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有机化学-作业习题:第十四章 有机含氮化合物

有机化学:作业习题 第十四章 有机含氮化合物:第十四章 有机含氮化合物1.三甲胺的分子量虽比二甲胺的大,但其沸点却比二甲胺的低,说明原因。解答:由于三甲胺分子间不能形成氢键,而二甲胺分子间能形成氢键,破坏氢键需要能量,所以二甲胺的沸点比三甲胺的高。2.丁胺的分子量与丁醇相招生简章近,但丁胺的沸点(77.8℃)比丁醇的沸点(117℃)低得多,但丁胺的碱性却比丁醇强许多,说明原因。解答:这是因为N的电负性不如O强,所以胺的氢键不如醇的氢键强,因此

第十四章 有机含氮化合物

1. 三甲胺的分子量虽比二甲胺的大,但其沸点却比二甲胺的低,说明原因。

解答:由于三甲胺分子间不能形成氢键,而二甲胺分子间能形成氢键,破坏氢键需要能量,所以二甲胺的沸点比三甲胺的高。

2. 丁胺的分子量与丁醇相招生简章近,但丁胺的沸点(77.8℃)比丁醇的沸点(117℃)低得多,但丁胺的碱性却比丁醇强许多,说明原因。

解答:这是因为N的电负性不如O强,所以胺的氢键不如醇的氢键强,因此胺的沸点比同分子量的醇低。同样原因,N对未共用电子对的束缚能力比O小,因此胺的碱性比醇强。

3.苯胺N,N-二甲基化后,其碱性增至3倍,而2,4,6-三硝基苯胺N,N-二甲基化后,其碱性增至40000倍,说明原因。

解答:这是因为在苯胺和N,N-二甲苯胺中,氮上的孤对电子都跟苯环发生共轭,氮上甲基的供电子诱导效应增加了氮上的电子云密度,因此,N,N-二甲苯胺的碱性比苯胺有一定程度的增加;而在N,N-二甲基-2,4,6-三硝基苯胺中,两个邻位硝基使-NMe2基不能和芳香环共平面,阻止了氮上孤对电子与芳环的共轭,使硝基不能通过共轭效应吸引氮上的电子,跟2,4,6-三硝基苯胺相比,N,N-二甲基-2,4,6-三硝基苯胺的碱性大大增加。

4. 用简单的化学方法鉴别:

a.  b.  c.  d.

解答:用NaNO2/HCl分别反应,a.在低温时反应可见有氮气放出;b.低温时反应生成重氮盐,加入a-萘酚后得红色偶氮化合物;c.生成黄色对亚硝基N,N-二甲基苯胺盐酸盐,中和后成为绿色固体;d.生成黄色油状物。

5. 如何用化学方法分离环己基甲酸、三丁胺和辛烷的混合物,并将每一组分以相当的纯度回收?

解答:用NaOH水溶液萃取、分液,水相用盐酸中和,析出沉淀,抽滤得环己基甲酸;油相再用盐酸萃取,分出油相——辛烷,水相用NaOH中和,有油状物析出,分液,油相为三丁胺。

6. 由合成

解答:芳胺在卤化时,因-NH2使苯环强烈活化,很难生成一取代产物,因此在有关合成反应时应先使-NH2酰基化,反应完成后再水解恢复-NH2

7.

  

解答:芳胺硝化时,因-NH2具还原性,容易被硝酸氧化,因此在有关合成反应时应先使-NH2酰基化保护起来,反应完成后再水解恢复-NH2

8. 以不超过4个碳的有机物为原料制备环己基甲胺。

解答:

9. 写出下列季胺碱热消除产物:

(1)

(2)

(3)  (a)

(b)

(4)

解答:(1)

在季胺碱的Hofmann消去中,CH3上的氢优先脱去,其次RCH2,最后是R2CH,即双键碳原子上含烷基最少的烯烃最易生成。这和Saytzeff规则恰好相反。

(2)

这是由于季胺碱β-碳上连有供电子基团降低了β-氢的酸性,使碱性试剂进攻酸性强的β-碳原子上的氢原子。

(3) (a)

 

(b)

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β-碳原子上连有吸电子基团或不饱和基团(如硝基、羰基、苯基等),使β-H酸性增大,容易消除,Hofmann规则不适用。

(4)

 

季胺碱热消除是反式共平面消除。

重氮化合物和偶氮化合物

 

1. 请解释为什么与苯酚发生偶合反应时,前者的反应活性小于后者。

解答:在偶合反应中,重氮盐正离子是作为亲电试剂使用,所以在中,由于-NO2吸电子的诱导效应和吸电子的共轭效应,使得其亲电能力大大提高,故其反应活性大于

2. 通常芳香重氮盐与酚的偶联是在弱碱性介质中进行,与芳胺偶联是在弱酸性或中性介质中进行。这是为什么?

解答:因为芳香重氮盐与酚的偶联反应为芳环上的亲电取代反应。在弱碱性介质中:,平衡偏向右边,在-O-上的电子与苯环共轭,使苯环电  子云密度增大,它比酚更易发生亲电取代反应。但当碱性太强(PH>10)时,重氮盐会与OH-发生反应,生成重氮酸或重氮酸负离子,使之失去偶合能力。

芳香重氮盐与芳胺偶联需在弱酸性或中性介质(PH=5~7)中进行,而不宜在强酸性溶液(PH<5)中进行,因为如果在强酸性溶液中进行,胺转变为铵盐的倾向性加大,-NH3+使苯环电子云密度降低,偶合反应的速度就很慢了。

3. 由和必要的有机试剂合成 。  

解答:苯酚直接进行溴代反应得不到间位取代产物,所以必须引进一个新的基团改变芳环上定位情况,利用重氮盐法是一种好的选择。

合成时,先保护酚羟基再进行硝化反应。氨基的邻对位效应强于羟基。

4.

解答:

 

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