專題十三認識有機化合物,化學（浙江選考專用）,考點一有機物的分類、命名和有機反應(yīng)類型,考點清單,知識梳理 一、有機物的組成、分類和命名 (一)有機物的研究方法,(二)有機物的組成、分類和命名 1.有機物及有機化學的概念 有機物指的是含碳元素的化合物,其組成元素除碳元素外,通常還含有氫、氧、氮、硫、磷、氯等元素。少數(shù)含碳元素的化合物(如CO、CO2、碳酸及碳酸鹽、HCN、HSCN,以及金屬碳化物等含碳化合物)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)跟無機物相似,故屬于無機物。研究有機物的化學稱為有機化學。 1828年,德國化學家維勒首次用無機物氰酸銨合成了有機物尿素,其反應(yīng)方程式為:NH4CNO CO(NH2)2。,2.有機物結(jié)構(gòu)和組成的幾種表示方法,特別提醒1.幾種表示方法之間的關(guān)系 電子式結(jié)構(gòu)式 結(jié)構(gòu)簡式 鍵線式 2.結(jié)構(gòu)簡式、鍵線式的書寫 (1)結(jié)構(gòu)簡式的書寫 1)表示原子間形成單鍵的“”可以省略。如乙烷結(jié)構(gòu)式中CH、 CC中的“”均可省略,其結(jié)構(gòu)簡式可寫為CH3CH3或CH3CH3。 2)CC、中的“”“”不能省略。如乙烯的結(jié)構(gòu)簡式 可寫為CH2CH2,而不能寫成CH2CH2。但是,醛基()、羧基,()則可進一步簡寫為CHO、COOH。 3)準確表示分子中原子成鍵的情況。如乙醇的結(jié)構(gòu)簡式可寫為CH3CH2OH、HOCH2CH3。 (2)鍵線式的書寫 1)在鍵線式中只能省略C原子及與其連接的H原子及C、H之間形成的單鍵,而碳碳單鍵、雙鍵、叁鍵和其他元素的原子均不可省略。 2)鍵線式中的拐點、終點均表示一個碳原子,如丁烷的鍵線式可表示為。 3.有機物中碳原子的成鍵特點和有機物的空間構(gòu)型 (1)有機物中碳原子的成鍵特點,1)每個碳原子有4個價電子,價鍵總數(shù)為4。 2)碳原子可與其他原子形成共價鍵,碳原子之間也可相互成鍵,既可以形成單鍵,也可以形成雙鍵或叁鍵。 特別提醒a.碳原子間的成鍵方式:CC、CC、。 b.有機物中常見的共價鍵:CC、CC、CH、CO、 CX(X=Cl、Br、I)、CO、CN等。 c.在有機物分子中,僅以單鍵方式成鍵的碳原子稱為飽和碳原子;雙鍵、叁鍵、苯環(huán)上的碳原子(所連原子的數(shù)目少于4)為不飽和碳原子。 d.碳碳單鍵可以旋轉(zhuǎn),而碳碳雙鍵、碳碳叁鍵不能旋轉(zhuǎn)。 3)多個碳原子可以相互結(jié)合成碳鏈和碳環(huán)(如下圖所示),碳鏈和碳環(huán)還可以相互結(jié)合。,(2)碳原子的成鍵方式與分子空間構(gòu)型的關(guān)系 1)當1個碳原子與其他4個原子連接時,構(gòu)成以這個碳原子為中心的四面體結(jié)構(gòu)。 2)當碳原子之間或碳原子與其他原子之間形成雙鍵時,形成該雙鍵的碳原子以及與之直接相連的原子處于同一平面上。 3)當碳原子之間或碳原子與其他原子之間形成叁鍵時,形成該叁鍵的碳,原子以及與之直接相連的原子在同一直線上。 4)甲烷是正四面體形(5個原子不在同一平面上);乙烯是平面形(6個原子位于同一平面上);乙炔是直線形(4個原子位于同一直線上);苯環(huán)是平面形(12個原子位于同一平面上)。 5)判斷原子是否在同一平面上的關(guān)鍵是判斷分子中是否存在飽和碳原子。若分子中有飽和碳原子,則分子中所有的原子一定不共平面。,特別提醒1.烴的衍生物:烴分子里的氫原子被其他原子或原子團取代而生成的一系列化合物。 2.