有机化学常见问题解答

有机化学常见问题解答1.价键理论、分子轨道理论有什么区别？[解答]价键理论、分子轨道理论是目前关于共价键形成、本质的两个主要理论。它们的不同之处在于价键理论是定域的，主要讨论两个原子之间的电子配对成键情况。而分子轨道是以电子离域的观点为根底的。在电子离域的共轭体系中，用分子分子轨道理论讨论问题可以防止价键理论定域的缺陷。2.异丁烷一元氯代时，产生如下两种可能异构体：3.其异构体的相对含量是否与自由基稳定性相矛盾？[解答]：不矛盾。反响活性是相对的。叔丁烷中，叔氢有9个而甲基氢只有1个，甲基氢和叔氢的相对反响活性：25/9∶75/1≈1∶27。说明叔氢的反响活性更大。与自由基稳定性一致。另外，氯原子比拟活泼，氯代的选择性比拟差，几率因素起作用较大。如溴代时，溴原子的活性较低，反响的第一步是吸热的，所以选择性更好，主要是活性大的叔氢被取代。

4.烯烃加溴是反式加成，其他加成也是反式吗？[解答]:不一定。亲电加成反响是分步进行的，首先与亲电试剂反响，生成正离子活性中间体。烯烃加溴，通常认为是经过环状溴翁离子中间体进行的，所以得到反式加成的结果：其他的加成反响并不一定经过环状中间体的过程，比方加HBr，首先得到碳正离子活性中间体：Cl2可以形成翁离子，也可以形成碳正离子活性中间体，所以产物为顺式和反式两种产物。5.丙烯与氯气高温下反响，主要产物为α-H的氯代产物〔A〕，为什么不产生亲电加成产物〔B〕？[解答]:烯烃与卤素在低温或无光照条件下，在液相中主要发生亲电加成反响。在高温或光照条件下，主要发生自由基取代反响，一般取代在双键的α-H上。这主要由于C—Cl键键能较小，高温下容易断裂而使反响可逆。同时，取代反响的活性中间体更稳定。6.乙烯、丙烯、异丁烯在酸催化下与水加成，其反响速度哪个最快？为什么？[解答]:乙烯<丙烯<异丁烯。决定于活性中间体碳正离子的稳定性次序。7.以下反响如何完成？[解答]:〔1〕稀、冷KMnO4,OH-〔2〕CH3COOOH，CH3COOH8.叁键比双键更不饱和，为什么亲电加成的活性还不如双键大？[解答]:叁键碳原子sp杂化，双键碳原子sp2杂化。电负性Csp>Csp2，σ键长sp-sp<sp2-sp2叁键中形成两个π键的p轨道交盖的程度比在双键中更大，结合更紧密。故不易发生给出电子的亲电加成反响。9.烯烃比炔烃更易发生亲电加成反响〔Cl2、HCl、Br2、H2O,H+等〕，但当这些亲电试剂与炔烃作用时，反响很易停留在卤代烯烃阶段，进一步加成需要更强烈的条件，是否矛盾？[解答]:不矛盾。叁键发生亲电加成确实没有双键活泼。如：但在卤代烯烃的结构中，卤素的吸电子作用降低了双键碳上的电子云密度，使得亲电反响不易进一步发生。所以反响易停留在卤代烯烃阶段。10.为什么烯烃不能与HCN反响？[解答]:烯烃与HBr、HCl等无机强酸发生亲电加成反响，反响的第一步〔速度决定步骤〕为质子对π键的亲电进攻生成碳正离子。HCN是弱酸，没有足够的H+对双键进行亲电进攻。所以反响不能发生。11.为什么烯烃不能与HCN反响，炔烃却可以？[解答]:乙炔与HCN发生的是亲核加成。碱可以催化反响。反响中CN—先进攻叁键，生成负离子-CH=CHCN，它再与氢离子作用，完成反响。