資源簡介

(共56張PPT)
有機物的結構特點及共線共面問題
有機物同分異構
有機物的結構特點及共線共面問題
1
一、甲烷的正四面體結構：
甲烷分子中有且只有三原子共面
規律1
結構中每出現一個飽和碳原子，則整個分子所有原子不可能全部共面。
二、乙烯的平面結構
當乙烯分子中某氫原子被其他原子或原子團取代時，則代替該氫原子的原子一定在乙烯的平面內。
結構中每出現一個碳碳雙鍵，至少有6個原子共面。
規律2
三、乙炔的直線結構
當乙炔分子中的一個氫原子被其他原子或原子團取代時，代替該氫原子的原子一定和乙炔分子的其他原子共線。
規律3：結構中每出現一個碳碳三鍵，至少有4個原子共直線。
四、苯的平面結構
當苯分子中的一個氫原子被其他原子或原子團取代時，代替該氫原子的原子一定在苯分子所在平面內。
規律4：結構中每出現一個苯環，至少有12個原子共面
[例1]：描述
結構的下列敘述中，正確的是（ ）
A.除苯環外的其余碳原子有可能都在同一條直線上
B.除苯環外的其余碳原子不可能都在一條直線上
C.12個碳原子不可能都在同一個平面上
D.12個碳原子有可能都在同一個平面上
BD
解決該類問題時還應注意：
1.認真審題：比如分子中最多（最少）有多少個原子共面？可能共面的原子有多少個？一定共面的原子有多少個？
2.單鍵可以旋轉，而雙、三鍵不能旋轉。
例2：觀察以下有機物結構
思考：（1）至少有幾個碳原子共面？
（2）最多有幾個碳原子共面？
CH3 CH2CH3
(1) C = C
H H
(2) H--C≡C CH2CH3
(3) —C≡C—CH=CF2
至少4個 最多5個
至少3個 最多4個
至少9個 最多10個
例3．對于CH3—CH=CH—C≡C—CF3分子結構的描述
(1)下列敘述中,正確的是( ).
(A)6個碳原子有可能都在一條直線上
(B)6個碳原子不可能都在一條直線上
(C)6個碳原子有可能都在同一平面上
(D)6個碳原子不可能都在同一平面上
(2)一定在同一直線上的碳原子個數為______。
(3)位于同一平面內的原子數最多有______個。
BC
4個
10個
C
C
C—C≡C—C
F
F
H
F
H
H
H
H
1
2
3
4
5
6
CH3—CH＝CH—C≡C—CF3
1、烴的結構簡式為：
分子中含有四面體結構的碳原子數為a，在同一直線上的碳原子數為b，一定在同一平面上的碳原子數為c，則a、b、c分別為( )
A.2、3、5 B.2、3、4
C.4、6、4 D.4、3、5
A
2、下列有機物分子中所有原子一定在同一平面內的是( )
AD
3、如下圖所示分子中14個碳原子不可能處在同一平面上的是( )
BD
4、下列有機分子中，所有的原子不可能處于同一平面的是（ ）
D
結構中出現飽和碳原子，則整個分子不再共面。
5、結構簡式為的烴，下列說法正確的是( )
A.分子中至少有6個碳原子處于同一平面上
B.分子中至少有8個碳原子處于同一平面上
C.分子中至少有9個碳原子處于同一平面上
D.分子中至少有14個碳原子處于同一平面上
C
6、在
CH3－ －CH＝CH－C＝C－CH3
分子中，處于同一平面上的原子數最多可能是：
Ａ、１２個 Ｂ、１４個
Ｃ、１８個 Ｄ、２０個
D
同分異構體
2
一、同分異構體基本概念:
三要素
分子式相同
結構式不同
化合物
注意：同分異構體和同系物的區別
類別 備注
構造異構 碳鏈異構 高考考查的重點和熱點
位置異構
類別異構（官能團異構）
立體異構 順反異構 偶爾以信息題形式出現
對映異構
(1) 碳鏈異構：由于碳鏈中主鏈長短和支鏈位置的不同而產生的異構。
(2) 位置異構：由于官能團的位置不同而產生的同分異構。
如： CH2=CH–CH2–CH3 和CH3–CH=CH–CH3
OH
CH3－CH－CH3
如：CH3CH2CH2OH
正丙醇
異丙醇