幾種官能團 (1)官能團:能夠決定有機化合物化學特性的原子或原子團。,4.有機物的分類,(2)常見的官能團,碳碳雙鍵()是烯烴的官能團。 5.有機物的命名 有機物的命名方法有習慣命名法(如正戊烷、異戊烷、新戊烷等)和系統(tǒng)命名法,有些有機物還有俗名(如硬脂酸、軟脂酸、草酸等)。 (1)烷烴的系統(tǒng)命名 選主鏈 稱某烷編號位,定支鏈取代基 寫在前標位置 短線連不同基 簡到繁相同基 合并算 命名原則:a.最長的碳鏈作主鏈,b.支鏈作取代基,取代基的位次號之和最小。 1)選主鏈 選擇最長的碳鏈作為主鏈。當幾個不同碳鏈含有的碳原子數(shù)相等時,選擇含有支鏈最多的一個碳鏈作為主鏈。 2)編序號(要遵循“近”“簡”“小”),a.以離支鏈最近的主鏈一端為起點編號,即首先要考慮“近”。 b.有兩個不同的支鏈,且分別處于距主鏈兩端同距離的位置,則從較簡單的支鏈一端開始編號,即同“近”,考慮“簡”。 c.若有兩個相同的支鏈,且分別處于距主鏈兩端同距離的位置,而中間還有其他支鏈,從主鏈的兩個方向編號,可得兩種不同的編號系列,兩系列中各位次號之和最小者即為正確的編號,即同“近”、同“簡”,考慮“小”。 3)寫名稱 按主鏈的碳原子數(shù)稱為相應(yīng)的某烷,在其前寫出支鏈的位號和名稱。原則是:先簡后繁,相同合并,位號指明。阿拉伯數(shù)字間用“,”相隔,漢字與阿拉伯數(shù)字間用“-”連接。,(2)苯的同系物的命名 苯的同系物的命名是以苯作母體的。苯分子中的氫原子被烷基取代后的生成物叫苯的同系物,其通式是CnH2n-6(n7)。苯分子中的一個氫原子被甲基取代后生成甲苯:,被乙基取代后生成乙苯: 。若兩個氫原子被兩個甲基取代,則生成二甲苯,由于取 代基位置不同,二甲苯有三種同分異構(gòu)體,可分別用“鄰”“間”“對”表示。,鄰二甲苯間二甲苯對二甲苯 若將苯環(huán)上的6個碳原子編號,以某個甲基所在的碳原子的位置為1號,選取最小位次號給另一個甲基編號,則鄰二甲苯也可叫做1,2-二甲苯,間二甲苯也可叫做1,3-二甲苯,對二甲苯也可叫做1,4-二甲苯。 二、有機反應(yīng)基本類型 1.取代反應(yīng) 烷烴:CH4+Cl2 CH3Cl+HCl,苯:+HNO3 C6H5NO2+H2O(硝化反應(yīng)) 醇:CH3CH2OH+CH3COOH CH3COOC2H5+H2O 2.加成反應(yīng) 烯烴:CH2CH2+Br2 CH2BrCH2Br 炔烴: CHBr2CHBr2 苯:+3H2 C6H12(環(huán)己烷) 3.水解反應(yīng)(取代反應(yīng)) 酯:CH3COOCH2CH3+H2O CH3COOH+CH3CH2OH 另有多糖、二糖、蛋白質(zhì)的水解。,4.氧化反應(yīng) (1)燃燒:CxHyOz+(x+-)O2 xCO2+H2O(只含C、H、O元素的有機 物的燃燒通式) (2)催化氧化 醇:2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O (3)能被酸性KMnO4氧化的有烯烴、炔烴、醇、醛等。 (4)與新制Cu(OH)2反應(yīng) 醛:CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOH CH3COONa+Cu2O+3H2O (5)銀鏡反應(yīng) 醛:CH3CHO+2Ag(NH3)2OH CH3COONH4+2Ag+3NH3+H2O,HCOOR(甲酸鹽、甲酸某酯)、葡萄糖等也能發(fā)生銀鏡反應(yīng) 5.還原反應(yīng) 醛與H2加成:CH3CHO+H2 CH3CH2OH 另有烯烴、炔烴與H2的加成等。