有机化学第四章结构的表征习题答案.docx

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1、第四章结构的表征4-1 如何用 IR 光谱区别下列各组化合物。（1） 异戊烷分子中有异丙基，在13701380cm-1 的吸收峰分裂成两峰，强度接近；（2） 在 3000cm-1 以上无吸收峰者为丁烷； （3）在 30003100cm-1 无吸收者为环已烷；（4） 在 3010cm-1 附近有吸收峰者为甲叉基环已烷（亚甲基环已烷）；（5） 在 3025cm-1 附近和 2720cm-1 处有强吸收峰者为 4-已烯醛；（6） 在 1060cm-1 附近有强吸收峰者为正戊醇；（7） 在 17501860-1 出现两个峰，其中高频峰强于低频峰者为乙酐。4-2 如何用 1H-NMR 谱区分下列各组化合

2、物？（1） 环丁烷只有一个单峰，而甲基环丙烷有四组吸收峰；（2） 新戊烷只有一个单峰，而正戊烷有三组吸收峰；（3） 前者（1-氯-2-溴乙烷）有两组峰，而后者（1,2-二溴乙烷）只有一个单峰。4-3 比较下面两化合物中所标出的质子在 1H-NMR 谱中化学位移大小，并从低场到高场的顺序排列。（1）BACD；（2）ABC。4-4 请将下列各化合物中画线的质子的化学位移按由低场至高场的顺序排列。（2）（1）（3）。4-5 将下列化合物按 C=O 健伸缩振动吸收波数由大到小排列成序。（1）（2）（3）。4-6 请将下列各组化合物按紫外吸收波长由大到小的顺序排列。(1) BDAC ；(2) DCBA

3、。4-7 根据 NMR 谱推测下列化合物可能的构造式。3CH7CH OHCH CH CHCH CH CHCHH CCBr2333223CHBrBrBr3(1)(2)(3)(4)4-8 某化合物的分子式为 C4H8O,它的红外光谱在 1715cm-1 有强吸收峰，它的核磁共振谱有一单峰，相当于三个H，有一四重峰相当于二个H，有一三重峰相当于三个H.。试写出该化合物的构造式。O该化合物为丁酮，其构造式为CH3CCH2CH34-9 根据光谱分析，分别推断下列各芳香族化合物可能的构造式。C CH CHOCH CH CH BrCH CCHCH32222333(1)(2)(3)4-10 某化合物A，其分子

4、式为C8H10O，质谱得到分子离子峰为m/z=122；在IR 谱中，32003600 cm-1 有强宽峰，在 3000 cm-1 和 700750 cm-1 处也有强吸收峰；1H-NMR 显示，7.5（m，5H），3.7（t，2H），2.7（t，2H），2.5（s，1H），请推测该化合物的结构，并标明化合物中各质子的化学位移值。H2H2CCOH该化合物构造式为2.7 3.77.54-11 某化合物的分子式为C4H6O，其光谱性质为： UV 谱:在 230nm 附近有吸收峰，5000；2.51H-NMR 谱：2.03（3H）双峰,=6.13（1H）多重峰，=6.87（1H）多重峰；=9.48（1

5、H）双峰；IR 谱：在 1720 cm-12720cm-1 处有强吸收。试推该化合物的构造式。6.13该化合物构造式为CH3CHC CHO2.03H9.48 6.874-12 根据光谱分析，分别推测下列各脂肪族化合物的构造式：（1） 分子式为C3H6OUV 谱：210nm 以上无极大值；IR 谱：1080cm-1；1H-NMR 谱：=4.75（4H）三重峰，=2.75（2H）五重峰，J=7.1Hz。(2) 分子式为C3H7NOUV 谱：219nm(=60）；IR 谱：3413cm-1，3236cm-1，1667cm-1；1H-NMR 谱：=6.50（2H）宽单峰，=2.25（2H）四重峰，=1

6、.10（3H）三重峰，J=7.5Hz。(3) 分子式为C4H7NUV 谱：219nm 以上无极大值；IR 谱：2273cm-1；1H-NMR 谱：=2.82（1H）七重峰，=1.33（6H）双峰，J=6.7Hz。（4）分子式为C8H8O2UV 谱：270nm(=420）；IR 谱：1725cm-1；1H-NMR 谱：=11.95（1H）单峰；=7.21（5H）多重峰，=3.53（2H）单峰。OH2C O H2C CH2CH3CH2CONH2(CH3)2CHCNCH2C OH(1)(2)(3)(4)4-13 化合物分子式为 C4H6O2，其 13C-NMR 谱如下图所示，推断其可能的构造。O2该

