核居心、端在頭、橋相連

1、核居心、端在頭、橋相連有機基團的分類與有機物結(jié)構(gòu)的推斷浙江省上虞市春暉中學 朱建敏有機物結(jié)構(gòu)的推斷是近幾年高考有機題的重要知識點。從有機基團分類著手，解答有機物結(jié)構(gòu)的推斷題是解決這類問題的一種有效方法。有機物是由C、H以及N、O、S等元素組成，這些元素的原子則通過結(jié)合成許多基團來構(gòu)成有機物。有機基團的分類方法很多，從組成的原子來看，可分為烴基和官能團。含一個碳原子的又可分為甲基、亞甲基，三價甲基和四價甲基，官能團可分為為羥基、醛基、羧基等。在有機物結(jié)構(gòu)的推斷中，我們在有機物結(jié)構(gòu)中的位置還可以對它們進行分類。一、端、橋、核基分析上面列舉的常見有機基團，不難發(fā)現(xiàn)在有機物結(jié)構(gòu)中，有些基團只有一個價鍵

2、（俗稱一只手），這樣的基團在有機物分子中只能處在碳鏈的端點，不能處在碳鏈的中間。根據(jù)這一特點我們可以把這類基團稱之為端基。氫原子、鹵原子、羥基、醛基、羧基、氨基等都屬于端基：H、Cl、OH、CHO、COOH、NH2。CO有些基團中含有二個價鍵，即基團向外伸出了兩只手。這類基團不能處在碳鏈的端點，但可以象橋梁一樣把左右兩邊的基團聯(lián)接起來，這類基團可稱之為橋基。氧原子、硫原子、羰基、亞甲基等都屬于橋基：O、S、CH2、 。NCHC在含有與三價甲基、四價甲基類似基團的有機物結(jié)構(gòu)中，各支鏈都交匯于這些基團，可視作有機物的核心，我們可把這類基團稱之為核基。核基根據(jù)其價鍵的多少又可分為三叉基和十字基，如

3、、 、 、 等都屬于核基：。二、應(yīng)用舉例結(jié)合上述基團的分類方式，應(yīng)用“核居心、端在頭、橋相連”的結(jié)構(gòu)組合原則，可解決一系列有機物結(jié)構(gòu)的推斷問題。CH3CCH2CHCH3CH3CH3CH3例1、 設(shè)烷烴分子中含有的甲基，亞甲基，三價甲基和四價甲基的數(shù)目分別為nl、n2、n3、n4，例如在下圖所示的分子中n1=5、n2=1、n3=1、n4=1。試根據(jù)不同烷烴的組成和結(jié)構(gòu)，分析出烷烴(除甲烷外)中各基團數(shù)的關(guān)系。(1)設(shè)烷烴分子中氫原子數(shù)為n0。則n0與nl、n2、n3、n4的關(guān)系是：n0= 或n0= ；(2)如果某一烷烴其n1=4、n2=2、n3=0、n4=1，試寫出該烷烴的可能結(jié)構(gòu) ； (3)在

4、烷烴烴分子中四種甲基個數(shù)之間的關(guān)系是n1= 。 解析： (1)根據(jù)每種甲基含有的氫原子數(shù)可以立即寫出氫原子總數(shù)n0=3n1+2n2+n3；另外根據(jù)烷烴通式CnH2n+2可以寫出n0=2(n1+n2+n3+n4)+2。(2)根據(jù)“核居心、端在頭、橋相連”的結(jié)構(gòu)組合原則，先將“核基”四價甲基與“端基”甲基連成一個母體結(jié)構(gòu)，然而把“橋基”亞甲基分別和相連后插入“核基”和“端基”之間，可得到如下二種結(jié)構(gòu)：CH3CH3CH2CCH2CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH2CH2CCH3CH3CH(3)從化學結(jié)構(gòu)的角度分析， 如果是一個直鏈烷烴，無“核基”，所以只有兩個甲基，分別處在碳鏈的兩端，而橋基的

