第十七章 周环反应练习
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第17章周环反应一、选择题1.下述周环反应类型为()。
[上海大学2004研]A.电环化反应B.分子内的D-A反应C.[1,3]σ迁移反应D.螯环反应【答案】B【解析】本题为环内共轭双烯与环外单烯的分子内的Diels—Alder反应,属于环加成反应。
2.[上海大学2003研]【答案】(A)【解析】本题发生的是顺旋的电环化反应,其参与反应的π电子数为6,根据电环化反应的选择性规则,反应条件应为光照。
3.下列各组化合物中,最易起Diels-Alder反应的是()。
[武汉大学2004研]【答案】(B)【解析】Diels-Aider反应属于环加成反应.一般来说,连有给电子基的双烯体与连有吸电子基的亲双烯体反应速率较快。
4.下列反应的正确途径是()。
[华中科技大学2001研]A.加热对旋B.光照对旋C.加热顺旋D.光照顺旋【答案】A【解析】本题发生的是对旋的电环化反应,其π电子数为6,根据电环化反应的选择性规则,反应条件应为加热。
二、填空题1.完成反应式。
[北京大学2000研]【答案】【解析】由于硝基和溴原子的吸电子作用,使对硝基溴苯中苯环上的电子云密度减小,尤其是2位和3位碳缺电子,在加热条件下,可与双烯体发生Diels—Alder反应。
2.完成反应式。
[中国科学院一中国科学技术大学,2003研]【答案】【解析】环加成反应,当参与反应的π电子数为4n+2时,加热条件下为同面-同面加成。
3.完成反应式。
[复旦大学2004研]【答案】【解析】连有给电子基的双烯体与连有吸电子基的亲双烯体一般较易发生Diels—Alder反应。
4.完成反应式。
[南京大学2002研]【答案】【解析】先发生[3,3]σ迁移反应生成,后者和维蒂希试剂反应,转变成。
5.完成反应式。
[南京大学2003研]【答案】【解析】本题发生的是[3,3]σ迁移反应。
三、解答题1.完成合成[南开大学2000研]答:先用呋喃与顺丁烯二酸二甲酯反应,再将所得产物用氢化铝锂还原,即得目标产物。
第1章周环反应练习题1、(6222)下列化合物不能发生D-A反应的是哪一个?(D)2、(6239)下列哪一个不是周环反应的特征?(D)(A)多中心的一步反应,反应进行时键的断裂和生成是同时进行的。
(B)反应进行的动力是加热或光照。
(C)反应有突出的立体选择性,生成空间定向产物。
(D)受溶剂极性、酸碱催化剂影响较大。
3、(6240)下列哪一个不是周环反应的特征?(B)(A)协同反应。
(B)反应进行的动力是加热或光照,而且能被引发剂引发。
(C)反应有突出的立体选择性,生成空间定向产物。
(D)在周环反应过渡态中,原子排列是高度有序的4、(6101)写出下列反应产物,有立体化学也应注明。
5、(6103)写出下列反应产物,有立体化学也应注明。
6、(6104)写出下列反应产物,有立体化学也应注明。
7、(6201)写出下列反应产物,有立体化学也应注明。
8、(6202分)写出下列反应产物,有立体化学也应注明。
10、(6204)写出下列反应产物,有立体化学也应注明。
11、(6205)写出下列反应产物,有立体化学也应注明。
12、(6210)写出下列反应产物,有立体化学也应注明。
13、(6211)写出下列反应产物,有立体化学也应注明。
15、(6213)写出下列反应产物,有立体化学也应注明。
16、(6204)写出下列反应产物,有立体化学也应注明。
17、(6214)写出下列反应产物,有立体化学也应注明。
18、(6215)写出下列反应产物,有立体化学也应注明。
19、(6216)写出下列反应产物,有立体化学也应注明。
