第十二章
(1) (2)
(3) (4)
解:(1)2-甲基-3-氯丁酸 (2)2-甲基-5-硝基苯甲酸
(3) (E)-3-甲基-2-氯-2-戊烯酸 (4)(R)-2-溴丙酸
问题12-2试估计下列化合物沸点的高低:
乙烷、乙醚、丁醇、丁酸
解:沸点高低的顺序为:丁酸 > 丁醇 > 乙醚 > 丁烷
问题12-3 为什么5个碳原子以上的醇、酮、羧酸在水中溶解度变得很小?
解:醇,酮,羧酸在水中的溶解性取决于其极性基团()与水分子之间的作用力。随着相对分子质量的增加,这些极性基团在分子中所占的比例将越来越小,它与水分子之间的相互作用力也将越来越小,同时还会产生空间障碍,因此,在水中的溶解度变得很小。 问题12-4试从表12-2中总结羧酸结构对其酸性强弱影响的规律。
解:(1)
(2)
问题12-5 说明乙醇对pH试纸呈中性,而对pH试纸呈酸性的原因。
解:在CF3CH2OH中,由于氟原子的强-I效应,使O-H键中成键电子对强烈地偏移到氧原子一边,削弱了O-H键的强度,使氢能以质子形式解离,因而对pH试纸呈酸性。而在乙醇中,由于CH3CH2-为给电子基,+I效应是O-H键强度增加,氢难以质子形式解离,因而对pH试纸呈中性。
问题12-6解释下列现象:
(1)对硝基苯甲酸比苯甲酸的酸性强;
(2)间碘苯甲酸比对碘笨甲酸的酸性强。
解:(1)由于在对硝基苯甲酸中,硝基对苯环发生静态的-I和-C效应。使苯环的电子云密度下降,因而影响到羧基中O-H键上电子对偏向氧原子一方,因而酸性增强。 (2)碘代苯甲酸分子中也存在I和C效应。在对碘苯甲酸分子中,碘原子对苯甲酸有令其酸
性增强的-I效应和令其酸性减弱的+C;
而在间碘苯甲酸分子中,因碘原子在间位+C受阻,-I效应则由于间位距羧基较近而较强。因此,酸性较强:
问题12-7 写出反应方程式,指出苯甲酸如何变成: 苯甲酸钠;(2)苯甲酰氯;(3)苯甲酸丙酯。
解:(1)
或
(2)
或
(3)
问题12-8 有一未知物(A)能和苯肼发生反应,0.290gA需要25mL0.1KOH溶液中和。A分子的碳链带支链,能发生碘仿反应,不含有醇羟基,试推断A的结构。
解:化合物(A)能与苯肼反应,说明分子中含有醛或酮羰基,所以为羰基酸。
(A) 的相对分子质量可通过与KOH的等物质的量反应来确定。Mr=W/N=0.29/(0.025 x0.1)=116
由于(A)中含 和—COOH,相对分子质量分别为28和45,所以分子其余部分=116-28-45=43,剩余部分含碳原子数为3:
12n+2n+1=43 n=3
(A) 分子的碳链带支链,能发生碘仿反应,结构不含有醇羟基,说明是带支链的甲基酮。综上所述,(A)的结构可能是:
解:由于乙酸的酯化反应是酰氧键断裂,甲醇进攻羧酸分子中的羧基碳原子,反应过程如下:
当CH3—中的H被Cl取代后,由于Cl的拉电子效应,使羧基中碳原子上的正电性增强,从而有利于亲核试剂甲醇的进攻,所以酯化速率加快。
问题12-10 2mol的乙酸和1mol的乙醇酯化时,根据平衡常数(K=4)计算乙酸乙酯的最高得率,并指出增加某一反应物的浓度对产品的得率有何影响?
解:设反应在平衡时生成乙酸乙酯为xmol。
甲酸沸点
X1=3.1547(非本题解),x2=0.8452(mol)。
所以,平衡时乙酸乙酯的最高产率是84.52%。根据平衡反应原理,增加某一反应物的浓度可提高产率。此反应中醇 和酸由等物质的量到乙酸的浓度增加一倍时,产率由66%提高到84.52%。