取代苯的定位效应较简单,芳香族化合物中芳香环的电荷密度愈大发生亲电取代反应的活性愈大。故给电子取代基(EDG)有致活效应且再进入的亲电试剂主要取代邻、对位氢,这些活化基团及致活能力的大小为—NH2 ~ —NHR ~ —NR2 > —OH ~ —OR > —NHCOR > —OCOR > —R > —苯基 > —烯基;吸电子取代基(EWG)有致钝效应且再进入的亲电试剂主要取代间位氢,这些钝化基团及致钝能力的大小为—NR3+ > —NO2 > —CX3 > —SO3H > —CN > —COCl ~ —CO2H ~—CHO ~ — COR ~ —CO2R ~ —CONH(R)2。作为邻、对位取代基的卤甲基和卤素的致钝能力小。
故下列各组芳香族化合物发生亲电取代反应的活性大小为:(1) 苯酚 > 甲苯 > 苯 > 硝基苯;(2)苯甲醚 > 苯 > 氯苯 > 苯甲酸;(3) C6H5O– > C6H5OH > C6H5OCOCH3;(4) 间二甲苯 > 苯 > 对二氯苯;(5) 33 > 32 > 34 > 35。苄基位的氮原子产生的供电子共轭效应强于其吸电子的诱导效应,在苄基位邻位的氮原子对苯环仅产生较弱的吸电子诱导效应。