烯烃π键不易受亲核试剂进攻，不易发生亲核加成反响。另一方面，乙烯即使与CN—加成，生成的负离子—CH2CH2CN很不稳定。所以烯烃，不能与HCN反响。炔烃却可以。12.丙炔加水时生成丙酮而不是丙醛，是否符合不对称加成规那么？[解答]:产物丙酮是由符合不对称加成规那么加成的的中间产物烯醇互变异构而来。加成取向符合不对称加成规那么。13.反式二取代环己烷是否一定比顺式结构稳定？[解答]:不一定。取代基在e键上的构象比拟稳定。以二甲基环己烷为例：反式1,2-二甲基环己烷和1,3-二甲基环己烷的顺式结构，取代基都可以在e键上，此种构象是最稳定的。〔反〕-1,2-二甲基环己烷〔顺〕-1,3-二甲基环己烷14.如何判断化合物的芳烃性？[解答]:化合物的芳烃性需要同时符合三个条件：首先π电子数符合4n+2，是一个闭合的大π键，而且在同一个平面上。15.老师：我记不住第一类和第二类定位基，有没有简单的记忆法？[解答]:与苯环连接的碳原子上如果有重键的话〔双键，三健等〕，一般来说，这个基团就是第二类的定位基。16.萘的亲电取代反响往往发生在α位，那么如何制备β位取代物？[解答]:萘的α位活性比β位大，所以取代反响一般得到的是α位产物。原子在空间上有相互干扰作用，因此α-萘磺酸是比拟不稳定的，在较高的温度下会转位成β-萘磺酸，因此萘的其他β-衍生物往往通过β-萘磺酸来制取。17.取代联苯如何进行亲电取代反响的定位？[解答]:联苯可以看作一个苯环是另一个苯环的取代基，苯环是第一类定位基，是使苯环活化的，容易发生亲电取代反响。当联苯上还有取代基时，首先判断这个取代基是第几类的定位基：如果是第一类的，那么亲电取代反响发生在与定位基相连的苯环，因为它受二个第一类定位基的活化，亲电取代反响容易进行。如果是第二类的，那么亲电取代反响发生在不与定位基相连的苯环。18.为什么叔卤烷易发生SN1反响，不容易发生SN2反响？[解答]:单分子亲核取代〔SN1〕反响分两步进行，第一步决定反响速度，中间体为碳正离子，由于烃基是供电子基，叔碳正离子的稳定性大于仲碳正离子和伯正离，子，因而叔卤烷易发生SN1反响。双分子亲核取代〔SN2〕反响一步进行，空间位阻决定反响速度，由于叔卤烷空间位阻大，因而叔卤烷不易发生SN2反响。19.能用于制备相应的Grignard试剂吗？

[解答]:不能。Grignard试剂非常活泼，能发生多种化学反响。如果遇有活泼氢的化合物〔如水、醇、氨等〕那么分解为烷烃。

20.氯乙烯是卤代烃，为什么不易发生亲核取代反响？[解答]:乙烯型卤代烯烃：P-π共轭，C-X键更为紧密，不易发生一般的取代反响。氯苯有相似的情况21.如何判断卤代烃在碱性条件下，是发生取代反响还是发生消除反响？[解答]:卤代烃在碱性条件下，水解生成醇的取代反响和消除生成烯烃的反响是相互竞的。在稀NaOH,乙醇-水条件下，生成醇。在浓NaOH-乙醇条件下，生成烯烃。22.经常遇到比拟卤化物在无水丙酮与NaI反响活性次序的习题，应该如何比拟[解答]:氯代烷或溴代烷在丙酮溶液中可与NaI作用，发生卤原子之间的取代反响，得到碘代烷，反响按SN2历程进行。由于SN2反响的速度取决于空间位阻，因而反响由快到慢次序为伯卤烷、仲卤烷、叔卤烷。23.如何比拟亲核基团PhO-、H2O、OH-的亲核性大小？