最新精细有机合成化学及工艺学试题及复习参考题

2006～2007学年期末考试试卷

2010～2011学年期末考试精细有机合成化学与工艺

复习题及答案

一、完成下列反应方程式

二、判断改错题

三、简答题

四、计算题1、

2、

五、讨论题

六、用苯、甲苯和萘为原料合成下列化合物，并注明主要反应条件

七、用苯、甲苯和萘为原料合成下列化合物，并注明反应名称和主要反应条件

1、精细化学品与精细化工的概念与特点。

精细化学品：“凡能增进或赋予一种（类）产品以特定功能，或本身具有特定功能的小批量或高纯度化学品”。

精细化学品的特点：①产品功能性强（专用性）②批量小③品种多④利润率高⑤更新换代快

精细化工：“生产精细化学品的工业”。“它属于一类化工产品的生产行业”。

精细化工的特点：①多品种、小批量②综合生产流程和多功能生产装置

③高技术密集度④大量应用复配技术⑤新产品开发周期长，费用高⑥商品性强、市场竞争激烈

2、新领域精细化学品的类别。

食品添加剂、饲料添加剂、电子化学品、造纸化学品、塑料助剂、皮革化学品、表面活性剂、水处理剂等。

3、精细化率的定义、我国目前的精细化率。

精细化率是一个国家或地区化学工业发达程度和化工科技水平高低的重要标志。我国目前的精细化率为45%。

4、世界精细化工的发展趋势。

发达国家新领域精细化工发展迅速、重视化境友好绿色精细化学品和超高功能及超高附加值产品，发展绿色化生产与生物工程技术。传统精细化工向发展中国家转移。

5、我国精细化工的现状与存在的主要问题。

●我国精细化工产品的自我供应能力已有了大幅度的提升，传统精细化工产品不仅自给有余，而且大量出口；新领域精细化工产品的整体市场自给率达到70%左右。一些产品在国际市场上具有较大的影响力。

●目前国内精细化工产品尚难以满足细分市场需求。以中低档产品为主，难以满足高端市场要求，以电子化学品为代表的高端精细化学品严重依靠进口。

●在快速变化的市场面前，我国的研发力量还很不足的，特别是薄弱的精细化工的基础性研究已成为我国开发新技术和新产品的重要制约因素。

●部分国家以保护环境和提高产品安全性为由，陆续实施了一批新的条例和标准；我国也在不断加大与人民生活息息相关的工业品的安全管理力度和提高安全标准，这些因素对精细化工的发展提出更高的要求和挑战。

6、有机合成的初始原料和主要基础原料（基础有机化学品）有哪些？

初始原料为煤、石油和天然气等，主要基础原料为乙烯、丙烯、丁二烯、苯、（甲苯）、二甲苯、（乙炔、萘）、合成气等。

7、碳一化学的概念、发展碳一化学的意义。

化学反应过程中反应物只含有一个碳原子的反应统称为碳一化学，是以煤气化制合成气为龙头，进而以合成气为原料的有机合成工业。意义是节约煤炭和石油资源，用少的碳原料生成多的燃料。

8、原子经济性反应及原子利用率的概念。

化学反应的原子经济性：是指反应物中的原子有多少进入了产物，理想的原子经济性的反应－是原子利用率100％的反应。

原子利用率:是指反应物原子转化为目标产物的百分比。

9、绿色化学的目标是什么？

绿色化学的目标就是运用化学原理和新化工技术，以“原子经济性”为基本原则，从源头上减少或消除化学工业对环境的污染，从根本上实现化学工业的“绿色化”，走资源-环境-经济-社会协调发展的道路。