,考點二有機物的組成和結(jié)構(gòu)的確定,知識梳理,考點三同系物和同分異構(gòu)體,知識梳理 1.同系物 (1)同系物的概念:結(jié)構(gòu)相似、分子組成相差一個或若干個“CH2”原子團的有機化合物互稱為同系物。 (2)同系物的特點 1)同系物必須結(jié)構(gòu)相似,即組成元素相同,官能團種類、個數(shù)及連接方式相同,分子組成通式相同。 2)同系物間相對分子質(zhì)量相差14的整數(shù)倍。 3)同系物有相似的化學性質(zhì),物理性質(zhì)隨碳原子數(shù)的遞增有一定的遞變規(guī)律。,(1)同分異構(gòu)體的概念:分子式相同而結(jié)構(gòu)不同的化合物互稱為同分異構(gòu)體。 (2)同分異構(gòu)體的特點 1)同分異構(gòu)體必須分子式相同而結(jié)構(gòu)不同。 2)同分異構(gòu)體可以屬于同一類物質(zhì),如CH3CH2CH2CH3與,也可以屬于不同類物質(zhì),如CH3CH2OH與CH3O CH3;可以是有機物,也可以是無機物,如NH4CNO與CO(NH2)2。 3)同分異構(gòu)體的物理性質(zhì)不同,化學性質(zhì)不同或相似。 3.手性碳原子和手性分子 (1)手性碳原子:與四個不同原子或原子團相連的碳原子稱為手性碳原,2.同分異構(gòu)體,子(常以*標記手性碳原子)。如:丙氨酸分子中含有一個手性碳原子: (2)手性分子:分子組成和原子連接方式完全相同的兩種分子,由于分子中的原子在空間排列方式不同而互為同分異構(gòu)體,它們猶如一個人的左右手,互為鏡像且不能重疊。分子不能與其鏡像重疊者,稱為手性分子。兩個互為鏡像且不能重疊的異構(gòu)體稱為對映異構(gòu)體。,方法1有機物的組成和結(jié)構(gòu)的確定方法 1.元素分析 (1)碳、氫元素質(zhì)量分數(shù)的測定 最常用的是燃燒分析法(李比希法)。將樣品置于氧氣流中燃燒,燃燒后生成的二氧化碳、水分別用堿液、干燥劑吸收,稱重后分別計算出樣品中碳、氫元素的質(zhì)量分數(shù)。 (2)氮元素質(zhì)量分數(shù)的測定 將樣品通入二氧化碳氣流中,在氧化銅的催化下燃燒生成氮氣,并借助二氧化碳氣流將生成的氣體趕出,經(jīng)KOH濃溶液吸收二氧化碳氣體后,測得剩余氣體的體積,即可計算出樣品中氮元素的質(zhì)量分數(shù)。,突破方法,將樣品與NaOH溶液混合加熱完全反應(yīng)后,加入稀硝酸酸化,再加入AgNO3溶液,此時鹵素原子轉(zhuǎn)變?yōu)辂u素離子,并與AgNO3溶液作用產(chǎn)生鹵化銀沉淀。根據(jù)沉淀的量,即可計算出樣品中鹵素的質(zhì)量分數(shù)。 2.有機物實驗式的確定 (某元素的質(zhì)量分數(shù))= 100% 實驗式(又叫最簡式)是表示化合物分子中所含各元素的原子數(shù)目最簡整數(shù)比的式子。 若有機物(只含C、H、O元素)分子中(C)=a%、(H)=b%、(O)=c%,則N(C)N(H)N(O)=,即可得到實驗式。,(3)鹵素質(zhì)量分數(shù)的測定,實驗式也可以根據(jù)燃燒產(chǎn)物的物質(zhì)的量來確定。確定實驗式前必須先確定元素的組成,如某有機物完全燃燒的產(chǎn)物只有 CO2 和 H2O,則其組成元素可能為C、H 或 C、H、O;若燃燒產(chǎn)物 CO2中碳元素的質(zhì)量和燃燒產(chǎn)物 H2O 中氫元素的質(zhì)量之和等于原有機物的質(zhì)量,則原有機物中不含O元素。 3.測定有機化合物的相對分子質(zhì)量的方法 (1)Mr=m/n。 (2)依據(jù)氣體的密度(標準狀況):Mr=22.4。 (3)依據(jù)氣體的相對密度(D):Mr=DAMA。 (4)依據(jù)氣體的平均相對分子質(zhì)量:=m總/n總。 (5)質(zhì)譜法:質(zhì)譜法是用電場和磁場將運動的離子(帶電荷的原子、分子,或分子碎片)按它們的質(zhì)荷比分離后進行檢驗的方法。有機物分子在高能電子流的轟擊下形成的分子離子和碎片離子的相對質(zhì)量與其所帶電荷的比值為質(zhì)荷比。質(zhì)荷比的最大值(即橫坐標上最大的分子離子的質(zhì)荷比)即為該有機化合物的相對分子質(zhì)量。 有關(guān)烴的混合物計算的幾條規(guī)律: 若平均相對分子質(zhì)量小于26,則一定有CH4。 平均分子組成中,若1<n(C)<2,則一定有CH4。 平均分子組成中,若2<n(H)<4,則一定有C2H2。 4.有機物分子式的確定 (1)商余法(確定烴的分子式):Mr表示相對分子質(zhì)量,n為一個烴分子中C原子的數(shù)目(n為正整數(shù))。, =n2,該烴為:CnH2n+2; =n,該烴為:CnH2n; =n-2,該烴為:CnH2n-2; =n-6,該烴為:CnH2n-6。 (2)燃燒法 根據(jù)燃燒產(chǎn)物的質(zhì)量或物質(zhì)的量。 根據(jù)燃燒方程式(只含C、H、O元素的有機物):CxHyOz+(x+-)O2 xCO2+H2O。 (3)最簡式(實驗式)法:根據(jù)各元素的質(zhì)量分數(shù)或燃燒法得到該有機物的,最簡式,結(jié)合其Mr進行求算。 (4)求出1 mol某有機物(只含有C、H、O元素)中C、H、O原子的物質(zhì)的量,即可得到該有機物的分子式。 5.有機物結(jié)構(gòu)(簡)式的確定 測定有機物結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵步驟是確定有機物的不飽和度及其典型的化學性質(zhì),進而確定該有機物所含的官能團及官能團所處的位置。,(1)不飽和度的計算 烷烴的通式為CnH2n+2,分子中每減少兩個碳氫鍵,碳原子之間必然會增加一個鍵,就增加了一個不飽和度。不飽和度又叫缺氫指數(shù),用字母表示。 計算公式 烴(CxHy):=(2x+2-y)。 利用不飽和度推測有機物中的化學鍵類型,例1某烴分子結(jié)構(gòu)中含有一個苯環(huán),兩個碳碳雙鍵和一個碳碳叁鍵,它的分子式可能是() A.C9H12B.C17H20C.C20H30D.C12H20 解析該烴的不飽和度為4+21+2=8。C9H12的不飽和度=(92+2-12)/2=4,C17H20的不飽和度=(172+2-20)/2=8,C20H30的不飽和度=(202+2-30)/2=6,C12H20的不飽和度=(122+2-20)/2=3,故選B。 答案B,(2)確定有機物中的官能團 定性實驗(可用多種方法),定量實驗 .與X2反應(yīng):(取代)CHX2;(加成)CCX2;。 .與H2的加成反應(yīng):CCH2;C6H63H2;(醛或酮)CO H2。 .與HX反應(yīng):(醇取代)OHHX;(加成)CCHX;(加成) 。 .銀鏡反應(yīng):CHO2Ag(HCHO4Ag)。 .與新制Cu(OH)2反應(yīng):CHO2Cu(OH)2;COOHCu(OH)2。 .與Na反應(yīng):(醇、酚、羧酸)OHH2,COOHH2。 .與NaOH反應(yīng):(酚)OHNaOH;(羧酸)COOHNaOH;(醇酯)COORNaOH;(酚酯)COOC6H52NaOH。,(3)確定有機物結(jié)構(gòu) 紅外光譜:用于確定有機物分子中含有何種化學鍵或官能團。 1H核磁共振譜:用于確定有機物分子中有幾種不同類型的氫原子及其數(shù)目。 