選擇性必修3-有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)-第一章-有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與研究方法-第一節(jié)有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

第一節(jié)有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1|有機(jī)化合物的分類方法1.依據(jù)碳骨架分類2.依據(jù)官能團(tuán)分類(1)官能團(tuán):決定有機(jī)化合物特性的原子或原子團(tuán)。(2)依據(jù)官能團(tuán)對(duì)有機(jī)化合物分類學(xué)習(xí)中必須能識(shí)別各類有機(jī)化合物中官能團(tuán)的種類,能書寫官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)式和名稱。2

|有機(jī)化合物中的共價(jià)鍵1.共價(jià)鍵的類型一般情況下,有機(jī)化合物中的單鍵是σ鍵,雙鍵中含有一個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵,三鍵

中含有一個(gè)σ鍵和兩個(gè)π鍵。σ鍵形成成鍵原子的s軌道或p軌道“頭碰頭”重疊而形成類型s-pσ鍵,例如乙烷分子中的C—H鍵p-pσ鍵,例如乙烷分子中的C—C鍵π鍵形成成鍵原子的p軌道“肩并肩”重疊而形成類型p-pπ鍵2.共價(jià)鍵的極性與有機(jī)反應(yīng)共價(jià)鍵的極性越強(qiáng),在化學(xué)反應(yīng)中越容易斷裂。以乙醇為例:化學(xué)鍵分析乙醇分子中極性較強(qiáng)的鍵是碳氧鍵、氫氧鍵預(yù)測(cè)在反應(yīng)中可能斷鍵部位

氫氧鍵斷裂的化學(xué)反應(yīng)

碳氧鍵斷裂的化學(xué)反應(yīng)3|

有機(jī)化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象1.同分異構(gòu)現(xiàn)象和同分異構(gòu)體(1)同分異構(gòu)現(xiàn)象:化合物具有相同的分子式,但結(jié)構(gòu)不同的現(xiàn)象。(2)同分異構(gòu)體:具有同分異構(gòu)現(xiàn)象的化合物互為同分異構(gòu)體?；橥之悩?gòu)體

的化合物的分子組成相同、相對(duì)分子質(zhì)量相同、分子式相同,但結(jié)構(gòu)不同、性質(zhì)

不同。2.同分異構(gòu)現(xiàn)象的類型知識(shí)拓展

在表示有機(jī)化合物的組成和結(jié)構(gòu)時(shí),將碳、氫元素符號(hào)省略,只表示

分子中鍵的連接情況和官能團(tuán),每個(gè)拐點(diǎn)或終點(diǎn)均表示有一個(gè)碳原子,則得到鍵線式。如丙烯可表示為

,

可表示為

。知識(shí)辨析1.苯環(huán)是一種官能團(tuán),所有的有機(jī)物中都有官能團(tuán)。這種說法正確嗎?不正確。苯環(huán)不是官能團(tuán),并非所有的有機(jī)物中都有官能團(tuán),如烷烴、苯的同系

物等均不含官能團(tuán)。2.硝基苯(

)屬于芳香族化合物,它是一種芳香烴。這種說法正確嗎?不正確。硝基苯可以看作硝基(—NO2)取代了苯分子中的一個(gè)氫原子而形成,屬

于芳香族化合物,但不屬于芳香烴。3.CH3CH2OH與

的官能團(tuán)均為—OH,故二者屬于同一類物質(zhì)。這種說法正確嗎?不正確。CH3CH2OH屬于醇,

屬于酚,二者屬于不同類物質(zhì)。4.

