有机化学考研，有机化学考研科目
典型题14-10 将下列各组化合物按酸性从强到弱的顺序编号：
（i）
（ii）
解：（i）分子上含有吸电子基时，吸电子基效应越强，那么分子的碱性就越强。因此，上述四个分子的酸性大小顺序如下：
（ii）羧酸的酸性强于醇类，醇类的酸性弱与水但比烷烃强；炔氢由于C原子的杂化方式为sp杂化，因此杂化轨道含有较多的s轨道成分，对电子的吸引力就越强。酸性大小顺序：炔烃＞烯烃＞胺＞烷烃。综上所述，上述五个分子的酸性大小顺序如下：
对于化合物的酸性，主要看活泼氢离去能力的大小，也可以分析氢离去之后负离子的稳定性。综合而言，离去之后（或离去之前）分子上含有强吸电子基，则分子的酸性就强，而具有给电子基团时，一般负离子就不稳定，原化合物的酸性就很弱。
典型题14-11 为什么胺的碱性要强于醇或醚？
解：O原子的电负性比N原子的电负性大，因此形成羟基时，对共用电子对具有更大的吸引力，最终引起氨基上N原子的一个孤对电子与质子具有更强的结合能力。根据酸碱理论，胺的碱性就比醇的碱性强。
典型题14-12 解释以下事实：
（i）吗啉盐酸盐的酸性比六氢吡啶的盐酸盐酸性强；
（ii）3-溴-1-氮杂二环[2.2.2]辛烷共轭酸的酸性比3-氯-1-氮杂二环[2.2.2]辛烷共轭酸的酸性弱；
（iii）氮丙烷与H＋反应后形成的正离子的pKa小于六氢吡啶正离子的pKa。
解：一般而言，共轭酸的酸性强弱和该化合物共轭碱的碱性强弱恰好相反。共轭酸的酸性越强，那么其共轭碱的碱性就越弱；共轭酸的酸性越弱，那么其共轭碱的碱性就越强。
（i）吗啉的结构式为：
O原子取代亚甲基，O本身具有一定的吸电子效应，因此吗啉的碱性比六氢吡啶的碱性要弱，因而其共轭酸的酸性比六氢吡啶的共轭酸酸性强。
（ii）氯的电负性强于溴，因而最终3-氯-1-氮杂二环[2.2.2]辛烷的碱性弱于3-溴-1-氮杂二环[2.2.2]辛烷，而其共轭酸的酸性便要强。
（iii）氮丙啶为三元环结构，其中N—C具有更多的p轨道成分，氮原子上的孤对电子具有更多的s轨道成分，因此氮丙啶的碱性比六氢吡啶弱，其共轭酸的pKa比六氢吡啶要小。
典型题14-13 在学习过程中你会发现四级铵盐相对比较稳定，而稳定的氧鎓盐炔相对较少。你能通过网络检索列举一些稳定的氧鎓盐吗？尝试总结一下这些稳定的氧鎓盐的结构特点。
解：稳定的氧鎓盐有如下几类。
（i）吡喃盐类化合物。该类化合物具有很好的芳香性，也具有稳定的平面结构，是一种很稳定的氧鎓盐。结构式如下：
（ii）四氟硼酸三乙基盐。该类化合物具有稳定的氧正离子角锥形结构，氧正离子与多个给电子基团相连，是常用的烷基化试剂。结构式如下：
（iii）氧杂三环癸烷。该类化合物具有碗形结构，氧杂三环癸烷可以在水中稳定存在。
结构式如下：
典型题14-14 用环己醇、不超过四个碳的有机物和适当的无机试剂为原料合成下列化合物：
（i）
；
（ii）
；
（iii）
；
（iv）
解：（i）合成路线如下：
（ii）合成路线如下：
（iii）合成路线如下：
（iv）合成路线如下：
典型题14-15 以相应的卤代烷为原料，用直接烷基化的方法合成一下化合物：
（i）1-己胺；
（ii）三甲基正丙基碘化铵；
（iii）六氢吡啶。
解：由于氨或胺的氮原子上的孤对电子具有较强的亲核能力，因此容易与卤代烷发生SN2取代反应。因此，上述目标化合物的合成路线可分别如下：
（i）
（ii）
（iii）
典型题14-16 利用NaN3和Gabriel合成法合成下列胺：
（i）1-戊胺；
（ii）环己胺；
（iii）甘氨酸；
（iv）3-乙基己胺。
解：制备一级胺最好的方法之一就是利用叠氮化合物代替氨：叠氮离子N3－是一个亲核基团，在SN2反应中它的亲核能力强于氨，因此可以与一级和二级卤代烷反应生成烷基取代的叠氮化合物，接着还原一级胺。还原方法包括：催化氢化、氢化铝锂及三苯基膦还原。其次，最常见的方法就是Gabriel法。上述化合物的合成路线为：