7、化合物构造式为:HCC OCH H3C32144-14 化合物A，mp：21；元素分析：C：79.97%，H：6.71%，O：13.32%；MS、IR、NMR谱如图所示，提出A 的结构式并解释三谱的归属。答：A 为苯乙酮。结构式如下示。COCH3MS 图中 m/z=120，是 A 的分子离子峰，m/z=105 是 A 去甲基后离子峰，m/z=77 是苯基离子峰。IR 谱图中 1750cm-1 处的强吸收峰是羰基的伸缩振动峰，在 1300cm-1 附近分别为甲基中 CH 的弯曲振动和 CC 的弯曲振动峰。指纹区二个吸收峰（760cm-1、690cm-1）是 CH 的面外弯曲振动峰。1H-NMR

8、较高场的单重峰，对应的是CH 中 3 个 H，较低场对应的是苯环中的 5 个3H。第五章饱和烃5-1 写出符合下列条件的C7H16 的构造式，并各以系统命名法命名。(1) 庚烷(2)2-甲基已烷(3)3-甲基已烷(4)2,2-二甲基戊烷(5)2,3-二甲基戊烷(6)2,4-二甲基戊烷(7)3,3-二甲基戊烷(8)3-乙基戊烷(9)2,2,3-三甲基丁烷5-2 写出下列烷基的名称及常用缩写符号。（1）甲基（Me）；（2）乙基（Et）；（3）正丙基（n-Pr）；（4）异丙基（i-Pr）；（5）正丁基（n-Bu）； （6）异丁基（i-Bu）；（7）仲丁基（s-Bu）；（8）叔丁基（t-Bu）。5-3

9、 比较下列化合物沸点的高低，并说明原因。(1)CH3(CH2)4CH3(2)(CH3)2CH(CH2)2CH3(3)CH3CH2C(CH3)3(4)CH3CH2CH(CH3)CH2CH3(1)(4) (2)(3)同碳数的烷烃异构体，含支链越多，分子间作用力越弱，沸点越低。Br2 / CCl4BrHBrHBr / -O-O-BrH25-4 完成下列反应式：(1)H2SO4OSO3HBr BrPt / C(2)+ HNO370HO2C(CH2)4CO2HBr(3)+ Br2-60Br燃烧Cl2FeCl3Br2CO2 + H2O3 2(4)CH(CH )Cl + Cl ClClh(5)+ HBrCH

10、(CH ) +3 2Br碳正离子重排导致的产物C(CH )3 2BrBr5-5 比较下列化合物构象的稳定性大小。1,4-二甲基环已烷的构象稳定性（1）（2）。原因是（1）中的二个甲基均处于 a 键上，而（2）中的二个甲基则皆处于 e 键上，后者构象能量较低，较稳定。HH(1)HCHHH3HH CH3(2)3HHCHCHHHH3CH3H C3CH3CH35-6 下列异构体中哪个最稳定？O(2)题目所示二甲基环已酮三个异构体对应的构象式如下，从中可看出（3）最稳定，因为其两个甲基均处于 e 键上，体系能量较低。O(1)O(3)5-7 环丙烷内能高是由哪些因素造成的？环丙烷分子中碳原子为不等性 sp

11、3 杂化，轨道重叠比开链烷烃的小，形成的碳碳共价键键能小（即有角张力），容易断裂，不如开链烷烃牢固；其次是环丙烷的三个碳原子共平面，相邻两个碳原子上的CH 键是重叠式构象，存在扭转张力。基于上述原因，导致环丙烷的内能较高。5-8 用费歇尔（Fischer）投影式表示下列化合物的构型，并用 R / S 标记手性碳的构型。DCH(1) H C3CH Cl2CHH3 CH3(2) HClHHBrCH3CH3(3)BrH三个化合物费歇尔投影式如下3CH(1) DCH Cl2HCH3SCH3(2) HCl CH CH23SH(3)HBrSBrRCH35-9 下列四个纽曼投影式表示的化合物，哪些是对映体？

12、哪些是非对映体？哪些是同一化合物的不同构象？BrH C3HBrClC HH CHHClCH3CHBr3HCl3(1) HC H2 5ClHHHBrC HC HCHBr33lHHBr3BrClC H2 52 52 5BrHHCH3(2) HC HCHClHCH CH2 5ClHC HC HBrC HH22 52 52 5C HBrHC H2 5ClHH CClC HBr2 5BrH2 5(3)H CH3H3HHClCH3BrC HCl(4)2 5HClCH3CHH33HHBrC HCHHBrC H5ClHCH33HClrHClCHBC H2 52 52 5（1）(2S,3R)-2-氯-3-溴戊烷