20、(6217)写出下列反应产物,有立体化学也应注明。
21、(6218)写出下列反应产物,有立体化学也应注明。
22、(6204)写出下列反应产物,有立体化学也应注明。
23、(6301)写出下列反应产物,有立体化学也应注明。
24、(6302)写出下列反应产物,有立体化学也应注明。
25、(6303)写出下列反应产物,有立体化学也应注明。
第十七章 周环反应一、 基本内容1.周环反应是指在反应进程中,键的断裂与形成是以一个闭合环状过渡态、相互作用的轨道中的电子对重新组合为特征的协同反应。
也就是说,键的断裂与形成都在一个闭合环状过渡态中进行。
因此,周环反应具有如下特点:(1)反应进行时,有两支以上的键几乎同时断裂或形成。
(2)反应具有高度的立体选择性。
(3)反应进行的动力是加热或光照。
2.周环反应主要有三大类型:电环化反应、环加成反应和σ-迁移反应。
二、 重点与难点由周环反应的定义和特点可知,对分子轨道理论、过渡态及立体化学的理解和相关知识的运用是非常重要的。
本章特别强调对前线轨道理论在电环化反应中的运用。
本章的难点是合理地写出一具体反应的合理的反应产物,这要求对轨道的对称性及过渡态的能量加以合理的分析和判断。
三、 精选题及其解17-1 预测下列化合物电环化时产物的结构:解说明:我们以本题为例来探讨一下如何运用前线轨道理论,以及如何对反应加以正确的分析、写出合理的产物。
题(1)是电环化反应。
在反应条件下,反应物A有开环和关环两种反应1 途径。
关环反应的π电子数由反应物决定,为4π电子体系;开环反应的π电子数由产物决定为6π电子体系。
关环反应产物B 极不稳定(中间的四元环的两支σ键互为反式),说明形成该产物的过渡态的能量极高,反应不能进行。
因此,该反应经对旋开环形成产物C 。
若要验证一下答案的正确性,可将化合物C 在同样条件下的关环产物写出,如果写出的产物是A,说明答案是正确的。
因为,由A 到C 和由C 到A 的变化的过渡态是一样的。
17-2 用前线轨道理论解释17-1(1)的产物的正确性。
解 先画出化合物C 的π分子轨道如下:前线轨道分别为最高占有轨道HOMO 和最低空轨道LUMO 。
电环化反应轨道对称性取决于最高占有轨道的对称性。
如用下图表示A 由到B 的关环反应的过渡态,可以看出标记为a 的那支碳碳键需跨面形成,这对小环化合物是不可能的。
17--周环反应一周环反应1.定义:在最近的五十年里,有机化学家研究有机化学机理,主要有两种。
一种是游离基型反应,一种是离子型反应,它们都生成稳定或不稳定的中间体。
离子型或游离基型反应:反应物→中间体→产物另一种机理是,在反应中不形成离子或游离基的中间体,而认为是有电子重新组织经过四或六中心环的过渡态而进行的。
这类反应不受溶剂极性的影响,不被碱或酸所催化,没有发现任何引发剂对反应有什么关系。
这类反应似乎表明化学键的断裂和生成是同时发生的。
这种一步完成的多种心反应叫周环反应。
周环反应:反应物→产物2.周环反应的特征:①反应进行的动力,是加热或光照。
②反应进行时,有两个以上的键同时断裂或形成,是多中心一步反应。
③反应时作用物的变化有突出的立体选择性。
④在反应过渡态中原子排列是高度有序的。
二. 分子轨道理论几个原子轨道线性组合,形成几个分子轨道,比原子轨道能量低的为成键轨道,比原子轨道能量高的为反键轨道。
其电子填充符合Pauli原理和Hund规则。
σ轨道:Л轨道:丁二烯的分子轨道:镜面节面直链共轭多烯烃分子轨道特点:①节面数:若共轭多烯烃有几个原子,它的n个轨道就有n-1个节面。
②轨道的节面越多,能量越高。
③高一能级的轨道和低一能级的轨道的对称性是相反的。