例2(2017浙江寧波效實中學單元檢測)某有機化合物A廣泛存在于多種水果中。 (1)經(jīng)測定,A中僅含有C、H、O三種元素,67 g A在空氣中完全燃燒時可生成27 g H2O和88 g CO2,則A的實驗式為。若要確定A的分子式,還需要知道A的相對分子質(zhì)量,測定物質(zhì)的相對分子質(zhì)量可以采用(填“質(zhì)譜”或“紅外光譜”)法。經(jīng)測定A的相對分子,質(zhì)量為134,則A的分子式為。 (2)又知1 mol A與足量的NaHCO3溶液充分反應(yīng)可生成標準狀況下的CO2 44.8 L,1 mol A與足量的Na反應(yīng)可生成1.5 mol H2,則A中所含官能團的名稱為。 (3)若A分子中不存在甲基且有一個手性碳原子,則A的結(jié)構(gòu)簡式為,其在濃硫酸存在下加熱,可以生成多種產(chǎn)物,請寫出A發(fā)生消去反應(yīng)后所得有機產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式:。 (4)A的一種同分異構(gòu)體B,與A所含官能團的種類和數(shù)目均相同,且能催化氧化成醛,則B的1H核磁共振譜圖中將會出現(xiàn)組特征峰。 解析(1)n(H2O)=1.5 mol,n(H)=3 mol,n(CO2)=2 mol,則67 g該有機物中含有氧元素的物質(zhì)的量n(O)=,=2.5 mol,則A分子中C、H、O原 子數(shù)之比為232.5=465,故A的實驗式為C4H6O5。紅外光譜用于測定有機物分子中含有的官能團,質(zhì)譜中的質(zhì)荷比最大值為該物質(zhì)的相對分子質(zhì)量,故可根據(jù)質(zhì)譜法測定有機物的相對分子質(zhì)量。A的相對分子質(zhì)量為134,則A的分子式為C4H6O5。(2)1 mol A與足量的NaHCO3溶液充分反應(yīng)可生成標準狀況下的CO2 44.8 L,n(CO2)=2 mol,則A分子中含有2 mol羧基;1 mol A與足量的Na反應(yīng)可生成1.5 mol H2,2 mol羧基與鈉反應(yīng)生成1 mol氫氣,則A分子中還含有1 mol羥基,所以A分子中所含官能團的名稱為羧基和羥基。(3)A的分子式為C4H6O5,1個A分子中含有2個羧基、1個羥基,若A分子中不存在甲基且有一個手性碳原子,則A分,子中有1個C連接了4個不同的原子或原子團,則A的結(jié)構(gòu)簡式為,發(fā)生 消去反應(yīng)后所得有機產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式為HOOCCH CHCOOH。 (4)A的一種同分異構(gòu)體B,與A所含官能團的種類和數(shù)目均相同,且能催化氧化成醛,說明羥基連接的碳原子上至少含有2個氫原子,則B的結(jié)構(gòu)簡式為HOOCCH(COOH)CH2OH,B分子中含有4種化學環(huán)境的氫原子,則其1H核磁共振譜圖中將會出現(xiàn)4種吸收峰。 答案(1)C4H6O5質(zhì)譜C4H6O5(2)羥基、羧基 (3)HOOCCH CHCOOH(4)4,2-1為測定某有機化合物A的結(jié)構(gòu),現(xiàn)進行如下實驗: 【分子式的確定】 (1)取2.3 g某有機物樣品A在過量的氧氣中充分燃燒,將燃燒產(chǎn)物(僅為CO2和H2O)依次通過裝有濃硫酸和堿石灰的吸收裝置,測得兩裝置的增重分別為2.7 g和4.4 g。通過計算確定有機物A的實驗式。 (2)讓極少量(10-9 g左右)的樣品A通過質(zhì)譜儀的離子化室使樣品分子大量離子化,少量分子碎裂成更小的離子。