[解答]:试剂的亲核性是指它与带正电荷碳原子的结合能力。对于亲核原子相同的亲核基团，碱性强亲核性也强。因而亲核性由大到小：OH-、PhO-、H2O24.在卤代烃的特征鉴别方法中，为什么叔卤烷与AgNO3-C2H5OH溶液沉淀立刻生成，而伯卤烷与AgNO3-C2H5OH溶液沉淀需加热才生成？[解答]:卤代烃与AgNO3-C2H5OH溶液作用，可观察到卤化银的沉淀生成，反响按SN1历程进行。由于决速步中间体为碳正离子，根据碳正离子的稳定性不同，卤化银沉淀生成速度不同，因此可以鉴别不同结构的卤代烃。25.醚和醇都是含氧化合物，为什么低级醚类比相同碳原子数的醇的沸点要低得多[解答]:这是因为醚分子中没有羟基，不存在由于氢键的生成而发生的缔合现象。26.硫醇的结构与醇相似，但硫醇的沸点比相应的醇低〔虽然硫醇的分子量较大〕为什么？[解答]:这是因为硫醇不能形成氢键。27.苯酚遇三氯化铁会显色，这是发生了什么反响？[解答]:酚及其衍生物、烯醇都能与三氯化铁水溶液反响生成有色的络离子。28.用Williamson反响制备混合醚，应选择方法1，还是方法2？为什么？[解答]:应选择方法1。因为Williamson反响属SN2历程，如采用叔卤代烷位阻很大，不利于SN2反响，而有利于E2反响，得到消除产物，所以反响应用伯卤代烷作为反响原料。29.醇、酚及醚结构中氧原子是采用怎样的杂化状态？[解答]:醇中氧原子SP3杂化；脂肪醚中氧原子SP3杂化,芳香醚中氧原子SP2杂化；酚中氧原子SP2杂化。30.发生芳环上亲电取代反响，苯酚和苯哪个活性大？为什么？[解答]:苯酚的活性大。因为酚羟基是个强的供电基，使苯环上的电子云密度增加，有利于芳环上亲电取代反响。31.环氧丙烷的开环反响，酸催化和碱催化有何不同？[解答]:碱催化反响：烷氧基进攻的是氧环中取代基较少的碳原子；酸催化反响：烷氧基进攻的是氧环中取代基较多的碳原子。32.怎样别离乙醚(bp34.50C)与正丁烷(bp36.10C)？[解答]:一般醚可与浓酸形成佯盐而溶于酸层，佯盐被水稀释时发生分解而恢复为醚。所以可先用浓酸萃取，然后分层，酸层加水后再分出醚即可。33.为什么醛酮易发生亲核加成而烯烃易发生亲电加成？[解答]:醛酮分子中都存在，由于氧的电负性强，碳氧双键中电子云偏向于氧，带局部正电荷的碳易被带负电荷或带局部未共用电子对的基团或分子进攻，从而发生亲核加成。而烯烃C=C的碳原子对π电子云的束缚较小，使烯烃具有供电性能，易受到带正电或带局部正电荷的亲电试剂进攻，易发生亲电加成。34.醛酮发生亲核加成活性顺序怎样？[解答]:醛酮发生亲核加成活性与羰基的活性〔电子效应，位阻效应〕和亲核试剂有关，在亲核试剂相同情况下，羰基碳原子上正电荷越多，位阻越小，亲核加成活性越大。如以下化合物加成活性顺序为：