④图中的共轭多烯烃的对称性都是指类顺型(像顺型)的。
三.前线轨道福井认为最高的已占分子轨道(HOMO)上的电子被束缚得最松弛,最容易激发到能量最低的空轨道(LUMO)中去。
这些轨道是处于前线轨道(FMO),前线轨道理论认为:化学键的形成主要是由FMO的相互作用决定的。
分子的HOMO与LUMO 能量接近,容易组成新轨道。
§1.电环化反应1.定义:在n个Л电子的线型共轭体系中,在其两端点之间生成一个单键的反应及其逆过程称为电环化反应。
电环化反应中,多烯烃的一个Л键变成环烯烃里的一个σ键。
如:(Z,E)2,4-己二烯根据微观可逆性原则,正反应和逆反应所经过的途径是相同的。
第17章 周环反应简答题1.下列化合物之一进行分子内环化得一三环酮,(Me 3Si)2NNa 作为缩合剂,另一则不能。
试写出产物的结构。
解释这一差别。
答:活性的差别主要是由于在环化时,原菠酮B 的3位不容易受到亲电试剂的进攻,因此不能环化。
2.答:3.指出下列周环反应过程中的机理名称。
答:(1)[1,5]氢原子的同面迁移(2)[1,3]碳原子的同面迁移(3)[1,5]碳原子的同面迁移(4)[5,5]σ迁移4.下列化合物在100℃时,其谱中只有一个信号,δ=4.22ppm(s ,10H ),给出合理解释。
答:在瞬烯分子中,由于三元环张力较大,分子有通过相邻π键经[3,3]σ迁移反应打开三元环释放张力的趋势。
但由于分子结构的特殊性,一旦[3,3]σ迁移反应完成,在分子的另一端恰巧又产生一个三元环,重新回到起点,使得分子始终不停地进行[3,3]σ迁移:在此过程中,由于所有氢原子都在轮流扮演顶角氢、烯键氢和三元环氢原子的角色,使得它们的信号平均化,因此谱中只在δ=4.22ppm 处出现单峰。
5.解释下列实验事实:答:首先是原料中环丁烯部分发生4π顺旋开环反应,得到己三烯衍生物。
然后发生6π体系对旋成环反应,生成环己二烯衍生物。
具体反应如下:6.解释下列实验事实:答:首先是两个原料之间发生光照条件下的[2+2]环加成反应,生成氧杂环丁烯衍生物,然后该衍生物再发生光照条件下的4π对旋开环反应,生成最终产物。
7.解释下列实验事实:答:原料首先发生逆第尔斯-阿尔德反应,生成邻苯二甲酸二甲酯和环丁烯衍生物,环丁烯衍生物再发生4π顺旋开环反应得到产物。
具体反应如下:8.按题意要求选择正确答案。
(1)下列分子轨道中,哪个是丁二烯的HOMO?(2)下列分子轨道中.哪个是己三烯的LUMO?(3)烯丙基自由基的非键轨道是(4)烯丙基负离子的LUMO是(5)下列四个分子轨道中,能级最高的是(6)戊二烯正离子的HOMO是答:(1)(c)(2)(d)(3)(d)(4)(b)(5)(b)轨道中节面越多,能级越高。
第十七章生命发展保健一、A11、婴儿开始添加淀粉类食物的月龄是A.2个月B.3个月C.4个月D.5个月E.6个月2、以下哪种辅食适合7个月小儿食用A.碎肉和菜汤B.烂面和鸡蛋C.面条和青菜汤D.带馅的食品E.碎肉和饼干3、评价小儿生长发育的最常用指标是A.运动能力B.体重,身高,头围,胸围等C.语言发育程度D.智力发育情况E.对外界的反应能力4、小儿前囟早闭见于A.脑积水B.脑出血C.小头畸形D.硬膜下出血E.脑穿通畸形儿5、衡量小儿营养状况最常用的指标是A.身长B.体重C.头围D.胸围E.腹围6、小儿出生至满1岁前称为A.新生儿期B.婴儿期C.幼儿期D.学龄前期E.学龄期7、小儿能量代谢中特有的能量消耗是A.基础代谢B.食物的特殊动力作用C.活动D.生长E.排泄8、婴儿为了补充铁剂,最早需要添加的辅助食品是A.新鲜水果B.蔬菜C.粥D.蛋黄E.