第十二章學(xué)案62判斷同分異構(gòu)體的五種常用方法和有機(jī)分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定

1、學(xué)案62判斷同分異構(gòu)體的五種常用方法和有機(jī)分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定一、確定同分異構(gòu)體數(shù)目的五種常用方法1等效氫法在確定同分異構(gòu)體之前，要先找出對(duì)稱面，判斷“等效氫”，從而確定同分異構(gòu)體數(shù)目。有機(jī)物的一取代物數(shù)目的確定，實(shí)質(zhì)上是看處于不同位置的氫原子數(shù)目。可用“等效氫法”判斷。判斷“等效氫”的三條原則是：(1)同一碳原子上的氫原子是等效的；如CH4中的4個(gè)氫原子等同。(2)同一碳原子上所連的甲基是等效的；如C(CH3)4中的4個(gè)甲基上的12個(gè)氫原子等同。(3)處于對(duì)稱位置上的氫原子是等效的，如CH3CH3中的6個(gè)氫原子等同；乙烯分子中的4個(gè)H等同；苯分子中的6個(gè)氫等同；CH3C(CH3)2C(CH3)2C

2、H3上的18個(gè)氫原子等同?！镜淅龑?dǎo)悟1】下列有機(jī)物一氯取代物的同分異構(gòu)體數(shù)目相等的是() A和 B和 C和 D和2換位思考法將有機(jī)物分子中的不同原子或基團(tuán)進(jìn)行換位思考。如乙烷分子中共有6個(gè)H原子，若有一個(gè)氫原子被Cl原子取代所得一氯乙烷只有一種結(jié)構(gòu)，那么五氯乙烷有多少種？假設(shè)把五氯乙烷分子中的Cl看作H原子，而H原子看成Cl原子，其情況跟一氯代烷完全相同，故五氯乙烷也有一種結(jié)構(gòu)。同理，二氯乙烷有兩種結(jié)構(gòu)，則四氯乙烷也有兩種結(jié)構(gòu)。典例導(dǎo)悟2已知化學(xué)式為C12H12的物質(zhì)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，該環(huán)上的二溴代物有9種同分異構(gòu)體，由此推斷該環(huán)上的四溴代物的同分異構(gòu)體數(shù)目有()A4種 B9種 C12種 D6種3

3、基團(tuán)位移法該方法比等效氫法更直觀，該方法的特點(diǎn)是，對(duì)給定的有機(jī)物先將碳鍵展開(kāi)，然后確定該有機(jī)物具有的基團(tuán)并將該基團(tuán)在碳鏈的不同位置進(jìn)行移動(dòng)，得到不同的有機(jī)物。需要注意的是，移動(dòng)基團(tuán)時(shí)要避免重復(fù)。此方法適合烯、炔、醇、醛、酮等的分析?！镜淅龑?dǎo)悟3】分子式為C5H10的鏈狀烯烴，可能的結(jié)構(gòu)有()A3種 B4種 C5種 D6種4基團(tuán)連接法將有機(jī)物看作由基團(tuán)連接而成，由基團(tuán)的異構(gòu)體數(shù)目可推斷有機(jī)物的異構(gòu)體數(shù)目。如丁基有四種，丁醇(看作丁基與羥基連接而成)也有四種，戊醛、戊酸(分別看作丁基跟醛基、羧基的連接物)也分別有四種。典例導(dǎo)悟4烷基取代苯可以被酸性KMnO4溶液氧化，生成，但若烷基R中直接與苯環(huán)相

4、連的碳原子上沒(méi)有CH鍵，則不容易被氧化得到?，F(xiàn)有分子式為C11H16的一烷基取代苯，已知它可以被氧化成為的異構(gòu)體有7種，其中3種是，請(qǐng)寫出其他4種的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：_，_，_，_。5軸線移動(dòng)法對(duì)于多個(gè)苯環(huán)并在一起的稠環(huán)芳香烴，要確定兩者是否為同分異構(gòu)體，可以畫一根軸線，再通過(guò)平移或翻轉(zhuǎn)來(lái)判斷是否互為同分異構(gòu)體。【典例導(dǎo)悟5】萘分子的結(jié)構(gòu)式可以表示為或，兩者是等同的。苯并a芘是強(qiáng)致癌物質(zhì)(存在于煙囪灰、煤焦油、燃燒煙草的煙霧和內(nèi)燃機(jī)的尾氣中)。它的分子由五個(gè)苯環(huán)并合而成，其結(jié)構(gòu)式可表示為()或()式，這兩者也是等同的?，F(xiàn)有結(jié)構(gòu)式(A)(D)，其中()() (1)跟()、()式等同的結(jié)構(gòu)式是_。(2)跟