（i）
（ii）
（iii）
（iv）
典型题14-17 画出在三苯基膦的作用下，正丁基叠氮转化为正丁胺的反应机理。
解：反应机理如下：
典型题14-18 多巴胺属于神经递质的脑内分泌物，可帮助细胞传送脉冲，具有传递快乐、兴奋情绪的功能，又被称为快乐物质，因此在医学上被用来治疗抑郁症。此外，吸烟和吸毒可增加多巴胺的分泌，使吸食者感到兴奋。多巴胺的化学名称为4-（2-乙氨基）苯-1,2-二酚。画出其结构式，并设计两条以邻苯二酚为原料合成多巴胺的路线。
解：多巴胺的结构式如下：
合成路线有两种，分别为：
①由醛制备胺：
②在苯环上引入甲酰基，再用叠氮化合物重排：
典型题14-19 以不超过五个碳的有机物及其他必要试剂通过还原胺化反应合成：
（i）
；
（ii）
；
（iii）
。
解：胺或氨可以与醛或者酮发生亲核加成反应，生成亚胺。亚胺中的碳氮双键类似于醛、酮中的碳氧双键，可在催化氢化或氢化试剂作用下被还原成相应的一级、二级或三级胺。一般合成方法为：从氨到一级胺；从一级胺到二级胺；从二级胺到三级胺。因此，上述化合物的合成路线为：
（i）
（ii）
（iii）
典型题14-20 利用还原胺化反应合成下列化合物：
（i）以六氢吡啶为原料合成N-环戊基六氢吡啶
（ii）以四氢吡咯为原料合成N-乙基四氢吡咯
（iii）以环己酮为原料合成环己胺
（iv）以环戊醇为原料合成环戊胺
解：在一级胺的合成方法中，利用甲酸铵代替氨或还原试剂将醛或酮在高温下转化为胺的反应称为Leuckart-Wallach反应。在此过程中，甲酸根负离子作为还原剂提供一个氢负离子将亚胺还原成胺。根据此特征反应，上述四个反应的产物分别为：
（i）
；
（ii）
；
（iii）
；
（iv）
。
典型题14-21 完成下列反应式。
（i）
（ii）
（iii）
解：（i）酮和胺优先发生亲核加成反应，生成碳氮双键；在NaBH（OAc）3可被还原成脂肪胺。因此产物如下：
（ii）氰基可被加氢还原剂直接还原成饱和脂肪胺。因此产物如下：
（iii）酮和胺优先发生亲核加成反应，生成碳氮双键；在NaBH3CN可被还原成脂肪胺。因此产物如下：
典型题14-22 结合第18章知识，以苯胺为原料合成对氨基苯磺酰胺。
解：以苯胺合成对氨基苯磺酰胺，最重要的一步就是需要先将苯环磺化，然后再与氨反应。但是必须注意在磺化之前需要保护苯环上已有的氨基。因此基本合成路线为：
典型题14-23 完成下列反应式。
（i）
（ii）
（iii）
解：酰氯、磺酰氯均可以在碱性条件下与胺反应，最终生成酰胺和磺酰胺。一级胺与磺酰氯反应生成磺酰胺后，N原子上还有一个氢，由于受到磺酰基的影响，N上的氢原子具有弱酸性，可以和碱发生反应转化为盐类，进而与碘代烷反应，水解后生成二级磺酰胺。上述各反应产物依次如下：
（i）
（ii）
（iii）
典型题14-24 Sildenafil是磷酸二酯酶5（PDE5）的一种选择性抑制剂，并且是第一例具有治疗男性勃起功能障碍作用的药物。Pfizer公司以VIAFGRA为商标生产这种药物，在1998年通过美国食品和药品监督管理局（FDA）批准后的第一年，全球销售额就达到7.88亿美元。它就是一种磺酰胺类药物，其合成中的一步就是磺酰胺的构建。完成以下反应式：
解：酰氯、磺酰氯均可以在碱性条件下与胺反应，最终生成酰胺和磺酰胺。因此上述反应过程为：
典型题14-25 根据Hofmann消除反应的机理推测以下列底物为原料经彻底的甲基化、Ag2O处理后加热的主要产物：
（i）环己胺；
（ii）2,4-二甲基四氢吡咯；
（iii）N-乙基六氢吡啶；
（iv）