與

互為同分異構(gòu)體,所以二者的化學(xué)性質(zhì)相同。這種說法正確嗎?不正確。二者分子式相同,結(jié)構(gòu)不同,互為同分異構(gòu)體,

含有碳碳雙鍵,具有烯烴的通性,與環(huán)丙烷的化學(xué)性質(zhì)不同。5.同分異構(gòu)現(xiàn)象只存在于有機(jī)化合物之間。這種說法正確嗎?不正確。少數(shù)有機(jī)化合物與無(wú)機(jī)化合物之間也存在同分異構(gòu)現(xiàn)象,如尿素[CO(NH2)2,有機(jī)化合物]與氰酸銨(NH4OCN,無(wú)機(jī)化合物)互為同分異構(gòu)體。6.碳原子可以與氫、氧、氮、硫等非金屬元素的原子形成離子鍵或共價(jià)鍵。這

種說法正確嗎?不正確。碳原子與氫、氧、氮、硫等非金屬元素的原子形成共價(jià)鍵。1同分異構(gòu)體的書寫1.烴類物質(zhì)同分異構(gòu)體的書寫規(guī)律(1)烷烴同分異構(gòu)體的書寫烷烴只存在碳架異構(gòu),書寫時(shí)要注意全面而不重復(fù),具體規(guī)則如下:下面以己烷(C6H14)的同分異構(gòu)體的書寫為例進(jìn)行說明(用碳骨架表示)。①將分子中全部碳原子連成直鏈作為主鏈。C—C—C—C—C—C②從主鏈的一端取下1個(gè)碳原子,依次連接在主鏈中心對(duì)稱線一側(cè)的各個(gè)碳原子

上,即得到多個(gè)帶有甲基、主鏈比原碳鏈少1個(gè)碳原子的異構(gòu)體的碳骨架。

③從主鏈的一端取下兩個(gè)C原子,使這兩個(gè)C原子相連(整連)或分開(散連),依次連

接在主鏈所剩下的各個(gè)碳原子上,可得多個(gè)帶1個(gè)乙基(或兩個(gè)甲基)、主鏈比原

碳鏈少2個(gè)碳原子的異構(gòu)體的碳骨架。

故己烷(C6H14)共有5種同分異構(gòu)體。(2)單烯烴同分異構(gòu)體的書寫書寫方法:先寫出可能的碳架結(jié)構(gòu),再確定官能團(tuán)的位置。下面以C4H8屬于烯烴

的同分異構(gòu)體的書寫為例進(jìn)行說明。①碳架異構(gòu):C—C—C—C、

。②位置異構(gòu):用箭頭表示雙鍵的位置,即、

。故C4H8屬于烯烴的同分異構(gòu)體共有3種。(3)苯的同系物同分異構(gòu)體的書寫從單取代到多取代,二取代時(shí)取代基有鄰、間、對(duì)三種情況。以C8H10屬于苯的

同系物的同分異構(gòu)體的書寫為例進(jìn)行說明。苯環(huán)外有兩個(gè)飽和碳原子,單取代結(jié)構(gòu)為

;若為二取代,有鄰(

)、間(

)、對(duì)(

)三種結(jié)構(gòu)。2.烴的含氧衍生物同分異構(gòu)體的書寫步驟(1)分析官能團(tuán)異構(gòu):官能團(tuán)種類不同而產(chǎn)生的異構(gòu)。(2)分析碳架異構(gòu):碳骨架不同產(chǎn)生的異構(gòu)。書寫時(shí)應(yīng)遵循“主鏈由長(zhǎng)到短,支鏈

由整到散,位置由心到邊,排布由同到鄰、間”的順序。(3)分析位置異構(gòu):官能團(tuán)在碳鏈中位置不同產(chǎn)生的異構(gòu)。(4)補(bǔ)氫:用氫原子補(bǔ)足碳原子的四個(gè)價(jià)鍵。(5)檢查:看是否有書寫重復(fù)或書寫遺漏,根據(jù)“碳四價(jià)”原則檢驗(yàn)是否有書寫錯(cuò)

誤。例如:書寫分子式為C4H10O的有機(jī)物的所有可能結(jié)構(gòu)(用碳骨架表示)。四個(gè)碳原子構(gòu)成的鏈狀碳骨架有兩種,分別為C—C—C—C和

。若為醇,有

和

(序號(hào)為羥基的位置),共4種結(jié)構(gòu);若為醚,有

和

(序號(hào)為氧原子的插入位置),共有3種結(jié)構(gòu)。綜上所述,分子式為C4H10O的有機(jī)物共有7種結(jié)構(gòu)。

典例按要求寫出下列物質(zhì)的同分異構(gòu)體。(1)寫出與

互為同分異構(gòu)體的鏈狀烴的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:

