论呋喃_吡咯_噻吩的芳香性和亲电取代反应的活性_马军营
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1095 20192单项选择题1、命名下列化合物( ).苯甲腈. 苯乙腈. 乙腈 .甲腈2、....3、 如何除去苯中含有的少量杂质吡咯( )。
. 用浓硫酸处理反应体系,吡咯会因为聚合而被破坏,聚合物可以通过过滤除去.用稀硫酸处理反应体系,吡咯会因为聚合而被破坏,聚合物可以通过过滤除去.用浓硫酸处理反应体系,吡咯很容易与浓硫酸发生磺化反应而溶解在浓硫酸中,从苯中分离出去。
.用稀硫酸处理反应体系,吡咯很容易与稀硫酸发生磺化反应而溶解在稀硫酸中,从苯中分离出去。
4、........5、()是最常用的淀粉鉴定试剂。
.茚三酮.2,4-二硝基氟苯.碘.异硫氰酸苯酯6、命名下列化合物().戊二酸酐.反丁烯二酸酐.丁二酸酐.顺丁烯二酸酐7、下列化合物中,碱性最强的是()。
....8、下列化合物中,()可以用作化学合成染料。
....9、蛋白质的基本组成单位是()。
.氨基酸.脱氧核糖核酸.核糖核酸.葡萄糖10、()是一切糖类甜味剂中甜味最大的单糖。
.D-木糖.D -半乳糖.D-果糖.D-葡萄糖11、....12、....13、....14、下列化合物中,()不能与水形成氢键。
.甲胺.二甲胺.甲烷.三甲胺15、....16、命名下列化合物().2-甲基呋喃.1-甲基四氢呋喃.2-甲基四氢呋喃.1-甲基呋喃17、... .18、写出对氨基苯乙酮的结构( )....19、....20、....21、....22、( )和亚硝酸或亚硝酸盐及过量的酸在低温下反应可生成芳香重氮盐 。
. 芳香铵盐 . 芳香三级胺. 芳香一级胺.芳香二级胺23、为何酰胺熔沸点比分子量相近的酯高( )。
. 范德华力 . A and B. 分子间氢键作用 .分子间静电作用24、下列氨基酸中,( )不属于必需氨基酸。
. 蛋氨酸 . 异亮氨酸. 精氨酸.赖氨酸25、两个或两个以上的异戊二烯分子以头尾相连的方式结合起来的化合物称为______。
.生物碱.甾体化合物.萜类化合物.蛋白质26、....27、....28、下列基团中____不能用来保护羟基. THP (四氢吡喃基). 对甲氧基苄氧基甲基p -MeOC6H4CH2OCH2―简写为PMBM. 硅保护基,例如三乙基硅基(TES ) .苄基29、下列反应中,( )不属于周环反应。
第二章 烷烃1. 写出庚烷的所有的构造异构体的结构式,并用系统命名法命名。
2. 写出下列化合物的结构式,并指出化合物分子中碳原子和氢原子的类型。
CH 3CH 2CH 2CH 2CH 2CH 2CH 3CH 3CH 2CH 2CH 2CHCH 33CH 3CH 2CH 2CHCH 2CH 33正庚烷2-甲基己烷3-甲基己烷CH 3CH 2CHCH(CH 3)23CH 3CHCH 2CHCH 333(CH 3)3CCH 2CH 2CH 32,3-二甲基戊烷2,4-二甲基戊烷2,2-二甲基戊烷CH 3CH 2CCH 2CH 3CH 3CH 2CHCH 2CH 3(CH 3)3CCH(CH 3)2CH 33CH 2CH 33,3-二甲基戊烷3-乙基戊烷2,2,3-三甲基丁烷(CH 3)2CHCCH 2CH 2CH 2CH 3CH 3CH 3CH 3CHCHCH 2CH 3CH 32CH 3CH 3CH CH 3C CH CH 3CH 2CH 3CH 33CH 3CH 2CHCHCH 2CH 2CH 2CH 2CH 3CH 3CH 2CH 3(1)(2)(3)(4)CH 3CH 3CH 2CH 3CH CH 3CH 2CH 2CH 3C CH 33H 3C CH 3CH 3CH 2CH 2CHCH 2CH 2CH 2CH 2CH 3CH(CH 3)2CH 3CHCH 2CH 2CHCHCH 2CH 2CH 2CH 3CH 3CH 2CH 3C(CH 3)3CH 3CH CH 3CH 2C CH 32CH 3CH(CH 3)2CH 3CH 3CH 2CHCH 2CHCH 2CH 2CH 2CH 3CH 2CH 32CH 3H 3C (5)(6)(7)(8)(9)(10)3. 用系统命名法命名下列各化合物。