35.哪些化合物能顺利地和NaHSO4反响？[解答]:醛、脂肪族甲基酮和低级环酮〔环内碳原子在8个以下〕能与NaHSO3加成，非甲基酮和苯乙酮及环内碳原子在8个以上环酮不能顺利地和NaHSO4反响。36.哪些化合物能发生碘仿反响？有什么应用？[解答]:醛、酮分子中的α氢原子容易被卤素取代，生成α-卤代醛、酮，凡具有结构的醛、酮〔即乙醛和甲基酮〕与卤素的碱溶液〔亦即次卤酸盐溶液〕作用时，总是生成三卤甲烷，因而称为卤仿反响。由于卤素的碱溶液〔次卤酸〕本身是氧化剂，能把基团氧化成基团，因而具有的伯醇、仲醇也能发生卤仿反响。因为碘仿是不溶于水的亮黄色固体，且有特殊气味，由此可以很易识别是否发生碘仿反响，以此鉴别乙醛、甲基酮以及含有的醇。37.哪些化合物能发生羟醛缩合反响？条件是什么？[解答]:羟醛缩合反响是指有α氢的醛、酮在稀碱作用下形成烯醇负离子，与另一个分子的醛或酮的羰基发生亲核加成反响。羟醛缩合反响的产物为β-羟基醛酮化合物，或脱水生成α,β-不饱和醛酮化合物。羟醛缩合反响的条件是〔1〕有α氢的醛、酮〔2〕稀碱作用38.哪些化合物能发生Cannizzaro反响？条件是什么？[解答]:Cannizzaro反响是指不含α-H的醛在浓碱条件下发生的氧化复原反响，一分子氧化成羧酸，另一分子复原成伯醇。如其中一种是甲醛，由于甲醛极易氧化总是生成甲酸，而其他的醛被复原。Cannizzaro反响的条件是〔1〕无α氢的醛〔2〕浓碱作用39.哪类化合物能生成苯腙？有什么应用？[解答]:含羰基的醛、酮均能与苯肼反响生成腙，常用于醛酮的鉴定。40.鉴定醛类最常用的反响是什么？[解答]:醛能发生银镜反响，这是鉴定醛类最常用的方法。41.如何利用核磁共振谱推断化合物结构？[解答]:习题中一般有化合物的分子式，首先计算不饱和度，根据不饱和度和分子式，写出所有可能的结构式，再根据核磁共振谱图来确认是哪一种。不饱和度的计算方法：Ω=(2N4+2+N3-N1)/2〔N4为四价原子的数目，主要为碳原子；N3为三价原子的数目，主要为氮原子；N1为一价原子的数目，主要为氢原子和氯原子〕核磁共振谱图给出关于结构的信息：化学位移值------各类氢的归属峰的组数------有几种类型的氢峰的裂分数------相邻碳上氢的数目峰的强度〔峰面积、积分曲线高度〕------各类氢的相比照数以以下图为例说明：在该图中化合物的分子式为C6H10，不饱和度为：(2*6+2-10)/2=2。该化合物可能为炔烃或二烯烃，有多种异构体。这时就要用核磁共振谱图来确认是哪一种。从谱图可以看出该化合物只有两种氢且数目比为1:9，仔细分析会发现只有3,3-二甲基-1-丁炔的谱图符合条件，从而确认了该化合物的结构。

42.为什么羟基乙酸的酸性比乙酸强，而对羟基苯甲酸的酸性比苯甲酸的酸性弱？[解答]:在羟基乙酸中，羟基具有吸电子的诱导效应，故酸性比乙酸强；而在对羟基苯甲酸中，羟基具有吸电子的诱导效应和给电子的共轭效应，且给电子的共轭效应大于吸电子的诱导效应，故酸性比苯甲酸的酸性弱。43.为什么间甲氧基苯甲酸的酸性强于苯甲酸的酸性，而对甲氧基苯甲酸的酸性弱于苯甲酸的酸性？[解答]:甲氧基处于间位时，吸电子的诱导效应使酸根负离子稳定，酸性增加；甲氧基处于对位时，甲氧基的给电子的共轭效应大于吸电子的诱导效应，使酸根负离子稳定性降低，酸性减弱。44.为什么乙醇中不含CH3CO-，但能发生碘仿反响，而乙酸中含有CH3CO-，但不能发生碘仿反响？[解答]:由于次卤酸盐是一种氧化剂，能被氧化成CH3CO-结构的醇，也可以发生碘仿反响。乙醇先被氧化成乙醛，而后发生碘仿反响。乙酸在碱性条件下先形成CH3COO-,由于P-Π共轭效应，降低了羰基碳的正电性，α-H的酸性降低，难于形成三碘代产物。