①環烷烴和烯烴：CnH2n n≥3 ②炔烴和二烯烴： CnH2n -2 n≥4
③飽和一元醇和飽和一元醚：CnH2n+2O n≥2
④飽和一元醛和飽和一元酮：CnH2nO n≥3
⑤飽和一元羧酸和飽和一元酯：CnH2nO2 n≥2
(3) 類別異構：由于官能團不同而產生的異構。
1、常規同分異構體數目的基本判斷方法
判斷官能團類別異構
列出碳骨架異構(減碳法)
找出官能團位置異構
同樣的方法寫出含其他類型官能團的異構體
二、解題策略
常
見
的
官
能
團類別
異
構
序號 類 別 通式
1
2
3
4
5
6
7
單烯烴、環烷烴
CnH2n
CnH2n-2
CnH2n+2O
CnH2nO
CnH2nO2
CnH2n-6O
炔烴、二烯烴、環烯烴
醇、醚（飽和一元鏈狀）
酮、醛（飽和一元）烯醇等
羧酸、酯（飽和一元）羥基醛，羥基酮等
酚、芳香醇、芳香醚
氨基酸、硝基代烷
主鏈由長到短
支鏈由整到散
位置由心到邊
排布對、鄰、間
同分異構體的書寫方法
減碳(鏈)法
注意： ①支鏈碳數不得多于母鏈剩余部分
②甲基不得連端點碳，乙基不得連第2個碳……
③烷烴只存在碳鏈異構
(1)含端基官能團的有機物的同分異構體書寫
端基官能團( 也可稱為一價官能團) 主要包括鹵素原子（-X）、硝基（-NO2）、氨基（-NH2）、羥基（-OH）、羧基（-COOH）、醛基（-CHO）等。
書寫含有這些官能團的有機物的同分異構體時，可將其分子式變形為烴基和官能團兩部分，如R-CHO、R-X 等。
如何找出官能團位置異構？
2、單官能團的同分異構體的書寫
例1 （2012 年高考全國新課標卷）分子式為C5H12O 且可與金屬鈉反應放出氫氣的有機化合物有（不考慮立體異構）（ ）
A. 5 種 B. 6 種 C. 7 種 D. 8 種
D
（2）等效氫的一般判斷依據：
①同一碳原子上的氫原子是等效的；
②同一碳原子上所連相同基團上對應的氫原子也是等效的；
③處于鏡面對稱位置上的氫原子是等效的（相等于平面鏡成像時，物與像的關系）
等效氫原子的判斷
（1）定義：有機物分子中所處的環境相同的氫原子
例.（24全國2，6分）四聯苯
的一氯代物有（ ）種。
5
思考：碳數不大于10的烷烴只有一種等效氫的有幾種？
4
練習：1.寫出下列物質一元取代產物的種類數
2. 下列烴在光照下與氯氣反應，只生成一種一氯代物的有（ ）
A．2-甲基丙烷 B．環戊烷
C．2,2-二甲基丁烷 D．2,2-二甲基丙烷
√
√
1 3 2 1 2
表1 部分烷基的異構體及其數目
非端基官能團（中間型)包括下列形式的官能團：
碳碳叁鍵（-C≡C-）、羰基 、酯基 、肽鍵 等；苯環的多取代等，
凡是含有非端基官能團（中間型）的有機物的同分異構體的書寫，均可采用烴基分配法進行確定。
(2)非端基官能團（中間型）的同分異構體書寫------烴基分配法
例2 （2013 年高考題全國卷）分子式為C5H10O2的有機物在酸性條件下可水解為酸和醇，若不考慮立體異構，這些酸和醇重新組成可形成的酯共有（ ）
A. 15 種 B. 28 種 C. 32 種 D. 40 種
D
3、二元取代物判斷方法——“定一移二”法
1)先將所有一氯代物全部列出，
2)在此基礎上再分別添加第二個氯原子，否則容易造成漏寫
例1. C3H8的二氯代物有____種。
例2. 萘 的二氯代物有____種。
例3. 蒽 的二氯代物有____種。
4
10
15
練習. 分子式為C4H8BrCl的有機物共有(不含立體異構)(　　)
A．8種 B．10種 C．12種 D．14種
變式訓練：(2016全國)分子式為C4H8Cl2的有機物共有(不含立體異構)(　　)
A．8種 B．9種 C．10種 D．11種
√
√
4、換元法