如C2H6離子化后可得到C2、 C2、C2然后測定其質(zhì)荷比。設(shè)H+的質(zhì)荷比為1,有機物樣品A 的質(zhì)荷比如下圖(設(shè)離子均帶一個單位正電荷,信號強度與該離子多少有關(guān)),則該物質(zhì)的分子式是。,(3)根據(jù)價鍵理論,預測A的可能結(jié)構(gòu)并寫出結(jié)構(gòu)簡式。 【結(jié)構(gòu)式的確定】 (4)經(jīng)測定,有機物A的核磁共振氫譜如圖所示,則A的結(jié)構(gòu)簡式為 。,答案(1)n(C)n(H)n(O)=261,實驗式為C2H6O。 (2)C2H6O (3)CH3CH2OH、CH3OCH3 (4)CH3CH2OH,解析(1)2.3 g樣品燃燒后生成水2.7 g,生成CO2 4.4 g,n(H2O)=0.15 mol,m(H)=0.3 g,n(CO2)=0.1 mol,m(C)=1.2 g,m(O)=2.3 g-0.3 g-1.2 g=0.8 g,n(O)= 0.05 mol,實驗式(最簡式)為C2H6O。(2)最大質(zhì)荷比為46,則A的相對分子質(zhì)量為46,分子式為C2H6O。(3)C2H6O分子中氫原子達到飽和,不飽和度為0,分子中只有單鍵,聯(lián)想C2H6的結(jié)構(gòu),得CH3OCH3和CH3CH2OH。 (4)由核磁共振氫譜知A分子中有三種不同化學環(huán)境的氫原子,故A的結(jié)構(gòu)簡式為CH3CH2OH。,方法2同分異構(gòu)體的書寫及其判斷方法 1.同分異構(gòu)體的類型 (1)碳鏈異構(gòu):指碳原子之間連接成不同的鏈狀或環(huán)狀結(jié)構(gòu)而造成的異構(gòu)。如C5H12有三種同分異構(gòu)體,即正戊烷、異戊烷和新戊烷。 (2)官能團位置異構(gòu):指官能團或取代基在碳鏈上的位置不同而造成的異構(gòu)。如1-丁烯與2-丁烯、1-丙醇與2-丙醇、鄰二甲苯與間二甲苯及對二甲苯。 (3)官能團異構(gòu):指官能團不同而造成的異構(gòu),也叫類別異構(gòu)。如1-丁炔與1,3-丁二烯、丙烯與環(huán)丙烷、乙醇與甲醚、丙醛與丙酮、乙酸與甲酸甲酯、葡萄糖與果糖、蔗糖與麥芽糖等。 (4)立體異構(gòu):分為順反異構(gòu)和對映異構(gòu)(也叫做鏡像異構(gòu)或手性異構(gòu)),在中學階段的信息題中屢有涉及。 2.類別異構(gòu)的常見情況,3.同分異構(gòu)體的書寫步驟 書寫同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式時一般應(yīng)按下列步驟有序進行: .先根據(jù)分子式確定可能的官能團異構(gòu);,.在每一類官能團異構(gòu)中先確定碳鏈異構(gòu); .再在每一條碳鏈上考慮官能團的位置異構(gòu)。 這樣考慮思路清晰,不易混亂。書寫時要注意避免出現(xiàn)重復或遺漏的現(xiàn)象,還應(yīng)注意遵循1個碳原子形成4個共價鍵,1個氧原子形成2個共價鍵,1個氫原子形成1個共價鍵的原則。 例3(2017浙江寧波北侖中學檢測)某一有機物A可發(fā)生下列變化: 已知C為羧酸,且C和E都不能發(fā)生銀鏡反應(yīng),則A的可能結(jié)構(gòu)有(),A.4種B.3種 C.2種D.1種 解析A的分子式為C6H12O2,A能在堿性條件下反應(yīng)生成B和D,B與酸反應(yīng),B應(yīng)為鹽,D能在CuO催化作用下發(fā)生氧化,D應(yīng)為醇,則A屬于酯,C和E都不能發(fā)生銀鏡反應(yīng),說明C、E中不含醛基,則C不可能為甲酸,若C為乙酸,則D為CH3CH(OH)CH2CH3,若C為丙酸,則D為CH3CH(OH)CH3,若C為丁酸,則D為乙醇、E為乙醛,不可能,所以A只能為:CH3COOCH(CH3)CH2CH3或CH3CH2COOCH(CH3)2,總共有兩種可能的結(jié)構(gòu)。 