有机分子的空间构型和同分异构

有机分子的空间构型和同分异构 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 第四部分 有机化学 第三节 有机物分子的空间构型和同分异构 教学主要内容： 1. 判断常见有机物分子的空间构型（是否共线、共面） 2. 掌握有机物同分异构体数目的判断方法和书写技巧 (一).有机物分子中原子在空间的相对位置判断 如何判断有机物分子中原子是否共直线或共平面?从最简单的入手,逐步扩展或拼接 苯是一种平面型分子,当苯环上的H被其它某个原子取代后仍为平面型; 当取代基为非平面型,整个分子也就变为非平面型. 因为CH为一种直线型分子:H－C ? C－H. 所以它的卤代物CHX、CX22222均为直线型分子:H－C ? C－X、X－C ? C－X. 丙炔CH－C ? C－H分子中33 个C和乙炔基中H共直线整个分子非直线也非平面型(含－CH)3 思考:?两个平面型的有机“片断”组合成的分子一定为平面型吗? 如 (不一定) ?平面型“片断”和直线型“片断”组合成的分子一定为平面型 吗? CH－CH＝CH－C ? C－CF分子中,位于同一条直线上最多碳数有_____个,33 位于同一平面上的原子数最多可能是________个. 分析 由于书写的方便和习惯,结构简式写成直链型.但并不反映原子的空间位置,故不能草率地根据书写的方式来判所有C共直线. 在上述分子内,有单键、双键和叁键.要联想甲烷分子的四面体结构、乙烯 分子的平面结构、乙炔分子的直线结构、类此联想.可画出该分子的构型. 下列关于HC?C CH－CH＝CHCH的说法正确的是 ( )23 A.所有C原子可能共平面 B.除苯环外的C原子共直线 C.最多只有4个C共平面 D.最多只有3个C共直线 解析 为方便说明,对分子中大部分C编号 123455C、C、C、C、C共直线,而C与其它4个原子成键, 联想乙炔和苯的结构, 456678具有四面体构型,故C、C、C不共直线.C、C、C也不共直线.故最多应有5个C原子共直线.B、D错误. 456C、C、C共平面,故平面?、?又可能共面,所有C可共面. A正确,C错误. 本题正确: A 化合物 中的碳原子不可能都在同一平面上,但有一个平面能包含的碳原子最多,请指出这个平面上的碳原子编 号. 1.概念：结构相似，在组成上相差1个或若干个“－CH”的有机物． 2 2.注意：何谓“结构相似”？ 这是指所含官能团的种类和个数相同，且符合同一通式．如以下各组均不为同系 物． ”的不一定是同系物 3.结论：?结构中相差一个“CH2 ?符合同一通式的有机物不一定属同系物 下列物质中，一定是同系物的是（ ） A.CH和CH B.CHCl和CHC C.CH和CH D.硬脂酸和油酸 244832l2410716 解析 A.两种物质虽然符合通式CnH，但CH可能单烯烃也可能为环烷烃，环烷2n48烃和CH不可能为同系物． 24 B.虽然均为CH的氯代物，但卤素原子不同，且C数相同，故不是同系物 4 C.均属烷烃，应为同系物 D.硬脂酸(CHCOOH)、油酸(CHCOOH)均含有－COOH,但油酸还含17351733官能团种类不同，不为同系物． 本题正确答案：C． 同分异构现象的普遍存在是有机物种数繁多的重要原因之一．判别一种化学 式所有可能有的同分异构体数目（发散）要掌握其一般的思路和方法．写出符合 一定条件的同分异构体数目（收敛）是重点和难点． 在中学范围，有机物的同分异构体只需考虑以下三个可能方面： 碳链（架）异构 官能团位置异构官 能团种类异构 一般思路：碳链由长变短，碳环由大变小；支链由小变大，支链或官能团由 边及里． 条件限制型：若按常规方法，则费时又吃力．故可用“拼接法”．即把符合 条件的“链”或“块”先分别确定，然后拼接而成． ?写出CH分子中主链有4个C的可能结构 818 ?写出CH中一卤代物种数最少和最多的对应烷烃 614 ?写出CHO分子中最后母体名称为丙二醇的可能稳定结构．（2个－OH5122 不在同一个C上） 解析 ?主链上含4个C，其余4个C则必须在支链上．若支链出现－CH，前已25所述，是不可能的，丙基、丁基则更不可能．故必然是4个－CH作支链．结构3简式如下： ?若烷烃一卤代物种类“最少”，则该烷烃结构的对称性最高．有无可能 所有H的位置完全一样？6个C的烷烃对称性最高的只能是 若烷烃一卤代物种类“最多”，则该烷烃的对称性尽量低．6个C均在主链，左右、3个C对称，C－C－C－C－C－C其一氯代物有3种．若有1个－CH3作支链且在2号位C上，即 其一氯代物有5种．若1个－CH3移至3号位C上，则有4种一氯代物，故符合 题意“最多”： ?母体名称为“丙二醇”，即主链上有3个C且2个－OH必须连在主链C上．可能有2种方式 （碳架） 某烃A的分子式为CH，只含1个环．在一定条件下1 mol A可加成1 mol 610 H，得饱和烃B．B只含一个甲基作侧链，且A、B的一氯代物有4种，写出A的2 可能结构简式． 将X、Y、Z分别取代苯环上的3个H，可能有的同分异构体有几种？ 解析 3个不同取代基同时取代苯环的3个H，必须有序地书写．从相邻?相间? 相对，按顺序考虑． 相对：3个互为相对是不可能的，只可能有2个相对．