有机化学专题五:同分异构体与官能团结构苏州十中高二化学备课组 基础: 同分异构体的定义:相同, 不同的 之间互称。 组成元素相同最简式相同 同分 分子式相同 质量分数相同 异构体 相对分子质量相同 结构不同 (2)同分异构体书写规律:主链由长到短,支链由整到散,位置由心到边,排列由对到邻到间 同分异构体的类型:(1)碳链异构: 不同形成的异构,如正丁烷与异丁烷等; (2)位置异构: 次序未变而 不同形成的异构。如1—丁烯, 2—丁烯或1—丙醇,2—丙醇等; (3)异类异构: 相同,但 不同,如烯与环烷烃,醛与酮,羧酸与酯等; 同分异构体间熔沸点变化规律(1)在其他条件相同时,烷烃各同分异构体中,分子里支链数越多,该物质的熔沸点 (2)他条件相同时,二甲苯的各同分异构体中,沸点:邻位___间位___对位 拓展: 内涵:分子式相同,该物质的组成元素质量分数相同;分子结构不同,即分子中原子的排列顺序和方式不同。 CNO(无机物)与CO(NH 同分异构体之间相对分子质量必相同,但相对分子质量相同的化合物不一定是同分异构体。因为相对分子质量相同时,分子式未必相同。例如 OH与HCOOH, 几类异类异构通式 的取值范围有机物类型 截长变支法(适用于碳链异构);对于链烃,可采用此法。先直链,后支链。每次把主链碳原子数减一个来作支链,支链的位置: 若有对称面的,从边二到中;若无对称面的,从左二到右二。(注意:支链接在端头无意义!) 支链的数目:由少到多。支链的大小:由小到大。两个支链的关系:邻—间—对。按此顺序书 写就不会漏写同分异构体。 主链:由长到短。 支链:碳原子数——由短到长; 个数——由少到多; 位置——由边2 到中,(注意对称因素); 支链间关系——邻、间、对。 碳链由长到短,支链由整到散,取代基的位置由中心到边缘;芳烃的排法最好按照邻、间、 对的顺序,以免重复或遗漏。 亚甲基移位法(适用于烃的衍生物)。对于烃的衍生物,可用此法,将左边的亚甲基依次移向右边,即形成不同的同分异构体。 考虑异构体的顺序是:种类异构 位置异构 碳链异构,书写顺序是:碳链异构 位置异构 种类异构。 残基分析法对于复杂的有机物,且要求按条件书写同分异构体,可采用此法。首先考虑主体组成,然后从 总的组成中减去主体后的剩余部分(即残基),再按条件确定残基可能的结构,从而写出符合题 意要求的同分异构体。 有关有机物分子中原子共平面问题(见例6)CH Cl分子结构不是正四面体,因与C—Cl键长不同,故CH Cl为四面体结构。一般碳原子与4 个原子或原子团以单键相连构成的 有机物都是四面体构型,所有原子不可能共平面。 CH CHCH 甲基上的3个氢原子只有1 个氢原子可能会与乙烯基共面,则甲基上另外2 个氢原子肯定不共面。 CHCH 分子中,所有原子在一条直线上,即H—CC—H,键角为180。若从两点可以共面 考虑乙炔分子的所有原子也是共平面的。 综合: 同分异构体的推导方法: 减链法:适用于只存在碳链异构的烷烃和含官能团的开链有机物的碳链异构。其书写技巧可概括为“两注意,四句话”。 两注意:一是选择最长的碳链或官能团的最长碳链为主链,二是找出中心对称线。 四句话:主链由长到短,支链由整到散,位置由心到边,排列由对到邻到间。 移位法(适用于二元取代物)(见例5)此外在书写同分异构体时要注意: 思维有序。含官能团的开链有机物的同分异构体,一般按碳链异构、位置异构和类别异构的思路,顺序写出,不易出现混乱。 烷基在苯环上的位次,即位置异构。一个侧链:不存在位置异构。 两个侧链:存在着邻、间、对三种位置异构。 三个相同侧链:存在着连、偏、均三种位置异构。 有机物的结构式只表示分子内原子的连接顺序和结合方式,并表示分子的空间结构。因此,在推导同分异构体时,就要建立空间概念,并注意分子结构的对称性。 书写规范:如苯酚:不正确。还要注意碳原子应为4 价,不能”多氢”或 的化学性质相似2、某烃的一种同分异构体只能生成1 种一氯代物,该烃的分子式可能是 1,2,3-三苯基环丙烷的3个苯基可以分布在环丙烷环平面的上下,因此有如下2 个异构体。 是苯基,环用键线表示,C、H原子都未画出] 据此,可推断1,2,3,4,5-五氯环戊烷(假定五个碳原子也处于同一平面上)的异构体数是 (苯)的分子结构相似,如下图:OH 6.下列关于的说法正确的是 最多只可能有9个碳原子在同一平面上 只能有5个碳原子在同一直线上 某芳香化合物A的分子式为C 水溶液。将此溶液加热,能用石蕊试纸检验出有酸性气体产生。 (1)写出化合物A 的结构简式: 有几种属于芳香族化合物的同分异构体,写出它们的结构简式。练习: 11Cl,分析数据表明:分子中有两个—CH —、一个CH 和一个—Cl,它的可能的结构有 已知CC可以绕键轴旋转,结构简式为 CH 分子中至少有8个碳原子处于同一平面上 分子中至少有9个碳原子处于同一平面上 液晶是一类新型材料。MBBA是一种研究得较多的液晶化合物。它可以看作是由醛A 脱水缩合的产物。 CHCH CH 的异构体甚多,其中属于酯类化合物且结构式中有苯环的异构体就有6种,它们是: 化合物学名为邻羟基苯甲酸,俗名水杨酸,其结构简式为OH COOH 水杨酸的同分异构体中,属于酚类,同时还属于酯类的化合物有种,其结构简式分别 人们使用四百万只象鼻虫和它们的215磅粪物,历经30 多年时间弄清了棉子象鼻虫的四种信息素的 组成,它们的结构可表示如下(括号内表示的结构简式) 以上四种信息素中互为同分异构体的是 12的某烃分子的所有碳原子都在同一平面上,则该烃的结构简式为: (2)已知萘分子的结构简式为。若萘分子中的一个氢原子被氯原子,其一氯代物共有 种。若萘分子中的两个氢原子被氯原子取代,其二氯代物共有 种;若萘分子中的不同环 上的各一个氢原子被氯原子取代,该二氯代物共有 HCOOCH HCOOCH CHOCH CHCH 外,还有等结构。 9.右下图是有机物M 的球棍模型的示意图。 (1)请写出M 的分子式: 的同分异构体有多种,A、B、C为其中的三种,且都 是芳香族化合物。已知: 分子的苯环上均只有两个取代基,且取代基所含的原子总数相差1; 既能与盐酸反应,又能被NaOH溶液中和,且两者苯 环上的一取代物的种数相同; 既不与强酸反应,又不与强碱反应。请写出A、B、C 的结构简式: 10.