答案C,4.同分異構(gòu)體的書寫技巧 (1)等效氫策略 在判斷有機物取代后的產(chǎn)物時,常常需要考慮同分異構(gòu)體的存在,其實質(zhì)就是看取代前處于不同位置的氫原子數(shù)目,在判斷時需要運用等效氫思維。等效氫就是位置上等同的氫原子,一般情況下相同碳原子上以及具有對稱面、對稱軸的碳原子上所連的氫原子為等效氫。 “等效氫”的判斷原則:同一碳原子上的氫原子是等效氫,如甲烷中的4個氫原子等效。同一碳原子上所連甲基上的氫原子是等效氫,如新戊烷中的4個甲基上的12個氫原子等效。處于鏡面對稱位置上的氫原子是等效氫,如乙烷中的6個氫原子等效,2,2,3,3-四甲基丁烷上的18個氫原子等效。在確定同分異構(gòu)體之前,要先找出對稱面,判斷等效氫,從而確定同分異構(gòu)體的數(shù)目。,例4金剛烷的結(jié)構(gòu)如圖所示,它可看作由四個等同的六元環(huán)組成的空間構(gòu)型。由氯原子取代金剛烷亞甲基(CH2)中的氫原子所形成的二氯取代物的種類為() A.4種B.3種C.2種D.6種 解析金剛烷的六個亞甲基(CH2)上的氫原子是完全等效的,金剛烷亞甲基(CH2)中的氫原子所形成的一氯取代物只有1種。而二氯取代物可以在一氯取代物的基礎(chǔ)上書寫:,所以,由氯原子取代金剛烷亞甲基(CH2)中的氫原子所形成的二氯取代物只有3種。正確選項為B。 答案B (2)對稱軸策略 對于碳鏈異構(gòu)和官能團位置異構(gòu),都重在把握結(jié)構(gòu)的對稱性,采用“對,稱軸”法確定。有了對稱軸之后,只需考慮分子結(jié)構(gòu)中對稱軸一側(cè)的支鏈或官能團的取代位置,不能超越對稱軸至另一側(cè),但可以在對稱軸的軸線位置上。 例5進行一氯取代后,只能生成三種沸點不同的產(chǎn)物的烷烴是() A.(CH3)2CHCH2CH2CH3B.(CH3CH2)2CHCH3 C.(CH3)2CHCH(CH3)2D.(CH3)3CCH2CH3 解析首先要能快速地把這種縮寫的結(jié)構(gòu)簡式改寫成展開的結(jié)構(gòu)簡式,也可以寫成碳骨架結(jié)構(gòu),然后根據(jù)對稱性確定其一氯代物的同分異構(gòu)體的數(shù)目。不同的同分異構(gòu)體的沸點肯定不同。,答案D 例6請寫出C5H12O的同分異構(gòu)體。 解析根據(jù)分子式可知,其類別異構(gòu)有飽和一元醇和醚兩類。五個碳原子可形成的碳鏈異構(gòu)如下: CCCCC、。,當其為醇時,利用對稱性可推出其可能的結(jié)構(gòu)即OH的位置異構(gòu)可表示如下: 由以上可看出屬于醇的結(jié)構(gòu)有8種。同理,根據(jù)對稱性可推出屬于醚的可能結(jié)構(gòu)即“O”在碳鏈中的可能位置有以下6種:,所以,C5H12O的同分異構(gòu)體共有14種。 答案見解析。 (3)“占位”策略 例7已知A為,苯環(huán)上的二溴代物有九種,則A分子苯環(huán)上 的四溴代物的同分異構(gòu)體數(shù)目為種。 解析A分子苯環(huán)上已經(jīng)連有兩個甲基,還有六個位置可以被取代。二溴代物的苯環(huán)上有4個H和2個Br,而四溴代物的苯環(huán)上有4個Br和2個H,如把四溴代物的4個Br換成4個H,2個H換成2個Br,就恰好為二溴代物,即,兩種結(jié)構(gòu)相當,同分異構(gòu)體的數(shù)目也一定相等。