45.由卤代烃制备增加一个碳的羧酸常用的方法：方法一：由卤代烃转化成腈，水解得到羧酸；方法二：由卤代烃转化成Grignard试剂，与CO2反响后水解得到羧酸以下转化应选用哪种方法？[解答]:⒈用方法一，Grignard试剂可与羰基反响。⒉用方法二，乙烯卤不发生亲核取代。⒊用方法二，叔卤代烃在碱性条件下易发生消除。⒋用方法一，Grignard试剂遇活泼氢分解。46.醛、酮和羧酸衍生物分子中都含有羰基，羧酸衍生物可发生亲核取代反响，但醛、酮只发生亲核加成而不发生亲核取代。为什么？[解答]:醛、酮和羧酸衍生物均接受亲核试剂的进攻，第一步发生亲核加成，形成四面体的氧负离子中间体；而在第二步消除反响中，由于H-或R-的碱性极强，很难于离去，因此中间体氧负离子结合一个质子得到加成产物。47.为什么羧酸衍生物的亲核取代反响活性为：酰卤>酸酐>酯>酰胺？[解答]:羧酸衍生物的亲核取代反响是分亲核加成和消除两步完成的。在第一步亲核加成中，反响的活性主要取决于羰基的电子效应和空间位阻。羰基碳上所连的基团吸电子效应越强，体积越小，越有利于加成。羧酸衍生物吸电子效应强弱为：-X>-OCOR'>-OR>-NH2。在第二步消除反响中，离去基团的碱性越弱，越易离去。离去基团的碱性强弱顺序为：NH2->RO->RCOO->X-。故离去能力为：X->RCOO->RO->NH2-。综上所述，羧酸衍生物的亲核取代反响活性为：酰卤>酸酐>酯>酰胺。48.醛、酮、羧酸及其衍生物分子中都含有羰基，羰基对α-H的活性有何影响？[解答]:α-H的酸性为：酰卤>醛、酮>酯>酰胺。酰卤中，卤原子的吸电子的诱导效应大于给电子的共轭效应，从而增加了羰基对α-碳的吸电子能力，使α-H的活性增加。同时卤原子的吸电子效应也使形成的烯醇负离子因负电荷分散而趋于稳定。在酯和酰胺中，由于烷氧基的氧和氨基氮的给电子的共轭效应大于吸电子的诱导效应，孤对电子可与羰基共轭而使酮式结构稳定，形成烯醇负离子需要较大的能量。酰胺氮上的孤对电子碱性较强，共轭结构更稳定，形成烯醇负离子需要更大的能量，酸性最弱。49.在红外光谱中，羰基的伸缩振动频率一般为：酰氯≈1800cm-1，酯≈1735cm-1，酰胺≈1690cm-1，酮≈1715cm-1。为什么？[解答]:从共振结构来看，影响羰基的伸缩振动频率的因素主要为诱导效应、共轭效应和氢键效应。吸电子的诱导效应增加羰基的双键性，伸缩振动频率向高频移动；给电子的共轭效应增加羰基的单键性，伸缩振动频率向低频移动；氢键效应使氧上电子云密度增加，羰基的单键性增加，伸缩振动频率向低频移动。酰氯分子中氯原子的强电负性，增加了羰基的双键性，使羰基的伸缩振动频率较高〔≈1800cm-1〕；酯分子中虽然氧的电负性较强，但氧上的孤对电子与羰基共轭，使羰基的伸缩振动频率低于酰氯而高于酮〔≈1735cm-1〕；酰胺分子中氨基的对羰基的共轭效应大于诱导效应，加上氢键效应，使羰基的伸缩振动频率较低〔≈1690cm-1〕。50.为什么含有α-H的伯或仲硝基化合物能逐渐溶解于氢氧化钠溶液而生成钠盐?[解答]:受硝基强吸电子性作用，使α-H活性增强具有酸性，在氢氧化钠溶液中能生成稳定的负离子；因为其负离子存在以下共振结构式，说明这个负离子稳定。