可令其中任意2个相对，根据左右对称，第3个接上去有2种可能，共有6种． 思考：苯环上连接一个烃基(－R)和3个(－X)的有机物有几种？ 羟酸A（分子式为CHO）可由醇B氧化而得，A与B可生成酯，符合此条5102 件的酯可能有几种？ 醇B必须具有A的烃基结构，且－CHOH在链端，故与A形成的酯也只有42种． 有机物A燃烧只生成CO和HO，相对分子质量为128．若A能与纯碱反应22放出CO．A的分子结构中含有一个六元环，将它环上的一个H原子用氨基取代2 所得的同分异构体甚多，其中含一个六元碳环和一个－NO的同分异构体2 有 种． －NO接在环上有4种 －NO2接侧链C有1种 2 本题答案：5种． 有些有机物具有较复杂的空间结构．如何判断其可能有的一氯代物或二氯代 物的种数，这就要有一定的空间想象能力．通过平移、旋转或翻转等操作寻找等 效性．有几种不同位置的H就有几种一氯代物。 而二氯代物有几种的判断，一般先固定一个Cl原子的位置，移动另一个Cl，看有几种可能，然后再固定一个Cl原子于另一不同位置，依次移动，注意有无 前后重复．若有重复，则应删去．但此法较复杂。若有对成性，则可用分类法。 8号位碳等同，每个C上有1个H，2，6，7， 4，10，9号位C等同，每个C 上有2个H． 由于只存在两种不同位置的H，故一氯代物只有2种． 如何寻找二氯代物有几种？ 对两种不同位置的H分类为a、b 1964年Eaton和Cole报道了一种称为立方烷的化合物，它的化学式为C8H8，该磁共振谱表明其中的C原子和H的化学环境均无差别，若用4个重氢(D)取代H而保持碳架不变，则?得到的C8H４D4有几种异构体？?用5个D取代立方烷分子里的H，得到五氯立方烷C8H3D5，其异构体有多少个？ 1.下列分子中的所有碳原子,均在同一条直线上的是 ( ) A.CHCHCH B.CH－CH＝CH－CH 32333 C.HC?CH D.CH－C?C－CH33 2.若甲烷分子中的4个H都被苯基取代,则可得到的分子如图所示.对该分子的描述正 确的是( ) A.所有碳原子都在同一平面上 B.此分子为非极性分子 C.中心C与其余4个C形成的键角均为109o28 D.该分子属于苯的同系 物 3.下列叙述正确的是 ( ) A.丙烷分子中3个C原子一定是同一条直线上 B.甲苯分子中7个C原子都在同一平面上 C.乙烷分子中，C和H全部在一个平面上 D.2一丁烯分子中4个C不可能在同一条直线上 ( ) 5.对化合物 的下面叙述中正确的是( ) A.该物的分子式为CH B.该物与茶属同分异构体 1212 C.该分子中所有原子有可能处于同一平面 D.分子中所有碳原子一定处于同一个平面 6.下列芳香烃的一氯代物的同分异构体数目最多的是( ) 7.10个碳原子以内的烷烃中，其一氯代物只有一种的结构有几种( ) Ａ.2 Ｂ.3 Ｃ.4 Ｄ.5 8.醛A的结构简式为 ,它的异构体甚多．其中属于酯类、化合 物， 而且结构式中有苯环和－CH3结构的异构体可能的种数为( ) Ａ.3 Ｂ.4 Ｃ.5 Ｄ.6 9.CH的各种同分异构体中，所含甲基数和它的一氯代物的数目与下列相符的是614 ( ) Ａ.2个－CH，能生成4种一氯代物 Ｂ.3个－CH，能生成4种一氯代物 33 Ｃ.3个－CH，能生成5种一氯代物 Ｄ.4个－CH，能生成4种一氯代物 33 10.下列各物质若n值相等且n＞2时，其同类同分异构体最多的是( ) H＋2O的醇 Ｂ.CHO的醛 Ａ.Cn2nn2n Ｃ.CHO的羧酸 Ｄ.CH的烃 n2n2n2n＋2 ( ) 12.主链上有四个碳原子的某烷烃有两种结构，含有相同碳原子数且主链上也有 四个碳原子的单烯烃的同分异构体是( ) Ａ.2种 Ｂ.3种 Ｃ.4种 Ｄ.5种 13．能和金属钠反应的CHO的同分异构体有( ) 410 A．3种 B．4种 C．5种 D．6种 14．某有机物分子中含有一个－CH，一个－CH，一个－CH，一个－OH，该有65642机物属 于酚类的结构有( ) A．5种 B．4种 C．3种 D．2种 15．邻甲基苯甲酸有多种同分异构体，其中属于酯类，且结构中含有 苯 环和甲基的同分异构体有( ) A．3种 B．4种 C．5种 D．6种 H)的分子结构中含有1个－CH(CH)．且能与Br/CC作用生成较16.某烃A(C1112322l4 稳 定的化合物B(CHBr)则A的可能结构简式为 ． 11124 17.化学式为CHNO的有机物，其分子结构中有1个苯环、2个取代基，试按照772 下列 要求写出4种同分异构体（只写邻位即可） (1)该有机物只有酸性 (2)该有机物只有碱性 (3)该有机物既有酸性又有碱性 (4)该有机物既无酸性又无碱性 18.化学式为CHON的某有机物是某种化学式为CH的芳香烃苯环上－硝化后9112912唯一 产物，该产物的结构简式是 . 19.降冰片烷的立体结构如图所示 (1)该有机物的化学式为 ； (2)它的一氯取代物有 种； (3)它的二氯取代物有 种． 20.试写出与如图所示的结构 互为同分异构体的酚类物质的结构简式 (一)1.C、D 2.B、C 3.B、D 4.B 5.C 6. .D7. B 8. C 9. BC 10.B 11.AB 12.B 13.B 14.C 15.C (二)16. 17. 18. 19.(1)CH；(2)3；(3)11. 712 20.