將有機物分子中的不同原子或基團換位進行思考。如乙烷分子中共有6個H原子，若有一個氫原子被Cl原子取代所得一氯乙烷只有一種結構，那么五氯乙烷也只有一種結構。
例：立方烷C8H8 經硝化可得到六硝基立方烷其可能結構有（ ）種。
3
練習：苯C6H6四氯取代產物其可能結構有（ ）種。
3
5、含有苯環的同分異構體的書寫
對于含有苯環結構的有機物的同分異構體的書寫應注意取代基的添加要考慮有整到散，有序逐步進行。一般情況下可按苯環一取代、二取代、三取代等順序進行書寫。
(1)若苯環連一個取代基：-X
X
一種
若苯環連兩個相同取代基：-X、-X
—X
—X
X
X
X
X
—X
—Y
Y
X
Y
X
若苯環連兩個不同取代基：-X、-Y
(2)若苯環連兩個取代基
若苯環連三個相同取代基：-X、-X、-X
(3)若苯環連三個取代基
X
X
X
—X
—X
X
X
X
X
都是三種
三種
若苯環有三個取代基，兩個相同一個不同：-X、-X、-Y
—X
—X
X
X
—X
—X
Y—
—X
—X
Y
X
X
Y
Y
X
X
X
X
Y—
X
X
X
X
Y
六種
X
Y
X
Y
X
Y
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
定二移一
例：有三種不同的基團，分別為－X、―Y、―Z，若同時分別取代苯環上的三個氫原子，能生成的同分異構體數目是 種
10
變式訓練1：三個基團－X、―X、―Y，若同時取代苯環上的三個氫原子，生成的同分異構體數目 種
1
2
1
1
1
1
1
1
2
2
3
2
6
主要考慮結構的對稱性，判斷不同化學環境的氫原子。
變式訓練2：四個基團－X、―X、 ―X、 ―Y，若同時取代苯環上的四個氫原子，生成的同分異構體數目 種
1
2
3
1
1
1
1
1
2
6
三、多官能團有機物的同分異構體的書寫
含有多個官能團的同分異構體的書寫相對較為復雜，在高考試題中，這類同分異構體的書寫多為限制條件下的同分異構體的書寫。
在近幾年高考中此類試題出現的限制性條件如表3 所示。
表3　限制條件同分異構體常見限制條件分類歸納
性 質 方 面 的 限制 常見限制條件 有機物分子中的官能團或結構特征
與金屬鈉反應放出H2
能發生銀鏡反應或與新制Cu(OH)2 懸濁液反應產生磚紅色沉淀
與 NaOH水溶液反應
與NaHCO3、Na2CO3溶液反應放出CO2
與 FeCl3溶液發生顯色反應或與濃溴水反應生成白色沉淀
能發生水解反應
鹵代烴或醇發生消去反應
含羥基 （醇、酚或羧酸）
含－CHO 或甲酸某酯等
含酚羥基、羧基、酯基、鹵原子等
含－COOH
含酚羥基
含酯基、鹵原子等
含β－H原子
（1)確定碎片
碎片通常由兩部分組成：一是限定條件確定的官能團或特殊結構，二是由物質分子式減去已知碎片，同時結合不飽和度得到的剩余碎片。
（2)組裝分子
以最大的中間型碎片為母體（多數是苯環），依次添加其他碎片，通常最后添加端基型碎片，組裝出符合要求的分子結構。
限定條件的同分異構體書寫技巧－碎片拼圖法
有機物的不飽和度（Ω）
1、不飽和度又稱缺氫指數，是有機物分子不飽和程度的量化標志，
規定：烷烴（CnH2n+2）的不飽和度為0。
當烷烴衍變為其他烴或烴的衍生物后，與同碳的開鏈烷烴相比，每缺少2個H原子，不飽和度增加1。
知識擴展
不飽和度 思考方向
Ω＝1 1個雙鍵或1個環
Ω＝2 1個三鍵或2個雙鍵
Ω＝3 3個雙鍵或1個雙鍵和1個三鍵(或考慮環結構)
Ω>4 考慮可能含有苯環
Ω=雙鍵數＋三鍵數×2 ＋脂環數＋苯環數×4
補充：2、不飽和度的計算方法：
2．鹵代烴的不飽和度
（1）若是氨基—NH2，則
（2）若是硝基—NO2，則
1．烴及其含氧衍生物的不飽和度
其中 C 和 H 分別是碳原子和氫原子的數目,含氧有機物化合物,因為氧為二價,C=O與C=C“等效”,所以在進行不飽和度計算時可不考慮氧原子.