⑴ 4-异丙基辛烷 ⑵ 2,2,4-三甲基庚烷 ⑶ 2-甲基-3-乙基己烷 ⑷ 2,5-二甲基-4-乙基辛烷 ⑸ 3,5-二甲基-4-异丙基壬烷 ⑹ 3-甲基-4,6-二乙基壬烷 ⑺ 2,3-二甲基-5-乙基辛烷 ⑻ 2,5-二甲基-3-乙基庚烷4. 以纽曼投影式,画出下列化合物的最稳定和最不稳定的构象式。
第十二章羧酸(P32-33) 1.命名下列化合物或写出结构式:(1) 3-甲基丁酸 (2) 3-对氯苯基丁酸(3) 间苯二甲酸 (4) 9,12-十八碳二烯酸(5) 4-甲基己酸CH3CH2CH(CH3)CH2CH2COOH(6) 2-羟基丁二酸HOOCCH(OH)CH2COOH(7) 2-氯-4-甲基苯甲酸(8) 3,3,5-三甲基辛酸2.试以反应式表示乙酸与下列试剂的反应3.区别下列各组化合物:4.指出下列反应的主要产物:(第四版保留)(1)C6H5CH2Cl 干醚MgC6H5CH2MgCl(1) CO2(2) H2OC6H5CH2COOH SOCl2C6H5CH2COCl4.完成下列转变:5、怎样由丁酸制备下列化合物?6、解:7、指出下列反应中的酸和碱。
按lewis酸碱理论:凡可接受电子对的分子、离子或基团称为酸,凡可给予电子对的分子、离子或基团成为碱。
8.(1)按酸性降低的次序排列下列化合物:①酸性: 水>乙炔>氨;②酸性: 乙酸>环戊二烯>乙醇>乙炔(2)按碱性降低的次序排列下列离子:>>①碱性:CH3HC C CH3O②碱性:(CH3)3CO>(CH3)2CHO>CH3O9. 解:化合物A有一个不饱和度,而其氧化产物B含有两个不饱和度。
产物DC5H10有一个不饱和度。
从题意可知:D的结构式可能为环戊烷;C的结构为环戊酮;B的结构为己二酸;A的结构式为环己醇。
10.解:(1)由题意:该烃氧化成酸后,碳原子数不变,故为环烯烃,通式为CnH2n-2。
(2)该烃有旋光性,氧化后成二元酸,所以分子量=66*2=132。
故二元酸为CH3CH(CH2COOH)COOH11.由题意:m/e=179,所以马尿酸的分子量为179,它易水解得化合物D和E,D 的IR谱图:3200-2300cm-1为羟基中O-H键的伸缩振动。
1680为共扼羧酸的>C=O的伸缩振动;1600-1500cm-1是由二聚体的O-H键的面内弯曲振动和C-O 键的伸缩振动之间偶合产生的两个吸收带;750cm -1和700cm-1是一取代苯的C-H 键的面外弯曲振动。
/yjhx/16/right4_11.htm呋喃、噻吩和吡咯→ 结构与芳香性呋喃、噻吩与吡咯结构相似,都是由一个杂原子和四个碳原子结合构成的化合物。
从结构上它们可以看做是由O、S、NH分别取代了1,3-环戊二烯(也称为茂)分子中的CH后得到的化合物。
但从化学性质上看,它们与环戊二烯并无多少相似之处,倒是与苯非常类似。
例如,呋喃、噻吩、吡咯这三个化合物都非常容易在环上发生亲电取代反应,而不太容易发生加成反应。
这说明用上述三个结构来代表这三个化合物存在着某种片面性。
按照杂化理论的观点,呋喃、噻吩、吡咯分子中四个碳原子和一个杂原子间都以sp杂化轨道形成σ键,并处于同一平面上,每一个原子都剩一个未参与杂化的p轨道(其中碳原子的p轨道上各有一个电子,杂原子的p轨道上有两个电子)。