。(2)寫出分子式與苯丙氨酸[

]相同,且滿足下列兩個(gè)條件的有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:

。①苯環(huán)上有兩個(gè)取代基;②硝基(—NO2)直接連在苯環(huán)上。思路點(diǎn)撥首先明確書寫同分異構(gòu)體的限定條件,然后依據(jù)書寫規(guī)律完成書寫。解析

(1)符合要求的碳架結(jié)構(gòu)只有C—C—C—C,根據(jù)位置異構(gòu)有

,官能團(tuán)異構(gòu)有

。(2)當(dāng)苯環(huán)上連有1個(gè)硝基以后,余下的取代基只能是正丙基、異丙基2種,再考慮

到苯環(huán)上的二元取代物有3種位置(鄰、間、對(duì))關(guān)系。答案

(1)

、

(2)

、

、

、

、

、

2同分異構(gòu)體數(shù)目的判斷方法1.等效氫法單官能團(tuán)有機(jī)物分子可以看作烴分子中一個(gè)氫原子被其他的原子或官能團(tuán)取代

的產(chǎn)物,確定其同分異構(gòu)體數(shù)目時(shí),可用“等效氫法”判斷。判斷“等效氫”的

三原則:(1)同一碳原子上的氫原子是等效的。如CH4中的4個(gè)氫原子等效。(2)同一碳原子上所連甲基上的氫原子是等效的。如C(CH3)4中的4個(gè)甲基上的12

個(gè)氫原子等效。(3)處于鏡面對(duì)稱位置上的氫原子是等效的。如(CH3)3C—C(CH3)3中的18個(gè)氫原

子等效。2.烴基取代法(1)記住常見烴基的結(jié)構(gòu)種數(shù):丙基有2種結(jié)構(gòu),丁基有4種結(jié)構(gòu),戊基有8種結(jié)構(gòu)。(2)將有機(jī)物分子拆分為烴基和官能團(tuán)兩部分,根據(jù)烴基異構(gòu)體的數(shù)目,確定有機(jī)

物分子的數(shù)目。如分子式為C4H10O屬于醇的同分異構(gòu)體,可改寫為C4H9—OH,共

有4種結(jié)構(gòu);分子式為C5H10O屬于醛的同分異構(gòu)體,可改寫為C4H9—CHO,共有4種

結(jié)構(gòu)。3.定一移一法確定二元取代物的同分異構(gòu)體數(shù)目時(shí),可固定一個(gè)取代基的位置,再移動(dòng)另一個(gè)

取代基。如確定CH3CH2CH3的二氯代物的數(shù)目,先固定1個(gè)Cl原子,有2種:①

和②

;然后移動(dòng)第2個(gè)氯原子(a、b、c、d、e表示第2個(gè)氯原子的位置):①有3種,②有2種,其中①b和②d重復(fù)。故CH3CH2CH3的二氯代物有

4種。4.換元法如二氯苯(C6H4Cl2)有3種結(jié)構(gòu):

、

、

,用H代替Cl,用Cl代替H,則四氯苯(C6H2Cl4)也有3種結(jié)構(gòu)。

典例下列有關(guān)同分異構(gòu)體數(shù)目的判斷正確的是(不考慮立體異構(gòu))

(

)A.C5H10O2屬于羧酸的同分異構(gòu)體有5種B.C4H10的同分異構(gòu)體有3種C.C4H8O屬于醛的同分異構(gòu)體有4種D.

的一氯代物有5種D思路點(diǎn)撥解答本題應(yīng)依據(jù)選項(xiàng)選擇不同的方法迅速確定同分異構(gòu)體數(shù)目。如

A項(xiàng)、C項(xiàng)使用烴基取代法,D項(xiàng)使用等效氫法。解析

屬于羧酸,則含有羧基,可改寫為C4H9COOH,同分異構(gòu)體種數(shù)取決于—C4H9

的種數(shù),—C4H9有4種結(jié)