有機物分子中含有N、P等三價原子時,每增加1個三價原子,則等效分子中增加1個氫原子.如,CH3NH2（氨基甲烷）的不飽和度Ω=0.
有機物分子中的鹵素原子取代基,可視作氫原子計算不飽和度Ω.如：C2H3Cl的Ω為1,其他基團如-NO2、-SO3H等都視為氫原子.
3．含N有機物的不飽和度
1、 （2013 年高考山東理綜第38 題）……產物甲（ ）
有多種同分異構體，請判斷同時滿足以下條件的所有同分異構體X 有
種。
① 1，3，5- 三取代苯；
②屬于酯類且既能與FeCl3 溶液顯紫色，又能發生銀鏡反應；
③ 1 mol X 最多能與3 mol NaOH 反應。
2
解析：根據有機物甲的同分異構體滿足條件可以確定其組成的結構片斷。由條件①確定含有 結構，由條件②知X 中含有三種官能團：酯基、酚羥基、醛基或酚羥基、甲酸酯；由條件③可知X 中含有酚羥基或羧基、酯基。由于甲中所含氧原子數為3，故X 不可能含有3 個酚羥基或一個酚羥基和兩個羧基，而只能是含酚羥基和酚酯的結構。綜合上述信息，不難得出符合條件的X 的同分異構體的結構為 由于丙基有2 種異構體，則X 的結構有兩種。
2、(2020重慶月考)已知阿魏酸的結構簡式為,
則同時符合下列條件的阿魏酸的同分異構體的數目為 (　　)
①苯環上有兩個取代基,且苯環上的一溴代物只有2種
②與FeCl3溶液發生顯色反應
③與碳酸氫鈉溶液反應可生成使澄清石灰水變渾濁的氣體
④能發生銀鏡反應
A.2種　　　　B.3種　　　　C.4種　　　　D.5種
C
例4　F是B( )M=146的同分異構體,7.30 g的F與足量飽和碳酸氫鈉溶液反應可釋
放出2.24 L二氧化碳(標準狀況),F的可能結構共有 種(不考慮立體異構),
其中核磁共振氫譜為4組峰,且峰面積之比為3∶1∶1的是
(寫結構簡式)。
9
例5（2020全國）
化合物C（C6H10O）的同分異構體中能同時滿足以下三個條件的有_________個(不考慮立體異構體，填標號)。
(ⅰ)含有兩個甲基；(ⅱ)含有酮羰基(但不含C=C=O)；(ⅲ)不含有環狀結構。
(a)4 (b)6 (c)8 (d)10其中，含有手性碳(注：連有四個不同的原子或基團的碳)的化合物的結構簡式為____________。
c
有2個不飽和度，含酮羰基但不含環狀結構，則分子中含一個碳碳雙鍵，一個酮羰基，外加2個甲基，符合條件的有8種，如下：CH3CH=CHCOCH2CH3、CH3CH=CHCH2COCH3、CH3CH2CH=CHCOCH3、CH2=CHCH(CH3)COCH3、CH2=C(C2H5)COCH3、CH2=C(CH3)COCH2CH3、CH2=C(CH3)CH2COCH3、CH2=CHCOCH(CH3)2，其中，含有手性碳的為CH2=CHCH(CH3)COCH3。
c
A為CH3COOC2H5（乙酸乙酯）的某同分異構體只有一種化學環境的碳原子，其結構簡式為_______________。
2020山東卷
苯胺與甲基吡啶互為芳香同分異構體
E 的六元環芳香同分異構體中，能與金屬鈉反應，且核磁共振氫譜有四組峰，峰面積之比為6∶2∶2∶1的有________種，其中，芳香環上為二取代的結構簡式為________。
E（
）的六元環芳香同分異構體中，能與金屬鈉反應，則其分子中也有羥基；核磁共振氫譜有四組峰，峰面積之比為6∶2∶2∶1的有
共6種，其中，芳香環上為二取代的結構簡式為
苯胺與甲基吡啶互為芳香同分異構體
2020全國1
6

展開更多......

收起↑