有α-H的硝基化合物存在酸式和硝基式互变异构现象叔硝基化合物没有这种氢〔α-H〕，原子，因此不能异构成为酸式，也就不能与碱作用。51.为什么硝基的存在能增强酚类、羧酸的酸性而对芳胺碱性影响的却是减弱[解答]:当硝基处于酚羟基、芳香族羧酸的羧基及芳胺氨基的邻位或对位时，由于其强吸电子性，明显提高酚及羧酸的酸性；芳胺那么由于氮原子上电子云密度降低而使其碱性减弱。52.为什么胺有碱性与亲核性？[解答]：胺类化合物具有类似氨的结构，氮原子在成键时，首先杂化成sp3杂化轨道，氮原子的三个sp3轨道与氢的s轨道或烃基的sp3杂化轨道构成N-H或N-Cσ键,氮上另有一对孤电子对占据未成键的sp3轨道,这对未成键的对孤电子呈现出较强的碱性及亲和性53.怎样用简便的化学方法除去三丁胺中的少量二丁胺。[解答]:二丁胺是仲胺N上有活泼H,能与酰化剂反响；而三丁胺是叔胺N上没有活泼H，不能与酰化剂反响；利用仲胺、叔胺这一不同性质进行别离。如：加乙酰氯处理，二丁胺生成乙酰化物，就能与三丁胺别离。54.为什么常用Gabriel合成法制备纯洁伯胺？[解答]:Gabriel合成法中，邻苯二甲酰亚胺的氮上只有一个氢原子，具有弱酸性，能在乙醇溶液中与碱反响生成盐，酰亚胺N负离子与卤代烃反响生成N-烷基邻苯二甲酰亚胺〔此时的氮不再具有亲核性，不能成季铵盐〕，再于碱性溶液中水解，故而最终产物是纯伯胺。如：Gabriel合成法中可用的卤代化合物种类很多，如卤代酸、酰卤等。55.为什么Hofmann消除可用来测定胺的结构？[解答]:季铵碱的消除反响常称为Hofmann消除反响，当季铵碱的一个基团上有两个β位的氢时，消除就有两种可能，主要被消除的是酸性较强的氢，也就是β碳上取代基较少的β氢。烯烃的构造与卤代烃或醇发生消除反响时所发现的Saytzeff规那么正相反。用Hofmann消除反响来推测胺的结构：先用过量的碘甲烷与胺作用，使胺转变为季铵盐；既发生彻底甲基化：用湿的氧化银处理，得到季铵碱；季铵碱受热分解生成叔胺和烯烃；根据烯烃的结构可推测出原来胺分子的结构56.为什么以芳胺为原料进行环上硝化、卤化、磺化等亲电取代反响时，先将氨基乙酰化？[解答]：芳胺的酰基衍生物不像芳胺那样易被氧化，酰胺在酸或碱的催化下，可水解游离出原来的胺。因此在有机合成中可以用酰化的方法来保护芳胺的氨基；另外酰氨基与氨基是同类定位基，都属于一类定位基即邻对位定位基，并且酰氨基的定位效应比氨基要弱些，能使芳环上的亲电取代反响更加缓和。例如：芳胺的氨基酰化，既保护了氨基又使反响定位效应不变，同时又缓和反响，提高产率。57.为何吡咯的偶极距方向〔〕和吡啶的偶极矩方向〔〕相反？[解答]:吡咯分子中氮原子上的孤对电子参与环共轭，且氮的给电子共轭效应大于吸电子诱导效应，所以吡咯的偶极距方向为。而吡啶氮原子上的孤对电子未参与环上闭合大π键，加上氮原子的电负性大于碳的，所以吡啶的偶极矩方向指向氮原子。58.吡啶和吡咯都具有芳香性，可产生芳香性的原因不同，如何解释？[解答]:吡啶和吡咯分子中的氮原子都是sp2杂化，组成环的所有原子位于同一平面上，彼此以σ键相连。在吡啶分子中，环上由4n+2〔n=1〕个p电子构成芳香π体系，氮原子上还有一对未共用电子处在未参与共轭