；
（v）
。
解：Hofmann消除反应一般需要经历三个步骤：（1）氮原子的彻底的甲基化反应；（2）四级铵盐与湿的氧化银反应；（3）四级铵碱的醇溶液在减压条件下浓缩；然后在200℃的作用下热消除生成烯烃、水合三级胺。因此，根据Hofmann消除反应的机理，上述化合物经热消除后形成的产物可为：
（i）
；
（ii）
；
（iii）
；
（iv）
；
（v）
。
典型题14-26 完成下列反应式。
（i）
；
（ii）
；
（iii）
；
（iv）
；
（v）
。
解：上述反应均属于Hofmann消除反应，Hofmann消除反应属于E2型的β-消除反应。在反应过程中，底物四级铵碱被碱夺取的氢原子必须在β位碳原子上。反应的立体化学应符合反式消除。离去基团的三级胺和β氢原子必须处于反式共平面。因此上述反应过程产物分别如下：
（i）各步产物分别为：
（ii）产物有两个，分别为：
、CH2＝CHCH3
（iii）
（iv）产物有两个，分别为：
、CH2＝CHPh
（v）产物有两个，分别为：
、
典型题14-27 完成下列反应式。
（i）
（ii）
（iii）
解：Hofmann消除和Zaitsev消除的情况正好相反。其原因是Hofmann消除受反应物的诱导效应制约，即碱进攻的β位碳原子上取代基较小，电子云的密度较小，因而是酸性较强的氢原子。这个氢原子空阻也很小，易于被碱夺取生成Hofmann消除产物，最终形成双键碳上取代基较少的烯烃。因此上述反应产物分别如下：
（i）
（ii）
（iii）
典型题14-28 写出以下三级胺经双氧水处理并加热后的主要产物：
（i）N,N-二甲基环己胺
（ii）N,N-二乙基环己胺
（iii）N-乙基六氢吡啶
（iv）N,N-二甲基-1-甲基环己胺
解：上述三级胺经双氧水处理并加热后的主要产物分别如下：
（i）
（ii）
（iii）
（iv）
典型题14-29 完成下列反应式（注意产物的立体化学性质）：
（i）
（ii）
（iii）
（iv）
解：三级胺在过氧化氢和加热的条件下发生Cope消除反应。三级胺与过氧化氢或过氧羧酸发生氧化反应得到中间物氧化胺，氧化胺加热之后，发生E2顺式消除，最终生成烯烃。
（i）
（ii）
（iii）
（iv）
典型题14-30 设计一个鉴别以下胺类化合物的实验方案：
己胺、六氢吡啶、N-甲基六氢吡啶。
解：六氢吡啶是一个二级胺，该化合物的结构简式如下：
因此，己胺、六氢吡啶、N-甲基六氢吡啶三个化合物分别是一级胺、二级胺和三级胺。鉴别一级胺、二级胺和三级胺最常用的方法就是Hinsberg反应。一级胺、二级胺和三级胺与磺酰氯的反应统称为Hinsberg反应，此反应经常在碱性条件下进行。由于三级胺上的N原子没有H可以离去，因此三级胺补语磺酰氯发生酰基化反应，二级胺只有一个H，生成的磺酰胺不能与碱反应。一级胺与磺酰氯反应之后，还可以在于碱反应生成盐。因此可有如下区分方案，通过观察不同的现象即可区分不同的化合物。
发生Hinsberg反应后三种不同化合物的现象：
①己胺反应后的磺酰胺可以溶于NaOH溶液中；
②六氢吡啶反应后的产物不能溶于NaOH溶液中；
③N-甲基六氢吡啶与磺酰氯不发生反应。
典型题14-31 完成下列反应：
（i）
（ii）
（iii）
（iv）
解：一级脂肪胺与亚硝酸反应液的产物为N-亚硝基胺，该产物不稳定，进而会互变异构转换成偶氮化合物，在酸性条件下会失水生成重氮盐；烷基重氮盐非常不稳定，会分解释放氮气，最后转变为烯烃。若碳原子上还有羟基，最终会发生烯醇式重排形成酮。上述化合物均服从此反应机理，因此产物分别为：
（i）
（ii）
（iii）
（iv）
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