这五个p轨道彼此平行,并相互侧面重叠形成一个五轨道六电子的环状共轭大π键,π电子云分布于环平面的上方与下方(见图16-1),其π电子数符合休克尔的4n+2规则(n=1)。
这三个化合物所形成的共轭体系与苯非常相似,所以它们都具有类似的芳香性。
但是,这三个化合物所形成的共轭体系与苯并不完全一样,主要表现在以下两处:(1)键长平均化程度不一样。
苯的成环原子种类相同,电负性一样,键长完全平均化(六个碳碳键的键长均为140pm),其电子离域程度大,π电子在环上的分布也是完全均匀的。
这三个化合物都有杂原子参与成环,由于成环原子电负性的差异,使得它们分子键长平均化的程度不如苯,电子离域的程度也比苯小,π电子在各杂环上的分布也不是很均匀,所以呋喃、噻吩、吡咯的芳香性都比苯弱。
三种杂环分子中共价键的长度如下:另外,由于这三个杂环所含杂原子的电负性也各不相同,各环系中电子云密度的分布也不一样,所以它们之间的芳香性有差异。
氧是三个杂原子中电负性最大的,呋喃环π电子的离域程度相对较小,所以其芳香性最差;硫的电负性小于氧和氮,与碳接近,噻吩环上的电子云分布比较均匀,π电子离域程度较大,因此其芳香性最强,与苯差不多;氮的电负性介于氧和硫之间,吡咯环的芳香性也介于呋喃和噻吩之间。
练习14-1:命名下列杂环化合物:(1) (2) (3)(4) (5) (6)答:略练习14-2:(1)为什么呋喃能与顺丁烯二酸酐进行双烯合成反应,而噻吩及吡咯不能?(2)为什么呋喃、噻吩及吡咯比苯容易进行亲电取代反应?(3)呋喃在溴的甲醇溶液中反应,没有得到溴化产物,而是得2,5-二甲氧基二氢呋喃,请写出相应的反应方程式并解释原因。
答:(1)因为呋喃的芳香性较弱,呋喃及其衍生物可以容易地进行 Diels-Alder 反应,吡咯只能和极活泼亲双烯体发生Diels-Alder 反应,而噻吩则难于发生Diels-Alder 反应。
(2)呋喃、噻吩、吡咯具有芳香的共轭体系,因此可以发生芳香的亲电取代反应,由于这些环上的杂原子有给电子的共轭效应,能使杂环活化,与苯比较,反应较易进行。
(3)反应过程首先是甲醇与溴反应,生成次溴酸甲酯,次溴酸甲酯很不稳定,形成后立即与具有共轭双烯性质的呋喃进行反应。
练习14-3: 2,5-二甲氧基二氢呋喃经催化氢化后再用酸性水溶液处理,得到什么化合物,请写出相应的反应方程式并标明反应类别。
答:琥珀醛练习14-4: 2-氨基吡啶能在比吡啶温和的条件下进行硝化或磺化,取代主要发生在5位,说明其原因。
答:氨基是强供电子基,使吡啶环上电子云密度提高,所以2-氨基吡啶能在比吡啶温和的条件下进行硝化或磺化。
5位是氨基的对位和吡啶氮原子的间位,亲电试剂进攻5位时,所产生正电荷能够离域到氨基氮原子上,活化能低。
进攻3位的电子效应与5位类似,但存在一定空间效应。
所以2-氨基吡啶进行硝化或磺化取代主要发生在5位。
练习14-5:如何理解γ-甲基吡啶的甲基的酸性比β-甲基吡啶的强这一事实?答:可以从共轭碱的稳定性去解释,γ-甲基吡啶共轭碱的负电荷可以离域到电负性大的氮原子上,而β-甲基吡啶的共轭碱则不能。
因此,γ-甲基吡啶甲基上的氢更容易电离,酸性OC H 2C O O H S C H 3OC H 2C O O HN HC H 2C H 2O H SNH 3C H O H 2C H 2CNN O 2O +Br 3C H 3OH O H B r H Br 3O HO C H 3H H 3C O OH C H 3HH 3C O催化加氢OH C H 3H H 3C OH +, H 2OC H 2H 2CC H OC H O更强。
15 杂环化合物问题参考答案问题1 根据化合物卟吩的分子结构(见下图),推测卟吩可能的性质和功能。
NNH N HN讨论:对卟吩的分子结构分析可知,其分子为一共轭闭环芳香性平面结构。
该平面中心可容纳金属离子形成配合物或中心轴双齿配合物,可与DNA 发生嵌插作用而具有抗癌抗病毒功能。