5、多少對“端基”沒有影響。 但如在碳鏈中加進一個“核基”，則會增加支鏈。如加入一個三叉基，則會增加一條支鏈，支鏈的末端要一個甲基，所以，每增加一個三叉基就要增加一個“端基”。同理，在一個烷烴中每增加一個十字基，不論它是在主鏈上還是在支鏈上，都會相應(yīng)的增加兩條支鏈從而增加兩個甲基所以，在烷烴中的甲基總數(shù)為n1=2n4+n3+2。例2、某分子中含有的基團種類和個數(shù)分別如下，兩個CH3、一個OH、一個 、兩個 CH2，問該物質(zhì)可能有幾種結(jié)構(gòu)?CH解析：結(jié)構(gòu)CCH3CH2OHCH3CH2CCH3結(jié)構(gòu)BOHCH3CH2CCH2CH3CH3題中的CH3、OH都屬于端基，為 核基，是CH2橋基。以核基和端基先

6、構(gòu)建出該物質(zhì)的母體結(jié)構(gòu)（A），用兩個橋基單獨連接核基和端基可得到結(jié)構(gòu)（B）和（C），兩個橋基先連成另一橋基后再連接核基和端基可得到結(jié)構(gòu)（D）和（E）。由此推斷出該物質(zhì)共有四種可能結(jié)構(gòu)。母體結(jié)構(gòu)AOHCH3CHCH3結(jié)構(gòu)C結(jié)構(gòu)DCH2OHCH3CCH3CH3CH2結(jié)構(gòu)EOHCH3CH2CH2CCH3CH3CHCHCHHHCH例3、有機化學中把具有 結(jié)構(gòu)的碳原子稱為伯碳原子，具有 結(jié)構(gòu)的碳原子稱為仲碳原子，具有 結(jié)構(gòu)的碳原子稱為叔碳原子，具有 結(jié)構(gòu)的碳原子稱為季碳原子。CH3有一類烷烴CmH2m+2不能由任何的CmH2m催化加氫得到。若烷烴中只有伯、仲、季碳原子而無叔碳原子。試回答：1季碳原子數(shù)目

7、應(yīng)滿足什么范圍（與m的關(guān)系）2寫出C13H28的結(jié)構(gòu)簡式。3C16H34的各類碳原子各有幾個，它有多少種滿足條件的同分異構(gòu)體。4計算C20H42滿足已知條件的全部同分異構(gòu)體數(shù)目。5若某類烷烴中任何相鄰兩個碳原子不都是季碳原子時，試給出該類烷烴的通式。解析：CH解答該題的關(guān)鍵，是烷烴CmH2m+2不能由任何的CmH2m催化加氫得到。分析一般烯烴加氫過程可得出烷烴CmH2m+2中不可能含有核基中的 ，即烷烴中只含有伯、仲、季碳原子，且橋基一定介于兩個核動力基季碳原子之間。故可作如下解答1設(shè)伯、仲、季碳原子各有x、y、z，xyzm，3x2y2m2；考慮仲碳原子，若y0，則z(m2)/3，若y盡可能大

8、，由于仲碳原子必介于兩季原子間，則yz1，故z(m1)/4，即(m1)/4z(m2)/3。 2令m13，3z3/11，故z3，y2，x8；(CH3)3CCH2C(CH3)2CH2C(CH3)3。3令m16，15/4z14/3，z4，y3，x10；共有3種（3分） 4令m20，19/4z6，z6，y0，x14，或z5，y3，x12；共5611種。5利用數(shù)學知識和思想對有機分子進行分析討論，由z(m1)/4可得通式：C4a1H8a4。練習11993年報道合成了一種烴A，其分子式是：C1134H1146。A分子只具有下列a、b、c三種結(jié)構(gòu)單元。己知A分子中沒有苯環(huán)連苯環(huán)或脂基連脂基的結(jié)構(gòu)，而且除苯環(huán)外不再有另外的環(huán)。A分子中有上述結(jié)構(gòu)單元各多少個?22000年，國家藥品監(jiān)督管理局發(fā)布通告暫停使用和銷售含苯丙醇胺的藥品制劑。苯丙醇胺（英文縮寫為PPA）結(jié)構(gòu)簡式如下： 其中代表苯基。苯丙醇胺是一種一取代苯，取代基是。（1）PPA的分子式是：_。（2）它的取代基中有兩個官能團，名稱是_基和_基（請?zhí)?/p>