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第八章 周环反应 习题答案

来源:智榕旅游
第八章 周环反应 习题答案

8-1写出下列反应的反应产物。

主要产物 位阻太大,不易生成

8-2 写出下列反应的反应条件及产物的名称。

解 (ⅰ)加热 (Z)-二环〔4.2.0〕辛-7-烯

(ⅱ)①光照 ②加热 (E,E)-辛-3,5-二烯

8-3 完成 下列反应。

8-4 比较下列化合物与1,3-丁二烯发生D-A反应的活性大小顺序。

解(ⅰ)>(ⅱ)>(ⅳ)>(ⅲ)

8-5 比较下列化合物与环己烯发生D-A反应的活性大小顺序。

解(ⅳ)>(ⅱ)>(ⅰ)>(ⅲ)

8-6 写出下面反应的反应产物,用前线轨道理论予以解释。

解 反应产物 :

反应物是取代的单烯烃,光照下发生〔2+2〕环加成反应。激发态下的前线轨道:

激发态时的HOMO 基态时的LUMO

对称性相合,可生成三种产物。

8-7 写出下面反应的反应产物,用前线轨道理论予以解释为什么得此产物。

解 反应产物:

戊二烯基正离子的π分子轨道和在基态时的电子排布如下:

8-8 用前线轨道理论分析下列反应是在加热下还是光照下发生。

解(ⅰ)反应须在光照下进行。

基态电子的排布 丁二烯的π分子轨道 丁二烯的π分子轨道 激发态电子的排布 根据前线轨道理论,环加成反应在光照下进行,必须是一分子的激发态的HOMO与另一分子的基态的LUMO相作用,由上图可以看出它们的对称性是相合的。 (ⅱ)反应须在加热下进行。

基态电子的排布 丁二烯的π分子轨道 烯丙基正离子π分子轨道 基态电子的排布

根据前线轨道理论,环加成反应在加热下进行,必须是一分子的基态的HOMO与另一分子的基态的LUMO相作用,由上图可以看出它们的对称性是相合的。

8-9 完成下列反应。

8-10 解释下列实验事实。

旋光体

90% 10%

ee椅形过渡态 (E,E)90%

aa椅形过渡态 (Z,Z)10%

船形过渡态 (Z,E)极少

船形过渡态能量高,(Z,E)产物极少;ee椅形过渡态能量低, 90%的产物为E,E异构体。

8-11 回答下面反应的有关问题:(ⅰ)反应属于什么类型?(ⅱ)反应通过什么过渡态完成的?(ⅲ)写出详细的反应过程 ,并阐明产物为什么具有式中的构型。

解 (ⅰ)反应是〔3,3〕σ移位反应,克莱森重排。 (ⅱ)反应是通过椅型过渡态完成的。 (ⅲ)反应的详细过程如下:

8-12 环丁烯开环生成1,3-丁二烯是1,3-丁二烯关环反应的逆反应,这一对可逆反应的能级相关图是否相同?为什么?根据能级相关图判断在加热时环丁烯通过什么方式开环?在光照时环丁烯通过什么方式开环?

解 顺旋以c2 轴为对称要素。

1,3-丁二烯 环丁烯

基态时顺旋,对称性允许

对旋以m2面为对称要素

1,3-丁二烯 环丁烯

基态时对旋,对称性禁阻

上图是1,3-丁二烯关环形成环丁烯的能级相关图,环丁烯开环形成1,3-丁二烯的能级相关图与此图相同,只是将反应物看作产物,产物看作反应物即可。电环化反应是可逆反应,根据微观可逆性原理,可逆反应是途径相同、方向相反的反应。

8-13写出反应产物,应用芳香过渡态理论解释此电环化反应。

解 反应产物:

开环反应对旋时的过渡态 开环反应顺旋时的过渡态

过渡态经0次变号,是休克尔体系 过渡态经1次变号,是莫比乌斯体系反应是在光照下进行的,过渡态必须是反芳香性的。反应体系有6个π电子,属于4n+2体系,4n+2电子数只有在莫比乌斯体系才是反芳香性的。所以反应是经过莫比乌斯过渡态进行,即顺旋开环,产物是(Z,Z,E)-1,3,5-己三烯。

8-14 完成下列周环反应的反应式,指出反应类型和反应方式。

(ⅰ)

(ⅱ)

(ⅲ)

(ⅳ)

(ⅴ)

(ⅰ)

电环合反应,6电子,对旋

(ⅱ)

电环化开环反应,4电子 ,顺旋 电环合反应,6电子,对旋

(ⅲ)

电环化开环反应,4电子 ,顺旋 电环合反应,4电子,对旋 (ⅳ)

(ⅴ)

环加成反应的逆反应,〔4+2〕

C〔1,3〕同面移位,移位碳构型翻转

8-15 完成下列合成。

(ⅰ) 用 合成

(ⅱ) 用 合成

(ⅲ)从C6H5CH=CHCH2Cl和C6H5O 合成

(ⅳ)以环戊二烯和顺丁烯二酸酐为原料,合成环戊烷-1,2,3,4-四羧酸。

解(ⅰ)

5-氰基二环〔2.2.2〕辛-2-烯

(ⅱ)

〔Z,Z〕-7甲基-7-乙 氧基二环〔2.2.2〕辛-2,5-二烯 (ⅲ)

(ⅳ)

环戊烷-1,2,3,4-四羧酸

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