5、()、()式是同分異構(gòu)體的是_。二、有機(jī)分子結(jié)構(gòu)的確定1有機(jī)化合物分子式的確定(1)確定有機(jī)物分子式的一般途徑(2)確定有機(jī)物分子式的方法實(shí)驗(yàn)式法由各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)求各元素的原子個(gè)數(shù)之比(實(shí)驗(yàn)式)相對(duì)分子質(zhì)量求分子式。物質(zhì)的量關(guān)系法由密度或其他條件求摩爾質(zhì)量求1 mol分子中所含各元素原子的物質(zhì)的量求分子式。(3)燃燒通式法利用通式和相對(duì)分子質(zhì)量求分子式。CxHy(x)O2xCO2H2OCxHyOz(x)O2xCO2H2O由于x、y、z相對(duì)獨(dú)立，借助通式進(jìn)行計(jì)算，解出x、y、z，最后求出分子式。(4)利用各類有機(jī)物的分子式通式和相對(duì)分子質(zhì)量確定類別通式相對(duì)分子質(zhì)量烷烴CnH2n2Mr14n2(

6、n1)環(huán)烷烴、烯烴CnH2nMr14n(烯烴n2，環(huán)烷烴n3)二烯烴，炔烴CnH2n2Mr14n2(炔烴n2)苯及苯的同系物CnH2n6Mr14n6(n6)飽和醇CnH2n2OxMr14n216x飽和一元醛CnH2nOMr14n16飽和一元羧酸及酯CnH2nO2Mr14n322.有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)的確定(1)確定分子結(jié)構(gòu)的步驟有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定，過(guò)去常用有機(jī)化合物的化學(xué)性質(zhì)確定分子中所含的官能團(tuán)，再確定其所在的位置?，F(xiàn)代化學(xué)測(cè)定有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)可用現(xiàn)代化的物理方法，如核磁共振氫譜和紅外光譜等。確定有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)的一般步驟為：(2)根據(jù)有機(jī)物的官能團(tuán)進(jìn)行鑒別被鑒別或被檢驗(yàn)的物質(zhì)試劑與方法現(xiàn)象與

7、結(jié)論飽和烴與不飽和烴加入溴水或酸性KMnO4溶液褪色的是不飽和烴苯與苯的同系物加酸性KMnO4溶液褪色的是苯的同系物鹵代烴中鹵原子加堿溶液加熱，加稀HNO3中和堿，再加硝酸銀白色沉淀說(shuō)明是氯代烴，淺黃色沉淀說(shuō)明是溴代烴，黃色沉淀說(shuō)明是碘代烴醇加入活潑金屬鈉(應(yīng)先排除其他酸性基團(tuán)的影響，如羧基、酚羥基等)；加乙酸、濃H2SO4共熱有氣體放出；有水果香味物質(zhì)生成醛加入銀氨溶液或加入新制的氫氧化銅懸濁液試管底部會(huì)出現(xiàn)光亮的銀；溶液中出現(xiàn)紅色沉淀羧酸加紫色石蕊試液；加Na2CO3溶液顯紅色；有無(wú)色無(wú)味的氣體逸出酯聞氣味；加稀NaOH溶液有水果香味；檢驗(yàn)水解產(chǎn)物酚類加FeCl3溶液或濃溴水溶液顯紫色或生