13、；（2）(2R,3R)-2-氯-3-溴戊烷；（3）(2S,3R)-2-氯-3-溴戊烷；（4）(2S,3S)-2-氯-3-溴戊烷。（2）和（4）是对映体；（2）和（1）或（3）、（4）和（1）或是非对映体；（1）和（3）是同一化合物的不同构象。5-10 写出环戊烷生成氯代戊烷的反应机理并画出链增长阶段的反应势能变化草图。在图上标明反应物、中间体、过渡态和生成物的结构。并指出哪一步是反应的控制步骤。反应机理如下三式所示：2(1) 链引发Clh或2 Cl(2) 链增长C5H10+ ClC5H9+ HClC5H9+ Cl2C5HCl + Cl9(3) 链终止+ C HC H5 95 9ClC H+5

14、9 C H Cl5 9过渡态 1过渡态 2能量C5H10+ClC5H9 +HCl中间体（自由基）C5H9Cl+Cl反应进程反应势能变化草图：从反应势能草图中可看出，反应机理（2）中第一步即环戊基自由基生成步的活化能较大，所以是整个反应的速率控制步骤。5-11 2,2,4-三甲基戊烷可以生成哪些碳自由基？按稳定性由大到小的顺序排列这些自由基。可生成下列自由基。3CH CHCH C(CH )CH(CH ) CH(CH ) CHCH(CH ) CCH(CH ) C3 23 223 323 3323 3CH33CCHCH3CHH2H CCCCCHH CCH3CH3CCCHH CH2CH3CCCHCH3

15、HCCH C2CH3CCH2HCH333HCH333CH333H2CH3其稳定性为：3R2R1RCH35-12 下列反应 t-BuOCl + RH RCl + t-BuOH如果链引发反应为：t-B uOCl t-BuO+ Cl ，写出链增长反应。9(1) t-BuO+ RHR+ t-BuOH(2) R+ t-BuOClRCl + t-BuO5-13 甲烷在用光照进行氯代反应时，可以观察到如下现象，试用烷烃的氯代反应机理解释这些现象。(1) 将氯先经用光照，然后立即在黑暗中与甲烷混合，可以获得氯代产物。(2) 将氯气先经光照，,然后在黑暗中放置一段时间再与甲烷混合，则不发生氯代反应。(3) 将氯

16、气先经光照，,然后在黑暗中与氯气混合，也不发生氯代反应。(1) Cl2 先用光照，产生氯自由基Cl，迅速在黑暗中与CH4 混合，Cl来不及相互结合，可与甲烷产生连锁反应得到氯化产物。22(2) Cl2 通过光照射虽产生自由基Cl.，但在黑暗中经过一段时间后，又重新结合成Cl ，Cl 再与甲烷混合时，由于无自由基存在，也无产生自由基条件，故不发生反应。(3) 甲烷解离能较大，光照不足以产生自由基，黑暗中Cl2 也不产生自由基，故不发生反应。5-14 回答下列问题。（1）为什么烷烃不活泼？（2）为什么在烷烃高温热解过程中，断裂的主要是 CC 键而不是 CH 键？（3）烷烃的燃烧是一个强烈的放热反应

17、，但该反应并不在室温下发生。（1） 烷烃分子中只有CC 键和CH 键两种非极性键，键键能较大，化学性质稳定。（2） 经查表知CC 键能 347.3kJmol-1，而CH 键能 414.2kJmol-1，即前者键能较小，所以断裂的主要是CC 键而不是CH 键。（3） 由于其反应的活化能非常高，所以在室温下不易反应。5-15 下列哪些化合物物可以用烷烃的卤代反应制备？哪些不适合？请说明理由。（2）、（4）、（5）和（6）可用烷烃的卤代反应制备，而（1）和（3）不适合用烷烃的卤代反应制备。原因是（2）、（5）和（6）对应的烷烃各只有一种 H，它们发生卤代反应时，仅生成一种一卤代产物；（4）中氢虽然有

18、两种 H，但其叔 H 和伯H 被溴取代的活性相差 1600 倍，所以，它发生溴代时仍然可得到高产率的目标产物。而（1）对应的烷烃有 5 种 H，（3）对应的烷烃有 11 种H，也即（1）和（3）对应的烷烃发生卤代反应会生成多种一卤代产物。5-16 下列反应可以得到几种一溴代物（包括立体异构体）？如果伯氢和仲氢的反应速率比为 1 ：82，请估算各种产物的相对含量。戊烷发生一溴代反应可得到 3 种构造异构产物。Br2hHHC2C2BrHC2CHH CHHC2C2CHCHH CCCH BrH CC*CH33HBr3H23322(1)(2)(3)其中（2）有一个手性碳，存在对映异构体。所以共有4 种一溴代物。1-溴戊烷2-溴戊烷+3-溴戊烷= 伯氢的总数仲氢的总数伯氢的相对活性 =61=1仲氢的相对活性682821-溴戊烷的含量=11+82100% = 1.2%2-溴戊烷的含量=3-溴戊烷的含量=82 1+8282 1+822100% = 65.9%31100% = 32.9%32-溴戊烷中 R 型和 S 型是等量的(消旋化)，即各为 32.9%。