10、单元反应的概念及主要类型。

单元反应：为了在有机分子中引入或形成上述取代基（官能团），以及为了形成杂环和新的碳环，所采用的化学反应，叫单元反应。

单元反应的主要类型：卤化、磺化和硫酸酯化、硝化和亚硝化、还原和加氢、重氮化和重氮基的转化、胺解和胺化、烃化、酰化、氧化、水解、缩合、环合、聚合。

11、反应试剂的类型及特点。

反应试剂分为极性试剂和自由基试剂，其中极性试剂又分为亲电试剂和亲核试剂。

极性试剂: 能够供给或接受一对电子以形成共价键的试剂。

亲电试剂: 从基质上取走一对电子形成共价键的试剂。特点：电子云密度低，进攻分子的高电子云密度中心。具亲电性能。

亲核试剂: 提供给基质一对电子以形成共价键的试剂。特点：电子云密度高，进攻分子的低电子云密度中心，具亲核性能。

自由基试剂: 含有未成对单电子的自由基或是在一定条件下可产生自由基的化合物称自由基试剂。

12、芳香族亲电取代反应的历程及特点。

大多数亲电取代反应是按照经过σ配合物中间体的两步历程进行的。

两步历程主要是通过“动力学同位素效应”和σ配合物中间体的分离及及其相对稳定性证明。

13、σ配合物和π配合物的概念及特点。

亲电性强的试剂通过夺取芳环上的一对电子，与环上的某一C 原子形成σ键得到的化合物为σ配合物，或称芳正离子。特点：较为稳定，有时能分离得到。 亲电性弱的试剂通过与芳环平面两测的环状π电子云发生松散结合，未形成真正的化学键得到的化合物为π配合物。特点：稳定性差。

14、动力学同位素效应的概念。

如果将反应物分子中的某一原子用它的同位素代替时，其反应速度会发生变化，这种反应速度的差异，称为动力学同位素效应。

15、影响芳香族亲电取代反应定位的主要因素。

a.已有取代基的性质 包括：极性效应和空间效应

b.亲电试剂的性质 包括：极性效应和空间效应

c.反应条件：主要－温度、催化剂和溶剂。上述因素中，最重要的是已有取代基的极性效应。

16、脂肪族亲核取代反应的主要历程及其主要影响因素。

（1）双分子历程(S N 2)：S N 2表示双分子亲核取代。该历程中旧的化学键断裂和新的化学键形成是同时的，没有中间产物生成，反应同步进行，其一般通式为：

（2）单分子历程(S N 1)：S N 1表示单分子亲核取代。该历程中反应是分两步进行的：第一步，中心C 原子与离去基间发生键的异裂，生成一个不稳定的碳正离子中间体：R-X R + + X -（控制步骤） ；第二步，碳正离子与亲核试剂结合生成新的化合物：R + + Nu:- R-Nu 。

影响因素：（1）作用物结构：a. 电子效应：被进攻的碳原子上有给电性取代基，烷基正离子稳定性越大，有利于S N 1；有吸电性取代基，有利于S N 2。b. 空间效应：空间位阻有利于S N 1。（2）离去基团的影响：越容易形成负离子（或接受电子能力强）的离去基团越有利于亲核取代反应的进行。（3）亲核试剂的影响：仅影响S N 2。绝大多数试剂的亲核能力与其碱性强弱一致。同族元素，亲核性按电负性的下降而提高。（4）溶剂的影响：S N 1反应在质子性溶剂中反应有利；S N 2反应在非质子性溶剂中反应有利（在极性溶剂中使亲核试剂活泼性减弱）。

17、芳环上亲核置换反应的概念及特点。

反应时，亲核试剂优先进攻环上电子云密度最低的位置，故（反应难易和定位规律）与芳香族亲电取代反应相反。 特点：①由于芳香环和亲核试剂的电子云密度都比较高，所以这类反应较难发生。②当芳环上连接有吸电子基团时，使邻位和对位的电子云密度下降得比间位更多，该位有利于发生亲核取代反应。

18、β消除反应和α消除反应的概念、反应历程及其特点。

β消除：在相邻的两个碳原子上除去两个基团。 生成烯（炔）烃、或碳与杂原子的双键。

α消除： 在同一个碳原子上除去两个基团，也称1,1—消除。生成卡宾。

β消除反应的历程分为双分子历程(E2)和单分子历程(E1)。

（1）双分子消除反应历程(E2)

双分子消除反应通常在强碱性试剂存在下发生。当亲核性试剂的碱性试剂B 接近β－氢时，形成过渡态，而后发生C －H 键和C －X 键的同时断裂，形成烯键。E2历程和S N 2历程很相似。区别在E2历程中碱性试剂进攻β-氢原子，而S N 2历程中反应发生在α碳原子上。按E2历程进行反应，离去基团的空间排布在理论上有两种，即顺式消除和反式消除。

（2）单分子消除反应历程(E1)

单分子消除反应历程(E1)分两步进行，分子上离去基先解离掉离去基（控制步骤）生成正碳离子，第二步消除β－质子后形成烯烃： Ar +H E k 2ArE + H +Ar-H+E +k1k -1Ar +H E σ络合物 (1)(2) Nu-: + R-X [Nu δ-……R……X δ-] Nu-R + X:-

过 渡 态