8、成白色沉淀淀粉碘單質(zhì)(同時(shí)加水)變藍(lán)蛋白質(zhì)灼燒有燒焦羽毛的氣味典例導(dǎo)悟61.06 g某有機(jī)物A完全燃燒，得到1.792 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)CO2和0.90 g H2O，該有機(jī)物相對(duì)于氧氣的密度為3.31。(1)該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量為_(kāi)；分子式為_(kāi)。(2)該有機(jī)物有如下性質(zhì)：能使酸性高錳酸鉀溶液褪色不能與溴水發(fā)生反應(yīng)它發(fā)生硝化反應(yīng)引入1個(gè)硝基時(shí)，產(chǎn)物只有1種硝基化合物。寫出該有機(jī)物可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：_。1(2011·課標(biāo)全國(guó)卷，8)分子式為C5H11Cl的同分異構(gòu)體共有(不考慮立體異構(gòu))()A6種 B7種 C8種 D9種2(2011·北京理綜，28)常用作風(fēng)信子等香清的定香劑D以

9、及可用作安全玻璃夾層的高分子化合物PVB的合成路線如下：.醛與二元醇(如：乙二醇)可生成環(huán)狀縮醛： (1)A的核磁共振氫譜有兩種峰。A的名稱是_。(2)A與合成B的化學(xué)方程式是_。(3)C為反式結(jié)構(gòu)，由B還原得到。C的結(jié)構(gòu)式是_。(4)E能使Br2的CCl4溶液褪色。N由A經(jīng)反應(yīng)合成。a的反應(yīng)試劑和條件是_。b的反應(yīng)類型是_。c的化學(xué)方程式是_。(5)PVAc由一種單體經(jīng)加聚反應(yīng)得到，該單體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是_。(6)堿性條件下，PVAc完全水解的化學(xué)方程式是_。3(2011·浙江理綜，29)白藜蘆醇屬二苯乙烯類多酚化合物，具有抗氧化、抗癌和預(yù)防心血管疾病的作用。某課題組提出了如下合成路線

10、：已知：根據(jù)以上信息回答下列問(wèn)題：(1)白藜蘆醇的分子式是_。(2)CD的反應(yīng)類型是_；EF的反應(yīng)類型是_。(3)化合物A不與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)，能與NaHCO3反應(yīng)放出CO2，推測(cè)其核磁共振氫譜(1H­NMR)中顯示有_種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，其個(gè)數(shù)比為_(kāi)。(4)寫出AB反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(5)寫出化合物D、E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：D_，E_。(6)化合物有多種同分異構(gòu)體，寫出符合下列條件的所有同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：_。能發(fā)生銀鏡反應(yīng)；含苯環(huán)且苯環(huán)上只有兩種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子。重要的有機(jī)化合物(一) 重要的有機(jī)化合物(二) 專題學(xué)案62判斷同分異構(gòu)體的五種常用方法和有機(jī)分子結(jié)構(gòu)

11、的測(cè)定【專題探究區(qū)】典例導(dǎo)悟1B首先判斷對(duì)稱面：和無(wú)對(duì)稱面，和有鏡面對(duì)稱，只需看其中一半即可。然后，看是否有連在同一碳原子上的甲基：中有兩個(gè)甲基連在同一個(gè)碳原子上，六個(gè)氫原子等效；中也有兩個(gè)甲基連在同一碳原子上，加上鏡面對(duì)稱，應(yīng)有十二個(gè)氫原子等效。最后用箭頭確定不同的氫原子可知有7種同分異構(gòu)體，和都只有4種同分異構(gòu)體，有8種同分異構(gòu)體。2B該烴的分子中苯環(huán)上的氫原子有6個(gè)可被取代，被二溴取代后，剩下4個(gè)氫原子，二溴代物同分異構(gòu)體與四個(gè)氫原子的異構(gòu)是等效的，四個(gè)氫原子異構(gòu)體與四溴代物異構(gòu)體是等效的。所以，四溴代物的同分異構(gòu)體數(shù)目與二溴代物同分異構(gòu)體數(shù)目是相同的。3C先寫出碳鏈，共有以下3種：4解