问题2 将热的加入到噻吩中会生成噻吩的三聚体,请推测该反应的机理。
SSSSH 3100%H 3PO 4, 90 0C40%讨论:该反应的机理可能为:SS S SH100%H 3PO 440%SSSSHH噻吩HH +_H+90 0C,问题3 试设计以噻吩、RCOOH 和醋酸酐为主要原料合成化合物RCH 2(CH 2)4COOH 的路线。
讨论:合成化合物RCH 2(CH 2)4COOH 的路线为:S 噻吩NaOClP 2O 5RCO 2HRCOZn(Hg),H+SRCH 2Ac 2O,H 3PO 4SRCH 2CMeOSRCH 2COOHNiRCH 2(CH 2)4CO 2H问题4 吡咯具有弱酸性,请利用共振论进行解释。
讨论:可写出吡咯的5个共振式结构。
可见,吡咯环上电子密度分布较均匀,单键与双键键长明显平均化。
氮原子上的一对电子参与芳香环的构成而离域到环碳原子上,因此碱性降低而表现出弱酸性。
N H N H N H N H N H问题5 盐酸存在时,1分子糠醛与2分子苯胺作用呈深紫色,可用来检验糠醛的存在。
请通过查阅文献写出相关反应方程式,指出发色基团和增色基团。
讨论:其机理有如下2种。
OC HN H 2O H +C C HN CH HC HC OHOH C C HN CH 2H 2C CH OOC6H 5NH 2HClC C HN CHHCCH OH N HHCl机理1深紫色OC HN HClC 6H 5NH 2CC HH N CHHC CH OHN HOC HH N ClOC HH N H N H +CC H NHCHHCCH OHN HCl-+机理2发色基团和增色基团分别为:CC HN CHHC CH OHN HHCl发色基团助色基团问题6 请排列苯、吡啶、呋喃、噻吩、吡咯发生环上亲电取代反应的难易顺序,指出取代基进入的位置,并解释原因。
第十八章杂环化合物〔答案〕1.命名下列化合物。
NS C2H5H3CO COOHNCH3NNHH3CN COOHCOOHNC2H5NSO3HNHCH2COOHNN NNNH2HNN NNOHH(1)(2)(3)(4) (5)(6)(7) (8)(9)(10)1.解:〔1〕4-甲基-2-乙基噻唑〔2〕2-呋喃-甲酸或糠酸〔3〕N-甲基吡咯〔4〕4-甲基咪唑〔5〕α,β-吡啶二甲酸〔6〕3-乙基喹啉〔7〕5-异喹啉磺酸〔8〕β-吲哚乙酸〔9〕腺嘌呤〔10〕6-羟基嘌呤2.为什么呋喃能与顺丁烯二酸酐进行双烯合成反应,而噻吩与吡咯则不能?试解释之。
2.解:五元杂环的芳香性比较是:苯>噻吩>吡咯>呋喃。
由于杂原子的电负性不同,呋喃分子中氧原子的电负性〔3.5〕较大,π电子共扼减弱,而显现出共扼二烯的性质,易发生双烯合成反应,而噻吩和吡咯中由于硫和氮原子的电负性较小〔分别为2.5和3〕,芳香性较强,是闭合共扼体系,难显现共扼二烯的性质,不能发生双烯合成反应。
O +OOO△OOOO3.为什么呋喃、噻吩与吡咯容易进行亲电取代反应?试解释之。
3.解:呋喃、噻吩和吡咯的环状结构,是闭合共扼体系,同时在杂原子的P轨道上有一对电子参加共扼,属富电子芳环,使整个环的π电子密度比苯大,因此,它们比苯容易进行亲电取代反应。
4.吡咯可发生一系列与苯酚相似的反应,如可与重氮盐偶合。
试写出反应式。
解:吡咯分子中N 原子上的一对 p电子参与了大π键的形成,使碳环部分电子云密度升高,而N 上电子云密度有所降低,由于 N 原子的电负性比 H 原子的电负性大,所以诱导作用的结果使N—H 的氢原子具有弱酸性。
因而,吡咯分子具有与苯酚类似性的性质。
例如:N H(1)N Na+ H 2OOHONa+ H 2O(2)OH+N 2+NaO 3SN N OHNaO 3SN H+N 2+NaO 3SN HNN NaO 3S5.比较吡咯与吡啶两种杂环。