GRE科目考试:化学:机理和中间体

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例子问题

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示例问题16:替代和消除机制

当与好的亲核试剂接触时,哪个分子最容易发生反应反应?

可能的答案:

正确答案:

解释

反应,也称为单分子亲核取代反应,发生在两个步骤。这里,我们关注的是第一步和第二步(速率决定),在这两步中离去基脱离分子形成碳正离子。形成最稳定碳正离子的烷烃最有可能发生反应。叔碳正离子最稳定,其次是仲碳正离子。伯碳正离子和甲基碳正离子非常不稳定,根本不可能形成。叔烷烃,会形成一个非常稳定的叔碳正离子与其他选项相比。

例子问题1:反应机制

酮和磷叶立德反应会产生什么?

可能的答案:

烷烃

烯烃

正确答案:

烯烃

解释

维提格反应涉及酮或醛与磷叶利德反应,磷叶利德是一种带负电荷的碳离子分子。酮会发生亲核加成,形成甜菜碱。这种中间产物会形成烯烃,释放出三苯基膦氧化物。如果碳离子有两个不同的取代基,维提格反应将形成顺式和反式异构体的混合物。

Wittig的一般反应:

示例问题9:官能团和性质

你认为下列哪种化合物会发生亲核加成反应?

可能的答案:

丙醛

醋酸

乙酰胺

甲基ethanoate

正确答案:

丙醛

解释

当处理羰基化合物时,要记住羧酸及其所有衍生物都会发生亲核取代。醛和酮会发生亲核加成。丙醛是三碳醛,因此会发生亲核加成。

乙酸是一种羧酸,乙醇酸甲酯是一种醚,而乙酰胺是一种酰胺;它们中的每一个都会发生亲核取代反应。

示例问题5:碳氢化合物的性质

Bromobenzene_labAnisole_labNitrobenzene_lab

在上面所示的芳香族化合物中,哪些是后续亲电芳香族取代反应的元导向基团?

可能的答案:

硝基苯和茴香醚

硝基苯

苯甲醚

溴苯

正确答案:

硝基苯

解释

只有硝基苯是附加亲电芳香取代反应的元导向基团。虽然溴苯中的溴是一个吸电子基团,但卤素不是元离子;因此,额外的EAS与溴苯反应会产生邻位或对位取代基。

记住邻位加法与第一个取代基相邻,后位加法是第一个取代基移位的两个碳,对位加法与第一个取代基相对。

(请注意,这些反应发生的速度要比附加一个给电子基团慢得多)。

示例问题6:碳氢化合物的性质

哪一种芳香族化合物(如上所示)发生亲电芳香族取代最快?

可能的答案:

硝基苯

苯乙酮

溴苯

苯甲醚

正确答案:

苯甲醚

解释

当芳香化合物带有供电子基团时,亲电的芳香取代反应发生得最快。由于它们的电子亲和性,卤素是吸电子基团。苯乙酮和硝基苯都在直接附着在苯环上的取代基上带部分正电荷,这也把电子密度拉出了环,导致反应不发生。

苯甲醚是唯一具有给电子基团的化合物,也是正确答案。氧原子上的孤对可以用来形成新的化学键。

示例问题32:按产品分类的反应

与1-己基环己烯的硼氢化氧化反应的产物是什么?

可能的答案:

环己烷

1-hexylcyclohexanol

3-hexylcyclohexanol

Hexylcyclohexane

2-hexylcyclohexanol

正确答案:

2-hexylcyclohexanol

解释

这个反应是与烯烃的亲电加成反应。这是众多烯烃加成反应中的一个可以在起始物质上加一个-OH基团。氢化硼氧化反应的关键是双键上的反马氏加成。-OH基团应该在双键上的两个碳中取代最少的那个上。根据这些信息,答案是2-环己醇。

例子问题1:帮助Sn2反应

在涉及乙炔离子烷基化的反应中,卤代烷基是首选的。这是什么原因呢?

可能的答案:

反应一般分两步进行

这个反应包括一个碳正离子作为中间产物

没有更多关于反应条件的信息,就无法确定答案

这些反应的机理是SN2

这些反应的机理是SN1

正确答案:

这些反应的机理是SN2

解释

卤代烷烃优先成为伯生反应的原因是因为这些反应的机理是SN2。SN2表示一步发生的取代反应。首选伯醇以防止由于亲核试剂的结合和离去基的释放而引起的空间拥挤。这种反应机制更快,因为它省略了碳正离子中间体的形成。

相比之下,SN1反应分两步发生,并涉及碳正离子中间体的形成。

例子问题1:机理和中间体

下面哪个是进行E2消除的最佳基础?

可能的答案:

氢氧化钾

丁醇钠

甲醇

氰化钠

正确答案:

丁醇钠

解释

正确答案是丁氧化钠。从你们的研究中还记得,要使E2反应被高度偏爱,它们需要一个“大的,笨重的,碱”。

先除去铵因为它不是碱,而是氨的共轭酸形式。然后我们可以排除甲醇(甲醇不是共轭碱形式),因为答案选项中有更强的碱。

现在我们来看看真正的底数。氰化钠会产生氰化物离子,这是一种非常强的亲核试剂。记住E2和S是竞争的N2.这意味着氰化物离子更倾向于进行S反应N2而不是E2,所以我们可以划掉这个选项。

最后我们剩下两个选项,氢氧化钾和丁氧化钠。虽然氢氧化钾是一个强碱,但它的体积远不及丁氧化钠。因此,我们最好的选择是丁氧化钠。

例子问题1:帮助酸碱反应

下面哪个酸碱反应的平衡会在左边?

可能的答案:

正确答案:

解释

的pK一个值表示酸的强度,酸的强度随着pK的增加而增加一个减少。pK值较低的反应一侧一个会分解更多,把平衡移到另一边。因此,这种平衡将倾向于更高pK的一方一个

从pK开始一个乙酸(4.76)高于pK一个对于三氟乙酸(0),反应将向左移动以达到平衡。

例子问题1:机理和中间体

哪种物质被用作还原剂?

可能的答案:

正确答案:

解释

还原剂是一种能轻易地给另一种物质提供电子的物质。它们主要由电负性低的元素组成,如氢。因此,答案是(硼氢化钠),主要由氢原子组成。

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