牛奶9、正常婴儿完全断乳的年龄是A.4~6个月B.7~9个月C.10~12个月D.12~15个月E.15~18个月10、正常婴儿开始添加辅食的年龄是A.1~2个月B.3~4个月C.5~6个月D.7~8个月E.9~10个月11、小儿乳牙出齐的时间是A.1岁~1岁半B.1岁半~2岁C.2岁~2岁半D.2岁半~3岁E.3岁~3岁半12、婴儿死亡多发生在A.出生后1周内B.出生后1月内C.出生后1~3月D.出生后1~6月E.出生后6~12月13、青春期的生长发育特点不包括A.生殖系统迅速发育B.体格生长明显加速C.神经内分泌调节功能稳定D.第二性征出现E.容易出现心理问题14、根据小儿运动功能的发育,正常小儿开始会爬的年龄是A.3~4个月B.5~6个月C.8~9个月D.10~11个月E.11~12个月15、根据小儿认知的发展,开始有时间概念的年龄阶段是A.2~3岁B.3~4岁C.4~5岁D.5~6岁E.6~7岁16、小儿头围与胸围大致相等的年龄是A.出生时B.6个月C.1岁D.1岁半E.2岁17、下列关于头围的说法正确的是A.出生时平均32cmB.3个月时34cmC.1岁时46cmD.2岁时50cmE.5岁时54cm18、3岁小儿的平均身长是A.71cmB.75cmC.81cmD.85cmE.91cm19、人体发育成熟最晚的系统是A.神经系统B.淋巴系统C.消化系统D.呼吸系统E.生殖系统20、生长发育遵循的规律正确的是A.自下而上B.由远到近C.由细到粗D.由简单到复杂E.由高级到低级21、小儿出生后,生长发育最快的阶段是A.新生儿期B.婴儿期C.幼儿期D.学龄前期E.学龄期22、为了改善睡眠质量,老年人睡前应注意A.加餐B.多饮水C.加强活动D.阅读兴奋书籍E.用热水泡脚23、膳食中,含饱和脂肪酸和胆固醇较多的是A.菜油B.羊油C.豆油D.花生油E.玉米油24、老年人早、中、晚三餐食量的比例最好为A.20%、30%、50%B.25%、35%、40%C.30%、30%、40%D.30%、40%、30%E.40%、30%、30%25、老年人血管变化的特点是A.脉压降低B.收缩压升高C.主动脉壁变薄D.周围动脉壁变薄E.血管软化程度增加26、老年人患病的特点是A.病程短B.病情轻C.恢复快D.临床症状典型E.易发生意识障碍27、老年人呼吸系统的明显生理改变是A.肺泡数量增加B.肋间肌萎缩C.肋骨关节软化D.咳嗽反射增强E.支气管黏膜增厚28、随着年龄的增长,老年人感官系统的明显改变是A.味阈降低B.皮下脂肪增加C.眼视近物能力提高D.皮肤防御功能下降E.皮肤感觉敏感性升高29、老年人的晶态智力一般不随年龄的增长而减退。
第十七章 周环反应
1. 推测下列化合物的电环时产物的方法。
(1)
(2)
H
H
H 3C CH
3
H H
H 3C CH 3
(3)
(4)
(5)
C 3H
H
C
3H H
答案:
(2)
H
H
CH 3CH
3
(3)
H
H
CH 3CH 3
对旋
hv
(4)
(5)
CH 3
H
CH 3
H
3
3
3
2.推测下列化合物的环加成时产物的结构:
(1)
+
O O
(2)
R
+
X
(3)
+O
(4)
N
C +
N -Pb
Ph
+
C
C
Ph
Ph
H
H
答案:
+
O
O
(1)
O
O
(2)
R
+
X
R
X
+
(3)
+
O
(主)( 次)
O
(4)
N
C +
N -Ph
Ph
+
Ph
Ph
N
N
Ph
Ph
Ph
Ph
3.马来酸酐和环庚三烯反应的产物如下,请说明这个产物的合理性。
+
O
O
O
O
O
O
H
H
H
H
答案:
O
O
O
H
H
4.说明下列反应过程所需的条件:
(1)
H
H
H
(2)
答案:
H H H
H
(2)
5.说明下列反应从反应物到产物的过程:
R
H
D
D
?
