Kokpunkten för 1,2-, 1,3- och 1,4-benzendiolerna är 245, 276 respektive 285 °C. Förklara varför kokpunkten för orto-isomeren är betydligt lägre än för de två andra isomererna.
Svar: Svar: Orto-isomeren har hydroxylgrupperna i ett läge där de kan bilda en intramolekylär vätebindning, vilket visas nedan. Intermolekylär vätebindning i meta- och para-isomererna resulterar i en ökad kokpunkt eftersom det finns en omfattande aggregering av dessa föreningar.
24.2
Skokpunkterna för de tre isomera hydroxyanisolerna är 205, 243 respektive 244 °C. Vilken struktur har den förening som motsvarar den lägsta kokpunkten?
Svar: Den förening som har den lägsta kokpunkten är orto-isomeren. Den bildar en intramolekylär vätebindning mellan väteatomen i hydroxylgruppen och syreatomen i etern. Meta- och para-isomererna bildar intermolekylära vätebindningar, vilket resulterar i en högre kokpunkt.
24,3
Dipolmomenten för toluen och klorbenzen är 0,4 respektive 1,7 D. Förutsäg dipolmomentet för p-klorotoluen.
Svar: Den negativa änden av bindningsmomentet för den metylgrupp som är bunden till den aromatiska ringen är mot den aromatiska ringen eftersom metylgruppen är en induktivt elektronavgivande grupp. Det bindande elektronparet i kol-kol-bindningen är polariserat mot den sp2-hybridiserade kolatomen i den aromatiska ringen. Minns att sp2-hybridiserade atomer har en större % s-karaktär, och som ett resultat av detta hålls bindningselektronerna fastare än för sp2-hybridiserade atomer. Den negativa änden av bindningsmomentet för kloratomen som är bunden till den aromatiska ringen är mot kloratomen. Således förstärker de två bindningsmomenten varandra för att ge ett nettodipolmoment på 2,1 D.
24,4
Dipolmomenten för toluen och fenol är 0,4 respektive 1,5 D. Förutsäg dipolmomentet för p-metylfenol.
Svar: Den negativa änden av bindningsmomentet för metylgruppen som är bunden till den aromatiska ringen är mot den aromatiska ringen eftersom metylgruppen är en induktivt elektronavgivande grupp. Den negativa änden av bindningsmomentet för hydroxylgruppen som är bunden till den aromatiska ringen är mot den aromatiska ringen främst på grund av att syre donerar elektroner till ringen genom resonans. Således är de två bindningsmomenten motsatta, vilket ger ett nettodipolmoment på 1,1 D.
24,5
Dipolmomenten för två av de isomera diklorbensenerna är 1,72 och 2,50 D. Tilldela en struktur till varje värde.
Svar: Para-isomeren har inget dipolmoment eftersom de två bindningsmomenten är direkt motsatta i en vinkel på 180° för att ge ett nettoresultat på 0 D. Isomeren med det större dipolmomentet är orto-föreningen eftersom de två bindningsmomenten är i en mindre vinkel och förstärker varandra mer effektivt än för metaföreningen. Således är nettodipolmomentet som uppstår av de två momenten för orto-isomeren större än för meta-isomeren.
24.6
Dipolmomenten för klorbensen och fenol är 1,7 respektive 1,5 D. Förutsäg dipolmomentet för p-klorfenol.
Svar: Den negativa änden av bindningsmomentet för kloratomen som är bunden till den aromatiska ringen är mot den elektronegativa kloratomen. Den negativa änden av bindningsmomentet för hydroxylgruppen som är bunden till den aromatiska ringen är mot den aromatiska ringen. Således förstärker de två bindningsmomenten varandra för att ge ett uppskattat dipolmoment på 3,2 D.
24,7
Vilken förening har den längre C-N-bindningslängden, p-metoxianilin eller p-cyanoanilin?
Svar: Cyanogruppen drar tillbaka elektroner från den aromatiska ringen i resonansstrukturer. Aminogruppen kan samarbeta för att donera elektroner genom resonans, så att dubbelbindningskaraktären hos C-N-bindningen till NH2 ökar. Som ett resultat kommer C-N-bindningen i p-cyanoanilin att vara kortare än C-N-bindningen i p-metoxianilin, som inte har en sådan dubbelbindningskaraktär.
24.8
Vilken förening har den större aktiveringsenergin för kväveinversionen, cyklohexylamin eller anilin?
Svar: Bindningarna till kväveatomen bildar en grundare pyramid i anilin jämfört med cyklohexylamin. Som en följd av detta är strukturen i anilin närmare den plana strukturen i övergångstillståndet för inversion, så aktiveringsenergin är mindre.
24,9
Pyrrolidinets dipolmoment är 1,57 D, och dipolens negativa ände är riktad mot kväve. Dipolmomentet hos pyrrol är 1,80 D, men dipolen är motsatt den hos pyrrolidin. Förklara varför.
Svar: Kväveatomerna i båda föreningarna bidrar med tre elektroner till σ-bindningar. I pyrrolidinets fall finns de återstående två valenceelektronerna som ett obundet par, och dipolen är riktad bort från ringen. I pyrrol är två valenceelektroner införlivade i det aromatiska π-systemet. I resonansformer för pyrrol finns det en minskning av elektrontätheten vid kväveatomen. Kort sagt, två valenceelektroner som visas som ett ensamt par i resonansstrukturen till vänster ingår i π-systemet. De dras bort från kvävet mot kolatomerna i ringen som ett resultat.
24.10
Dipolmomenten för anilin, p-(trifluormetyl)anilin och (trifluormetyl)bensen är 1,3, 4,3 respektive 2,9 D. Förklara hur dessa data används för att härleda riktningen för dipolmomentet hos anilin.
Svar: Den negativa änden av bindningsmomentet för trifluormetylgruppen som är bunden till den aromatiska ringen är bort från ringen mot kolatomen i trifluormetylgruppen. Det observerade dipolmomentet för p-(trifluormetyl)anilin är större än för trifluormetylbensen. Anilins bindningsmoment måste alltså vara i den riktning som förstärker trifluormetylgruppens bindningsmoment. Den negativa änden av bindningsmomentet för den aminogrupp som är bunden till den aromatiska ringen är mot den aromatiska ringen.