12、析由題意可知，該苯的同系物的各同分異構(gòu)體的苯環(huán)上都只有一個(gè)側(cè)鏈，在寫其同分異構(gòu)體時(shí)，可以把苯環(huán)看作是C5H12的一個(gè)取代基，這樣只要寫出C5H12的同分異構(gòu)體，此題就可解決了。5(1)A、D(2)B解析首先要看出C式中右上邊的環(huán)不是苯環(huán)，因有一個(gè)碳原子連有2個(gè)氫原子，其次在連在一條線上的3個(gè)苯環(huán)畫一條軸線，如下圖，再移動(dòng)或翻轉(zhuǎn)便可看出A、D與()、()式等同，為同一物質(zhì)。B與()、()式結(jié)構(gòu)不同，另兩個(gè)苯環(huán)分別在軸線的兩側(cè)，故為同分異構(gòu)體。6(1)106C8H10(2) 解析本題結(jié)合有機(jī)物的不飽和度和化學(xué)性質(zhì)考查有機(jī)物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式的確定。(1)該有機(jī)物中碳元素的質(zhì)量為×12 g/mol0

13、.96 g，氫元素的質(zhì)量×2 g/mol0.1 g，因此該有機(jī)物只含C、H兩種元素，N(C)N(H)810，其實(shí)驗(yàn)式為C8H10，該有機(jī)物相對(duì)于氧氣的密度為3.31，則其相對(duì)分子質(zhì)量為：32×3.31106，故其分子式為C8H10。(2)C8H10的不飽和度4, 由于不能與溴水發(fā)生反應(yīng)，則不可能含雙鍵或三鍵，根據(jù)能發(fā)生硝化反應(yīng)，其分子中含有苯環(huán)，產(chǎn)物只有1種硝基化合物，則只能為【專題集訓(xùn)區(qū)】1C分子式為C5H12的烷烴有正戊烷、異戊烷和新戊烷三種同分異構(gòu)體。其中正戊烷的一氯代物有CH3CH2CH2CH2CH2Cl、CH3CH2CH2CHClCH3、CH3CH2CHClCH2

14、CH3 3種同分異構(gòu)體；異戊烷的一氯代物有(CH3)2CHCH2CH2Cl、(CH3)2CHCHClCH3、(CH3)2CClCH2CH3、CH2ClCH(CH3)CH2CH3 4種同分異構(gòu)體；新戊烷的一氯代物只有一種，為(CH3)3CCH2Cl，總共有8種，C正確。2(1)乙醛(2) CH3CHO H2O(3) (4)a.稀NaOH，加熱b加成(還原)反應(yīng)c2CH3(CH2)3OHO22CH3(CH2)2CHO2H2O(5)CH3COOCH=CH2解析(1)由A的分子式C2H4O及核磁共振氫譜有兩種峰可知A為乙醛。(2)結(jié)合信息可知A到B需要的條件為稀氫氧化鈉、加熱，與信息中的條件一致，得出

15、反應(yīng)： (4)由PVB的結(jié)構(gòu)可知A到E增長(zhǎng)了碳鏈。同時(shí)E還可使溴的四氯化碳溶液褪色，同時(shí)可知E中存在碳碳雙鍵，則E為CH3CH=CHCHO，F(xiàn)為CH3CH2CH2CH2OH，N為CH3CH2CH2CHO。所以的反應(yīng)試劑和條件是稀NaOH、加熱，的反應(yīng)類型是加成反應(yīng)，的化學(xué)方程式是2CH3(CH2)3OHO22CH3(CH2)2CHO2H2O(5)由M的結(jié)構(gòu)CH3COOH和PVA的結(jié)構(gòu)可以推出PVAc的單體是CH3COOCH=CH2。(6)堿性條件下，PVAc完全水解的化學(xué)方程式是：3(1)C14H12O3(2)取代反應(yīng)消去反應(yīng)(3)41126(4) 解析(1)由白藜蘆醇的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可得出分子式：C14H12O3。(2)根據(jù)C和D的分子式判斷由C到D少了一個(gè)OH多了一個(gè)Br，因此是發(fā)生了取代反應(yīng)；由信息RCH2BrRCH2CH(OH)R可見(jiàn)D到E，E中存在OH，在濃硫酸加熱時(shí)可發(fā)生消去，并且F較E分子內(nèi)少了2個(gè)H和1個(gè)O