D H
D
R
答案:
D
H
D
R
1,3
H
D
D
R
1,3
6.自选原料通过环加成反应合成下列化合物。
O
(1)
O
CHO
(2)
答案:
O
O
(1)
O
CHO
(2)
+
O
O
O
+
O
7.加热下列化合物会发生什么样的变化?
R
(2)
答案:
R
(2)
8.下面的反应按光化学进行时,反应产物可得到哪一种(Ⅰ或Ⅱ)?
(1)
hv
或
(2)
hv
或
II
I
I I
答案:
(1)
hv
(2)
hv
I
I I
对旋
9.通过怎样的过程和条件,下列反应能得到给出的结果。
Ph
Ph
答案:
Ph
Ph
Ph
Ph
10.通过什么办法把反-9,10-二氢萘转化为-9,-10-二氢萘。
反-9,10-二氢萘
顺-9,10-二氢萘
答案:
反-9,10-二氢萘
顺-9,10-二氢萘
hv
11.确定下列反应在加热反应时所涉及的电子数:
(1)
H
-
H
-(2)3
CH 3
CH 3
+
(3)
N
CH 2N
+
_H 3C
CH 3
+HC
H 2C
CH CH
H C
CH 3CH 3
(4)
+
NC
CN
CN
CN CN
CN
NC
答案:
(1). 涉及的π电子数为6个(2). 涉及的π电子数为4个
(3). 涉及的π电子数为6个(4). 涉及的π电子数为16个
12.解释下列现象:
(1).在狄尔斯-阿尔德反应中,2-丁叔基-,1,3-丁二烯反应速率比1,3-丁二烯快许多。
答案:
在狄尔斯-阿尔德反应中,1,3-丁烯为双烯体。
研究表明,双烯体上连接给电子取代基时,可以提高其HOMO轨道的能量。
从而使HOMO轨道与亲双烯体的LUMO能量更加接近,反应速递加快。
(2).在此-78℃时,下面反应中(b)的反应速率比(a)的快1022倍。
N
N
N
N
+N
2
+N2
(a)
(b)
答案:
反应(a)属于环加成[2+2]的逆反应,而反应(b)属于[2+4]环加成的逆反应。
根据前线轨道理论,[2+2]环加成的热反应是禁阻的,而[4+2]环加成的热反应是允许的。
因此,在-78℃下反应(b)反应速递要比反应(a)的快很多。
(3).化合物CH2
重排成甲笨放出大量的热,但它本身却相当稳定。
答案:
化合物CH2
为线性共轭多烯,不具有芳香性,分子的能量水平要远比芳香分子甲苯的高,
因此它重排成甲苯时会释放出大量的热能。
另一方面,该烯烃重排成甲苯时,主要通过分子内[1,3]或[1,7]σ迁移反应来实现的。
根据σ迁移反应的轨道对称性原理,1,3]和[1,7]同面迁移属于禁不住阴反应,异面迁移则会受到分子的环状结构的限制,因此,该重排反应的活化能很高,所以化
合物CH2
本身相当稳定。