只要注意運用這種“占位”策略,同時注意數(shù)據(jù)“互補”,就不必一一試寫。所以,A的二溴代物有多少種,其四溴代物就有多少種。 答案九 (4)“先多后少”策略 有多種取代基,且取代基的數(shù)目不同時,一般先寫取代基數(shù)目比較多的,然后再寫取代基數(shù)目比較少的。如要寫二甲基氯苯的可能結(jié)構(gòu),考慮到取代基有兩種:一種是甲基,一種是氯原子,可先在苯環(huán)上固定兩個甲基的位置,再在它的基礎(chǔ)上考慮氯原子的位置。這樣就比較有序,而且快捷。,根據(jù)苯分子是一個平面正六邊形結(jié)構(gòu)可知甲苯只有一種結(jié)構(gòu),根據(jù)甲苯的對稱性可寫出三種二甲苯,根據(jù)三種二甲苯各自的對稱性可寫出二甲基氯苯的六種結(jié)構(gòu)。 如果有多種取代基,但各種取代基的數(shù)目相等,則可以一一考慮,層層深入。,方法3有機物分子中原子共線、共平面的判斷方法 如何判斷有機物分子中原子是否共直線或共平面?從最簡單的入手,逐步擴展或拼接。 1.烷、烷基 (1)CH4 鍵角均為109.5。 任意兩個價鍵不共直線,任意3個原子不共直線,任意3個原子可共平面。,(2)CH3 與CH4相似,CH3為三角錐形。 所有原子不共平面,任意3個原子不共直線。 (3)CH3CH2CH3 3個C原子不共直線,所有原子不共平面。,2.烯 (1)乙烯 平面形分子,分子中的6個原子處于同一平面,鍵角約為120。 (2)丙烯 H3代替了乙烯分子中的1個H原子。 與乙烯基共平面,所有原子不共平面。 3.醛、酮、羧酸,為平面三角形分子(所有原子共平面)。、 所有原子不共平面(因含CH3),但CH3中的C與 共平面。 4.苯及苯的同系物、稠環(huán)芳烴 苯是一種平面形分子,苯環(huán)上的H原子被其他原子取代后仍為平面形結(jié)構(gòu);當取代基為非平面形結(jié)構(gòu)時,整個分子也就變?yōu)榉瞧矫嫘谓Y(jié)構(gòu)。,、等稠環(huán)芳烴分子也為平 面形結(jié)構(gòu),當H原子被其他原子或原子團取代時,情況與苯相似。,5.炔 因為乙炔為一種直線形分子,所以它的鹵代物均為直線形分子;丙炔()分子中3個C原子和乙炔基中的H原子共直線,整個 分子既非直線形也非平面形(含CH3)。 例8分子中,位于同一條直線上的碳 原子最多有個,位于同一平面上的原子最多有個。 解析在上述分子內(nèi),有單鍵、雙鍵和叁鍵。聯(lián)想甲烷分子的正四面體結(jié)構(gòu)、乙烯分子的平面形結(jié)構(gòu)及乙炔分子的直線形結(jié)構(gòu),可畫出該分子的構(gòu)型為:,6個C原子不可能共直線,最多有4個C原子共直線(C3C6)。 又C1、C2、C3、C4共平面,C3、C4、C5、C6所在直線可在該平面內(nèi),其中,CH3中的1個H原子、CF3中的1個F原子可與該碳鏈共平面,乙烯基中的2個H原子也在該平面內(nèi),故該平面內(nèi)原子數(shù)最多有10個。 答案410,8-1在丙烯、氯乙烯、苯、甲苯四種有機化合物中,分 子內(nèi)所有原子均在同一平面的是() A.B. C.D. 答案B 解析可把、三種分子結(jié)構(gòu)看成其他原子或基團取代乙烯和苯環(huán)等基本結(jié)構(gòu)中的氫原子,結(jié)合取代基的結(jié)構(gòu)和乙烯、苯的空間結(jié)構(gòu),討論原子共線、共平面情況。丙烯和甲苯中的甲基呈三角錐形結(jié)構(gòu),因此丙烯、甲苯中的所有原子不共平面,而氯乙烯和苯中所有原子共平面。,